朱起宏，孫振華，田瑞芳

(青島宏大紡織機(jī)械有限責(zé)任公司，山東 青島 266101)

0 引言

粘膠纖維原纖間結(jié)合力較小，彈性較差且有脆性，使其絡(luò)筒時的捻接難度大，捻接后的紗線強(qiáng)力較低且有“小尾巴”，尤其是細(xì)號粘膠紗線的絡(luò)筒捻接切疵和重復(fù)捻接數(shù)明顯增多[1]。為此，筆者以集聚賽絡(luò)紡9.7 tex粘膠紗為研究對象，利用正交實驗法對其退捻時間、搭接長度、加捻時間和捻接氣壓4個因素進(jìn)行初步分析。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行單因子試驗，得到最佳的捻接工藝參數(shù)，以提高VCRO-E型自動絡(luò)筒機(jī)對細(xì)號粘膠紗的捻接質(zhì)量和效率。

1 實驗方法與過程

JOINTAIR 798Q型空氣捻接器的退捻管設(shè)置為Z22，捻接腔設(shè)置為60Z2，腔蓋設(shè)置為C3。其退捻時間檔位為1～10，因紡9.7 tex粘膠紗不宜采用過長的退捻時間，以免過度退捻導(dǎo)致捻接強(qiáng)力不足，因此退捻時間水平選擇為1檔，3檔和5檔；搭接長度與纖維長度相關(guān)，而粘膠纖維長度一般為35 mm～38 mm，因此搭接長度水平選擇為8檔，10檔和12檔；細(xì)號粘膠紗加捻時間長會形成細(xì)節(jié)影響紗線強(qiáng)力，因此加捻時間水平選擇為1檔，3檔和5檔；捻接氣壓一般從0.40 MPa開始進(jìn)行調(diào)節(jié)，最高不超過0.70 MPa。據(jù)此設(shè)計出四因素三水平的正交實驗表，見表1。

溫濕度是影響絡(luò)筒機(jī)捻接器捻接效果的關(guān)鍵外界因素，相關(guān)文獻(xiàn)表明，當(dāng)溫度為23 ℃～25 ℃，相對濕度為60%～65%時，細(xì)紗的捻接效果較好[2]。利用YG063T型全自動單紗強(qiáng)力儀，在標(biāo)準(zhǔn)條件下(溫度為25 ℃，相對濕度為65%)，以5 cN的預(yù)加張力和50 mm/min的拉伸速度對各試樣分別進(jìn)行50次拉伸，取其均值為各樣品的強(qiáng)力值，計算其強(qiáng)力變異系數(shù)，即強(qiáng)力CV值。

表1 四因素三水平捻接工藝正交實驗表

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 正交實驗結(jié)果分析

正交實驗結(jié)果與計算表見表2。

表2 正交實驗結(jié)果與計算表

從表2中的強(qiáng)力指標(biāo)可以看出，退捻時間、搭接長度、加捻時間和捻接氣壓的最大k值分別為111，114，112和110，k值越大強(qiáng)力越高。因此，在正交試驗中，退捻時間為3檔、搭接長度為10檔、加捻時間為1檔、捻接氣壓為0.70 MPa，是最佳工藝條件(按強(qiáng)力)。根據(jù)指標(biāo)R(強(qiáng)力)看，極差越大表明該因素對強(qiáng)力的影響越大，那么各因素對強(qiáng)力的影響順序為搭接長度>加捻時間>退捻時間>捻接氣壓，即搭接長度對紗線強(qiáng)力影響最大，捻接氣壓對強(qiáng)力影響最小。

