陳順明，趙樹超，章友鶴，趙連英

(1.浙江湖州威達(dá)集團(tuán)股份有限公司，浙江 湖州　313114；2.浙江省新型紡織品研發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州　310009；3.浙江理工大學(xué) 材料與紡織學(xué)院，杭州　310018)

1　轉(zhuǎn)杯紡技術(shù)優(yōu)勢(shì)

轉(zhuǎn)杯紡又稱氣流紡，是一種新型紡紗技術(shù)，在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用已有30余年。目前全球擁有轉(zhuǎn)杯紡產(chǎn)能已超過700萬頭，其中我國(guó)約有360萬頭，占全球產(chǎn)能的50%以上。由于用工成本昂貴，歐美國(guó)家用轉(zhuǎn)杯紡與噴氣渦流紡等新型紡紗設(shè)備生產(chǎn)的紗線已超過環(huán)錠紡。浙江省約有40萬頭各類轉(zhuǎn)杯紡設(shè)備投入生產(chǎn)運(yùn)行，在中粗號(hào)紗生產(chǎn)方面已基本取代環(huán)錠紡。生產(chǎn)實(shí)踐表明：轉(zhuǎn)杯紡具有紡紗工序短、生產(chǎn)效率高、用工省、加工成本低等優(yōu)勢(shì)[1]。

2　轉(zhuǎn)杯紡生產(chǎn)細(xì)號(hào)紗

2.1　設(shè)備革新

30多年來，轉(zhuǎn)杯紡設(shè)備技術(shù)水平多次升級(jí)換代，但其在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的主導(dǎo)產(chǎn)品為中粗號(hào)紗，即98 tex～37 tex紗，除牛仔布服裝面料用紗外，大部分作為產(chǎn)業(yè)用紡織品用紗，如粗帆布、土工布和勞保用手套等。轉(zhuǎn)杯紡設(shè)備以大紡杯(直徑為40 mm～66 mm)、低速度(30 kr/min～60 kr/min)為主，使用原料檔次較低，除部分5級(jí)、6級(jí)棉外，紡紗廠回花、落棉等下腳料及再生原料占相當(dāng)大的比例，故有轉(zhuǎn)杯紡是吃下腳料紡“附牌紗”的代名詞。產(chǎn)品檔次較低、紡紗號(hào)數(shù)大，應(yīng)用領(lǐng)域難以拓展，與當(dāng)前服飾用紗要求的高質(zhì)、細(xì)號(hào)差距較大[2]。

21世紀(jì)以來，高速化、自動(dòng)化、智能化等紡紗新技術(shù)廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)，新型全自動(dòng)或半自動(dòng)轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)取代第一代大紡杯、低速度的轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)已成為必然趨勢(shì)。從浙江省目前正在使用的約40萬頭轉(zhuǎn)杯紡設(shè)備分析，除保留極少用于生產(chǎn)特殊品種的第一代低效能的轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)外，半自動(dòng)轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)約占80%，其余約20%是從國(guó)外引進(jìn)的全自動(dòng)轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)，這為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)中細(xì)號(hào)轉(zhuǎn)杯紗創(chuàng)造了有利條件。目前，浙江省用半自動(dòng)轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)生產(chǎn)19.7 tex～14.8 tex粘纖針織紗已成為常態(tài)，紡杯速度普遍達(dá)95 kr/min～100 kr/min，引紗速度為100 m/min～120 m/min。全自動(dòng)轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)主要生產(chǎn)純棉和混紡休閑面料用紗，紡紗號(hào)數(shù)為29.0 tex～18.5 tex，紡杯速度高達(dá)140 kr/min～150 kr/min，引紗速度超過150 m/min。紗線品質(zhì)優(yōu)、毛羽少、卷裝容量大，織出的織物光潔平整、疵點(diǎn)少，受到后加工用戶的普遍好評(píng)。

國(guó)內(nèi)多家紡紗企業(yè)在大專院校及設(shè)備制造企業(yè)的緊密配合下，已成功采用新一代轉(zhuǎn)杯紡設(shè)備紡制14.8 tex紗。

