郭圈勇
(石家莊常山紡織股份有限公司棉一分公司,河北石家莊,050011)
漿紗回潮率是指漿紗中水分的質量對漿紗干燥質量的百分比,用來衡量漿紗中含有水分的多少,它反映漿紗的烘干程度。漿紗回潮率不僅影響漿紗性能,還關系到漿紗烘燥的能量消耗。
不同纖維種類的紗線,在不同的漿紗回潮率下,強力、耐磨性和彈性等機械性能不同,對織造工藝和生產有著顯著的影響。回潮率偏小,落漿落物增多,紗線的耐磨性、屈曲性、斷裂強力和斷裂伸長都會降低從而增加經紗斷頭;回潮率偏大,漿紗濕伸長加大且紗線易黏連、黏并,分絞困難,同時漿紗分絞撕裂會產生再生毛羽,影響織機開口清晰度,也會增加紗線斷頭和織疵。嚴重時還會引起漿紗霉變,經停片、綜絲、鋼筘和金屬機配件產生銹漬斑跡。另外紗線在潮濕狀態下經受漿紗、織造張力時,纖維容易滑移而得不到恢復,織物還可能會出現窄幅、長碼疵點[1]。
目前檢測回潮率的方法,大多數企業仍是采用傳統的干燥測定法(烘箱法),其操作簡單效果相對較好。但這種離線式檢測手段周期長、測試數據量小、數據滯后,只能代表該取樣區段的回潮率數值,以子樣結果代表整缸漿紗回潮率的結果,現實指導生產的應用意義不理想。另外,測試過程中樣品放置時間長、密封不嚴、烘烤溫度和時長不夠等不規范操作,都會影響檢測數值的正確性。因此在線穩定和控制漿紗回潮率、減輕漿紗對織造生產的影響非常有必要。
影響漿紗回潮率的有纖維種類、紗線號數、經密、漿料性能等因素,還有漿紗車速、烘筒溫度、烘房排風效果和環境溫濕度等因素。要控制好漿紗回潮率,就要對這些影響因素進行有效控制。而這些因素又都相互關聯、相互作用和影響,不能為了保證漿紗回潮率的正確,去簡單調整車速或是烘筒溫度等任意一項,這樣會引發漿紗上漿率、伸長率等其他質量指標的波動,導致漿紗斷頭增加,影響織軸質量,所以應綜合考慮,不能顧此失彼。
確定漿紗回潮率標準的依據,是紗線自身的公定回潮率和織造車間的溫濕度。純棉品種隨回潮率增大,紗線強力和伸長略有增加;純滌及其高比例含量混紡品種的紗線強力和伸長不隨回潮率的增減而變化;粘膠品種隨回潮率提高而紗線強力逐漸降低、伸長增加;萊賽爾紗線品種隨回潮率增大,其強力也略有降低、伸長略有增大。常見纖維紗的回潮率掌握標準:純棉中粗號紗8%~9%,純棉細號紗7%~8%;滌綸紗0.5%~1.0%;滌/棉65/35混 紡 紗3%~4%;粘 膠 紗9.5%~11.0%。實際控制合格率不低于96%。橫向均勻一致,左右差異不大于0.5個百分點。
在烘燥溫度和上漿率保持不變的情況下,漿紗車速影響非常直接且與回潮率呈正比關系。即車速越快,漿紗烘燥時間越短,回潮率相對就會偏大。反之亦然。
目前漿紗機都配有回潮率在線檢測裝置即閉環的自動控制系統,用于在線連續檢測運行中漿紗的含水量,并隨著含水量的變化自動調節車速或進入烘筒的蒸汽量。系統多采用電阻測量法,就是利用水的導電性能遠比纖維高的特性,不同含水量的漿紗電阻值也會隨之不同,系統會通過這種阻值的變化,經過處理和轉換傳輸到終端顯示器上,顯示當前漿紗回潮率的數值。控制漿紗回潮率的應用一般有兩種方式。一種是“定溫變速”法,通過調整漿紗車速來保持烘筒表面烘燥溫度相對穩定。但這種方式往往需要頻繁地調整漿紗車速,即車速時快時慢,不利于漿紗縱向段與段之間的上漿均勻和張力伸長均勻,對紗線的伸長、強力、柔性等性能有一定影響,單從穩定控制漿紗回潮率方面考慮,推薦應用該方式。