一種短流程無牽伸聚絨紡紗裝置的開發(fā)與應(yīng)用

趙 磊，張圣忠，劉 華，李桂付，蔡莉莉，卜啟虎，姜為青

(1.鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院紡織服裝學(xué)院，江蘇鹽城 224005；2.江蘇省生態(tài)紡織工程技術(shù)研發(fā)中心，江蘇鹽城 224005；3.江蘇悅達家紡有限公司，江蘇鹽城 224000；4.江蘇悅達棉紡有限公司，江蘇鹽城 224000)

據(jù)初步統(tǒng)計，世界上棉紡環(huán)錠紡紗線約占紗線總量的62%以上，而以超短細柔纖維為紡紗原料的紗線比例僅為1%左右，由于棉紡、毛紡行業(yè)對產(chǎn)品檔次的要求越來越高，精梳系統(tǒng)的引入使棉、羊絨等產(chǎn)生的超短細柔纖維的落纖越來越多[1]，一般采用粗梳毛紡或轉(zhuǎn)杯紡生產(chǎn)超短細柔纖維復(fù)合紗，但這2種紡紗方法所生產(chǎn)的紗線線密度較大，手感較硬，混合不均，紗線僅局限用于中低檔機織面料。因此很多棉紡或毛紡企業(yè)通過解決傳統(tǒng)紡紗長流程工藝技術(shù)來提高超短細柔纖維的混紡比，但由于超短細柔纖維可紡性的缺陷，其最高含量只能小幅度提高，大部分超短細柔纖維在開清棉、梳棉及精梳工序中需成為落棉，否則進入后道工序如粗紗、細紗工序中，容易造成總牽伸不勻，使成紗性能急劇下降[2]。目前，江蘇東華紡織有限公司的長流程聚絨紡工藝改進技術(shù)比較成熟，它們首先對超短細柔纖維進行預(yù)處理，賦予其更好的可紡性，開清棉采用短流程，適當(dāng)減小開松及落棉部分隔距，降低打擊部件轉(zhuǎn)速；梳棉設(shè)備上抬高錫林位置，工藝上降低刺輥速度；并條工序增設(shè)自調(diào)勻整裝置，降低羅拉隔距，提高膠輥加壓，并在牽伸區(qū)域擴大附加摩擦力界的控制范圍；粗紗采用高效假捻器，適當(dāng)增大粗紗捻系數(shù)，減小牽伸隔距，增大搖架壓力；細紗適當(dāng)降低錠子和前羅拉速度，采用新的膠圈和膠圈銷，以減少紗線毛羽[3－4]。

雖然這些改進措施可在某種程度上增加超短細柔纖維的含量，提高聚絨紡紗的質(zhì)量，但在每道工序上進行聚絨紡工藝改進，在一定程度上增加了生產(chǎn)成本，且企業(yè)需要一批有經(jīng)驗的工程師，因此獲得高比例高質(zhì)量的超短細柔纖維混紡紗仍然有一定的困難。因此最優(yōu)化利用各種超短細柔纖維，降低企業(yè)技術(shù)改造生產(chǎn)成本，獲得優(yōu)質(zhì)的超短細柔纖維聚絨紡紗是生態(tài)紡紗企業(yè)需要去攻克的一項技術(shù)難題。為解決現(xiàn)有的聚絨紡技術(shù)不夠成熟，存在工藝流程長、設(shè)備改造點多、工藝控制點多的難點，本文提供一種紡紗流程短、效率高、工藝控制點少的適合超短細柔纖維紡紗的新型聚絨紡紗裝置，為紡紗企業(yè)進行轉(zhuǎn)型升級提供一定的技術(shù)支撐。

1 新型聚絨紡裝置基本結(jié)構(gòu)

本文開發(fā)的新型聚絨紡裝置包括4個部分，由機后向機前分別是喂入部分、梳理除雜部分、輸送集聚部分及其加捻卷繞成型部分，整個裝置的核心是輸送集聚部分。圖1為新型聚絨紡裝置結(jié)構(gòu)。

