基于纖維變速點分布實驗的成紗條干不勻研究

李瑛慧， 謝春萍， 劉新金,2

(1. 江南大學 紡織服裝學院, 江蘇 無錫 214122; 2. 江蘇蘇絲絲綢股份有限公司, 江蘇 宿遷 223700)

基于纖維變速點分布實驗的成紗條干不勻研究

李瑛慧1， 謝春萍1， 劉新金1,2

(1. 江南大學 紡織服裝學院, 江蘇 無錫 214122; 2. 江蘇蘇絲絲綢股份有限公司, 江蘇 宿遷 223700)

為探究大牽伸條件下，牽伸倍數的提高和牽伸分配對成紗條干的影響，提出變速點分布實驗方法，通過纖維變速點分布的變化，分析成紗條干不勻。以9.7 tex棉紗為例，對比環錠細紗機與超大牽伸細紗機前區變速點分布曲線，在超大牽伸細紗機上以線密度1 000 tex粗紗分別紡制9.7、7.3、6.5 tex棉紗，并以9.7 tex棉紗為例，探討不同牽伸倍數分配時，前區變速點分布曲線。結果表明：超大牽伸細紗機較環錠細紗機變速點分布更集中、穩定、前移，成紗條干更優；隨牽伸倍數增大，變速點分布分散，成紗條干變差；紡9.7 tex棉紗，后區、中區牽伸為1.1、1.3時，前區變速點分布更集中前移，成紗條干最優。

變速點分布； 超大牽伸； 成紗條干； 牽伸倍數分配

近年來，紡織行業為提高紡紗效率和經濟效益，追求“高效的、重定量”紡紗工藝，細紗機超大牽伸技術應運而生[1]。增加細紗機牽伸區的數量是實現細紗機超大牽伸技術最可行的方法[2]。本文所用的加裝豐田式集聚紡裝置的TH558型超大牽伸細紗機，是在加裝豐田式集聚紡裝置QFA1528型環錠細紗機牽伸的基礎上增加了1個中區牽伸，使得細紗機總牽伸倍數得到成倍提高，最大牽伸可達300倍，但同時須條在牽伸區的運動狀態也相應地變得更加復雜。

根據移距偏差理論，隨著牽伸倍數增大，必須盡量減小纖維頭端變速點范圍，才能使牽伸附加不勻減小[3]。為使纖維變速點位置集中在很小的范圍內，研究纖維在牽伸區變速點位置引起重視。目前，有學者采用粗紗截面染色法[4]、Montecarulo方法隨機模擬[5]、計算機技術模擬與仿真[6]等研究纖維變速點分布，但并未針對超大牽伸技術[7]進行研究。本文提出一種纖維變速點分布實驗方法，研究在牽伸倍數增大及不同牽伸倍數分配時變速點分布的變化，從而反映摩擦力界合理與否，合理配置超大牽伸裝置，有效控制纖維運動。

1 變速點分布與移距偏差理論

1.1 變速點分布

牽伸過程中，纖維運動的實際情況比較復雜，喂入牽伸裝置的須條是不均勻的，須條中纖維長度既不相等，也不完全伸直平行，牽伸裝置也不完善[8]。理想牽伸是在牽伸時纖維間沒有相對運動，纖維都在同一截面變速，紗條附加不勻并未增加，但須條經牽伸后的不勻率總是增加的，這說明須條在牽伸過程中纖維頭端同在前羅拉鉗口線上變速或牽伸區內某一截面上變速與實際情況不符，即纖維變速點是分散的，稱為變速點分布[9]。

1.2 移距偏差理論

Vasilieff在1915年首先提出了移距概念，后來，Grishin和 Zotikov又對移距偏差理論進行了發展研究[10]。移距偏差是引起附加不勻的根源，而產生移距偏差的原因是纖維的頭端不在同一位置上變速，或者說是由于纖維運動的不規則。移距的計算公式為

s1=Es0±(E-1)X

式中：s0為原始頭端移距；s1為牽伸后形成的新的移距；E為牽伸倍數；X為變速位置差異值。

由移距公式可知，如要求不產生牽伸附加不勻，則必須使移距偏差(E-1)X為0，不產生移距偏差唯一辦法是X為0，這是不可能的。牽伸附加不勻隨變速位置差異值X、牽伸倍數E增大而增大，其他條件不變的情況下，E值越大，牽伸不勻也越大，這是超大牽伸中隨著牽伸倍數增大，成紗條干不勻增加的原因。超大牽伸時，牽伸倍數超過100倍，必須盡量減小X值，才能使牽伸附加不勻減小。

