馮清國 任家智 屈怡婷 陳宇恒

（中原工學(xué)院，河南鄭州，450007）

棉和漢麻都屬于天然纖維素纖維，是紡織生產(chǎn)加工的基本原料，在我國紡織產(chǎn)業(yè)中具有很重要的地位。棉纖維的天然轉(zhuǎn)曲性能使其具有一定的抱合力，有利于紡紗；而漢麻結(jié)晶度、取向度較高，抗彎剛度比較大，抱合力差，漢麻落麻纖維長度短，用漢麻落麻純紡難度較大，紡紗質(zhì)量較差［1-3］。現(xiàn)以精梳漢麻/精梳棉60/40 22 tex 轉(zhuǎn)杯紗為例，介紹漢麻棉混紡紗線產(chǎn)品的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，并通過試驗(yàn)分析，對(duì)其生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化研究。

對(duì)轉(zhuǎn)杯紡來說，分梳面工作長度是指給棉羅拉與給棉板對(duì)棉條的握持點(diǎn)至分梳輥與外殼最緊點(diǎn)之間的弧長，也稱分梳工藝長度。分梳工藝長度越小，則纖維被梳理的長度越長，纖維被梳理的次數(shù)越多，對(duì)纖維的損傷越大。分梳輥擔(dān)負(fù)著分梳和運(yùn)送纖維、排除短絨和雜質(zhì)的任務(wù)，既要分解纖維，又要盡可能減少纖維損傷，并有一定的排雜作用，同時(shí)還要使纖維順利轉(zhuǎn)移，如圖1 所示。隔離盤是自排風(fēng)式轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)的關(guān)鍵器材之一，主要作用是定向引導(dǎo)纖維及氣流，減少因纖維包纏影響成紗質(zhì)量的現(xiàn)象，其導(dǎo)流槽相對(duì)于輸棉通道出口的角度（隔離盤角度）與成紗質(zhì)量、產(chǎn)量有著密切的關(guān)系，如圖2 所示［4-5］。

圖1 分梳棍分梳結(jié)構(gòu)圖

圖2 隔離盤角度

1 紡紗原料及工藝流程

1.1 原料性能

原料性能決定了最終產(chǎn)品的性能，亦是設(shè)置紡紗工藝參數(shù)的基礎(chǔ)。漢麻、棉纖維的物理性能指標(biāo)如下。

為了方便試驗(yàn)，我們直接采用由湖北某紡織廠按照漢麻/棉60/40 混紡比制成的精梳小卷，小卷定量57.23 g/m，利用AFIS PRO2 型單纖維測試儀測試精梳小卷性能指標(biāo)：12.7 mm 短絨率9.45%，棉 結(jié)175 粒/g，棉 結(jié) 大 小665 μ m，雜質(zhì)19粒/g，有效長度27.0 mm，平均長度19.7 mm，長度不勻率61.4%。

1.2 紡紗工藝流程

JSFA588 型精梳機(jī)→JWF1310 型并條機(jī)（二道）→DHU-Z02 型轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)

1.3 紡紗工藝參數(shù)

由于漢麻纖維較棉纖維長度短，為了保證成紗混紡比，精梳落棉率控制在18%左右；應(yīng)結(jié)合漢麻纖維本身的性能特點(diǎn)盡可能選擇較小的錫林齒密和齒深。具體紡紗工藝參數(shù)如下。

精梳工序：小卷定量57.23 g/m，給棉方式為前進(jìn)給棉，給棉長度4.7 mm，錫林總齒數(shù)28 000齒，頂梳齒密300 齒/10 cm，頂梳插入深度-0.5 mm，錫林定位37 分度，搭接刻度+1.5，落棉隔距7.5 mm，梳理隔距0.45 mm，后區(qū)牽伸1.25 倍，精梳速度300鉗次/min，精梳條定量16.30 g/5 m［6］。

并條工序：并合根數(shù)5 根，頭并牽伸4.815 倍，二并牽伸5.059 倍，半熟條定量16.93 g/5 m，熟條定量16.73 g/5 m。

轉(zhuǎn)杯紡工序：給棉羅拉與給棉板隔距0.15 mm，引紗速度57.31 m/min，喂入速度6 r/min，轉(zhuǎn)杯速度36 000 r/min，分梳輥速度3 101 r/min ～3 449 r/min，紡紗號(hào)數(shù)22 tex，捻系數(shù)295［7-8］。

2 試驗(yàn)方案與結(jié)果

采用正交表L9（34）試驗(yàn)設(shè)計(jì)，主要分析成紗條干CV值、細(xì)節(jié)、粗節(jié)、棉結(jié)、3 mm 毛羽數(shù)及斷裂強(qiáng)度。在其他工藝條件一定的情況下，分別選取分梳工藝長度A、分梳輥速度B、隔離盤角度C等3 個(gè)工藝參數(shù)作為影響因素，具體如表1 和表2所示。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表

表2 正交試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 極差分析

由于均值所產(chǎn)生的差異是由各個(gè)因素取3 個(gè)不同的水平引起的，因此可根據(jù)極差確定各因素對(duì)質(zhì)量指標(biāo)的影響主次順序，并確定較優(yōu)工藝方案。極差大小直接反映該因素對(duì)質(zhì)量指標(biāo)影響的幅度，極差越大表明該因素的影響越大，為主要因素，反之亦然。正交試驗(yàn)極差分析如表3 所示。

