絲餅條紋絲分布規(guī)律及其在生產(chǎn)中的應(yīng)用

邵明禮，靳文鶴，楊軍杰

(新鄉(xiāng)化纖股份有限公司，河南新鄉(xiāng)453011)

絲餅條紋絲分布規(guī)律及其在生產(chǎn)中的應(yīng)用

邵明禮，靳文鶴，楊軍杰

(新鄉(xiāng)化纖股份有限公司，河南新鄉(xiāng)453011)

針對半連續(xù)紡黏膠生產(chǎn)工藝中出現(xiàn)絲餅條紋絲，分析了其形成的原因及規(guī)律，闡述了差微箱對條紋絲分布的影響。在實際生產(chǎn)中通過調(diào)整條紋絲的數(shù)量、大小及位置分布，解決了絲餅內(nèi)層條紋絲加工易出現(xiàn)斷頭、不易退繞等問題。

黏膠纖維；絲餅；條紋絲；卷繞；差微箱

R535型紡絲機是原產(chǎn)于德國的半連續(xù)黏膠長絲紡絲機，在該紡絲機上所紡的絲餅中，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)絲餅內(nèi)層面條紋絲較多。在條紋絲處，絲條重疊擠壓較嚴重，在絲餅成筒時絲條易斷頭，嚴重影響絲餅成筒，并造成大量斷頭及廢絲，對生產(chǎn)造成了較大的影響。為了減少因條紋絲造成的各種問題，作者從理論及生產(chǎn)實際兩方面對條紋絲的形成原因及分布規(guī)律進行了分析和探討。利用其分布規(guī)律，在生產(chǎn)中通過調(diào)整影響條紋絲位置的各種參數(shù)，減少絲餅內(nèi)層條紋絲的大小及數(shù)量，從而減少加工成筒的斷頭率及廢絲率，提高了絲餅的退繞性能。本文從理論及實際兩方面對條紋絲的成因及其分布規(guī)律進行分析，并簡要闡述了其在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用。

1 條紋絲的理論分布規(guī)律分析

紡絲機升降架每升降一次，絲條在絲餅內(nèi)壁的卷繞圈數(shù) （下文中簡稱為 “卷繞圈數(shù)”，用“N”表示）與條紋絲的形成有關(guān)。絲條的卷繞圈數(shù)與絲條的卷繞直徑、紡速、升降架的升降次數(shù)等參數(shù)有關(guān)。

其關(guān)系可用如下公式進行表示：

NπD=V·cos[arcsin （2KH/V）]/K[1]（1）

由公式（1）可得到絲條卷繞直徑的關(guān)系式：

D=V·cos[arcsin （2KH/V）]/(KNπ) （2）

其中：

N—卷繞圈數(shù)，圈/次；

π—為常數(shù)，3.14；

D—卷繞直徑，mm；

V—紡速，m/min；

H—漏斗升降高度，mm；

K—升降架升降次數(shù)，次/min；

arcsin（2KH/V）—絲條的卷繞角，弧度。

如果將絲餅上的絲條展開，升降架每升降一次時，絲條剛好又回到原絲條起點處的端面上?，F(xiàn)將升降架每升降一次，絲條在絲餅的園柱面上卷繞的圈數(shù)設(shè)為N圈。通過對絲餅條紋絲所在圓柱面上的卷繞圈數(shù)進行統(tǒng)計得到如下規(guī)律：

當(dāng)N為整數(shù)時，絲條在卷繞圓柱面上形成了大的條紋絲[2]。

當(dāng)N為整數(shù)+1/2圈時，絲條在卷繞圓柱面上也形成了較大的條紋絲。

卷繞圈數(shù)為整數(shù)時，其條紋應(yīng)比 “整數(shù)+1/2圈”的條紋嚴重。為了對兩種情況下條紋絲進行區(qū)分，我們在下文中簡稱 “整數(shù)”圈時的條紋為 “大條紋”， “整數(shù)+1/2”圈時的條紋為“小條紋”。

絲條在絲餅圓柱面的圈數(shù)為整數(shù)，也就是說，絲條在絲餅圓柱面上繞N圈后，又回到了原點。此時絲條在所卷繞的直徑上會進行重疊卷繞的現(xiàn)象，從而形成了大而寬的 “條紋絲”。

N為整數(shù)+1/2圈時，絲條繞絲餅內(nèi)壁的圈數(shù)為 “半圈”，也就是說，升降架每升降兩次，絲條在絲餅內(nèi)壁上繞2N圈后，又回到了原點。此時絲條在所卷繞的直徑上也會進行重疊卷繞的現(xiàn)象，從而形成了大而寬的 “條紋絲”。

