絲餅條紋絲分布規律及其在生產中的應用

邵明禮，靳文鶴，楊軍杰

(新鄉化纖股份有限公司，河南新鄉453011)

絲餅條紋絲分布規律及其在生產中的應用

邵明禮，靳文鶴，楊軍杰

(新鄉化纖股份有限公司，河南新鄉453011)

針對半連續紡黏膠生產工藝中出現絲餅條紋絲，分析了其形成的原因及規律，闡述了差微箱對條紋絲分布的影響。在實際生產中通過調整條紋絲的數量、大小及位置分布，解決了絲餅內層條紋絲加工易出現斷頭、不易退繞等問題。

黏膠纖維；絲餅；條紋絲；卷繞；差微箱

R535型紡絲機是原產于德國的半連續黏膠長絲紡絲機，在該紡絲機上所紡的絲餅中，經常會發現絲餅內層面條紋絲較多。在條紋絲處，絲條重疊擠壓較嚴重，在絲餅成筒時絲條易斷頭，嚴重影響絲餅成筒，并造成大量斷頭及廢絲，對生產造成了較大的影響。為了減少因條紋絲造成的各種問題，作者從理論及生產實際兩方面對條紋絲的形成原因及分布規律進行了分析和探討。利用其分布規律，在生產中通過調整影響條紋絲位置的各種參數，減少絲餅內層條紋絲的大小及數量，從而減少加工成筒的斷頭率及廢絲率，提高了絲餅的退繞性能。本文從理論及實際兩方面對條紋絲的成因及其分布規律進行分析，并簡要闡述了其在實際生產中的應用。

1 條紋絲的理論分布規律分析

紡絲機升降架每升降一次，絲條在絲餅內壁的卷繞圈數 （下文中簡稱為 “卷繞圈數”，用“N”表示）與條紋絲的形成有關。絲條的卷繞圈數與絲條的卷繞直徑、紡速、升降架的升降次數等參數有關。

其關系可用如下公式進行表示：

NπD=V·cos[arcsin （2KH/V）]/K[1]（1）

由公式（1）可得到絲條卷繞直徑的關系式：

D=V·cos[arcsin （2KH/V）]/(KNπ) （2）

其中：

N—卷繞圈數，圈/次；

π—為常數，3.14；

D—卷繞直徑，mm；

V—紡速，m/min；

H—漏斗升降高度，mm；

K—升降架升降次數，次/min；

arcsin（2KH/V）—絲條的卷繞角，弧度。

如果將絲餅上的絲條展開，升降架每升降一次時，絲條剛好又回到原絲條起點處的端面上?，F將升降架每升降一次，絲條在絲餅的園柱面上卷繞的圈數設為N圈。通過對絲餅條紋絲所在圓柱面上的卷繞圈數進行統計得到如下規律：

當N為整數時，絲條在卷繞圓柱面上形成了大的條紋絲[2]。

當N為整數+1/2圈時，絲條在卷繞圓柱面上也形成了較大的條紋絲。

卷繞圈數為整數時，其條紋應比 “整數+1/2圈”的條紋嚴重。為了對兩種情況下條紋絲進行區分，我們在下文中簡稱 “整數”圈時的條紋為 “大條紋”， “整數+1/2”圈時的條紋為“小條紋”。

絲條在絲餅圓柱面的圈數為整數，也就是說，絲條在絲餅圓柱面上繞N圈后，又回到了原點。此時絲條在所卷繞的直徑上會進行重疊卷繞的現象，從而形成了大而寬的 “條紋絲”。

N為整數+1/2圈時，絲條繞絲餅內壁的圈數為 “半圈”，也就是說，升降架每升降兩次，絲條在絲餅內壁上繞2N圈后，又回到了原點。此時絲條在所卷繞的直徑上也會進行重疊卷繞的現象，從而形成了大而寬的 “條紋絲”。

