降低成紗粗細(xì)節(jié)的理論分析和實踐

陳洪奎，封玉蓉

(夏津仁和事業(yè)部 吳忠德悅紡織科技有限公司，寧夏 吳忠 751100)

0 引言

在棉紡廠質(zhì)量控制中，成紗粗、細(xì)節(jié)和棉結(jié)的控制是難點[1]。針對粗節(jié)多、細(xì)節(jié)多，或粗細(xì)節(jié)都多的不同情況，應(yīng)采取不同的工藝技術(shù)措施：粗節(jié)多時，就針對性解決粗節(jié)；細(xì)節(jié)多時，就重點解決細(xì)節(jié)；若粗節(jié)和細(xì)節(jié)都多，說明紡紗工藝出現(xiàn)了問題。筆者對常發(fā)性紗疵中的粗、細(xì)節(jié)進(jìn)行觀察分析，結(jié)合后紡自動絡(luò)筒機(jī)顯示的偶發(fā)性紗疵，提出了具體的工藝措施。

1 牽伸力和握持力

1.1 牽伸力

在牽伸區(qū)，將以前羅拉速度運(yùn)行的全部快速纖維從以后羅拉速度運(yùn)行的慢速纖維中抽引出來時，所克服的總摩擦力稱為牽伸力。牽伸力與引導(dǎo)力、控制力的主要區(qū)別在于，牽伸力是指整個須條在牽伸過程中用于克服摩擦力的力，而引導(dǎo)力和控制力則是針對1根纖維而言的。

一般而言：牽伸倍數(shù)越大，牽伸力越??；牽伸力隨摩擦因數(shù)的增大而增大；隨垂直壓力的增大而增大；纖維長度不同，牽伸力亦有差異[2]。

1.1.1 牽伸倍數(shù)

當(dāng)喂入須條定量不變時，牽伸倍數(shù)和牽伸力的關(guān)系是：① 牽伸倍數(shù)增大，牽伸力隨之變大；② 到達(dá)臨界牽伸倍數(shù)時，牽伸區(qū)變得不穩(wěn)定；③ 大于臨界牽伸倍數(shù)時，隨著牽伸倍數(shù)的增大，牽伸力變小。

牽伸力最大時的牽伸倍數(shù)稱為臨界牽伸倍數(shù)。牽伸倍數(shù)小于臨界牽伸倍數(shù)時，主要是須條的彈性伸長。隨著牽伸倍數(shù)的增大，牽伸力亦逐漸增大。當(dāng)牽伸倍數(shù)接近臨界牽伸倍數(shù)時，快、慢速纖維間產(chǎn)生微量的相對位移。在臨界牽伸倍數(shù)附近，牽伸過程較復(fù)雜，纖維處于滑動與不滑動的狀態(tài)，此時的牽伸力不僅最大，而且波動也大。在實際生產(chǎn)中，應(yīng)避開臨界牽伸倍數(shù)，否則影響須條不勻率。臨界牽伸倍數(shù)的大小與纖維的種類、長度和線密度，須條線密度，羅拉隔距和纖維平行伸直度等因素有關(guān)。

1.1.2 須條定量

當(dāng)輸出須條定量不變時，隨著牽伸倍數(shù)的加大牽伸力增大。僅改變喂入須條定量時，牽伸倍數(shù)大即意味著喂入須條定量增加，此時前羅拉握持的快速纖維數(shù)量雖然不變，但因慢速纖維數(shù)量增加以及后鉗口摩擦力界向前擴(kuò)展，因而每根快速纖維受到的阻力增大，牽伸力亦增大。當(dāng)牽伸倍數(shù)一定時，增加喂入定量，牽伸力也會增大。