在絲餅的某一個卷繞直徑上，絲條的卷繞圈數(shù)與直徑是一一對應(yīng)的且與卷繞直徑成反比，即隨著卷繞直徑的減小，其卷繞圈數(shù)逐漸增加。

根據(jù)如上分析，可得出如下結(jié)論：

當(dāng)絲條所卷繞的圈數(shù)為整數(shù)或整數(shù)+1/2圈時，與該卷繞圈數(shù)所對應(yīng)的卷繞直徑即為條紋絲的分布位置。在絲條的卷繞直徑上出現(xiàn)絲條疊繞的現(xiàn)象，也就形成了所謂的 “條紋絲”。

將相對應(yīng)的整數(shù)卷繞圈數(shù)的數(shù)值代入公式（2）中，可得到相對應(yīng)的卷繞直徑。該直徑就是條紋絲的理論直徑位置。

公式 （1）的計算根據(jù)為純?nèi)菐缀卧?，沒有考慮差微箱的調(diào)節(jié)作用，相當(dāng)于在差微箱被用軸短接后，紡絲機所生產(chǎn)的 “理論絲餅”實測的條紋絲直徑分布位置。因此在下文中，用公式 （2）計算出的條紋絲直徑位置，簡稱為條紋絲的 “理論直徑位置”。

在實際生產(chǎn)中絲餅的條紋絲位置與 “理論直徑位置”存在一定偏差。因此在得到條紋絲的分布規(guī)律及其理論位置后，只有更進一步準確分析出其實際直徑位置及其影響因素，才能對條紋絲的位置進行調(diào)整控制，從而進一步解決絲條在成筒中的各種問題。下面將具體討論影響條紋絲位置的主要因素——差微箱。

2 差微箱對條紋絲分布位置的影響

在對絲餅的實際測量時，發(fā)現(xiàn)大部分絲餅雖然在外層不存在條紋，但在絲餅內(nèi)層的多個直徑位置都存在條紋絲。下文中通過對絲餅條紋絲的理論計算直徑位置與實測直徑位置的對比分析，得出絲餅條紋絲實際直徑位置與理論計算直徑位置間的關(guān)系，從而得到差微箱對條紋絲分布位置的影響。

對實際絲餅進行實際測量后得出的條紋絲的直徑位置，簡稱為 “實際直徑位置”。此實際直徑位置的測量對象為實際絲餅，它是在有差微箱的作用下生產(chǎn)出的產(chǎn)品。因此該 “實際直徑位置”體現(xiàn)了差微箱的調(diào)節(jié)作用。

下面以133 dtex/30 f（紡速為85.234 m/min）為例，通過對 “理論直徑位置”與 “實際直徑位置”進行對比分析，得出差微箱對條紋絲分布的影響。

133 dtex常規(guī)絲絲餅最大直徑為169 mm，最小直徑為120 mm左右。分別將絲餅直徑最大值及最小值代入公式 （1）中，公式中常數(shù)數(shù)值分別為：絲餅高度為0.13 m，紡速為85.234 m/min，K值為39.97，可得到對應(yīng)最大及最小卷繞直徑的理論卷繞圈數(shù)分別為4.24圈及5.97圈。

在紡絲品種確定后，絲條的卷繞圈數(shù)與卷繞直徑一一對應(yīng)且成反比。隨著卷繞直徑的減小，絲條的卷繞圈數(shù)會逐漸增大。從以上的計算數(shù)據(jù)可知：133 dtex/30 f卷繞圈數(shù)的變化區(qū)間為4.24～5.97圈。因此在該品種絲餅的整個成形過程中，其絲條卷繞圈數(shù)必經(jīng)過如下數(shù)值：4.5圈、5圈、5.5圈。

與卷繞圈數(shù)為4.5圈、5圈、5.5圈所對應(yīng)的條紋絲的直徑位置，即為 “理論直徑位置”。將如上卷繞圈數(shù)數(shù)值分別代入公式 （1）中可得到該品種 “理論直徑位置”，分別為：159 mm、143 mm、130 mm。

而在對絲餅進行實際統(tǒng)計測量時發(fā)現(xiàn)，其較大的條紋絲所對應(yīng)的卷繞圈數(shù)分別為：4.5圈、5圈、5.5圈，其對應(yīng)的 “實際直徑位置”分別為151 mm、135 mm、122 mm。

“實際直徑位置”比 “理論直徑位置”小了8 mm。即在有差微箱作用下，其實際條紋絲直徑位置向絲餅內(nèi)層偏移了8 mm。

下面將133 dtex/30 f紡速為85.234 m/min條紋絲的 “實際直徑位置”與 “理論直徑位置”的結(jié)果匯總?cè)绫?所示。

表1 條紋絲理論與實際位置對比 mm

為驗證如上直徑偏移量對其它品種是否適用，又分別對83.3 dtex/24 f（紡速為76.919 m/min）以及111 dtex/38 f（紡速為81.077 m/min）兩個品種進行了理論及實際測量分析，結(jié)果如表2及表3所示。