在絲餅的某一個卷繞直徑上，絲條的卷繞圈數與直徑是一一對應的且與卷繞直徑成反比，即隨著卷繞直徑的減小，其卷繞圈數逐漸增加。

根據如上分析，可得出如下結論：

當絲條所卷繞的圈數為整數或整數+1/2圈時，與該卷繞圈數所對應的卷繞直徑即為條紋絲的分布位置。在絲條的卷繞直徑上出現絲條疊繞的現象，也就形成了所謂的 “條紋絲”。

將相對應的整數卷繞圈數的數值代入公式（2）中，可得到相對應的卷繞直徑。該直徑就是條紋絲的理論直徑位置。

公式 （1）的計算根據為純三角幾何原理，沒有考慮差微箱的調節作用，相當于在差微箱被用軸短接后，紡絲機所生產的 “理論絲餅”實測的條紋絲直徑分布位置。因此在下文中，用公式 （2）計算出的條紋絲直徑位置，簡稱為條紋絲的 “理論直徑位置”。

在實際生產中絲餅的條紋絲位置與 “理論直徑位置”存在一定偏差。因此在得到條紋絲的分布規律及其理論位置后，只有更進一步準確分析出其實際直徑位置及其影響因素，才能對條紋絲的位置進行調整控制，從而進一步解決絲條在成筒中的各種問題。下面將具體討論影響條紋絲位置的主要因素——差微箱。

2 差微箱對條紋絲分布位置的影響

在對絲餅的實際測量時，發現大部分絲餅雖然在外層不存在條紋，但在絲餅內層的多個直徑位置都存在條紋絲。下文中通過對絲餅條紋絲的理論計算直徑位置與實測直徑位置的對比分析，得出絲餅條紋絲實際直徑位置與理論計算直徑位置間的關系，從而得到差微箱對條紋絲分布位置的影響。

對實際絲餅進行實際測量后得出的條紋絲的直徑位置，簡稱為 “實際直徑位置”。此實際直徑位置的測量對象為實際絲餅，它是在有差微箱的作用下生產出的產品。因此該 “實際直徑位置”體現了差微箱的調節作用。

下面以133 dtex/30 f（紡速為85.234 m/min）為例，通過對 “理論直徑位置”與 “實際直徑位置”進行對比分析，得出差微箱對條紋絲分布的影響。

133 dtex常規絲絲餅最大直徑為169 mm，最小直徑為120 mm左右。分別將絲餅直徑最大值及最小值代入公式 （1）中，公式中常數數值分別為：絲餅高度為0.13 m，紡速為85.234 m/min，K值為39.97，可得到對應最大及最小卷繞直徑的理論卷繞圈數分別為4.24圈及5.97圈。

在紡絲品種確定后，絲條的卷繞圈數與卷繞直徑一一對應且成反比。隨著卷繞直徑的減小，絲條的卷繞圈數會逐漸增大。從以上的計算數據可知：133 dtex/30 f卷繞圈數的變化區間為4.24～5.97圈。因此在該品種絲餅的整個成形過程中，其絲條卷繞圈數必經過如下數值：4.5圈、5圈、5.5圈。

與卷繞圈數為4.5圈、5圈、5.5圈所對應的條紋絲的直徑位置，即為 “理論直徑位置”。將如上卷繞圈數數值分別代入公式 （1）中可得到該品種 “理論直徑位置”，分別為：159 mm、143 mm、130 mm。

而在對絲餅進行實際統計測量時發現，其較大的條紋絲所對應的卷繞圈數分別為：4.5圈、5圈、5.5圈，其對應的 “實際直徑位置”分別為151 mm、135 mm、122 mm。

“實際直徑位置”比 “理論直徑位置”小了8 mm。即在有差微箱作用下，其實際條紋絲直徑位置向絲餅內層偏移了8 mm。

下面將133 dtex/30 f紡速為85.234 m/min條紋絲的 “實際直徑位置”與 “理論直徑位置”的結果匯總如表1所示。

表1 條紋絲理論與實際位置對比 mm

為驗證如上直徑偏移量對其它品種是否適用，又分別對83.3 dtex/24 f（紡速為76.919 m/min）以及111 dtex/38 f（紡速為81.077 m/min）兩個品種進行了理論及實際測量分析，結果如表2及表3所示。