2.2　轉(zhuǎn)杯紡18.5 tex紗

第18屆新型紡紗技術(shù)年會(huì)上有公司用全自動(dòng)轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)成功紡制18.5 tex～14.8 tex純棉醫(yī)療用紗。雖然其強(qiáng)力比環(huán)錠紗約低10%，但毛羽、棉結(jié)、異纖含量等指標(biāo)均顯著優(yōu)于環(huán)錠紗，較好地解決了醫(yī)療用紗“三多弊端”(即棉結(jié)雜質(zhì)多，整經(jīng)、織造斷頭多)。該公司在開發(fā)生產(chǎn)細(xì)號(hào)轉(zhuǎn)杯紗時(shí)，原棉重點(diǎn)控制馬克隆值、單纖強(qiáng)力及線密度，以保證成紗截面纖維根數(shù)在100根以上；工藝選用小直徑紡杯(28 mm～30 mm)，以利于提高紡紗速度。在生產(chǎn)18.5 tex紗時(shí)，紡杯速度達(dá)145 kr/min，紡14.8 tex紗時(shí)紡杯速度控制在135 kr/min～140 kr/min。紗線捻度偏高設(shè)計(jì)，18.5 tex為1050 捻/m～1100捻/m，14.8 tex為1150捻/m～1200捻/m，以確保成紗強(qiáng)力滿足織造需求，減少整經(jīng)與織造斷頭率，提高生產(chǎn)效率。

2.3　轉(zhuǎn)杯紡14.8 tex紗

蘇州多道自動(dòng)化科技公司在東華大學(xué)指導(dǎo)下，在國(guó)產(chǎn)DS60型半自動(dòng)轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)上用100%精梳落棉生產(chǎn)細(xì)號(hào)14.8 tex轉(zhuǎn)杯紗并對(duì)紡紗工藝進(jìn)行試驗(yàn)。精梳落棉二次利用，優(yōu)點(diǎn)是纖維開松好、雜結(jié)少，缺點(diǎn)是纖維長(zhǎng)度較短。為了保證用精梳落棉生產(chǎn)的細(xì)號(hào)紗質(zhì)量達(dá)到要求，在試驗(yàn)研究中重點(diǎn)對(duì)分梳輥、紡杯、假捻器及電子清紗器等關(guān)鍵部件及工藝進(jìn)行優(yōu)選。選用OK40型分梳輥工作角為65°，速度設(shè)定為7 kr/min；T型凝聚槽，紡杯直徑為33 mm，設(shè)計(jì)速度為75 kr/min；陶瓷螺旋型假捻器，其摩擦因數(shù)較小，可減少加捻時(shí)的捻度損失。除了優(yōu)選上述關(guān)鍵器材外，采取降低引紗速度，加大紗線捻度及提高車間濕度等措施，以減少成紗毛羽，提高成紗強(qiáng)力，成功生產(chǎn)出細(xì)號(hào)14.8 tex純棉轉(zhuǎn)杯紗。實(shí)踐表明，國(guó)產(chǎn)半自動(dòng)轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)的制造技術(shù)與工藝性能已達(dá)到國(guó)際水平。

3　轉(zhuǎn)杯紡14.8 tex純棉色紡紗

3.1　原料的選用

開發(fā)轉(zhuǎn)杯紡純棉色紡紗，采用纖維先染色后紡紗的工藝。因纖維經(jīng)高溫染色后性能變化較大，纖維強(qiáng)度下降，短絨增多，長(zhǎng)度變短，尤其是棉蠟去除后，纖維的彈性變差，給生產(chǎn)帶來一定影響。細(xì)號(hào)色紡紗，對(duì)原料品質(zhì)要求較高。浙江湖州威達(dá)集團(tuán)股份有限公司選用纖維長(zhǎng)度大于31 mm，線密度小于1.54 dtex，短絨含量約為10%，成熟度好，馬克隆值為3.5～4.5的優(yōu)質(zhì)新疆長(zhǎng)絨棉作為主體原料，確保14.8 tex色紡紗截面纖維根數(shù)在100根以上，使成紗單紗強(qiáng)度大于10 cN/tex，以滿足后道加工對(duì)用紗的質(zhì)量要求。

3.2　混棉與混色的均勻性

在紡紗設(shè)備選型與工藝配置方面，要確保混棉與混色的均勻性。

工藝流程：原料選擇→配色混料→清梳聯(lián)→二道并條→轉(zhuǎn)杯紡紗→質(zhì)量檢驗(yàn)→成包。在該流程中有3處進(jìn)行纖維混色：一是在抓包機(jī)上按配色要求比例排包(即全混法)；二是在清梳聯(lián)的多倉(cāng)混棉機(jī)上對(duì)各倉(cāng)棉花利用倉(cāng)位差與時(shí)間差進(jìn)行再次混色；三是在二道并條機(jī)上通過64倍牽伸并合，使末道并條機(jī)輸出的條子色澤達(dá)到工藝設(shè)定要求，保證轉(zhuǎn)杯紡生產(chǎn)的色紡紗不但原料混合均勻，而且色彩靚艷。

