新型細紗機的開發(fā)和紡紗實驗
眾所周知,細紗機是紡紗行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備,其性能好壞對紡紗質(zhì)量的影響更為直接和重要,而且細紗機的設(shè)備投資占整套紡紗設(shè)備的三分之一以上。細紗機的重要性可見一般。
建國以后的幾十年來,我國的紡紗行業(yè)無論是在總量上還是在技術(shù)水平的提高上都有了長足的發(fā)展。特別是在近幾年來,隨著電子及自動控制技術(shù)的飛速發(fā)展,更為紡紗設(shè)備的發(fā)展提供了廣闊的空間。我國紡紗設(shè)備與國外先進國家之間的差距進一步縮小。
細紗機主要有三大功能,即:牽伸、加捻及卷繞成型。其它機構(gòu)大都是為這三大功能服務(wù)的。其中牽伸部分的性能對成紗質(zhì)量影響更加直接和明顯。所以國家在十五期間,把細紗機牽伸機構(gòu)的研究、改進作為重中之重的課題,不可否認(rèn),提高設(shè)備的機電一體化水平非常必要,但是,提高設(shè)備機電一體化的同時,也較大幅度提高了設(shè)備的制造成本。在目前我國的勞動資源十分豐富,勞動力成本較低,市場對設(shè)備價格承受能力不高的情況下,把研究改進對成紗質(zhì)量影響更為直接的牽伸機構(gòu)上,更加重要。幾年來,我們對細紗機的牽伸機構(gòu)作了大量的研究,取得了比較明顯的效果。
1 .超大牽伸精紡細紗機
目前國內(nèi)外細紗機的牽伸機構(gòu)基本都采用三羅拉雙皮圈牽伸。三列羅拉分為兩個牽伸區(qū),前區(qū)設(shè)有一對皮圈參與牽伸,所以前牽伸區(qū)叫做皮圈牽伸區(qū),后區(qū)是簡單羅拉牽伸。在前牽伸區(qū),由于紗條在變速點和前羅拉之間已基本沒有捻度,而且由于上、下皮圈間摩擦力的存在,所以前牽伸區(qū)的牽伸倍數(shù)可達到20~30倍。而在后牽伸區(qū),由于是簡單羅拉牽伸,而且粗紗條上有較多的捻回,所以牽伸倍數(shù)一般不超過1.3倍。在實際生產(chǎn)中,為了滿足市場對紗線質(zhì)量越來越高的要求,總牽伸倍數(shù)一般不超過30倍左右。從上面的情況不難看出,現(xiàn)有細紗機的后牽伸區(qū)是一個薄弱環(huán)節(jié),是制約細紗機總牽伸能力提高的關(guān)鍵。我公司經(jīng)過多年的研究,成功地開發(fā)了細紗機三羅拉四皮圈牽伸機構(gòu)。在后牽伸區(qū)設(shè)置了上、下皮圈,使后區(qū)也變成皮圈牽伸區(qū),此項技術(shù)已獲國家實用新型專利(專利號:ZL01 2 43901.0)。
在后牽伸區(qū),由于粗紗條上有較多捻回,增加皮圈之后,也不可能達到前區(qū)的牽伸倍數(shù),但是增加了皮圈之后,在后牽伸區(qū),被牽伸中的紗條也受到上、下兩只皮圈的積極而有效的控制,特別是長毛羽和短纖維得到了更好的控制,粗紗條在牽伸、退捻的過程中,所有纖維的運動更有規(guī)律,實驗中觀察,紗條在進入中羅拉時,纖維排列比三羅拉雙皮圈更緊密,纖維伸直更好。四皮圈牽伸的前上絨輥上沾花比雙皮圈明顯減少。這也說明用四皮圈牽伸時紗條在前羅拉鉗口比雙皮圈變窄。肉眼觀察紗線毛羽變少。
在三羅拉雙皮圈牽伸機構(gòu)中,由于后區(qū)是簡單羅拉牽伸,紗條得不到控制,所以把粗紗的捻系數(shù)做的偏大,還因為粗紗定量偏小,提高捻系數(shù)可以減少粗紗意外牽伸,降低粗紗機紡紗的斷頭率。在三羅四皮圈牽伸機構(gòu)中,由于后區(qū) 有了皮圈控制,后區(qū)牽伸倍數(shù)可以適當(dāng)提高。在實驗室的工藝試驗表明,總牽伸能力比原來提高50%~100%而不降低細紗條干水平。由于粗紗條在進入前區(qū)時,纖維緊密度好,前區(qū)牽伸倍數(shù)可以相應(yīng)提高。
