传统的环锭纺尽管自诞生以来一直保持着纱线生产的统治地位,但由于其加捻三角区的存在,致使加捻区纤维应力应变分布不均匀,纤维发生内外转移,伸直平行度较差,从而毛羽增加,强力降低。而集聚纺纱工艺,通过有效缩小纱线成形区的纤维须条宽度,缩小或消除加捻三角区,从而进一步改善纱线结构,大幅度提高纱线品质,纱线外观光洁、毛羽少。赛络纺纱工艺,是对传统细纱机加以改进而直接纺出类似于双股线结构纱线的一种纺纱方法,赛络纺纱线条干均匀、毛羽少、手感柔软、透气性好;赛络集聚纺是在环锭纺纱机上将集聚纺与赛络纺技术相结合的一种新型纺纱方法,它结合了集聚纺与赛络纺的技术优势,相继完成集聚和单纱合股的过程可直接纺制出毛羽少性能优良的纱线,其结构及性能与普通赛络纱及传统环锭纱有显著的不同。
赛络集聚纺纱技术因其优越的经济效益和独特的纱线性能日渐为人们所关注。然而,虽然赛络集聚纺技术已经比较成熟并在广大企业应用,但是笔者查阅资料发现,对赛络集聚纺配件及器材等方面的研究比较多,而对其本身牵伸工艺等方面的研究文献还比较少,无法对纺纱企业针对现有设备及器材提供理论及实践参考。本文拟对影响赛络集聚纺的牵伸工艺进行最优化设计,以期对纺纱企业的生产实践提供必要的技术及实践指导作用。
如图1(a)所示,两根粗纱以一定的间距经过双喇叭口平行喂入集聚纺细纱机的牵伸机构,以平行状态同时被牵伸,从前罗拉夹持点出来后进入负压集聚区。在每个纺纱部位开有双槽且内部处于负压状态的异型管,表面套有网格圈,网格圈受输出罗拉摩擦传动。由前罗拉输出的两根须条受负压作用吸附在网格圈表面对应双槽的位置,须条在受集聚控制的同时随网格圈向前运动,分别由输出钳口输出。如图1(b)所示,集聚后的两束纤维获得较为紧密的结构,分别经轻度初次加捻后,在汇聚点处结合,然后再被加强捻,卷绕到纱管上,成为具有类似股线结构的集聚赛络纱。
原料为捻系数不同的JC320tex的粗纱,试纺设计捻度为75.2捻/10cm的JC18.2tex针织赛络集聚纱,并在FA507-60型集聚纺细纱机上试验。总牵伸倍数为35.16倍;前皮辊加压为180 N;锭速为10757r/min;钢领型号为PG1/2;钢丝圈型号及号数为OSS 3/0;吸风负压为1600 Pa。测试仪器为YG135G条干均匀度测试分析仪、YG063T全自动单纱强力仪、YG-172型纱线毛羽测试仪。本文以成纱条干CV值、成纱IPI值、成纱强力及3mm毛羽指数为质量评价指标。为了研究牵伸工艺参数对成纱质量的影响,试验选取喂入喇叭口中心距、粗纱捻系数、钳口隔距、后区牵伸倍数作为因素,各因子选取3个水平进行正交试验。试验方案设计分别见表1、表2。
根据试验方案的要求进行纺纱,利用DPS统计分析软件,并采用极差分析的方法对成纱质量指标进行测试与分析,实验结果见表3。由于均值k1、k2、k3所产生的差异是由各个因素取三个不同的水平引起的,则可根据极差R确定各因素对测试指标的影响主次。极差越大,对指标的影响大,为主要因素;极差小,对指标的影响小,为次要因素。通过对表4极差分析表明,影响成纱条干的因素主次顺序应为:A>D>B>C,即粗纱捻系数对成纱条干的影响最大,是主要因素;后区牵伸倍数及喇叭口中心距影响较大;钳口隔距影响最小,为次要因素。从表3可知,各因素对成纱条干CV%最优水平为:A2、B2、C2、D2。则可以确定对成纱条干来说,最优工艺方案为:A2B2C2D2,即粗纱捻系数为100,喂入喇叭口中心距为6mm,钳口隔距为3.5mm,后区牵伸倍数为1.28。由赛络集聚纺的纺纱原理可知,双根粗纱喂入牵伸区,粗纱捻系数较小时,将导致滑移纤维增多,对成纱条干不利;适当增加粗纱捻系数,可使纱中纤维排列紧密,减少前罗拉吐出的须条被吸棉笛管吸入的机会,对改善成纱条干有利;若粗纱捻系数太大,会造成牵伸力过大,易造成一根或两根须条牵伸不开,甚至断头。选择适当的后区牵伸倍数,能够较好的控制浮游区中的纤维,使纤维结构紧密,有利于改善条干。喂入喇叭口的隔距也是影响成纱条干的重要因素,随着喇叭口中心距的增大,前钳口到须条汇聚点上方的弱捻纱条的长度加大,使单根纱条中纤维间的联系力减弱,在纺纱张力的作用下,纤维易滑脱,条干不匀与纱线断头增多。