謝家祥
(夏津縣潤(rùn)通紡織有限公司,山東 夏津 253200)
對(duì)于紡織生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的設(shè)備、工藝、操作、環(huán)境等一般性的問(wèn)題,結(jié)合理論分析與現(xiàn)場(chǎng)觀察總能迎刃而解;而那些比較棘手或難以徹底解決的問(wèn)題,通過(guò)嘗試就能解決但卻未能找到根源,這些都會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)困擾;筆者就幾種細(xì)紗質(zhì)量問(wèn)題,分析并提出相應(yīng)的解決方法。
在紡紗生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)約50 cm的機(jī)械波,其波譜圖見(jiàn)圖1。這種機(jī)械波不是由于機(jī)件回轉(zhuǎn)缺陷造成的,而是因加長(zhǎng)上銷(xiāo)的使用和牽伸工藝所致。
圖1 加長(zhǎng)上銷(xiāo)引起的機(jī)械波波譜圖
1.2.1實(shí)施柔性牽伸的主要技術(shù)措施
a) 降低細(xì)紗主牽伸區(qū)控制強(qiáng)度,這種工藝措施主張?jiān)诟∮螀^(qū)加入控制元件,如壓力棒等,適當(dāng)增大浮游區(qū)長(zhǎng)度,把浮游區(qū)變成曲線牽伸。
b) 增大喂入粗紗捻系數(shù),根據(jù)粗紗定量不同,純棉捻系數(shù)一般為110~130,甚至為150以上。
c) 采用較小的細(xì)紗后區(qū)牽伸倍數(shù),一般為1.07~1.20。
通過(guò)以上措施,在細(xì)紗后區(qū)最小限度地破解粗紗捻度、最大限度地保持粗紗緊密度,使較多的剩余捻回進(jìn)入主牽伸區(qū),利用粗紗的捻度形成控制力,防止須條內(nèi)纖維提前紊亂變速、邊緣纖維脫離主體,期望纖維在脫離膠圈鉗口的瞬間集中變速,以達(dá)到控制紗線條干均勻度的目的。
1.2.2加長(zhǎng)上銷(xiāo)及上膠圈“脈動(dòng)問(wèn)題”
這種思路避免了主牽伸區(qū)強(qiáng)控制造成的不穩(wěn)定性和環(huán)境適應(yīng)性差等弊??;后區(qū)大隔距、小牽伸倍數(shù)又使?fàn)可祉殫l以較好的緊密度進(jìn)入主牽伸區(qū),為主牽伸區(qū)大牽伸做好準(zhǔn)備;較大的隔距保證了牽伸順暢,避免吐硬頭問(wèn)題,但是忽略了中鉗口和膠圈鉗口負(fù)擔(dān)過(guò)重的問(wèn)題。在這種工藝技術(shù)中使用加長(zhǎng)上銷(xiāo),極易發(fā)生如圖1所示的50 cm機(jī)械波。大粗紗捻度和小后區(qū)牽伸倍數(shù),會(huì)使有較多捻回的粗紗須條進(jìn)入中鉗口,膠圈鉗口下須條緊密度增加,引起牽伸力增大;加之上、下膠圈回轉(zhuǎn)阻力本身就大,兩方面綜合作用會(huì)使上膠圈回轉(zhuǎn)一周出現(xiàn)多次“脈動(dòng)”(輕微停頓),其波長(zhǎng)λ約等于上膠圈周長(zhǎng)的1/n(其中,n為“脈動(dòng)”次數(shù)),λ≈39.5/(9π)=1.38 cm(這里n為9次),n與進(jìn)入中鉗口的粗紗捻回?cái)?shù)有關(guān),每個(gè)捻回的破解約產(chǎn)生2次“脈動(dòng)”;而波峰的高度與捻幅和膠圈回轉(zhuǎn)阻力大小相關(guān),當(dāng)捻幅與阻力較大時(shí)波峰較高,反映到紗線上:λ紗≈1.38×E前≈50 cm(圖1中前區(qū)牽伸倍數(shù)E前為37)。這也是這種機(jī)械波波長(zhǎng)會(huì)隨著牽伸倍數(shù)的變化而變化的原因,其波長(zhǎng)基本與前區(qū)牽伸倍數(shù)成正比。
