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        低捻度轉(zhuǎn)杯紗的生產(chǎn)

        2022-11-04 07:18:46LehmannJanenPopzykSchlesingerHansmannGries
        國際紡織導(dǎo)報 2022年4期

        K.H.Lehmann,A.Jan?en,M.I.Popzyk,Y.Schlesinger,J.Hansmann,T.Gries

        亞琛工業(yè)大學(xué)紡織技術(shù)研究所(德國)

        假捻的產(chǎn)生原理示意圖如圖1所示。紗線沿引紗管的軸線方向從轉(zhuǎn)杯中拉出,在引紗管和一對可以繞紗線軸旋轉(zhuǎn)的引紗羅拉間的截面上,通過捻度發(fā)生器或繞紗線軸旋轉(zhuǎn)的引紗羅拉為紗線提供附加捻度,其捻向與轉(zhuǎn)杯的旋轉(zhuǎn)方向相反,以通過捻度發(fā)生器或引紗羅拉的旋轉(zhuǎn)降低轉(zhuǎn)杯產(chǎn)生的捻度。在轉(zhuǎn)杯外產(chǎn)生的紗線捻度為假捻度TFD,它在捻度發(fā)生器后或引紗羅拉后的紗線上會再次轉(zhuǎn)回。因此,引紗羅拉后的紗線捻度(紗線的最終捻度)可按式(1)和式(2)計算。轉(zhuǎn)杯中紗線頭端的計算捻度取決于引紗速度,其計算式見式(3)。

        1——附加的捻度發(fā)生器;2——附加的可繞紗線軸向旋轉(zhuǎn)的引紗羅拉。

        (1)

        (2)

        (3)

        式中:

        TReduce——隨轉(zhuǎn)杯速度降低而降低的紗線捻度;

        nReduce——降低的轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速;

        vSpin——引紗速度;

        TGarn——紗線的最終捻度;

        DR——轉(zhuǎn)杯直徑;

        TSpin——引紗速度產(chǎn)生的紗線捻度。

        在捻度發(fā)生器或引紗羅拉前面區(qū)域施加臨時捻度,可確保轉(zhuǎn)杯紡紗過程的穩(wěn)定。臨時捻度的計算式如式(4)所示。

        Ttemp=TGarn+TFD

        (4)

        (5)

        式中:

        Ttemp——臨時捻度,可以是轉(zhuǎn)杯與捻度發(fā)生器間產(chǎn)生的捻度,也可以是轉(zhuǎn)杯與引紗羅拉間產(chǎn)生的捻度;

        TFD——由捻度發(fā)生器或旋轉(zhuǎn)的引紗羅拉產(chǎn)生的假捻。

        需要考慮的有:假捻是否完全傳遞到轉(zhuǎn)杯內(nèi)部,假捻量是否能完全用于降低轉(zhuǎn)杯的轉(zhuǎn)速。

        采用轉(zhuǎn)杯直徑分別為100 mm和200 mm的轉(zhuǎn)杯紡紗試驗機,根據(jù)所用纖維材料的不同,使用直徑為125 mm和64 mm的開松輥進行紗線的紡制。

        1 降低地毯用轉(zhuǎn)杯紗的捻度

        圖2顯示了紡紗工藝過程中的捻度發(fā)生器裝置。捻度發(fā)生器的特點是每個引紗羅拉圍繞自身的軸旋轉(zhuǎn),一對引紗羅拉同時繞紗線軸旋轉(zhuǎn),從而使紗線引出和假捻的發(fā)生完美配合。

        圖2 引紗管后的捻度發(fā)生器

        對比表1中 111號與130號紗線、140號與152號紗線可知,采用了捻度發(fā)生器的130號和152號紗線是在較低的轉(zhuǎn)杯速度下紡制的。值得注意的是,對于使用了捻度發(fā)生器的130號與152號紗線,轉(zhuǎn)杯速度沒有因使用了捻度發(fā)生器而顯著降低,這意味著捻度發(fā)生器產(chǎn)生的捻度沒有完全到達轉(zhuǎn)杯。采用捻度發(fā)生器紡制的轉(zhuǎn)杯紗,其捻系數(shù)也低于與之相比較的紗線的捻系數(shù)。

        表1 不采用(捻度發(fā)生器速度為0)和采用捻度發(fā)生器的紡紗工藝參數(shù)設(shè)置

        2 降低聚丙烯腈纖維轉(zhuǎn)杯紗的捻度

        采用圖2所示的紡紗裝置紡制平均長度為50 mm、線密度為2.5 dtex的聚丙烯腈(PAN)纖維轉(zhuǎn)杯紗,采用的轉(zhuǎn)杯直徑為100 mm。

