邵明禮，靳文鶴，楊軍杰

(新鄉(xiāng)化纖股份有限公司，河南新鄉(xiāng)453011)

絲餅條紋絲分布規(guī)律及其在生產(chǎn)中的應(yīng)用

邵明禮，靳文鶴，楊軍杰

(新鄉(xiāng)化纖股份有限公司，河南新鄉(xiāng)453011)

針對(duì)半連續(xù)紡黏膠生產(chǎn)工藝中出現(xiàn)絲餅條紋絲，分析了其形成的原因及規(guī)律，闡述了差微箱對(duì)條紋絲分布的影響。在實(shí)際生產(chǎn)中通過(guò)調(diào)整條紋絲的數(shù)量、大小及位置分布，解決了絲餅內(nèi)層條紋絲加工易出現(xiàn)斷頭、不易退繞等問(wèn)題。

黏膠纖維；絲餅；條紋絲；卷繞；差微箱

R535型紡絲機(jī)是原產(chǎn)于德國(guó)的半連續(xù)黏膠長(zhǎng)絲紡絲機(jī)，在該紡絲機(jī)上所紡的絲餅中，經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)絲餅內(nèi)層面條紋絲較多。在條紋絲處，絲條重疊擠壓較嚴(yán)重，在絲餅成筒時(shí)絲條易斷頭，嚴(yán)重影響絲餅成筒，并造成大量斷頭及廢絲，對(duì)生產(chǎn)造成了較大的影響。為了減少因條紋絲造成的各種問(wèn)題，作者從理論及生產(chǎn)實(shí)際兩方面對(duì)條紋絲的形成原因及分布規(guī)律進(jìn)行了分析和探討。利用其分布規(guī)律，在生產(chǎn)中通過(guò)調(diào)整影響條紋絲位置的各種參數(shù)，減少絲餅內(nèi)層條紋絲的大小及數(shù)量，從而減少加工成筒的斷頭率及廢絲率，提高了絲餅的退繞性能。本文從理論及實(shí)際兩方面對(duì)條紋絲的成因及其分布規(guī)律進(jìn)行分析，并簡(jiǎn)要闡述了其在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。

1 條紋絲的理論分布規(guī)律分析

紡絲機(jī)升降架每升降一次，絲條在絲餅內(nèi)壁的卷繞圈數(shù) （下文中簡(jiǎn)稱為 “卷繞圈數(shù)”，用“N”表示）與條紋絲的形成有關(guān)。絲條的卷繞圈數(shù)與絲條的卷繞直徑、紡速、升降架的升降次數(shù)等參數(shù)有關(guān)。

其關(guān)系可用如下公式進(jìn)行表示：

NπD=V·cos[arcsin （2KH/V）]/K[1]（1）

由公式（1）可得到絲條卷繞直徑的關(guān)系式：

D=V·cos[arcsin （2KH/V）]/(KNπ) （2）

其中：

N—卷繞圈數(shù)，圈/次；

π—為常數(shù)，3.14；

D—卷繞直徑，mm；

V—紡速，m/min；

H—漏斗升降高度，mm；

K—升降架升降次數(shù)，次/min；

arcsin（2KH/V）—絲條的卷繞角，弧度。

如果將絲餅上的絲條展開(kāi)，升降架每升降一次時(shí)，絲條剛好又回到原絲條起點(diǎn)處的端面上。現(xiàn)將升降架每升降一次，絲條在絲餅的園柱面上卷繞的圈數(shù)設(shè)為N圈。通過(guò)對(duì)絲餅條紋絲所在圓柱面上的卷繞圈數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得到如下規(guī)律：

當(dāng)N為整數(shù)時(shí)，絲條在卷繞圓柱面上形成了大的條紋絲[2]。

當(dāng)N為整數(shù)+1/2圈時(shí)，絲條在卷繞圓柱面上也形成了較大的條紋絲。

卷繞圈數(shù)為整數(shù)時(shí)，其條紋應(yīng)比 “整數(shù)+1/2圈”的條紋嚴(yán)重。為了對(duì)兩種情況下條紋絲進(jìn)行區(qū)分，我們?cè)谙挛闹泻?jiǎn)稱 “整數(shù)”圈時(shí)的條紋為 “大條紋”， “整數(shù)+1/2”圈時(shí)的條紋為“小條紋”。

