李瑛慧， 謝春萍， 劉新金,2

(1. 江南大學(xué) 紡織服裝學(xué)院, 江蘇 無錫 214122; 2. 江蘇蘇絲絲綢股份有限公司, 江蘇 宿遷 223700)

基于纖維變速點(diǎn)分布實(shí)驗(yàn)的成紗條干不勻研究

李瑛慧1， 謝春萍1， 劉新金1,2

(1. 江南大學(xué) 紡織服裝學(xué)院, 江蘇 無錫 214122; 2. 江蘇蘇絲絲綢股份有限公司, 江蘇 宿遷 223700)

為探究大牽伸條件下，牽伸倍數(shù)的提高和牽伸分配對(duì)成紗條干的影響，提出變速點(diǎn)分布實(shí)驗(yàn)方法，通過纖維變速點(diǎn)分布的變化，分析成紗條干不勻。以9.7 tex棉紗為例，對(duì)比環(huán)錠細(xì)紗機(jī)與超大牽伸細(xì)紗機(jī)前區(qū)變速點(diǎn)分布曲線，在超大牽伸細(xì)紗機(jī)上以線密度1 000 tex粗紗分別紡制9.7、7.3、6.5 tex棉紗，并以9.7 tex棉紗為例，探討不同牽伸倍數(shù)分配時(shí)，前區(qū)變速點(diǎn)分布曲線。結(jié)果表明：超大牽伸細(xì)紗機(jī)較環(huán)錠細(xì)紗機(jī)變速點(diǎn)分布更集中、穩(wěn)定、前移，成紗條干更優(yōu)；隨牽伸倍數(shù)增大，變速點(diǎn)分布分散，成紗條干變差；紡9.7 tex棉紗，后區(qū)、中區(qū)牽伸為1.1、1.3時(shí)，前區(qū)變速點(diǎn)分布更集中前移，成紗條干最優(yōu)。

變速點(diǎn)分布； 超大牽伸； 成紗條干； 牽伸倍數(shù)分配

近年來，紡織行業(yè)為提高紡紗效率和經(jīng)濟(jì)效益，追求“高效的、重定量”紡紗工藝，細(xì)紗機(jī)超大牽伸技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生[1]。增加細(xì)紗機(jī)牽伸區(qū)的數(shù)量是實(shí)現(xiàn)細(xì)紗機(jī)超大牽伸技術(shù)最可行的方法[2]。本文所用的加裝豐田式集聚紡裝置的TH558型超大牽伸細(xì)紗機(jī)，是在加裝豐田式集聚紡裝置QFA1528型環(huán)錠細(xì)紗機(jī)牽伸的基礎(chǔ)上增加了1個(gè)中區(qū)牽伸，使得細(xì)紗機(jī)總牽伸倍數(shù)得到成倍提高，最大牽伸可達(dá)300倍，但同時(shí)須條在牽伸區(qū)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也相應(yīng)地變得更加復(fù)雜。

根據(jù)移距偏差理論，隨著牽伸倍數(shù)增大，必須盡量減小纖維頭端變速點(diǎn)范圍，才能使?fàn)可旄郊硬粍驕p小[3]。為使纖維變速點(diǎn)位置集中在很小的范圍內(nèi)，研究纖維在牽伸區(qū)變速點(diǎn)位置引起重視。目前，有學(xué)者采用粗紗截面染色法[4]、Montecarulo方法隨機(jī)模擬[5]、計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬與仿真[6]等研究纖維變速點(diǎn)分布，但并未針對(duì)超大牽伸技術(shù)[7]進(jìn)行研究。本文提出一種纖維變速點(diǎn)分布實(shí)驗(yàn)方法，研究在牽伸倍數(shù)增大及不同牽伸倍數(shù)分配時(shí)變速點(diǎn)分布的變化，從而反映摩擦力界合理與否，合理配置超大牽伸裝置，有效控制纖維運(yùn)動(dòng)。

1 變速點(diǎn)分布與移距偏差理論

1.1 變速點(diǎn)分布

牽伸過程中，纖維運(yùn)動(dòng)的實(shí)際情況比較復(fù)雜，喂入牽伸裝置的須條是不均勻的，須條中纖維長(zhǎng)度既不相等，也不完全伸直平行，牽伸裝置也不完善[8]。理想牽伸是在牽伸時(shí)纖維間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，纖維都在同一截面變速，紗條附加不勻并未增加，但須條經(jīng)牽伸后的不勻率總是增加的，這說明須條在牽伸過程中纖維頭端同在前羅拉鉗口線上變速或牽伸區(qū)內(nèi)某一截面上變速與實(shí)際情況不符，即纖維變速點(diǎn)是分散的，稱為變速點(diǎn)分布[9]。

