李文雅,任學(xué)勤,師 瑯

(1.西安工程大學(xué) 紡織與材料學(xué)院,陜西 西安 710048;2.西安工程大學(xué) 科技處,陜西 西安 710048)

0 引 言

在花式紗線中,竹節(jié)紗是常見的紗線品種.目前市場上的竹節(jié)紗紗線捻度在竹節(jié)段、基紗上分布不均勻[1-2].基紗部分捻度較大,竹節(jié)部分捻度較小,基紗和竹節(jié)的過渡部分存在捻度傳遞的現(xiàn)象,捻度處于二者之間[3-4].這類竹節(jié)紗在后期的織造過程中竹節(jié)部分強度不高,容易發(fā)生斷裂[5-6].由于捻度固著較少,竹節(jié)段容易有較多纖維頭端外露,導(dǎo)致紗線整體耐磨性降低,抗起毛起球性差,給生產(chǎn)和使用者造成很多不必要的麻煩.文獻[7-8]分別研究了空心錠紡紗機生產(chǎn)包覆紗及包覆工藝,但目前將空心錠紡紗和竹節(jié)紗結(jié)合的研究不多.本文將空心錠包纏紗與竹節(jié)紗相結(jié)合,以空心錠紡紗機為紡紗設(shè)備,控制空心錠包繞捻度,對竹節(jié)紗進行定位包覆,設(shè)計開發(fā)出在沒有檢測裝置的情況下具有特殊捻度包繞效果的定位包覆竹節(jié)紗.

1 實 驗

1.1 設(shè)計方案

用空心錠花式捻線機生產(chǎn)竹節(jié)紗,并將定位包覆效果附加其上.紗線整體呈粗段、細段無規(guī)律交替分布,粗節(jié)處空心錠包繞捻度多,細節(jié)處包繞捻度較少,且粗段包繞捻度不會向細段發(fā)生轉(zhuǎn)移,包繞捻度只定位包覆在紗線粗段,不影響細段紗線效果.開發(fā)設(shè)計實例是以空心錠包繞捻度緊密分布在粗段的兩個頭端.紗線設(shè)計效果示意圖如圖1所示,圖1中A表示紗線粗段端頭部分；B表示紗線粗段中間部分.從圖1可以看出,紗線的細段分為L2和L4長度不同的兩段,粗段L1和L3從長度到包覆捻度包繞效果是完全不同的兩段.粗段兩端被空心錠包繞捻度緊密定位包纏,即粗段的纖維端頭被緊密包纏并完全包覆.

圖1 紗線設(shè)計效果示意圖

此款定位包覆竹節(jié)紗款式新穎,在設(shè)計開發(fā)時的難點及關(guān)鍵技術(shù)在于空心錠紡紗機的控制.控制系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能是在沒有檢測裝置的情況下,能夠精準(zhǔn)控制空心錠紡紗機各運轉(zhuǎn)部件的協(xié)調(diào)配合運動,實現(xiàn)準(zhǔn)確定位包覆.

1.2 控制系統(tǒng)改造

1.2.1 控制要求 (1) 包纏位置任意變化.此款竹節(jié)紗的定位包覆位置可以根據(jù)效果需要設(shè)計出不同的位置分布效果.例如,在生產(chǎn)竹節(jié)紗時,將空心錠包繞捻度定位包覆在粗段部分的頭端、中間段或尾端,從而實現(xiàn)全包纏、半包纏和間隔包纏等效果.(2) 包纏捻度任意變化.生產(chǎn)此款竹節(jié)紗時,要能夠調(diào)節(jié)粗細段空心錠包繞捻度的數(shù)量,特別是對粗段包繞捻度數(shù)量的分布變化、稀密程度的控制調(diào)節(jié).(3) 在粗細段長度均無規(guī)律變化的情況下,定位包覆效果只作用于粗段空心錠包繞捻度的定位位置、捻度數(shù)量，包纏效果只作用于紗線粗段,不能影響細段效果,且要準(zhǔn)確實現(xiàn)工藝設(shè)計效果和紗線粗段的“一一對應(yīng)”.