三羅拉四皮圈牽伸細紗機的特點:
(1)在不降低成紗質(zhì)量的前提下,總牽伸能力可提高50%~100%。由于牽伸倍數(shù)提高,粗紗定量可以變大,粗紗捻系數(shù)適當(dāng)降低,減少了螺旋狀纖維的數(shù)量,更有利于在牽伸過程中保持纖維有規(guī)律的運動。粗紗定量加大后,提高粗紗機的產(chǎn)量,可以減少粗紗機的配臺數(shù),節(jié)省人力、物力及能源。
?。?)由于后區(qū)變成皮圈牽伸區(qū),牽伸中的紗條形態(tài)好,更適宜于紡高支紗。
?。?)三羅拉四皮圈牽伸機構(gòu)工藝適應(yīng)性好,可以用同一定量粗紗紡制不同支數(shù)的細紗,適應(yīng)多品種小批量生產(chǎn),不用頻繁改變粗紗機工藝。
?。?)成紗質(zhì)量好,毛羽少。
由于以上特點,三羅拉四皮圈牽伸細紗機機可以叫做超大牽伸精紡細紗機。
在我公司紡紗實驗室中,曾用熟條直接紡制細紗,總牽伸倍數(shù)可達150~250倍。也取得了理想的效果。
三羅拉四皮圈牽伸機構(gòu)的后牽伸區(qū)的牽伸規(guī)律和特點不同于三羅拉雙皮圈牽伸的前區(qū),也不同于后區(qū)。在三羅拉四皮圈牽伸的后區(qū),中后羅拉隔距,隔距塊,粗紗捻系數(shù)、后區(qū)牽伸倍數(shù)對成紗質(zhì)量都有影響,必須選用合適的工藝參數(shù),才能取得滿意的效果。
表一為三羅拉雙皮圈及三羅拉四皮圈試紡對比實驗數(shù)據(jù),1號試樣為三羅拉雙皮圈紡制,2號試樣為三羅拉四皮圈牽伸機構(gòu)紡制,樣機為我廠生產(chǎn)的FA506細紗機,原料為精梳純棉。
2. 賽絡(luò)紡細紗機系列
SFA502、SFA506、SFA528、SFB505是在原有機型的基礎(chǔ)上按照賽絡(luò)紡工藝要求研制的新產(chǎn)品。
賽絡(luò)紡(siro)紡紗工藝是近幾年迅速發(fā)展的新型紡紗工藝,賽絡(luò)紡工藝開始在毛紡行業(yè)應(yīng)用,由于賽絡(luò)紡工藝的特點,決定了賽絡(luò)紗的獨特和優(yōu)良的物理指標(biāo),近年來開始在棉紡行業(yè)推廣應(yīng)用。
賽絡(luò)紡工藝是在同一個錠子上同時喂入兩根粗紗,兩根粗紗保持一定的距離,在同一個錠位上被同步牽伸,紗條在前羅拉鉗口輸出后,形成一個三角形,由于加捻的作用,兩股紗條合并成一根賽絡(luò)紗。所以賽絡(luò)紡是一種集紡、并、捻于一體的一種新型紡紗工藝。賽絡(luò)紡由于成紗機理不同于現(xiàn)有其它紡紗方法,有其獨特的特點:
?。?)在紡紗過程中,由于是兩根粗紗同時被牽伸后再合并成一根賽絡(luò)紗,兩束紗條的粗細可以互相補償,所以賽絡(luò)紗的條干、粗、細節(jié)、毛羽、強力指標(biāo)都相當(dāng)好,是目前其它任何紡紗工藝所不能比擬的。賽絡(luò)紗既有股紗的特點,也有單紗的屬性。而多數(shù)情況下可以代替股紗應(yīng)用,是高檔服裝面料、針織、牛仔布等行業(yè)的首選用紗。
按數(shù)理統(tǒng)計規(guī)律,紗線的重量及條干不勻率符合以下規(guī)律:
Cx=C0×1/√n
式中:Cx 為并合后的不勻率。
C0為并合前的不勻率;
n為并合根數(shù);
賽絡(luò)紡的不勻率按下式變化:
Cx=C0×1/√2 =0.7 C0