1.2 移距偏差理論

Vasilieff在1915年首先提出了移距概念，后來，Grishin和 Zotikov又對(duì)移距偏差理論進(jìn)行了發(fā)展研究[10]。移距偏差是引起附加不勻的根源，而產(chǎn)生移距偏差的原因是纖維的頭端不在同一位置上變速，或者說是由于纖維運(yùn)動(dòng)的不規(guī)則。移距的計(jì)算公式為

s1=Es0±(E-1)X

式中：s0為原始頭端移距；s1為牽伸后形成的新的移距；E為牽伸倍數(shù)；X為變速位置差異值。

由移距公式可知，如要求不產(chǎn)生牽伸附加不勻，則必須使移距偏差(E-1)X為0，不產(chǎn)生移距偏差唯一辦法是X為0，這是不可能的。牽伸附加不勻隨變速位置差異值X、牽伸倍數(shù)E增大而增大，其他條件不變的情況下，E值越大，牽伸不勻也越大，這是超大牽伸中隨著牽伸倍數(shù)增大，成紗條干不勻增加的原因。超大牽伸時(shí)，牽伸倍數(shù)超過100倍，必須盡量減小X值，才能使?fàn)可旄郊硬粍驕p小。

為縮小纖維頭端變速位置的差異范圍，本文將通過實(shí)驗(yàn)研究纖維在牽伸區(qū)內(nèi)的變速位置。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)方法

本文提出的纖維變速點(diǎn)分布實(shí)驗(yàn)方法，是利用纖維的移距變化，借助示蹤纖維直觀觀察，并測(cè)量纖維頭端移距來研究纖維變速點(diǎn)，示意圖如圖1所示。

具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：

1)實(shí)驗(yàn)測(cè)得前羅拉速度v1和后羅拉速度v2，在羅拉上做一點(diǎn)標(biāo)記，記錄羅拉轉(zhuǎn)10圈的時(shí)間，查詢羅拉直徑，將羅拉轉(zhuǎn)10圈換算為距離，計(jì)算羅拉線速度v1、v2。

2)測(cè)試羅拉牽伸效率η。

式中：Ep為實(shí)際牽伸倍數(shù)；Em為機(jī)械牽伸倍數(shù)。實(shí)際牽伸倍數(shù)Ep由喂入須條單位長(zhǎng)度的質(zhì)量比牽伸后輸出須條單位長(zhǎng)度的質(zhì)量測(cè)得；機(jī)械牽伸倍數(shù)Em由步驟1)中測(cè)得的前羅拉速度比后羅拉速度得到。

3)將粗紗人工解捻，逐根放入示蹤纖維，人工給粗紗加捻，示蹤纖維兩兩間頭端移距可測(cè)。如圖1(a)所示，開車前任意2根示蹤纖維A、B，測(cè)得原始頭端移距為s0。2根示蹤纖維間也可按一固定距離放入，此時(shí)原始頭端移距s0為固定值，可簡(jiǎn)化后續(xù)步驟中的計(jì)算。開車后須條經(jīng)牽伸區(qū)牽伸，觀察最后1根示蹤纖維，當(dāng)其將要進(jìn)入后羅拉時(shí)，按下緊急停車，使1根示蹤纖維B正好停在后羅拉鉗口線間(開始前多實(shí)驗(yàn)幾次，找到按下緊急停車時(shí)能使最后1根示蹤纖維正好停在后羅拉鉗口線的點(diǎn))，測(cè)得牽伸后形成的新頭端移距s1，如圖1(b)所示。這樣示蹤纖維B保證是以后羅拉速度v2運(yùn)動(dòng)，使之作為測(cè)量基準(zhǔn)纖維。經(jīng)牽伸后離開前羅拉的示蹤纖維A在牽伸區(qū)某點(diǎn)變速后以前羅拉速度v1運(yùn)動(dòng)，示蹤纖維A比基準(zhǔn)纖維B多運(yùn)動(dòng)(ηv1t-v2t)距離。加上兩纖維原始頭端移距s0，牽伸后形成的新的頭端移距s1=s0+(ηv1t-v2t)。

4)根據(jù)步驟3)中得到的頭端移距公式s1=s0+(ηv1t-v2t)，求得示蹤纖維從變速點(diǎn)變速開始到停車時(shí)為止運(yùn)動(dòng)經(jīng)過的時(shí)間t，得到示蹤纖維A從變速點(diǎn)變速以后，以前羅拉速度運(yùn)動(dòng)經(jīng)過的距離ηv1t，測(cè)量得到示蹤纖維A頭端距離前羅拉鉗口線的距離d，即有

