細(xì)紗機(jī)配置紗線上蠟裝置的研究

張紅梅 閆中旭 顧 垚 李生偉 沈 佳

（江陰市華方新技術(shù)科研有限公司，江蘇無錫， 214424）

1 研發(fā)背景

紗線是服裝面料最為重要的一種原材料。對于一些較細(xì)的紗線而言，在紗線從紗筒到編織的加工過程中，會因?yàn)槟Σ恋仍虺霈F(xiàn)斷裂和強(qiáng)力降低的現(xiàn)象。目前，在紗線編織之前都會對其進(jìn)行上蠟處理，在紗線表面形成一層蠟，通過這層蠟的作用，以減少摩擦引起的紗線斷裂或強(qiáng)力降低。

針織用紗線，特別是由短纖維加捻制成的紗線，如純棉紗線、滌綸短纖維紗線、混紡紗線等，都是由多根短纖維通過加捻組成，短纖維之間相互抱合摩擦，要想保持紗線強(qiáng)力和毛羽貼伏，保證紗線表面光滑又柔軟，上蠟是較理想的做法。將內(nèi)部軟而黏、表面硬的蠟脂混合物微粒分布在紗線纖維間隙中，既可增加纖維抱合力，又不會在紗線表面局部形成蠟團(tuán)阻塞織機(jī)針眼。飛花是短纖維頭或尾端伸出主體之外，被機(jī)件摩擦位摩擦切斷造成的。選用質(zhì)量好的蠟脂，使各摩擦位都能黏上一層硬而薄的蠟脂混合物，上蠟的紗線在運(yùn)行時能降低動摩擦因數(shù)，紗線毛羽不被切斷，從而可減少車間飛花。

機(jī)織用紗線，在織造前一般都會通過絡(luò)筒機(jī)將紗線倒一次，以防止紗線在運(yùn)輸途中筒紗受局部壓力引起織造后布匹產(chǎn)生松緊布的質(zhì)量問題。在這過程中對紗線上蠟，使紗線增加纖維抱合力，降低紗線與金屬、陶瓷間的動摩擦因數(shù)，調(diào)節(jié)靜摩擦因數(shù)，可減少織造時布匹的爆孔、爛布邊和斷線的發(fā)生，使織造過程得以順利進(jìn)行。

紗線上蠟與否，布面光澤度和彈性完全不同。上蠟后紗線通過針孔很順利，張力減少，斷頭減少，織物具有一定綢緞般的柔軟手感。通常紗線在退繞及織造過程中容易出現(xiàn)黏連，或經(jīng)過長途運(yùn)輸容易出現(xiàn)發(fā)霉的現(xiàn)象，會影響紗線的使用質(zhì)量。對這些紗線進(jìn)行上蠟，便于降低紗線表面的摩擦因數(shù)，從而減少紗線之間的摩擦，避免紗線產(chǎn)生毛絨，進(jìn)而有利于保證生產(chǎn)質(zhì)量。

目前，棉紗上蠟一般在棉紡廠的絡(luò)筒設(shè)備上完成［1］。加裝上蠟裝置，棉紗從蠟餅上通過，達(dá)到上蠟的效果。有些針織紗線客戶有上蠟要求，機(jī)織紗一般無需上蠟。

現(xiàn)有的紗線上蠟裝置結(jié)構(gòu)簡單，紗線與蠟塊接觸位置固定，蠟塊上的磨損位置固定，由于蠟塊無法調(diào)節(jié)，只能更換新的蠟塊，造成不必要的浪費(fèi)。同時在上蠟過程中，由于絡(luò)筒的紗線線速度較高，也會出現(xiàn)蠟塊崩斷的狀況［2］。為此，急需研發(fā)一種細(xì)紗機(jī)用紗線上蠟裝置，在解決上述問題的同時，能提高紡紗速度，延長鋼絲圈、鋼領(lǐng)的使用壽命。