由表3 可知，對(duì)于條干CV指標(biāo)，分梳工藝長度有顯著影響，隔離盤角度影響較小，較優(yōu)方案為A3B3C3，即分梳工藝長度37 mm、分梳輥速度3 449 r/min、隔離盤角度90°時(shí)，成紗條干質(zhì)量指標(biāo)較好；對(duì)于細(xì)節(jié)指標(biāo)，分梳工藝長度有顯著影響，隔離盤角度影響最小，較優(yōu)方案為A3B3C2，即分梳工藝長度37 mm、分梳輥速度3 449 r/min、隔離盤角度為60°時(shí)，成紗細(xì)節(jié)較少；對(duì)于粗節(jié)指標(biāo)，隔離盤角度有顯著影響，分梳工藝長度影響最小，最優(yōu)方案為A3B2C3，即分梳工藝長度37 mm、分梳輥速度3 314 r/min、隔離盤角度為90°時(shí)，成紗粗節(jié)較少；對(duì)于棉結(jié)指標(biāo)，分梳輥速度有顯著影響，隔離盤角度影響最小，最優(yōu)方案為A3B2C3，即分梳工藝長度37 mm，分梳輥速度3 314 r/min、隔離盤角度90°時(shí)，成紗棉結(jié)較少；對(duì)于毛羽指標(biāo)，隔離盤角度有顯著影響，分梳工藝長度影響最小，最優(yōu)方案為A3B3C3，即分梳工藝長度37 mm、分梳輥速度3 449 r/min、隔離盤角度90°時(shí)，成紗毛羽較少；對(duì)于斷裂強(qiáng)度指標(biāo)，分梳工藝長度有顯著影響，分梳輥速度影響最小，最優(yōu)方案為A3B3C1，即 分 梳工藝長度37 mm、分梳輥速度3 449 r/min、隔離盤角度45°時(shí)，成紗斷裂強(qiáng)度較高。

表3 正交試驗(yàn)極差分析

3.2 多指標(biāo)綜合優(yōu)化分析

本次試驗(yàn)過程中優(yōu)化3 項(xiàng)工藝參數(shù)，對(duì)于多指標(biāo)的優(yōu)化試驗(yàn)，有的指標(biāo)值要求越大越好，而有的指標(biāo)值要求越小越好。通過極差分析可以看出，各個(gè)指標(biāo)值所對(duì)應(yīng)的較好水平參數(shù)可能會(huì)相互矛盾，因此，在工藝參數(shù)優(yōu)化過程中需要進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。綜合評(píng)分法是一種將多指標(biāo)按著一定的規(guī)則轉(zhuǎn)換為單指標(biāo)的方法。具體來講，它是綜合比較各種指標(biāo)的重要性及其實(shí)測值，對(duì)每個(gè)方案結(jié)果評(píng)定出一個(gè)綜合分?jǐn)?shù)，而以此分?jǐn)?shù)作為單指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。這種方法適用于各項(xiàng)指標(biāo)重要程度大致相同的情況，是處理多指標(biāo)問題的常用方法。評(píng)分方法按照如下公式計(jì)算，當(dāng)指標(biāo)值與隸屬度正相關(guān)時(shí)，隸屬度＝（指標(biāo)值-指標(biāo)最小值）/（指標(biāo)最大值-指標(biāo)最小值）；當(dāng)指標(biāo)值與隸屬度負(fù)相關(guān)時(shí)，隸屬度＝1-（指標(biāo)值-指標(biāo)最小值）/（指標(biāo)最大值-指標(biāo)最小值）?？上劝衙宽?xiàng)指標(biāo)的優(yōu)秀值定為滿分，對(duì)其他方案所得的該指標(biāo)值，視其與該優(yōu)秀值的差異根據(jù)隸屬度公式按比例打分，然后對(duì)每個(gè)方案的所有指標(biāo)的分?jǐn)?shù)相加即得綜合評(píng)分［9-10］。依據(jù)每個(gè)方案的綜合評(píng)分，按照單指標(biāo)正交試驗(yàn)法對(duì)其進(jìn)行極差分析，分析結(jié)果分別如表4 和表5 所示。

表4 各試驗(yàn)方案綜合評(píng)分結(jié)果 單位：分

表5 綜合評(píng)分極差分析

由表5 可知，各因素對(duì)多指標(biāo)綜合質(zhì)量指標(biāo)影響的主次順序?yàn)锳＞B＞C，即分梳工藝長度對(duì)綜合質(zhì)量指標(biāo)有顯著影響，分梳輥速度影響次之，隔離盤角度影響最小，相對(duì)應(yīng)的最佳工藝水平為A3B3C3，即分梳工藝長度37 mm，分梳輥速度3 449 r/min，隔離盤角度90°。

4 結(jié)語

通過正交試驗(yàn)分析，結(jié)合轉(zhuǎn)杯紡紗原理可知，分梳工藝長度對(duì)紡紗質(zhì)量的影響較為顯著，分梳工藝長度37 mm 時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)均較好；增大分梳輥速度，可以明顯改善紡紗質(zhì)量，這與其功能密切相關(guān)；隔離盤角度增大后，能夠使纖維順利轉(zhuǎn)移并減少纏繞纖維的產(chǎn)生，從而能夠改善紡紗質(zhì)量。在轉(zhuǎn)杯紡設(shè)備上進(jìn)行多種纖維精梳混紡，是拓寬紡織企業(yè)轉(zhuǎn)杯紗產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、提高產(chǎn)品附加值的必然趨勢。精梳漢麻棉混紡產(chǎn)品具有綠色天然纖維的特性，將會(huì)不斷受到消費(fèi)者的青睞。通過對(duì)精梳漢麻棉混紡轉(zhuǎn)杯紡的工藝試驗(yàn)，為我們尋找影響成紗質(zhì)量的主要因素進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)類似產(chǎn)品的生產(chǎn)實(shí)踐具有較好的指導(dǎo)作用。