趙楠楠 王仕元 周義德 王朝根

（1.鄭州經(jīng)貿(mào)學(xué)院，河南鄭州，451191；2.中原工學(xué)院，河南鄭州，450007；3.恒天永安新織造有限公司，河南商丘，476400）

纖維回潮率直接影響纖維的加工性能，紡紗過程中各工序回潮率的合理控制是紡紗生產(chǎn)質(zhì)量和效益的關(guān)鍵。適當(dāng)增加棉紗線回潮率，可增加棉紗線強(qiáng)力，減少加工過程中斷頭率，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率?；爻甭蔬^低時(shí)，絡(luò)筒加工過程中易造成毛羽增幅變大，紗線質(zhì)量下降。針對(duì)恒天永安新織造有限公司（以下簡稱永安公司）的國產(chǎn)新型紡紗生產(chǎn)線工藝特點(diǎn)，以紡制JC 9.72 tex 紗線為例，提出“綜合控制棉紗回潮率”的概念。即通過重點(diǎn)控制原棉、粗紗、細(xì)紗、絡(luò)筒工序的溫濕度、工作區(qū)風(fēng)速等參數(shù)，穩(wěn)定半成品和成品的回潮率，增加紗線定形后處理工序，提高紗線回潮率，穩(wěn)定紗線質(zhì)量。

1 影響紗線回潮率的主要因素

在紡紗各工序中，纖維回潮率直接影響生產(chǎn)效率和半成品質(zhì)量，是紡紗各工序控制的主要指標(biāo)之一。由于棉纖維是多孔性物質(zhì)，纖維素大分子上存在許多親水性基團(tuán)，在一定的溫度下，棉纖維在空氣中是吸濕還是放濕與空氣的水蒸氣分壓力有關(guān)，水蒸氣分壓力大，相對(duì)濕度高，纖維處于吸濕狀態(tài)，回潮率增加，反之則相反。

車間相對(duì)濕度適中，使纖維的強(qiáng)力增加［1］，有利于紡紗過程的高效生產(chǎn)。相對(duì)濕度偏高或偏低，都會(huì)不利于紡紗生產(chǎn)。相比相對(duì)濕度對(duì)生產(chǎn)的影響，環(huán)境溫度對(duì)生產(chǎn)過程影響較弱，但溫度過高或過低，也易導(dǎo)致棉纖維脆斷、產(chǎn)生靜電、棉蠟融化纏繞增加，對(duì)梳理牽伸過程產(chǎn)生影響。因此各工序在一定溫度范圍內(nèi)的相對(duì)濕度是影響紗線回潮率、生產(chǎn)效率和紡紗質(zhì)量的主要因素。

保證成品紗線回潮率是一個(gè)從原棉至各工序半成品回潮率控制的綜合結(jié)果。但由于原棉的來源不同，回潮率差異很大。各工序生產(chǎn)過程中，由于工藝設(shè)計(jì)和空調(diào)運(yùn)行控制等因素，要保證各工序半成品回潮率在一個(gè)合理的數(shù)值范圍也非易事。特別是在粗紗、細(xì)紗、絡(luò)筒工序，要求纖維半成品分別處于吸濕、放濕、再吸濕的過程，由于各企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)情況，達(dá)到上述要求有一定難度。而且由于現(xiàn)代化紡紗設(shè)備的推廣使用，粗細(xì)聯(lián)、細(xì)絡(luò)聯(lián)等設(shè)備的大面積應(yīng)用，粗紗懸掛于機(jī)臺(tái)上方，由粗紗車間向細(xì)紗車間移動(dòng)，并且在細(xì)紗車間停留較長時(shí)間，和原來在粗紗車上存放的保濕狀態(tài)有較大的變化；細(xì)絡(luò)聯(lián)中細(xì)紗機(jī)落紗直接進(jìn)入絡(luò)筒機(jī)進(jìn)行卷繞成形，和原來紗管車在絡(luò)筒車間存放一定時(shí)間相比，來不及預(yù)加濕和穩(wěn)定性能；細(xì)絡(luò)聯(lián)的應(yīng)用還限制了細(xì)紗工序和絡(luò)筒工序的有效隔斷，比采用不同環(huán)境溫度、相對(duì)濕度控制的效果差，致使絡(luò)筒工序溫度高，相對(duì)濕度低，紗線回潮率低。這些因素都會(huì)造成紗線回潮率較低，影響絡(luò)筒機(jī)效率和成紗質(zhì)量。

