三通道數(shù)碼紡混色紗色差原因分析

翟芳宇 ，韋金平，李永江，陳彥洪

(1.中國紡織機械(集團)有限公司，北京 100176；2.經(jīng)緯智能紡織機械有限公司，山西 晉中 030601；3.巢湖雅戈爾色紡科技有限公司，安徽 巢湖 238000)

0 引言

三通道數(shù)碼紡環(huán)錠細(xì)紗機每錠位對應(yīng)3根并列后羅拉，在伺服電機驅(qū)動下獨立轉(zhuǎn)動，3根粗紗通過牽伸區(qū)后，在加捻區(qū)耦合成風(fēng)格獨特的細(xì)紗，這種環(huán)錠紡紗技術(shù)稱為三通道數(shù)碼紡。其牽伸區(qū)功能強大，能紡制單紗、賽絡(luò)紗、三元耦合紗、竹節(jié)段彩紗等風(fēng)格的花式紗線。在紡3根粗紗時按固定比例和固定通道的三元耦合混色紗時，要求單根細(xì)紗顏色始終一致，且同批紗中所有管紗顏色差異要小[1]。

1 三通道數(shù)碼紡牽伸區(qū)的結(jié)構(gòu)

三通道數(shù)碼紡環(huán)錠細(xì)紗機牽伸區(qū)見圖1。后導(dǎo)紗喇叭有3個穿紗通道，分別正對著并列的3根后羅拉，3根粗紗在通過后羅拉和后膠輥的壓力區(qū)后，在前導(dǎo)紗喇叭集聚口處集聚，并進入前膠圈牽伸區(qū)，經(jīng)過前羅拉和前膠輥后，在集聚紡區(qū)進行集聚，最后進入加捻區(qū)耦合成細(xì)紗。通過伺服電機控制3個后羅拉轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)每根粗紗喂入量，每根粗紗有獨立后區(qū)牽伸倍數(shù)，共用1個前牽伸區(qū)，前區(qū)牽伸倍數(shù)相同，這種結(jié)構(gòu)，是目前比較前沿的色紡技術(shù)[2]。

1—后導(dǎo)紗喇叭；2—后羅拉；3—后膠輥；4—前導(dǎo)紗喇叭集聚口；5—前膠圈牽伸區(qū)；6—前羅拉；7—前膠輥；8—集聚區(qū)；9—集聚紡上膠輥。圖1 牽伸區(qū)結(jié)構(gòu)示意

2 三元耦合混色紗色差原因和解決辦法

三元耦合混色紗一般指在一落紗中3根粗紗喂入含量和通過牽伸區(qū)時左、中、右通道位置固定、在加捻三角區(qū)耦合而成的細(xì)紗。大量的紡紗實踐表明，除去前紡工序中各種問題造成的粗紗狀態(tài)不穩(wěn)定或錠子轉(zhuǎn)動不穩(wěn)定造成加捻效率變化之外，牽伸區(qū)各種不良因素是導(dǎo)致實際牽伸倍數(shù)和預(yù)設(shè)牽伸倍數(shù)不一致、細(xì)紗出現(xiàn)顏色差異的重要原因[3]。

2.1 搖架壓力因素

搖架壓力大小和一致性直接決定牽伸效率。粗紗能否按照預(yù)設(shè)速度進入牽伸區(qū)，取決于后膠輥和后羅拉之間的壓力；壓力偏小，后膠輥難以壓住粗紗，粗紗被前膠圈直接拖進前牽伸區(qū)，這樣后區(qū)牽伸倍數(shù)就偏小；搖架的后壓力一致性不好，紗號無法保證，顏色差異就會很大；受機械位置的影響，后膠輥寬度約為普通后膠輥的1/3，雖然無橫動裝置，但是粗紗在通過后導(dǎo)紗喇叭后還是容易橫向跑偏、脫離后區(qū)牽伸。經(jīng)驗表明，適當(dāng)加大后膠輥的壓力，使后膠輥和后羅拉對粗紗的握持力增大并一致，十分有助于消除顏色差異。

