段紡紗的研發與應用

麥永光

（廣州紡織服裝研究院有限公司，廣東廣州510663）

花式紗線以其獨有的紗線結構、豐富的變化、色彩繽紛的外觀效果，能極大地增加織物的花色品種，滿足現代人衣著向時尚、自然、休閑、個性、新穎等多元化方向發展的需求。目前細紗機一般只能紡平紗，即紗線結構沒什么變化，多為普通單色及混紡紗線，結構差異的新產品較少，附加值低。而且在多色混合的紡紗工藝中，多數在纖維的橫向組合中研究，紗線縱向上色澤的變化一般采用段染技術，因生產成本較高，使用受到一定的限制。

本文針對上述的狀況，采用FA506 型細紗機，通過對其傳動系統進行技術改造，并應用先進的控制設備，單獨控制各根羅拉的速度，以控制紗線的喂入和輸出，從紗線形態及結構的運用角度出發，研發出可以生產段紡紗的設備和工藝技術方法，并使產品在市場上能得到應用推廣，帶動行業技術進步，滿足現代消費者的需求，為企業帶來更大的經濟效益。

1 段紡紗生產原理與細紗機的技術改造

1.1 段紡紗生產原理

生產段紡紗時在細紗機采用兩根粗紗喂入，一根作為基紗，從粗紗管上退繞下來后，繞過導紗桿經搖架上導絲輪的引向，連續喂入到中羅拉；另一根作為色紗，按正常通道喂入到后羅拉，通過控制系統的作用，在后區牽伸后再間斷喂入到中羅拉，最后兩根紗條在前牽伸區集合，一起牽伸并加捻形成段紡紗[1]。因色紗喂入是間斷的，這就要求后羅拉在紡紗過程中作時轉時停的間歇性運動。紡紗時前中羅拉由主電機帶動，作正常牽伸紡紗；而后羅拉通過伺服電機系統的單獨控制，經輸入參數到系統就能使后羅拉作轉動或停頓的運動，且運動時間的長短和快慢也是可控的，從而控制色紗喂入的數量與時間，就使紗間斷產生有顏色的彩段。

1.2 細紗機技術改造方法和采用技術路線的要點

1.2.1 后羅拉與前中羅拉的傳動分離

FA506 細紗機前、中、后三根羅拉原本是連在一起傳動的，不能對每根羅拉作單獨控制。生產段紡紗時，為使兩根粗紗分別在中、后羅拉喂入時能夠作出獨立控制，對牽伸區的傳動要作改變，將中羅拉傳動至后羅拉的過橋牙（68T）拆掉，把后羅拉與中羅拉的傳動分離。然后在后羅拉的軸頭上安裝齒輪，用伺服電機通過鏈條將其傳動，獨立驅動后羅拉，同時保留前、中羅拉原有的傳動不變，實現后羅拉與前、中羅拉可以各自控制傳動。

1.2.2 后羅拉采用伺服電機控制系統傳動

后羅拉分離以后，為保證前、中、后羅拉同步運轉，并對后羅拉的運動作出準確的控制，我們通過在中羅拉加裝編碼器產生信號和采用伺服電機式竹節紗裝置系統來實現。伺服電機控制系統由操作面板、CPU 程序處理器、驅動器和伺服電機等主要部分組成，通過輸入參數經CPU 程序處理器發出程控指令，到驅動器驅動伺服電機，按指令作周期性或無規則的無級數變換轉速，從而對后羅拉運動的改變作出有效控制，達到紡紗所指定的工藝要求。該系統具有無慣性、旋轉速度精確，變化范圍廣，執行工藝更準確，產品質量更穩定的特性。

1.2.3 加裝粗紗吊錠和導絲輪

根據段紡紗生產工藝的要求，細紗機的粗紗吊錠數量要增加一倍以上。為保證從中羅拉喂入的粗紗，能正確喂入到前區并與后羅拉喂入的粗紗重疊在一起，使它們形成抱合一起共同牽伸，確保成紗的質量，在加壓搖架上每錠都必須加裝導絲輪，用以引導中羅拉喂入的粗紗。

2 段紡紗主要工藝參數的確定

段紡紗能否形成一定的特色風格，關鍵是要確定好后羅拉的轉速和后羅拉轉速變化的間隔時間這兩個主要參數。

經改造用于生產段紡紗的細紗機，就把原來前后兩個牽伸區，分為兩個不同功能的區域。前區是主牽伸區，通過改變原有牽伸變換齒輪E、D 牙的齒數來改變牽伸倍數，使紗線達到工藝所要求的號數，段紡紗的總牽伸倍數等于原前區牽伸的倍數。后區主要是控制色紗的牽伸與喂入，使其經后區牽伸后，按工藝要求的喂入量間斷地喂入到中羅拉。