本文提出的變速點(diǎn)位置的測(cè)量方法，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)

得大量纖維變速點(diǎn)位置，形成一種分布，即為纖維變速點(diǎn)分布。

2.2 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

本文實(shí)驗(yàn)采用加裝豐田式集聚紡裝置的QFA1528型環(huán)錠細(xì)紗機(jī)和加裝豐田式集聚紡裝置的TH558型超大牽伸細(xì)紗機(jī)，選用500和1 000 tex的半精梳純棉粗紗紡制9.7、7.3、6.5 tex棉紗。采用YG086C全自動(dòng)單紗強(qiáng)力儀測(cè)試紗線強(qiáng)力，USTER?TESTER 5條干測(cè)試儀測(cè)試紗線條干，USTER ZWEIGLE HL400茲韋格毛羽儀測(cè)試紗線毛羽。測(cè)試條件為：溫度(23±2) ℃，相對(duì)濕度(65±3)%，測(cè)試前紗線在該條件下平衡24 h。

2.3 實(shí)驗(yàn)方案

先以500 tex純棉粗紗分別使用加裝豐田式集聚紡裝置的QFA1528型環(huán)錠細(xì)紗機(jī)和加裝豐田式集聚紡裝置的TH558型超大牽伸細(xì)紗機(jī)紡制9.7 tex棉紗，在粗紗定量、所紡細(xì)紗定量、鉗口隔距、雙皮圈牽伸、羅拉隔距等參數(shù)相同的條件下，QFA1528后區(qū)牽伸倍數(shù)與TH558后區(qū)×中區(qū)牽伸倍數(shù)相同，保證前區(qū)牽伸倍數(shù)相同，對(duì)比QFA1528和TH558前區(qū)纖維變速點(diǎn)分布曲線，研究超大牽伸時(shí)的牽伸性能，工藝參數(shù)如表1所示；以1 000 tex純棉粗紗使用TH558分別紡制9.7、7.3、6.5 tex棉紗，3種紗線紡紗時(shí)后區(qū)×中區(qū)牽伸為1.1×1.3，探討隨著牽伸倍數(shù)增大，前區(qū)纖維變速點(diǎn)分布的變化以及對(duì)成紗條干的影響，工藝參數(shù)如表2所示；使用1 000 tex粗紗定量紡9.7 tex棉紗，總牽伸倍數(shù)102.88，探討不同牽伸倍數(shù)分配時(shí)前區(qū)纖維變速點(diǎn)分布曲線。具體牽伸倍數(shù)分配如下：后區(qū)牽伸倍數(shù)都選用1.1，中區(qū)牽伸倍數(shù)分別為1.1、1.3、1.5、1.7。

表1 9.7 tex棉紗工藝參數(shù)Tab.1 Spinning parameters of 9.7 tex cotton yarn

表2 以100 tex粗紗紡制棉紗工藝參數(shù)Tab.2 Spinning parameters of cotton yarn with roving weight 1 000 tex

為方便測(cè)量和計(jì)算，實(shí)驗(yàn)過程中將示蹤纖維放入粗紗時(shí)，按兩兩間隔40 mm放入粗紗中，使基準(zhǔn)示蹤纖維與其他示蹤纖維的原始頭端移距s0為40，80，…，400mm，變速點(diǎn)分布實(shí)驗(yàn)進(jìn)行10組，每組實(shí)驗(yàn)中放入10根示蹤纖維，得到的每條曲線為測(cè)試100個(gè)變速點(diǎn)位置，統(tǒng)計(jì)后繪制的變速點(diǎn)分布曲線。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同牽伸形式變速點(diǎn)分布曲線對(duì)比

圖2示出分別使用加裝豐田式集聚紡裝置的QFA1528型環(huán)錠細(xì)紗機(jī)和加裝豐田式集聚紡裝置的TH558型超大牽伸細(xì)紗機(jī)用線密度為500 tex的純棉粗紗紡制9.7 tex棉紗，2種牽伸形式下前區(qū)纖維變速點(diǎn)分布曲線。表3示出QFA1528和TH558細(xì)紗機(jī)紡制9.7 tex棉紗的各項(xiàng)性能指標(biāo)。

