新型細(xì)紗器材專件對(duì)成紗質(zhì)量的影響

唐修東，華茂東

(江蘇雙山集團(tuán)股份有限公司，江蘇 射陽(yáng) 224300)

0 引言

細(xì)紗工序是紡制精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化紗線的關(guān)鍵，對(duì)其工藝和紡紗器材專件進(jìn)行嚴(yán)格化管理，可確保成紗質(zhì)量穩(wěn)定。選擇優(yōu)質(zhì)的細(xì)紗器材專件，包括上下銷、壓力棒、膠輥、膠圈、鋼領(lǐng)和鋼絲圈等，對(duì)提高成紗質(zhì)量至關(guān)重要。

1 新型上銷對(duì)成紗質(zhì)量的影響

上銷是細(xì)紗工序主牽伸區(qū)的關(guān)鍵專件之一。加長(zhǎng)上銷、后區(qū)壓力棒上銷、前區(qū)壓力棒上銷結(jié)構(gòu)不同，但作用機(jī)理都是對(duì)浮游區(qū)纖維進(jìn)行有效控制。在主牽伸區(qū)中，由一對(duì)中羅拉和上、下膠圈鉗口形成中部摩擦力界共同控制牽伸過程中的須條，上下膠圈鉗口到前羅拉的距離易對(duì)浮游纖維失去控制從而使摩擦力降低[1]，導(dǎo)致纖維斷頭、條干均勻度下降。上銷通過上膠圈控制纖維受力，其形態(tài)決定纖維在細(xì)紗主牽伸區(qū)所受牽伸力的大小與分布[2]。在牽伸過程中，良好的上銷鉗口能夠吸收膠圈回轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)，穩(wěn)定回轉(zhuǎn)速度[3]。

1.1 加長(zhǎng)上銷

加長(zhǎng)上銷又稱大前沖上銷，其鉗口向前羅拉延伸，使上銷頭端超過下銷頭端2 mm～3 mm[4]，上銷鉗口的延長(zhǎng)縮短了浮游纖維的運(yùn)動(dòng)路程，減少了運(yùn)行中的短纖維數(shù)量。上銷延長(zhǎng)部分對(duì)纖維進(jìn)行下壓可加強(qiáng)對(duì)纖維的控制，使上下膠圈的摩擦力界得到加強(qiáng)，浮游纖維運(yùn)動(dòng)的變速點(diǎn)穩(wěn)定且前移。但加長(zhǎng)上銷改變了上銷膠圈與須條的接觸面積，對(duì)須條增加2 mm～3 mm的下壓長(zhǎng)度，導(dǎo)致牽伸力加大，易產(chǎn)生斷頭和粗細(xì)節(jié)。因此，調(diào)整主牽伸區(qū)中羅拉和下銷的位置，可降低對(duì)上銷的壓力；或增大鉗口隔距，改變主牽伸區(qū)的倍數(shù)。

1.2 后區(qū)壓力棒上銷

一般壓力棒上銷中的壓力棒和上銷是固定在一起的。壓力棒受膠圈和上銷平行度的影響，稍有偏差便會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，導(dǎo)致“脈動(dòng)”或“機(jī)械波”。在新型后區(qū)壓力棒上銷中，將后區(qū)壓力棒從上銷分離出來，利用雙壓力棒，從后區(qū)傳送的須條先經(jīng)過雙壓力棒的曲線牽伸，隨后經(jīng)直線牽伸進(jìn)入主牽伸區(qū)；利用羅拉軸承和羅拉滑座定位，使其不受調(diào)整搖架隔距、上銷及膠輥握持平行度的影響[5]。在機(jī)械運(yùn)行過程中，因后區(qū)壓力棒與上銷是分離的，可避免機(jī)械波的產(chǎn)生，且不會(huì)影響其他部件的正常操作和運(yùn)行。新型后區(qū)雙壓力棒上銷在集聚紡上有很大優(yōu)勢(shì)[6]，對(duì)推動(dòng)精細(xì)化紗線的紡紗進(jìn)程發(fā)揮著重要作用。

