一種短流程無牽伸聚絨紡紗裝置的開發與應用

趙 磊，張圣忠，劉 華，李桂付，蔡莉莉，卜啟虎，姜為青

(1.鹽城工業職業技術學院紡織服裝學院，江蘇鹽城 224005；2.江蘇省生態紡織工程技術研發中心，江蘇鹽城 224005；3.江蘇悅達家紡有限公司，江蘇鹽城 224000；4.江蘇悅達棉紡有限公司，江蘇鹽城 224000)

據初步統計，世界上棉紡環錠紡紗線約占紗線總量的62%以上，而以超短細柔纖維為紡紗原料的紗線比例僅為1%左右，由于棉紡、毛紡行業對產品檔次的要求越來越高，精梳系統的引入使棉、羊絨等產生的超短細柔纖維的落纖越來越多[1]，一般采用粗梳毛紡或轉杯紡生產超短細柔纖維復合紗，但這2種紡紗方法所生產的紗線線密度較大，手感較硬，混合不均，紗線僅局限用于中低檔機織面料。因此很多棉紡或毛紡企業通過解決傳統紡紗長流程工藝技術來提高超短細柔纖維的混紡比，但由于超短細柔纖維可紡性的缺陷，其最高含量只能小幅度提高，大部分超短細柔纖維在開清棉、梳棉及精梳工序中需成為落棉，否則進入后道工序如粗紗、細紗工序中，容易造成總牽伸不勻，使成紗性能急劇下降[2]。目前，江蘇東華紡織有限公司的長流程聚絨紡工藝改進技術比較成熟，它們首先對超短細柔纖維進行預處理，賦予其更好的可紡性，開清棉采用短流程，適當減小開松及落棉部分隔距，降低打擊部件轉速；梳棉設備上抬高錫林位置，工藝上降低刺輥速度；并條工序增設自調勻整裝置，降低羅拉隔距，提高膠輥加壓，并在牽伸區域擴大附加摩擦力界的控制范圍；粗紗采用高效假捻器，適當增大粗紗捻系數，減小牽伸隔距，增大搖架壓力；細紗適當降低錠子和前羅拉速度，采用新的膠圈和膠圈銷，以減少紗線毛羽[3－4]。

雖然這些改進措施可在某種程度上增加超短細柔纖維的含量，提高聚絨紡紗的質量，但在每道工序上進行聚絨紡工藝改進，在一定程度上增加了生產成本，且企業需要一批有經驗的工程師，因此獲得高比例高質量的超短細柔纖維混紡紗仍然有一定的困難。因此最優化利用各種超短細柔纖維，降低企業技術改造生產成本，獲得優質的超短細柔纖維聚絨紡紗是生態紡紗企業需要去攻克的一項技術難題。為解決現有的聚絨紡技術不夠成熟，存在工藝流程長、設備改造點多、工藝控制點多的難點，本文提供一種紡紗流程短、效率高、工藝控制點少的適合超短細柔纖維紡紗的新型聚絨紡紗裝置，為紡紗企業進行轉型升級提供一定的技術支撐。

1 新型聚絨紡裝置基本結構

本文開發的新型聚絨紡裝置包括4個部分，由機后向機前分別是喂入部分、梳理除雜部分、輸送集聚部分及其加捻卷繞成型部分，整個裝置的核心是輸送集聚部分。圖1為新型聚絨紡裝置結構。

1.1 喂入部分的設計

圖1 新型聚絨紡裝置結構

喂入部分由上給棉板、下給棉板、給棉羅拉組成，喂入部分起著將含超短細柔纖維含量較高的條子輸送給分梳輥，上、下給棉板通過有效的握持，均勻地將條子輸送給給棉羅拉，通過給棉羅拉的旋轉與下給棉羅拉的握持將纖維原料轉移給分梳輥，上下給棉板的握持隔距可以調節，給棉羅拉可以控制超短細柔纖維的喂入量。

