CJ 29.15 tex K竹節(jié)紗的紡紗工藝與質(zhì)量控制

詹樹改，李延安，魏新陽

(1.河南工業(yè)技師學(xué)院 紡織系,河南 鄭州 450007； 2.南陽海泳紡織制衣企業(yè)有限公司,河南 南陽 473003)

竹節(jié)紗是一種結(jié)構(gòu)新穎的花式紗，是在環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上加裝竹節(jié)紡紗裝置以改變成紗結(jié)構(gòu)而生產(chǎn)的一種新型紗.它既可以用于機(jī)織物，也可以用于針織物.由于竹節(jié)大小和分布的不同加上織造工藝的變化，織物會產(chǎn)生各種不同的風(fēng)格.例如，織物經(jīng)緯都用等節(jié)距竹節(jié)紗，布面呈葦席形或雪花形，文靜雅致；若以17～31 cm等節(jié)距形成的竹節(jié)紗制成針織物，則可呈現(xiàn)竹節(jié)波紋或花朵形狀，可增強(qiáng)布面的外觀效應(yīng)，所以竹節(jié)紗面料以其獨(dú)特的凹凸風(fēng)格深受消費(fèi)者的喜愛[1].本文以CJ 29.15 tex K竹節(jié)紗為例，對竹節(jié)紗裝置的原理、工藝參數(shù)配置和質(zhì)量控制情況進(jìn)行闡述.

1 紡制竹節(jié)紗裝置的原理

紡制竹節(jié)紗裝置的原理有兩種，一種是在細(xì)紗機(jī)上采用控制前羅拉瞬間打頓的方法，另一種是中后羅拉超喂，從而改變牽伸倍數(shù)，使紗條截面內(nèi)纖維根數(shù)時(shí)多時(shí)少，形成與基紗有變化的粗節(jié).后者避免了因改變前羅拉轉(zhuǎn)速而影響產(chǎn)量、捻度和斷頭多的缺點(diǎn)，且中后羅拉轉(zhuǎn)速較低，變速時(shí)對機(jī)械本身的沖擊磨損也小.JC-SF智能紡竹節(jié)紗裝置屬于后者，該裝置由通州市金馳機(jī)電有限公司生產(chǎn)，其原理如圖1所示.

圖1 JC-SF智能紡竹節(jié)紗原理Fig.1 Principle of JC-SF type intelligent spinning slub yarn device

機(jī)械傳動部位在原BS516細(xì)紗機(jī)牽伸部位104T蝴蝶牙處將前后羅拉傳動路線斷開，并裝入由伺服電機(jī)控制的傳動系統(tǒng),包括同步皮帶輪和竹節(jié)裝置蝴蝶牙及加長軸.

該裝置特點(diǎn)如下：

(1) 采用原裝全數(shù)字控制大扭矩交流伺服電機(jī)作為紡制竹節(jié)紗的動力，變頻調(diào)控后羅拉瞬時(shí)速度.

(2) 控制系統(tǒng)采用高分辨率的前羅拉編碼器跟蹤技術(shù)，當(dāng)前羅拉速度下降(停機(jī))或上升(開機(jī))時(shí)，編碼器將速度反饋到控制系統(tǒng)使伺服電機(jī)與前羅拉保持同步升速或降速，以保證中后羅拉和前羅拉絕對同步,這也有利于保證竹節(jié)循環(huán)的一致性.

(3) 前羅拉轉(zhuǎn)速不變，產(chǎn)量不降，開車、落紗不斷頭，竹節(jié)風(fēng)格無變異.

(4) 具有節(jié)型曲線修改選擇功能，能修正竹節(jié)，使其形態(tài)優(yōu)美，可紡制不同風(fēng)格的竹節(jié)紗.

2 竹節(jié)紗的工藝設(shè)計(jì)

竹節(jié)紗前紡工藝與普通紗相同，主要工藝在細(xì)紗工序.竹節(jié)紗的工藝參數(shù)主要包括竹節(jié)粗度、竹節(jié)紗特?cái)?shù)、竹節(jié)節(jié)距、竹節(jié)長度和傳動比等參數(shù)[2].在牽伸倍數(shù)和捻度、卷繞螺距、鋼領(lǐng)和鋼絲圈的選擇等方面與普通環(huán)錠紡紗也有一定的差異.

