【技术】段彩纱质量控制技术的探讨
一、段彩纱的纺纱机理
生产段彩纱，细纱每个锭位要喂入两根粗纱，后罗拉喂入彩色粗纱（形成段彩的辅助粗纱），中罗拉喂人基色粗纱（作为纱线基础的主体粗纱）。利用主体粗纱和辅助粗纱分别从细纱机中罗拉连续喂人和后罗拉间断喂入，经牵伸后在前罗拉钳口处汇合加捻形成段彩纱。后罗拉喂入彩色粗纱时，中罗拉钳口握持主体和辅助两根粗纱运行；在后罗拉停顿的瞬间，辅助粗纱在中罗拉后面的喇叭口处发生断裂，中罗拉钳口只握持一根主体粗纱运行；后罗拉恢复转动时主体粗纱带动辅助粗纱继续喂入。
二、生产段彩纱时细纱机需要进行的配套改造
从段彩纱的纺纱机理可以看出，普通细纱机必须要进行一些技术改造才能够生产段彩纱。最基本的改造内容主要包括：
（1）对细纱机的粗纱架进行扩容改造。要像生产赛络纺一样将粗纱架扩容一倍，以保证粗纱机架能够容纳得下所需要的全部主体粗纱和辅助粗纱。
（2）在后牵伸区靠近中罗拉位置安装专用导纱喇叭口，以保证主体粗纱和辅助粗纱能够同时喂入前牵伸区，并且保证辅助粗纱断裂后能够被主体粗纱带动进入前牵伸区。
（3）加装段彩纱控制和传动机构，以控制后罗拉按设定的转动节奏运行。
（4）其它为提升段彩纱质量而增加的辅助改造，如为了防止拖尾、变异等质量问题，可以在后区加装上下销，使细纱后区也成为双皮圈形式的牵伸机构。
三、段彩纱工艺参数的选择
由于段彩纱是双粗纱喂入，因此粗纱定量应偏轻掌握，粗纱喇叭口也要相应减小，以避免粗纱过于松散，影响成纱条干均匀度，由于段彩纱的主体粗纱不经过后区牵伸，直接从中罗拉后的喇叭口喂入前牵伸区，因此主体粗纱的全部捻度都要由主牵伸区进行解捻，为保证顺利牵伸，主体粗纱的捻度应适当偏小掌握。
那么，当我们接到段彩纱订单，拿到段彩纱样纱或者样布时，如何来确定段彩纱的主要参数呢？
3.1 段彩纱纱支的确定
段彩纱由于是由主体粗纱和辅助粗纱分别经过牵伸后汇合加捻成纱的，主体粗纱仅经过主区牵伸，而辅助粗纱不是连续喂入，因此段彩纱的纱支数无法根据细纱机说明书中原有的牵伸倍数计算公式来计算，而要根据基纱支数、彩纱的彩长、彩距和粗度，使用公式（1）来计算段彩纱的混合纱支数。
段彩纱混合纱支=基纱纱支数*（彩长＋彩距）/（彩长×粗度＋彩距）——（1）
如果拿到了段彩纱的样纱或样布，可以用称重法直接称一段样纱（或从样布中拆下来的纱线）的重量，用公式（2）来计算段彩纱的混合纱支。
段彩纱混合纱支=590.5*样纱长度/（1000*样纱称见重量）——（2）
式中样纱长度的单位为m，样纱称见重量的单位为g。
3.2 段彩纱的基纱支数、彩长、彩距和粗度的确定
3.2.1 基纱支数的确定
用剪刀在样纱上剪下一定长度的基纱，称出重量，用公式（2）计算出基纱支数。为保证计算的准确性，可以多剪下几段基纱，分别称重、计算后求出平均值，或者称出总重量，用公式（3）来计算基纱支数：
基纱支数=590.5*∑各段基纱长度/（1000*基纱称见总重量）
3.2.2 彩长的确定
从样纱（或从样布中拆下来的纱线）上测量出多个断彩纱彩段的长度，再求平均值，就可得到平均彩长，彩长偏差范围可用公式（4）来计算：
彩长偏差范围=（平均彩长-最短彩长）/平均彩长或（最长彩长-平均彩长）/平均彩长——（4）
3.2.3 彩距的确定
从样纱（或从样布中拆下来的纱线）上测量出多个彩段间的距离，求出平均值即可。
3.2.4粗度的确定
从样纱（或从样布中拆下来的纱线）上测量出多个断彩纱彩段称出总重量（g），累计出总长度，用公式（5）计算出断彩纱彩段的粗度。