2 綜合控制回潮率的措施

為保持成品棉紗的回潮率，需要對(duì)前紡各工序車間溫濕度進(jìn)行嚴(yán)格控制，在確保各工序半成品回潮率的基礎(chǔ)上，增加紗線定形后處理工序，提高紗線回潮率，穩(wěn)定紗線質(zhì)量。以采用新疆機(jī)采棉紡制JC 9.72 tex 紗為例，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，以及永安公司冷熱源和車間設(shè)備布置實(shí)際情況，制定了紡紗生產(chǎn)各工序的溫濕度條件和半成品回潮率標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 原棉

從實(shí)際運(yùn)行中得知，原棉回潮率作為棉花主要性能指標(biāo)之一，與紡紗生產(chǎn)可紡性、紗線質(zhì)量都有著密切關(guān)系。原棉的含水率對(duì)后道各工序的半成品回潮率影響很大，但由于原棉的來源較為多樣性，回潮率差異很大［2］，一般在5.0%～8.6%，不同的原棉回潮率對(duì)前紡加工過程的開松、除雜、梳理效果影響較大?；爻甭蔬^低時(shí)，纖維強(qiáng)度降低，在開松梳理過程容易斷裂產(chǎn)生短絨和飛花，纖維抱合力差，容易產(chǎn)生斷頭。由于飛花的因素，對(duì)車間環(huán)境也有影響，直接影響各工序半成品質(zhì)量?；爻甭蔬^高時(shí)，不利于纖維開松除雜和梳理，容易產(chǎn)生棉結(jié)和塵雜，影響生條質(zhì)量。

為保證生條和成紗質(zhì)量，必須重點(diǎn)對(duì)原棉的回潮率進(jìn)行控制。清梳聯(lián)加工前應(yīng)在分級(jí)室對(duì)原棉采用松包、加濕、平衡、定形的方法，以穩(wěn)定原棉回潮率和適紡性能。由于分級(jí)室沒有發(fā)熱量，宜和清梳聯(lián)采用同一套空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行送風(fēng)加濕，采用二次回風(fēng)的送風(fēng)狀態(tài)，確保分級(jí)室冬夏季溫度為27 ℃～30 ℃，相對(duì)濕度60%～70%，分級(jí)室正壓不小于30 Pa。在此環(huán)境下，原棉存放時(shí)間應(yīng)不低于24 h，穩(wěn)定原棉回潮率在6.8%～7.2%，為后道各工序纖維的適紡性能打下基礎(chǔ)。

2.2 清梳工序

清梳工序宜保持適中相對(duì)濕度，控制半制品回潮率。由于原棉在清棉、梳理階段已經(jīng)過進(jìn)一步的開松、除雜、氣流輸送、梳理等過程，回潮率會(huì)有一定的下降。此過程應(yīng)適當(dāng)控制車間溫度和相對(duì)濕度，控制纖維回潮率下降的幅度，達(dá)到纖維連續(xù)放濕的狀態(tài)。由此可以減小纖維間抱合力，纖維保持較好的彈性和剛性，利于有效開松、除雜和梳理，減少纖維黏連和扭結(jié)，減少棉結(jié)和短絨［3］。車間空調(diào)通過調(diào)節(jié)二次回風(fēng)比例，優(yōu)化送風(fēng)參數(shù)，保證車間冬夏季溫度控制在26 ℃～32 ℃，相對(duì)濕度64%～70%，生條回潮率作為空調(diào)溫濕度控制的目標(biāo)，宜控制在5.8%～6.3%。

2.3 并粗工序

并粗工序作為紡紗過程主要的混和牽伸、初步加捻過程，半成品的回潮率不僅對(duì)加工過程影響很大，也對(duì)后續(xù)細(xì)紗加工有直接影響。適當(dāng)提高熟條、粗紗回潮率，可增加纖維的柔軟性和抱合力，利于牽伸過程中羅拉對(duì)纖維的控制，使纖維有效伸直、平行，有利于并粗工序的混和、牽伸、加捻，使粗紗獲得穩(wěn)定和均勻的捻度［4］。該工序由于纖維和空氣接觸面積較大，容易吸濕，車間相對(duì)濕度宜偏大控制，使半成品處于連續(xù)吸濕狀態(tài)。適度提高粗紗的回潮率，在細(xì)紗工序形成外干內(nèi)濕的放濕過程，可提高粗紗強(qiáng)力、穩(wěn)定和提高細(xì)紗工序的可紡性和質(zhì)量，是紡紗生產(chǎn)過程纖維回潮率控制的又一重點(diǎn)。該工序車間冬季需借用一部分細(xì)紗車間回風(fēng)的熱量，采用機(jī)器露點(diǎn)送風(fēng)，增加車間溫濕度；夏季高溫季節(jié)可采用冷凍水降溫或二次回風(fēng)的方式，穩(wěn)定送風(fēng)機(jī)器露點(diǎn)，使車間冬夏季溫度控制在28 ℃～31 ℃，相對(duì)濕度64%～68%，粗紗回潮率宜控制在6.0%～6.5%。