通過對CJ 29.15 tex K竹節(jié)紗的針織布樣(20 cm×18 cm)進(jìn)行分析，確定工藝參數(shù).先把紗線拆下來，取33根紗線進(jìn)行測量分析，紗樣編號為C1～C33，用尺子量取所拆紗線的粗節(jié)和節(jié)距長度，計(jì)算竹節(jié)紗的綜合特?cái)?shù).然后,取10根樣紗用等長切斷稱重法測試和計(jì)算其粗度，紗樣編號為Z1～Z10.再抽取20根竹節(jié)紗樣進(jìn)行捻度試驗(yàn)，紗樣編號為N1～N20，測試結(jié)果見表1.

表1 CJ29.15 tex K竹節(jié)紗樣紗測試結(jié)果Tab.1 Tested result of CJ20SK slub yarn sample

由表1測試結(jié)果可得出：竹節(jié)紗倍率為2.103；平均捻度為74.94捻/10 cm；基紗特?cái)?shù)為22.34 tex.

2．1 竹節(jié)紗特?cái)?shù)設(shè)計(jì)

竹節(jié)紗的公稱特?cái)?shù)一般以基紗特?cái)?shù)冠名，是指竹節(jié)之外正常紗的號數(shù).竹節(jié)紗的綜合特?cái)?shù)就是以一定循環(huán)內(nèi)節(jié)距和節(jié)長在其循環(huán)總長度內(nèi)所占百分比為權(quán)數(shù)，節(jié)距和節(jié)長對應(yīng)特?cái)?shù)的加權(quán)平均值.CJ 29.15 tex K竹節(jié)紗樣紗的測試平均特?cái)?shù)按下式計(jì)算：

平均特?cái)?shù)=

根據(jù)平均特?cái)?shù)可設(shè)計(jì)細(xì)紗機(jī)的總牽伸倍數(shù)，試紡稱重后，一般不調(diào)竹節(jié)參數(shù)，只需調(diào)細(xì)紗機(jī)的牽伸倍數(shù).

根據(jù)竹節(jié)長度、節(jié)距的大小和竹節(jié)段粗細(xì)，確定竹節(jié)紗的百米定量.但由于竹節(jié)部分和節(jié)距部分有一粗細(xì)過渡態(tài)，所以計(jì)算重量和實(shí)際重量間會有一定的差異，要對樣紗做百米重量試驗(yàn)(10次)取平均值，烘干后折算成百米干重.在生產(chǎn)中,成紗重量偏差按竹節(jié)紗平均特?cái)?shù)的百米重量偏差控制.

2.2 竹節(jié)粗度

竹節(jié)粗度，指粗節(jié)段紗條直徑與基紗段紗條直徑的比值，由前后羅拉速度比控制.在竹節(jié)紗紡紗過程中，粗度是較難掌握的參數(shù),一般采用兩種方法.第一種為切斷稱重法(扭力天平稱重法)，即用剪刀剪出一個(gè)定長的竹節(jié)(不包括節(jié)形)，稱出重量，再剪出一個(gè)定長的原紗稱出重量，轉(zhuǎn)換成相同的長度后相除，就可以得出節(jié)粗參數(shù).第二種為比較法，即通過實(shí)際紡出的結(jié)果，與樣紗進(jìn)行比較,比較時(shí)應(yīng)注意盡可能讓顏色、濕度等相同或相近.竹節(jié)紗的節(jié)粗一般為基紗的2～3倍，竹節(jié)粗度越大，生產(chǎn)難度越大.

紡CJ 29.15 tex K竹節(jié)紗時(shí)，根據(jù)樣紗采用切斷稱重法來測定竹節(jié)的粗度，即分別量取5 cm長度的竹節(jié)部分和節(jié)距部分各10段，分別稱重，然后用竹節(jié)重量與節(jié)距重量之比算出粗度.

最后選定10組,在試紡后通過搖黑板方法比較竹節(jié)粗度直觀效果，并重復(fù)以上步驟反復(fù)測算達(dá)到與樣紗基本一致后再投入生產(chǎn).

