劉 超 張 盼 曹盼盼 姚靜靜 史華剛
(新型環(huán)保復(fù)合面料湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北襄陽,441002)
為了驗(yàn)證原料對纖維散失率的影響,我們選用同一廠家不同細(xì)度的粘膠進(jìn)行對比,并對其中一種原料進(jìn)行特殊的防靜電處理。3種不同原料的規(guī)格和處理方法如下。原料A:纖維長度38 mm,細(xì)度1.33 dtex,未進(jìn)行特殊處理。原料B:纖維長度38 mm,細(xì)度1.11 dtex,未進(jìn)行特殊處理。原料C:纖維長度38 mm,細(xì)度1.11 dtex,1∶10抗靜電劑養(yǎng)生處理。
試驗(yàn)所用的紡紗流程:FA002型抓棉機(jī)→SFA035型混開棉機(jī)→FA025型多倉混棉機(jī)→SFA161型振動給棉機(jī)→A076E型單打手成卷機(jī)→A186G型梳棉機(jī)→SB-D22s型并條機(jī)→RSBD45型并條機(jī)→CMT1801型粗紗機(jī)→JWF1516型細(xì)紗機(jī)。
在實(shí)際生產(chǎn)中,散失纖維的比例主要受到紡紗原理和設(shè)備狀態(tài)兩方面的影響,設(shè)備狀態(tài)可以通過提高維護(hù)保養(yǎng)技術(shù)人員的操作水平,并加強(qiáng)日常維護(hù)保養(yǎng)來解決;紡紗原理方面導(dǎo)致的纖維散失,盡可能通過工藝技術(shù)手段去減少,卻無法徹底避免。
由于設(shè)備方面的問題是比較明顯的,且可以通過維護(hù)保養(yǎng)技術(shù)人員的努力而杜絕或避免。所以在進(jìn)行對比試驗(yàn)前,需對設(shè)備進(jìn)行以下的精心檢查和維護(hù),以避免設(shè)備狀態(tài)的不良對纖維散失率的影響[1]。一是確保喇叭口的位置和羅拉中心對正,避免個別錠位出現(xiàn)一根粗紗跑出牽伸區(qū)的現(xiàn)象;二是確保輸出羅拉的表面光滑無毛刺;三是確保輸出羅拉的表面清潔,無油污、油劑等;四是確保輸出膠輥的硬度或粗糙度符合要求(一般粗糙度控制在0.6μm~0.8μm);五是工藝吸風(fēng)風(fēng)量在允許的范圍內(nèi)偏小掌握,將通過變頻控制的吸風(fēng)風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)整為每錠0.001 4 m3/s;六是檢查和校準(zhǔn)導(dǎo)紗鉤的對中與表面狀態(tài),確保表面光滑無鍍層脫落的現(xiàn)象,以減小捻度向上傳遞的阻力。
3.2.1 紡紗三角區(qū)纖維的分布
紡紗三角區(qū)內(nèi)纖維的分布如圖1所示。給定的出口寬度B通常來講,在牽伸區(qū)專件等確定的情況下,其大小取決于喂入粗紗的定量與捻系數(shù)(僅針對環(huán)錠紡或普通賽絡(luò)紡),而實(shí)際的紡紗寬度b卻總是小于給定的出口寬度B,這主要是受到紡紗三角長度的影響。同時也是因?yàn)锽和b的差異,導(dǎo)致了離開牽伸裝置的邊緣纖維失控,從而造成了這部分邊緣纖維的散失,并以飛花、毛羽或風(fēng)箱花的形式損失。所以給定出口寬度B和紡紗寬度b之間的差異越大,則纖維散失也就越多。
圖1 紡紗三角區(qū)內(nèi)纖維的分布
賽絡(luò)紡的紡紗三角區(qū)和合股三角區(qū)內(nèi)的纖維分布如圖2所示。
從圖2中可清楚地看出,賽絡(luò)紡的紡紗三角區(qū)內(nèi)纖維形態(tài)和環(huán)錠紡有所不同,在單根紗線的三角區(qū)內(nèi)幾乎只會有一側(cè)的邊緣纖維可能出現(xiàn)散失。而纖維散失的幾率不僅受到和環(huán)錠紡相同的因素影響,還受到合股三角區(qū)大小的影響。合股三角區(qū)β角和單股紗線合股前的長度L對散失纖維的影響尤為明顯,同時β角也影響著賽絡(luò)效果。有研究表明:β角越大,賽絡(luò)效果越明顯。然而β角的增大又會增加纖維散失的風(fēng)險,這就形成了賽絡(luò)紡效果和纖維散失的一對矛盾,需要我們在實(shí)際生產(chǎn)中去平衡[2-3]。
圖2 賽絡(luò)紡紗三角區(qū)和合股三角區(qū)纖維的分布
3.2.2 纖維指標(biāo)和纖維散失率的關(guān)系
