К середине 20 в. кольцевые прядильные машины непрерывного действия вытеснили менее производительные и более сложные машины периодического действия, были созданы вытяжные приборы высокой и экстравысокой вытяжки, а также новые конструкции разрыхлительно-трепальных агрегатов и чесальных машин, усовершенствованы веретёна ровничных и кольцепрядильных машин и т.д. На рис. 1 показаны рабочие органы прядильных машин.
В П. п. различают 3 основных этапа переработки волокон: подготовку волокон к прядению и формирование ленты; предпрядение — получение ровницы; прядение — формирование пряжи. В некоторых случаях первые этапы объединяются (аппаратная система прядения) или исключается 2-й этап, а пряжа производится непосредственно из ленты (безровничное прядение).
Подготовка волокон к прядению начинается с разрыхления (разделения на мелкие клочки) спрессованного сырья при помощи игл, колков, зубьев и др. рабочих органов питателей, рыхлителей, разрыхлителей и др. машин. Очистка волокон от примесей производится главным образом механическим способом в трепальных машинах (возможны также аэродинамические и электропневматические способы). Разрыхление обычно сопровождается очисткой волокон, а очистка (трепание ) — разрыхлением. В шерсто- и льнопрядении трепание — основной процесс, при котором волокнистая масса одновременно разрыхляется и очищается.
Для равномерного распределения в смеси волокон различного вида, т. е. для придания материалу одинаковых свойств, волокна смешиваются. В П. п. применяются организованный способ смешивания (продольное сложение слоев, потоков, лент и т.п.) и неорганизованный, или случайный (распределение волокон в результате ворошения — перемешивания). Смешивание осуществляется в спец. смешивающих машинах, а неорганизованное смешивание — также в разрыхлительных машинах как сопутствующий процесс.
Разрыхлительные, трепальные и смешивающие машины агрегатируются, образуя разрыхлительно-трепальную установку в хлопкопрядении, или объединяются в поточную линию в шерсто- и льнопрядении.
Затем обрабатываемый материал подвергается чесанию (см. Чесание волокнистых материалов ), в результате которого волокна разъединяются и окончательно очищаются от мелких и цепких примесей и пороков. Различают 2 основные метода чесания: кардочесание, при котором волокна подвергаются воздействию игл или зубьев рабочих органов шляпочной или валичной чесальной машины (см. Кардолента ), и гребнечесание, которое осуществляется на гребнечесальных машинах .
В результате кардочесания образуется тонкий слой мало распрямленных и слабо ориентированных волокон (ватка-прочёс), который на тех же чесальных машинах формируется в ленту. После гребнечесания получается ватка-прочёс, состоящая из более длинных и хорошо распрямленных ориентированных волокон.
Этап подготовки волокон в П. п. завершается на ленточных машинах вытягиванием ленты до заданной тонины и сложением её. При вытягивании, обычно осуществляемом механическим вытяжным прибором, лента в результате смещения волокон утоняется, волокна при этом распрямляются, разъединяются и ориентируются. В процессе сложения лент отдельные участки их складываются в самых разнообразных комбинациях, что обусловливает выравнивание продукта. Для получения эффективного распрямления и смешения волокон процессы вытягивания и сложения повторяются 2—3 раза. Наиболее эффективно выравнивание толщины ленты с помощью автоматического регулятора, который изменяет размеры вытяжки в вытяжном приборе в зависимости от толщины входящей в прибор лепты.
Прядение непосредственно из ленты на кольцевых прядильных машинах не получило широкого распространения, т.к. в этом случае конструкция вытяжных приборов машин усложнялась. Поэтому на этапе предпрядения из ленты вырабатывается ровница. На ровничных машинах осуществляются процессы вытягивания и кручения (или сучения) ленты, а также наматывание ровницы на катушку. Кручение придаёт ровнице необходимую прочность и осуществляется с помощью рогульчатого веретена. Интенсивность кручения характеризуется круткой , где n в — частота вращения веретена; uвц — скорость выпуска ровницы из вытяжного прибора. Процесс сучения осуществляется на ровничных машинах шерстопрядильного производства.