另一種是“定速變溫”法,通過控制烘筒表面烘燥溫度,即調整進入烘筒的蒸汽量和時間來實現漿紗車速的相對穩定。該方式漿紗車速相對保持穩定不變,但烘筒進汽閥時開時閉、表面溫度忽高忽低且溫度升降會有遲緩,不利于漿紗縱向段與段之間的回潮率和伸長率的均勻,對漿紗的機械性能也會有一定的影響。在生產實際中,為方便操作值車工習慣采用“定速變溫”法。但為了縮短烘筒溫度升降延緩時間對生產的影響,以及保證回潮率控制效果,自控方式建議采用“定溫變速”法。通常車速范圍:細號紗40 m/min~80 m/min,中 粗 號 紗50 m/min~90 m/min,對 于36.4 tex、轉 杯 紡58.3 tex等較粗號類紗線,因烘燥能效差漿紗車速反而會更低些[2]61。
烘筒的烘燥溫度與漿紗回潮率有非常顯著的線性關系。溫度高烘燥效率就好,生產效率也就高,反之亦然。正確合理的烘燥溫度和良好的烘筒外觀,能使漿紗迅速剝離烘筒表面,保證漿膜完整,有利于漿紗毛羽貼伏。設置烘燥溫度應根據漿紗材質、紗號、經密和車速等因素,一般選擇范圍:純棉細號紗預烘90℃~110℃,烘干80℃~100℃;純棉中粗號紗預烘100℃~120℃,烘干90℃~110℃;滌棉紗預烘90℃~110℃,烘干80℃~100℃;純滌紗預烘90℃~110℃,烘干80℃~100℃。
烘燥溫度的影響因素和穩控措施相對較多,主要有以下幾點。
(1)蒸汽質量。主要是指蒸汽壓力和含水量。蒸汽壓力忽高忽低不穩,烘筒的烘燥溫度時高時低,自然會造成漿紗片段回潮率及伸長率波動。而壓力過小還會影響漿紗機的烘燥效果和車速,降低工作效率。烘筒蒸汽壓力一般穩定在0.30 MPa~0.35 MPa[2]63。蒸汽含水量大,則會嚴重影響調控烘筒表面溫度的速度,即烘筒表面溫度調整延遲較大,不能及時達標。同時蒸汽含水量大,還會影響漿液溫度、黏度、含固率的穩定和流動性,影響上漿效果。使用外來蒸汽或是自備鍋爐制汽,在進入漿紗(包括漿液制作)應用之前,管網要有汽水分離的疏水裝置且保證運作良好。
(2)開車操作。漿紗開車前,應先將烘筒內遺存的凝結水通過蒸汽沖壓排放掉,不然會使烘筒表面升溫緩慢,溫度達到工藝設定值的時間增長,開車初始段的漿紗回潮率將無法得到保證,且會影響漿軸質量和漿紗效率。
(3)烘筒表面。不管是預烘烘筒還是烘干(合并)烘筒,均要求回轉靈活,表面涂覆的聚四氟乙烯(特氟龍)防黏層均勻沒有破損。這不僅能保證漿紗橫向回潮率均勻,還能使漿膜保持完整,減少落物和漿紗毛羽的產生。處理烘筒表面纏紗時,首先降低漿紗車速或停車,應使刀片向遠離烘筒表面方向挑斷纏線。切不可將烘筒當做砧板,然后用力切割纏線,杜絕損壞烘筒表面的防黏涂層。清理烘筒表面漿皮、落棉等雜物時,也絕不可用金屬等硬物觸碰涂層。一旦有損壞的涂層,烘筒每轉動一周,還沒有完全干透的漿紗總會在壞點處粘貼烘筒難以剝離,不僅會造成紗片局部回潮率不勻,還會持續增多烘筒纏紗機會,更會造成漿紗局部張力和伸長不勻,毛羽增加。
(4)烘筒穩控裝置。控制每組烘筒溫度(進汽量)的氣動薄膜閥動作靈活,腔內感溫管(溫度檢測)靈敏有效,以保證所有烘筒表面溫度都符合工藝要求。烘筒間表面溫度差異不大于2℃。