絲條在絲餅圓柱面的圈數(shù)為整數(shù)，也就是說(shuō)，絲條在絲餅圓柱面上繞N圈后，又回到了原點(diǎn)。此時(shí)絲條在所卷繞的直徑上會(huì)進(jìn)行重疊卷繞的現(xiàn)象，從而形成了大而寬的 “條紋絲”。

N為整數(shù)+1/2圈時(shí)，絲條繞絲餅內(nèi)壁的圈數(shù)為 “半圈”，也就是說(shuō)，升降架每升降兩次，絲條在絲餅內(nèi)壁上繞2N圈后，又回到了原點(diǎn)。此時(shí)絲條在所卷繞的直徑上也會(huì)進(jìn)行重疊卷繞的現(xiàn)象，從而形成了大而寬的 “條紋絲”。

在絲餅的某一個(gè)卷繞直徑上，絲條的卷繞圈數(shù)與直徑是一一對(duì)應(yīng)的且與卷繞直徑成反比，即隨著卷繞直徑的減小，其卷繞圈數(shù)逐漸增加。

根據(jù)如上分析，可得出如下結(jié)論：

當(dāng)絲條所卷繞的圈數(shù)為整數(shù)或整數(shù)+1/2圈時(shí)，與該卷繞圈數(shù)所對(duì)應(yīng)的卷繞直徑即為條紋絲的分布位置。在絲條的卷繞直徑上出現(xiàn)絲條疊繞的現(xiàn)象，也就形成了所謂的 “條紋絲”。

將相對(duì)應(yīng)的整數(shù)卷繞圈數(shù)的數(shù)值代入公式（2）中，可得到相對(duì)應(yīng)的卷繞直徑。該直徑就是條紋絲的理論直徑位置。

公式 （1）的計(jì)算根據(jù)為純?nèi)菐缀卧?，沒(méi)有考慮差微箱的調(diào)節(jié)作用，相當(dāng)于在差微箱被用軸短接后，紡絲機(jī)所生產(chǎn)的 “理論絲餅”實(shí)測(cè)的條紋絲直徑分布位置。因此在下文中，用公式 （2）計(jì)算出的條紋絲直徑位置，簡(jiǎn)稱為條紋絲的 “理論直徑位置”。

在實(shí)際生產(chǎn)中絲餅的條紋絲位置與 “理論直徑位置”存在一定偏差。因此在得到條紋絲的分布規(guī)律及其理論位置后，只有更進(jìn)一步準(zhǔn)確分析出其實(shí)際直徑位置及其影響因素，才能對(duì)條紋絲的位置進(jìn)行調(diào)整控制，從而進(jìn)一步解決絲條在成筒中的各種問(wèn)題。下面將具體討論影響條紋絲位置的主要因素——差微箱。

2 差微箱對(duì)條紋絲分布位置的影響

在對(duì)絲餅的實(shí)際測(cè)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)大部分絲餅雖然在外層不存在條紋，但在絲餅內(nèi)層的多個(gè)直徑位置都存在條紋絲。下文中通過(guò)對(duì)絲餅條紋絲的理論計(jì)算直徑位置與實(shí)測(cè)直徑位置的對(duì)比分析，得出絲餅條紋絲實(shí)際直徑位置與理論計(jì)算直徑位置間的關(guān)系，從而得到差微箱對(duì)條紋絲分布位置的影響。

對(duì)實(shí)際絲餅進(jìn)行實(shí)際測(cè)量后得出的條紋絲的直徑位置，簡(jiǎn)稱為 “實(shí)際直徑位置”。此實(shí)際直徑位置的測(cè)量對(duì)象為實(shí)際絲餅，它是在有差微箱的作用下生產(chǎn)出的產(chǎn)品。因此該 “實(shí)際直徑位置”體現(xiàn)了差微箱的調(diào)節(jié)作用。

下面以133 dtex/30 f（紡速為85.234 m/min）為例，通過(guò)對(duì) “理論直徑位置”與 “實(shí)際直徑位置”進(jìn)行對(duì)比分析，得出差微箱對(duì)條紋絲分布的影響。