1.2 梳理除雜部分的設計

梳理除雜部分由分梳輥、上罩板、下罩板、排雜口組成，梳理除雜部分承擔著分梳纖維及去除雜質的作用，當纖維原料在給棉羅拉與給棉板的握持作用下，利用被包覆有針布的回轉分梳輥進行梳理，分梳輥的梳理寬度設計為65～70 mm，一方面使超短細柔纖維開松成單根纖維，使雜質和纖維分離，提高單根纖維的伸直平行度，另一方面依靠雜質在高速運轉時產生的離心力使雜質從排雜口順利排出，纖維束離開排雜口后，纖維被繼續分梳，形成高分離度、高平行度的纖維到達上下罩板出口處，上下罩板纖維輸出路徑設計為斜面(角度范圍為10°～15°)，上、下罩板和斜面的表面高度光滑，斜面長度為12～16 mm，出口設計為圓形，直徑為12～17 mm，當分梳后的纖維隨同分梳輥(表面線速度快)產生高離心力，在氣流作用下對分梳輥表面的超短細柔纖維產生梳理與定向排列作用，超短細柔纖維的排列方向逐漸趨向于上下罩板的圓周方向，并最后凝聚到輸纖管進口處，這時便借助梳纖管內部負壓產生的抽吸力而順利進入輸纖管。

1.3 輸送集聚部分的設計

輸送集聚部分由輸纖管、聚絨槽口、前羅拉、前皮輥、網格圈、張力架、負壓管(含吸風槽)、負壓腔組成，輸纖管的截面形狀設計為圓形，直徑范圍6～15 mm，輸纖管與分梳輥外的上、下罩板緊密相聯，為了避免超短細柔纖維在輸纖過程中纖維都集聚在聚絨槽口，輸纖管采用拱形設計，而為了使超短細柔纖維凝聚到吸風槽時有較高的纖維伸直平行度，聚絨槽口的形狀設計為喇叭形窄條(矩形)，其寬度比吸風槽口的寬度大1～2 mm，聚絨槽口與網格圈之間的間隔設計為0.8～1.2 mm，當超短細柔纖維脫離聚絨槽口后吸附在吸風管外套的網格圈上，對于超短細柔纖維而言，可紡性差，為使其成紗結構類似緊密紡紗線，選取網格圈的目數為3 500目/cm左右，網格圈套在吸風管、前羅拉及張力架的外側，緊靠前羅拉、吸風管，網格圈在前羅拉的帶動下作旋轉運動，超短細柔纖維須條在網格圈上運動，在吸風管下裝有1個張力架，用于調節網格圈的張力，由于負壓管內氣流的收縮和聚合作用，通過吸風管上吸風槽使須條集聚，根據不同線密度要求，設計不同的槽口形態，在開發細特超短纖維聚絨紡紗時，適合以D形或F形槽為主，因為這2種槽小，并且槽開口方向不與牽伸的須條相互平行，存在一定的小角度，這樣就能保證在臨近集聚區時，纖維與負壓氣流之間產生螺旋纏繞效應，橫向氣流對纖維須條的集聚作用增強，使集聚而成的超短細柔纖維之間盡可能平行靠近、最終形成圓柱體。為確保超短細柔纖維形成的紗線條干好(須條與網格圈摩擦因數不能太大)，又能獲得較好的緊密紡效果，吸管負壓既不能過大，也不能過小，吸管負壓范圍最好控制在2 500～40 00 Pa之間。

1.4 加捻卷繞成型部分的設計

加捻卷繞成型部分由斷頭吸棉裝置、導紗鉤、錠子、鋼領、鋼絲圈組成，當超短細柔纖維圓柱集合體輸出前羅拉與前膠輥握持區域后，因本文裝置在一定程度上延伸了緊密紡裝置的結構特點，因此基本不存在加捻三角區，須條輸出集聚區后因鋼絲圈在錠子高速回轉的帶動下對須條形成加捻效應。相比同種原料的傳統轉杯紡、噴氣渦流紡等技術而言，該成紗結構緊密、紗線外觀光潔、毛羽明顯減少。

1.5 聚絨紡工藝計算

聚絨紡紗線的實際紗線線密度受控于給棉羅拉的線速度 R1(m/min)、喂入棉條定量 Q1(g/(5 m))、排雜口的排雜百分比A(%)，以及前羅拉的線速度R2(m/min)4個參數，新型聚絨紡紗線牽伸倍數T及其成紗實際干定量Q2(g/(100 m))的計算公式如下:

通過更換分梳輥表面不同規格(齒形、工作角、齒高、齒頂面積和密度等參數)的針布可以獲得不同的分梳效果，分梳輥的轉速由單獨電動機進行控制，給棉羅拉與前羅拉以及錠子的轉動采用總電動機及齒輪傳動的方式進行控制，通過調節負壓管內負壓大小可以控制纖維須條在吸風槽處集聚效果。