表2 條紋絲理論與實際位置對比 mm

表3 條紋絲理論與實際位置對比 mm

從表2、表3可知：兩個品種的主要條紋絲的 “實際直徑位置”比 “理論直徑位置”均小了8 mm。

由此可見該偏移量對所有品種都適用，即在有差微箱的情況下，條紋絲的實際卷繞直徑比采用公式 （2）所計算的直徑值小8 mm。

因此得到條紋絲的實際直徑位置的計算方法：

實際直徑位置=理論直徑位置-8 mm。

3 條紋絲分布規律在實際生產中的應用

根據如上條紋絲直徑位置的計算方法，可以計算出絲餅條紋絲直徑位置的準確數值。在利用公式 （2）計算絲餅的實際卷繞圈數時，為考慮差微箱對條紋絲位置的影響，在公式 （2）中的實際計算直徑上加上一個直徑偏差量8 mm。

因此實際的條紋絲卷繞直徑計算公式為：

其中：

N—卷繞圈數，圈/次；

π—為常數，3.14；

D實際—實際卷繞直徑，mm；

V—紡速，m/min；

H—漏斗升降高度，mm；

K—升降架升降次數，次/min；

arcsin（2KH/V）—絲條的卷繞角，弧度。

在公式 （3）中，影響直徑位置的因素為：紡速、漏斗升降高度以及升降次數。紡速及漏斗升降高度均為固定值，而升降次數可以通過調整機頭變換齒輪進行調整，其中可以調整的齒輪為：ZB7、ZB1以及Z25等。

在不能徹底消除條紋絲的情況下，我們可以通過調整某一紡絲品種的升降次數，改變絲餅在成形過程中大條紋及小條紋的卷繞直徑及其排列方式，從而達到控制內層條紋絲形成的時間及大小，以減少其對絲餅成筒的影響。

3.1 解決絲餅內層絲餅里緊，加工廢絲多的問題

在實際加工成筒過程中，經常出現絲餅內層絲餅打不完，掉下廢絲較多。經過對絲餅過行實際觀察，主要原因為絲餅內層位置出現大、小條紋絲，導致絲餅內層緊、易斷頭等現象，影響絲餅成筒。

下面以83.3 dtex/24 f（紡速為76.919 m/min）為例進行說明。

該品種在實際成筒過程中，出現絲餅內層緊，斷頭多，不易成筒。

該絲餅外徑169 mm，內徑123 mm。將上述直徑數值代入公式 （3）中，經過計算得到其實際卷繞圈數從3.73～5.16圈。因此從絲餅外層向內層方向，其卷繞圈數中必存在4圈、4.5圈、5圈，其對應的條紋絲分布為：大條紋、小條紋、大條紋。在絲餅內層為 “大條紋”，絲餅內層大條紋的卷繞直徑為124 mm。

該品種絲餅內層出現大條紋絲，導致內層亂絲多，斷頭多，加工廢絲增多。

根據上文分析，在不改變現有設備的基礎上，可通過調整機頭變換齒輪的大小，改變條紋絲的分布位置，達到改善其后序加工性能的目的。

在本例中，將Z25由70牙改為66牙，其它變換齒輪保持不變。

將Z25調整為66牙時，利用公式 (3)計算得到：其實際卷繞圈數從3.51～4.8圈，因此其卷繞圈數中必存在4圈、4.5圈。其條紋絲從絲餅外層向內的分布情況為： “大條紋”和“小條紋”各一個，其內層條紋為 “小條紋”。絲餅內層大條紋的卷繞直徑為130 mm。

與不改變變換齒輪前相比，較大的條紋絲由三個變為兩個，內層條紋由 “大條紋”變成了 “小條紋”，同時其內層條紋絲的實際直徑位置由124 mm外移到了130 mm。

機頭齒輪調整前后，其卷繞角、條紋絲大小及位置分布等參數如表4所示。

表4 機頭齒輪調整前后數據對比

調整機頭變換齒輪后，其卷繞圈數發生了變化，絲餅內部條紋絲由原來的大條紋絲改為小條紋絲，且其相應直徑位置由124 mm變為130 mm。從而有利于絲餅的成筒等后序加工，大大減少了該品種絲餅在加工過程中出現廢絲和斷頭現象。