        圖3顯示了隨著捻度發(fā)生器速度的增加,轉(zhuǎn)杯速度可降低的程度。標記為nkrit的轉(zhuǎn)杯速度是在沒有外加捻度、不產(chǎn)生斷頭的情況下能順利紡紗的最低轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速。理論紡紗極限(虛線)表明,從臨界轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速nkrit開始,隨著捻度發(fā)生器轉(zhuǎn)速nDrall的增加,轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速可相應(yīng)降低。

        理想情況下,整個假捻可延伸至轉(zhuǎn)杯處,因此完全可以通過提高捻度發(fā)生器的速度降低轉(zhuǎn)杯速度。

        盡管捻度發(fā)生器速度不是很高,但只有在較高的紡紗速度(50 m/min和60 m/min)下,才有可能通過提高捻度發(fā)生器的速度降低轉(zhuǎn)杯速度。當紡紗速度為60 m/min、捻度發(fā)生器轉(zhuǎn)速為1 400 r/min時,轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速可從11 700 r/min降至10 400 r/min,即降低了1 300 r/min(圖3)。

        圖3 紡紗速度為60 m/min時的理論和實際轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速極限(轉(zhuǎn)杯直徑:100 mm,紗線線密度:500 tex)

        3 以低捻轉(zhuǎn)杯粗支紗作為粗紗紡制環(huán)錠細紗

        本文介紹了利用機械式捻度發(fā)生器生產(chǎn)低捻轉(zhuǎn)杯粗支紗的過程,以及如何用該粗支紗紡制環(huán)錠細紗。機械式捻度發(fā)生器安裝在引紗管和一對引紗羅拉之間。捻度發(fā)生器(圖4)為一個箱體,箱體內(nèi)安裝有中空軸,軸上有各種插件。各插件中的紗線通道是偏心的,當空心軸旋轉(zhuǎn)時,將會對紗線施加捻度。試驗共紡制了4種不同插件的紗線。在紡紗速度為30 m/min、粗支紗線密度為300、400和500 tex的參數(shù)下,采用內(nèi)周開有一個槽的質(zhì)量為1 g的插件,可較理想地通過提高捻度發(fā)生器的轉(zhuǎn)速降低轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速。在紡紗速度為30 m/min、捻度發(fā)生器轉(zhuǎn)速為2 000 r/min的情況下,可使轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速降至4 500 r/min,粗支紗捻度為150 捻/m(圖5)。

        圖4 轉(zhuǎn)杯紡紗試驗機上位于引紗管與引紗羅拉之間的捻度發(fā)生器(右圖是帶插件1a的捻度發(fā)生器)

        圖5 隨著捻度發(fā)生器轉(zhuǎn)速的提高,轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速降低(紡紗速度:30 m/min,采用質(zhì)量為1 g的插件)

        在最低轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速下,制備了300、400和500 tex的粗支紗共27根,粗支紗捻度為135~175 捻/m,對應(yīng)的捻系數(shù)為85~125。然后對用這種方法生產(chǎn)的27根轉(zhuǎn)杯粗支紗能否作為粗紗紡制環(huán)錠細紗進行了探討。每根粗支紗在環(huán)錠紡紗試驗機上進行牽伸倍數(shù)為10的牽伸,以制備線密度為30、40和50 tex的環(huán)錠細紗。27根粗支紗中,有24根可以在環(huán)錠細紗機上牽伸和紡紗。對于環(huán)錠紡紗試驗機牽伸系統(tǒng)中的3個上羅拉,必須在搖架上設(shè)置最大接觸壓力。這是因為轉(zhuǎn)杯粗支紗的捻度(135~175 捻/m)仍比粗紗機生產(chǎn)的粗紗的捻度(約30捻/m)高得多。

        以低捻轉(zhuǎn)杯粗支紗為原料可成功制備環(huán)錠細紗。然而,細紗質(zhì)量仍不及普通粗紗紡制的細紗。圖6顯示,由轉(zhuǎn)杯粗支紗紡制的環(huán)錠細紗與由普通粗紗紡制的環(huán)錠細紗相比,含有更多的瑕疵。此外,由低捻轉(zhuǎn)杯粗支紗紡制的環(huán)錠細紗的條干均勻度變異系數(shù)(30%)也明顯高于用普通粗紗紡制的環(huán)錠細紗的變異系數(shù)。

        圖6 采用普通粗紗與低捻轉(zhuǎn)杯紗紡制的環(huán)錠細紗的對比

        4 展望

        未來研究中,可在捻度發(fā)生器上應(yīng)用特制的插件,探討能否進一步降低不同粗細轉(zhuǎn)杯紗的捻度,或提高紡紗速度。捻度發(fā)生器的轉(zhuǎn)速有望提高到超過目前最大可能的速度2 000 r/min。

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