2.1 后羅拉轉速

2.1.1 改變后羅拉轉速的方法

后羅拉轉速是決定彩段粗細、顏色深淺的主要參數。主要是通過調節伺服電機控制系統里牽伸和超喂的倍數來實現對后羅拉轉速的改變。后區實際牽伸倍數= 控制系統的牽伸倍數÷超喂倍數。選用小的后區牽伸，就意味著后羅拉轉速快，色紗只經比較小的牽伸，喂到中羅拉的纖維量就越多，產生的彩段越粗顏色越深；反之后羅拉轉速慢，產生的彩段越細顏色越淺。

色紗喂入量（tex）= 色紗粗紗定量（tex）÷后區實際牽伸倍數

2.1.2 表述彩段粗細的方法

彩段的粗細可以用彩段部分的粗度與基紗（原色紗）部分的粗度相比的倍數來表述。計算公式為： 彩段的倍數= [色紗喂入量（tex）+ 基紗粗紗定量（tex）]÷ 基紗粗紗定量（tex），一般在1.2 ～3 倍之間選用。

2.1.3 控制系統牽伸與超喂倍數的確定

主要是根據色紗和基紗粗紗的定量，和段紡紗要形成的風格效果綜合考慮來決定。牽伸倍數一般在5 ～30; 超喂倍數在0.01 ～9.99。當超喂選用0.01 倍時，后區實際牽伸倍數最小也有100 倍以上，而中羅拉按正常的工藝設計來計算，一般在10 r/min 以下，也就是說在這個時候，后羅拉的轉速最快也只有0.1 r/min，實際上是做相當于停頓的運動，色紗此時就停止向中羅拉喂入，紗段也就沒有色彩。牽伸倍數只能確定一個參數，超喂倍數則可設計240 個不同的參數。

2.2 后羅拉轉速變化的間隔時間

后羅拉轉速變化的間隔時間是決定彩段長度與彩段間距的主要參數。

改變后羅拉轉速變化的間隔時間可通過改變伺服電機控制系統里粗節和細節這兩個參數來實現。

粗節參數主要控制紗里彩段的長度，理論上輸入多少數字就可輸出多少mm 長度的彩段，但從后羅拉喂入的色紗還要經前區牽伸，所以彩段的實際長度= 輸入長度（mm)× 前區牽伸倍數，由于紡紗纖維本身是有一定的長度，經牽伸后也不能把它拉斷，所以盡管長度設計到最短的1 mm，彩段實際最短的長度也只能是所紡纖維的長度。

細節參數主要控制紗里彩段之間的間隔長度，與上同理，輸入多少數字就表示彩段之間的間隔就有 “輸入長度× 前區牽伸倍數”的長度(mm)。所以實際長度從理論上來講，最短的間隔等于前區牽伸倍數。

粗節和細節可各分別設計120 個不同的參數，也是根據每種段紡紗要產生的風格效果來分別確定，數據范圍為1 ～9 999。

3 段紡紗工藝技術要點

3.1 細紗工藝

細紗是段紡紗生產的關鍵工序，生產難度要比常規紗大，為保證機臺生活好做和產品質量，前羅拉速度要降低，在12 ～15 m/min 為宜。段紡紗中彩段的附著牢度差，為加強對色紗的包覆作用提高成紗質量，采用比常規紗大10% ～20%的捻系數[2]。

段紡紗的彩段部分比正常紗要粗，在紡紗過程中容易造成卷繞氣圈突然加大碰撞到隔紗板使紗斷頭或起毛，為穩定氣圈張力，減小斷頭和毛羽，宜選用比正常紡紗重2# ～3# 的鋼絲圈。

由于基紗沒有經后區牽伸，就直接喂入到前區牽伸，因此在牽伸過程中纖維之間的抱合比較緊，造成摩擦力界增大，容易出現牽伸不開而產生硬頭的現象，所以前區羅拉隔距適當比正常紡紗放大2 ～3 mm，以利于牽伸正常生產。為有效控制色紗能集中準確地喂入到中羅拉，后區羅拉隔距以偏小掌握為好，在保證正常牽伸的前提下，隔距越小控制越好，采用25 mm 的隔距合適。

3.2 基紗粗紗定量和捻系數的設定

由于基紗粗紗在細紗工序沒有經過后區的牽伸，會出現在前區牽伸不順利的問題，因此定量不宜過大，一般在經細紗前區10 ～35 倍的牽伸后能達到所紡的號數為宜。在保證粗紗能正常退繞的情況下，捻系數以比正常粗紗少10% ～15%為適合，有利于前區牽伸。

3.3 色紗粗紗定量和捻系數的設定

粗紗定量只要保證色紗能按所生產段紡紗工藝要求的喂入量喂入就可以。因色紗在后區牽伸時，牽伸倍數一般比正常紡紗要大好幾倍以上，牽伸后纖維容易分散不集中，進入前區時難與基紗抱合，不利于對纖維運動的控制，所以捻系數要比正常粗紗大10% ～20%。