133 dtex常規(guī)絲絲餅最大直徑為169 mm，最小直徑為120 mm左右。分別將絲餅直徑最大值及最小值代入公式 （1）中，公式中常數(shù)數(shù)值分別為：絲餅高度為0.13 m，紡速為85.234 m/min，K值為39.97，可得到對(duì)應(yīng)最大及最小卷繞直徑的理論卷繞圈數(shù)分別為4.24圈及5.97圈。

在紡絲品種確定后，絲條的卷繞圈數(shù)與卷繞直徑一一對(duì)應(yīng)且成反比。隨著卷繞直徑的減小，絲條的卷繞圈數(shù)會(huì)逐漸增大。從以上的計(jì)算數(shù)據(jù)可知：133 dtex/30 f卷繞圈數(shù)的變化區(qū)間為4.24～5.97圈。因此在該品種絲餅的整個(gè)成形過(guò)程中，其絲條卷繞圈數(shù)必經(jīng)過(guò)如下數(shù)值：4.5圈、5圈、5.5圈。

與卷繞圈數(shù)為4.5圈、5圈、5.5圈所對(duì)應(yīng)的條紋絲的直徑位置，即為 “理論直徑位置”。將如上卷繞圈數(shù)數(shù)值分別代入公式 （1）中可得到該品種 “理論直徑位置”，分別為：159 mm、143 mm、130 mm。

而在對(duì)絲餅進(jìn)行實(shí)際統(tǒng)計(jì)測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)，其較大的條紋絲所對(duì)應(yīng)的卷繞圈數(shù)分別為：4.5圈、5圈、5.5圈，其對(duì)應(yīng)的 “實(shí)際直徑位置”分別為151 mm、135 mm、122 mm。

“實(shí)際直徑位置”比 “理論直徑位置”小了8 mm。即在有差微箱作用下，其實(shí)際條紋絲直徑位置向絲餅內(nèi)層偏移了8 mm。

下面將133 dtex/30 f紡速為85.234 m/min條紋絲的 “實(shí)際直徑位置”與 “理論直徑位置”的結(jié)果匯總?cè)绫?所示。

表1 條紋絲理論與實(shí)際位置對(duì)比 mm

為驗(yàn)證如上直徑偏移量對(duì)其它品種是否適用，又分別對(duì)83.3 dtex/24 f（紡速為76.919 m/min）以及111 dtex/38 f（紡速為81.077 m/min）兩個(gè)品種進(jìn)行了理論及實(shí)際測(cè)量分析，結(jié)果如表2及表3所示。

表2 條紋絲理論與實(shí)際位置對(duì)比 mm

表3 條紋絲理論與實(shí)際位置對(duì)比 mm

從表2、表3可知：兩個(gè)品種的主要條紋絲的 “實(shí)際直徑位置”比 “理論直徑位置”均小了8 mm。

由此可見(jiàn)該偏移量對(duì)所有品種都適用，即在有差微箱的情況下，條紋絲的實(shí)際卷繞直徑比采用公式 （2）所計(jì)算的直徑值小8 mm。

因此得到條紋絲的實(shí)際直徑位置的計(jì)算方法：

實(shí)際直徑位置=理論直徑位置-8 mm。

3 條紋絲分布規(guī)律在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用

根據(jù)如上條紋絲直徑位置的計(jì)算方法，可以計(jì)算出絲餅條紋絲直徑位置的準(zhǔn)確數(shù)值。在利用公式 （2）計(jì)算絲餅的實(shí)際卷繞圈數(shù)時(shí)，為考慮差微箱對(duì)條紋絲位置的影響，在公式 （2）中的實(shí)際計(jì)算直徑上加上一個(gè)直徑偏差量8 mm。

因此實(shí)際的條紋絲卷繞直徑計(jì)算公式為：

其中：

N—卷繞圈數(shù)，圈/次；

π—為常數(shù)，3.14；

D實(shí)際—實(shí)際卷繞直徑，mm；

V—紡速，m/min；

H—漏斗升降高度，mm；

K—升降架升降次數(shù)，次/min；

arcsin（2KH/V）—絲條的卷繞角，弧度。

在公式 （3）中，影響直徑位置的因素為：紡速、漏斗升降高度以及升降次數(shù)。紡速及漏斗升降高度均為固定值，而升降次數(shù)可以通過(guò)調(diào)整機(jī)頭變換齒輪進(jìn)行調(diào)整，其中可以調(diào)整的齒輪為：ZB7、ZB1以及Z25等。