1.1.3 摩擦力界

牽伸區(qū)摩擦力界分布對牽伸力的大小影響很大，包括羅拉隔距、牽伸區(qū)附加摩擦力界分布以及喂入須條寬度、厚度等。其中，羅拉隔距增大，牽伸力減小，但增大到一定程度后，牽伸力幾乎不受影響，因為此時快速纖維的后端受摩擦力界的影響較??；反之，當(dāng)羅拉隔距縮小到一定程度后，快速纖維尾端受后羅拉摩擦力的影響較大，部分長纖維可能同時受到前、后羅拉控制，牽伸力劇增，使纖維被拉斷或牽伸不開而出硬頭。

1.1.4 纖維性能

同粗細(xì)的須條，纖維越細(xì)截面中纖維根數(shù)越多，且纖維在較長長度上受到摩擦阻力，使?fàn)可炝υ龃蟆＠w維的平行伸直度差導(dǎo)致交叉糾纏，摩擦力較大。

1.1.5 其他

除上述因素外，溫濕度等對牽伸力亦有影響。

1.2 握持力

握持力是指羅拉鉗口對須條的摩擦力，其大小取決于鉗口對須條的壓力和上下羅拉與須條間的摩擦因數(shù)。前羅拉握持力太小會使膠輥打滑，須條產(chǎn)生條干不勻。后羅拉握持力太小，有可能導(dǎo)致纖維從后鉗口抽出提前變速；或因膠輥打滑，使其表面速度快于后羅拉表面速度，導(dǎo)致須條條干不勻。

影響握持力的因素：除搖架對膠輥施加的壓力外，主要還有膠輥硬度、羅拉表面溝槽形態(tài)及槽數(shù)；膠輥磨損中凹、上羅拉膠輥軸承缺油回轉(zhuǎn)不靈活、羅拉溝槽棱角磨光等，對握持力亦有很大影響。

一般而言，握持力應(yīng)為最大牽伸力的2～3倍。

2 粗細(xì)節(jié)產(chǎn)生原因的理論分析

2.1 粗節(jié)多

2.1.1 產(chǎn)生原因

牽伸力和握持力不匹配，即牽伸力大，產(chǎn)生粗節(jié)[3-4]。細(xì)紗車間常見的出硬頭是牽伸不開所致。試驗儀器上顯示的粗節(jié)多，即+30%粗節(jié)和+50%粗節(jié)多，常常是隱性存在的；后紡自動絡(luò)筒機(jī)上的短粗節(jié)S，筆者認(rèn)為也是牽伸不開所致。這種肉眼不可見、依靠儀器測試的粗節(jié)，屬于輕微的牽伸不開，處于一種似開非開、似牽非牽的狀態(tài)；嚴(yán)重的牽伸不開，是肉眼可見的出硬頭：以上是筆者的理解和說法。具體而言，牽伸不開分為嚴(yán)重和不嚴(yán)重，嚴(yán)重則導(dǎo)致出硬頭，輕微則導(dǎo)致短粗節(jié)。從牽伸理論分析，前羅拉握持力太小，纖維在前羅拉上打滑，則會出現(xiàn)硬頭；表現(xiàn)在前牽伸區(qū)則是似牽非牽，產(chǎn)生粗節(jié)。

2.1.2 解決措施

解決粗節(jié)多的措施：① 加大搖架前膠輥壓力；② 及時更換前膠輥，或?qū)⒛z輥掉頭(即將膠輥翻轉(zhuǎn)180°)，防止因膠輥超期使用導(dǎo)致膠輥表面滑溜，使?fàn)可毂稊?shù)處于臨界牽伸倍數(shù)；③ 前牽伸區(qū)后羅拉鉗口選用大一檔隔距塊；④ 增大前牽伸區(qū)隔距，增加纖維須條的牽伸時間。

2.2 細(xì)節(jié)多

細(xì)節(jié)和粗節(jié)產(chǎn)生的原因恰好相反，即牽伸力過小，也是牽伸力和握持力的不匹配。解決措施：① 適當(dāng)減小牽伸隔距，增大搖架前膠輥壓力，即增大牽伸力；② 選用大一檔鉗口隔距塊，增大握持力；③ 適當(dāng)減小搖架后膠輥壓力，減小握持力。

