影響集聚紡成紗質(zhì)量與能耗的工藝參數(shù)優(yōu)化

邵軍杰 王建坤 胡艷麗 張 毅

(1.河北力科紡織有限責(zé)任公司，河北滄州，061600；2.天津工業(yè)大學(xué)，天津，300160)

隨著用戶對棉紗品質(zhì)要求的與日俱增，提高成紗質(zhì)量將成為重點(diǎn)[1]。很多紡織企業(yè)采用負(fù)壓式集聚紡來提高棉紗質(zhì)量[2]。負(fù)壓式集聚紡是在環(huán)錠紡的基礎(chǔ)上，加裝負(fù)壓集聚裝置構(gòu)成負(fù)壓系統(tǒng)[3]，使?fàn)可旌蟮捻殫l先經(jīng)過負(fù)壓氣流集聚后再輸出加捻，實(shí)現(xiàn)了負(fù)壓氣流對牽伸后須條的集聚與收縮，從而消除加捻三角區(qū)，減少邊緣纖維的散失[4]。我公司為提高成紗強(qiáng)力、降低條干CV值和毛羽，特對EJM128K型環(huán)錠細(xì)紗機(jī)進(jìn)行了負(fù)壓式集聚紡改造，并針對負(fù)壓吸風(fēng)壓力(以下簡稱負(fù)壓值)、搖架壓力、網(wǎng)格圈目數(shù)3個(gè)影響成紗質(zhì)量與生產(chǎn)消耗的主要因素，進(jìn)行了大量試驗(yàn)，確定了最優(yōu)工藝配置，并在整個(gè)試驗(yàn)過程中測試對比了不同工藝配置對耗電的影響，從而在顯著提升我公司所紡棉紗質(zhì)量的同時(shí)達(dá)到了較好的節(jié)能降耗效果。

1 試驗(yàn)部分

試驗(yàn)原料與儀器設(shè)備：試驗(yàn)采用精梳棉，粗紗定量5.5 g/10 m，紡出細(xì)紗線密度27.8 tex,細(xì)紗錠速14 500 r/min；紡紗采用加裝江陰市華方新技術(shù)科研有限公司集聚紡負(fù)壓裝置的EJM128K型細(xì)紗機(jī)，采用SY600E型條干均勻度測試儀、YG023B-111型全自動(dòng)單紗強(qiáng)力機(jī)、USTER ZWEIGLE HL400型毛羽儀測試紗線性能，采取試驗(yàn)機(jī)臺(tái)掛電表的方法測試每小時(shí)實(shí)際耗電量。

試驗(yàn)條件：固定細(xì)紗機(jī)10個(gè)錠為試驗(yàn)錠子(每次試驗(yàn)取10個(gè)管紗)，測試長度為1 000 m；紗線條干CV、斷裂強(qiáng)力和3 mm毛羽數(shù)指標(biāo)均在溫度23 ℃、相對濕度65%的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素試驗(yàn)分析

2.1.1 負(fù)壓值對成紗質(zhì)量與耗電的影響

負(fù)壓值分別選擇2 300 Pa、2 600 Pa、2 900 Pa三水平進(jìn)行紡紗，并測試成紗條干CV、斷裂強(qiáng)力、3 mm毛羽數(shù)，試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

(a)條干CV和斷裂強(qiáng)力

(b)3 mm毛羽數(shù)