1.2.2 改造方案 在沒有檢測裝置的情況下,要實現(xiàn)以上控制要求,且做到紗線粗段和捻度分布效果的“一一”對應(yīng)關(guān)系,控制系統(tǒng)內(nèi)部采取了延遲控制的特殊控制方法.即控制器內(nèi)部根據(jù)所設(shè)計的工藝將輸入的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化運行,使得粗、細段和空心錠的包繞之間存在一個時間上的滯后,實現(xiàn)定位包覆效果.

表1 紗線設(shè)計工藝

表2 延遲時間下的實際運行工藝

紡紗時,空心錠紡紗機固定后,前羅拉輸出位置到空心錠上方的距離固定,將這段距離稱為延遲距離.延遲距離和速度已知就可以推算出延遲時間,根據(jù)時間再控制各個運轉(zhuǎn)部件以一定的速度運轉(zhuǎn)一定時間,實現(xiàn)紗線粗段和捻度分布效果的“一一對應(yīng)”關(guān)系,不會影響到細段的效果.設(shè)計紡紗工藝見表1.若要要求后羅拉比前羅拉晚1s運行,則轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)見表2.從表2可以看出，根據(jù)要求的延遲時間,對數(shù)據(jù)在時間上進行拆分.第一段數(shù)據(jù)中的1s,后羅拉比前羅拉晚1s運行.第二段數(shù)據(jù)中的9s,是為了滿足前羅拉的運行時間.對前羅拉來講,第一段中的1s和第二段中的9s加起來正好是表1中前羅拉第一段數(shù)據(jù)10s時間.第三段中的1s是為了滿足后羅拉的運行時間,第二段中9s和第三段的1s加起來,剛好滿足表1中后羅拉的第一段數(shù)據(jù)10s的時間.第四段數(shù)據(jù)中的19s是為了滿足前后羅拉在表1中的第二段數(shù)據(jù)20s的運行時間.

在紡紗實驗中,經(jīng)過測速表實際測得,表1，2中工藝數(shù)據(jù)和實際轉(zhuǎn)速的對應(yīng)比例關(guān)系為200∶1.即表1,2中前、后羅拉速度(12 000，10 000，1 200)分別為控制軟件上前后羅拉輸入數(shù)據(jù)，分別對應(yīng)前后羅拉實際轉(zhuǎn)速為60r/min，50r/min,6r/min.文中控制器工藝設(shè)計的數(shù)據(jù)考慮了設(shè)備傳動比,并用實測方法得到.

1.3 材料

紡紗實驗設(shè)計的是白底黑條紋的紗線效果,紗線主要由芯紗、飾紗、固紗組成,實驗選擇原料時,芯紗為75D白色錦綸絲,作為身骨提供紗線強力.飾紗為0.8G的100%腈綸粗紗,固紗原料選擇的是70D/36F黑色錦綸絲.這樣,外包的黑色固紗最終會間斷包覆在紗線外層,紗線整體呈現(xiàn)出白底黑花效果.

1.4 紡紗工藝

工藝設(shè)計時,空心錠數(shù)據(jù)為4 000,所采用的延遲距離為2 784 000.白底黑條紋產(chǎn)品紡紗設(shè)計工藝見表3.從表3可以看出，紗線整體存在7種變化,主要是細段長度變化.共有12段數(shù)據(jù),其中6段數(shù)據(jù)為1個數(shù)據(jù)單元,以數(shù)據(jù)中的第一個數(shù)據(jù)單元(第1～6段數(shù)據(jù))為例說明工藝設(shè)計.

表3 白底黑條紋產(chǎn)品紡紗設(shè)計工藝

第1段數(shù)據(jù)是細段工藝,第2段數(shù)據(jù)和第6段數(shù)據(jù)是對粗段頭端、尾端進行包纏的工藝,這兩段數(shù)據(jù)中前羅拉輸出速度明顯降低,即芯紗和飾紗通過空心錠的速度減慢,而空心錠速度保持不變,則空心錠包繞捻度就會集中分布在頭端和尾端位置,突出包纏效果.第三、第四、第五 3段數(shù)據(jù)是粗段由兩端逐漸過渡到正常粗度的工藝,粗段中間部分快速通過空心錠,捻度相比于頭端和尾端位置明顯降低,捻度分布稀松.將設(shè)計工藝輸入控制系統(tǒng)后,在紡紗運行時,工藝需要經(jīng)過延遲距離的轉(zhuǎn)化,生成紗線的實際紡紗工藝見表4.

