并條關(guān)鍵參數(shù)對(duì)纖維分布的影響

南蓬勃

(西安工程大學(xué) 紡織科學(xué)與工程學(xué)院,陜西 西安 710048)

為改善棉紗條子質(zhì)量,研究人員一直在不斷改進(jìn)。20世紀(jì)90年代,為解決并條工序中出現(xiàn)紗線不勻的問(wèn)題,并條工序的研究集中在通過(guò)調(diào)整工藝參數(shù)改善紗線的條干均勻度[1-2]。研究纖維伸直度[3]對(duì)條干均勻度的影響,通過(guò)嘗試不同的前后區(qū)牽伸倍數(shù)配比消除纖維彎鉤,可以有效減少棉條中的棉結(jié)數(shù)量。同時(shí),對(duì)羅拉中心距的調(diào)整應(yīng)根據(jù)牽伸倍數(shù)的變化,更有利于纖維伸直平行[4]。21世紀(jì)初,并條工序的研究集中于調(diào)整前后區(qū)牽伸倍數(shù)減少棉結(jié)的產(chǎn)生[5-6],以及并條機(jī)牽伸機(jī)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)的探討[7-9]。指出常見(jiàn)的2種有代表性的牽伸形式的區(qū)別,并從鉗口形狀和纖維、皮輥的受力角度進(jìn)行了分析。同時(shí)提出了改善并條機(jī)牽伸效果新方法,設(shè)計(jì)了雙予牽伸區(qū)和五上五下壓力棒LIP牽伸的新型牽伸形式[10]。近幾年,并條工序研究在后區(qū)牽伸對(duì)于紗線條干優(yōu)化的影響較多[11-13],由拉伸曲線中最大拉伸力所對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)轉(zhuǎn)化而來(lái)的牽伸倍數(shù)和并條牽伸力測(cè)試的試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合的三次方程,得出的最大牽伸力所對(duì)應(yīng)的牽伸倍數(shù)非常接近[14],此牽伸倍數(shù)下?tīng)可炝Σ粍蚝筒l牽伸后輸出須條的條干不勻都小,為并條機(jī)后區(qū)牽伸倍數(shù)的快速離線設(shè)計(jì)提供了參考[15]。

現(xiàn)階段集中于研究牽伸機(jī)構(gòu)[16]、膠輥硬度[17]等機(jī)械因素對(duì)纖維性能的影響,從而改善紗線的品質(zhì),而對(duì)纖維分布方面的研究較少,基于此,探討并條關(guān)鍵參數(shù)對(duì)于纖維分布的影響,以期得到并條關(guān)鍵參數(shù)對(duì)于纖維分布的規(guī)律。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

(1)材料棉條(定量4.76 g/m,市購(gòu)),示蹤紗(5.8 tex)。

(2)儀器:AS271型并條實(shí)驗(yàn)機(jī)(江西紡織機(jī)械廠),JM-A10002電子天平(余姚紀(jì)銘稱重校驗(yàn)設(shè)備公司)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)積累,發(fā)現(xiàn)羅拉握持距、并合根數(shù)和牽伸倍數(shù)對(duì)棉條的影響比較大[18]。

1.2.1 羅拉握持距

選取棉條長(zhǎng)度為35 mm。要考慮試驗(yàn)所用棉條的主體纖維長(zhǎng)度為35 mm,在選取羅拉握持距時(shí)要保證其大于棉條主體纖維長(zhǎng)度,試驗(yàn)選取了3個(gè)不同的前羅拉握持距37、40、45 mm,后區(qū)羅拉握持距40 mm,在不同牽伸倍數(shù)下進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn),觀察羅拉握持距的變化對(duì)纖維頭端分布規(guī)律的影響。

1.2.2 并合數(shù)

考慮牽伸倍數(shù)與并合數(shù)的配合比例,根據(jù)并合作用原理,增加并合數(shù)對(duì)改善棉條長(zhǎng)片段不勻率有利。但當(dāng)喂入與輸出棉條定量不變時(shí),增加并合數(shù),則意味著牽伸倍數(shù)的增大,這將惡化棉條短片段不勻率[19]?？偁可毂稊?shù)與并合數(shù)的比例在1左右最為合適,但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中并不是只采用合適的牽伸倍數(shù)與并合數(shù)比例,故本次試驗(yàn)在每組牽伸倍數(shù)下其與并合數(shù)比例為0.8～1、1.0～1.2、1.2～1.5的3個(gè)比例中各取一個(gè)并合數(shù)[18],并研究在各個(gè)并合數(shù)下的示蹤紗受羅拉握持距變化的影響。