1.3 前區(qū)壓力棒上銷

在主牽伸區(qū)使用前區(qū)壓力棒上銷，即在膠圈鉗口到前羅拉鉗口浮游區(qū)附加壓力棒，使須條從上下膠圈鉗口伸出時(shí)，與壓力棒接觸并緊貼，迫使須條由直線牽伸變成曲線牽伸。上銷的作用機(jī)理是增加主牽伸區(qū)的摩擦力界，對(duì)浮游纖維的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行有效控制，從而促使纖維變速點(diǎn)穩(wěn)定前移并靠近前羅拉鉗口。但生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，前區(qū)壓力棒上銷在紡紗過程中易出硬頭，通常需要增加后區(qū)牽伸倍數(shù)。

1.4 新型上銷

為了減少不同混紡、純紡紗線毛羽的產(chǎn)生和粗細(xì)節(jié)的粘連，通常對(duì)細(xì)紗器材專件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，以適紡特殊混紡、純紡纖維束的牽伸。侯如夢(mèng)[7]等設(shè)計(jì)了一種適用于長(zhǎng)短纖維混紡的細(xì)紗機(jī)異形上銷組件，通過改變后區(qū)壓力棒的形狀，改變長(zhǎng)纖維與短纖維通過牽伸區(qū)的行走路線，使長(zhǎng)纖維與短纖維在運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生一定的速度差。由于路徑、速度的不同可使長(zhǎng)、短纖維更好地結(jié)合在一起，減少浮游纖維和斷頭的不良影響，從而改善須條的外觀形狀和條干均勻度。異形上銷組件的應(yīng)用，也能改善纖維長(zhǎng)度的差異和牽伸運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn)的斷頭問題。

BX-6839D型上銷在微調(diào)原上銷位置的情況下，合理調(diào)整搖架壓力，將前區(qū)牽伸型式改為曲線牽伸，縮短浮游區(qū)長(zhǎng)度，可有效地控制浮游纖維的變速點(diǎn)。該裝置的創(chuàng)新點(diǎn)在于改變?cè)械臓可煨褪?，即改為曲線牽伸，在前牽伸區(qū)對(duì)浮游纖維進(jìn)行有效控制，加速快速纖維對(duì)浮游纖維的引導(dǎo)、增加纖維間的抱合力及羅拉對(duì)浮游纖維的握持力，從而有效控制纖維束，改善條干均勻度。采用新型上銷后，需合理配置工藝參數(shù)、設(shè)定上銷位置，使之與其他器材專件間有效配合，從而建立一個(gè)新的牽伸體系，保證此狀態(tài)下握持力的最小值大于牽伸力的最大值，充分發(fā)揮新型上銷的優(yōu)勢(shì)。

2 新型下銷對(duì)成紗質(zhì)量的影響

在細(xì)紗工序中，下銷作為支承膠圈穩(wěn)定運(yùn)行的專件，其上托式的控制面同上膠圈形成一個(gè)附加控制區(qū)，在須條靠近前鉗口處穩(wěn)定變速點(diǎn)，有序喂入纖維束；通過縮短浮游區(qū)纖維長(zhǎng)度和增大纖維束摩擦力，使其在牽伸區(qū)達(dá)到更好的牽伸效果。

新型下銷采用曲面結(jié)構(gòu)的居多，包含V型和T型2種。該結(jié)構(gòu)增加須條曲面運(yùn)行的路程，提高中部摩擦力界，加強(qiáng)上、下膠圈對(duì)纖維束的控制力，使纖維束獲得更好的牽伸效果。V型下銷控制面比一般上銷控制面稍長(zhǎng)，小平面和上托高度比前羅拉高，目的是加大中部摩擦力界，使下銷積極向上托，與上銷緊密配合，增加上下膠圈對(duì)纖維的控制力，從而改善成紗質(zhì)量。但是，由于下銷比上銷的控制面大，當(dāng)上下膠圈被控制后，下銷存在部分不可控纖維，易造成浮游區(qū)纖維運(yùn)行速度不穩(wěn)定和條干惡化；因上托高度比前羅拉高，使下膠圈運(yùn)行阻力增加，易出現(xiàn)下膠圈回轉(zhuǎn)滯后而影響鉗口內(nèi)纖維的正常運(yùn)行[8]。相比V型下銷，T型下銷調(diào)整了下銷的長(zhǎng)度、上托的高度，減小了下銷鉗口的前小平面寬度，形成托持下膠圈接觸的曲面。改進(jìn)的T型下銷在曲面中間約有2 mm的凹陷深度，目的是降低下銷與下膠圈的摩擦力界，進(jìn)而降低下膠圈的運(yùn)行阻力，有利于須條牽伸。