圖1 負(fù)壓值與成紗條干、強(qiáng)力、毛羽的關(guān)系

由圖1可知，負(fù)壓值在2 300 Pa至2 600 Pa時(shí)，紗線條干CV值和毛羽值均有所下降，斷裂強(qiáng)力增加；但是負(fù)壓值超過2 600 Pa時(shí),紗線條干CV值增加，斷裂強(qiáng)力和毛羽值變化較小。試驗(yàn)證明：負(fù)壓值最優(yōu)水平是2 600 Pa。其原因是負(fù)壓值太小時(shí)，集聚效果差、須條松散，并且在集聚槽上跳動(dòng)[5]，使紗線粗細(xì)節(jié)、棉結(jié)等與負(fù)壓值大時(shí)相比有所增加，紗線質(zhì)量提高效果有限；但當(dāng)負(fù)壓值過大時(shí)，氣流吸風(fēng)量過大，須條集聚過緊，影響了須條的正常運(yùn)動(dòng)和纖維排列，雖然紗線毛羽值下降，但會(huì)造成條干惡化和強(qiáng)力下降，同時(shí)增加了耗電。

2.1.2 搖架壓力對成紗質(zhì)量與耗電的影響

雙錠搖架壓力分別選擇160 N、180 N、200 N三水平進(jìn)行紡紗，并測試成紗的條干CV、斷裂強(qiáng)力、3 mm毛羽數(shù)，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

(a)條干CV和斷裂強(qiáng)力

(b)3 mm毛羽數(shù)

圖2 搖架壓力與成紗條干、強(qiáng)力、毛羽的關(guān)系

由圖2可知，雙錠搖架壓力在180 N時(shí)，紗線條干CV值和毛羽值均有所下降，斷裂強(qiáng)力增加；雙錠搖架壓力在160 N和200 N時(shí)，紗線條干CV值和毛羽值均有所增加，斷裂強(qiáng)力下降。試驗(yàn)結(jié)果證明：雙錠搖架壓力最優(yōu)水平為180 N。其原因是雙錠搖架壓力在160 N時(shí)，膠輥握持力小，須條牽伸不開，造成粗細(xì)節(jié)增加；但當(dāng)雙錠搖架壓力在200 N時(shí)，羅拉因受力大而變形，造成羅拉回轉(zhuǎn)時(shí)頸部產(chǎn)生跳動(dòng)[6]，膠輥、膠圈磨損大，從而影響纖維牽伸效果，造成條干惡化，強(qiáng)力下降。

2.1.3 網(wǎng)格圈對成紗質(zhì)量的影響

網(wǎng)格圈分別選擇2 000目/cm2、2 800目/cm2、3 200目/cm2三水平進(jìn)行紡紗，并測試成紗的條干CV、斷裂強(qiáng)力、3 mm毛羽數(shù)，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

(a)條干CV和斷裂強(qiáng)力

(b)3 mm毛羽數(shù)

圖3 網(wǎng)格圈與成紗條干、強(qiáng)力、毛羽的關(guān)系

由圖3 可知，網(wǎng)格圈目數(shù)在選擇2 800目/cm2、3 200目/cm2時(shí)，紗線條干CV值和毛羽值增加，斷裂強(qiáng)力降低。試驗(yàn)結(jié)果證明：網(wǎng)格圈目數(shù)最優(yōu)水平是2 000目/cm2。其原因是網(wǎng)格圈型號(hào)在選擇2 800目/cm2、3 200目/cm2時(shí)，由于網(wǎng)格圈經(jīng)緯密度高、透氣率低[7]，車間內(nèi)附著力強(qiáng)的微塵、棉蠟和微纖維容易嵌入網(wǎng)孔導(dǎo)致網(wǎng)格圈運(yùn)轉(zhuǎn)不良[8]，嚴(yán)重影響網(wǎng)格圈的負(fù)壓集聚功能，會(huì)造成紗線粗細(xì)節(jié)、棉結(jié)和毛羽增加。

2.2 正交試驗(yàn)

綜合以上單因素試驗(yàn)，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)方案。選擇三因素分別為負(fù)壓值(因素A)、雙錠搖架壓力(因素B)、網(wǎng)格圈目數(shù)(因素C)，因素水平見表1。試驗(yàn)方案及結(jié)果見表2，極差分析見表3。

