集聚紡系統在絹紡細紗機中的應用

汪興鋒， 徐伯俊， 蘇旭中， 陳 松， 戴家雨

(1. 生態紡織教育部重點實驗室(江南大學)， 江蘇 無錫 214122；2. 江蘇蘇絲絲綢股份有限公司， 江蘇 宿遷 223700 )

集聚紡系統在絹紡細紗機中的應用

汪興鋒1， 徐伯俊1， 蘇旭中1， 陳 松2， 戴家雨2

(1. 生態紡織教育部重點實驗室(江南大學)， 江蘇 無錫 214122；2. 江蘇蘇絲絲綢股份有限公司， 江蘇 宿遷 223700 )

為進一步提高絹絲的成紗質量,降低生產成本，將集聚紡技術運用在絹紡中，通過分析幾種形式集聚紡對絹紡的適應性，將環錠紗和集聚紗的成紗質量進行對比，并對絹絲進行燒毛。結果表明：四羅拉集聚紡應用在絹紡中最具優越性，采用新的四羅拉集聚紡裝置能夠使須條在集聚區內集束，從而消除加捻三角區；與環錠紡相比，集聚紡紗線的強力、毛羽、條干等指標均較好；集聚紡紗線的損耗率低于環錠紡紗線，并且能夠減少工序，節約能源。

集聚紡； 絹紡； 成紗質量； 燒毛

集聚紡是傳統環錠紡的革新[1]，自1999年法國巴黎國際紡織機械展覽會上集聚紡細紗機首次亮相之后[2]，迅速席卷了紡織行業。集聚紡因其獨有的特點可最大限度地減小加捻三角區，使得成紗毛羽、強力和伸長率都有很大的改善，從而在棉紡、毛紡系統上得到廣泛的應用，但是對于絹絲集聚紡的研究國內鮮見相關報道，為此，本文對集聚紡技術在絹紡中的應用進行探討。目前，氣流式集聚紡有卡摩紡、 三羅拉集聚紡及四羅拉集聚紡等[3]。卡摩紡細紗機成本較高，而且絹絲纖維長度長[4]，在卡摩紡細紗機上不易牽伸；對于三羅拉集聚紡，其前膠輥之間的銜接齒輪易磨損，此外，依靠壓桿自身重力來穩定網格圈的運動，其左右受力不穩定，對絹絲成紗質量造成一定的影響；而四羅拉集聚紡則是在細紗機上進行改造，并裝有新型阻捻膠輥，從而穩定小羅拉加壓，減少膠輥波動，引導網格圈積極運動，維護成本相對三羅拉集聚紡較低[5-6]。

1 細紗機的集聚紡改造

對于以往的四羅拉集聚紡，輸出紗線的阻捻膠輥是通過保持架將其連接在前檔膠輥上，這樣的結構決定了阻捻膠輥的固定和加壓都必須依靠前檔膠輥，然而主要靠搖架握持的前檔膠輥在運轉時會出現左右晃動，從而影響阻捻膠輥運轉的穩定性，其結構示意圖如圖1所示。

注：1—阻捻膠輥； 2—保持架； 3—前檔膠輥。圖1 傳統阻捻膠輥Fig.1 Traditional anti twisting rollers

本文從節約成本角度考慮，充分利用現有的資源，在以往四羅拉集聚紡裝置的基礎上進一步改進。在精紡機的前羅拉前方加裝異形管和小羅拉，由過橋齒輪銜接小羅拉和前羅拉，搖架的前端采用新型阻捻膠輥代替傳統的阻捻膠輥，并使之與搖架成為一體，故在紡紗時不會出現膠輥晃動，從而配合小羅拉穩定紗線的輸出。新型阻捻膠輥示意圖如圖2所示。

注：1—固定孔； 2—槽孔； 3—絨輥口； 4—調節孔；5—握持臂； 6—膠輥。圖2 新型阻捻膠輥Fig.2 New anti twisting rollers

絹紡型四羅拉集聚紡的集聚區握持距離為40 mm，其小羅拉和前羅拉具有相同的線速度，因此集聚區內的須條在成紗過程中軸向結構相對穩定，為纖維向紗體內部轉移、須條得以順利的完成集聚提供了有利條件。四羅拉集聚紡示意圖如圖3所示。