2．3 竹節(jié)長度

竹節(jié)長度由中后羅拉變速時(shí)間長短與羅拉速度決定，最短竹節(jié)因受纖維長度影響，一般為20 mm，最長可任意.在樣紗上逐次測出多個(gè)竹節(jié)的長度，采集試樣數(shù)量越多分析越準(zhǔn)確.如表1，對CJ 29.15 tex K竹節(jié)紗樣品分析時(shí)，取了33組連續(xù)的竹節(jié)和基紗，用尺子逐個(gè)測量，得出竹節(jié)的長度范圍為65～110 mm，基紗的長度范圍為125～350 mm.在JC-SF智能紡竹節(jié)紗裝置的顯示屏上，將設(shè)定的參數(shù)如節(jié)長、節(jié)距、竹節(jié)倍率的最小值和最大值輸入，則紡紗過程中系統(tǒng)就可以隨機(jī)組合成符合要求的竹節(jié)紗.需要注意的是，對樣布分析時(shí)，應(yīng)考慮紗線的伸長率以減少設(shè)計(jì)誤差[3].

2．4 竹節(jié)節(jié)距

竹節(jié)節(jié)距指每兩段竹節(jié)間的間隔距離.竹節(jié)的節(jié)距決定布面竹節(jié)的排列效果、排列密度及規(guī)律，直接影響竹節(jié)布的風(fēng)格.節(jié)距過大，體現(xiàn)不出竹節(jié)布的風(fēng)格特征，當(dāng)周期長度為布幅整數(shù)倍或約數(shù)時(shí)，產(chǎn)生竹節(jié)周期重合，在布面形成規(guī)律性條紋，反而像疵布；節(jié)距過小，竹節(jié)重疊現(xiàn)象嚴(yán)重，也亦產(chǎn)生“規(guī)斑”疵布，且竹節(jié)紗生產(chǎn)難度大,一般設(shè)計(jì)節(jié)距大于2 cm.竹節(jié)節(jié)距的確定與竹節(jié)節(jié)長的確定方案基本一致，通過對CJ 29.15 tex K竹節(jié)紗樣品的分析，得出基紗段即節(jié)距的變化范圍為125～350 mm.JC-SF智能紡竹節(jié)紗裝置能利用專家參數(shù)自設(shè)定功能產(chǎn)生紡紗工藝參數(shù)，并自動根據(jù)隨機(jī)紡紗的要求進(jìn)行紡紗，能解決多種布面風(fēng)格問題.該裝置還可進(jìn)行模糊紡，即從設(shè)定的多組參數(shù)中，任選一組，隨機(jī)不重復(fù)紡紗，同時(shí)運(yùn)行的同品種機(jī)臺間，隨機(jī)運(yùn)行的參數(shù)也不完全相同，能產(chǎn)生幾千兆的隨機(jī)紡組合，永不重復(fù),從根本上解決了布面上產(chǎn)生規(guī)律性條紋的問題.

2．5 竹節(jié)紗捻度的確定

平均捻度的測量采用退捻加捻法，試驗(yàn)長度是25 cm，預(yù)加張力與伸長范圍按竹節(jié)紗平均特?cái)?shù)計(jì)算.需要注意的是,竹節(jié)紗因竹節(jié)處抗扭剛度大，竹節(jié)上分布的捻度相對較少，捻度容易朝較細(xì)的基紗部分重分布.試驗(yàn)時(shí)如果試驗(yàn)長度內(nèi)竹節(jié)比例較大，則測出的捻度偏低，反之，則測出的捻度偏高.為了較客觀地反映竹節(jié)紗的平均捻度，在樣品分析時(shí)，取了20段連續(xù)的竹節(jié)紗用退捻加捻逐個(gè)測量，如表1，計(jì)算出平均捻度為74.94捻/10 cm.

竹節(jié)紗捻度的設(shè)計(jì)是以原(基)紗為基礎(chǔ)的，一般根據(jù)粗紗的纖維長度與竹節(jié)粗度選擇.竹節(jié)紗的竹節(jié)部分比基紗部分捻度損失大，纖維間抱合力低，強(qiáng)力低，后加工過程中容易斷頭.因此，竹節(jié)紗的平均捻度要高于同特普通紗的捻度10%～20%，基紗處的捻度不能超過臨界捻度.以竹節(jié)紗的平均捻度作為計(jì)算依據(jù)，根據(jù)捻度傳動系統(tǒng)計(jì)算出捻度變換齒輪，并選擇皮帶盤，計(jì)算出前羅拉轉(zhuǎn)速[4].