表1因素水平表

水平因素A/Pa B/N C/目·cm-21232 3002 6002 9001601802002 0002 8003 200

表2正交試驗(yàn)因素水平與試驗(yàn)方案結(jié)果

方案因素ABC條干CV/%斷裂強(qiáng)力/cN3 mm毛羽數(shù)/根·(100 m)-112345678911122233312312312312323131212.6012.6812.6212.3811.8111.9212.2412.5112.14524.9514.9507.1529.3534.9495.9514.3524.4499.1275256288214197184233229230

表3極差分析

指標(biāo)項(xiàng)目因素A因素B因素C條干CV條干CV條干CV條干CV斷裂強(qiáng)力斷裂強(qiáng)力斷裂強(qiáng)力斷裂強(qiáng)力3 mm毛羽數(shù)3 mm毛羽數(shù)3 mm毛羽數(shù)3 mm毛羽數(shù)k1k2k3極差k1k2k3極差k1k2k3極差12.5012.0312.300.47515.6519.6512.672731982317612.4012.2012.230.20522.5524.7500.7242402272341312.6812.2712.220.46515.0514.1518.74.623923322910

由表3可知，各因素影響紗線條干CV的主次順序是A>C>B，影響紗線強(qiáng)力的主次順序?yàn)锽>A>C,影響3mm毛羽數(shù)的主次順序?yàn)锳>B>C，三因素的較優(yōu)組合均為A2B2C3，即負(fù)壓值2 600Pa、雙錠搖架壓力180N、網(wǎng)格圈2 000目/cm2。

2.3 對比試驗(yàn)與分析

試驗(yàn)前我公司純棉27.8tex產(chǎn)品的相應(yīng)參數(shù)是負(fù)壓值3 100Pa、雙錠搖架壓力190N、網(wǎng)格圈3 200目/cm2；而優(yōu)化后的最優(yōu)工藝為負(fù)壓值2 600Pa、雙錠搖架壓力180N、網(wǎng)格圈2 000目/cm2。兩種工藝對比結(jié)果如下。

項(xiàng)目 試驗(yàn)前 優(yōu)化后

條干CV/% 12.14 11.81

-30%細(xì)節(jié)/個(gè)·km-1791.8 754.0

+35%粗節(jié)/個(gè)·km-1281.0 248.3

+200%棉結(jié)/個(gè)·km-185.8 83.5

斷裂強(qiáng)力/cN499.1 534.9

3mm毛羽數(shù)

/根·(100m)-1230 197

耗電/kW·h11.53 10.84

由以上數(shù)據(jù)可知，運(yùn)用最優(yōu)因素水平組合工藝，紗線質(zhì)量明顯提高，在節(jié)約用電方面更為明顯，從而提高了我公司的產(chǎn)品利潤和該紗線在市場中的競爭力。

3 結(jié)論

通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)結(jié)果得出，負(fù)壓式集聚紡細(xì)紗機(jī)紡純棉27.8tex時(shí)，負(fù)壓值選擇2 600Pa，紗線條干、強(qiáng)力、毛羽等質(zhì)量指標(biāo)得到了提高，并且降低了耗電。雙錠搖架壓力選擇180N，由于牽伸部件受力均勻且握持力可滿足牽伸要求，從而降低了搖架圈簧、膠輥、膠圈以及羅拉軸承等機(jī)件的磨損，提高了使用壽命。網(wǎng)格圈選擇2 000目/cm2，網(wǎng)格圈表面清潔狀況良好,網(wǎng)孔吸堵少，使紗線粗細(xì)節(jié)、棉結(jié)明顯減少，并延長了網(wǎng)格圈的清洗周期，從而降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。為了能夠充分發(fā)揮集聚紡性能和達(dá)到節(jié)能降耗的目的，要正確調(diào)整和選擇負(fù)壓式集聚紡工藝參數(shù)和工藝部件，本文所采用的方法與得出的結(jié)論對紡其他產(chǎn)品也具有參考價(jià)值。