低捻度轉(zhuǎn)杯紗的生產(chǎn)

K.H.Lehmann，A.Jan?en，M.I.Popzyk，Y.Schlesinger，J.Hansmann，T.Gries

亞琛工業(yè)大學(xué)紡織技術(shù)研究所(德國)

假捻的產(chǎn)生原理示意圖如圖1所示。紗線沿引紗管的軸線方向從轉(zhuǎn)杯中拉出，在引紗管和一對可以繞紗線軸旋轉(zhuǎn)的引紗羅拉間的截面上，通過捻度發(fā)生器或繞紗線軸旋轉(zhuǎn)的引紗羅拉為紗線提供附加捻度，其捻向與轉(zhuǎn)杯的旋轉(zhuǎn)方向相反，以通過捻度發(fā)生器或引紗羅拉的旋轉(zhuǎn)降低轉(zhuǎn)杯產(chǎn)生的捻度。在轉(zhuǎn)杯外產(chǎn)生的紗線捻度為假捻度TFD，它在捻度發(fā)生器后或引紗羅拉后的紗線上會再次轉(zhuǎn)回。因此，引紗羅拉后的紗線捻度(紗線的最終捻度)可按式(1)和式(2)計算。轉(zhuǎn)杯中紗線頭端的計算捻度取決于引紗速度，其計算式見式(3)。

1——附加的捻度發(fā)生器；2——附加的可繞紗線軸向旋轉(zhuǎn)的引紗羅拉。

(1)

(2)

(3)

式中：

TReduce——隨轉(zhuǎn)杯速度降低而降低的紗線捻度；

nReduce——降低的轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速；

vSpin——引紗速度；

TGarn——紗線的最終捻度；

DR——轉(zhuǎn)杯直徑；

TSpin——引紗速度產(chǎn)生的紗線捻度。

在捻度發(fā)生器或引紗羅拉前面區(qū)域施加臨時捻度，可確保轉(zhuǎn)杯紡紗過程的穩(wěn)定。臨時捻度的計算式如式(4)所示。

Ttemp=TGarn+TFD

(4)

(5)

式中：

Ttemp——臨時捻度，可以是轉(zhuǎn)杯與捻度發(fā)生器間產(chǎn)生的捻度，也可以是轉(zhuǎn)杯與引紗羅拉間產(chǎn)生的捻度；

TFD——由捻度發(fā)生器或旋轉(zhuǎn)的引紗羅拉產(chǎn)生的假捻。

需要考慮的有：假捻是否完全傳遞到轉(zhuǎn)杯內(nèi)部，假捻量是否能完全用于降低轉(zhuǎn)杯的轉(zhuǎn)速。

采用轉(zhuǎn)杯直徑分別為100 mm和200 mm的轉(zhuǎn)杯紡紗試驗機，根據(jù)所用纖維材料的不同，使用直徑為125 mm和64 mm的開松輥進行紗線的紡制。

1 降低地毯用轉(zhuǎn)杯紗的捻度

圖2顯示了紡紗工藝過程中的捻度發(fā)生器裝置。捻度發(fā)生器的特點是每個引紗羅拉圍繞自身的軸旋轉(zhuǎn)，一對引紗羅拉同時繞紗線軸旋轉(zhuǎn)，從而使紗線引出和假捻的發(fā)生完美配合。

圖2 引紗管后的捻度發(fā)生器

對比表1中 111號與130號紗線、140號與152號紗線可知，采用了捻度發(fā)生器的130號和152號紗線是在較低的轉(zhuǎn)杯速度下紡制的。值得注意的是，對于使用了捻度發(fā)生器的130號與152號紗線，轉(zhuǎn)杯速度沒有因使用了捻度發(fā)生器而顯著降低，這意味著捻度發(fā)生器產(chǎn)生的捻度沒有完全到達轉(zhuǎn)杯。采用捻度發(fā)生器紡制的轉(zhuǎn)杯紗，其捻系數(shù)也低于與之相比較的紗線的捻系數(shù)。

表1 不采用(捻度發(fā)生器速度為0)和采用捻度發(fā)生器的紡紗工藝參數(shù)設(shè)置

2 降低聚丙烯腈纖維轉(zhuǎn)杯紗的捻度

采用圖2所示的紡紗裝置紡制平均長度為50 mm、線密度為2.5 dtex的聚丙烯腈(PAN)纖維轉(zhuǎn)杯紗，采用的轉(zhuǎn)杯直徑為100 mm。