即并合后比并合前的不勻率下降了30%。當(dāng)然這只是按數(shù)理統(tǒng)計規(guī)律得出的結(jié)果,同實際情況有所差別,實驗證明有時比理論計算的結(jié)果還要好,如果同一錠位上的兩支粗紗來自不同的粗紗機,可能會得到更為理想的結(jié)果。
在粗、細節(jié)上有以下變化規(guī)律:
在紡紗過程中,如果一股為標(biāo)準(zhǔn)直徑,而另一股為粗節(jié)(標(biāo)準(zhǔn)直徑的1.5倍),則并合后的直徑為標(biāo)準(zhǔn)直徑的1.28倍。說明粗節(jié)消除了。同樣道理,細節(jié)也消失,只有更為嚴(yán)重的粗細節(jié)有可能形成新的粗細節(jié),或粗節(jié)與粗節(jié),細節(jié)與細節(jié)處并合后才保留粗細節(jié),但也不會惡化。以上充分說明為什么賽絡(luò)紡的條干、粗、細節(jié)水平非常好的道理。表2是在公司實驗室用三羅拉四皮圈牽伸加賽絡(luò)紡工藝紡出的普梳純棉紗的物理指標(biāo)。
說明:上述試紡樣品所用粗紗,在該棉紡廠用傳統(tǒng)工藝紡紗,其烏斯特指標(biāo)水平一般在97烏斯特公報25%水平或略差。
上表中1號試樣用4.1g/10m×2粗紗紡制,總牽伸倍數(shù)為31.05倍(97烏斯特公報27.8Tex紗5%水平CV%為13.2~13.6)
2號試樣用3.0g/10m×2粗紗紡制,總牽伸倍數(shù)為43.26倍。(97烏斯特公報14.6Tex紗5%水平CV%為15.6~16.1)
號試樣用4.1g/10m×2粗紗紡制,總牽伸倍數(shù)為57.8倍,其條干等水平可達到97烏斯特公報5%水平。
以上結(jié)果充分說明賽絡(luò)紡工藝的優(yōu)越性。我們曾用兩股絲、棉、羊絨(同色或不同顏色)或一股為純棉一股為絲、棉、羊絨,滌棉、純棉等不同纖維做過多次實驗,效果均十分理想。
?。?).賽絡(luò)紡生產(chǎn)的紗線毛羽極少,4mm(包括4mm)以上的毛羽幾乎沒有。這是因為在大三角形的尖角處,兩根紗條互為中心卷繞,所有的長毛羽都被卷在紗線里面。所以賽絡(luò)紡不但毛羽極少。而且還有一個和其它工藝的不同之處,因為毛羽是被兩股紗條交替卷繞在主紗線上。在絡(luò)筒及后道工序不容易脫出。不象其它工藝生產(chǎn)的紗線在絡(luò)筒工序會增加大量毛羽。表三是我們?nèi)∽試膺M口緊密紡細紗機上的樣品同賽絡(luò)紗的毛羽對比情況。從表中可以看出,緊密紗和賽絡(luò)紗4mm以上毛羽都幾乎沒有,但1-3mm的毛羽,賽絡(luò)紗僅為緊密紗的50%以下。
我們在實驗中發(fā)現(xiàn),在紡紗中兩股粗紗的中心距對斷頭率及毛羽有較明顯的影響,中心距增大,斷頭率有增加的趨勢,這是因為中心距加大,羅拉前的三角形大,斜邊長,而在這個斜邊上紗條只有弱捻存在。如接近纖維平均長度,斷頭率急劇增加,如果粗紗中心距過小,則三角形的頂角變大,4~6mm的毛羽明顯增多,但6mm以上的毛羽沒有增加。
(3)賽絡(luò)紗由于是兩股紗條相互捻合在一起,所以其強力較高,一般是高于單紗,低于股紗。由于其強力高,所以可以適當(dāng)降低捻系數(shù),是理想的針織用紗。因為賽絡(luò)紗由兩股紗條捻合后而成并且互有滲透,紗線耐磨性好,所以賽絡(luò)紗也非常適合用于牛仔布行業(yè)及高檔服裝面料。賽絡(luò)紡工藝有著其它紡紗工藝無法比擬的優(yōu)越性。但長期以來,在紡紗過程中若產(chǎn)生斷頭后就紡出單股紗,這個技術(shù)問題長期以來一直困擾著紡織界的業(yè)內(nèi)人士。