在不能徹底消除條紋絲的情況下，我們可以通過(guò)調(diào)整某一紡絲品種的升降次數(shù)，改變絲餅在成形過(guò)程中大條紋及小條紋的卷繞直徑及其排列方式，從而達(dá)到控制內(nèi)層條紋絲形成的時(shí)間及大小，以減少其對(duì)絲餅成筒的影響。

3.1 解決絲餅內(nèi)層絲餅里緊，加工廢絲多的問(wèn)題

在實(shí)際加工成筒過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)絲餅內(nèi)層絲餅打不完，掉下廢絲較多。經(jīng)過(guò)對(duì)絲餅過(guò)行實(shí)際觀察，主要原因?yàn)榻z餅內(nèi)層位置出現(xiàn)大、小條紋絲，導(dǎo)致絲餅內(nèi)層緊、易斷頭等現(xiàn)象，影響絲餅成筒。

下面以83.3 dtex/24 f（紡速為76.919 m/min）為例進(jìn)行說(shuō)明。

該品種在實(shí)際成筒過(guò)程中，出現(xiàn)絲餅內(nèi)層緊，斷頭多，不易成筒。

該絲餅外徑169 mm，內(nèi)徑123 mm。將上述直徑數(shù)值代入公式 （3）中，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到其實(shí)際卷繞圈數(shù)從3.73～5.16圈。因此從絲餅外層向內(nèi)層方向，其卷繞圈數(shù)中必存在4圈、4.5圈、5圈，其對(duì)應(yīng)的條紋絲分布為：大條紋、小條紋、大條紋。在絲餅內(nèi)層為 “大條紋”，絲餅內(nèi)層大條紋的卷繞直徑為124 mm。

該品種絲餅內(nèi)層出現(xiàn)大條紋絲，導(dǎo)致內(nèi)層亂絲多，斷頭多，加工廢絲增多。

根據(jù)上文分析，在不改變現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上，可通過(guò)調(diào)整機(jī)頭變換齒輪的大小，改變條紋絲的分布位置，達(dá)到改善其后序加工性能的目的。

在本例中，將Z25由70牙改為66牙，其它變換齒輪保持不變。

將Z25調(diào)整為66牙時(shí)，利用公式 (3)計(jì)算得到：其實(shí)際卷繞圈數(shù)從3.51～4.8圈，因此其卷繞圈數(shù)中必存在4圈、4.5圈。其條紋絲從絲餅外層向內(nèi)的分布情況為： “大條紋”和“小條紋”各一個(gè)，其內(nèi)層條紋為 “小條紋”。絲餅內(nèi)層大條紋的卷繞直徑為130 mm。

與不改變變換齒輪前相比，較大的條紋絲由三個(gè)變?yōu)閮蓚€(gè)，內(nèi)層條紋由 “大條紋”變成了 “小條紋”，同時(shí)其內(nèi)層條紋絲的實(shí)際直徑位置由124 mm外移到了130 mm。

機(jī)頭齒輪調(diào)整前后，其卷繞角、條紋絲大小及位置分布等參數(shù)如表4所示。

表4 機(jī)頭齒輪調(diào)整前后數(shù)據(jù)對(duì)比

調(diào)整機(jī)頭變換齒輪后，其卷繞圈數(shù)發(fā)生了變化，絲餅內(nèi)部條紋絲由原來(lái)的大條紋絲改為小條紋絲，且其相應(yīng)直徑位置由124 mm變?yōu)?30 mm。從而有利于絲餅的成筒等后序加工，大大減少了該品種絲餅在加工過(guò)程中出現(xiàn)廢絲和斷頭現(xiàn)象。

3.2 減少絲餅中條紋絲的數(shù)量，增加絲餅的透液量

絲餅內(nèi)層條紋絲的特點(diǎn)是，絲條排列緊密，絲條間隙小。在后處理壓洗過(guò)程中，會(huì)影響絲餅的透液量，從而降低絲餅的壓洗質(zhì)量，極易出現(xiàn)絲餅黃斑等現(xiàn)象。可以通過(guò)調(diào)整絲餅內(nèi)層條紋絲的數(shù)量、大小，以達(dá)到提高絲餅后處理壓洗質(zhì)量的目的。下面仍以83.3 dtex/24 f（紡速為76.919 m/min）為例進(jìn)行說(shuō)明。