2.3 粗細(xì)節(jié)均多

粗細(xì)節(jié)均多的原因有：① 牽伸區(qū)工藝問題；② 空調(diào)問題；③ 原料問題，各部工藝未能依據(jù)原料做相應(yīng)調(diào)整；④ 短絨多，牽伸區(qū)難以控制。

3 減少粗細(xì)節(jié)的紡紗實例

3.1 更換上膠圈減少細(xì)節(jié)

純棉CJ 18.2 tex品種細(xì)節(jié)多，分析認(rèn)為是膠圈使用時間過長所致。膠圈使用周期為4個月，本紡紗案例中膠圈已使用了3.5個月，臨近使用周期。細(xì)紗車間更換上膠圈并做試驗，結(jié)果見表1。

表1 CJ 18.2 tex品種更換膠圈前后粗細(xì)節(jié)對比

對表1分析可知如下結(jié)果。

a) 更換上膠圈后，細(xì)節(jié)明顯降低。這說明其他條件不變時，更換新膠圈后，膠圈和纖維之間、膠圈和膠圈之間的摩擦力增大，控制纖維能力更強(qiáng)，細(xì)節(jié)降低更明顯。

b) 更換上膠圈后，新舊膠圈搭配總體趨勢是粗節(jié)稍有變化，雖有的略差，但是整體依然保持比較優(yōu)秀的水平。

c) 為了進(jìn)一步提高質(zhì)量，將上膠圈使用周期調(diào)整為3個月。

3.2 增大后區(qū)牽伸倍數(shù)減少粗細(xì)節(jié)

CJ 18.2 tex KSJ品種上機(jī)后，粗節(jié)和細(xì)節(jié)都較多。筆者決定優(yōu)選后區(qū)牽伸倍數(shù)，將牽伸倍數(shù)從1.10變成1.19后,3號細(xì)紗機(jī)實際上車手感紗條有緊繃感，張力明顯增大。試驗結(jié)果見表2。

表2 CJ 18.2 tex KSJ品種牽伸倍數(shù)調(diào)整前后粗細(xì)節(jié)對比

對表2分析可知如下結(jié)果。

a) 后區(qū)牽伸倍數(shù)增大后，細(xì)節(jié)和粗節(jié)基本都減少。這說明后區(qū)牽伸倍數(shù)增大，后區(qū)產(chǎn)生一定的張力，對前區(qū)的影響較大，輸出的紗條定量變大，在調(diào)大總牽伸倍數(shù)后，紗線質(zhì)量正常。合理設(shè)置牽伸倍數(shù)后，條干CV值、細(xì)節(jié)和粗節(jié)指標(biāo)均變好，偶發(fā)性紗疵也大幅度減少。

b) 由于原料引起的白星疵點并未因工藝的合理而改變；這說明工藝的合理調(diào)整只能影響條干、粗節(jié)和細(xì)節(jié)質(zhì)量，并不影響白星疵點。

c) 這次試驗的意義不僅僅在于以上兩點，因此不能一味地追求后區(qū)牽伸倍數(shù)的降低，不能說后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.0最好，也不能說盡可能地降低牽伸倍數(shù)，讓更多地粗紗捻回進(jìn)入前區(qū)，提高細(xì)紗的質(zhì)量。實踐證明，在定量一定的情況下，后區(qū)必須有一定的張力，使紗線保持一定的張緊度，對控制紗線質(zhì)量非常有利。任何品種都要優(yōu)化工藝，達(dá)到最佳質(zhì)量。本例中粗紗定量為6 g/(10 m)，在細(xì)紗車間集聚紡雙紗喂入，干定量為12 g/(10 m)，在這種情況下，后區(qū)牽伸倍數(shù)采用1.19是合理的。

d) 筆者認(rèn)為，-50%細(xì)節(jié)為零是衡量工藝合理性的最佳點。那么，采用1.19的后區(qū)牽伸倍數(shù)，-50%細(xì)節(jié)為零，即工藝最佳。

e) 調(diào)節(jié)后區(qū)牽伸倍數(shù)是為了降低細(xì)節(jié)，卻意外發(fā)現(xiàn)條干、粗節(jié)、細(xì)節(jié)和條干CVb值全面變好。