1218A型下銷為曲面階梯下銷，其曲面部分與直面部分形成平滑的距離差，這種設(shè)計(jì)可增加附加摩擦力界對(duì)纖維的控制[9]。適宜的膠圈摩擦力取決于上銷和下銷的相互作用。下銷的曲面結(jié)構(gòu)使下銷向前移動(dòng)，且有利于上銷前移，從而達(dá)到縮短浮游纖維長(zhǎng)度的目的。下銷和上銷的合理配置及與其他部件的配合，可使須條得到有效牽伸，從而提高成紗質(zhì)量。

3 壓力棒對(duì)成紗質(zhì)量的影響

壓力棒是主要的牽伸部件之一，分為前區(qū)壓力棒和后區(qū)壓力棒。前區(qū)壓力棒的作用是在上下膠圈鉗口和前羅拉鉗口附加一個(gè)摩擦力，有效控制纖維運(yùn)動(dòng)，使其在運(yùn)動(dòng)過程中的變速點(diǎn)趨于穩(wěn)定并前移。后區(qū)壓力棒作為前區(qū)牽伸部分與后區(qū)牽伸部分的橋梁，使喂入前區(qū)牽伸的紗條具有均勻的結(jié)構(gòu)和必要的緊密度[10]。壓力棒在整個(gè)細(xì)紗牽伸中起重要的輔助作用，與膠輥膠圈、羅拉、上下銷配合，提高成紗質(zhì)量。

后區(qū)壓力棒牽伸目前主要有雙壓力棒平面牽伸和單壓力棒V型牽伸2種型式。在雙壓力棒牽伸中，形成上托式和下壓式2種牽伸。壓力棒直徑大小對(duì)須條在其部件上形成的包圍弧長(zhǎng)度產(chǎn)生一定的影響，具體表現(xiàn)為：直徑過大使須條在壓力棒牽伸中產(chǎn)生的摩擦力增加，從而影響主牽伸區(qū)的牽伸倍數(shù)；直徑過小對(duì)須條的牽伸不起作用，影響后續(xù)進(jìn)程。一般而言，壓力棒位置越靠近中鉗口越有利于纖維變速點(diǎn)集中，對(duì)牽伸有利。在單壓力棒牽伸中，中上羅拉表面會(huì)形成反包圍弧，而下壓?jiǎn)螇毫Π魰?huì)使反包圍弧消失，這是因?yàn)橄聣旱膯螇毫Π襞c須條接觸形成新的包圍弧，與后羅拉形成的反包圍弧相抵消，從而有效控制纖維集中穩(wěn)定變速。

前區(qū)壓力棒一般包括隔距塊壓力棒、上銷壓力棒和單獨(dú)的前區(qū)壓力棒3種，作用基本相同，但隔距塊壓力棒更方便、實(shí)用。單獨(dú)的前區(qū)壓力棒與加長(zhǎng)上銷壓力棒的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明[11-14]，前者改善紗線條干均勻度等性能更突出。隔距塊壓力棒在膠圈鉗口至前羅拉鉗口間的浮游區(qū)增加壓力棒，壓力棒的弧形邊緣與被牽伸須條接觸，迫使纖維束通道成為曲線，可使纖維的變速點(diǎn)穩(wěn)定并向前羅拉移動(dòng)，有利于改善須條條干水平，提高成紗質(zhì)量。壓力棒的截面形狀有圓形、水滴形和異形等。異形壓力棒隔距塊與須條為漸進(jìn)式接觸，且接觸面逐漸加大使其受力更穩(wěn)定[15]，改變了其與須條的接觸面積和在壓力棒上形成的包圍角，可消除須條上翻問題、增加須條摩擦力，有利于提高成紗質(zhì)量。