1.1 喂入部分的設(shè)計

圖1 新型聚絨紡裝置結(jié)構(gòu)

喂入部分由上給棉板、下給棉板、給棉羅拉組成，喂入部分起著將含超短細柔纖維含量較高的條子輸送給分梳輥，上、下給棉板通過有效的握持，均勻地將條子輸送給給棉羅拉，通過給棉羅拉的旋轉(zhuǎn)與下給棉羅拉的握持將纖維原料轉(zhuǎn)移給分梳輥，上下給棉板的握持隔距可以調(diào)節(jié)，給棉羅拉可以控制超短細柔纖維的喂入量。

1.2 梳理除雜部分的設(shè)計

梳理除雜部分由分梳輥、上罩板、下罩板、排雜口組成，梳理除雜部分承擔(dān)著分梳纖維及去除雜質(zhì)的作用，當(dāng)纖維原料在給棉羅拉與給棉板的握持作用下，利用被包覆有針布的回轉(zhuǎn)分梳輥進行梳理，分梳輥的梳理寬度設(shè)計為65～70 mm，一方面使超短細柔纖維開松成單根纖維，使雜質(zhì)和纖維分離，提高單根纖維的伸直平行度，另一方面依靠雜質(zhì)在高速運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力使雜質(zhì)從排雜口順利排出，纖維束離開排雜口后，纖維被繼續(xù)分梳，形成高分離度、高平行度的纖維到達上下罩板出口處，上下罩板纖維輸出路徑設(shè)計為斜面(角度范圍為10°～15°)，上、下罩板和斜面的表面高度光滑，斜面長度為12～16 mm，出口設(shè)計為圓形，直徑為12～17 mm，當(dāng)分梳后的纖維隨同分梳輥(表面線速度快)產(chǎn)生高離心力，在氣流作用下對分梳輥表面的超短細柔纖維產(chǎn)生梳理與定向排列作用，超短細柔纖維的排列方向逐漸趨向于上下罩板的圓周方向，并最后凝聚到輸纖管進口處，這時便借助梳纖管內(nèi)部負壓產(chǎn)生的抽吸力而順利進入輸纖管。

1.3 輸送集聚部分的設(shè)計

輸送集聚部分由輸纖管、聚絨槽口、前羅拉、前皮輥、網(wǎng)格圈、張力架、負壓管(含吸風(fēng)槽)、負壓腔組成，輸纖管的截面形狀設(shè)計為圓形，直徑范圍6～15 mm，輸纖管與分梳輥外的上、下罩板緊密相聯(lián)，為了避免超短細柔纖維在輸纖過程中纖維都集聚在聚絨槽口，輸纖管采用拱形設(shè)計，而為了使超短細柔纖維凝聚到吸風(fēng)槽時有較高的纖維伸直平行度，聚絨槽口的形狀設(shè)計為喇叭形窄條(矩形)，其寬度比吸風(fēng)槽口的寬度大1～2 mm，聚絨槽口與網(wǎng)格圈之間的間隔設(shè)計為0.8～1.2 mm，當(dāng)超短細柔纖維脫離聚絨槽口后吸附在吸風(fēng)管外套的網(wǎng)格圈上，對于超短細柔纖維而言，可紡性差，為使其成紗結(jié)構(gòu)類似緊密紡紗線，選取網(wǎng)格圈的目數(shù)為3 500目/cm左右，網(wǎng)格圈套在吸風(fēng)管、前羅拉及張力架的外側(cè)，緊靠前羅拉、吸風(fēng)管，網(wǎng)格圈在前羅拉的帶動下作旋轉(zhuǎn)運動，超短細柔纖維須條在網(wǎng)格圈上運動，在吸風(fēng)管下裝有1個張力架，用于調(diào)節(jié)網(wǎng)格圈的張力，由于負壓管內(nèi)氣流的收縮和聚合作用，通過吸風(fēng)管上吸風(fēng)槽使須條集聚，根據(jù)不同線密度要求，設(shè)計不同的槽口形態(tài)，在開發(fā)細特超短纖維聚絨紡紗時，適合以D形或F形槽為主，因為這2種槽小，并且槽開口方向不與牽伸的須條相互平行，存在一定的小角度，這樣就能保證在臨近集聚區(qū)時，纖維與負壓氣流之間產(chǎn)生螺旋纏繞效應(yīng)，橫向氣流對纖維須條的集聚作用增強，使集聚而成的超短細柔纖維之間盡可能平行靠近、最終形成圓柱體。為確保超短細柔纖維形成的紗線條干好(須條與網(wǎng)格圈摩擦因數(shù)不能太大)，又能獲得較好的緊密紡效果，吸管負壓既不能過大，也不能過小，吸管負壓范圍最好控制在2 500～40 00 Pa之間。