粗紗在通過前膠圈牽伸區(qū)時，如果上、下膠圈之間壓力偏小，處于從動地位的上膠圈在轉(zhuǎn)動時會打滑打頓，上、下膠圈轉(zhuǎn)動的線速度不同步，會搓毛纖維束，使其不能均勻地通過前牽伸區(qū)，造成細(xì)紗條干CV值變大，毛羽指標(biāo)惡化。當(dāng)出現(xiàn)這些情況時，細(xì)紗外觀顏色同其他錠位相比，會有明顯差異。

筆者以粗紗定量不大于4.5 g/(10 m)紡高中號紗為例，配集聚紡裝置，YJ145-200系列彈簧搖架前膠輥和前羅拉之間的壓力，普通單粗紗色紡時設(shè)置為170 N/雙錠～190 N/雙錠，細(xì)紗顏色幾無差別；但三通道數(shù)碼紡細(xì)紗機這個壓力范圍生產(chǎn)的細(xì)紗顏色差異無法接受，若精調(diào)到(210±3)N/雙錠，可以消除因壓力不勻帶來的色差問題。

三通道數(shù)碼紡本質(zhì)是紡制耦合紗，靠改變粗紗的牽入量來調(diào)節(jié)細(xì)紗的風(fēng)格和顏色。因此，對搖架壓力非常敏感，現(xiàn)今紡紗原料異常豐富，粗紗和牽伸器材之間的摩擦因數(shù)又各不相同，要提高細(xì)紗品質(zhì)，必須針對不同紡紗材料建立工藝數(shù)據(jù)庫，同樣的細(xì)紗要統(tǒng)一并穩(wěn)定搖架壓力，定期復(fù)校調(diào)整，這是控制質(zhì)量穩(wěn)定且有效的手段。

2.2 粗紗排列因素

環(huán)錠紡有一個規(guī)律：單根粗紗紡細(xì)紗時纖維束被前膠輥壓成帶狀進入加捻三角區(qū)，Z捻時總是右邊纖維包裹左邊纖維，S捻時總是左邊纖維包裹右邊纖維；因為捻向不同，纖維在細(xì)紗表面上的分布因包裹順序就有了里外之分，單根粗紗紡細(xì)紗時，一般情況下，纖維在前紡工序里已經(jīng)混合均勻，這種規(guī)律尚不至于引起質(zhì)量問題，也不會得到重視。

賽絡(luò)紡：當(dāng)兩根粗紗狀態(tài)不同、分左右排列進入牽伸區(qū)時，這種規(guī)律對細(xì)紗外觀的影響就很明顯：Z捻向細(xì)紗表面分布更多位于右邊的纖維，細(xì)紗更多的體現(xiàn)右邊纖維的顏色特征，S捻反之。

在遵循上述規(guī)律的基礎(chǔ)上，三通道數(shù)碼紡更復(fù)雜一些。三根不同顏色的粗紗，按照左、中、右排列有6種順序，以每種粗紗在細(xì)紗中各占1/3計，能產(chǎn)生6種顏色的混色細(xì)紗；而且，三通道數(shù)碼紡有一個明顯的特點：加捻時，左右兩根纖維束圍繞中間纖維束進行包纏，中間位的纖維被包裹在細(xì)紗內(nèi)部，其顏色部分被左右兩種纖維遮蓋隱藏，在細(xì)紗表面的表現(xiàn)較弱，細(xì)紗表面更多體現(xiàn)左右兩根纖維的顏色。

通過計算，不同排列方式細(xì)紗中RGB三基色所占比例結(jié)果見表1。

表1 不同排列方式細(xì)紗中RGB三基色所占比例 單位：%

纖維染色形成的色相，純度和飽和度無法像Photoshop軟件中基于色光理論由數(shù)學(xué)定義的色相精準(zhǔn)，而且實驗材料中用到的“品紅色”粗紗，在Photoshop的色光模式下是由紅基色和藍基色合成的，粗紗中的“綠色”也是由綠基色和藍基色合成的，因此，表1中藍色占比始終遠大于1/3，但這并不影響對上述規(guī)律的分析和驗證。1號和6號、2號和4號、3號和5號布樣兩兩顏色更加相近，和表1中的數(shù)據(jù)非常相符，當(dāng)粗紗位于中間位時，在布面上的占比就會減小。人眼對顏色差異是非常敏感的，上表中不到1%的差異，也能夠分辨出來，因此，穿粗紗時，不要穿錯通道，是防止色差的有效手段之一。