2 細(xì)紗機(jī)實(shí)現(xiàn)上蠟的技術(shù)方案

2.1 上蠟位置的選擇

在細(xì)紗機(jī)的加捻卷繞區(qū)，上蠟點(diǎn)設(shè)置在加捻區(qū)較好，在導(dǎo)紗鉤處最為有利。因?yàn)榧喚€捻回向上傳遞必須通過導(dǎo)紗鉤，同時由于紡紗氣圈環(huán)在導(dǎo)紗鉤的位置最小，紗線向下輸送卷繞到筒管上時，總是螺旋式回轉(zhuǎn)地掃過導(dǎo)紗鉤的內(nèi)壁。如果在導(dǎo)紗鉤的內(nèi)壁上不斷有蠟供給，紗線穿過導(dǎo)紗鉤時，蠟即可包覆在紗線上，完成上蠟工藝。如果在紗線經(jīng)過的導(dǎo)紗鉤內(nèi)壁上均勻地鉆2 個～3 個小孔，且不斷有水溶性的蠟滲出，便可以將蠟涂抹在紗線的表面，并隨著加捻進(jìn)入紗線的內(nèi)部。這就要求將導(dǎo)紗鉤設(shè)計(jì)成空芯結(jié)構(gòu)，并有軟管連接水溶性的蠟池。

蠟?zāi)軠p小紗線通過時的摩擦力，因而能減小紗線在導(dǎo)紗鉤處的“捻陷”作用，有利于紗線捻回向上傳遞，進(jìn)而減少紗線的斷頭；上了蠟的紗線向下經(jīng)過鋼絲圈時，能夠潤滑鋼絲圈和鋼領(lǐng)，減少專件磨損，延長二者的使用壽命，從而降低使用成本。進(jìn)而可以適當(dāng)提高車速，增加單位時間的產(chǎn)量，提高經(jīng)濟(jì)效益。由于集聚紡紗線結(jié)構(gòu)緊密、毛羽少、耐磨性增加，紡紗時會縮短鋼領(lǐng)與鋼絲圈的使用壽命［3］，因此，在細(xì)紗機(jī)導(dǎo)紗鉤處上蠟對集聚紡紗尤其有意義。

2.2 用蠟的選擇

水溶蠟的配方與上蠟效果有密切的關(guān)系，尤其是蠟的稀濃程度和水溶性。經(jīng)過多次試驗(yàn)，較為理想的配方是以質(zhì)量分?jǐn)?shù)36%左右原蠟加質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%～8%乳化劑和適量防腐劑、染色劑等為宜。該配方為液體水溶性乳蠟，能保證乳蠟在管道內(nèi)的流動性，同時防止乳蠟?zāi)淘斐傻墓苈范氯?，便于紗線在漂白和水洗過程中其表面蠟層能夠乳化、洗脫，并具有一定的防霉效果。

2.3 上蠟裝置總體技術(shù)方案

在細(xì)紗機(jī)車頭上方或車尾上方加裝一個液體蠟池，液體蠟池的下端連接液體乳蠟主管道，放置在細(xì)紗機(jī)下風(fēng)道的兩側(cè)或一側(cè)，每個導(dǎo)紗板上空芯導(dǎo)紗鉤的調(diào)節(jié)桿尾部連接空芯軟管，另一端連接到乳蠟主管道上，這樣就能保證在紡紗過程中導(dǎo)紗板正常上下運(yùn)動及落紗時導(dǎo)紗板的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動。也可以將每6 錠一個單元紡紗位設(shè)置一個乳蠟槽，將其與每個空芯導(dǎo)紗鉤的調(diào)節(jié)桿尾部以連接空芯軟管相連，每個乳蠟槽由主管路定時、定量補(bǔ)給乳蠟，如圖1 所示。也可采用其他方案給每個定位的空芯軟管提供乳蠟。

圖1 上蠟裝置原理截面圖

2.4 上蠟裝置關(guān)鍵零件的優(yōu)化設(shè)計(jì)