表2 條紋絲理論與實際位置對比 mm

表3 條紋絲理論與實際位置對比 mm

從表2、表3可知：兩個品種的主要條紋絲的 “實際直徑位置”比 “理論直徑位置”均小了8 mm。

由此可見該偏移量對所有品種都適用，即在有差微箱的情況下，條紋絲的實際卷繞直徑比采用公式 （2）所計算的直徑值小8 mm。

因此得到條紋絲的實際直徑位置的計算方法：

實際直徑位置=理論直徑位置-8 mm。

3 條紋絲分布規(guī)律在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用

根據(jù)如上條紋絲直徑位置的計算方法，可以計算出絲餅條紋絲直徑位置的準確數(shù)值。在利用公式 （2）計算絲餅的實際卷繞圈數(shù)時，為考慮差微箱對條紋絲位置的影響，在公式 （2）中的實際計算直徑上加上一個直徑偏差量8 mm。

因此實際的條紋絲卷繞直徑計算公式為：

其中：

N—卷繞圈數(shù)，圈/次；

π—為常數(shù)，3.14；

D實際—實際卷繞直徑，mm；

V—紡速，m/min；

H—漏斗升降高度，mm；

K—升降架升降次數(shù)，次/min；

arcsin（2KH/V）—絲條的卷繞角，弧度。

在公式 （3）中，影響直徑位置的因素為：紡速、漏斗升降高度以及升降次數(shù)。紡速及漏斗升降高度均為固定值，而升降次數(shù)可以通過調(diào)整機頭變換齒輪進行調(diào)整，其中可以調(diào)整的齒輪為：ZB7、ZB1以及Z25等。

在不能徹底消除條紋絲的情況下，我們可以通過調(diào)整某一紡絲品種的升降次數(shù)，改變絲餅在成形過程中大條紋及小條紋的卷繞直徑及其排列方式，從而達到控制內(nèi)層條紋絲形成的時間及大小，以減少其對絲餅成筒的影響。

3.1 解決絲餅內(nèi)層絲餅里緊，加工廢絲多的問題

在實際加工成筒過程中，經(jīng)常出現(xiàn)絲餅內(nèi)層絲餅打不完，掉下廢絲較多。經(jīng)過對絲餅過行實際觀察，主要原因為絲餅內(nèi)層位置出現(xiàn)大、小條紋絲，導(dǎo)致絲餅內(nèi)層緊、易斷頭等現(xiàn)象，影響絲餅成筒。

下面以83.3 dtex/24 f（紡速為76.919 m/min）為例進行說明。

該品種在實際成筒過程中，出現(xiàn)絲餅內(nèi)層緊，斷頭多，不易成筒。

該絲餅外徑169 mm，內(nèi)徑123 mm。將上述直徑數(shù)值代入公式 （3）中，經(jīng)過計算得到其實際卷繞圈數(shù)從3.73～5.16圈。因此從絲餅外層向內(nèi)層方向，其卷繞圈數(shù)中必存在4圈、4.5圈、5圈，其對應(yīng)的條紋絲分布為：大條紋、小條紋、大條紋。在絲餅內(nèi)層為 “大條紋”，絲餅內(nèi)層大條紋的卷繞直徑為124 mm。

該品種絲餅內(nèi)層出現(xiàn)大條紋絲，導(dǎo)致內(nèi)層亂絲多，斷頭多，加工廢絲增多。

根據(jù)上文分析，在不改變現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上，可通過調(diào)整機頭變換齒輪的大小，改變條紋絲的分布位置，達到改善其后序加工性能的目的。

在本例中，將Z25由70牙改為66牙，其它變換齒輪保持不變。

將Z25調(diào)整為66牙時，利用公式 (3)計算得到：其實際卷繞圈數(shù)從3.51～4.8圈，因此其卷繞圈數(shù)中必存在4圈、4.5圈。其條紋絲從絲餅外層向內(nèi)的分布情況為： “大條紋”和“小條紋”各一個，其內(nèi)層條紋為 “小條紋”。絲餅內(nèi)層大條紋的卷繞直徑為130 mm。

與不改變變換齒輪前相比，較大的條紋絲由三個變?yōu)閮蓚€，內(nèi)層條紋由 “大條紋”變成了 “小條紋”，同時其內(nèi)層條紋絲的實際直徑位置由124 mm外移到了130 mm。