2.3 集聚紡因素

若配置集聚紡裝置，影響細(xì)紗顏色的因素會更多，3根纖維在加捻區(qū)耦合時，纖維帶自身寬度、纖維帶間距離，集聚紡負(fù)壓工藝片不同，細(xì)紗顏色也會有很大變化。圖2是集聚紡裝置中異形管上配置的幾種負(fù)壓槽工藝片的槽形示意。

2.3.1圖2a)是右傾單斜槽負(fù)壓工藝片，其一般適用于單紗Z捻紡。纖維束從前羅拉出來后，因為負(fù)壓的作用，在槽口頭端快速集聚，并在網(wǎng)格圈的帶動下向加捻區(qū)運動，因為負(fù)壓槽有右傾斜角α，纖維向下運動的同時，向左翻滾，利于減少毛羽。用這種負(fù)壓工藝片來紡制三元耦合混色紗，受集聚紡負(fù)壓大小、粗紗不同占比等因素影響，三束纖維在負(fù)壓槽上翻滾后的排列順序是不可控的，單根細(xì)紗的顏色狀態(tài)就無法保證，使整個機臺上的細(xì)紗顏色差異更加明顯。大量試驗表明，右傾單斜槽負(fù)壓工藝片不適合紡耦合混色紗。但是，這種槽形對紡“隨機幻彩紗”尤為適用，能進一步增強細(xì)紗的顏色變化。

a) 右傾單斜槽 b) 雙斜槽

c) T形對稱單槽 d) 三槽 圖2 4種集聚紡負(fù)壓工藝片

2.3.2圖2b)是雙斜槽負(fù)壓工藝片，其左右槽夾角為β并以其中心對稱，一般用于雙粗紗賽絡(luò)紡，對于三通道數(shù)碼紡而言，除非停掉中間粗紗只紡左右兩根，否則不適用，但是這種成熟的技術(shù)，為設(shè)計三通道集聚紡工藝片提供了借鑒。

2.3.3圖2c)是T形對稱單槽負(fù)壓工藝片。當(dāng)集聚空氣負(fù)壓穩(wěn)定時，三束纖維在T形槽的頭端快速集聚成一束，通過槽口時左中右位置不會變化，纖維包裹順序一致，細(xì)紗顏色穩(wěn)定。其特點是：當(dāng)纖維集聚成一束到達加捻區(qū)，相當(dāng)于單根粗紗紡細(xì)紗，位于中間位纖維的顏色在細(xì)紗表面的體現(xiàn)要比三槽負(fù)壓工藝片明顯，而且纖維在通過無傾角的槽口時只集聚不翻滾，細(xì)紗毛羽指標(biāo)稍差。

2.3.4圖2d)是專為三通道數(shù)碼紡而設(shè)計的三槽負(fù)壓工藝片，其結(jié)合了圖2b)和圖2c)槽型的特點，與圖1中所示的導(dǎo)紗喇叭集聚口配合(需要更換為三通道導(dǎo)紗喇叭集聚口)，3根粗紗經(jīng)過牽伸后，分別通過3個集聚槽，左右兩束纖維通過槽口時集聚且翻滾，有助于改善紗線毛羽，三束纖維之間保持一定距離，加捻區(qū)“三角”問題明顯。這種槽口的特點是：加捻時左右兩根纖維束圍繞中間纖維束包纏，兩邊纖維的顏色能很好地體現(xiàn)在細(xì)紗上，位于中間位的纖維被包裹在細(xì)紗中間，顏色部分被遮蓋隱藏，表現(xiàn)較弱；但相比去掉集聚紡裝置的環(huán)錠紡，纖維呈束狀而非帶狀，中間位纖維顯色效果仍然比較明顯。 綜上，根據(jù)細(xì)紗的風(fēng)格需要，選擇相應(yīng)的集聚負(fù)壓工藝片，是保證混色紗顏色一致的有效手段之一。