為縮小纖維頭端變速位置的差異范圍，本文將通過實驗研究纖維在牽伸區內的變速位置。

2 實驗部分

2.1 實驗方法

本文提出的纖維變速點分布實驗方法，是利用纖維的移距變化，借助示蹤纖維直觀觀察，并測量纖維頭端移距來研究纖維變速點，示意圖如圖1所示。

具體實驗步驟如下：

1)實驗測得前羅拉速度v1和后羅拉速度v2，在羅拉上做一點標記，記錄羅拉轉10圈的時間，查詢羅拉直徑，將羅拉轉10圈換算為距離，計算羅拉線速度v1、v2。

2)測試羅拉牽伸效率η。

式中：Ep為實際牽伸倍數；Em為機械牽伸倍數。實際牽伸倍數Ep由喂入須條單位長度的質量比牽伸后輸出須條單位長度的質量測得；機械牽伸倍數Em由步驟1)中測得的前羅拉速度比后羅拉速度得到。

3)將粗紗人工解捻，逐根放入示蹤纖維，人工給粗紗加捻，示蹤纖維兩兩間頭端移距可測。如圖1(a)所示，開車前任意2根示蹤纖維A、B，測得原始頭端移距為s0。2根示蹤纖維間也可按一固定距離放入，此時原始頭端移距s0為固定值，可簡化后續步驟中的計算。開車后須條經牽伸區牽伸，觀察最后1根示蹤纖維，當其將要進入后羅拉時，按下緊急停車，使1根示蹤纖維B正好停在后羅拉鉗口線間(開始前多實驗幾次，找到按下緊急停車時能使最后1根示蹤纖維正好停在后羅拉鉗口線的點)，測得牽伸后形成的新頭端移距s1，如圖1(b)所示。這樣示蹤纖維B保證是以后羅拉速度v2運動，使之作為測量基準纖維。經牽伸后離開前羅拉的示蹤纖維A在牽伸區某點變速后以前羅拉速度v1運動，示蹤纖維A比基準纖維B多運動(ηv1t-v2t)距離。加上兩纖維原始頭端移距s0，牽伸后形成的新的頭端移距s1=s0+(ηv1t-v2t)。

4)根據步驟3)中得到的頭端移距公式s1=s0+(ηv1t-v2t)，求得示蹤纖維從變速點變速開始到停車時為止運動經過的時間t，得到示蹤纖維A從變速點變速以后，以前羅拉速度運動經過的距離ηv1t，測量得到示蹤纖維A頭端距離前羅拉鉗口線的距離d，即有

本文提出的變速點位置的測量方法，經實驗測

得大量纖維變速點位置，形成一種分布，即為纖維變速點分布。

2.2 實驗準備

本文實驗采用加裝豐田式集聚紡裝置的QFA1528型環錠細紗機和加裝豐田式集聚紡裝置的TH558型超大牽伸細紗機，選用500和1 000 tex的半精梳純棉粗紗紡制9.7、7.3、6.5 tex棉紗。采用YG086C全自動單紗強力儀測試紗線強力，USTER?TESTER 5條干測試儀測試紗線條干，USTER ZWEIGLE HL400茲韋格毛羽儀測試紗線毛羽。測試條件為：溫度(23±2) ℃，相對濕度(65±3)%，測試前紗線在該條件下平衡24 h。

2.3 實驗方案

先以500 tex純棉粗紗分別使用加裝豐田式集聚紡裝置的QFA1528型環錠細紗機和加裝豐田式集聚紡裝置的TH558型超大牽伸細紗機紡制9.7 tex棉紗，在粗紗定量、所紡細紗定量、鉗口隔距、雙皮圈牽伸、羅拉隔距等參數相同的條件下，QFA1528后區牽伸倍數與TH558后區×中區牽伸倍數相同，保證前區牽伸倍數相同，對比QFA1528和TH558前區纖維變速點分布曲線，研究超大牽伸時的牽伸性能，工藝參數如表1所示；以1 000 tex純棉粗紗使用TH558分別紡制9.7、7.3、6.5 tex棉紗，3種紗線紡紗時后區×中區牽伸為1.1×1.3，探討隨著牽伸倍數增大，前區纖維變速點分布的變化以及對成紗條干的影響，工藝參數如表2所示；使用1 000 tex粗紗定量紡9.7 tex棉紗，總牽伸倍數102.88，探討不同牽伸倍數分配時前區纖維變速點分布曲線。具體牽伸倍數分配如下：后區牽伸倍數都選用1.1，中區牽伸倍數分別為1.1、1.3、1.5、1.7。