2．6 竹節(jié)紗的傳動比和牽伸倍數(shù)

紡竹節(jié)紗時(shí)，牽伸倍數(shù)等于粗紗特?cái)?shù)除以竹節(jié)平均特?cái)?shù)，但是要考慮竹節(jié)紗裝置的傳動比，因?yàn)橹窆?jié)紗裝置是由伺服電機(jī)變速通過一系列傳動齒輪來改變后羅拉速度產(chǎn)生竹節(jié)的.確定傳動比應(yīng)堅(jiān)持三個(gè)原則：一是紡原(基)紗時(shí)，伺服電機(jī)的速度不宜低于100 r/min；二是選取大于15的傳動比，以保證足夠的力矩；三是電機(jī)的最高速度，也就是最粗部分，不能超過1 800 r/min.

牽伸倍數(shù)一般選取大于15倍以上，傳動比采用大于牽伸倍數(shù)3～4倍比較適宜.牽伸部分的工藝及變換齒輪的計(jì)算步驟是先計(jì)算出總牽伸倍數(shù)27.39，根據(jù)牽伸效率得計(jì)算總牽伸；細(xì)紗后區(qū)牽伸倍數(shù)一般應(yīng)介于1.12～1.3，即適當(dāng)縮小后區(qū)牽伸倍數(shù)，有利于成紗條干,所以CJ 29.15 tex K竹節(jié)紗選擇較小的后區(qū)牽伸倍數(shù).據(jù)此計(jì)算后牽伸牙，并修正后牽伸為1.12，再計(jì)算出細(xì)紗機(jī)其他牽伸工藝與變換齒輪,把計(jì)算結(jié)果輸入圖2所示的顯示屏參數(shù)欄里.

圖2 JC-SF智能紡竹節(jié)紗裝置的顯示屏Fig.2 Display screen of JC-SF type intelligent spinning slub yarn device

2．7 竹節(jié)紗卷繞螺距的選擇

竹節(jié)紗的成形工藝由于有竹節(jié)的緣故，卷繞密度比較小，級升要比正常紗快，為防止管紗密度小，絡(luò)筒脫圈，產(chǎn)生壞紗，應(yīng)適當(dāng)增加卷繞螺距,一般為4.5～5.5倍基紗的直徑.配置的卷繞對牙ZF/ZG為68/54，撐頭牙為150/7，以滿足29.15 tex竹節(jié)紗的卷繞成形需要.

2．8 竹節(jié)紗鋼領(lǐng)、鋼絲圈的選擇

鋼領(lǐng)、鋼絲圈的選取一般在混合紗號數(shù)與最粗竹節(jié)部分號數(shù)之間來選擇，鋼絲圈輕重以竹節(jié)紗平均特?cái)?shù)來配置，偏重一檔掌握可增加卷繞密度，但易造成竹節(jié)處強(qiáng)力弱環(huán)斷頭.考慮竹節(jié)紗粗度大的特點(diǎn)，要選取紗線通道大、圈重適中的鋼絲圈，圈重偏重，采用U2型13#鋼絲圈，鋼領(lǐng)選用PG2型寬邊鋼領(lǐng).

2．9 細(xì)紗鉗口隔距塊的選配

細(xì)紗鉗口隔距塊的選配應(yīng)有利于纖維的控制和牽伸力的穩(wěn)定，對竹節(jié)紗而言，應(yīng)在平均號數(shù)和基紗號數(shù)之間選擇.CJ 29.15 tex K竹節(jié)紗工藝見表2.

表2 CJ 29.15 tex K竹節(jié)紗主要工藝參數(shù)Tab.2 Major processing parameters of CJ 29.15 tex K slub yarn

備注：細(xì)紗機(jī)型號為BS516.