3.3 采用擰紡減少粗細(xì)節(jié)

因為CJ 22.4 tex KS品種在前羅拉處跑花，風(fēng)箱花高達(dá)4%，正常品種一般不大于2.2%。為此，筆者公司大膽采用擰紡的方法紡賽絡(luò)紡。擰紡就是在細(xì)紗機(jī)后區(qū)將2根原本間隔一定距離、平行排列的粗紗條改擰在一起的方法。將2根粗紗條分別采用“雙進(jìn)單出”平行紡和擰紡的方法喂入前牽伸區(qū)，試驗結(jié)果見表3。

表3 CJ 22.4 tex KS品種采用擰紡工藝前后粗細(xì)節(jié)對比

對表3分析可知如下結(jié)果。

a) 采用擰紡工藝后，成紗條干、粗節(jié)和細(xì)節(jié)都大大減少。

b) 牽伸后區(qū)紗條采用擰紡工藝后，細(xì)紗車間前羅拉的加捻三角區(qū)消失。采用雙進(jìn)單出的喇叭口，平行紡紗在前羅拉上有一個寬度約為3 mm的加捻三角區(qū)，正是因為加捻三角區(qū)的存在，紗條離開牽伸區(qū)以后，跑花較多，紗條兩側(cè)的好纖維繞著羅拉呈弧形，飛快地被吸至吸棉笛管吸口，造成風(fēng)箱花多；采用擰紡工藝后毛羽增加。筆者認(rèn)為，擰紡工藝細(xì)紗后牽伸區(qū)2根粗紗擰在一起，主牽伸區(qū)牽伸力增加，常規(guī)性質(zhì)量指標(biāo)變好，僅細(xì)紗毛羽指數(shù)增加。

c) 實際上車觀察，前羅拉跑花問題改善明顯。

d) “雙進(jìn)單出”平行紡管紗的毛羽數(shù)不大于2.0根/m，筒紗毛羽數(shù)為13根/m～14根/m。和“雙進(jìn)單出”平行紡相比，擰紡毛羽數(shù)增加，管紗毛羽數(shù)為2.6根/m，筒紗毛羽數(shù)為15根/m。經(jīng)過1個多月的試紡，雖然毛羽指標(biāo)稍差，但仍在客戶接受范圍內(nèi)，紗線綜合指標(biāo)提升。

3.4 更換膠輥減少細(xì)節(jié)

C 14.6 tex KS紗成紗細(xì)節(jié)多，采取更換膠輥的方法。更換膠輥前后紡C 14.6 tex KS紗粗細(xì)節(jié)對比見表4。

由表4可知，更換膠輥后常規(guī)性紗疵均減少，條干好，粗節(jié)、細(xì)節(jié)和棉結(jié)均下降。

表4 更換膠輥前后紡C 14.6 tex KS紗的粗細(xì)節(jié)對比

3.5 縮小細(xì)紗主牽伸區(qū)隔距塊減少細(xì)節(jié)

試驗室將CJ/T L 85/15 14.7 tex KSJ品種鉗口隔距塊從3.25 mm減小到2.75 mm，粗細(xì)節(jié)對比試驗結(jié)果見表5。

由表5試驗數(shù)據(jù)可知如下結(jié)果。

a) 將鉗口隔距塊縮小后，棉結(jié)略有增加，總體變化不大。這說明隔距塊縮小0.50 mm后，棉結(jié)有上升的趨勢，但是棉結(jié)總體取決于前紡的梳棉和精梳的狀態(tài)，所以變化不大。

b) -30%細(xì)節(jié)比較敏感，下降148.3個/km，下降幅度達(dá)18.0%。這說明鉗口隔距塊縮小，加大了上銷的握持力，是降低細(xì)節(jié)的有效措施；在牽伸力不變的情況下，增大握持力是降低細(xì)節(jié)的可行措施。