1.4 加捻卷繞成型部分的設(shè)計

加捻卷繞成型部分由斷頭吸棉裝置、導(dǎo)紗鉤、錠子、鋼領(lǐng)、鋼絲圈組成，當(dāng)超短細柔纖維圓柱集合體輸出前羅拉與前膠輥握持區(qū)域后，因本文裝置在一定程度上延伸了緊密紡裝置的結(jié)構(gòu)特點，因此基本不存在加捻三角區(qū)，須條輸出集聚區(qū)后因鋼絲圈在錠子高速回轉(zhuǎn)的帶動下對須條形成加捻效應(yīng)。相比同種原料的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)杯紡、噴氣渦流紡等技術(shù)而言，該成紗結(jié)構(gòu)緊密、紗線外觀光潔、毛羽明顯減少。

1.5 聚絨紡工藝計算

聚絨紡紗線的實際紗線線密度受控于給棉羅拉的線速度 R1(m/min)、喂入棉條定量 Q1(g/(5 m))、排雜口的排雜百分比A(%)，以及前羅拉的線速度R2(m/min)4個參數(shù)，新型聚絨紡紗線牽伸倍數(shù)T及其成紗實際干定量Q2(g/(100 m))的計算公式如下:

通過更換分梳輥表面不同規(guī)格(齒形、工作角、齒高、齒頂面積和密度等參數(shù))的針布可以獲得不同的分梳效果，分梳輥的轉(zhuǎn)速由單獨電動機進行控制，給棉羅拉與前羅拉以及錠子的轉(zhuǎn)動采用總電動機及齒輪傳動的方式進行控制，通過調(diào)節(jié)負壓管內(nèi)負壓大小可以控制纖維須條在吸風(fēng)槽處集聚效果。

2 聚絨紡裝置加工應(yīng)用案例

2.1 原料選用

以有機棉、精梳落棉、澳毛為原料[5－7]，紡制16.5 tex有機棉/精梳落棉/澳毛50/25/25聚絨混紡紗。有機棉主要指標(biāo):品級429，長度29 mm，馬克隆值3.42，線密度0.15 tex，成熟系數(shù)1.40，單纖維強力3.24cN，短絨率20.8%，回潮率8.23%，雜質(zhì)6.2%；精梳落棉主要指標(biāo):纖維線密度1.68 dtex，纖維斷裂強度 27.8 cN/dtex，纖維平均長度為16.1 mm，短絨率為45.3%；澳毛主要指標(biāo):纖維直徑17.9 μm(82支)，單纖維平均長度 35.8 mm，澳毛條定量19.8 g/(5 m)，回潮率 15.8%[8－9]。 將這3種原料經(jīng)過開清、梳棉、并條工序，開清和梳棉工藝設(shè)計以排出雜質(zhì)為主，盡可能保留超短細柔纖維的含量，制成混合纖維條，條子干定量16.3 g/(5 m)。

