精梳漢麻棉混紡轉杯紗的工藝優化

馮清國 任家智 屈怡婷 陳宇恒

（中原工學院，河南鄭州，450007）

棉和漢麻都屬于天然纖維素纖維，是紡織生產加工的基本原料，在我國紡織產業中具有很重要的地位。棉纖維的天然轉曲性能使其具有一定的抱合力，有利于紡紗；而漢麻結晶度、取向度較高，抗彎剛度比較大，抱合力差，漢麻落麻纖維長度短，用漢麻落麻純紡難度較大，紡紗質量較差［1-3］。現以精梳漢麻/精梳棉60/40 22 tex 轉杯紗為例，介紹漢麻棉混紡紗線產品的開發經驗，并通過試驗分析，對其生產工藝進行優化研究。

對轉杯紡來說，分梳面工作長度是指給棉羅拉與給棉板對棉條的握持點至分梳輥與外殼最緊點之間的弧長，也稱分梳工藝長度。分梳工藝長度越小，則纖維被梳理的長度越長，纖維被梳理的次數越多，對纖維的損傷越大。分梳輥擔負著分梳和運送纖維、排除短絨和雜質的任務，既要分解纖維，又要盡可能減少纖維損傷，并有一定的排雜作用，同時還要使纖維順利轉移，如圖1 所示。隔離盤是自排風式轉杯紡紗機的關鍵器材之一，主要作用是定向引導纖維及氣流，減少因纖維包纏影響成紗質量的現象，其導流槽相對于輸棉通道出口的角度（隔離盤角度）與成紗質量、產量有著密切的關系，如圖2 所示［4-5］。

圖1 分梳棍分梳結構圖

圖2 隔離盤角度

1 紡紗原料及工藝流程

1.1 原料性能

原料性能決定了最終產品的性能，亦是設置紡紗工藝參數的基礎。漢麻、棉纖維的物理性能指標如下。

為了方便試驗，我們直接采用由湖北某紡織廠按照漢麻/棉60/40 混紡比制成的精梳小卷，小卷定量57.23 g/m，利用AFIS PRO2 型單纖維測試儀測試精梳小卷性能指標：12.7 mm 短絨率9.45%，棉 結175 粒/g，棉 結 大 小665 μ m，雜質19粒/g，有效長度27.0 mm，平均長度19.7 mm，長度不勻率61.4%。

1.2 紡紗工藝流程

JSFA588 型精梳機→JWF1310 型并條機（二道）→DHU-Z02 型轉杯紡紗機

1.3 紡紗工藝參數

由于漢麻纖維較棉纖維長度短，為了保證成紗混紡比，精梳落棉率控制在18%左右；應結合漢麻纖維本身的性能特點盡可能選擇較小的錫林齒密和齒深。具體紡紗工藝參數如下。

精梳工序：小卷定量57.23 g/m，給棉方式為前進給棉，給棉長度4.7 mm，錫林總齒數28 000齒，頂梳齒密300 齒/10 cm，頂梳插入深度-0.5 mm，錫林定位37 分度，搭接刻度+1.5，落棉隔距7.5 mm，梳理隔距0.45 mm，后區牽伸1.25 倍，精梳速度300鉗次/min，精梳條定量16.30 g/5 m［6］。

并條工序：并合根數5 根，頭并牽伸4.815 倍，二并牽伸5.059 倍，半熟條定量16.93 g/5 m，熟條定量16.73 g/5 m。

轉杯紡工序：給棉羅拉與給棉板隔距0.15 mm，引紗速度57.31 m/min，喂入速度6 r/min，轉杯速度36 000 r/min，分梳輥速度3 101 r/min ～3 449 r/min，紡紗號數22 tex，捻系數295［7-8］。

2 試驗方案與結果

采用正交表L9（34）試驗設計，主要分析成紗條干CV值、細節、粗節、棉結、3 mm 毛羽數及斷裂強度。在其他工藝條件一定的情況下，分別選取分梳工藝長度A、分梳輥速度B、隔離盤角度C等3 個工藝參數作為影響因素，具體如表1 和表2所示。

表1 正交試驗因素水平表

表2 正交試驗方案及試驗結果

3 試驗結果分析

3.1 極差分析

由于均值所產生的差異是由各個因素取3 個不同的水平引起的，因此可根據極差確定各因素對質量指標的影響主次順序，并確定較優工藝方案。極差大小直接反映該因素對質量指標影響的幅度，極差越大表明該因素的影響越大，為主要因素，反之亦然。正交試驗極差分析如表3 所示。