表1 9.7 tex棉紗工藝參數Tab.1 Spinning parameters of 9.7 tex cotton yarn

表2 以100 tex粗紗紡制棉紗工藝參數Tab.2 Spinning parameters of cotton yarn with roving weight 1 000 tex

為方便測量和計算，實驗過程中將示蹤纖維放入粗紗時，按兩兩間隔40 mm放入粗紗中，使基準示蹤纖維與其他示蹤纖維的原始頭端移距s0為40，80，…，400mm，變速點分布實驗進行10組，每組實驗中放入10根示蹤纖維，得到的每條曲線為測試100個變速點位置，統計后繪制的變速點分布曲線。

3 結果與分析

3.1 不同牽伸形式變速點分布曲線對比

圖2示出分別使用加裝豐田式集聚紡裝置的QFA1528型環錠細紗機和加裝豐田式集聚紡裝置的TH558型超大牽伸細紗機用線密度為500 tex的純棉粗紗紡制9.7 tex棉紗，2種牽伸形式下前區纖維變速點分布曲線。表3示出QFA1528和TH558細紗機紡制9.7 tex棉紗的各項性能指標。

機型條干CV值/%-50%細節/(個·km-1)+50%粗節/(個·km-1)+200%棉結/(個·km-1)≥3mm毛羽/(根·m-1)斷裂強力/cNQFA152814.037.5100.0180.0267158.66TH55813.695.072.5157.5254161.93

由圖2變速點分布曲線可看到，保證QFA1528后區牽伸與TH558后區×中區牽伸相同的條件下，對比前區纖維變速點分布曲線時，使用TH558細紗機比QFA1528的前區纖維變速點分布更集中、穩定，更靠近前羅拉。由表3棉紗性能指標可看到，TH558細紗機比QFA1528細紗機所紡紗線條干更好，粗細節、棉結更少。由此可分析得到：纖維變速點分布集中、穩定，靠近前羅拉，紗線條干更好；TH558細紗機比QFA1528細紗機所紡紗線前區纖維變速點分布更利于成紗條干均勻，穩定、集中的變速點反映TH558細紗機摩擦力界分布更合理，對纖維的控制力強。TH558細紗機牽伸區多一個中區，使須條在中區小牽伸下纖維伸直平行度提高，須條結構在中區得到優化，有利于成紗條干均勻。由表3還可看出QFA1528與TH558細紗機所紡紗線毛羽和強力都較好，這是由于集聚紡紡紗有利于減少紗線毛羽，提高強力。

3.2 不同線密度棉紗變速點分布

圖3示出1 000 tex純棉粗紗使用TH558細紗機分別紡制9.7、7.3、6.5 tex棉紗，前區纖維變速點分布曲線。表4示出TH558細紗機紡制9.7、7.3、6.5 tex棉紗的各項性能指標。

細紗線密度/tex條干CV值/%-50%細節/(個·km-1)+50%粗節/(個·km-1)+200%棉結/(個·km-1)≥3mm毛羽/(根·m-1)斷裂強力/cN9.713.205.047.5115.0267171.837.315.5940.0180.0172.5280158.936.516.3195.0222.5205.0289160.22

由圖3前區變速點分布曲線可看出，隨牽伸倍數的增加，變速點分布分散、后移，變得相對不穩定。由表4可看出，隨著牽伸倍數的增加，條干不勻增大，粗細節、棉結增多。成紗牽伸倍數增大使得纖維不易受控，纖維運動波動大，纖維變速不穩定，變速點分散，纖維頭端變速位置變動范圍變寬，移距偏差增大，造成牽伸過程中附加不勻增大，成紗條干不勻。3.3 不同牽伸分配下變速點分布