細(xì)紗機(jī)紗線上蠟工藝方案的關(guān)鍵是空芯導(dǎo)紗鉤的設(shè)計(jì)，其外形盡可能與現(xiàn)有導(dǎo)紗鉤一致，尤其是導(dǎo)紗鉤的過紗導(dǎo)孔直徑，這樣才能保證正常紡紗過程中各個技術(shù)環(huán)節(jié)保持不變，如紡紗質(zhì)量、生頭和接頭方式、始紡和落紗等，只將現(xiàn)有導(dǎo)紗板的下部稍做改動即可，如圖2 所示。

圖2 空心導(dǎo)紗鉤在導(dǎo)紗板上的安裝示意圖

對于導(dǎo)紗鉤，可適當(dāng)加大其線徑有利于乳蠟在其內(nèi)部的流動，通過理論計(jì)算和試驗(yàn)，空心導(dǎo)紗鉤選擇線徑3 mm～4 mm、壁厚0.8 mm～1.2 mm的金屬空心線材管，壁厚優(yōu)選1 mm；空心導(dǎo)紗鉤中心的導(dǎo)紗孔直徑仍保持原3.0 mm～3.5 mm。

在導(dǎo)紗鉤與紗線接觸的內(nèi)壁設(shè)置1 個～3 個直徑為0.8 mm～1.5 mm 的圓孔，與空芯導(dǎo)紗鉤的主通道相通，以便使乳蠟通過該小孔涂抹在經(jīng)過其表面的紗線上，該小孔直徑不宜過大或過小。由于在連通的乳蠟壓力和表面張力以及乳蠟本身濃度的共同作用下，要保持液體蠟會附著在小孔的表面而不會流出泄漏。該孔過大乳蠟會溢出，過小蠟易堵住小孔，導(dǎo)致紗線上蠟失敗，優(yōu)選小孔直徑1 mm，共3 個且均勻間隔設(shè)置，如圖3 所示。

圖3 空心導(dǎo)紗鉤結(jié)構(gòu)示意圖

導(dǎo)紗鉤的頭部必須密封，防止乳蠟泄漏。與導(dǎo)紗鉤焊接在一起的擋紗桿仍采用實(shí)心結(jié)構(gòu)，以便在其頭部加工出擋紗缺口。導(dǎo)紗鉤的連接軟管桿部向上或向下彎曲，可根據(jù)導(dǎo)紗板及實(shí)際車況自行確定［4］。

對于普通環(huán)錠紡用導(dǎo)紗鉤的結(jié)構(gòu)［5］，如果采用上蠟空芯導(dǎo)紗鉤設(shè)計(jì)，可選擇如圖4 所示的結(jié)構(gòu)。其上焊接的輔助固定桿也采用實(shí)心結(jié)構(gòu)，導(dǎo)紗鉤的頭部也要焊接密封好。

圖4 環(huán)錠紡上蠟空芯導(dǎo)紗鉤結(jié)構(gòu)示意圖

在整體導(dǎo)紗鉤的材料選擇上，優(yōu)選無縫鋼管線材及配套的現(xiàn)有線材，便于后續(xù)成形、焊接、加工和表面耐磨處理等，與現(xiàn)有工藝相同，便于批量規(guī)模化生產(chǎn)。也可以采用陶瓷件，過紗表面采用涂釉等工藝。

3 上蠟裝置紡紗試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)條件

在FA506?96 型集聚紡改造細(xì)紗機(jī)上一側(cè)安裝上蠟裝置，另一側(cè)保留原集聚紡裝置。上蠟裝置側(cè)鋼絲圈號數(shù)選用8/0，非上蠟側(cè)選用9/0，試紡JC 14.6 tex 集聚紗。

3.2 試驗(yàn)方案及工藝參數(shù)

