超大牵伸纺纱设备工艺参数和纺纱质量分析

经纬纺织机械股份有限公司 金宏健 袁龙超/文

随着用工成本的增加，传统纺织行业正在追求缩短流程、提高产能和自动化程度。目前转杯纺和喷气涡流纺利用超大牵伸技术，直接喂入无捻棉条，省去了粗纱工序，而对于传统环锭纺来说，如何缩短纺纱流程、减少粗纱工序一直是行业内所渴望的。基于此本文中设计一种超大牵伸机构，应用于环锭纺细纱机，可省去粗纱工序，直接喂入棉条进行纺纱，最终得到质量较优的环锭纺纱线。

1 超大牵伸纺纱设备简介

本文中设计了一种五罗拉超大牵伸机构，应用于环锭纺细纱机。该机构在传统三罗拉牵伸机构的基础上增加2列罗拉，由传统二区牵伸改为四区牵伸，第2列和第4列罗拉采用上短下长皮圈牵伸，增加了一个皮圈牵伸区，进而提高了细纱机的总牵伸倍数。通过设置前区13～30倍牵伸，中前区1～2倍，中后区3～8倍牵伸，后区1～3倍牵伸，进而实现总牵伸30～300倍的超大牵伸。为进一步提高纺纱质量，在中一罗拉、中二罗拉、中三罗拉、后罗拉钳口处设置4个集合器。该超大牵伸机构如图1所示。

直接喂入的棉条，依次经过后区牵伸、中后区牵伸、中前区牵伸、前区牵伸，最后由前罗拉输出。各钳口根据须条宽度设置不同尺寸的集合器，用于收缩须条宽度。

2 纺纱试验

2.1 试验方案与原料

在喂入相同定量17.5g/5m棉条的条件下，分别纺制出14、16、21、24、30、32英支普梳棉纱线，在温度（23±2）℃、相对湿度（65±3）%、纱线平衡48小时条件下测试纱线指标，观察纱线指标变化趋势，并与Uster2013公报进行对比，分析成纱质量及其产生的原因[1，2]。

图1 超大牵伸机构示意图

表1 超大牵伸纺纱工艺参数

图2 成纱指标与USTER2013公报对比

2.2 试验设备与工艺参数

本文使用自行研制开发的超大牵伸机构，牵伸形式为五罗拉四皮圈，罗拉直径为27×27×27×27×27mm，胶辊直径为29×29×29×29×29mm，罗拉中心距44×40×53.5×47mm，胶辊偏离情况为前罗拉前偏2mm、中二罗拉后偏3mm、后罗拉后偏3mm，该超大牵伸机构应用于环锭纺细纱机，其他工艺参数如表1所示。

此外，采用USTER TESTER 4型全自动单纱强力仪测试纱线强力，USTER TESTER 4-SX 型条干测试仪测试纱线条干，USTER ZWEIGLE HL 400型兹韦格毛羽仪测试纱线毛羽，常州YG155A型纱线捻度机测试纱线捻度。

3 试验结果与分析

3.1 实验结果

在喂入相同定量17.5g/5m棉条的条件下，纺制不同支数的普梳棉纱线，纱线性能测试数据如表2所示。可以看出，随着牵伸倍数的增加，条干不匀变大，毛羽增多，强力变小，纱线的粗细节、棉结增多。

表2 纺制不同纱线支数的成纱指标

该超大牵伸细纱机在普梳棉总牵伸150倍以下纺制21英支、16英支成纱效果良好，条干及棉结指标接近USTER2013公报5%水平，但毛羽与纱线强力较差，当纺制21英支以上纱线时各项指标均有恶化趋势。以条干、毛羽、强力和+200%棉结指标为例，与Uster2013公报指标进行对比，可以直观的看出纺制不同英支纱线的成纱水平，如图2所示。

3.2 结果分析与解决方案

在该超大牵伸机构中，通过运用四个集合器，尽量提高牵伸过程中对纤维束的约束和控制，但由于缺省了粗纱工序，也就缺少了利于细纱牵伸中对纤维运动具有三维控制效应的内摩擦力场。另一方面，随着所纺纱线定量的减少，牵伸倍数增大，牵伸力减小，纤维所受的控制力减弱，纤维间摩擦力减小[3]。以上均导致摩擦力界减弱，快速纤维更容易从慢速纤维中拔出来，这可能是导致毛羽与纱线强力较差的主要原因。为解决以上问题需要继续增加集束部件、或增加集聚纺纱装置，例如在前罗拉钳口处加装集合器，进一步增强对纤维的控制作用，可在牵伸后附加紧密纺装置对纤维加以集聚，提高成纱质量。

若考虑实际生产，采用超大牵伸工艺后，缺省粗纱工序将导致使用大量条桶取代原有的粗纱管卷装。本文中在超大牵伸细纱机上直接喂入棉条，储存棉条的普通条桶布置于细纱机一侧，采用导棉辊主动牵引棉条，导棉辊与后罗拉有1.1～1.2倍的牵伸，用于将纤维束拉直。运用以上方案会可能导致条桶下层棉条储存时间过长，降低纱线品质。如何在考虑厂房空间、棉条输送距离、减少意外牵伸等因素的基础上，合理布置条桶是实际要面对的问题。为了解决以上问题，可采用较小容量条桶布置在与细纱机设备同楼层或设备的所在楼层的上层，还可以采用特殊规格小条桶悬挂于机架上方[4]。

综上，若采用超大牵伸工艺，实现缺省粗纱工序的目的，还需在技术上继续突破，进一步提高成纱质量、扩大适纺范围。同时还需要合理的进行工艺布局，探索符合其纱线产品特色的细分市场，更好的将其推向市场。

4 结语

在喂入相同定量17.5g/5m棉条的条件下，分别纺制出14、16、21、24、30、32英支普梳棉纱线。随着牵伸倍数的增加，条干不匀变大，毛羽增多，强力变小，纱线的粗细节、棉结增多。其原因主要是由于缺省粗纱工序，使得纱线在牵伸过程中缺少内摩擦力，另一方面，随着所纺纱线定量的减少，牵伸倍数增大，牵伸力减小，纤维所受的控制力减弱，纤维间摩擦力减小，可通过增加集聚装置来改善成纱质量。此外，考虑实际生产中采用超大牵伸工艺，需使用大量条桶取代原有的粗纱管卷装，应当合理布置条桶，可采用较小容量条桶布置在与细纱机设备同楼层或设备的所在楼层的上层，还可以采用特殊规格小条桶悬挂于机架上方。