用賽絡(luò)紡工藝紡紗時,羅拉前面大三角形的兩條斜邊上紗的捻度很弱,強度低,在這里容易發(fā)生斷頭,如果其中一股出現(xiàn)斷頭,這時就要迅速把另一根紗人為打斷,以免紡出疵紗,如果用遠紅外或光電式斷紗打斷器,能夠解決問題,但是,根據(jù)資料介紹這種打斷器每錠需100多元,顯然是投資過大,我們也曾對國內(nèi)現(xiàn)有的機械式斷紗打斷器專利技術(shù)查詢過,但這幾種機械式斷紗打斷器主要是用于毛紡行業(yè),而且誤動作率高,打斷率低,而且擋車工接頭時操作不方便。
經(jīng)過一年多的實驗和研究,我公司研制成功一種機械式斷紗打斷器,誤動作率為零,打斷率高,并可作上、下移動,方便擋車工操作。這種打斷器的研制成功,為大面積推廣賽絡(luò)紡新技術(shù)提供了有力的保證。
賽絡(luò)紗有著優(yōu)良的物理指標(biāo),但賽絡(luò)紡也有其不足之處:
(1)賽絡(luò)紡的粗紗導(dǎo)紗喇叭一般不能橫動,這樣使皮輥、皮圈容易磨損,皮輥磨礪周期縮短,但由于賽絡(luò)紡工藝流程短,紡紗附加值高,完全可以彌補這一缺陷。
?。?)由于賽絡(luò)紡是雙粗紗喂入,所以粗紗定量較小,這就增加了粗紗機的壓力。如能同我公司的專利技術(shù):“細紗機四皮圈牽伸機構(gòu)”配套使用,就可以在保證質(zhì)量的前提下,大大提高總牽伸倍數(shù),使粗紗定量加大。
3.緊密紡細紗機系列產(chǎn)品
緊密紡技術(shù)是近年來發(fā)展起來的新技術(shù),發(fā)展勢頭很猛。緊密紡的單纖維伸直度好,排列緊密,單紗強力高,毛羽很少,是理想的織造用紗,緊密紗的條干、粗、細節(jié)指標(biāo)比傳動環(huán)錠紡略有提高,這是因為緊密紡在紗條從前羅拉輸出時牽伸已基本完成,在聚集區(qū)只能起到整理作用,不能象賽絡(luò)紡那樣從根本上改變紗線的指標(biāo)。
我公司研制的JFA502、JFA506、JFA528、JFB505是在原有基本型的基礎(chǔ)上配備緊密紡紗機構(gòu)而研制的棉、毛紡細紗機系列產(chǎn)品,利用這項技術(shù)也可以很方便地對現(xiàn)有服役中的設(shè)備進行改造。
4.光滑紡細紗機系列產(chǎn)品
GFA502、GFA506、GFA528、GFB505系列棉、毛紡細紗機是在原有機型的基礎(chǔ)上配備光滑紡機構(gòu)而研制的新產(chǎn)品。
所謂光滑紡紗是在細紗機前羅拉和導(dǎo)紗鉤之間的弱捻區(qū)增加一套光滑紡裝置,把已形成的長毛羽再呈螺旋狀卷繞在紗線上,利用這套裝置還可以上臘或上油,省去毛紡中的上油工序。該技術(shù)的特點是成紗毛羽極少,紗線表面光滑,紡出的普梳紗比精梳紗毛羽還要少,如能配以蒸紗工序效果更好。
5.直紡細紗機系列產(chǎn)品
ZFA502、ZFA506、ZFA528、ZFA505系列棉、毛紡細紗機是在原有機型的基礎(chǔ)上,采用四羅拉雙皮圈、三皮圈或四皮圈牽伸機構(gòu)共三種牽伸形式,粗紗有小條卷或條筒兩種配置,用并條后的熟條直接紡出細紗,省去粗紗工序,可以節(jié)省大量的人力、物力、能源,而且省去粗紗機的一次性設(shè)備投資。
用直紡工藝,熟條直接變成細紗,纖維就不用在粗紗工序加捻,部分纖維變成螺旋狀,到細紗牽伸時再拉直。所以纖維的伸直度好,纖維運動更有規(guī)律,也更容易控制,紡出的細紗質(zhì)量更好。
以上提及的緊密紡機構(gòu),賽絡(luò)紡斷紗打斷器,直紡細紗機牽伸機構(gòu)我公司已完成工藝試驗并申報國家實用新型專利,取得了優(yōu)先權(quán)。