断彩纱彩段的粗度=彩段总重量*1000*基纱支数/（590.5*彩段总长度）——（5）
3.3 段彩纱的捻系数的确定
段彩纱的捻系数是以所用原料类型及纱线用途为基础来设计的， 一般先确定纱线所使用的原料和纱线用途，再结合基纱支数及彩长、彩距、粗度的大小来选择合适的捻度，如纯棉段彩纱机织物捻系数一般可以选取380以上；针织物一般可以选取在340到360之间。
3.4 段彩纱钢丝圈的选择
生产段彩纱时，钢丝圈的选取一般要综合考虑混合纱支数和基纱的支数，如果单纯按基纱支数来确定钢丝圈，气圈会过大而碰隔纱板，影响产品质量；如果单纯按混合纱支数来确定钢丝圈，钢丝圈偏重，断头会增多，影响生产效率。因此钢丝圈一般折中选择，然后以气圈的实际形态来适当修正钢丝圈号数。
3.5 段彩纱隔距块的选择
生产段彩纱时，隔距块的选择也应考虑在混合纱支数与基纱支数之间略偏大掌握。由于段彩纱的彩段是断续喂入，须条在前牵伸区内运行的过程中，总有一段时间前端或后端不能够被有效握持，牵伸区对彩段的控制能力偏弱，因此如果隔距块过小，彩段部分容易出现牵伸不开的现象（见图1）；如果隔距块过大，牵伸区对须条的控制能力较弱，会影响纱线的条干，粗细节增多。
图1 隔距块过小彩段牵伸不开
四、设备管理要求
生产段彩纱时，由于在原细纱机上增添了一些附属机构和部件，因此在设备管理上除了细纱机原有的设备管理要求外，还有一些特殊的管理要求。
4.1 段彩纱控制和传动机构的管理
段彩纱的控制和传动机构是保证能够生产出符合设计要求的纱线的关键，因此在生产过程中要加强管理，保证其运行正常、可靠。
（1）段彩纱控制系统的驱动器和伺服电机运行的稳定性和可靠性，直接影响段彩纱彩长、彩距和粗度与设计要求的符合性，在生产过程中要经常用手触摸控制箱和电机，如果发现有箱体震动、电机发热等不正常现象，要及时查找原因，防止影响对罗拉传动的精确性。
（2）要定期清洁控制箱内部及伺服电机机体，防止飞花、粉尘对电器元件造成损害。
（3）由于段彩纱控制和传动系统是利用罗拉打顿来实现粗纱间隙喂入的，传动齿轮受到的冲击力较大，并且频繁地正反向变向，容易发生爆齿现象，因而要经常检查传动齿轮、齿形带的状态，防止齿形损伤影响传动的精确性。
（4）段彩纱各种参数的正常运行是通过编码器精确检测罗拉速度来实现的，如果检测罗拉运行速度的编码器出现故障，控制系统就会对牵伸系统发出错误指令，从而造成质量事故，所以要随时检查编码器的运行状态，保证编码器作用灵敏可靠。
4.2 段彩纱牵伸系统的管理
（1）喇叭口的位置对段彩纱的质量和风格具有显著影响，因此必须时刻保证喇叭口位置的准确性。定期检查喇叭口的固定情况，防止喇叭口出现脱落、歪斜、松动、破损、挂花、堵塞等不正常现象。
（2）在后牵伸区安装的专用导纱喇叭口一定要尽可能靠近中罗拉钳口，但不能出现磨罗拉、磨皮圈现象，以确保辅助粗纱能够顺利喂入前牵伸区。
（3）为保证段彩纱良好的质量，要求主体粗纱与辅助粗纱在前牵伸区内既不能分离也不能完全重叠（防止弹性钳口跳动过大），因此要求控制辅助粗纱的后罗拉喇叭口与控制主体粗纱的中罗拉喇叭口，这两个喇叭口的中心线既不能重合或离得太近，也不能距离过大，要根据喂入的辅助粗纱和主体粗纱的定量来优选两个喇叭口中心线的偏离距离，一般偏离1-2mm为好，保证两根须条在前牵伸区内紧靠在一起且不发生完全重叠现象。
（4）每台车同一面的后罗拉喇叭口与中罗拉喇叭口的左右相对位置必须固定，必须偏向同一个方向。