在搖架加壓、錠速、異形管、膠輥等工藝配置參數(shù)相同的情況下，采用對比試驗(yàn)方法對紗線CV值、毛羽、強(qiáng)力、細(xì)節(jié)和棉結(jié)等指標(biāo)進(jìn)行分析。粗紗干定量5.58 g/10 m，鉗口隔距塊+2.5 mm、帶壓力棒，細(xì)紗機(jī)錠速16 000 r/min～20 000 r/min。

3.3 試驗(yàn)儀器

YG172A 型毛羽測試儀，YG135G 型條干均勻度儀。試驗(yàn)環(huán)境：溫度26 ℃，相對濕度65%。

4 試驗(yàn)結(jié)果與分析

4.1 試驗(yàn)結(jié)果

本次試驗(yàn)主要分析在提高細(xì)紗機(jī)速度后，上蠟紗線指標(biāo)與非上蠟紗線指標(biāo)的差異是否在可接受范圍內(nèi)，試驗(yàn)結(jié)果如表1 所示。氣流集聚型集聚紡，集聚效果好，成紗質(zhì)量高。細(xì)紗機(jī)在加裝集聚紡裝置基礎(chǔ)上加裝上蠟裝置，在保證紗線集聚性能時更能降低斷頭率，從而為提高速度、保證成紗質(zhì)量和提高產(chǎn)量創(chuàng)造了條件。從分析可以看出，經(jīng)過上蠟裝置紗線-50%細(xì)節(jié)和毛羽H值指標(biāo)要優(yōu)于未經(jīng)上蠟，+50%粗節(jié)和+200%棉結(jié)略差于未經(jīng)上蠟裝置。

表1 在集聚紡細(xì)紗上導(dǎo)紗鉤上蠟紗線質(zhì)量效果對比

4.2 各因素差異分析

結(jié)合試驗(yàn)所測的數(shù)據(jù)，采用極差分析法對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。在常規(guī)相同速度條件下，上蠟與非上蠟的紗線質(zhì)量指標(biāo)對比后無明顯差異。當(dāng)細(xì)紗機(jī)錠速提高到20 000 r/min，開車時兩側(cè)各有1 根斷頭，運(yùn)行平穩(wěn)后無斷頭產(chǎn)生。紗線上蠟均勻度效果較好，能滿足用戶的要求，達(dá)到了預(yù)期目的。

4.3 尚需解決的問題

上蠟裝置的導(dǎo)紗鉤內(nèi)壁小孔孔口的毛刺及“刀口”處理，是一個關(guān)鍵難題，它影響到成紗質(zhì)量和細(xì)紗機(jī)速度；乳蠟配方仍需要進(jìn)一步優(yōu)化，濃度控制是關(guān)鍵，防止長時間使用而發(fā)生沉淀及腐化現(xiàn)象；長時間停車后導(dǎo)紗鉤小孔處的堵塞問題也需要解決。

5 結(jié)語

紗線上蠟?zāi)軌蚴贡砻婷鹳N伏，減小紗線后續(xù)使用加工過程中摩擦力，降低紗線斷頭率，改善織物布面效果。紗線上蠟一般在絡(luò)筒工序進(jìn)行，大多是針織用紗要求上蠟。為了克服絡(luò)筒工序上蠟的一些缺陷問題，我們研究將上蠟前移到細(xì)紗工序，研究設(shè)計(jì)了一套細(xì)紗上蠟裝置，在集聚紡細(xì)紗機(jī)上進(jìn)行了試驗(yàn)。在集聚紡細(xì)紗機(jī)安裝上蠟裝置后，紡出的上蠟紗線指標(biāo)與未上蠟紗線指標(biāo)相比，細(xì)節(jié)和毛羽H值略優(yōu)，其他質(zhì)量指標(biāo)差異不大，細(xì)紗速度可提高20%左右，利于降低鋼領(lǐng)、鋼絲圈磨損，滿足下游用戶對紗線上蠟的需求。但細(xì)紗上蠟對于后工序加工還有何影響，尚需進(jìn)一步研究。