圖4和表5分別示出紡9.7 tex棉紗時不同牽伸倍數分配下前區纖維變速點分布及紗線性能指標。

中區牽伸倍數條干CV值/%-50%細節/(個·km-1)+50%粗節/(個·km-1)+200%棉結/(個·km-1)≥3mm毛羽/(根·m-1)斷裂強力/cN1.113.5412.562.5115.0267170.151.313.205.047.5110.0238171.831.513.7512.570.0102.5245166.351.714.0512.5105.5135.0279163.67

由圖4可看出，在后區牽伸倍數都為1.1，中區牽伸倍數分別為1.1、1.3、1.5、1.7時，前區纖維變速點分布在中區牽伸為1.3時最集中、穩定，更靠近前羅拉。由表5可看出，在后區牽伸倍數都為1.1，中區牽伸倍數分別為1.1、1.3、1.5、1.7時，成紗條干均勻度先變小后增大，粗細節和棉結也有相同的變化趨勢。后區牽伸倍數相同，中區牽伸倍數增大使得須條結構不均勻，纖維間抱合力減弱，進入前區的須條松散，不能配合前區形成穩定的摩擦力界，變速點不穩定，纖維頭端變速位置變動范圍增大，成紗條干不勻增加。

4 結 論

本文對加裝豐田式集聚紡裝置的QFA1528型環錠細紗機和加裝豐田式集聚紡裝置的TH558型超大牽伸細紗機前區纖維變速點分布進行對比，認為TH558型細紗機摩擦力界分布更合理，對纖維的控制力強，變速點分布更穩定、集中，有利于成紗條干均勻。在TH558型細紗機上以1 000 tex粗紗分別紡制9.7、7.3、6.5 tex棉紗，認為牽伸倍數增大使得纖維不易受控，纖維運動波動大，纖維變速不穩定，變速點分散，纖維頭端變速位置變動范圍變寬，移距偏差增大，造成牽伸過程中附加不勻增大，成紗條干不勻，因此大牽伸裝置更要合理布置摩擦力界，有效控制纖維運動，使變速點穩定、集中、前移。在不同牽伸倍數分配下紡9.7 tex棉紗，得到后區牽伸為1.1時，中區牽伸1.3時能為前區提供結構均勻的紗條，并配合前區形成穩定的摩擦力界分布，變速點穩定集中，成紗條干均勻。

FZXB

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Study on yarn unevenness based on experiment of fibers accelerated-point distribution

LI Yinghui1, XIE Chunping1, LIU Xinjin1,2

(1.CollegeofTextile&Clothing,JiangnanUniversity,Wuxi,Jiangsu214122,China; 2.JiangsuSpcc-SilkCo.,Ltd.,Suqian,Jiangsu223700,China)

In order to explore the effect of the enhancement of the drafting multiple and the collocations of drafting multiple on yarn unevenness, the experiment of the accelerated-point distribution is presented. The yarn evenness is analyzed by the change of fibers accelerated-point distribution. Firstly, 9.7 tex cotton yarn was taken as example, and the accelerated-point distribution of the front draft zone of ring spinning frame and super high drafting ring spinning frame were compared. Then, 9.7 tex, 7.3 tex and 6.5 tex cotton yarns were spun on the super high drafting ring spinning frame with the heavy weight 1 000 tex of the roving. Lastly, 9.7 tex cotton yarn was taken as example, under the different collocations of drafting multiple, the accelerated-point distribution of the front draft zone was explored. The results indicate that the accelerated-point distribution of the super high drafting ring spinning frame is more centralized and stable and fronted than ring spinning frame, and the yarn evenness is better. And along with the increasing of the drafting multiple, the accelerated-point distribution is more dispersed and the yarn evenness is worse. Moreover, 9.7 tex cotton yarn is spun on 1.1 back draft and 1.3 intermediate draft, the accelerated-point distribution of the front draft zone is the most centralized and fronted, and the yarn evenness is the best.

accelerated-point distribution; super high drafting; yarn evenness; collocation of drafting multiple

10.13475/j.fzxb.20150500206

2015-05-04

2016-04-15

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)；江蘇省產學研項目(BY2014023-13，BY2012051，BY2013015-24)；江蘇省科技成果轉化項目(BA2014080)；廣東省產學研項目(2013B090600038)

李瑛慧(1993—)，女，碩士生。主要研究方向為紡紗新技術。謝春萍，通信作者，E-mail: wxxchp@vip.163.com。

TS 131.9

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