（5）由于段彩纱的粗纱是双根喂入，粗纱的定量较小，粗纱偏细，特别是主体粗纱捻度又偏小，因此粗纱抵抗拉伸的能力较弱，粗纱容易断头，因此要加强对细纱吊锭运转灵活性的检查和维护。
（6）如果在细纱后区安装了上下销等辅助控制部件，要定期检查这些部件的运转状态，保证它们能够发挥出良好的控制作用。
五、生产段彩纱的操作注意事项
作为一种新型纺纱方式，生产段彩纱对操作上也有一些特殊要求。
5.1 穿粗纱的操作要求
（1）要合理安排主体粗纱和辅助粗纱在粗纱架上的位置，最好保持主体粗纱和辅助粗纱分别挂在不同排的吊锭上，以防用错粗纱。
（2）每个锭位必须同时穿一根主体粗纱和一根辅助粗纱，严防漏穿粗纱或穿错粗纱。
（3）每一根主体粗纱或辅助粗纱都必须分别穿过各自规定好的导纱杆位置，不允许混穿导纱杆，以保证不同粗纱清晰的走纱路线。
（4）主体粗纱和辅助粗纱喂入牵伸区时既不能交叉，也不能完全重叠，整面车的两根粗纱相对位置必须固定，每个锭子的辅助粗纱都要在主体粗纱的同一侧。
（5）由于段彩纱吊锭上悬挂的粗纱较多，粗纱之间的间隙小，挡车工在做换粗纱、穿粗纱、清洁等工作时，要加强对粗纱的防护工作，防止碰毛粗纱或造成粗纱断头。
5.2 细纱接头的操作要求
（1）采用“斜接头法”，车头第一个锭子不接头，第二个锭子的纱线绕导纱钩掐头后倾斜着接到第一个锭子对应位置的罗拉钳口上（见图2），注意接头倾斜的方向要与主体粗纱和辅助粗纱的相对位置一致，即主体粗纱吐出的须条在哪一侧，纱线接头就要向哪个方向倾斜（图2所示为主体粗纱在辅助粗纱左侧时的接头方向，即纱线拎起头后向左倾斜接头），以保证主体粗纱能够完全将辅助粗纱吐出的纤维抱合并加捻在一起。
图2斜接头法
（2）接头时要等两根粗纱都正常吐出须条后在操作，以防止出现单股纱。接头完成后还要查看一下牵伸区，保证两根粗纱都喂入正常。
（3）一定要加强对挡车工责任心的教育，对回条、粗纱头、吸风花等回花、下脚要严格管理，防止不同色彩和原料成分的回花、下脚混掺在一起。
六、段彩纱常见的质量问题及解决措施
6.1 彩长、彩距偏差的形成与控制
根据段彩纱的成纱机理，中罗拉喂人主体粗纱形成基纱，后罗拉喂入辅助粗纱并形成段彩部分，当后罗拉根据段彩纱控制系统设定的段彩纱工艺参数停止喂入辅助粗纱时，中罗拉钳口下的辅助粗纱应该同时断裂，但由于纤维在张力的作用下会产生伸展，处于后牵伸区的辅助粗纱在断裂过程中纤维会发生相对滑移和回弹，在后罗拉停止的瞬间，受中罗拉钳口控制的彩色纤维仍会继续向前运动。断裂只能发生在中罗拉钳口后方。因此彩纱的分离并不是处于中罗拉钳口线处，而是向后偏移一段距离，于是就造成纱线的彩长、彩距与我们预期的长度和间距产生一些偏差。
由于彩长、彩距偏差的存在，会对成纱彩段的分布及纤维比例等产生一定的影响，特别是生产彩长或彩距明显低于纤维长度的段彩纱时，彩长、彩距的偏差会更大，一定要给予充分的重视，以防止因彩长、彩距偏差造成段彩纱及布面风格的变异。
为此，在段彩纱彩长、彩距等参数设计时，就要考虑彩长、彩距偏差的影响（这和设计细纱机械牵伸倍数时要考虑牵伸效率的影响是同样的道理），输入参数时提前进行修正，然后试纺后与样纱（或样布拆出来的纱线）进行对比，根据对比结果再进行适当修正。
6.2 段彩纱拖尾疵点的形成与控制
6.2.1 段彩纱拖尾疵点的概念