這種機(jī)械波有時(shí)并不會(huì)造成條干CV值的明顯惡化,波峰高度也不會(huì)超過(guò)基本波譜高度的50%,不會(huì)明顯影響布面外觀,可以不處理,但對(duì)技術(shù)人員卻如梗在喉。
a) 把加長(zhǎng)上銷(xiāo)換成SX2-6833型上銷(xiāo)。
b) 合理配置粗紗捻度和后區(qū)牽伸倍數(shù),對(duì)于粗紗定量約為5.0 g/(10 m)的純棉品種,后區(qū)牽伸倍數(shù)不大于1.2時(shí),粗紗捻系數(shù)不大于120;粗紗捻系數(shù)為120~130時(shí),細(xì)紗后區(qū)牽伸倍數(shù)應(yīng)大于1.2。
c) 中上羅拉后移量調(diào)整得當(dāng),這種機(jī)械波也會(huì)改善;當(dāng)然,膠圈鉗口隔距增大(隔距塊換大)、前區(qū)中心距增大也會(huì)使之消失,但會(huì)引起紗線條干CV值的惡化,一般不建議采用。
當(dāng)環(huán)境相對(duì)濕度較小時(shí),細(xì)紗有時(shí)會(huì)頻繁產(chǎn)生偶發(fā)性短粗節(jié)紗疵。在細(xì)紗機(jī)紡紗段觀察,發(fā)現(xiàn)這種紗疵的數(shù)量大,而且發(fā)生頻繁,在電子清紗器紗體圖上呈現(xiàn)較多的散點(diǎn),紗體也會(huì)有變異發(fā)生。通過(guò)截取紗疵樣照發(fā)現(xiàn),這類(lèi)紗疵長(zhǎng)度基本都在1 cm~2 cm,大小集中在200%~400%,如圖2a)所示;放大后觀察其形態(tài)類(lèi)似短絨積聚或纖維糾纏,外觀較為堅(jiān)實(shí),如圖2b)所示,但是用手反復(fù)擼動(dòng)后能與紗線主體脫離,如圖2c)所示。這類(lèi)疵點(diǎn)數(shù)量大,嚴(yán)重影響自絡(luò)生產(chǎn)效率;紗疵無(wú)規(guī)律,發(fā)生面積是多臺(tái)或個(gè)別機(jī)臺(tái)且時(shí)有時(shí)無(wú)。
通過(guò)一段時(shí)間的觀察,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生這類(lèi)疵點(diǎn)的原因并非單一,而是工藝、設(shè)備、環(huán)境的影響累積后引發(fā)的,當(dāng)其中某個(gè)因素改善時(shí),它就突然消失。
a) 樣照
b) 放大圖
c) 拆解放大圖
采取強(qiáng)控制工藝技術(shù)改善紗線條干CV值,通常是縮小細(xì)紗前區(qū)羅拉中心距為43mm、甚至為41 mm。小的羅拉中心距會(huì)使下膠圈前端與前羅拉表面間隙約為1.5 mm~2.5 mm,如果下膠圈張力較小時(shí),會(huì)造成下膠圈與前羅拉處于似接觸、非接觸的狀態(tài)。規(guī)模較小的紡紗廠為了節(jié)省用工,器材有時(shí)保養(yǎng)不到位,如:膠圈清潔周期、使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng),會(huì)導(dǎo)致膠圈臟污、粘帶短絨多,從而影響條干CV值;車(chē)間環(huán)境濕度隨外部環(huán)境的變化而變化,當(dāng)環(huán)境相對(duì)濕度較小時(shí)會(huì)引起靜電問(wèn)題加劇,牽伸器材粘帶短絨增多、靜電吸附加重,從而影響成紗條干。但是,某些紡紗廠車(chē)間環(huán)境的穩(wěn)定控制是困難的、甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