4 膠輥膠圈對(duì)成紗質(zhì)量的影響

膠輥、膠圈是重要的牽伸器材，在紡紗中與羅拉配合握持須條，加大纖維間、須條與器材專件間的摩擦力。膠輥、膠圈的質(zhì)量、形狀對(duì)須條的牽伸、條干均勻度和斷頭有很大的影響，通常根據(jù)紡紗品種、纖維性能和紡紗質(zhì)量要求，選用合適硬度、彈性的膠輥、膠圈[16]。新型纖維與新型紡紗技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)膠輥、膠圈的應(yīng)用性能提出了更高要求[17]。

4.1 膠輥

膠輥在紡紗過程中易出現(xiàn)靜電吸附、纏繞、磨損、腐蝕等問題，嚴(yán)重影響成紗質(zhì)量；現(xiàn)代紡紗原料的多樣性和各種新型紡紗技術(shù)，也對(duì)膠輥的應(yīng)用性能要求越來越高。如：再生纖維素纖維、合成纖維在牽伸過程中易纏繞膠輥、產(chǎn)生靜電；高強(qiáng)力、高模量的新型功能性纖維在純紡或混紡時(shí)，易使膠輥的耐磨性降低；吸濕性差的纖維與膠輥間的摩擦?xí)a(chǎn)生靜電、引起飛花纏繞膠輥，靜電嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生火災(zāi)，對(duì)操作工人以及機(jī)械產(chǎn)生不可逆的嚴(yán)重影響。此外，纖維的功能助劑也會(huì)導(dǎo)致膠輥表面腐蝕溶脹、硬度下降、起泡掉皮和易粘附纏繞等[18]。因此，針對(duì)不同的紡紗原料須選擇合適的膠輥，必要時(shí)對(duì)膠輥表面進(jìn)行紫外光照處理或涂料微處理。

丁腈橡膠膠輥和聚氨酯膠輥在通過物理、化學(xué)改性(紫外線照射、涂層等)處理后，具有良好的導(dǎo)電性和耐油性，抗靜電效果好且使用周期較長(zhǎng)。丁腈橡膠具有半導(dǎo)體性能，是目前橡膠中唯一的半導(dǎo)體材料，抗老化和耐熱性較好。聚氨酯膠輥具有良好彈性，使用壽命較長(zhǎng)，同等工藝條件下使用硬度低于丁腈橡膠膠輥，但吸濕、放濕和滑爽性能不及丁腈橡膠膠輥[19]，適合集聚紡、大牽伸工藝。

4.2 膠圈

膠圈分為平面膠圈和內(nèi)花紋膠圈。內(nèi)花紋膠圈的內(nèi)表面為花紋形狀，與上下羅拉溝槽相接觸時(shí)利于提高其與羅拉轉(zhuǎn)速的同步性。一般選擇丁腈膠圈，內(nèi)層的硬度高于外層的硬度，這是因?yàn)槠鋬?nèi)層和羅拉同步運(yùn)行，外層握持纖維進(jìn)行牽伸。在主牽伸區(qū)中通過機(jī)械加壓，可加大膠圈對(duì)纖維的握持力，使彈性鉗口中浮游區(qū)纖維的速度更穩(wěn)定。由此可見，膠圈在須條牽伸中有重要作用。上下膠圈的搭配，一般按照“上圈軟下圈硬，上圈薄下圈厚，上圈松下圈緊”原則進(jìn)行[20]。

5 鋼領(lǐng)鋼絲圈對(duì)成紗質(zhì)量的影響

鋼領(lǐng)、鋼絲圈是細(xì)紗工序非常重要的加捻卷繞器材專件，鋼領(lǐng)是鋼絲圈的運(yùn)動(dòng)軌道，二者的配合至關(guān)重要。兩者的型號(hào)和制造精度都直接影響紗線的卷繞加捻，以及紡紗的速度和質(zhì)量，故而提高它們的精度一直是紡織器材制造企業(yè)努力的目標(biāo)。鋼絲圈是加捻卷繞工序中體積最小的器材，使用周期較短，一般為5 d～20 d，而優(yōu)質(zhì)的鋼領(lǐng)的使用周期則長(zhǎng)達(dá)幾年。