該絲餅外徑169 mm，內(nèi)徑123 mm。經(jīng)過(guò)計(jì)算得到其實(shí)際卷繞圈數(shù)從3.73～5.16圈。絲餅外層向內(nèi)層方向，其卷繞圈數(shù)中必存在4圈、4.5圈、5圈，其對(duì)應(yīng)的條紋絲分布為：大條紋、小條紋、大條紋。

在本例中，將Z25由70改為66牙，其它變換齒輪保持不變。

利用公式 (3)計(jì)算得到：實(shí)際卷繞圈數(shù)從3.51～4.8圈，因此其卷繞圈數(shù)中必存在4圈、4.5圈。條紋絲從絲餅外層向內(nèi)的分布情況為：“大條紋”和 “小條紋”各一個(gè)。

與不改變變換齒輪前相比，較大的條紋絲由三個(gè)變?yōu)閮蓚€(gè)，內(nèi)層條紋由 “大條紋”變成了 “小條紋”。在調(diào)整后，該絲餅在后處理壓洗線的透液量相應(yīng)增大，在一定程度上提高了絲餅的壓洗質(zhì)量。

3.3 解決在生產(chǎn)中出現(xiàn)部分異常故障等問(wèn)題

對(duì)于R535型紡絲機(jī)來(lái)說(shuō)，新增的紡絲品種，極易出現(xiàn)各種問(wèn)題，比如機(jī)頭變換齒輪設(shè)計(jì)不合理，會(huì)出現(xiàn)外層明顯較大條紋絲。此時(shí)可以通過(guò)調(diào)整機(jī)頭相關(guān)變換齒輪的大小，調(diào)整絲餅內(nèi)條紋絲直徑的位置，從而將表層條紋絲移到內(nèi)層。

另外對(duì)于一些異常故障，如經(jīng)常用紡絲品種 （以前所紡絲餅正常），在改紡后，其絲餅突然出現(xiàn)了表層條紋絲餅。此時(shí)就應(yīng)該利用條紋絲的分布規(guī)律對(duì)該品種進(jìn)行分析。從而得到其正常的條紋絲分布位置，如果經(jīng)過(guò)計(jì)算，條紋位置不應(yīng)出現(xiàn)在絲餅表面，一般故障就是出現(xiàn)在紡絲機(jī)機(jī)頭的傳動(dòng)齒輪部分。一般為機(jī)頭變換齒輪換錯(cuò)或齒輪損壞缺牙等，在處理完就可恢復(fù)正常。

4 結(jié)論

對(duì)于R535型紡絲機(jī)，絲餅內(nèi)層存在多層條紋絲，是較重要的缺陷。在現(xiàn)有的設(shè)備基礎(chǔ)上是無(wú)法避免的。但是我們通過(guò)分析條紋絲形成的規(guī)律后，可以采取多種有效手段，以減少其對(duì)生產(chǎn)所造成的不利影響，相應(yīng)地提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少生產(chǎn)損失。

[1] 楊世承.R535型黏膠長(zhǎng)絲紡絲機(jī)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū) [Z].1981.

[2] 張學(xué)鋒.絲餅條紋絲成因及解決方案 [J].人造纖維， 2004， 34 （1）： 6-7.

Abstract:Based on the semi-continuous spinning of viscose production process，analyzed the reasons and rules of cake stripe filament formation，and expounded the influence of micro-differential box on stripe filament distribution.By adjusting the distribution pattern of stripe filament in the actual production，solved the issues of breakage and uneasy retreat when inner stripe yarn cake was unwinding.

Keywords:viscose fiber， spinning cake， striped yarn， winding， micro differential box

THE PRODUCING APPLICATION OF SPINNING CAKE STRIPE FILAMENT DISTRIBUTION

SHAO Ming-li， JIN Wen-he， YANG Jun-jie
(Xinxiang Chemical Fiber Co.， Ltd.by Shares， Xinxiang Henan 453011， China)

TQ341.1

B

10.3969／j.issn.1672-500x.2017.03.004

1672-500X(2017)03-0018-05

2017-06-26

邵明禮 （1977-），男，河南新鄉(xiāng)人，工程師，從事化纖設(shè)備開(kāi)發(fā)及管理工作。