影響集聚紡成紗質量與能耗的工藝參數優化

邵軍杰 王建坤 胡艷麗 張 毅

(1.河北力科紡織有限責任公司，河北滄州，061600；2.天津工業大學，天津，300160)

隨著用戶對棉紗品質要求的與日俱增，提高成紗質量將成為重點[1]。很多紡織企業采用負壓式集聚紡來提高棉紗質量[2]。負壓式集聚紡是在環錠紡的基礎上，加裝負壓集聚裝置構成負壓系統[3]，使牽伸后的須條先經過負壓氣流集聚后再輸出加捻，實現了負壓氣流對牽伸后須條的集聚與收縮，從而消除加捻三角區，減少邊緣纖維的散失[4]。我公司為提高成紗強力、降低條干CV值和毛羽，特對EJM128K型環錠細紗機進行了負壓式集聚紡改造，并針對負壓吸風壓力(以下簡稱負壓值)、搖架壓力、網格圈目數3個影響成紗質量與生產消耗的主要因素，進行了大量試驗，確定了最優工藝配置，并在整個試驗過程中測試對比了不同工藝配置對耗電的影響，從而在顯著提升我公司所紡棉紗質量的同時達到了較好的節能降耗效果。

1 試驗部分

試驗原料與儀器設備：試驗采用精梳棉，粗紗定量5.5 g/10 m，紡出細紗線密度27.8 tex,細紗錠速14 500 r/min；紡紗采用加裝江陰市華方新技術科研有限公司集聚紡負壓裝置的EJM128K型細紗機，采用SY600E型條干均勻度測試儀、YG023B-111型全自動單紗強力機、USTER ZWEIGLE HL400型毛羽儀測試紗線性能，采取試驗機臺掛電表的方法測試每小時實際耗電量。

試驗條件：固定細紗機10個錠為試驗錠子(每次試驗取10個管紗)，測試長度為1 000 m；紗線條干CV、斷裂強力和3 mm毛羽數指標均在溫度23 ℃、相對濕度65%的標準實驗室環境下測試。

2 結果與討論

2.1 單因素試驗分析

2.1.1 負壓值對成紗質量與耗電的影響

負壓值分別選擇2 300 Pa、2 600 Pa、2 900 Pa三水平進行紡紗，并測試成紗條干CV、斷裂強力、3 mm毛羽數，試驗結果見圖1。

(a)條干CV和斷裂強力

(b)3 mm毛羽數

圖1 負壓值與成紗條干、強力、毛羽的關系

由圖1可知，負壓值在2 300 Pa至2 600 Pa時，紗線條干CV值和毛羽值均有所下降，斷裂強力增加；但是負壓值超過2 600 Pa時,紗線條干CV值增加，斷裂強力和毛羽值變化較小。試驗證明：負壓值最優水平是2 600 Pa。其原因是負壓值太小時，集聚效果差、須條松散，并且在集聚槽上跳動[5]，使紗線粗細節、棉結等與負壓值大時相比有所增加，紗線質量提高效果有限；但當負壓值過大時，氣流吸風量過大，須條集聚過緊，影響了須條的正常運動和纖維排列，雖然紗線毛羽值下降，但會造成條干惡化和強力下降，同時增加了耗電。

2.1.2 搖架壓力對成紗質量與耗電的影響

雙錠搖架壓力分別選擇160 N、180 N、200 N三水平進行紡紗，并測試成紗的條干CV、斷裂強力、3 mm毛羽數，試驗結果見圖2。

(a)條干CV和斷裂強力

(b)3 mm毛羽數

圖2 搖架壓力與成紗條干、強力、毛羽的關系

由圖2可知，雙錠搖架壓力在180 N時，紗線條干CV值和毛羽值均有所下降，斷裂強力增加；雙錠搖架壓力在160 N和200 N時，紗線條干CV值和毛羽值均有所增加，斷裂強力下降。試驗結果證明：雙錠搖架壓力最優水平為180 N。其原因是雙錠搖架壓力在160 N時，膠輥握持力小，須條牽伸不開，造成粗細節增加；但當雙錠搖架壓力在200 N時，羅拉因受力大而變形，造成羅拉回轉時頸部產生跳動[6]，膠輥、膠圈磨損大，從而影響纖維牽伸效果，造成條干惡化，強力下降。