表4 白底黑條紋產(chǎn)品紗線紡制工藝

表4中所示工藝數(shù)據(jù)在整個紡紗過程中是看不到的,工藝數(shù)據(jù)是將設(shè)計工藝按照所設(shè)計的控制理論和控制算法推算出來的,表4列出的只是為了更好地說明定位包覆的技術(shù)實現(xiàn)，各個數(shù)據(jù)單元進一步驗證了紗線的無規(guī)律變化效果.整個數(shù)據(jù)中紗線粗細段間隔出現(xiàn),且細段數(shù)據(jù)不斷變化,長度隨意變化.細段長度影響著粗段的間隔效果,進而決定最終的紗線規(guī)律、花型外觀.加入長度變化,就有了兩個粗段之間的間隔變化,這樣紗線花型效果在服裝或面料上不會形成重疊或重復(fù)現(xiàn)象,更符合花式紗線無規(guī)律、千變?nèi)f化的結(jié)構(gòu)特點.

圖2 紗線效果圖

2 結(jié)果與討論

將紡好的紗線纏繞在白色紗板上,可以看出紗線的竹節(jié)及定位包覆效果,以及最終表現(xiàn)在服裝面料上的效果.紗線效果如圖2所示.從圖2可以看出,紗線的粗細段效果分明,空心錠包繞捻度完全按照工藝設(shè)計準(zhǔn)確包纏在粗段兩端,捻度沒有在粗細段之間的過渡部分發(fā)生傳遞.粗、細段捻度分布分明,細段完全沒有受到粗段捻度包纏效果的影響,空心錠包繞捻度完全按照控制要求準(zhǔn)確分布在粗段頭端和尾端位置,緊密包纏,分布長度長,而粗段中間部分空心錠包纏捻度較少.紗線效果表明,本實驗成功地實現(xiàn)了在沒有檢測裝置的情況下,空心錠包纏捻度與竹節(jié)紗的“一一對應(yīng)”關(guān)系.(1) 包繞捻度.粗段捻度整體高于細段,粗段兩端捻度又高于中間部位.(2) 紗線結(jié)構(gòu).細段從紗線兩邊向粗段過渡,變化到粗段的端頭漸粗,然后接著過渡到粗段最中間位置達到最粗.(3) 紗線色彩.細段呈芯紗和固紗的交織色,粗段兩端的主體色呈固紗顏色,而粗段中間呈飾紗條的顏色.使用白色粗細節(jié)和黑色固結(jié)紗制成的新款竹節(jié)紗,粗段的捻度分布效果明顯不同于傳統(tǒng)竹節(jié)紗,捻度包纏在粗段兩端減少了頭端纖維的滑脫、摩擦,克服了普通竹節(jié)紗不耐磨，易起毛起球,斷裂強度低的缺點.粗段中間未包纏部分和細段部分由于捻度較少,整體呈現(xiàn)粗紗的良好特性,手感舒適柔軟.尤其當(dāng)選用羊毛、馬海毛、羊絨等高檔原料時,未包纏部分展示了紗線的整體品質(zhì)和高檔品味.

3 結(jié) 論

(1) 在沒有檢測裝置的情況下,實現(xiàn)了竹節(jié)紗的空心錠定位包覆設(shè)計.細段長度任意變化,包纏捻度只定位包覆在竹節(jié)粗段,不會影響粗段包纏效果.

(2) 開發(fā)出的定位包覆竹節(jié)紗,相比于傳統(tǒng)竹節(jié)紗避免了粗段纖維端頭外露,紗線容易起毛起球的問題,紗線耐磨、抗起毛起球性強.紗線手感柔軟且不失強力,透氣性好,整體品質(zhì)優(yōu)良.

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