段紡紗的研發(fā)與應(yīng)用

麥永光

（廣州紡織服裝研究院有限公司，廣東廣州510663）

花式紗線以其獨(dú)有的紗線結(jié)構(gòu)、豐富的變化、色彩繽紛的外觀效果，能極大地增加織物的花色品種，滿足現(xiàn)代人衣著向時(shí)尚、自然、休閑、個(gè)性、新穎等多元化方向發(fā)展的需求。目前細(xì)紗機(jī)一般只能紡平紗，即紗線結(jié)構(gòu)沒什么變化，多為普通單色及混紡紗線，結(jié)構(gòu)差異的新產(chǎn)品較少，附加值低。而且在多色混合的紡紗工藝中，多數(shù)在纖維的橫向組合中研究，紗線縱向上色澤的變化一般采用段染技術(shù)，因生產(chǎn)成本較高，使用受到一定的限制。

本文針對上述的狀況，采用FA506 型細(xì)紗機(jī)，通過對其傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，并應(yīng)用先進(jìn)的控制設(shè)備，單獨(dú)控制各根羅拉的速度，以控制紗線的喂入和輸出，從紗線形態(tài)及結(jié)構(gòu)的運(yùn)用角度出發(fā)，研發(fā)出可以生產(chǎn)段紡紗的設(shè)備和工藝技術(shù)方法，并使產(chǎn)品在市場上能得到應(yīng)用推廣，帶動(dòng)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，滿足現(xiàn)代消費(fèi)者的需求，為企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。

1 段紡紗生產(chǎn)原理與細(xì)紗機(jī)的技術(shù)改造

1.1 段紡紗生產(chǎn)原理

生產(chǎn)段紡紗時(shí)在細(xì)紗機(jī)采用兩根粗紗喂入，一根作為基紗，從粗紗管上退繞下來后，繞過導(dǎo)紗桿經(jīng)搖架上導(dǎo)絲輪的引向，連續(xù)喂入到中羅拉；另一根作為色紗，按正常通道喂入到后羅拉，通過控制系統(tǒng)的作用，在后區(qū)牽伸后再間斷喂入到中羅拉，最后兩根紗條在前牽伸區(qū)集合，一起牽伸并加捻形成段紡紗[1]。因色紗喂入是間斷的，這就要求后羅拉在紡紗過程中作時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)停的間歇性運(yùn)動(dòng)。紡紗時(shí)前中羅拉由主電機(jī)帶動(dòng)，作正常牽伸紡紗；而后羅拉通過伺服電機(jī)系統(tǒng)的單獨(dú)控制，經(jīng)輸入?yún)?shù)到系統(tǒng)就能使后羅拉作轉(zhuǎn)動(dòng)或停頓的運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)時(shí)間的長短和快慢也是可控的，從而控制色紗喂入的數(shù)量與時(shí)間，就使紗間斷產(chǎn)生有顏色的彩段。

1.2 細(xì)紗機(jī)技術(shù)改造方法和采用技術(shù)路線的要點(diǎn)

1.2.1 后羅拉與前中羅拉的傳動(dòng)分離

FA506 細(xì)紗機(jī)前、中、后三根羅拉原本是連在一起傳動(dòng)的，不能對每根羅拉作單獨(dú)控制。生產(chǎn)段紡紗時(shí)，為使兩根粗紗分別在中、后羅拉喂入時(shí)能夠作出獨(dú)立控制，對牽伸區(qū)的傳動(dòng)要作改變，將中羅拉傳動(dòng)至后羅拉的過橋牙（68T）拆掉，把后羅拉與中羅拉的傳動(dòng)分離。然后在后羅拉的軸頭上安裝齒輪，用伺服電機(jī)通過鏈條將其傳動(dòng)，獨(dú)立驅(qū)動(dòng)后羅拉，同時(shí)保留前、中羅拉原有的傳動(dòng)不變，實(shí)現(xiàn)后羅拉與前、中羅拉可以各自控制傳動(dòng)。