注：1—喇叭口； 2—后膠輥； 3—中膠輥； 4—皮圈； 5—前膠輥；6—新型阻捻膠輥； 7—異型管； 8—小羅拉； 9—過橋齒輪。圖3 四羅拉集聚紡示意圖Fig.3 Schematic diagram of four roller compact spinning

2 實驗部分

為探究集聚紡改造后的紡紗效果，分別紡制8.33 tex的環錠紡、集聚紡絹絲紗線，再制成16.67 tex的股線，并對其成紗質量進行對比和分析。

實驗主要工藝參數為：粗紗定量為5.0 g/10 m，單紗設計捻度為700 捻/m，細紗線密度為8.33 tex，總牽伸倍數為60，前羅拉轉速為140 r/min，采用傾斜角為5 °的直線型溝槽，吸風負壓為3 400 Pa，并紗采用2根細紗并合，其張力片質量為6 g，倍捻的設計捻度為550 捻/m，2種股線均采用3道燒毛。

實驗設備:FK501型細紗機，上海第二紡機股份有限公司；異型管、網格圈、新型阻捻膠輥，常州恒基紡織有限公司；DJ691B型燒毛機，浙江金鷹股份有限公司；USTER?TESTER 5-C800型長絲條干儀，烏斯特技術(上海)有限公司；YG020型電子單紗強力測試儀、YG173A型毛羽測試儀，蘇州長風紡織機電科技有限公司。

由于絹絲是高檔紡織原料，常用于紡制高支紗線，再將紡出的高支紗經并絲制成股線，以提高紗線的強力，改變紗線結構。本文分別以絹絲單紗和燒毛前后的雙紗為研究對象，并對其物理機械性能進行測試，測試的溫度為20 ℃，相對濕度為65%，紗線的強伸性如表1所示。

表1 紗線的強伸性能Tab.1 Tensile propenties of yarns

從表1中可看出，集聚紡絹絲紗線強力高于對應的環錠紡絹絲紗線，其主要原因在于集聚紡紗過程中消除了加捻三角區[7]，須條中的纖維基本上都是處于平行的狀態下被加捻的，纖維的強力得以充分利用，在加捻過程中不會出現纖維的張力波動，因此紗線的強力相對較高。此外，在集聚的過程中，紗線中心位置因纖維堆積密度[8-9]的增大引起受力的纖維增多，纖維之間的相互作用力增大，進而減小了纖維之間的滑脫，使得纖維的伸長分布均勻，增加了紗線的斷裂伸長率。

降低紗線毛羽、提高成紗條干均勻度是集聚紡最鮮明的特點，紗線的毛羽性能和條干分別如表2、3所示。

表2 不同毛羽長度的毛羽根數Tab.2 Average number of hairs with different lenght in yarns 根/(10 cm)

表3 紗線條干Tab.3 Evenness of yarns

從表2、3可看出，集聚紡絹絲紗線的毛羽數明顯小于對應的環錠紡絹絲紗線，而且他們的條干、細節、粗節和綿結都比對應的環錠紡紗線有所改善。這主要是由于在環錠紡中，位于加捻三角區的扁平狀的纖維叢在卷捻成圓柱形紗線時，纖維叢外部和中部的纖維所走過的路徑不同，導致部分纖維露在紗體表面，毛羽增加。而對于集聚紡，在須條集聚的過程中，纖維向紗體中轉移，被包裹在紗體內，消除了加捻三角區，從而減少了毛羽的產生。此外，由于新型阻捻膠輥安裝在搖架前端，從一定程度上增加了羅拉加壓，吸風負壓使得飛花減少，這些都有利于粗細節的減少。