1.2.3 牽伸倍數(shù)

根據(jù)試驗(yàn)設(shè)備以及試驗(yàn)研究需要,試驗(yàn)所用的并條機(jī)在三羅拉兩區(qū)牽伸下所能調(diào)節(jié)的最大牽伸倍數(shù)為5.77倍,而5.12倍和4.69倍牽伸則是考慮并合數(shù)與牽伸倍數(shù)的配合以及機(jī)器的可調(diào)牽伸倍數(shù)選定的,故最終選取的3個(gè)牽伸倍數(shù)分別是4.69、5.12倍及5.77倍。根據(jù)牽伸倍數(shù)和并合數(shù)的配合比例,4.69倍的牽伸倍數(shù)選取的3個(gè)并合數(shù)是3、4、5;5.12倍的牽伸倍數(shù)選擇的是4、5、6;5.77倍的牽伸倍數(shù)與5.12倍的牽伸倍數(shù)選擇的是一樣的并合數(shù)。

理想牽伸是指假設(shè)須條中纖維都是平行、伸直、等長(zhǎng)的,并且每根纖維都是到達(dá)前羅拉鉗口線(或牽伸區(qū)同一位置)時(shí)變速,即所有纖維都在同一截面變速。按式(1)計(jì)算,牽伸倍數(shù)(E)越大,牽伸后纖維頭端間距越大。

式中:ao、a為理想牽伸前、后2根纖維之間的頭端距離;E為牽伸倍數(shù)。

但在實(shí)際牽伸中,喂入的須條并非理想狀態(tài),須條并非都在同樣變速截面變速,變速點(diǎn)也不在前羅拉鉗口位置,則須條牽伸后,須條中任意2根纖維中的距離并非都是按照牽伸倍數(shù)放大了E倍,而是產(chǎn)生了一定的移距偏差,所以須條經(jīng)牽伸后不勻率總是增加的[20],按式(2)計(jì)算。

式中:A為實(shí)際牽伸后2根纖維之間的頭端距離;a0E為須條經(jīng)E倍牽伸后纖維頭端的正常移距;±X(E-1)為牽伸過(guò)程中纖維頭端在牽伸區(qū)不同截面變速而引起的移距偏差;X為不同變速截面間的距離;“+”表示經(jīng)牽伸后,纖維頭端距離加大;“-”表示經(jīng)牽伸后,纖維頭端移距減少,甚至改變纖維原有的前后分布情況。移距偏差的存在使紗條經(jīng)牽伸后產(chǎn)生附加不勻,是紗條條干惡化根源所在[20]。

1.2.4 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)中為方便觀察和測(cè)量纖維運(yùn)動(dòng),在棉條中埋入2種顏色共7根紗,一根黑色紗作為參考點(diǎn)標(biāo)記,5根粉色示蹤紗為試驗(yàn)牽伸移距標(biāo)記。將須條自然伸直放平,根據(jù)并條機(jī)的牽伸方向,先過(guò)牽伸的一端為纖維頭端,在須條內(nèi)同一水平線上埋入5根粉色示蹤紗,示蹤紗頭端與標(biāo)記紗頭端之間的初始間距5 cm,如圖1所示。測(cè)試經(jīng)牽伸輸出條子在不同前羅拉握持距,不同牽伸倍數(shù)和并合數(shù)下每根示蹤紗頭端與標(biāo)記紗頭端之間的距離,如圖2所示。試驗(yàn)所要用到的分析指標(biāo)有實(shí)際移距、移距范圍、移距偏差。