1.2.2 后羅拉采用伺服電機(jī)控制系統(tǒng)傳動(dòng)

后羅拉分離以后，為保證前、中、后羅拉同步運(yùn)轉(zhuǎn)，并對后羅拉的運(yùn)動(dòng)作出準(zhǔn)確的控制，我們通過在中羅拉加裝編碼器產(chǎn)生信號(hào)和采用伺服電機(jī)式竹節(jié)紗裝置系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。伺服電機(jī)控制系統(tǒng)由操作面板、CPU 程序處理器、驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)等主要部分組成，通過輸入?yún)?shù)經(jīng)CPU 程序處理器發(fā)出程控指令，到驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，按指令作周期性或無規(guī)則的無級數(shù)變換轉(zhuǎn)速，從而對后羅拉運(yùn)動(dòng)的改變作出有效控制，達(dá)到紡紗所指定的工藝要求。該系統(tǒng)具有無慣性、旋轉(zhuǎn)速度精確，變化范圍廣，執(zhí)行工藝更準(zhǔn)確，產(chǎn)品質(zhì)量更穩(wěn)定的特性。

1.2.3 加裝粗紗吊錠和導(dǎo)絲輪

根據(jù)段紡紗生產(chǎn)工藝的要求，細(xì)紗機(jī)的粗紗吊錠數(shù)量要增加一倍以上。為保證從中羅拉喂入的粗紗，能正確喂入到前區(qū)并與后羅拉喂入的粗紗重疊在一起，使它們形成抱合一起共同牽伸，確保成紗的質(zhì)量，在加壓搖架上每錠都必須加裝導(dǎo)絲輪，用以引導(dǎo)中羅拉喂入的粗紗。

2 段紡紗主要工藝參數(shù)的確定

段紡紗能否形成一定的特色風(fēng)格，關(guān)鍵是要確定好后羅拉的轉(zhuǎn)速和后羅拉轉(zhuǎn)速變化的間隔時(shí)間這兩個(gè)主要參數(shù)。

經(jīng)改造用于生產(chǎn)段紡紗的細(xì)紗機(jī)，就把原來前后兩個(gè)牽伸區(qū)，分為兩個(gè)不同功能的區(qū)域。前區(qū)是主牽伸區(qū)，通過改變原有牽伸變換齒輪E、D 牙的齒數(shù)來改變牽伸倍數(shù)，使紗線達(dá)到工藝所要求的號(hào)數(shù)，段紡紗的總牽伸倍數(shù)等于原前區(qū)牽伸的倍數(shù)。后區(qū)主要是控制色紗的牽伸與喂入，使其經(jīng)后區(qū)牽伸后，按工藝要求的喂入量間斷地喂入到中羅拉。

2.1 后羅拉轉(zhuǎn)速

2.1.1 改變后羅拉轉(zhuǎn)速的方法

后羅拉轉(zhuǎn)速是決定彩段粗細(xì)、顏色深淺的主要參數(shù)。主要是通過調(diào)節(jié)伺服電機(jī)控制系統(tǒng)里牽伸和超喂的倍數(shù)來實(shí)現(xiàn)對后羅拉轉(zhuǎn)速的改變。后區(qū)實(shí)際牽伸倍數(shù)= 控制系統(tǒng)的牽伸倍數(shù)÷超喂倍數(shù)。選用小的后區(qū)牽伸，就意味著后羅拉轉(zhuǎn)速快，色紗只經(jīng)比較小的牽伸，喂到中羅拉的纖維量就越多，產(chǎn)生的彩段越粗顏色越深；反之后羅拉轉(zhuǎn)速慢，產(chǎn)生的彩段越細(xì)顏色越淺。

色紗喂入量（tex）= 色紗粗紗定量（tex）÷后區(qū)實(shí)際牽伸倍數(shù)

2.1.2 表述彩段粗細(xì)的方法

彩段的粗細(xì)可以用彩段部分的粗度與基紗（原色紗）部分的粗度相比的倍數(shù)來表述。計(jì)算公式為： 彩段的倍數(shù)= [色紗喂入量（tex）+ 基紗粗紗定量（tex）]÷ 基紗粗紗定量（tex），一般在1.2 ～3 倍之間選用。