2.1.3 網格圈對成紗質量的影響

網格圈分別選擇2 000目/cm2、2 800目/cm2、3 200目/cm2三水平進行紡紗，并測試成紗的條干CV、斷裂強力、3 mm毛羽數，試驗結果見圖3。

(a)條干CV和斷裂強力

(b)3 mm毛羽數

圖3 網格圈與成紗條干、強力、毛羽的關系

由圖3 可知，網格圈目數在選擇2 800目/cm2、3 200目/cm2時，紗線條干CV值和毛羽值增加，斷裂強力降低。試驗結果證明：網格圈目數最優水平是2 000目/cm2。其原因是網格圈型號在選擇2 800目/cm2、3 200目/cm2時，由于網格圈經緯密度高、透氣率低[7]，車間內附著力強的微塵、棉蠟和微纖維容易嵌入網孔導致網格圈運轉不良[8]，嚴重影響網格圈的負壓集聚功能，會造成紗線粗細節、棉結和毛羽增加。

2.2 正交試驗

綜合以上單因素試驗，設計正交試驗方案。選擇三因素分別為負壓值(因素A)、雙錠搖架壓力(因素B)、網格圈目數(因素C)，因素水平見表1。試驗方案及結果見表2，極差分析見表3。

表1因素水平表

水平因素A/Pa B/N C/目·cm-21232 3002 6002 9001601802002 0002 8003 200

表2正交試驗因素水平與試驗方案結果

方案因素ABC條干CV/%斷裂強力/cN3 mm毛羽數/根·(100 m)-112345678911122233312312312312323131212.6012.6812.6212.3811.8111.9212.2412.5112.14524.9514.9507.1529.3534.9495.9514.3524.4499.1275256288214197184233229230

表3極差分析

指標項目因素A因素B因素C條干CV條干CV條干CV條干CV斷裂強力斷裂強力斷裂強力斷裂強力3 mm毛羽數3 mm毛羽數3 mm毛羽數3 mm毛羽數k1k2k3極差k1k2k3極差k1k2k3極差12.5012.0312.300.47515.6519.6512.672731982317612.4012.2012.230.20522.5524.7500.7242402272341312.6812.2712.220.46515.0514.1518.74.623923322910

由表3可知，各因素影響紗線條干CV的主次順序是A>C>B，影響紗線強力的主次順序為B>A>C,影響3mm毛羽數的主次順序為A>B>C，三因素的較優組合均為A2B2C3，即負壓值2 600Pa、雙錠搖架壓力180N、網格圈2 000目/cm2。

2.3 對比試驗與分析

試驗前我公司純棉27.8tex產品的相應參數是負壓值3 100Pa、雙錠搖架壓力190N、網格圈3 200目/cm2；而優化后的最優工藝為負壓值2 600Pa、雙錠搖架壓力180N、網格圈2 000目/cm2。兩種工藝對比結果如下。

項目 試驗前 優化后

條干CV/% 12.14 11.81

-30%細節/個·km-1791.8 754.0

+35%粗節/個·km-1281.0 248.3

+200%棉結/個·km-185.8 83.5

斷裂強力/cN499.1 534.9

3mm毛羽數

/根·(100m)-1230 197

耗電/kW·h11.53 10.84

由以上數據可知，運用最優因素水平組合工藝，紗線質量明顯提高，在節約用電方面更為明顯，從而提高了我公司的產品利潤和該紗線在市場中的競爭力。

3 結論

通過單因素試驗和正交試驗結果得出，負壓式集聚紡細紗機紡純棉27.8tex時，負壓值選擇2 600Pa，紗線條干、強力、毛羽等質量指標得到了提高，并且降低了耗電。雙錠搖架壓力選擇180N，由于牽伸部件受力均勻且握持力可滿足牽伸要求，從而降低了搖架圈簧、膠輥、膠圈以及羅拉軸承等機件的磨損，提高了使用壽命。網格圈選擇2 000目/cm2，網格圈表面清潔狀況良好,網孔吸堵少，使紗線粗細節、棉結明顯減少，并延長了網格圈的清洗周期，從而降低了工人的勞動強度。為了能夠充分發揮集聚紡性能和達到節能降耗的目的，要正確調整和選擇負壓式集聚紡工藝參數和工藝部件，本文所采用的方法與得出的結論對紡其他產品也具有參考價值。