根據(jù)表2中強(qiáng)力CV值可以看出，退捻時間、搭接長度、加捻時間和捻接氣壓的最小k值分別為13.2，13.7，13.7和13.0，k值越小強(qiáng)力CV值越低。因此，在正交實驗中，退捻時間為3檔、搭接長度為10檔或12檔、加捻時間為1檔、捻接氣壓為0.70 MPa，是最佳工藝條件(按強(qiáng)力CV值)。根據(jù)指標(biāo)R(強(qiáng)力CV值)看出，2.9>2.4>2.3>2.1，極差大表明該因素對強(qiáng)力CV值影響大，因此各因素對強(qiáng)力CV值的影響順序為退捻時間>搭接長度>捻接氣壓>加捻時間。

為進(jìn)一步分析各因素對紗線強(qiáng)力及強(qiáng)力CV值的影響，對退捻時間、搭接長度、加捻時間和捻接氣壓進(jìn)行更小梯度的單因子試驗。

2.2 退捻時間對捻接強(qiáng)力的影響

紗線退捻是捻接的前提，最理想的退捻外觀為“馬尾狀”，且纖維均勻、蓬松、分散，保證加捻時纖維能充分糾纏捻接。紗線強(qiáng)力和強(qiáng)力CV值隨退捻時間的變化規(guī)律見圖1。

圖1 紗線強(qiáng)力和強(qiáng)力CV值隨退捻時間的變化規(guī)律

從圖1看出，隨著退捻時間的增加，紗線強(qiáng)力先升高后降低，強(qiáng)力CV值先降低后升高。因此，退捻時間為4檔時，紗線強(qiáng)力最高為134 cN，強(qiáng)力CV值最低為12.20%。短退捻時間的紗線退捻不到位、纖維未完全分散退開，呈現(xiàn)一小綹或幾小綹的狀態(tài)，導(dǎo)致加捻時纖維糾纏不充分、接頭易滑脫，細(xì)紗強(qiáng)力低且強(qiáng)力CV值較高；當(dāng)退捻時間超過4檔后，過長的退捻時間會吹走更多的纖維，使退捻區(qū)橫截面的纖維根數(shù)驟減，捻接處易出現(xiàn)細(xì)節(jié)造成強(qiáng)力損失過大，還會破壞纖維結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致紗線強(qiáng)力降低[3]。

2.3 搭接長度對捻接強(qiáng)力的影響

搭接長度主要取決于紗線纖維的長度，按照經(jīng)驗，棉型化纖(纖維長度為35 mm～38 mm)的搭接長度一般選擇在9檔附近。紗線強(qiáng)力和強(qiáng)力CV值隨搭接長度的變化規(guī)律見圖2。

圖2 紗線強(qiáng)力和強(qiáng)力CV值隨搭接長度的變化規(guī)律

從圖2可以看出，紗線強(qiáng)力隨搭接長度的增加先上升后下降，強(qiáng)力CV值先下降后上升。因此，搭接長度為9檔時，紗線強(qiáng)力最高為127 cN，強(qiáng)力CV值最低為12.50%。較短的搭接區(qū)導(dǎo)致纖維間抱合長度不夠，相同橫截面積上纖維間的摩擦力變小，紗線易形成細(xì)節(jié)導(dǎo)致強(qiáng)力降低；過長的搭接區(qū)易在打結(jié)處出現(xiàn)“小尾巴”，既影響紗線外觀、增加電清的捻接切疵，“小尾巴”處在退繞時也易被拉斷[4]。

2.4 加捻時間對捻接強(qiáng)力的影響

加捻是空氣捻接器動作的最后一步，即利用氣流對一定長度的退捻紗線進(jìn)行打結(jié)。紗線強(qiáng)力和強(qiáng)力CV值隨加捻時間的變化規(guī)律見圖3。