采用緊隔距工藝的下膠圈張力小,下膠圈更換、清洗不及時(shí),以及環(huán)境濕度小的4個(gè)因素積累到一定程度,問(wèn)題便暴露出來(lái)。小濕度、下膠圈臟污使下膠圈粘帶更多的纖維,當(dāng)須條通過(guò)下膠圈與前羅拉間隙時(shí),緊隔距形成的過(guò)小間隙、下膠圈張力松馳、小濕度造成的靜電吸附會(huì)使纖維在這里積聚;當(dāng)纖維積聚到一定數(shù)量時(shí)便會(huì)隨牽伸須條捻入紗線,形成長(zhǎng)度為1 cm~2 cm、外觀較為堅(jiān)實(shí)、但與紗線不能成為一體的疵點(diǎn);當(dāng)這4方面因素導(dǎo)致纖維積聚嚴(yán)重且發(fā)生頻率很高時(shí),強(qiáng)光下觀察細(xì)紗機(jī)紡紗段可見(jiàn)疵點(diǎn)像雨點(diǎn)一樣頻繁從鉗口下來(lái)。這種積聚纖維很難捕捉,一經(jīng)發(fā)現(xiàn)即使快速掀起搖架,也已經(jīng)被前羅拉帶走。
環(huán)境相對(duì)濕度穩(wěn)定控制不小于55%時(shí),這種疵點(diǎn)發(fā)生的概率很?。粺o(wú)法保證環(huán)境濕度穩(wěn)定的工廠,可以采取將前區(qū)羅拉中心距放大至不小于43 mm,以保證良好的下膠圈張力,或者按周期清洗膠輥、膠圈的方法進(jìn)行控制??傊?,改善4個(gè)因素中的任何一個(gè),都能消除或減少這種高頻率的偶發(fā)性短粗節(jié)。
嚴(yán)重的毛羽會(huì)影響織造廠的生產(chǎn)效率和布面質(zhì)量,短絨、靜電效應(yīng)、摩擦、纖維向表面轉(zhuǎn)移等是形成毛羽的主要原因?,F(xiàn)有的技術(shù)手段不能完全消除毛羽,而生產(chǎn)過(guò)程中突發(fā)性毛羽危害性極大,如突發(fā)性的特長(zhǎng)毛羽管紗(如圖3所示),其特點(diǎn)為:① 毛羽特長(zhǎng),不小于5 mm;② 發(fā)生無(wú)規(guī)律,在中號(hào)紗、低速機(jī)臺(tái)上發(fā)生的概率較大,一落紗時(shí)是這幾個(gè)管紗,下一落紗又可能是另幾個(gè)管紗,一落紗中有1個(gè)至20多個(gè)不等;③ 整只管紗并不全是長(zhǎng)毛羽,而在整個(gè)升降動(dòng)程中從1 cm到幾厘米不等。
圖3 突發(fā)性特長(zhǎng)毛羽管紗
這類(lèi)突發(fā)性的毛羽管紗并非磨鋼領(lǐng)紗,一般磨鋼領(lǐng)紗是磨到鋼領(lǐng)的某幾圈紗線毛羽大,并且紗線會(huì)被摩擦變黑或卷繞變亂。觀察發(fā)現(xiàn)這種毛羽管紗是由于氣圈凸形大,碰觸隔紗板導(dǎo)致強(qiáng)烈摩擦形成的,發(fā)現(xiàn)后由人為打斷再接上頭,氣圈就會(huì)恢復(fù)正常。即使不人為干預(yù),氣圈碰觸隔紗板開(kāi)始形成毛羽一段時(shí)間后,設(shè)備等因素的干擾也會(huì)使氣圈恢復(fù)正常、毛羽消失。因?yàn)檎还芗啿⒉蝗渴情L(zhǎng)毛羽,而是軸向長(zhǎng)度從1 cm到幾厘米不等,應(yīng)記下該錠號(hào)、繼續(xù)觀察下一落紗或后數(shù)落紗未再發(fā)生長(zhǎng)毛羽問(wèn)題,而在其它未發(fā)生過(guò)的錠位又發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)毛羽管紗。