絹絲紗線表面存在毛羽，嚴重影響其產品外觀質量[10-11]，因此，燒毛工序尤為重要。燒毛工序的主要工藝參數如表4所示。

從表可看出，集聚紡絹絲紗線每道燒毛的煤氣用量都明顯低于環錠紡紗線。由于毛羽單位體積的受熱面積比絹絲大，在快速通過火焰時，毛羽迅速被燒焦，而絹絲主體卻免受破壞，同時釘帽與紗線反復摩擦，從而去除被燒焦的毛羽。用視頻顯微鏡拍攝絹絲股線表面的毛羽如圖4所示。可見未燒毛的環錠紡股線表面的毛羽較多，且排列比較松散，在頭道燒毛過程中需采用較高的火焰溫度來燒焦大部分的毛羽，故其煤氣用量較大，而后再經兩道精燒，進一步去除毛羽，燒毛后的絹絲潔凈度為85分。而未燒毛的集聚紡紗線表面的毛羽相對較少，所需火焰溫度也相對較低，因而煤氣用量小于環錠紗的用量，且燒毛后的潔凈度已經到達90分，同時降低了因燒毛而造成的原料損耗，集聚紡紗線燒毛后的損耗率為4.95%，比環錠紡紗線的小4.48%。由此可見，集聚紡既節約能源又減少原料耗損。

表4 燒毛主要工藝參數Tab.4 Main technology parameters of singeing

圖4 股線表面的毛羽 (×50)Fig.4 Hairiness in surface of plied yarns(×50). (a)No singeing of ring-spun plied yarns; (b)No singeing of compact spinning plied yarns; (c)Singeing of ring-spun plied yarns; (d)Singeing of compact spinning plied yarns

3 結 論

1)四羅拉集聚紡摒棄了卡摩紡及三羅拉集聚紡的一些缺點，既能滿足絹絲牽伸要求、穩定紗線輸出，又可減少機器的改裝、維護成本，適合大多數企業的發展要求。

2)改裝后的集聚裝置可減小紡紗加捻三角區，使得絹絲紗線的成紗質量提高，相比于環錠紡紗線，集聚紡紗線的強力和伸長率均增大，毛羽明顯減少，條干均勻度也有所改善。

3)通過集聚紡生產出的絹絲紗線進行燒毛時，其煤氣用量和燒毛次數都少于相應的環錠紡紗線的條件下，仍能獲得更高的潔凈度，減少了原料的損耗，降低生產成本。

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Application of compact spinning system in silk spinning frame

WANG Xingfeng1, XU Bojun1, SU Xuzhong1, CHEN Song2, DAI Jiayu2

(1.KeyLaboratoryofEco-Textiles(JiangnanUniversity),MinistryofEducation,Wuxi,Jiangsu214122,China; 2.JiangsuSpcc-SilkCo.,Ltd.,Suqian,Jiangsu223700,China)

In order to further improve the silk yarn quality and cut production costs, the compact spinning technology is used in silk spinning. The adaptability of several kinds of compact spinning in silk spinning was analyzed, and then the superiority of the four roller compact spinning was obtained, the qualities of yarns spun on the conventional spinning frame and the compact spinning system were comparatively analyzed. Finally, silk was singed. It turned out that the superiority of the four roller compact spinning, and by adopting four roller compact spinning system, the fibers can be clustered in the agglomeration zone and the twisting triangle will be eliminated. Compared with conventional spinning frame, it concluded that the strength, hairiness and evenness of yarns spun on the compact spinning system are better. The loss rate of the compact spinning system is lower, and it can also reduce procedures and energy consumption.

compact spinning; silk spinning; yarn quality; singeing

10.13475/j.fzxb.20150103004

2015-01-14

2015-09-29

紡織服裝產業河南省協同創新項目(hnfz14002)；江蘇省自然科學基金項目(BK2012254)；江蘇省科技成果轉化項目(BA2014080)；江蘇省產學研項目(BY2012051, BY2013015-24, BY2014023-13)

汪興鋒(1990—)，男，碩士生。主要研究方向為絹絲緊密紡產品開發。徐伯俊，通信作者，E-mail: wxxbj@sina.com。

TS 144.1

A