На последнем этапе П. п. — прядении, ровница вытягивается до тонины пряжи в вытяжных приборах, скручивается, т. е. превращается в пряжу, из которой формуется паковка (початок). Кручение и наматывание пряжи ведётся крутильно-мотальным механизмом, включающим веретено, кольцо и бегунок. Перспективны безверетённые способы прядения, обеспечивающие увеличение производства в 2—3 раза. При таком прядении процессы кручения и наматывания осуществляются самостоятельными рабочими органами (рис. 2 ). Учитывая вид сил, действующих на волокна, различают следующие способы безверетённого прядения: пневмомеханический, вихревой и электромеханический.
Например, при пневмомеханическом прядении дискретизированные волокна струей воздуха подаются в быстро вращающуюся камеру, где отбрасываются на сборную поверхность (жёлоб) камеры, образуя ленточку, которая выводится из камеры и наматывается на бобину. Кручение пряжи происходит в результате вращения камеры. Для производства гребенной пряжи из шерсти, используется безверетённое самокруточное прядение. При формовании самокруточной пряжи осуществляется вытягивание продукта (ровницы или ленты) в вытяжном приборе; реверсивное кручение ленточек в крутильном устройстве; самоскручивание при продольном соединении 2 продуктов, имеющих крутку периодически меняющегося направления; наматывание пряжи.
В зависимости от свойств перерабатываемого волокна и требуемых свойств пряжи применяется несколько систем прядения, которые отличаются главным образом видом чесания.
Кардная система прядения (кардочесальные машины) используется для производства пряжи средней и большой линейной плотности из однородных волокон средней длины, например средневолокнистого хлопка, химических волокон, коротковолокнистого льна и очёсов.
Гребенная система (кардочесальные и гребнечесальные машины) применяется при получении гребенной пряжи малой и средней линейной плотности из длинных относительно равномерных волокон и смесей, например длинноволокнистого хлопка, равномерной по длине шерсти, очёсов льна, химических волокон, отходов шёлка. По гребенной системе без кардочесания изготовляют пряжу малой и средней линейной плотности из наиболее длинных однородных волокон, например длинноволокнистого льна, пеньки, отходов шёлка и самой длинной шерсти.
Аппаратная система, характеризующаяся применением 2—3 переходов валичных чесальных машин и отсутствием ленточных и ровничных машин, предназначается для изготовления пряжи большой линейной плотности из коротких и неравномерных волокон различных видов и их смесей, например короткой и неравномерной по длине шерсти, коротковолокнистого хлопка, химических волокон. Такая пряжа более рыхлая, пушистая и неравномерная, чем кардная.
Штапельная система используется при производстве пряжи из жгута элементарных химических нитей. В этой системе отсутствуют процессы разрыхления, трепания и чесания. Лента формируется на штапелирующих машинах из волокон, образующихся при разрезании или разрыве нитей. В однопроцессной штапельной системе пряжа образуется на прядильной машине, на которой осуществляются штапелирование, вытягивание ленточки, кручение и наматывание пряжи. Если штапелирование ведётся на ровничной машине, а пряжа вырабатывается из ровницы на кольцепрядильной машине, то система называется двухпроцессной штапельной. Текстурированную (высокоэластичную) пряжу получают на кардной или гребенной системе из смесей разноусадочных химических волокон. Меланжевая пряжа изготовляется из смеси разноокрашенных волокон. Кручёная пряжа производится на прядильно-крутильных машинах или крутильных машинах.
Технологический режим работы машин П. п. регламентируется планом прядения и зависит от свойств перерабатываемого сырья, назначения пряжи и характеристик машин. В план прядения включаются важнейшие технологические параметры: линейная плотность выходящего продукта, крутка и вытяжка, число сложений и т.д.
Дальнейшее совершенствование П. п. связано с созданием высокопроизводительных машин и поточных линий, использованием оптимального объёма паковок и автоматизацией их съёма и транспортировки, применением централизованного контроля режима работы машин и характеристик продукта, внедрением автоматизированной системы управления технологическими процессами.