3.2 減少絲餅中條紋絲的數量，增加絲餅的透液量

絲餅內層條紋絲的特點是，絲條排列緊密，絲條間隙小。在后處理壓洗過程中，會影響絲餅的透液量，從而降低絲餅的壓洗質量，極易出現絲餅黃斑等現象?？梢酝ㄟ^調整絲餅內層條紋絲的數量、大小，以達到提高絲餅后處理壓洗質量的目的。下面仍以83.3 dtex/24 f（紡速為76.919 m/min）為例進行說明。

該絲餅外徑169 mm，內徑123 mm。經過計算得到其實際卷繞圈數從3.73～5.16圈。絲餅外層向內層方向，其卷繞圈數中必存在4圈、4.5圈、5圈，其對應的條紋絲分布為：大條紋、小條紋、大條紋。

在本例中，將Z25由70改為66牙，其它變換齒輪保持不變。

利用公式 (3)計算得到：實際卷繞圈數從3.51～4.8圈，因此其卷繞圈數中必存在4圈、4.5圈。條紋絲從絲餅外層向內的分布情況為：“大條紋”和 “小條紋”各一個。

與不改變變換齒輪前相比，較大的條紋絲由三個變為兩個，內層條紋由 “大條紋”變成了 “小條紋”。在調整后，該絲餅在后處理壓洗線的透液量相應增大，在一定程度上提高了絲餅的壓洗質量。

3.3 解決在生產中出現部分異常故障等問題

對于R535型紡絲機來說，新增的紡絲品種，極易出現各種問題，比如機頭變換齒輪設計不合理，會出現外層明顯較大條紋絲。此時可以通過調整機頭相關變換齒輪的大小，調整絲餅內條紋絲直徑的位置，從而將表層條紋絲移到內層。

另外對于一些異常故障，如經常用紡絲品種 （以前所紡絲餅正常），在改紡后，其絲餅突然出現了表層條紋絲餅。此時就應該利用條紋絲的分布規律對該品種進行分析。從而得到其正常的條紋絲分布位置，如果經過計算，條紋位置不應出現在絲餅表面，一般故障就是出現在紡絲機機頭的傳動齒輪部分。一般為機頭變換齒輪換錯或齒輪損壞缺牙等，在處理完就可恢復正常。

4 結論

對于R535型紡絲機，絲餅內層存在多層條紋絲，是較重要的缺陷。在現有的設備基礎上是無法避免的。但是我們通過分析條紋絲形成的規律后，可以采取多種有效手段，以減少其對生產所造成的不利影響，相應地提高產品質量，減少生產損失。

[1] 楊世承.R535型黏膠長絲紡絲機產品說明書 [Z].1981.

[2] 張學鋒.絲餅條紋絲成因及解決方案 [J].人造纖維， 2004， 34 （1）： 6-7.

Abstract:Based on the semi-continuous spinning of viscose production process，analyzed the reasons and rules of cake stripe filament formation，and expounded the influence of micro-differential box on stripe filament distribution.By adjusting the distribution pattern of stripe filament in the actual production，solved the issues of breakage and uneasy retreat when inner stripe yarn cake was unwinding.

Keywords:viscose fiber， spinning cake， striped yarn， winding， micro differential box

THE PRODUCING APPLICATION OF SPINNING CAKE STRIPE FILAMENT DISTRIBUTION

SHAO Ming-li， JIN Wen-he， YANG Jun-jie
(Xinxiang Chemical Fiber Co.， Ltd.by Shares， Xinxiang Henan 453011， China)

TQ341.1

B

10.3969／j.issn.1672-500x.2017.03.004

1672-500X(2017)03-0018-05

2017-06-26

邵明禮 （1977-），男，河南新鄉人，工程師，從事化纖設備開發及管理工作。