5.1 鋼領(lǐng)

鋼領(lǐng)一般包括平面鋼領(lǐng)和錐面鋼領(lǐng)，棉紡企業(yè)主要使用的是平面鋼領(lǐng)，它分為PG1/2(邊寬為2.6 mm)型、PG1(邊寬為3.2 mm)型、PG2(邊寬為4.0 mm)型等[21]。紡特細(xì)號(hào)紗一般選用PG1/2型鋼領(lǐng)，紡細(xì)號(hào)紗或中號(hào)紗選用PG1型鋼領(lǐng)，紡粗號(hào)紗選用PG2型鋼領(lǐng)。軸承鋼鋼領(lǐng)具有優(yōu)異的耐磨性和耐疲勞性，目前應(yīng)用較多，其平行度、圓度優(yōu)于平面鋼領(lǐng)。鋼領(lǐng)的內(nèi)跑道由很多圓弧組成，加工精度要高，以保證跑道與鋼絲圈接觸時(shí)平整光滑。必要時(shí)，允許有適當(dāng)?shù)膬A斜角度，有利于鋼絲圈散熱，延長(zhǎng)使用壽命，且有利于降低張力波動(dòng)、減少斷頭。選定鋼領(lǐng)之后，應(yīng)根據(jù)細(xì)紗工藝參數(shù)和紗線原料選配合適的鋼絲圈，使其截面幾何形狀與鋼領(lǐng)跑道相匹配。

5.2 鋼絲圈

鋼絲圈按圈形可以分為O系列、G系列、GS系列。PG1/2型鋼領(lǐng)使用O系列鋼絲圈，PG1型鋼領(lǐng)使用GS系列鋼絲圈，PG2型鋼領(lǐng)使用G系列鋼絲圈。通常，根據(jù)所紡紗線的品種和性能匹配合適的鋼絲圈。細(xì)號(hào)棉紗應(yīng)保持張力小且穩(wěn)定，鋼絲圈應(yīng)為小圈形低質(zhì)心，選用弓背形、瓦楞形截面較好；中粗號(hào)紗，選用矩形截面鋼絲圈；化學(xué)纖維混紡紗，鋼絲圈通道應(yīng)光滑、發(fā)熱量少且散熱性能好，一般以圓弧形截面為宜。

目前，常用的新型鋼絲圈有RFc(黑金)高速耐磨鋼絲圈、TPc(黃晶)鋼絲圈、BSc(藍(lán)寶石)鋼絲圈，均采用進(jìn)口材料，經(jīng)高精密設(shè)備加工而成，耐磨性和圓度明顯改善，可減少加捻過程中的斷頭、飛花和磨損嚴(yán)重等問題。鋼絲圈高速運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，其內(nèi)腳應(yīng)緊貼鋼領(lǐng)內(nèi)壁，防止速度過大引起紗線的斷頭、飛花。鋼絲圈與紗線直接接觸，要注意二者的摩擦力、保持紗線張力波動(dòng)穩(wěn)定，出紗時(shí)氣圈大小合適。當(dāng)鋼絲圈質(zhì)心位置高時(shí)，與鋼領(lǐng)接觸點(diǎn)位置低，會(huì)出現(xiàn)“飛圈”，主要適合紡粗號(hào)紗；當(dāng)鋼絲圈質(zhì)心低時(shí)，氣圈張力波動(dòng)小，主要適合紡細(xì)號(hào)紗。在紡紗過程中選擇號(hào)數(shù)較大的鋼絲圈，能有效提高紗線質(zhì)量。

6 結(jié)語(yǔ)

在紡紗過程中，新型器材專件的選用對(duì)細(xì)紗工序成紗質(zhì)量產(chǎn)生了重要影響。正確使用和發(fā)揮細(xì)紗器材專件優(yōu)良性能，是提高成紗質(zhì)量的關(guān)鍵。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)紡紗原料性能合理配置紡紗工藝，選擇合適的紡紗器材專件，方能保證成紗質(zhì)量穩(wěn)定。