2.1.3 控制系統(tǒng)牽伸與超喂倍數(shù)的確定

主要是根據(jù)色紗和基紗粗紗的定量，和段紡紗要形成的風(fēng)格效果綜合考慮來決定。牽伸倍數(shù)一般在5 ～30; 超喂倍數(shù)在0.01 ～9.99。當(dāng)超喂選用0.01 倍時(shí)，后區(qū)實(shí)際牽伸倍數(shù)最小也有100 倍以上，而中羅拉按正常的工藝設(shè)計(jì)來計(jì)算，一般在10 r/min 以下，也就是說在這個(gè)時(shí)候，后羅拉的轉(zhuǎn)速最快也只有0.1 r/min，實(shí)際上是做相當(dāng)于停頓的運(yùn)動(dòng)，色紗此時(shí)就停止向中羅拉喂入，紗段也就沒有色彩。牽伸倍數(shù)只能確定一個(gè)參數(shù)，超喂倍數(shù)則可設(shè)計(jì)240 個(gè)不同的參數(shù)。

2.2 后羅拉轉(zhuǎn)速變化的間隔時(shí)間

后羅拉轉(zhuǎn)速變化的間隔時(shí)間是決定彩段長度與彩段間距的主要參數(shù)。

改變后羅拉轉(zhuǎn)速變化的間隔時(shí)間可通過改變伺服電機(jī)控制系統(tǒng)里粗節(jié)和細(xì)節(jié)這兩個(gè)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。

粗節(jié)參數(shù)主要控制紗里彩段的長度，理論上輸入多少數(shù)字就可輸出多少mm 長度的彩段，但從后羅拉喂入的色紗還要經(jīng)前區(qū)牽伸，所以彩段的實(shí)際長度= 輸入長度（mm)× 前區(qū)牽伸倍數(shù)，由于紡紗纖維本身是有一定的長度，經(jīng)牽伸后也不能把它拉斷，所以盡管長度設(shè)計(jì)到最短的1 mm，彩段實(shí)際最短的長度也只能是所紡纖維的長度。

細(xì)節(jié)參數(shù)主要控制紗里彩段之間的間隔長度，與上同理，輸入多少數(shù)字就表示彩段之間的間隔就有 “輸入長度× 前區(qū)牽伸倍數(shù)”的長度(mm)。所以實(shí)際長度從理論上來講，最短的間隔等于前區(qū)牽伸倍數(shù)。

粗節(jié)和細(xì)節(jié)可各分別設(shè)計(jì)120 個(gè)不同的參數(shù)，也是根據(jù)每種段紡紗要產(chǎn)生的風(fēng)格效果來分別確定，數(shù)據(jù)范圍為1 ～9 999。

3 段紡紗工藝技術(shù)要點(diǎn)

3.1 細(xì)紗工藝

細(xì)紗是段紡紗生產(chǎn)的關(guān)鍵工序，生產(chǎn)難度要比常規(guī)紗大，為保證機(jī)臺(tái)生活好做和產(chǎn)品質(zhì)量，前羅拉速度要降低，在12 ～15 m/min 為宜。段紡紗中彩段的附著牢度差，為加強(qiáng)對色紗的包覆作用提高成紗質(zhì)量，采用比常規(guī)紗大10% ～20%的捻系數(shù)[2]。

段紡紗的彩段部分比正常紗要粗，在紡紗過程中容易造成卷繞氣圈突然加大碰撞到隔紗板使紗斷頭或起毛，為穩(wěn)定氣圈張力，減小斷頭和毛羽，宜選用比正常紡紗重2# ～3# 的鋼絲圈。