(5)烘房結構。烘筒的排列方式和安裝位置不同,其烘燥效果稍有不同。漿紗出漿槽垂直進入烘房,濕態漿紗距離短,有利于保持漿紗伸度和彈性,撕裂小并可保持漿膜完整和減少漿紗毛羽。但這種結構的4個預烘烘筒必須安裝在漿槽的上部,一字排列或近似扇形排列圍罩在漿槽頂部,漿槽內高溫漿液散發的大量蒸汽,會對烘燥效率產生一定的影響;漿紗出漿槽水平或斜向進入烘房,預烘烘筒處在漿槽的側面或旁邊,漿液蒸汽對烘燥效率的影響相對要小,但濕態漿紗距離會加長,漿紗本身的懸索張力和濕伸長略有增加,相對不利于漿紗伸長、彈性和漿膜保持完整。這種烘房結構不同對回潮率的影響,應充分考慮。
(6)其他。為使蒸汽中的凝結水排放通暢,疏水器有效、回水管無堵塞。烘筒內虹吸管口位置安裝正確,朝向向下會使凝結水排放更徹底,便于更快速調節烘燥溫度。烘房內汽流穩順,排汽沒有死角,汽罩風機作用良好。
號數小的紗線具有較大的紗線比表面積。比表面積大,受熱時升溫快,散濕時也快,漿紗在出烘房時剩余回潮率就會小。粗號紗線則相反,漿紗出烘房時剩余回潮率就會大。所以在設定漿紗工藝參數時,要考慮紗線號數對漿紗回潮率的影響。
紗線覆蓋系數是與經紗直徑、經密和工作幅寬直接相關的參數。在紗線號數不變的情況下,經密越大,紗線覆蓋系數越大。
隨著紗線覆蓋系數的提高,單根紗線與烘筒的接觸面積減少,甚至紗線之間相互擠壓重疊,紗片變厚,部分紗線受熱面積減少,水分蒸發所需熱量不足,遺留在紗體中的水分相對就多,剩余回潮率較大,嚴重時會沒有烘干,造成漿軸卷繞層間的漿紗相互黏連,影響織造和布面質量。降低漿紗覆蓋系數的方法只能采用雙漿槽或多漿槽漿紗。需要說明的是,采用多/雙漿槽漿紗,務必使通過每個漿槽的紗線根數盡量相等、出漿槽后分層的漿紗每層中根數盡量相近。這樣有利于回潮率的一致,也更有利于漿紗張力和伸長均勻。
材質不同其內部結構、呈現狀態、親水基團等都各不相同,對回潮率的影響很大。材料的公定回潮率反映著紗線吸濕能力,公定回潮率大,說明紗線吸濕性好;反之則差。工藝設計和穩定控制回潮率的理想狀態就是把漿紗回潮率控制在公定回潮率附近,這樣能保持紗線原有的物理機械性能。有資料表明:在用以淀粉為主的漿料時,漿紗回潮率要取比公定回潮率略低的值;在單獨使用合成漿料時,則以取同值或略高的值為宜。一般掌握標準:棉紗、粘膠短纖維漿紗回潮率比公定回潮率低1.5個~2.0個百分點。而純滌綸紗、滌棉混紡紗則較公定回潮率高0.5個百分點為宜,理由是此類纖維本身幾乎不含水分,上漿時給予較多的水分,有利于漿料的附著[3]。
基于成本和環保方面的需求,經改良變性的淀粉類漿料被大量應用,目前可在純棉品種上完全替代PVA上漿,在純滌及其混紡類品種上也在逐步擴大推廣。以前純棉品種上漿多用淀粉與PVA的混合漿液,并將回潮率標準定在6%~7%,這從理論上講并不合理。理由是純棉紗的公定回潮率是8.5%,此狀態下其強力、伸長、耐磨性、抱合力等物理機械性能最佳。而淀粉類漿料自身含水率高達14%左右,能夠將純棉漿紗回潮率提高到8.5%甚至更高。回潮率的提高能保持和充分發揮紗線自身的物理機械性能,更有利于提高漿紗的可織性[4]16。
PVA聚合度較大,常溫下隨空氣相對濕度變化的程度不大,雖然具有優良的上漿性能,由于環保因素其用量逐步受限。通過技術更新生產的丙烯酸類漿料具有煮漿時間短、玻璃化溫度適中、吸濕性小、黏結力強、易分絞、漿膜韌性好等上漿性能,在純滌及其不同比例混紡的品種中得到廣泛應用,并能適當提高漿紗回潮率,滿足織造時的需求。
