粗紗工藝參數(shù)的優(yōu)化配置研究

崔 紅，王聰聰，高秀麗

(1.鹽城工學(xué)院 紡織服裝學(xué)院，江蘇 鹽城224000;2.河南工程學(xué)院 紡織學(xué)院，河南 鄭州450007)

除纖維原料的性能外，粗紗機(jī)的紡紗工藝參數(shù)是影響粗紗成紗質(zhì)量的主要因素.Apurba［1］研究了不同牽伸階段纖維摩擦系數(shù)、上臂壓力和羅拉隔距對成紗質(zhì)量的影響，得出的結(jié)論是纖維的摩擦系數(shù)越大，成紗強(qiáng)力越高，成紗CV值也越大，但是成紗毛羽比較少;上臂的壓力設(shè)定不同，牽伸的效果也會不同，所以在設(shè)定時不能過高也不能過低;為保證成紗質(zhì)量，羅拉隔距應(yīng)保持中等.隨著紡織行業(yè)的發(fā)展，人們也意識到了粗紗工藝參數(shù)對成紗質(zhì)量有很大影響，李秋莽［2］在TJFA458A型粗紗機(jī)上進(jìn)行了牽伸工藝參數(shù)配置對成紗質(zhì)量的影響試驗，最終得出的結(jié)論是粗紗主牽伸區(qū)羅拉中心距應(yīng)該適當(dāng)偏大，后區(qū)羅拉中心距應(yīng)盡可能放大，采用1.08～1.15倍的低后區(qū)牽伸倍數(shù).周學(xué)恩［3］用正交試驗的方法進(jìn)行了毛紡粗紗工藝參數(shù)的優(yōu)選試驗，最后成功選出了適合紡織純化纖的粗紗工藝參數(shù).Audivert和Vidiella［4］在雙皮圈牽伸系統(tǒng)上研究了錠翼速度對成紗質(zhì)量的影響，得到錠翼速度對紗線強(qiáng)力影響較大、捻系數(shù)的增大會降低紗線強(qiáng)力的結(jié)論.Sengupta和Kapoo［5］在3種牽伸系統(tǒng)上進(jìn)行了試驗，得出了相似的結(jié)論，即成紗強(qiáng)力會隨錠翼速度的增加而增加.Balasubramanian［6］研究了皮輥加壓、隔距塊、皮輥隔距和粗紗捻度對成紗質(zhì)量的影響，提出了紡中低支紗線時，比較小的隔距塊、增加羅拉加壓力或減少粗紗捻度都會使成紗均勻度提高，前上皮輥定位對成紗質(zhì)量有顯著影響，而其他皮輥定位和隔距塊對成紗質(zhì)量的影響要小一些.湯永棋［7］采用正交試驗方法來優(yōu)化棉紡粗紗工藝參數(shù)，何建和魏書英［8］也選擇采用正交試驗方法優(yōu)化棉紡粗紗工藝參數(shù)，但他們在工藝參數(shù)的選擇上范圍較窄.本研究考慮所有影響粗紗成紗質(zhì)量的相關(guān)工藝參數(shù)，制定了試驗方案，力求找到對粗紗成紗質(zhì)量影響最顯著的工藝參數(shù)和工藝參數(shù)配置，為相關(guān)品種和機(jī)型的紡紗實踐提供了參考.

1 試驗方案與數(shù)據(jù)

影響成紗質(zhì)量的粗紗工藝參數(shù)主要包括錠翼速度、前區(qū)隔距、主牽伸區(qū)隔距、后區(qū)隔距、后區(qū)牽伸倍數(shù)、上下銷鉗口隔距塊與捻系數(shù)，共7項.

由于影響成紗質(zhì)量的工藝參數(shù)較多，對產(chǎn)生的數(shù)據(jù)運用正交法進(jìn)行極差和方差分析，優(yōu)選出粗紗的最佳工藝參數(shù)，分析7個因素與上述指標(biāo)的關(guān)系，即根據(jù)正交設(shè)計中的正交性原理(整齊可比性和均衡分散性)抓主要因素.采用L18(2×37)正交試驗設(shè)計，因子與水平表見表1，表頭設(shè)計見表2，各項試驗數(shù)據(jù)見表3.對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行極差和方差分析，優(yōu)選出粗紗的最佳工藝參數(shù).

表1 因子與水平表Tab.1 Factor and level

表2 表頭設(shè)計Tab.2 Header design

表3 粗紗工藝參數(shù)試驗安排表Tab.3 The roving process param eters test schedule

此次實驗所選取的紗線品種為普梳純棉18.2 tex紗線.選定粗紗定量為7 g/10 m，首先通過紡紗調(diào)整張力，使伸長率保持在1%以下.確定張力參數(shù)之后進(jìn)行試驗，該試驗在JWF1415型粗紗機(jī)上進(jìn)行，相應(yīng)的細(xì)紗紡制在FA506型粗紗機(jī)上進(jìn)行.粗紗機(jī)采用彈簧搖架和SKF皮輥.每個試驗粗紗取6錠三落，跟蹤至細(xì)紗紡紗兩落測量成紗質(zhì)量.成紗質(zhì)量測量在Uster 4-SX型條干均勻度儀和單紗強(qiáng)力儀上進(jìn)行.

2 結(jié)果分析

2.1 極差分析法

極差法也被稱為直觀分析方法.極差指的是某個因素在不同水平下指標(biāo)值的最大值與最小值間的差值，對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行極差分析，結(jié)果見表4.