通过对表3极差分析表明,影响成纱IPI值的因素主次顺序应为:A>B>D>C,即粗纱捻系数对成纱IPI值影响最大,是主要因素;喇叭口中心距影响次之;后区牵伸倍数较小;钳口隔距影响最小,为次要因素。由表3可知,各因素对成纱IPI值最优水平分别为为:A2、B2、C2、D1,则对成纱IPI值来说最优工艺方案为:A2B2C2D1,即粗纱捻系数为100,喂入喇叭口中心距为6mm,钳口隔距为3.5mm,后区牵伸倍数为1.23。影响成纱条干的因素亦必然影响成纱IPI值,故粗纱捻系数及喇叭口中心距应选中间值对减少棉结及粗细节有利。后区牵伸倍数偏小掌握,因为后区牵伸较小时,牵伸力大,波动小,出现粗细节及棉结的机会就少。由于钳口隔距为次要因素,可以从工艺调整方便方面进行选择。通过对表3极差分析表明,影响成纱断裂强力的因素主次顺序应为:B>A>C>D,即喇叭口中心距对成纱断裂强力的影响最大,是主要因素;粗纱捻系数影响次之;钳口隔距及后区牵伸倍数影响最小,为次要因素。由表3可知,各因素对成纱断裂强力最优水平分别为:A2、B1、C2、D2。则对成纱断裂强力来说最优工艺方案为:A2B1C2D2,即粗纱捻系数为100,喂入喇叭口中心距为4mm,钳口隔距为3.5mm,后区牵伸倍数为1.33。由于是双根粗纱喂入牵伸区,粗纱捻系数较小时,将导致滑移纤维增多,纤维不能有效的集聚,纱线强力受纤维转移的影响较大;若粗纱捻系数太大,会造成牵伸力过大,易断头而影响纱线强力;喂入喇叭口中心距对成纱强力影响亦较大,喇叭口中心距的增大,断裂强力下降,这是因为前钳口到纱条汇聚点的一段弱捻纱条的长度加长,在纺纱张力作用下,纤维易滑脱,故断裂强力会降低,因此喇叭口中心距因偏小掌握;由于钳口隔距与后区牵伸倍数为次要因素,可从其他指标和工艺调整方便的角度进行灵活调整。通过对表3极差分析表明,影响毛羽指数的因素主次顺序应为:A>B>C>D,即粗纱捻系数对毛羽指数的影响最大,是主要因素;喇叭口中心距影响次之;钳口隔距及后区牵伸倍数较小,为次要因素。由表3可知,各因素对成纱3mm毛羽指数最优水平分别为为:A2、B2、C1、D1。则对3mm毛羽指数来说最优工艺方案为:A2B2C1D1,即粗纱捻系数为100,喂入喇叭口中心距为6mm,钳口隔距为2.5mm,后区牵伸倍数为1.28。适当提高粗纱捻系数,减小后区牵伸倍数,可加强对牵伸区纤维的聚合作用,降低后牵伸区纤维的扩散程度,提高进入前区的须条紧密度,有利于减少毛羽。适当增加喇叭口中心距,纱条汇聚点上方单根纱条和股线中单纱的捻回数都有所增加,相应增加了表面纤维圈结的次数,减少了纱线毛羽。由于单指标优选不能完整反映赛洛集聚纺牵伸工艺的对成纱质量的影响,还须对各指标分析结果进行综合比较与分析,才能得出最优工艺方案。由表3可以看出,因素A对条干CV值、IPI值及3mm毛羽指数指标来说为主要因素,且最优水平皆为A2,故选取A2;因素B对IPI值及3mm毛羽指数来说为较主要因素,对条干CV值指标为较次要因素,按多数倾向原则以B2为优;因素C对单纱断裂强力与3mm毛羽指数来说,为较次要因素,对条干CV值及IPI值来说为此要因素,按多数倾向选取C2;因素D对条干CV值为较主要因素,对IPI值、断裂强力及3mm毛羽指数指标为次要因素,根据牵伸工艺的要求,可以选较小的后区牵伸倍数,故选D1。通过综合分析平衡后,赛洛集聚纺最优牵伸工艺方案为:A2B2C2D1。通过对成纱质量指标进行四因素三水平正交实验可以得出以下结论:(1)粗纱捻系数及粗纱喇叭口中心距是影响赛洛集聚纺成纱质量指标的重要因素;后区牵伸倍数与钳口隔距对成纱指标影响较小。(2)赛洛集聚纺最优牵伸工艺方案为:A2B2C2D1,即粗纱捻系数为100,喂入喇叭口中心距为6mm,钳口隔距为3.5mm,后区牵伸倍数为1.23。(3)在对赛洛集聚纺纱工艺参数选择时,粗纱捻系数及喂入喇叭口中心距应偏中间掌握,后区牵伸倍数应偏小掌握,钳口隔距由于对质量指标影响不大,可以按生产实践自由掌握。