2.4 其他因素

除了上述能夠明顯影響細(xì)紗顏色的因素之外，還有一些不容易被注意到的因素。

三通道數(shù)碼紡：1個細(xì)紗錠位對應(yīng)3個粗紗錠位，使直排型粗紗架的尺寸過于寬大，小卷裝的粗紗可以解決粗紗排列問題；但粗紗和導(dǎo)紗桿之間的包角過大，摩擦力也會增大，粗紗在進入牽伸區(qū)之前就斷頭，將會嚴(yán)重影響細(xì)紗的顏色，直接產(chǎn)生廢紗。加大粗紗捻度，提高粗紗的強力，可以防止粗紗斷頭，但這又會帶來一個新問題，捻度過大，后上羅拉膠輥會無法壓緊粗紗，粗紗滑移使細(xì)紗顏色配比不按預(yù)設(shè)比例變化，出現(xiàn)色差問題。因此，對捻度要求更加嚴(yán)格；基于粗紗滑移問題，要保證細(xì)紗機左右兩側(cè)，相同的粗紗在穿過粗紗導(dǎo)桿時繞法一致，同時還要避免3根粗紗碰觸相互掛扯；紡紗過程中發(fā)現(xiàn)有吊錠安裝位置不當(dāng)，粗紗緊靠在一起，出現(xiàn)牽伸速度快的粗紗把牽伸速度慢的粗紗帶入其通道的問題。

因為三通道數(shù)碼紡結(jié)構(gòu)和位置的關(guān)系，后膠輥寬度較窄，而且要和后羅拉一一對應(yīng)，這對機械加工和裝配精度要求更加嚴(yán)格，現(xiàn)有的后膠輥軸和搖架后抓手之間的配合精度，按紡織行業(yè)的現(xiàn)有尺寸標(biāo)準(zhǔn)加工，已不能滿足要求。在生產(chǎn)實踐中，發(fā)現(xiàn)多例因后膠輥軸和搖架后抓手之間軸向間隙過大，造成后膠輥與后羅拉之間配合不良(1個膠輥可能同時騎跨2個后羅拉)，不同羅拉轉(zhuǎn)速使膠輥徑向轉(zhuǎn)動的同時還有軸向扭動，形成撥力，使粗紗跑偏，脫離后區(qū)牽伸，因此，提高機械精度，有助于消除細(xì)紗色差。

全電子牽伸細(xì)紗機，各運動件之間無機械關(guān)聯(lián)，全靠電氣的可靠性保證運動關(guān)系，主電機一般是配有變頻器的異步電動機，驅(qū)動羅拉的則是伺服電機，在錠速變化的短時間內(nèi)，兩種電機運轉(zhuǎn)不同步，產(chǎn)生一段捻度異常的細(xì)紗，這段細(xì)紗顏色會有突變。

在紡?fù)慌渭?xì)紗時，要盡量保證所用的紡織器材規(guī)格型號一樣，設(shè)備的工藝參數(shù)也不可隨意變動，例如，不同制造廠家的錠帶盡管規(guī)格相同，實測的摩擦因數(shù)卻不一樣，加捻效率不同，若中途改變集聚紡負(fù)壓值，都會影響細(xì)紗品質(zhì)[5]。

3 結(jié)語

同一批次的混色紗出現(xiàn)顏色差異，原因主要集中在牽伸區(qū)，通過精調(diào)搖架壓力、粗紗按預(yù)定的排列順序進入通道、并使用合適的集聚紡裝置(異形管上配置的負(fù)壓槽工藝片)，可以改善細(xì)紗色差；同時，由于粗紗自身因素，小卷裝粗紗可解決粗紗排列問題，相同的粗紗在穿過粗紗導(dǎo)桿時繞法要一致，同時還要避免3根粗紗碰觸相互掛扯，設(shè)備的安裝精度、紡織器材的選配以及電氣系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)定性等也需要予以關(guān)注。細(xì)紗工序是一個實踐性很強的工序，結(jié)合生產(chǎn)實踐，排除各種不利因素，是紡制合格三通道混色紗的重要手段。