圖1 棉條牽伸前示蹤紗分布示意圖

具體試驗(yàn)如圖2所示。

圖2 棉條牽伸后示蹤紗分布示意圖

2 結(jié)果與分析

2.1 并條關(guān)鍵參數(shù)對(duì)示蹤紗移距的影響

前區(qū)羅拉握持距為37、40、45 mm時(shí),試驗(yàn)所得到的示蹤紗頭端的移距,見(jiàn)表1～3。

示蹤紗移距范圍是反映并條機(jī)牽伸效果好壞的指標(biāo)。從表1～3可看出,當(dāng)羅拉握持距為37 mm,各牽伸倍數(shù)和并合根數(shù)經(jīng)并條機(jī)所測(cè)得的示蹤紗移距范圍波動(dòng)極大。其中羅拉握持距為37 mm,纖維牽伸倍數(shù)為4.96倍時(shí),并條根數(shù)為3根的移距范圍是所有并條條件下移距范圍中最小的。羅拉握持距為40 mm和45 mm,牽伸倍數(shù)為4.96倍時(shí),并條為3的移距范圍是所有并條條件下移距范圍中最大的。造成極大偏差表明當(dāng)并合根數(shù)遠(yuǎn)小于牽伸倍數(shù)時(shí),移動(dòng)時(shí),纖維間的作用小,對(duì)纖維控制力不夠,纖維運(yùn)動(dòng)變化大,纖維分布離散大,易造成并合出的纖維有棉結(jié)和不勻等問(wèn)題,37 mm的羅拉握持距太小,牽伸過(guò)程中對(duì)纖維的握持力不足。當(dāng)握持距為40 mm和45 mm,牽伸倍數(shù)為5.12倍和5.77倍,示蹤紗移距范圍穩(wěn)定。當(dāng)握持距為40 mm,各牽伸倍數(shù)下,并合根數(shù)為牽伸倍數(shù)的0.8～1.0倍時(shí)移距范圍最大,證明纖維摩擦力界分布不勻,造成示蹤紗移距范圍波動(dòng)大,易造成纖維不勻。并合數(shù)較小,纖維間的作用力小,造成示蹤紗移距范圍波動(dòng)大。

表1 握持距為37 mm示蹤紗實(shí)際移距測(cè)試結(jié)果

表2 握持距為40 mm示蹤紗實(shí)際移距測(cè)試結(jié)果

2.2 并條關(guān)鍵參數(shù)對(duì)示蹤紗移距偏差的影響

前區(qū)羅拉握持距為37、40 mm和45 mm時(shí),試驗(yàn)所得到的示蹤紗頭端的移距和移距偏差,見(jiàn)表3和表4。

表3 握持距為45 mm示蹤紗實(shí)際移距測(cè)試結(jié)果

從表4～6可看出,羅拉握持距為37 mm時(shí)示蹤紗的纖維移距偏差均為正值,示蹤紗的纖維移距偏差波動(dòng)大,變速點(diǎn)提前,示蹤紗提前變速,所以示蹤紗移動(dòng)距離大而示蹤紗間移距范圍也大,牽伸出的棉條雖細(xì)但不勻。羅拉握持距為40 mm和45 mm時(shí),在各牽伸倍數(shù)和對(duì)應(yīng)并條根數(shù)下,纖維移距偏差有正值和負(fù)值,則各示蹤紗變速點(diǎn)不固定,示蹤紗有提前變速的也有延遲變速的,各示蹤紗移動(dòng)距離波動(dòng)大。羅拉握持距為40 mm,牽伸倍數(shù)為5.77時(shí),示蹤紗的纖維移距偏差均為正值,但是纖維移距偏差值波動(dòng)大,易導(dǎo)致纖維不勻。羅拉握持距為45 mm,牽伸倍數(shù)為5.12時(shí),示蹤紗的纖維移距偏差均為正值,并條數(shù)為4根和5根時(shí),示蹤紗的移距偏差均值較接近0且纖維移距偏差值波動(dòng)小,示蹤紗的變速點(diǎn)提前,但各示蹤紗的變速點(diǎn)接近,所以示蹤紗移動(dòng)距離大且示蹤紗間移距范圍小,牽伸出的棉條細(xì)且均勻。

表4 握持距為37 mm示蹤紗實(shí)際移距與理想移距的偏差值

表5 握持距為40 mm示蹤紗實(shí)際移距與理想移距偏差值

表6 握持距為45 mm示蹤紗實(shí)際移距與理想移距偏差值

3 結(jié)論

對(duì)35 mm的棉條進(jìn)行牽伸,37 mm的羅拉握持距太小,牽伸過(guò)程中對(duì)纖維的握持力不足,示蹤紗離散分布。并合數(shù)較小,纖維間的作用力小,易造成示蹤紗移距范圍波動(dòng)大。羅拉握持距應(yīng)隨牽伸倍數(shù)增大而增大,才能保證須條牽伸效果良好,不會(huì)發(fā)生纖維集束的現(xiàn)象。牽伸倍數(shù)越大的情況下示蹤紗先變速,離前鉗口近的示蹤紗數(shù)量越多。