4 段紡紗生產要點

段紡紗與常規紗的工藝有區別，對生產操作的要求必須更嚴格，在實際生產中要重點注意以下幾個問題，以保證產品質量。

（1）由于色紗是間斷喂入，經后區牽伸后纖維都有些分散，如不加以控制成為浮游纖維，會出現色紗不能順利地包纏在基紗上的現象，所以基紗與色紗兩根粗紗在前后區的喂入必須在同一平面的直線上，保證色紗能順利進入到中羅拉鉗口[3]，在前區與基紗上下重曡在一起互相形成抱合，這樣色紗就能很好地包纏在基紗上，確保成紗質量。

（2）前牽伸區加裝集合器，能把基紗與色紗的兩種纖維收集在一起，有效控制色紗浮游纖維的運動，防止色紗纖維的跑失，明顯提高成紗質量。

（3）強化對操作人員的管理，增強值機工的質量意識，做到勤巡回，重點加強對粗紗喂入部分的檢查，避免兩根粗紗在喂入時發生斷裂的現象。

（4）段紡紗生產工藝確定后，基紗與色紗粗紗的定量不能改變，以保證每次成紗質量的一致性。

5 段紡紗的應用推廣

近年來，我司根據市場的需求，采用段紡紗生產技術，充分利用各種纖維的性能，開發了如下幾類的產品。

（1）用兩組染色性能不同的纖維成份分別紡成兩種粗紗，用作基紗和色紗進行紡紗，用該紗織成的面料，采用不同的染色，可得到布面和彩段顏色各不相同的效果，客戶可根據需要，比較隨意地造出不同色彩搭配的效果，應用方便廣泛。

（2）用兩組染色性能不同的纖維成份分別紡成兩種粗紗，但先把用作色紗的纖維染色（或用色纖），在紡成粗紗后跟基紗一起紡紗，紗線就可直接出現彩段的效果，可簡化后整加工降低成本。為使布面彩段顏色多樣化，在紡制色紗粗紗時可用幾種不同顏色的纖維，先分別單獨制條，然后混并紡成粗紗與基紗一起紡紗，可得到彩段顏色變化更豐富的效果。

（3）與彩點紗的生產工藝進行復合，紡制彩點段紡紗。采用彩點紗的生產工藝，加進與色紗原料相同的點子或其他有色的點子，紡成有點子的基紗粗紗，然后和色紗一起紡紗，所織出的面料染色后，同時就有彩點和彩段的效果，布面的立體感更為突出。

（4）采用加進含有色紗原料成分的纖維，和其他纖維一起紡制基紗粗紗，然后與色紗一起紡紗，所織成的面料只染基紗與色紗共有的原料，使面料底色和彩段部分是同一顏色，但有深淺之分，底色稍淺一點，彩段部分深一點，整個布面得到比較柔和，且有立體感的效果。

（5）通過采用多組不同超喂倍數的工藝參數，使后區牽伸倍數作出相應不同的改變，喂到中羅拉的色紗纖維量也同步發生變化，紗上每一段的彩段隨之產生深淺粗細不同的變化，織成的面料顏色有深淺之分，凹凸感和層次感更明顯。

6 結論

段紡紗生產技術改變了以往對細紗機的改造多是將中、后羅拉作為一個整體，通過控制這個整體的喂入速度與時間，來生產竹節紗、大肚紗等花式紗線的傳統理念，反過來將前、中羅拉作為一個整體，后羅拉作為獨立喂入的羅拉，紡紗時采用兩根粗紗喂入，一根從中羅拉連續喂入，另一根從后羅拉間斷喂入，生產出有顏色間斷變化的段紡紗。一改傳統紡紗一根紗線只有一種顏色的生產工藝，技術具有獨特性。

段紡紗生產技術可推廣到一般的紡織企業中應用，改造成本不高。而且細紗機的改造是可逆的，改造后既能生產段紡紗，也能很簡單地恢復原有的功能，生產普通紗線和竹節紗，設備用途更廣。經生產證明，用上述的技術可以穩定生產出符合客戶要求的紗線，進行批量生產，供客戶應用在針織、機織、毛織等各個領域。從段紡紗的實際應用中可看出，充分利用好各種纖維不同的性能，合理地設計好生產工藝，就能更好地體現段紡紗所獨有的風格，使產品多元化應用更廣。

[1]李曉華，陸錫濱，陳衛紅.彩虹紗的開發實踐[J].廣西紡織科技，2007 (3): 9-10, 28.

[2]趙慧，葉靜.彩滌/棉纖維段彩紗的工藝研究[J].輕紡工業與技術，2010 (4): 5-6, 21.

[3]桂亞夫，徐亞軍，吳洪華.后區竹節紗的紡制體會[J].棉紡織技術，2011 (3): 44-46.