機(jī)型條干CV值/%-50%細(xì)節(jié)/(個(gè)·km-1)+50%粗節(jié)/(個(gè)·km-1)+200%棉結(jié)/(個(gè)·km-1)≥3mm毛羽/(根·m-1)斷裂強(qiáng)力/cNQFA152814.037.5100.0180.0267158.66TH55813.695.072.5157.5254161.93

由圖2變速點(diǎn)分布曲線可看到，保證QFA1528后區(qū)牽伸與TH558后區(qū)×中區(qū)牽伸相同的條件下，對(duì)比前區(qū)纖維變速點(diǎn)分布曲線時(shí)，使用TH558細(xì)紗機(jī)比QFA1528的前區(qū)纖維變速點(diǎn)分布更集中、穩(wěn)定，更靠近前羅拉。由表3棉紗性能指標(biāo)可看到，TH558細(xì)紗機(jī)比QFA1528細(xì)紗機(jī)所紡紗線條干更好，粗細(xì)節(jié)、棉結(jié)更少。由此可分析得到：纖維變速點(diǎn)分布集中、穩(wěn)定，靠近前羅拉，紗線條干更好；TH558細(xì)紗機(jī)比QFA1528細(xì)紗機(jī)所紡紗線前區(qū)纖維變速點(diǎn)分布更利于成紗條干均勻，穩(wěn)定、集中的變速點(diǎn)反映TH558細(xì)紗機(jī)摩擦力界分布更合理，對(duì)纖維的控制力強(qiáng)。TH558細(xì)紗機(jī)牽伸區(qū)多一個(gè)中區(qū)，使須條在中區(qū)小牽伸下纖維伸直平行度提高，須條結(jié)構(gòu)在中區(qū)得到優(yōu)化，有利于成紗條干均勻。由表3還可看出QFA1528與TH558細(xì)紗機(jī)所紡紗線毛羽和強(qiáng)力都較好，這是由于集聚紡紡紗有利于減少紗線毛羽，提高強(qiáng)力。

3.2 不同線密度棉紗變速點(diǎn)分布

圖3示出1 000 tex純棉粗紗使用TH558細(xì)紗機(jī)分別紡制9.7、7.3、6.5 tex棉紗，前區(qū)纖維變速點(diǎn)分布曲線。表4示出TH558細(xì)紗機(jī)紡制9.7、7.3、6.5 tex棉紗的各項(xiàng)性能指標(biāo)。

細(xì)紗線密度/tex條干CV值/%-50%細(xì)節(jié)/(個(gè)·km-1)+50%粗節(jié)/(個(gè)·km-1)+200%棉結(jié)/(個(gè)·km-1)≥3mm毛羽/(根·m-1)斷裂強(qiáng)力/cN9.713.205.047.5115.0267171.837.315.5940.0180.0172.5280158.936.516.3195.0222.5205.0289160.22

由圖3前區(qū)變速點(diǎn)分布曲線可看出，隨牽伸倍數(shù)的增加，變速點(diǎn)分布分散、后移，變得相對(duì)不穩(wěn)定。由表4可看出，隨著牽伸倍數(shù)的增加，條干不勻增大，粗細(xì)節(jié)、棉結(jié)增多。成紗牽伸倍數(shù)增大使得纖維不易受控，纖維運(yùn)動(dòng)波動(dòng)大，纖維變速不穩(wěn)定，變速點(diǎn)分散，纖維頭端變速位置變動(dòng)范圍變寬，移距偏差增大，造成牽伸過程中附加不勻增大，成紗條干不勻。3.3 不同牽伸分配下變速點(diǎn)分布

圖4和表5分別示出紡9.7 tex棉紗時(shí)不同牽伸倍數(shù)分配下前區(qū)纖維變速點(diǎn)分布及紗線性能指標(biāo)。

中區(qū)牽伸倍數(shù)條干CV值/%-50%細(xì)節(jié)/(個(gè)·km-1)+50%粗節(jié)/(個(gè)·km-1)+200%棉結(jié)/(個(gè)·km-1)≥3mm毛羽/(根·m-1)斷裂強(qiáng)力/cN1.113.5412.562.5115.0267170.151.313.205.047.5110.0238171.831.513.7512.570.0102.5245166.351.714.0512.5105.5135.0279163.67