由于基紗沒有經(jīng)后區(qū)牽伸，就直接喂入到前區(qū)牽伸，因此在牽伸過程中纖維之間的抱合比較緊，造成摩擦力界增大，容易出現(xiàn)牽伸不開而產(chǎn)生硬頭的現(xiàn)象，所以前區(qū)羅拉隔距適當(dāng)比正常紡紗放大2 ～3 mm，以利于牽伸正常生產(chǎn)。為有效控制色紗能集中準(zhǔn)確地喂入到中羅拉，后區(qū)羅拉隔距以偏小掌握為好，在保證正常牽伸的前提下，隔距越小控制越好，采用25 mm 的隔距合適。

3.2 基紗粗紗定量和捻系數(shù)的設(shè)定

由于基紗粗紗在細(xì)紗工序沒有經(jīng)過后區(qū)的牽伸，會(huì)出現(xiàn)在前區(qū)牽伸不順利的問題，因此定量不宜過大，一般在經(jīng)細(xì)紗前區(qū)10 ～35 倍的牽伸后能達(dá)到所紡的號(hào)數(shù)為宜。在保證粗紗能正常退繞的情況下，捻系數(shù)以比正常粗紗少10% ～15%為適合，有利于前區(qū)牽伸。

3.3 色紗粗紗定量和捻系數(shù)的設(shè)定

粗紗定量只要保證色紗能按所生產(chǎn)段紡紗工藝要求的喂入量喂入就可以。因色紗在后區(qū)牽伸時(shí)，牽伸倍數(shù)一般比正常紡紗要大好幾倍以上，牽伸后纖維容易分散不集中，進(jìn)入前區(qū)時(shí)難與基紗抱合，不利于對纖維運(yùn)動(dòng)的控制，所以捻系數(shù)要比正常粗紗大10% ～20%。

4 段紡紗生產(chǎn)要點(diǎn)

段紡紗與常規(guī)紗的工藝有區(qū)別，對生產(chǎn)操作的要求必須更嚴(yán)格，在實(shí)際生產(chǎn)中要重點(diǎn)注意以下幾個(gè)問題，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。

（1）由于色紗是間斷喂入，經(jīng)后區(qū)牽伸后纖維都有些分散，如不加以控制成為浮游纖維，會(huì)出現(xiàn)色紗不能順利地包纏在基紗上的現(xiàn)象，所以基紗與色紗兩根粗紗在前后區(qū)的喂入必須在同一平面的直線上，保證色紗能順利進(jìn)入到中羅拉鉗口[3]，在前區(qū)與基紗上下重曡在一起互相形成抱合，這樣色紗就能很好地包纏在基紗上，確保成紗質(zhì)量。

（2）前牽伸區(qū)加裝集合器，能把基紗與色紗的兩種纖維收集在一起，有效控制色紗浮游纖維的運(yùn)動(dòng)，防止色紗纖維的跑失，明顯提高成紗質(zhì)量。

（3）強(qiáng)化對操作人員的管理，增強(qiáng)值機(jī)工的質(zhì)量意識(shí)，做到勤巡回，重點(diǎn)加強(qiáng)對粗紗喂入部分的檢查，避免兩根粗紗在喂入時(shí)發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。

（4）段紡紗生產(chǎn)工藝確定后，基紗與色紗粗紗的定量不能改變，以保證每次成紗質(zhì)量的一致性。

5 段紡紗的應(yīng)用推廣

近年來，我司根據(jù)市場的需求，采用段紡紗生產(chǎn)技術(shù)，充分利用各種纖維的性能，開發(fā)了如下幾類的產(chǎn)品。

（1）用兩組染色性能不同的纖維成份分別紡成兩種粗紗，用作基紗和色紗進(jìn)行紡紗，用該紗織成的面料，采用不同的染色，可得到布面和彩段顏色各不相同的效果，客戶可根據(jù)需要，比較隨意地造出不同色彩搭配的效果，應(yīng)用方便廣泛。