2 聚絨紡裝置加工應用案例

2.1 原料選用

以有機棉、精梳落棉、澳毛為原料[5－7]，紡制16.5 tex有機棉/精梳落棉/澳毛50/25/25聚絨混紡紗。有機棉主要指標:品級429，長度29 mm，馬克隆值3.42，線密度0.15 tex，成熟系數1.40，單纖維強力3.24cN，短絨率20.8%，回潮率8.23%，雜質6.2%；精梳落棉主要指標:纖維線密度1.68 dtex，纖維斷裂強度 27.8 cN/dtex，纖維平均長度為16.1 mm，短絨率為45.3%；澳毛主要指標:纖維直徑17.9 μm(82支)，單纖維平均長度 35.8 mm，澳毛條定量19.8 g/(5 m)，回潮率 15.8%[8－9]。 將這3種原料經過開清、梳棉、并條工序，開清和梳棉工藝設計以排出雜質為主，盡可能保留超短細柔纖維的含量，制成混合纖維條，條子干定量16.3 g/(5 m)。

2.2 聚絨紡裝置應用

與江蘇悅達棉紡公司共同合作開發超短細柔纖維聚絨紡紗小樣機，紡制線密度為16.5 tex有機棉/精梳落棉/澳毛(50/25/25)聚絨混紡紗過程為:將有機棉/精梳落棉/澳毛(50/25/25)混合纖維條放入上給棉板和下給棉板之間，在給棉羅拉的旋轉握持作用下進入給棉羅拉和下給棉板之間的工作區域，條子一端被有效握持，另一端逐漸被高速旋轉的分梳輥(梳理寬度為66.5 mm)穿刺分梳。為了避免對所用原料產生過多的損傷，同時又能形成有效的分梳作用，分梳輥針布選用針布角度小、齒距大、拋光后針布表面光潔度好的OK40(3625×02690)針布(金輪科創股份有限公司)[10]，同時分梳輥應選擇低速，速度為6 100 r/min，混合纖維在分梳輥的高速旋轉梳理以及下罩板的托持保護下，由于離心力作用，分離成單根縱向平行纖維，而雜質處于纖維流的最外層，通過排雜口迅速排出。纖維流繼續被高速分梳輥分離，縱向平行分離后的單根纖維會遇到分梳輥外上、下罩板輸纖出口——凝聚槽，沿著凝聚槽內的斜面(斜面角度為15°)輸出圓形出口(直徑為16 mm)，進入輸纖管(直徑為8 mm)，平行纖維束依靠輸纖管內的負壓力沿著拱形管道進入輸纖管的輸出端聚絨槽口(設計寬度比吸風槽口的寬度大1.5 mm、聚絨槽口與網格圈之間的間隔設計1 mm)，由于聚絨槽口下負壓管內負壓腔產生的負壓(3 000 Pa)，聚絨槽口內的纖維在吸風槽(D形槽)處迅速集聚，纖維之間平行排列形成結構緊密的圓柱體。通過調整張力架使網格圈處于合適的張力位置，在前羅拉的轉動下，網格圈帶動紗條逐漸輸出前羅拉與前皮輥握持區域，此時，紡紗加捻三角區很小，紗條繞過導紗鉤后，由鋼領上的鋼絲圈依靠筒管隨同錠子的旋轉給混合纖維紗條進行加捻，若紗條斷頭后，被斷頭吸棉裝置迅速吸走，這時需要重新接頭。聚絨紡紗線的捻系數設計為360.8，錠速設計為13 800 r/min。加捻后的聚絨紡紗線有規律的卷繞在銅管上，從而獲得16.5 tex有機棉/精梳落棉/澳毛(50/25/25)聚絨混紡紗。經測試，該混紡紗主要性能指標為:紗線斷裂強力240.8 cN，斷裂強度 14.59 cN/dtex，毛羽指數2.88，條干CV值11.48%。

3 結束語

本文研究開發的新型聚絨紡裝置適用于大部分超短細柔纖維，包括各種天然短纖維、精梳落棉、落毛，以及可循環利用的再生棉纖維的聚絨紡紗生產。與現有的長流程聚絨紡技術相比，工藝流程明顯縮短，生產效率大大提升，技術控制參數大量減少，且加工出來的超短細柔聚絨紡紗線兼具環錠紡紗與緊密紡紗的特點，成紗質量明顯提高，為研發聚絨紡技術的企業提供了可以借鑒的技術指導。