由圖4可看出，在后區(qū)牽伸倍數(shù)都為1.1，中區(qū)牽伸倍數(shù)分別為1.1、1.3、1.5、1.7時(shí)，前區(qū)纖維變速點(diǎn)分布在中區(qū)牽伸為1.3時(shí)最集中、穩(wěn)定，更靠近前羅拉。由表5可看出，在后區(qū)牽伸倍數(shù)都為1.1，中區(qū)牽伸倍數(shù)分別為1.1、1.3、1.5、1.7時(shí)，成紗條干均勻度先變小后增大，粗細(xì)節(jié)和棉結(jié)也有相同的變化趨勢(shì)。后區(qū)牽伸倍數(shù)相同，中區(qū)牽伸倍數(shù)增大使得須條結(jié)構(gòu)不均勻，纖維間抱合力減弱，進(jìn)入前區(qū)的須條松散，不能配合前區(qū)形成穩(wěn)定的摩擦力界，變速點(diǎn)不穩(wěn)定，纖維頭端變速位置變動(dòng)范圍增大，成紗條干不勻增加。

4 結(jié) 論

本文對(duì)加裝豐田式集聚紡裝置的QFA1528型環(huán)錠細(xì)紗機(jī)和加裝豐田式集聚紡裝置的TH558型超大牽伸細(xì)紗機(jī)前區(qū)纖維變速點(diǎn)分布進(jìn)行對(duì)比，認(rèn)為TH558型細(xì)紗機(jī)摩擦力界分布更合理，對(duì)纖維的控制力強(qiáng)，變速點(diǎn)分布更穩(wěn)定、集中，有利于成紗條干均勻。在TH558型細(xì)紗機(jī)上以1 000 tex粗紗分別紡制9.7、7.3、6.5 tex棉紗，認(rèn)為牽伸倍數(shù)增大使得纖維不易受控，纖維運(yùn)動(dòng)波動(dòng)大，纖維變速不穩(wěn)定，變速點(diǎn)分散，纖維頭端變速位置變動(dòng)范圍變寬，移距偏差增大，造成牽伸過程中附加不勻增大，成紗條干不勻，因此大牽伸裝置更要合理布置摩擦力界，有效控制纖維運(yùn)動(dòng)，使變速點(diǎn)穩(wěn)定、集中、前移。在不同牽伸倍數(shù)分配下紡9.7 tex棉紗，得到后區(qū)牽伸為1.1時(shí)，中區(qū)牽伸1.3時(shí)能為前區(qū)提供結(jié)構(gòu)均勻的紗條，并配合前區(qū)形成穩(wěn)定的摩擦力界分布，變速點(diǎn)穩(wěn)定集中，成紗條干均勻。

FZXB

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Study on yarn unevenness based on experiment of fibers accelerated-point distribution

LI Yinghui1, XIE Chunping1, LIU Xinjin1,2

(1.CollegeofTextile&Clothing,JiangnanUniversity,Wuxi,Jiangsu214122,China; 2.JiangsuSpcc-SilkCo.,Ltd.,Suqian,Jiangsu223700,China)

In order to explore the effect of the enhancement of the drafting multiple and the collocations of drafting multiple on yarn unevenness, the experiment of the accelerated-point distribution is presented. The yarn evenness is analyzed by the change of fibers accelerated-point distribution. Firstly, 9.7 tex cotton yarn was taken as example, and the accelerated-point distribution of the front draft zone of ring spinning frame and super high drafting ring spinning frame were compared. Then, 9.7 tex, 7.3 tex and 6.5 tex cotton yarns were spun on the super high drafting ring spinning frame with the heavy weight 1 000 tex of the roving. Lastly, 9.7 tex cotton yarn was taken as example, under the different collocations of drafting multiple, the accelerated-point distribution of the front draft zone was explored. The results indicate that the accelerated-point distribution of the super high drafting ring spinning frame is more centralized and stable and fronted than ring spinning frame, and the yarn evenness is better. And along with the increasing of the drafting multiple, the accelerated-point distribution is more dispersed and the yarn evenness is worse. Moreover, 9.7 tex cotton yarn is spun on 1.1 back draft and 1.3 intermediate draft, the accelerated-point distribution of the front draft zone is the most centralized and fronted, and the yarn evenness is the best.

accelerated-point distribution; super high drafting; yarn evenness; collocation of drafting multiple

10.13475/j.fzxb.20150500206

2015-05-04

2016-04-15

紡織服裝產(chǎn)業(yè)河南省協(xié)同創(chuàng)新項(xiàng)目(hnfz14002)；江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(BK2012254)；江蘇省產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目(BY2014023-13，BY2012051，BY2013015-24)；江蘇省科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目(BA2014080)；廣東省產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目(2013B090600038)

李瑛慧(1993—)，女，碩士生。主要研究方向?yàn)榧徏喰录夹g(shù)。謝春萍，通信作者，E-mail: wxxchp@vip.163.com。

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