氣圈凸形變大主要因:① 鋼領(lǐng)衰退;② 鋼絲圈質(zhì)量偏小;③ 鋼絲圈圈形異常造成鋼絲圈楔住,鋼絲圈摩擦鋼領(lǐng)的跑道與紗線通道交叉或靠近,造成紗線滑入鋼絲圈磨痕處而割毛紗線;④ 氣圈高度、錠子共振等因素。
通過(guò)揩車(chē),更換新的鋼領(lǐng)、鋼絲圈,突發(fā)性毛羽管紗也未能徹底消失;把產(chǎn)生毛羽的鋼絲圈拿到放大鏡下觀察,也未發(fā)現(xiàn)跑道交叉問(wèn)題;翻改品種后,此問(wèn)題沒(méi)有發(fā)生??芍擃I(lǐng)、鋼絲圈并無(wú)問(wèn)題。
那么,是否錠子共振引起的呢?錠子本身有固有頻率,當(dāng)錠速達(dá)到某固定值,且錠子的振動(dòng)頻率與其固有頻率(1階、2階……)相同時(shí),錠子就會(huì)發(fā)生共振。共振時(shí)錠子振程陡然增大,氣圈不穩(wěn)定,無(wú)法正常紡紗。從文獻(xiàn)[1]可知高速錠子空轉(zhuǎn)時(shí)的第1臨界轉(zhuǎn)速約為8 kr/min,第2臨界轉(zhuǎn)速約為39 kr/min;當(dāng)錠子負(fù)載紗管后的回轉(zhuǎn)質(zhì)量增加,第一臨界轉(zhuǎn)速會(huì)不大于8 kr/min,即正常紡紗時(shí)的錠速正好在錠子的1階、2階共振頻率之間,一般不會(huì)有錠子共振發(fā)生、不會(huì)影響氣圈形態(tài)和紡紗斷頭。
常用氣圈方程式如下:
(1)
(2)
(3)
(4)
由氣圈方程式(1)~(3)得知?dú)馊κ且粋€(gè)正弦波(如圖4所示),振程為y,波長(zhǎng)為λ。當(dāng)氣圈高度H>λ/2時(shí),氣圈會(huì)出現(xiàn)波節(jié)(雙氣圈)問(wèn)題;當(dāng)氣圈高度H=λ/2時(shí),氣圈振程y會(huì)趨近無(wú)限大(實(shí)際有阻尼條件下,ymin→∞不會(huì)發(fā)生);這兩種情況時(shí)都不能正常紡紗。正常紡紗時(shí),氣圈高度H<λ/2,不會(huì)出現(xiàn)雙氣圈和氣圈超大問(wèn)題。但紗線氣圈是一種振動(dòng),既有橫波也有縱波[2],氣圈振動(dòng)也有它的固有頻率,如公式(4)[3]。氣圈固有頻率與紗線的線密度、瞬時(shí)張力、氣圈長(zhǎng)度、氣圈轉(zhuǎn)速有密切的關(guān)系。當(dāng)氣圈轉(zhuǎn)速接近氣圈固有頻率ωn時(shí),個(gè)別單錠瞬時(shí)張力、氣圈長(zhǎng)度的突然變化,就會(huì)有瞬間氣圈共振發(fā)生;氣圈凸形由于共振而增大,撞擊隔紗板造成紗線特長(zhǎng)毛羽產(chǎn)生。氣圈共振雖然瞬間產(chǎn)生,但是恢復(fù)要持續(xù)一段不太長(zhǎng)的時(shí)間,瞬時(shí)張力、氣圈長(zhǎng)度、紗線短片段線密度的變化都會(huì)打破這種共振而使氣圈再次恢復(fù)正常。如果氣圈振程不能自行恢復(fù),由于氣圈增大則該錠紡紗時(shí)間不長(zhǎng)就會(huì)斷頭,當(dāng)值車(chē)工再接上頭時(shí)其共振條件消失,錠子又可正常紡紗;所以會(huì)看到圖3所示的管紗毛羽。文獻(xiàn)[3]試驗(yàn)驗(yàn)證:18.22 tex紗氣圈共振在轉(zhuǎn)速約為12 kr/min時(shí)發(fā)生的可能性較大;所以,紡低、中號(hào)紗錠速較低或小紗低速時(shí),更容易發(fā)生這種問(wèn)題。