表4 極差分析表Tab.4 Range analysis %

從表4可以看出，后區(qū)牽伸倍數(shù)和上下銷鉗口隔距塊對試驗結(jié)果的影響最大，其次是錠翼速度和前區(qū)隔距，而主牽伸區(qū)隔距、后區(qū)隔距和捻系數(shù)對試驗結(jié)果的影響比較小.所得到的最優(yōu)工藝參數(shù)配置為錠速900 r/min、前區(qū)隔距8.5 mm、主牽伸隔距21.5 mm、后區(qū)隔距30 mm、后區(qū)牽伸倍數(shù)1.08、上下銷鉗口隔距3.5 mm、捻系數(shù)112.

2.2 方差分析

極差法具有簡單直觀、計算量小等優(yōu)點，但極差法不能估計誤差的大小，也不能精確估計各因素對試驗結(jié)果影響的重要程度，特別是對于水平數(shù)大于等于3且要考慮交互作用的試驗，直觀分析法不便使用.如果對試驗結(jié)果進(jìn)行前面提到的方差分析方法進(jìn)行分析，就能彌補(bǔ)直觀分析法的這些不足［9］.方差分析法的實質(zhì)是求出總的變差平方和、各個因素的變差平方和與誤差的變差平方和，然后求出它們所對應(yīng)的自由度和平均方差，計算出統(tǒng)計量F，根據(jù)顯著性水平表查出臨界值F的大小并把兩個數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，判定數(shù)據(jù)對結(jié)果的顯著性.方差分析方法的優(yōu)點是能夠充分地利用試驗所得數(shù)據(jù)估計試驗誤差，因素效應(yīng)的精度很高［10］.對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的方差分析，結(jié)果見表5.

表5 方差分析表Tab.5 Variance analysis

臨界值F0.01(1，8)=11.26，所以給定顯著性水平α=0.01，粗紗后區(qū)牽伸倍數(shù)和粗紗上下銷鉗口隔距塊的大小這兩個因素由于其F值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于11.26，故對試驗結(jié)果有非常顯著的影響;錠翼速度和牽伸區(qū)前區(qū)隔距這兩個因素，由于其F值均小于11.26，故對實驗結(jié)果沒有顯著的影響.

3 上機(jī)試驗

將優(yōu)選出的粗紗工藝參數(shù)配置在JWF1415型粗紗機(jī)上進(jìn)行上機(jī)試驗，對所紡出的粗紗進(jìn)行質(zhì)量測試，測試其條干CV值為4.46%.進(jìn)一步對該粗紗紡制18.2 tex細(xì)紗試驗，所紡制的細(xì)紗條干CV值為14.21%、斷裂強(qiáng)度為15.89 cN/tex、斷裂強(qiáng)度CV值為7.8%.根據(jù)烏斯特2007年公報值可以發(fā)現(xiàn)該數(shù)值在公報值5%水平之內(nèi)，屬于先進(jìn)水平，說明這些參數(shù)可以運用于生產(chǎn).

4 結(jié)語

對粗紗工序影響成紗質(zhì)量的工藝參數(shù)進(jìn)行全方位分析，發(fā)現(xiàn)影響成紗質(zhì)量的主要因素有錠翼速度、前區(qū)隔距、主牽伸區(qū)隔距、后區(qū)隔距、后區(qū)牽伸倍數(shù)、上下銷鉗口隔距塊和捻系數(shù).在JWF1415型粗紗機(jī)上進(jìn)行上述粗紗工藝參數(shù)的正交試驗，紡紗品種為18.2 tex純棉普梳紗線，根據(jù)該方案進(jìn)行試驗，對產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行極差和方差分析，可得到粗紗工藝參數(shù)的最優(yōu)配置.再對優(yōu)選出來的粗紗工藝參數(shù)進(jìn)行上機(jī)試驗，把測試所得粗紗和細(xì)紗的成紗質(zhì)量與烏斯特2007公報進(jìn)行對比，所得結(jié)果處于烏斯特2007公報5%水平以內(nèi).由此可見，優(yōu)選出的工藝參數(shù)配置可以用于生產(chǎn)，對生產(chǎn)企業(yè)探索其他品種的工藝參數(shù)配置有理論和實踐指導(dǎo)意義.

［1］Saiyed M I，Apurba D，Ritesh N.Optimization of fiber friction，top arm pressure and roller setting at various drafting stages［J］.Textile Research Journal，2006，76(12):913-921.

［2］李秋莽.并粗工序工藝優(yōu)選試驗［J］.新紡織，2005(12):29-31.

［3］周學(xué)恩.粗紗機(jī)牽伸機(jī)構(gòu)工藝優(yōu)選的探討［J］.黑龍江紡織，1994(4):28-30.

［4］Audivert R，Vidiella JE.The effectof speed of drafting，in terms of spindle speed，on skein breaking strength of cotton yarns spun on the double-apron system［J］.Textile Research Journal，1962，32(8):652-657.

［5］Sengupta A K，Kapoor M I.Effect of drafting speed at ring frame on yarn strength and irregularity［J］.Textile Research Journal，1973，43(2):121-122.

［6］Balasubramanian N.The effect of top-roller weighting，apron spacing，and top-roller setting upon yarn quality［J］.Textile Research Journal，1975，45(4):322-325.

［7］湯永棋.用正交因子試驗優(yōu)選粗紗機(jī)牽伸工藝參數(shù)［J］.上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報，1992，6(3):22-27.

［8］何建.魏書英.國產(chǎn)高速粗紗機(jī)工藝優(yōu)化及紡紗效果分析［J］.棉紡織技術(shù)，2005，33(8):493-495.

［9］李云雁，胡傳榮.試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2010:146.

［10］王侃楓，陸凱，黃秀寶.精梳毛紡紗線質(zhì)量預(yù)報［J］.紡織學(xué)報，2004，25(5):34-35.