3.3　清梳聯(lián)和并條工序設(shè)備選用及工藝優(yōu)化

清梳聯(lián)工序選用FA203C型與JWF1203型全封閉梳棉機(jī)，配有固定蓋板與棉網(wǎng)清潔器，既能有效對(duì)纖維進(jìn)行梳理又能提高棉結(jié)去除率，改善棉網(wǎng)清晰度。為了盡量減少有色纖維在梳理過程的損傷，控制色棉結(jié)，采取適當(dāng)減輕梳棉生條定量，降低道夫出條速度，擴(kuò)大錫林、刺輥線速比等措施。梳棉生條定量為22.5 g/(5 m)，道夫出條速度為110 m/min，錫林轉(zhuǎn)速為400 r/min，刺輥轉(zhuǎn)速為900 r/min。錫林與刺輥線速比為2.1∶1，保證纖維在梳理過程中快速轉(zhuǎn)移，避免返花重復(fù)梳理增加棉結(jié)，在蓋板與錫林梳理部分發(fā)揮棉網(wǎng)清潔器的作用去除棉結(jié)。上述工藝優(yōu)化后，梳棉生條短絨增長(zhǎng)率控制在2%以下，色棉結(jié)控制約為1粒/g。

并條工序是轉(zhuǎn)杯紡最后一道準(zhǔn)備工序，要圍繞提高纖維分離度、伸直度和平行度優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)，頭并增大后區(qū)牽伸倍數(shù)，有利于清除梳棉生條中的彎鉤纖維。末并采用8根并合，增加棉條間的相互混合，其牽伸倍數(shù)略大于并合數(shù)。出條線速度頭并為280 m/min，末并因系單眼并條機(jī)出條速度為550 m/min，通過并合與牽伸使末并條中纖維的分離度、伸直度、平行度與混合、混色達(dá)到較好的水平，為轉(zhuǎn)杯紡提供品質(zhì)優(yōu)良的條子。

3.4　前紡工序條子長(zhǎng)短片段均勻度的控制

前紡工序要控制好條子長(zhǎng)短片段的均勻度，這也是控制好成紗質(zhì)量的3個(gè)不勻率，即條干CV值、重量CV值和單強(qiáng)CV值的重要前提。

采取措施：① 清梳聯(lián)機(jī)組中用智能化與數(shù)字化技術(shù)控制棉流量以達(dá)到均衡輸送；② 梳棉機(jī)配置自調(diào)勻整系統(tǒng)，及時(shí)在線調(diào)整梳棉生條重量差異，使梳棉生條的重量不勻率控制在2%以下；③ 末道并條機(jī)配有自調(diào)勻整裝置，調(diào)整工藝范圍大、精度高，在缺條時(shí)自動(dòng)勻整，使末并輸出的條子重量CV值小于0.4%。采用以上3項(xiàng)在線自動(dòng)化調(diào)整措施，可確保14.8 tex轉(zhuǎn)杯色紡紗百米重量CV值在1.0%以下，條干CV值在16.5%以下，單強(qiáng)CV值約為11%，均達(dá)到轉(zhuǎn)杯純棉色紡行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)等水平。

3.5　設(shè)備及關(guān)鍵器材與工藝的優(yōu)化

3.5.1轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)

選用瑞士立達(dá)公司制造的R923型半自動(dòng)轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)。該機(jī)臺(tái)配有360頭紡紗器，紡杯直徑為30 mm～42 mm，最高設(shè)計(jì)速度為110 kr/min，可滿足不同原料與不同規(guī)格紗線的生產(chǎn)，目前最小紡紗號(hào)數(shù)為14.8 tex。機(jī)上還配有電子清紗器與智能化接頭裝置，能切除紗體上的殘留紗疵，且接頭質(zhì)量好。根據(jù)R923型半自動(dòng)轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)的性能特點(diǎn)，經(jīng)多次試驗(yàn)，對(duì)關(guān)鍵器材的工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.5.2紡杯

紡杯是轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)的核心器材，其速度與紡杯直徑相關(guān)，直接影響生產(chǎn)效率。原料長(zhǎng)度為31 mm的長(zhǎng)絨棉純棉色紡紗，要達(dá)到最佳的紡紗效果，紡杯直徑應(yīng)略大于所用纖維長(zhǎng)度，故選用直徑為33 mm與速度為90 kr/min的紡杯，使紡紗斷頭率能控制在120根/(千錠·h)以內(nèi)，生產(chǎn)效率達(dá)到99%以上。