另外,變頻器控制主電機(jī)的環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的速度分段較多,速度階升時(shí)有一個(gè)加速、變速過(guò)程(不同的程序,時(shí)間長(zhǎng)短不同),這個(gè)過(guò)程中的氣圈轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定,如果變速過(guò)程正好處于氣圈共振的速度段內(nèi),就容易引起氣圈共振;所以,解決該問(wèn)題的方法就是提高錠速、減少變頻電機(jī)速度分段,通過(guò)程序調(diào)整縮短變頻器速度階升時(shí)間,以防止突發(fā)性特大毛羽管紗發(fā)生。
圖4 氣圈數(shù)學(xué)模型示意
紗線條干CV值與IPI紗疵,普遍被紡織廠視為衡量紗線質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要指標(biāo)。短片段粗節(jié)數(shù)量過(guò)多,在布面上出現(xiàn)并列的概率就會(huì)加大,導(dǎo)致布面視覺(jué)“陰影”,嚴(yán)重影響布面外觀質(zhì)量。通常,條干質(zhì)量較好的紗線,IPI紗疵中的千米粗節(jié)(+50%)數(shù)會(huì)小于千米棉結(jié)(+200%)數(shù),但是千米粗節(jié)(+50%)數(shù)會(huì)大于千米棉結(jié)(+200%)數(shù)的情況也會(huì)發(fā)生,一般這樣的紗線條干CV值會(huì)稍大(有時(shí)也不明顯)。
首先分析粗節(jié)(+50%)的形成原因,Uster條干儀粗節(jié)(+50%)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)是:截面積大于標(biāo)準(zhǔn)紗線直徑的50%、長(zhǎng)度等于纖維平均長(zhǎng)度的部分[4]。假設(shè)紗線中的纖維是等長(zhǎng)的、纖維排列也是整齊的,那么每叢纖維的根數(shù)和截面積是均等的,就不會(huì)有長(zhǎng)度等于纖維平均長(zhǎng)度的粗節(jié)產(chǎn)生。實(shí)際上,這種情況是不存在的,因?yàn)闀?huì)使每根纖維的首端呈現(xiàn)瞬時(shí)質(zhì)量增大、尾端呈現(xiàn)瞬時(shí)質(zhì)量減小,條干CV值特差;但也不會(huì)成為紗線,因?yàn)槊繀怖w維之間沒(méi)有連接存在;而產(chǎn)生這種粗節(jié)只有一種可能,每叢纖維的根數(shù)增加或纖維糾纏、卷曲(包括短絨不規(guī)律地附入)使紗線截面積增大。產(chǎn)生這種截面積增大的主要原因如下:① 須條單纖維化差,有過(guò)多束狀纖維存在,纖維發(fā)生了束狀變速,紗線單位片段上纖維分布很不均勻;② 纖維伸直度差,進(jìn)一步牽伸并不能使其伸直,雖然單位片段截面內(nèi)纖維根數(shù)接近,但是纖維的糾纏、卷曲使截面積增大;③ 短纖維量多,這部分纖維不能被有效握持而隨機(jī)分布到每個(gè)單位片段的紗線上,造成片段截面積增大;④ 棉結(jié)影響纖維正常變速而形成粗結(jié),纖維正常變速受到棉結(jié)的干擾,片段截面積增大。