機頭齒輪調(diào)整前后，其卷繞角、條紋絲大小及位置分布等參數(shù)如表4所示。

表4 機頭齒輪調(diào)整前后數(shù)據(jù)對比

調(diào)整機頭變換齒輪后，其卷繞圈數(shù)發(fā)生了變化，絲餅內(nèi)部條紋絲由原來的大條紋絲改為小條紋絲，且其相應(yīng)直徑位置由124 mm變?yōu)?30 mm。從而有利于絲餅的成筒等后序加工，大大減少了該品種絲餅在加工過程中出現(xiàn)廢絲和斷頭現(xiàn)象。

3.2 減少絲餅中條紋絲的數(shù)量，增加絲餅的透液量

絲餅內(nèi)層條紋絲的特點是，絲條排列緊密，絲條間隙小。在后處理壓洗過程中，會影響絲餅的透液量，從而降低絲餅的壓洗質(zhì)量，極易出現(xiàn)絲餅黃斑等現(xiàn)象?？梢酝ㄟ^調(diào)整絲餅內(nèi)層條紋絲的數(shù)量、大小，以達到提高絲餅后處理壓洗質(zhì)量的目的。下面仍以83.3 dtex/24 f（紡速為76.919 m/min）為例進行說明。

該絲餅外徑169 mm，內(nèi)徑123 mm。經(jīng)過計算得到其實際卷繞圈數(shù)從3.73～5.16圈。絲餅外層向內(nèi)層方向，其卷繞圈數(shù)中必存在4圈、4.5圈、5圈，其對應(yīng)的條紋絲分布為：大條紋、小條紋、大條紋。

在本例中，將Z25由70改為66牙，其它變換齒輪保持不變。

利用公式 (3)計算得到：實際卷繞圈數(shù)從3.51～4.8圈，因此其卷繞圈數(shù)中必存在4圈、4.5圈。條紋絲從絲餅外層向內(nèi)的分布情況為：“大條紋”和 “小條紋”各一個。

與不改變變換齒輪前相比，較大的條紋絲由三個變?yōu)閮蓚€，內(nèi)層條紋由 “大條紋”變成了 “小條紋”。在調(diào)整后，該絲餅在后處理壓洗線的透液量相應(yīng)增大，在一定程度上提高了絲餅的壓洗質(zhì)量。

3.3 解決在生產(chǎn)中出現(xiàn)部分異常故障等問題

對于R535型紡絲機來說，新增的紡絲品種，極易出現(xiàn)各種問題，比如機頭變換齒輪設(shè)計不合理，會出現(xiàn)外層明顯較大條紋絲。此時可以通過調(diào)整機頭相關(guān)變換齒輪的大小，調(diào)整絲餅內(nèi)條紋絲直徑的位置，從而將表層條紋絲移到內(nèi)層。

另外對于一些異常故障，如經(jīng)常用紡絲品種 （以前所紡絲餅正常），在改紡后，其絲餅突然出現(xiàn)了表層條紋絲餅。此時就應(yīng)該利用條紋絲的分布規(guī)律對該品種進行分析。從而得到其正常的條紋絲分布位置，如果經(jīng)過計算，條紋位置不應(yīng)出現(xiàn)在絲餅表面，一般故障就是出現(xiàn)在紡絲機機頭的傳動齒輪部分。一般為機頭變換齒輪換錯或齒輪損壞缺牙等，在處理完就可恢復(fù)正常。

4 結(jié)論

對于R535型紡絲機，絲餅內(nèi)層存在多層條紋絲，是較重要的缺陷。在現(xiàn)有的設(shè)備基礎(chǔ)上是無法避免的。但是我們通過分析條紋絲形成的規(guī)律后，可以采取多種有效手段，以減少其對生產(chǎn)所造成的不利影響，相應(yīng)地提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少生產(chǎn)損失。

[1] 楊世承.R535型黏膠長絲紡絲機產(chǎn)品說明書 [Z].1981.

[2] 張學(xué)鋒.絲餅條紋絲成因及解決方案 [J].人造纖維， 2004， 34 （1）： 6-7.

Abstract:Based on the semi-continuous spinning of viscose production process，analyzed the reasons and rules of cake stripe filament formation，and expounded the influence of micro-differential box on stripe filament distribution.By adjusting the distribution pattern of stripe filament in the actual production，solved the issues of breakage and uneasy retreat when inner stripe yarn cake was unwinding.

Keywords:viscose fiber， spinning cake， striped yarn， winding， micro differential box

THE PRODUCING APPLICATION OF SPINNING CAKE STRIPE FILAMENT DISTRIBUTION

SHAO Ming-li， JIN Wen-he， YANG Jun-jie
(Xinxiang Chemical Fiber Co.， Ltd.by Shares， Xinxiang Henan 453011， China)

TQ341.1

B

10.3969／j.issn.1672-500x.2017.03.004

1672-500X(2017)03-0018-05

2017-06-26

邵明禮 （1977-），男，河南新鄉(xiāng)人，工程師，從事化纖設(shè)備開發(fā)及管理工作。