3.5.3分梳輥針布

分梳輥針布也是轉(zhuǎn)杯紡的關(guān)鍵器材之一，將喂入纖維或條子進(jìn)行再梳理與排雜，使連續(xù)喂入的纖維條分離成平行伸直的單纖維狀態(tài)，對(duì)提高成紗質(zhì)量起到關(guān)鍵性作用。但紡紗品種不同，選用分梳輥針布也有區(qū)別。選用OK40型分梳輥針布，速度為8 kr/min時(shí)，對(duì)該品種纖維分梳效果較為理想。

3.5.4假捻器

假捻器給分梳牽伸后的纖維條加上一定捻度以提高成紗強(qiáng)力，此例選用陶瓷材質(zhì)螺旋型假捻器。這種假捻器摩擦因數(shù)小，可減少加捻時(shí)捻度損失，使設(shè)計(jì)的捻度與實(shí)際成紗的捻度基本相符。捻度應(yīng)根據(jù)紡紗號(hào)數(shù)設(shè)計(jì)，紡14.8 tex純棉色紡紗因成紗斷面中纖維根數(shù)較少，通過試驗(yàn)驗(yàn)證，設(shè)計(jì)捻度為1200捻/m時(shí)，成紗強(qiáng)度達(dá)11 cN/tex以上。

3.6　成紗質(zhì)量

經(jīng)相關(guān)檢測(cè)單位檢測(cè)，細(xì)號(hào)14.8 tex純棉色紡紗質(zhì)量達(dá)到較好水平，各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)均達(dá)到或超過FZ/T 12030—2012《轉(zhuǎn)杯紡棉色紡紗》紡織行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)等品水平，檢測(cè)數(shù)據(jù)見表1。

4　轉(zhuǎn)杯紡純棉14.8 tex色紡紗關(guān)鍵技術(shù)

4.1　棉花染色方法

目前國(guó)內(nèi)采用2種染色方法，即原棉染色與棉網(wǎng)染色，根據(jù)生產(chǎn)品種與質(zhì)量要求不同選用。選用棉網(wǎng)染色方法，即先將配好的棉花通過清梳工序處理，制成棉網(wǎng)后染色，棉花的雜質(zhì)與疵點(diǎn)經(jīng)第1次清梳工序處理后大部分被清除，纖維呈小棉束或單纖維狀態(tài)，棉網(wǎng)染色中染化料易于均勻吸收，有利于減少原棉染色時(shí)的疵點(diǎn)，提高吸色均勻性，并可減少染化料用量。經(jīng)棉網(wǎng)染色后的纖維在第2次清梳工序處理時(shí)應(yīng)采用柔和梳理工藝，以減少纖維損傷。目前，國(guó)內(nèi)紡紗企業(yè)在生產(chǎn)高檔細(xì)號(hào)色紡紗時(shí)，多數(shù)采用棉網(wǎng)染色工藝(又稱“雙梳工藝”)。雙梳工藝在第1次梳理時(shí)其落棉是本色，經(jīng)第2次梳理時(shí)落棉是有色的，2種落棉價(jià)格有差異。本色落棉因用途廣，售價(jià)高于有色落棉，故棉網(wǎng)染色在節(jié)約原料成本方面有一定作用。

表1細(xì)號(hào)14.8 tex純棉色紡紗質(zhì)量

檢測(cè)項(xiàng)目條干CV/%千米棉結(jié)/(個(gè)·km-1)單紗斷裂強(qiáng)度/(cN·tex-1)單紗斷裂強(qiáng)度CV/%百米重量偏差/%百米重量CV/%明顯色結(jié)/[個(gè)·(100 m)-1]10萬m紗疵/個(gè)指標(biāo)要求(優(yōu)等/一等)16.5/19.5300/60011.2/10.211.5/15.02.0/2.51.5/2.53/65/10檢測(cè)結(jié)果16.411211.210.5-0.70.334達(dá)到水平優(yōu)等優(yōu)等優(yōu)等優(yōu)等優(yōu)等優(yōu)等優(yōu)等優(yōu)等

4.2　色棉混合方法

色紡紗在批量生產(chǎn)時(shí)采用全混法與條混法(不含細(xì)紗賽絡(luò)紡混色工藝)，這2種混色方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。全混法即在開清棉工序采用小量混棉或在抓棉機(jī)上排包混棉的方法，條混法是將各種色纖維先分別經(jīng)清梳工序制成有色梳棉條后在并條機(jī)上按混色比例混條。全混法又稱立體混色，條混法可稱為縱向混色，2種混色方法應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)品種選用。

