桑皮纖維/棉噴氣渦流紗的工藝優化

張國兵+王建明+瞿才新+王國和

摘要：運用噴氣渦流紡技術生產桑皮纖維/棉 55/45 28 tex噴氣渦流紡針織紗，通過多目標灰色局勢決策方法對紡紗關鍵元件噴嘴和紡錠內徑進行優選，確定最優的紡紗元件為 5 孔的噴嘴、1.3 mm的紡錠內徑。采用正交試驗設計方法，對噴氣渦流紡的紡紗速度、噴嘴壓力、前羅拉到紡錠頂端的距離等 3 個關鍵工藝參數進行優化設計，并得出噴氣渦流紡的最佳工藝參數：紡紗速度為300 m/min，噴嘴氣壓0.6 MPa，前羅拉到紡錠頂端的距離為18 mm。

關鍵詞：桑皮纖維；噴氣渦流紡；灰色局勢決策；正交試驗；工藝優化

中圖分類號：TS111.8 文獻標志碼：B

On Optimizing the Process for Spinning Mulberry/Cotton Blended Yarn on Air-jet Vortex Spinning Machine

Abstract： A 28 tex mulberry/cotton （55/45） knitting yarn was spun with air-jet vortex spinning technology. By using multiple objective grey situation decision model the key spinning elements including air-jet nozzle and spindle were selected and decided that the optimal ones are five-hole nozzle and spindle with 1.3 mm inner diameter. Three key parameters of air-jet vortex spinning process including spinning speed， nozzle pressure and the distance between nozzle and front drafting roller were also optimized by orthogonal test and the test results show that the optimal spinning speed is 300 m/min， the nozzle pressure is 0.6 MPa and the distance between nozzle and front drafting roller is 18 mm.

Key words： mulberry fiber； air-jet vortex spinning； multiple objective grey situation decision； orthogonal test； process optimization

1 桑皮纖維/棉噴氣渦流紗

噴氣渦流紡（MVS）紗線具有類似環錠紗的結構，但毛羽比環錠紗大大減少，具有優良的抗起毛起球性能，紗體蓬松，吸濕去濕速度快。利用MVS開發桑皮纖維/棉混紡紗，提高了桑皮纖維的可紡性，縮短了生產工藝流程，同時賦予紗線獨特的結構特征，提高紗線品質，可滿足人們追求時尚、健康、環保的消費需求。為進一步提高桑皮纖維/棉55/45 28 tex噴氣渦流紗的質量，采用灰色局勢決策方法對噴氣渦流紡紡紗關鍵元件進行優選，同時利用正交試驗設計對生產工藝參數進行優化設計，并得出最優生產工藝。

2 噴嘴與紡錠的優選

噴氣渦流紡的紡紗機構包括針座、N1噴嘴、N2噴嘴、錠子、輸出裝置、噴嘴簇射裝置、輸出橫動裝置，其中噴嘴、紡錠的選用對紗線質量尤為重要。

紡錠是加捻成紗的關鍵器材，紡錠的選用直接影響紗線的強力、毛羽等性能。N1噴嘴是噴氣渦流紡的重要元件，其規格形式的選用直接影響紗線的強力、毛羽以及條干均勻度，對成紗質量影響較大，因此，做好紡錠和噴嘴的優選是工藝設計與工藝優化的前提。

采用內徑規格為1.2、1.3和1.4 mm等 3 種紡錠以及 4、5 和 6 孔的噴嘴作為優選對象，運用多目標灰色局勢決策進行優選，設計方案如表 1 所示。

在優選中選取毛羽指數H、斷裂強度、單強CV值、條干CV值等 4 項性能指標作為考察指標來綜合評定紗線的質量，斷裂強度越大越好，而毛羽指數、單強CV值、條干CV值越小越好，考察性能指標權重分配見表 2。選則紡紗工藝參數：紡紗速度200 m/min，噴嘴壓力0.6 MPa，前羅拉到紡錠頂端的距離15 mm，紗線質量考察指標測試結果見表 3。

經計算可得決策矩陣R（1，9）=[0.853， 0.917， 0.925， 0.937，0.949， 0.865， 0.886， 0.888， 0.934]，數值越大表示方案越優，最優方案為4#方案，即選用1.3 mm的紡錠和 5 孔的噴嘴。

3 正交試驗優化紡紗工藝

3.1 正交試驗設計

噴氣渦流紡的成紗性能受到較多參數的影響，其中噴嘴壓力、紡紗速度以及前羅拉到紡錠頂端的距離直接決定了纖維在紡錠內包纏效果，影響紗線質量，因此重點對紡紗速度、噴嘴壓力和前羅拉到紡錠頂端的距離通過正交試驗進行優化，進行三因子三水平正交試驗，因素水平表見表4。

3.2 試驗結果與分析

選取毛羽指數H、單紗斷裂強度、單強CV值、條干CV值為試驗指標，以全面考察工藝參數對紗線主要性能的影響。本著斷裂強力越大越好及毛羽指數H、單強CV值、條干CV值越小越好的原則，對指標進行分析。試驗方案及結果見表 5、表 6。

注：*為影響顯著。

從表 6 可以看出，紡紗速度對條干均勻度影響明顯，噴嘴壓力對紗線單紗斷裂強力、毛羽指數H影響顯著，前羅拉到紡錠頂端的距離對單強CV值影響顯著。根據計算表確定的較好的工藝條件確定較優工藝方案。A因素對 1 項指標有顯著影響，其中A2占了 1 項，應選A2。B因素對 2項指標影響顯著，其中B3占 2 項，應選B3。C因素對 1 項指標有顯著影響，C1占了 1 項，應選C1，得出最優工藝為A2B3C1，即采用紡紗速度300 m/min、噴嘴壓力0.6 MPa以及前羅拉到紡錠頂端的距離18 mm。

4 結語

在噴氣渦流紡紡紗過程中，紗線質量受多種因素影響，要根據加工原料以及機型不同適當調整工藝，可通過多目標灰色局勢決策方法對噴氣渦流紡的生產元件進行優選，紡紗關鍵工藝參數可通過正交試驗設計方法進行優化，以保證成紗質量和生產的順利進行。

參考文獻

[1] 李德州，顏國華，張學軍.NO.861型渦流紡紗機的使用[J].棉紡織技術，2010，38（8）：43-46.

[2]裴澤光，俞兆昇，郁崇文.影響噴氣渦流紗強度的因素[J].紡織學報，2008，29（12）：22-24.

[3]楊碩，郭琪，郁崇文.MJS與MVS紗線性能對比研究[J].上海紡織科技，2008，36（7）：50-52。

[4] 邢明杰.噴氣渦流紡紗特征的研究[J].棉紡織技術，2009.37（8）：15-18.

[5] 趙力曼，李向紅，沈蘭萍.噴氣紡紗噴嘴氣壓的工藝研究[J].棉紡織技術，2009，37（7）：4-7.