2.2 聚絨紡裝置應(yīng)用

與江蘇悅達棉紡公司共同合作開發(fā)超短細柔纖維聚絨紡紗小樣機，紡制線密度為16.5 tex有機棉/精梳落棉/澳毛(50/25/25)聚絨混紡紗過程為:將有機棉/精梳落棉/澳毛(50/25/25)混合纖維條放入上給棉板和下給棉板之間，在給棉羅拉的旋轉(zhuǎn)握持作用下進入給棉羅拉和下給棉板之間的工作區(qū)域，條子一端被有效握持，另一端逐漸被高速旋轉(zhuǎn)的分梳輥(梳理寬度為66.5 mm)穿刺分梳。為了避免對所用原料產(chǎn)生過多的損傷，同時又能形成有效的分梳作用，分梳輥針布選用針布角度小、齒距大、拋光后針布表面光潔度好的OK40(3625×02690)針布(金輪科創(chuàng)股份有限公司)[10]，同時分梳輥應(yīng)選擇低速，速度為6 100 r/min，混合纖維在分梳輥的高速旋轉(zhuǎn)梳理以及下罩板的托持保護下，由于離心力作用，分離成單根縱向平行纖維，而雜質(zhì)處于纖維流的最外層，通過排雜口迅速排出。纖維流繼續(xù)被高速分梳輥分離，縱向平行分離后的單根纖維會遇到分梳輥外上、下罩板輸纖出口——凝聚槽，沿著凝聚槽內(nèi)的斜面(斜面角度為15°)輸出圓形出口(直徑為16 mm)，進入輸纖管(直徑為8 mm)，平行纖維束依靠輸纖管內(nèi)的負壓力沿著拱形管道進入輸纖管的輸出端聚絨槽口(設(shè)計寬度比吸風(fēng)槽口的寬度大1.5 mm、聚絨槽口與網(wǎng)格圈之間的間隔設(shè)計1 mm)，由于聚絨槽口下負壓管內(nèi)負壓腔產(chǎn)生的負壓(3 000 Pa)，聚絨槽口內(nèi)的纖維在吸風(fēng)槽(D形槽)處迅速集聚，纖維之間平行排列形成結(jié)構(gòu)緊密的圓柱體。通過調(diào)整張力架使網(wǎng)格圈處于合適的張力位置，在前羅拉的轉(zhuǎn)動下，網(wǎng)格圈帶動紗條逐漸輸出前羅拉與前皮輥握持區(qū)域，此時，紡紗加捻三角區(qū)很小，紗條繞過導(dǎo)紗鉤后，由鋼領(lǐng)上的鋼絲圈依靠筒管隨同錠子的旋轉(zhuǎn)給混合纖維紗條進行加捻，若紗條斷頭后，被斷頭吸棉裝置迅速吸走，這時需要重新接頭。聚絨紡紗線的捻系數(shù)設(shè)計為360.8，錠速設(shè)計為13 800 r/min。加捻后的聚絨紡紗線有規(guī)律的卷繞在銅管上，從而獲得16.5 tex有機棉/精梳落棉/澳毛(50/25/25)聚絨混紡紗。經(jīng)測試，該混紡紗主要性能指標(biāo)為:紗線斷裂強力240.8 cN，斷裂強度 14.59 cN/dtex，毛羽指數(shù)2.88，條干CV值11.48%。

3 結(jié)束語

本文研究開發(fā)的新型聚絨紡裝置適用于大部分超短細柔纖維，包括各種天然短纖維、精梳落棉、落毛，以及可循環(huán)利用的再生棉纖維的聚絨紡紗生產(chǎn)。與現(xiàn)有的長流程聚絨紡技術(shù)相比，工藝流程明顯縮短，生產(chǎn)效率大大提升，技術(shù)控制參數(shù)大量減少，且加工出來的超短細柔聚絨紡紗線兼具環(huán)錠紡紗與緊密紡紗的特點，成紗質(zhì)量明顯提高，為研發(fā)聚絨紡技術(shù)的企業(yè)提供了可以借鑒的技術(shù)指導(dǎo)。