如生產(chǎn)滌/棉混紡色紗時(shí)因兩種纖維性能差異較大，必須采用條混法，以確?；旒彵扰c混色比正確。而我們生產(chǎn)的純棉色紡紗使用同種原料，故選用全混法。生產(chǎn)的紗線色澤分布呈現(xiàn)出立體朦朧效果，制成的面料與服飾有時(shí)尚感。條混法不但要增加一道并條機(jī)(三并工藝)，且色彩分布及立體效應(yīng)沒有全混法好，故采用一種原料時(shí)采用全混法的混棉與混色工藝是最佳選擇。

4.3　色纖維混用比例

按混用色棉比例不同，色紡紗分為淺色、中色和深色3種，但混用比例越高其可紡性越差，因?yàn)槊藁ń?jīng)染色性能變化較大，尤其是因棉蠟消失使纖維彈性下降，生產(chǎn)時(shí)易出現(xiàn)“三繞”(即繞膠輥、繞膠圈、繞羅拉)，成紗強(qiáng)力下降明顯。同時(shí)，紡紗號(hào)數(shù)越小強(qiáng)力下降幅度越大。在環(huán)錠紡紗機(jī)上生產(chǎn)14.8 tex純棉色紡紗時(shí)，為了改善可紡性，提高成紗強(qiáng)力，應(yīng)混用一定比例長(zhǎng)絨棉。生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)紡紗號(hào)數(shù)大時(shí)，混用色棉比例可適當(dāng)提高，生產(chǎn)號(hào)數(shù)越小混用色棉比例應(yīng)減少，以減少成紗強(qiáng)力下降幅度，改善可紡性。14.8 tex色紡紗是生產(chǎn)難度較大的品種，故色棉混用比例控制在50%以下為好。

4.4　色結(jié)控制

色結(jié)是成紗中的有色棉結(jié)，會(huì)直接反映在布面上，嚴(yán)重影響布面的外觀質(zhì)量，甚至?xí)辉u(píng)為疵布，故后加工用戶對(duì)成紗中色結(jié)數(shù)量要求較高。轉(zhuǎn)杯紡純棉色紡紗標(biāo)準(zhǔn)中要求優(yōu)等品色結(jié)要少于3個(gè)/(100 m)，一等品要少于6個(gè)/(100 m)，成紗色結(jié)數(shù)控制是色紡紗企業(yè)的攻關(guān)難題?？刂粕Y(jié)要從優(yōu)選原料入手，要求原棉成熟度好，馬克隆值為4.0～4.5，能承受紡紗過程中對(duì)纖維的開松、分梳與打擊，短絨增長(zhǎng)較少，控制在2%～3%；梳棉工序的刺輥針布、蓋板針布、道夫針布之間纖維轉(zhuǎn)移率好，減少因返花造成的纖維重復(fù)扭搓而增加的纖維斷裂和棉結(jié)，充分發(fā)揮梳棉機(jī)棉網(wǎng)清潔器作用，排除短絨與棉結(jié)，使梳棉機(jī)輸出棉網(wǎng)清晰度高、棉結(jié)少，以確保成紗中色結(jié)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的控制要求。

4.5　溫濕度調(diào)控

由于色紡紗原料染色后彈性的回復(fù)性較差，在溫濕度波動(dòng)較大時(shí)易增加“三繞”，影響成紗質(zhì)量。尤其是相對(duì)濕度低于50%時(shí)，因空氣干燥易出現(xiàn)靜電掛花，使成紗毛羽增加，故在冬季低溫干燥環(huán)境中要加溫、給濕，在夏季高溫高濕氣候條件下要降溫、去濕。

5　結(jié)語

5.1轉(zhuǎn)杯紡相比環(huán)錠紡具有紡紗流程短、生產(chǎn)效率高、設(shè)備配臺(tái)少、能耗低、用工省等優(yōu)勢(shì)，目前半自動(dòng)與全自動(dòng)轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)在生產(chǎn)中已占主導(dǎo)地位，為轉(zhuǎn)杯紡開發(fā)新品種紗、提高生產(chǎn)效率、節(jié)省用工創(chuàng)造了有利條件。

5.2從優(yōu)選原料入手，優(yōu)化前紡工藝參數(shù)，選配好紡杯、分梳輥等關(guān)鍵器材，優(yōu)化紡紗工藝，以確保紡出高質(zhì)量的細(xì)號(hào)紗，使轉(zhuǎn)杯紡應(yīng)用領(lǐng)域得到擴(kuò)展。

高質(zhì)量的細(xì)號(hào)轉(zhuǎn)杯紗可作為高檔服飾面料用紗，適應(yīng)服飾向高檔化、時(shí)尚化、個(gè)性化的發(fā)展需求。