粘膠短纖維的主要指標(biāo)是長度、細(xì)度和強(qiáng)度等。纖維強(qiáng)度幾乎不影響纖維散失;由于粘膠纖維的長度整齊度好,所以只要確保開清工序和梳棉工序不過度打擊和梳理,對纖維散失影響也比較小。纖維細(xì)度直接決定著紗線截面纖維根數(shù),這也就意味著當(dāng)纖維細(xì)度不同時,散失一根纖維所占比例也不相同。纖維散失率是指所紡的紗線截面內(nèi)散失的纖維根數(shù)占纖維總根數(shù)的百分比。我們以細(xì)度為1.33 dtex和1.11 dtex的纖維紡9.84 tex紗為例,1.33 dtex所紡的紗線截面纖維根數(shù)為74根,而1.11 dtex所紡的紗線截面纖維根數(shù)為89根,紗線截面內(nèi)纖維根數(shù)增加了20.3%。當(dāng)同樣損失一根纖維時,1.33 dtex原料對應(yīng)的纖維散失率為1.35%,1.11 dtex原料對應(yīng)的纖維散失率為1.12%。這就說明,在一定范圍內(nèi)纖維細(xì)度越細(xì),纖維散失率越低。
3.2.3 紗線號數(shù)和纖維散失率的關(guān)系
和纖維細(xì)度同樣的道理,不同的紗線號數(shù),截面纖維根數(shù)也不相同。我們以細(xì)度為1.33 dtex的原料分別紡14.76 tex和9.84 tex的紗線為例,14.76 tex的紗線截面纖維根數(shù)為111根,而9.84 tex的紗線截面纖維根數(shù)為74根,這說明當(dāng)原料相同時,紗線截面纖維根數(shù)和紗線線密度呈正比例關(guān)系。假設(shè)同樣損失一根纖維,14.76 tex紗線損失了0.9%,而9.84 tex紗線損失了1.35%。由此可以看出,當(dāng)原料相同時,纖維散失率和紗線線密度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。
設(shè)定該方案的主要原因是為了更好地指導(dǎo)后續(xù)生產(chǎn)對原料的選擇。在試驗(yàn)中,紡紗工藝(如粗紗定量、細(xì)紗機(jī)工藝設(shè)定等)基本保持一致,3種原料紡制賽絡(luò)紡9.84 tex紗的質(zhì)量指標(biāo)和纖維散失率對比情況見表1。
表1 不同原料對賽絡(luò)紡紗線質(zhì)量和纖維散失率的影響
由表1可以看出,采用相同的紡紗工藝,使用原料A的紗線質(zhì)量最差,纖維散失率最高。使用原料B,紗線質(zhì)量和纖維散失率得到較大程度的改善,這主要是因?yàn)榧喚€截面內(nèi)纖維根數(shù)由原料A的74根增加到89根,約增加20.3%;假設(shè)生產(chǎn)過程中纖維損失根數(shù)相同,則原料B的纖維散失率比原料A大約低16.9%;另一方面,由于原料B的纖維細(xì)度細(xì),長徑比增加,纖維更不容易伸出紡紗寬度b范圍外,這就更進(jìn)一步降低了纖維散失率。由于散失纖維的大幅度減少,從而使得紗線細(xì)節(jié)也同樣降低,其他紗線質(zhì)量指標(biāo)也有較大幅度改善。從表1數(shù)據(jù)還可以看出,通過防靜電處理后,纖維散失率和紗線質(zhì)量得到進(jìn)一步的改善。這說明雖然粘膠纖維的回潮率高達(dá)13%,但在牽伸過程中,由于纖維間的相互摩擦而產(chǎn)生的靜電在被羅拉傳導(dǎo)出去之前依然會影響纖維的運(yùn)動,從而導(dǎo)致邊緣纖維容易散失。
為了驗(yàn)證紗線號數(shù)對纖維散失率的影響,我們使用1.33 dtex的粘膠纖維,粗紗號數(shù)400 tex,分別在同一臺細(xì)紗機(jī)上紡制19.68 tex、14.76 tex、11.81 tex、9.84 tex和8.44 tex的 賽 絡(luò) 紗。不 同紗線號數(shù)對纖維散失率的影響如圖3所示。
由圖3可以看出,隨著紗線號數(shù)的降低,纖維散失率呈指數(shù)關(guān)系增長。
圖3 不同紗線號數(shù)對纖維散失率的影響
通過上述的分析和優(yōu)化試驗(yàn),最終選用原料B,并將設(shè)備狀態(tài)調(diào)整到最佳,原料B連續(xù)跟蹤1周的試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。通過對賽絡(luò)紡9.84 tex紗正常的批量生產(chǎn)驗(yàn)證和對下游用戶的使用情況跟蹤分析,紗線質(zhì)量基本可以滿足后道工序的要求,所紡紗線不僅得到了用戶的認(rèn)可,紗線價格也得到一定幅度的提高。雖然原料和加工成本略有提高,但對生產(chǎn)成本和紗線售價等綜合測算顯示,紗線的綜合利潤率增加明顯。
表2 原料B連續(xù)跟蹤1周的試驗(yàn)數(shù)據(jù)
通過理論分析和兩種方案的試驗(yàn)對比可以看出,原料、紗線號數(shù)和設(shè)備狀態(tài)等因素都對纖維散失率和紗線質(zhì)量存在一定的影響。選用細(xì)號粘膠并確保設(shè)備狀態(tài)良好,可以將紡制粘膠賽絡(luò)紡紗線過程中的纖維散失率控制在合理水平,且可大幅度提高紗線質(zhì)量。然而受成紗原理限制,普通賽絡(luò)紡紡紗過程中的纖維散失是不可完全避免的。因此不同企業(yè)仍需要結(jié)合自身前紡工序的供應(yīng)能力以及下游用戶的要求來合理選擇原料和生產(chǎn)工藝,并優(yōu)化機(jī)械狀態(tài)。