由表3 可知，對于條干CV指標，分梳工藝長度有顯著影響，隔離盤角度影響較小，較優方案為A3B3C3，即分梳工藝長度37 mm、分梳輥速度3 449 r/min、隔離盤角度90°時，成紗條干質量指標較好；對于細節指標，分梳工藝長度有顯著影響，隔離盤角度影響最小，較優方案為A3B3C2，即分梳工藝長度37 mm、分梳輥速度3 449 r/min、隔離盤角度為60°時，成紗細節較少；對于粗節指標，隔離盤角度有顯著影響，分梳工藝長度影響最小，最優方案為A3B2C3，即分梳工藝長度37 mm、分梳輥速度3 314 r/min、隔離盤角度為90°時，成紗粗節較少；對于棉結指標，分梳輥速度有顯著影響，隔離盤角度影響最小，最優方案為A3B2C3，即分梳工藝長度37 mm，分梳輥速度3 314 r/min、隔離盤角度90°時，成紗棉結較少；對于毛羽指標，隔離盤角度有顯著影響，分梳工藝長度影響最小，最優方案為A3B3C3，即分梳工藝長度37 mm、分梳輥速度3 449 r/min、隔離盤角度90°時，成紗毛羽較少；對于斷裂強度指標，分梳工藝長度有顯著影響，分梳輥速度影響最小，最優方案為A3B3C1，即 分 梳工藝長度37 mm、分梳輥速度3 449 r/min、隔離盤角度45°時，成紗斷裂強度較高。

表3 正交試驗極差分析

3.2 多指標綜合優化分析

本次試驗過程中優化3 項工藝參數，對于多指標的優化試驗，有的指標值要求越大越好，而有的指標值要求越小越好。通過極差分析可以看出，各個指標值所對應的較好水平參數可能會相互矛盾，因此，在工藝參數優化過程中需要進行綜合評價。綜合評分法是一種將多指標按著一定的規則轉換為單指標的方法。具體來講，它是綜合比較各種指標的重要性及其實測值，對每個方案結果評定出一個綜合分數，而以此分數作為單指標進行統計分析。這種方法適用于各項指標重要程度大致相同的情況，是處理多指標問題的常用方法。評分方法按照如下公式計算，當指標值與隸屬度正相關時，隸屬度＝（指標值-指標最小值）/（指標最大值-指標最小值）；當指標值與隸屬度負相關時，隸屬度＝1-（指標值-指標最小值）/（指標最大值-指標最小值）?？上劝衙宽椫笜说膬炐阒刀闈M分，對其他方案所得的該指標值，視其與該優秀值的差異根據隸屬度公式按比例打分，然后對每個方案的所有指標的分數相加即得綜合評分［9-10］。依據每個方案的綜合評分，按照單指標正交試驗法對其進行極差分析，分析結果分別如表4 和表5 所示。

表4 各試驗方案綜合評分結果 單位：分

表5 綜合評分極差分析

由表5 可知，各因素對多指標綜合質量指標影響的主次順序為A＞B＞C，即分梳工藝長度對綜合質量指標有顯著影響，分梳輥速度影響次之，隔離盤角度影響最小，相對應的最佳工藝水平為A3B3C3，即分梳工藝長度37 mm，分梳輥速度3 449 r/min，隔離盤角度90°。

4 結語

通過正交試驗分析，結合轉杯紡紗原理可知，分梳工藝長度對紡紗質量的影響較為顯著，分梳工藝長度37 mm 時，各項指標均較好；增大分梳輥速度，可以明顯改善紡紗質量，這與其功能密切相關；隔離盤角度增大后，能夠使纖維順利轉移并減少纏繞纖維的產生，從而能夠改善紡紗質量。在轉杯紡設備上進行多種纖維精梳混紡，是拓寬紡織企業轉杯紗產品結構、提高產品附加值的必然趨勢。精梳漢麻棉混紡產品具有綠色天然纖維的特性，將會不斷受到消費者的青睞。通過對精梳漢麻棉混紡轉杯紡的工藝試驗，為我們尋找影響成紗質量的主要因素進行優化，對類似產品的生產實踐具有較好的指導作用。