（2）用兩組染色性能不同的纖維成份分別紡成兩種粗紗，但先把用作色紗的纖維染色（或用色纖），在紡成粗紗后跟基紗一起紡紗，紗線就可直接出現(xiàn)彩段的效果，可簡化后整加工降低成本。為使布面彩段顏色多樣化，在紡制色紗粗紗時(shí)可用幾種不同顏色的纖維，先分別單獨(dú)制條，然后混并紡成粗紗與基紗一起紡紗，可得到彩段顏色變化更豐富的效果。

（3）與彩點(diǎn)紗的生產(chǎn)工藝進(jìn)行復(fù)合，紡制彩點(diǎn)段紡紗。采用彩點(diǎn)紗的生產(chǎn)工藝，加進(jìn)與色紗原料相同的點(diǎn)子或其他有色的點(diǎn)子，紡成有點(diǎn)子的基紗粗紗，然后和色紗一起紡紗，所織出的面料染色后，同時(shí)就有彩點(diǎn)和彩段的效果，布面的立體感更為突出。

（4）采用加進(jìn)含有色紗原料成分的纖維，和其他纖維一起紡制基紗粗紗，然后與色紗一起紡紗，所織成的面料只染基紗與色紗共有的原料，使面料底色和彩段部分是同一顏色，但有深淺之分，底色稍淺一點(diǎn)，彩段部分深一點(diǎn)，整個(gè)布面得到比較柔和，且有立體感的效果。

（5）通過采用多組不同超喂倍數(shù)的工藝參數(shù)，使后區(qū)牽伸倍數(shù)作出相應(yīng)不同的改變，喂到中羅拉的色紗纖維量也同步發(fā)生變化，紗上每一段的彩段隨之產(chǎn)生深淺粗細(xì)不同的變化，織成的面料顏色有深淺之分，凹凸感和層次感更明顯。

6 結(jié)論

段紡紗生產(chǎn)技術(shù)改變了以往對細(xì)紗機(jī)的改造多是將中、后羅拉作為一個(gè)整體，通過控制這個(gè)整體的喂入速度與時(shí)間，來生產(chǎn)竹節(jié)紗、大肚紗等花式紗線的傳統(tǒng)理念，反過來將前、中羅拉作為一個(gè)整體，后羅拉作為獨(dú)立喂入的羅拉，紡紗時(shí)采用兩根粗紗喂入，一根從中羅拉連續(xù)喂入，另一根從后羅拉間斷喂入，生產(chǎn)出有顏色間斷變化的段紡紗。一改傳統(tǒng)紡紗一根紗線只有一種顏色的生產(chǎn)工藝，技術(shù)具有獨(dú)特性。

段紡紗生產(chǎn)技術(shù)可推廣到一般的紡織企業(yè)中應(yīng)用，改造成本不高。而且細(xì)紗機(jī)的改造是可逆的，改造后既能生產(chǎn)段紡紗，也能很簡單地恢復(fù)原有的功能，生產(chǎn)普通紗線和竹節(jié)紗，設(shè)備用途更廣。經(jīng)生產(chǎn)證明，用上述的技術(shù)可以穩(wěn)定生產(chǎn)出符合客戶要求的紗線，進(jìn)行批量生產(chǎn)，供客戶應(yīng)用在針織、機(jī)織、毛織等各個(gè)領(lǐng)域。從段紡紗的實(shí)際應(yīng)用中可看出，充分利用好各種纖維不同的性能，合理地設(shè)計(jì)好生產(chǎn)工藝，就能更好地體現(xiàn)段紡紗所獨(dú)有的風(fēng)格，使產(chǎn)品多元化應(yīng)用更廣。

[1]李曉華，陸錫濱，陳衛(wèi)紅.彩虹紗的開發(fā)實(shí)踐[J].廣西紡織科技，2007 (3): 9-10, 28.

[2]趙慧，葉靜.彩滌/棉纖維段彩紗的工藝研究[J].輕紡工業(yè)與技術(shù)，2010 (4): 5-6, 21.

[3]桂亞夫，徐亞軍，吳洪華.后區(qū)竹節(jié)紗的紡制體會(huì)[J].棉紡織技術(shù)，2011 (3): 44-46.