3.6 調(diào)節(jié)牽伸隔距降低細(xì)節(jié)

在同和TH518型細(xì)紗機(jī)上紡CJ/R 14.7 tex SJ紗，對比隔距為18 mm×39 mm和17 mm×39 mm的2臺細(xì)紗機(jī)的成紗質(zhì)量指標(biāo)，結(jié)果見表6。

由表6可知如下結(jié)果。

a) 在TH518型細(xì)紗機(jī)上紡混紡棉，17 mm×39 mm隔距紡紗質(zhì)量的條干、粗節(jié)、細(xì)節(jié)、白星等常發(fā)性質(zhì)量指標(biāo)優(yōu)于18 mm×39 mm隔距紡紗質(zhì)量，整體質(zhì)量水平優(yōu)。

b) 任何品種上機(jī)紡制都要做工藝優(yōu)選，既重視理論分析，又不唯理論分析，以試驗結(jié)果為依據(jù)。

表5 CJ/T L 85/15 14.7 tex KSJ品種隔距塊調(diào)整前后粗細(xì)節(jié)對比

表6 CJ/R 14.7 tex SJ紗隔距調(diào)整前后的粗細(xì)節(jié)對比

3.7 增大精梳機(jī)落棉隔距降低-30%細(xì)節(jié)

精梳機(jī)采用前進(jìn)給棉落棉，精梳機(jī)給棉速度為350 Nip/min，定量為20.5 g/(5 m)時，筆者設(shè)計了4個試驗方案，即隔距分別為9.5 mm，10.0 mm和10.5 mm，其中落棉隔距10.5 mm又做了細(xì)紗加壓力棒的成紗試驗。4種紡紗條件下紡CJ 11.7 tex KS紗的成紗質(zhì)量見表7。

表7 4種紡紗條件下紡CJ 11.7 tex KS紗的粗細(xì)節(jié)對比

對表7試驗數(shù)據(jù)分析可知如下結(jié)果。

a) 隨著落棉隔距依次加大，條干質(zhì)量越來越好，棉結(jié)和白星均減少；增加壓力棒后，成紗條干CV值大幅減小。

b) 精梳落棉隔距對-30%細(xì)節(jié)影響非常大，下降幅度為17.1%；加壓力棒后下降幅度更大。單純從-30%的細(xì)節(jié)來看，調(diào)節(jié)落棉隔距和細(xì)紗車間增加壓力棒效果立竿見影。

c) 落棉隔距每增加0.5 mm，棉結(jié)可減少5個/km～10個/km。

d) 成紗棉結(jié)為30個/km～35個/km是客戶可以接受的，沒有必要過分追求棉結(jié)降低。

4 結(jié)語

4.1粗細(xì)節(jié)產(chǎn)生的實質(zhì)是牽伸力和握持力不匹配，牽伸區(qū)粗節(jié)多，或自動絡(luò)筒機(jī)上短粗節(jié)多，實質(zhì)上也是一種牽伸不開，紗條呈現(xiàn)一種似開非開、似牽非牽的狀態(tài)，該問題可以按照增大隔距、減少牽伸力的思路來解決。

4.2根據(jù)粗細(xì)節(jié)變化幅度分析粗細(xì)節(jié)降低的程度，對最敏感的-30%細(xì)節(jié)進(jìn)行重點分析，這對成紗質(zhì)量影響很大。筆者認(rèn)為，-50%細(xì)節(jié)為零是衡量工藝合理性的最佳點。

4.3紡高于14.6 tex的粗號紗，牽伸區(qū)控制的纖維量比較大，牽伸力也比較大，出現(xiàn)短粗節(jié)的概率較高，須注意解決粗節(jié)問題；紡低于14.6 tex的細(xì)號紗，牽伸區(qū)控制的纖維量比較少，任何纖維的散失都會對成紗的粗細(xì)節(jié)有較大影響，且占比較大，因此產(chǎn)生細(xì)節(jié)的概率較大。