相關(guān)文獻(xiàn)中表明:紗線的粗節(jié)中,24.17%是扭亂的纖維,24.42%是短絨,20.09%是棉束,16.72%是棉結(jié)影響纖維變速造成的[5]。分析發(fā)現(xiàn),纖維糾纏會(huì)形成棉結(jié),短絨多不僅形成粗節(jié)也會(huì)形成棉結(jié),纖維正常變速不勻會(huì)導(dǎo)致棉結(jié)與粗節(jié)同時(shí)產(chǎn)生。這3項(xiàng)原因都既產(chǎn)生粗節(jié)又產(chǎn)生棉結(jié),顯然不是造成粗節(jié)多于棉結(jié)的主要原因。須條內(nèi)纖維分離度不高,單纖維化差;纖維伸直度差,纖維卷曲、紊亂,只有這兩個(gè)原因會(huì)使纖維束狀變速、單位片段截面積增大而形成粗節(jié),卻基本不形成棉結(jié)。
纖維分離度、伸直度差的根本原因,是梳理工序?qū)w維的梳理度不足。這種情況是因?yàn)椋翰扇≥^低的刺輥、錫林轉(zhuǎn)速,強(qiáng)調(diào)對(duì)纖維的保護(hù)而使梳理度降低;使用齒距較大的錫林金屬針布,使纖維束有更寬的通道,因而降低了纖維的分離度;超高的道夫轉(zhuǎn)移率和凝聚比,破壞了主分梳區(qū)轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的纖維集合體的單纖維化和纖維的伸直度,導(dǎo)致棉網(wǎng)混濁、不清晰;所以,適當(dāng)提高刺輥、錫林轉(zhuǎn)速,提高錫林金屬針布的橫向齒密,適當(dāng)降低生條定量與道夫轉(zhuǎn)速、調(diào)整好錫林—道夫三角區(qū)各處隔距(縮小前下罩板隔距、錫林—道夫緊隔距、大漏底入口不能過(guò)小等),梳理度、分離度與轉(zhuǎn)移破壞的問(wèn)題會(huì)得到解決。
纖維束狀變速還與原料纖維長(zhǎng)度結(jié)構(gòu)有一定的關(guān)系,如果使用主體長(zhǎng)度較小的棉纖維紡紗,發(fā)生束狀變速而造成粗節(jié)多于棉結(jié)的概率會(huì)相對(duì)較高。配棉使用了主體長(zhǎng)度很短的原棉,則紗線強(qiáng)力低、細(xì)紗斷頭率高。為增加混棉纖維的主體長(zhǎng)度,要配入一定量長(zhǎng)度較長(zhǎng)的原棉。配棉成分間的長(zhǎng)度差異增大,這樣(如圖5)纖維排列的混棉就會(huì)出現(xiàn)纖維束狀變速[6],造成紗線粗節(jié)多于棉結(jié)的概率增大?;烀拗械睦w維長(zhǎng)度嚴(yán)禁形成不連續(xù)的兩個(gè)梯隊(duì),而最好是多個(gè)連續(xù)梯隊(duì),更要禁止兩個(gè)梯隊(duì)各占50%。
圖5 長(zhǎng)度差異大的纖維按50%混棉的纖維長(zhǎng)度曲線圖
纖維的束狀變速與牽伸關(guān)系密切:前紡使用較重的熟條定量和粗紗定量,在粗紗、細(xì)紗工序會(huì)出現(xiàn)后鉗口處須條厚度增大而握持不牢的問(wèn)題,造成纖維束狀變速;細(xì)紗牽伸倍數(shù)特別小時(shí),牽伸力大,快/慢速纖維比例增大,也會(huì)出現(xiàn)纖維束狀變速。
因?yàn)榘l(fā)生粗節(jié)多于棉結(jié)的問(wèn)題,多數(shù)是兩項(xiàng)以上原因累積造成,所以在生產(chǎn)中應(yīng)充分注意原棉選配、梳理度、牽伸的合理分配、牽伸力與握持力的匹配等,以避免粗節(jié)多于棉結(jié)問(wèn)題的發(fā)生。
綜合分析發(fā)現(xiàn),由于產(chǎn)生這些問(wèn)題的原因都不單一,而是設(shè)備、工藝、器材、環(huán)境、原料等因素累積造成的,因此,大部分無(wú)精品要求客戶(hù)源的工廠,在實(shí)際生產(chǎn)中控制宏觀質(zhì)量疵病的產(chǎn)生,應(yīng)比追求超高的質(zhì)量指標(biāo)實(shí)用,穩(wěn)定控制也比取得極致的質(zhì)量指標(biāo)重要。