圖3顯示了隨著捻度發(fā)生器速度的增加，轉(zhuǎn)杯速度可降低的程度。標記為nkrit的轉(zhuǎn)杯速度是在沒有外加捻度、不產(chǎn)生斷頭的情況下能順利紡紗的最低轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速。理論紡紗極限(虛線)表明，從臨界轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速nkrit開始，隨著捻度發(fā)生器轉(zhuǎn)速nDrall的增加，轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速可相應(yīng)降低。

理想情況下，整個假捻可延伸至轉(zhuǎn)杯處，因此完全可以通過提高捻度發(fā)生器的速度降低轉(zhuǎn)杯速度。

盡管捻度發(fā)生器速度不是很高，但只有在較高的紡紗速度(50 m/min和60 m/min)下，才有可能通過提高捻度發(fā)生器的速度降低轉(zhuǎn)杯速度。當紡紗速度為60 m/min、捻度發(fā)生器轉(zhuǎn)速為1 400 r/min時，轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速可從11 700 r/min降至10 400 r/min，即降低了1 300 r/min(圖3)。

圖3 紡紗速度為60 m/min時的理論和實際轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速極限(轉(zhuǎn)杯直徑：100 mm，紗線線密度：500 tex)

3 以低捻轉(zhuǎn)杯粗支紗作為粗紗紡制環(huán)錠細紗

本文介紹了利用機械式捻度發(fā)生器生產(chǎn)低捻轉(zhuǎn)杯粗支紗的過程，以及如何用該粗支紗紡制環(huán)錠細紗。機械式捻度發(fā)生器安裝在引紗管和一對引紗羅拉之間。捻度發(fā)生器(圖4)為一個箱體，箱體內(nèi)安裝有中空軸，軸上有各種插件。各插件中的紗線通道是偏心的，當空心軸旋轉(zhuǎn)時，將會對紗線施加捻度。試驗共紡制了4種不同插件的紗線。在紡紗速度為30 m/min、粗支紗線密度為300、400和500 tex的參數(shù)下，采用內(nèi)周開有一個槽的質(zhì)量為1 g的插件，可較理想地通過提高捻度發(fā)生器的轉(zhuǎn)速降低轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速。在紡紗速度為30 m/min、捻度發(fā)生器轉(zhuǎn)速為2 000 r/min的情況下，可使轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速降至4 500 r/min，粗支紗捻度為150 捻/m(圖5)。

圖4 轉(zhuǎn)杯紡紗試驗機上位于引紗管與引紗羅拉之間的捻度發(fā)生器(右圖是帶插件1a的捻度發(fā)生器)

圖5 隨著捻度發(fā)生器轉(zhuǎn)速的提高，轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速降低(紡紗速度：30 m/min，采用質(zhì)量為1 g的插件)

在最低轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速下，制備了300、400和500 tex的粗支紗共27根，粗支紗捻度為135～175 捻/m，對應(yīng)的捻系數(shù)為85～125。然后對用這種方法生產(chǎn)的27根轉(zhuǎn)杯粗支紗能否作為粗紗紡制環(huán)錠細紗進行了探討。每根粗支紗在環(huán)錠紡紗試驗機上進行牽伸倍數(shù)為10的牽伸，以制備線密度為30、40和50 tex的環(huán)錠細紗。27根粗支紗中，有24根可以在環(huán)錠細紗機上牽伸和紡紗。對于環(huán)錠紡紗試驗機牽伸系統(tǒng)中的3個上羅拉，必須在搖架上設(shè)置最大接觸壓力。這是因為轉(zhuǎn)杯粗支紗的捻度(135～175 捻/m)仍比粗紗機生產(chǎn)的粗紗的捻度(約30捻/m)高得多。

以低捻轉(zhuǎn)杯粗支紗為原料可成功制備環(huán)錠細紗。然而，細紗質(zhì)量仍不及普通粗紗紡制的細紗。圖6顯示，由轉(zhuǎn)杯粗支紗紡制的環(huán)錠細紗與由普通粗紗紡制的環(huán)錠細紗相比，含有更多的瑕疵。此外，由低捻轉(zhuǎn)杯粗支紗紡制的環(huán)錠細紗的條干均勻度變異系數(shù)(30%)也明顯高于用普通粗紗紡制的環(huán)錠細紗的變異系數(shù)。

圖6 采用普通粗紗與低捻轉(zhuǎn)杯紗紡制的環(huán)錠細紗的對比

4 展望

未來研究中，可在捻度發(fā)生器上應(yīng)用特制的插件，探討能否進一步降低不同粗細轉(zhuǎn)杯紗的捻度，或提高紡紗速度。捻度發(fā)生器的轉(zhuǎn)速有望提高到超過目前最大可能的速度2 000 r/min。