段彩纱拖尾疵点是指由于辅助粗纱断裂不彻底，少量辅助粗纱的纤维出现在纱线非彩段位置而形成的疵点（见如3中的绯红色图框中的疵点）。段彩纱拖尾疵点主要有两种情况：一种是辅助粗纱的纤维出现在不该有段彩的基纱段上，这些纤维前后都没有相连的段彩纱段，如图3中椭圆图框内的疵点。这类“拖尾”纤维是由于辅助粗纱断裂后，彩段已经完成，但辅助粗纱断口处的一些纤维没能被辅助粗纱有效控制住，有少量纤维被主体粗纱抽出携带进入前牵伸区而形成“拖尾”纤维；第二种情况是辅助粗纱的部分纤维出现段彩段的后面，形似段彩段拖出的长尾巴，如图3中矩形图框内的疵点。这类“拖尾”纤维是由于辅助粗纱断裂时，由于辅助粗纱对纤维的控制能力不足，粗纱断裂不彻底，在彩段即将完成的情况下，仍旧有少量纤维随着主体粗纱被携带进入前牵伸区而形成“拖尾”纤维。
图3 段彩纱的拖尾疵点
6.2.2 段彩纱拖尾疵点的影响因素
影响段彩纱拖尾疵点的因素有很多，但段彩纱拖尾疵点产生的根本原因是细纱后牵伸区对辅助粗纱的控制能力较弱，后罗拉停止喂给时辅助粗纱断裂不彻底而形成的。影响段彩纱拖尾疵点的主要因素有：
6.2.2.1 机械传动的影响
（1）在PLC程序控制软件上存在缺陷，没能及时可靠地控制后罗拉的停止。虽然控制系统发出了让后罗拉“停止”的信号，但还有微弱的剩余脉冲信号余波存在，使驱动器和伺服电机仍以极微弱的驱动传动后罗拉，从而产生“拖尾”。
（2）虽然PLC对微弱剩余脉冲信号余波滤波良好，但由于驱动器刚性扭矩参数设置不合理，也会产生“拖尾”。为避免伺服电机在启动与停止瞬间产生振动，驱动器刚性扭矩参数一般都采用低值。刚性设定值变高，则速度应答性变高，伺服刚性也提高，但电机变得容易产生振动。所以，在确认动作的同时，将低值变更为高值。
（3）驱动器惯性比参数的设定是否正确，也会影响后罗拉转动惯量。驱动器惯性比参数需要根据实际负载惯量进行实时调整数值，如果调整不当，后罗拉转动惯量就会造成“拖尾”现象。
6.2.2.2 浮游纤维控制不良的影响
（1）生产辅助粗纱的原料如果短绒含量较高，或者在开松梳理过程中对纤维损伤较严重，造成辅助粗纱中含有较多的短纤维，在细纱后区是双罗拉简单牵伸的情况下，细纱后牵伸区对须条中纤维的控制能力较弱，因此在后罗拉停止喂给的情况下，容易造成须条中的短绒被主体粗纱粘带进前牵伸区而成为“拖尾”纤维。
（2）由于工艺设计不当，造成细纱后牵伸区不能够有效控制浮游纤维，造成较多的拖尾疵点。比如辅助粗纱的捻系数设计过小、细纱后区罗拉隔距设计过大等等。
6.2.3 段彩纱拖尾疵点的控制措施
要解决段彩纱“拖尾”现象的发生，必须从以下方面入手：
（1）保证软件设计的合理性，保证后罗拉启动和停止的精确性和稳定性，特别是罗拉停止时要“干脆”，不能拖泥带水。
（2）工艺设计要合理，特别是要保证辅助粗纱须条的紧密性，以保证辅助粗纱断裂时更彻底。因此辅助粗纱的捻系数可以比普通产品增加10%左右；细纱后区罗拉隔距要偏小掌握，后区牵伸倍数不宜过大。
（3）合理选配段彩纱的原料，特别是要尽量减少辅助粗纱须条内的短纤维含量。
（4）通过技术改造措施来加强细纱后牵伸区对辅助粗纱的控制能力。比如可以借鉴细纱前牵伸区的结构，在细纱后牵伸区加装上下销，使细纱后牵伸区也形成双皮圈牵伸形式等（见图4）。
图4 细纱后牵伸区双皮圈牵伸形式改造
七、结语
作为一种具有良好发展空间的新型纱线，段彩纱成为当前我国纺纱企业产品结构调整的一个方向，但段彩纱的生产有它特殊的技术要求和质量管控内容，管理不当可能会给企业带来较大的损失，因此加强对段彩纱常见质量问题形成原因及其控制措施的研究，是广大工程技术人员需要做好的一门重要功课。
作者：王学元 中国纱线网