在漿紗車速、壓漿輥壓力、烘筒烘燥溫度等關鍵因素不變的條件下,漿紗回潮率隨上漿率呈線性變化。上漿率大,漿液浸入紗體深,纖維間抱合緊密,漿紗表面被覆厚實,紗體內水分不易蒸發,回潮率自然也偏大。另外上漿率不均勻時回潮率也會隨之波動,所以穩定上漿率也很關鍵。
傳統的環錠紡紗有害毛羽相對較多,若是漿紗回潮率偏大掌握,織造時毛羽易黏連、開口不清,很容易產生棉球、“三跳”疵點,嚴重時會造成斷紗影響織機效率。隨著紡紗技術的不斷發展和進步,轉杯紡、賽絡紡、集聚紡、賽絡集聚紡、噴氣渦流紡等新型紡紗相較傳統方式紡紗的有害毛羽大大減少,能更好地滿足無梭織機小開口的需要,至少能使回潮率較傳統環錠紡紗線提高0.5個~1.0個百分點[4]17。既可節省能源消耗,又可提高漿紗生產效率。
漿紗車間的溫濕度環境相對比較“惡劣”,被“濃云密霧”籠罩時廠房冷凝水滴落是常態,這些現象對漿紗回潮率的影響很大。當排汽不暢或排風不及時,漿紗無論是降低車速,還是增加烘筒溫度,車間內的霧汽都會降低烘燥效果,必然會對漿紗回潮率產生一定的影響,也會影響漿紗機的生產效率。這種現象在冬季最為常見,一定要引起重視,保證排風(汽)系統完好。
漿紗機回潮率在線檢測自動控制系統的探測羅拉一般都安放在漿紗剛出烘房的導紗輥上,該輥到車頭織軸卷繞尚有6 m~10 m(因漿紗機車型、廠家不同而異;根據廠房安裝距離可長可短,距離稍長有利于分絞)的距離,當漿紗離開灼熱的烘筒,此時的漿紗還處于急速放熱散濕狀態。若按車速60 m/min計算,漿紗約有9 s的時間“裸露”在空氣中。有資料顯示,漿軸的回潮率較漿紗出烘房測試輥處低1個百分點左右[4]17,此現象應予以考慮。
季節的變化也會對車間溫濕度有一定的影響,春秋季“天干物燥”,漿紗在織造車間可能會處于放濕狀態,若放濕過多,紗線易發脆,其強力和伸長會受影響,從而增加紗線斷頭。潮濕的酷暑季節,漿紗在織造車間可能會處于吸濕狀態,若吸濕過多,紗線易伸長會使張力變松弛,造成開口不清晰,緯向停臺次數增多和產生“三跳”等織疵。當然在日常生產中,都應考慮到漿紗車間與織造車間相對濕度差異對織機效率的影響。實際操作上習慣采用漿紗時回潮率偏小些掌握,然后在織造過程中通過吸濕而達到平衡的方法。
通過對各項技術措施的貫徹實施和對影響因素每個環節的有效控制,所有品種的漿紗回潮率指標實際完成都在96%以上,漿紗其他各主要質量指標也都不同程度地有所提高并保持相對穩定。其中上漿合格率都在94.98%以上;伸長合格率不低于94%;漿紗織軸好軸率:有梭高于87.86%,噴氣高于84.58%;織機臺時斷經低于0.41根;實物質量較好,布面勻整合格率不低于97.13%;織機效率大于93.5%。
漿紗關鍵性指標“三率”中的回潮率過大或過小都會導致紗線斷頭增加,影響織機效率和產品質量。確定漿紗回潮率標準的依據,是紗線材質的公定回潮率及其所選用主體漿料的性能,并兼顧織造車間相對濕度。漿紗車速、烘燥溫度、上漿率、覆蓋系數、蒸汽質量等都是影響回潮率的直接因素。這些因素相互制約和相互影響,在工藝設計、方法制定、措施落實、制度執行等方面,要全面考慮、統籌安排、共同實施,都要有效地控制并保持相對穩定。這樣漿紗回潮率指標和織軸質量將會提升,織機效率也將會進一步提高。