3 竹節(jié)紗的質(zhì)量控制

3.1 生產(chǎn)技術(shù)控制

竹節(jié)紗在質(zhì)量控制方面應(yīng)重點(diǎn)做好以下幾方面工作：

(1)為保證粗號竹節(jié)紗紡紗正常，粗紗除定量適當(dāng)加大外，粗紗的捻度在細(xì)紗不出“硬頭”的前提下也應(yīng)盡量加大，防止在細(xì)紗退繞過程中粗紗斷頭，造成單根疵點(diǎn)壞紗.

(2)細(xì)紗上銷選用尼龍彈性上銷，鉗口隔距塊選擇盡量比普通紗放大一檔,尤其竹節(jié)較陡時(shí)防止因竹節(jié)造成出“硬頭”現(xiàn)象，影響正常生產(chǎn).

(3)細(xì)紗后區(qū)隔距可參照基紗的紡紗工藝，適當(dāng)加大2～4 mm.

(4)竹節(jié)紗的前羅拉速度過高，容易引起中后羅拉變速時(shí)沖擊力增大，羅拉頭斷裂,且速度過快，紡紗張力大，會導(dǎo)致成紗的彈性伸長減小，后工序斷頭增加.尤其是竹節(jié)長度長，粗度大時(shí)因捻度不勻率大，斷頭更多，所以前羅拉速度盡量偏低掌握，最好控制在200 r/min 左右較適宜.

(5)絡(luò)筒工藝.為防止把竹節(jié)部分誤切，對竹節(jié)紗疵點(diǎn)的清除一般采用機(jī)械式，應(yīng)根據(jù)竹節(jié)部分的直徑確定清紗板隔距.紡CJ 29.15 tex K竹節(jié)紗時(shí)，1332M絡(luò)筒機(jī)上清紗板隔距為竹節(jié)直徑的2.0～2.2倍,過大則影響疵點(diǎn)的清除效果[5].

3.2 生產(chǎn)管理控制

(1)在試紡時(shí)，竹節(jié)紗應(yīng)試驗(yàn)重量、捻度，如果是新品種，應(yīng)試驗(yàn)單強(qiáng)(單強(qiáng)應(yīng)大于11.5 CN/tex)，然后搖黑板和原樣進(jìn)行比較.

(2)在改紡竹節(jié)紗時(shí)，按照工藝代碼調(diào)出或直接輸入竹節(jié)紗工藝參數(shù)，檢查無誤后可開始試車.

(3)不紡竹節(jié)紗時(shí)恢復(fù)原系統(tǒng)紡紗，關(guān)掉鑰匙電源開關(guān)，卸除伺服電機(jī)皮帶，否則損傷伺服電機(jī).

(4)觸摸屏每隔3個(gè)月充電1次，人機(jī)界面，每隔10 天充電1次，時(shí)間為10 min，以免才儲存的工藝參數(shù)丟失或錯(cuò)亂.

(5)紡竹節(jié)紗對設(shè)備狀態(tài)的要求較高，因?yàn)樵O(shè)備本身速度變化大，伺服電機(jī)負(fù)載大，如果設(shè)備安裝不到位，容易造成過載斷頭停車，嚴(yán)重者會損壞伺服電機(jī)造成質(zhì)量事故.尤其對牽伸部位牙輪配合、蝴蝶牙安裝間隙等要嚴(yán)格檢查，防止設(shè)備事故和質(zhì)量事故的發(fā)生[6].

4 結(jié) 語

竹節(jié)紗品種的生產(chǎn)難度較大，涉及設(shè)備狀態(tài)、工藝參數(shù)優(yōu)選、操作管理等方方面面.根據(jù)本文方案加工出的CJ 29.15 tex K竹節(jié)紗平均捻度為75.01捻/10 cm；平均斷裂強(qiáng)度為11.49 cN/tex，實(shí)際紡出的竹節(jié)紗的基本參數(shù)和質(zhì)量指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求.因此,根據(jù)CJ 29.15 tex K竹節(jié)紗的特點(diǎn)，正確設(shè)計(jì)工藝參數(shù)，加強(qiáng)運(yùn)轉(zhuǎn)及設(shè)備管理，嚴(yán)格質(zhì)量管理措施，才能生產(chǎn)出質(zhì)量高、滿足使用要求的竹節(jié)紗.

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