圖3 紗線強(qiáng)力和強(qiáng)力CV值隨加捻時間的變化規(guī)律

從圖3中可以看出，隨著加捻時間的增加，紗線強(qiáng)力持續(xù)下降，且強(qiáng)力CV值持續(xù)上升。因此，加捻時間為1檔時，紗線強(qiáng)力為128 cN，強(qiáng)力CV值為11.70%。短加捻時間對纖維的作用效果弱，纖維間糾纏度低；粗號紗橫截面的纖維根數(shù)多，加捻時間短則加捻效果差，而細(xì)號紗短時間加捻利于捻接成形，不易形成細(xì)節(jié)且纖維損傷更??；當(dāng)加捻時間變長，退捻纖維受加捻力的作用時間更長，纖維纏結(jié)更充分但損傷也更嚴(yán)重，加之退捻時纖維形成的隱性斷裂點，使單纖維強(qiáng)力遭受嚴(yán)重破壞，細(xì)號紗易形成細(xì)節(jié)，多種原因共同作用導(dǎo)致強(qiáng)力降低[5]。

2.5 捻接氣壓對捻接強(qiáng)力的影響

捻接氣壓控制退捻和加捻的作用力，隨著氣壓的提高，細(xì)紗退捻和加捻的作用力變大。紗線強(qiáng)力和強(qiáng)力CV值隨捻接氣壓的變化規(guī)律見圖4。

圖4 紗線強(qiáng)力和強(qiáng)力CV值隨捻接氣壓的變化規(guī)律

從圖4可以看出，隨著捻接氣壓的提高，細(xì)紗強(qiáng)力先升高后降低，強(qiáng)力CV值先降低后升高。當(dāng)捻接氣壓為0.55 MPa時，紗線強(qiáng)力為122 cN，強(qiáng)力CV值為12.10%。捻接氣壓增大，退捻和加捻過程中纖維受到的作用力增大，紗線的退捻和加捻效果變好，捻接后紗線的外觀和強(qiáng)力都有向好的趨勢；在某一臨界點紗線的捻接效果最好，繼續(xù)增大氣壓會造成纖維損傷、強(qiáng)力下降，還會過多地吹走纖維，造成捻接細(xì)節(jié)，紗線外觀和強(qiáng)力出現(xiàn)惡化趨勢[6-7]。

2.6 工藝優(yōu)化前后對比

通過正交實驗和單因子試驗，以紗線強(qiáng)力及強(qiáng)力CV值為指標(biāo)，得出最佳的捻接工藝參數(shù)：退捻時間為4檔，搭接長度為9檔，加捻時間為1檔，捻接氣壓為0.55 MPa。優(yōu)化參數(shù)前后紗線的捻接強(qiáng)力、強(qiáng)力CV值和外觀質(zhì)量對比，見圖5和圖6。

從圖5看出，以試驗得出的最佳工藝參數(shù)進(jìn)行捻接，紗線強(qiáng)力達(dá)137 cN，強(qiáng)力CV值為11.20%，較優(yōu)化前強(qiáng)力提高35.6%，強(qiáng)力CV值降低了4.6個百分點。從圖6看出，優(yōu)化工藝參數(shù)后，紗線捻接外觀質(zhì)量有明顯改善，優(yōu)化前接頭處大概率會出現(xiàn)粗節(jié)和“小尾巴”，優(yōu)化后接頭外觀均勻平滑。

3 結(jié)論

在溫度為25 ℃、相對濕度為65%的條件下，以集聚賽絡(luò)紡9.7 tex粘膠紗為研究對象，基于JOINTAIR 798Q型空氣捻接器進(jìn)行捻接工藝參數(shù)優(yōu)化，得到最佳捻接工藝參數(shù)的退捻時間為4檔、搭接長度為9檔、加捻時間為1檔、捻接氣壓為0.55 MPa。在此工藝參數(shù)下，紗線的捻接強(qiáng)力為137 cN，強(qiáng)力CV值為11.20%，較優(yōu)化前有明顯改善，為VCRO型自動絡(luò)筒機(jī)絡(luò)細(xì)號粘膠紗提供理論分析與實踐參考。

圖5 優(yōu)化參數(shù)前后紗線的捻接強(qiáng)力、強(qiáng)力CV值對比

a) 優(yōu)化前 b) 優(yōu)化后圖6 優(yōu)化參數(shù)前后紗線外觀質(zhì)量對比