作为棉纺领域的重要基础研究，研究掌握棉纤维长度分布及其科学表征与在纱线不匀中的影响具有重要意义。河南工程学院纺织工程系进行的“棉纤维长度分布在纱线不匀中的影响理论和应用”项目就在此领域进行了颇有意义的探索。

“如今的纺织界广泛使用的Martindale不匀理论并没有考虑纤维长度分布对纱条不匀的影响，公式是在等长纤维的假设下推出的。而实际上纤维长度不是等长的，是有一定分布的，这种分布对成纱不匀是有影响的。影响如何？怎样影响？究竟纱线截面纤维根数是否为泊松分布？尚需研究。”河南工程学院纺织工程系教授朱进忠表示，“棉纤维长度分布在纱线不匀中的影响理论和应用”项目就对这些问题一一进行了深入研究。

建立模型完善理论基础

主持人：针对棉纤维长度分布在纱线细度不匀中产生的问题，您的团队主要进行了哪些研究？

朱进忠：这个项目的研发关键点在于：解析推演模型的理论推导，其理论的逻辑性、定量性、一般性突出、完整性好、应用性好。主要特点是在原有纺织理论研究基础上经过改进或推广得到，改变我国缺乏纤维长度理论研究的现状，整个研究具有较高的理论深度，不仅丰富完善了纤维长度及其影响理论，而且把相关的结论用于指导生产带来了较好的效果，有些结论将改写目前纺织研究多年使用的结果，创新性强。

我们研究的主要内容包括：研究给出棉纤维长度分布密度函数的一种参数表示，从而能够模拟计算纤维长度的影响，并将结果用于纱线理论计算中。给出纤维长度分布对纱线不匀的影响分析，从而讨论Martindale的极限不匀理论。

给出普通罗拉牵伸的纤维头端变速点方差的表示，分析纤维长度分布对牵伸区纤维头端变速点的影响，等。

得出有关理论结论之后，研究新的纱条不匀调控方法，就纤维长度、粗细、纱线线密度、纱条不匀等间的定量关系进行实验验证。

主持人：团队在“棉纤维长度分布在纱线不匀中的影响理论和应用”的研发过程中对哪些技术进行重点攻关？

朱进忠：我们首先对棉纤维长度指标与长度分布密度函数进行了研究：选定在实际生产中具有代表性的12种棉条，检测它们的长度分布指标，然后使用非参数核估计的方法生成了它们的密度函数。计算了由这些密度函数得到的均值和方差，使用逐步回归方法计算了四种长度指标与均值、方差之间的统计关系，得到了具有强相关关系的回归方程。

其次我们对纱线截面上纤维根数的分布进行了研究：选取不同规格的6种纯棉环锭细纱，采用USTER TESTER4型条干仪在400m/min条件下分别测试这些细纱的条干不匀率。在实验基础上，进一步讨论纱线截面纤维根数分布不匀与纱线理论不匀、检测不匀的关系。

再次我们对纱线不匀计算及调控进行了实验：提出一种纱线中的纤维排列模型，论证了这种模型与实际纱线较好的拟合性能。然后利用Martindale极限不匀公式的原理，给出了一个比较简单的纱线不匀计算方法。对纯棉纱实际生产的数据计算以后，得到了一个经验的纱线不匀预测公式。

最后我们进行了纺纱过程纤维运动机理研究：解决研究纺纱过程中的可算性问题，不论是对牵伸不匀的预测研究还是对生产工艺的优化都有重要意义。这其中又包括纱条拉细曲线拉伸机模拟、基于纤维长度分布的浮游纤维变速计算机仿真、牵伸区浮游纤维变速点分布的理论研究、牵伸区浮游纤维动态行为的计算机随机模拟、基于棉纤维长度根数分布的精梳机梳理效能分析。

五项创新提升应用水平

主持人：与国内外同类技术比较，该项目有哪些技术创新点？

朱进忠：我们主要在五方面进行了创新：通过实验研究，我们发现纱线截面上纤维根数的分布近似呈正态分布，证明纱线截面纤维根数呈泊松分布与事实不符，突破了Martindale公式的理论基础，同时进一步分析揭示了纱线截面纤维根数分布与纱线理论不匀率、实测不匀率的关系；提出纱条“纤维通道重排假构模型”，找到了精确的定量预测纱条不匀的方法，并揭示纱条不匀影响因素的作用规律；创建棉纤维长度研究的核估计方法，并用于纺纱牵伸区纤维运动研究、精梳机梳理效能分析；提出了具有可算性的基于纤维长度分布的纱线不匀因果倒推计算调控新方法，应用效果较好，达到国际先进水平；给出普通罗拉牵伸的纤维头端变速点方差的表示，分析纤维长度分布对牵伸区纤维头端变速点的影响，采用计算机、拉伸机模拟法得到牵伸区浮游纤维动态行为的规律。

主持人：这项研究丰富和完善了纤维长度及其影响理论，那么，它的实际应用情况又是怎样的？企业有哪些反馈意见？

朱进忠：这项成果改变了目前国际上缺乏纤维长度分布理论研究的现状，对于纱线不匀的分析、计算、预测、调控与质量水平的提高有较大作用，还可以优化工艺条件，指导一系列新型牵伸部件的研究开发，具有促进行业信息化科技进步的作用。

项目应用价值较高，目前已在许昌裕丰纺织公司、郑州第一纺织公司、郑州三棉公司、辉县市太阳石纺织公司等企业应用，在连续三年的应用过程中，产品质量不断提高，取得了较好的经济效益和社会效益。

其中，郑州第一纺织有限公司在应用后表示，用新调控法指导生产，确定纺纱工艺参数，比用传统法对成纱质量更有利，纱线条干CV值、纱线的强力、强力CV值得到明显提高。该技术成果利用纺织企业现有的纺纱设备开展生产，充分挖掘棉纤维的使用价值，对正确指导纺织工业生产、提高产品质量及其制品的市场竞争力具有十分重要的现实意义，对纺织企业具有广泛的应用价值、较好的经济效益和社会效益。”

以2011年为例，这项技术为郑州第一纺织有限公司新增利润245.6万元，节约23.2万元，创收外汇3.7万美元。

应用企业普遍认为，纤维长度分布在纱线不匀中的影响理论和调控方法是棉纺企业非常熟悉、易于掌握和接受的，但又不同于传统的方法，纺织企业利用现有的纺纱设备就可开展生产应用，这对纺织企业生产应用具有普遍性、实用性和推广性。

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