2.4 細(xì)紗工序

實(shí)踐證明，細(xì)紗工序的相對(duì)溫度對(duì)車間生產(chǎn)效率、生產(chǎn)環(huán)境、棉紗回潮率和紗線質(zhì)量的影響較大。以生產(chǎn)JC 14.5 tex 紗為例，在一定的溫度下，細(xì)紗工序相對(duì)濕度從55%增加到62%，棉紗的回潮率可從5.7%增加到6.4%，強(qiáng)力從200 cN 增加到225 cN［5］，車間飛花、紗線毛羽和紡紗斷頭均減少。因此，在保證細(xì)紗工序正常生產(chǎn)的同時(shí)，相對(duì)濕度宜偏大掌握，使成紗回潮率增大，進(jìn)而提高成紗強(qiáng)力。細(xì)紗車間裝機(jī)功率大，車間發(fā)熱量大，設(shè)備占地面積大，送排風(fēng)系統(tǒng)大而且復(fù)雜，溫濕度控制是紡紗車間的難點(diǎn)。由于細(xì)紗車間送風(fēng)不均勻和細(xì)紗機(jī)各部表面溫度差別大，非常容易使各區(qū)域溫濕度產(chǎn)生差異，從而影響各部位粗紗的放濕情況，造成不同區(qū)域不同部位的纖維回潮率差異，影響車間生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，細(xì)紗車間合理設(shè)置各區(qū)域的送排風(fēng)量，減少車間橫向氣流，維持工作區(qū)穩(wěn)定的溫度和相對(duì)濕度，使粗紗在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的溫濕度條件下放濕，保持粗紗退繞后的回潮率穩(wěn)定，保證車間生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

細(xì)紗工序溫濕度控制措施是冬季循環(huán)水加濕，露點(diǎn)送風(fēng)，確保車間相對(duì)濕度；夏季冷凍水降溫，機(jī)器露點(diǎn)送風(fēng)，保證冬夏季溫度維持在32 ℃～36 ℃，相對(duì)濕度在58%～62%，并調(diào)節(jié)各送風(fēng)管道和送風(fēng)口風(fēng)量，保持車間區(qū)域溫度波動(dòng)不大于±0.5 ℃，相對(duì)濕度波動(dòng)不大于±1.5%，維持紗線回潮率范圍在5.8%～6.3%。

2.5 絡(luò)筒

絡(luò)筒工序的相對(duì)濕度應(yīng)比細(xì)紗工序偏高掌握，有利于控制絡(luò)筒工序紗線毛羽增長，維持絡(luò)筒清紗系統(tǒng)有效清除紗疵，減少絡(luò)筒工序卷繞過程中對(duì)紗線各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)的影響和損失，是增加紗線回潮率、提高紗線強(qiáng)力和質(zhì)量的主要工序。相對(duì)濕度過小時(shí)，由于紗線在高溫摩擦中纖維有吸熱放濕的趨勢［6］，易造成卷繞過程中筒紗的蓬松、松弛、成形不良，筒紗強(qiáng)力降低，毛羽增加。相對(duì)濕度過大時(shí)，會(huì)影響筒紗的正常卷繞和清紗系統(tǒng)對(duì)紗疵的有效清除。因此，絡(luò)筒工序車間相對(duì)濕度應(yīng)比細(xì)紗車間高，溫度應(yīng)比細(xì)紗車間略低；保證車間空氣的含濕量高于細(xì)紗車間，利于紗線的吸濕。該工序空調(diào)系統(tǒng)在冬季應(yīng)適當(dāng)借用細(xì)紗車間排風(fēng)的多余熱量，利于空氣加濕；在冬季采用循環(huán)水絕熱加濕，夏季采用循環(huán)水為主，冷凍水為輔的空氣處理過程，以機(jī)器露點(diǎn)送風(fēng)為原則。保證車間冬夏季溫度在27 ℃～30 ℃，相對(duì)濕度在65%～70%，維持紗線回潮率范圍在6.0%～6.5%。

2.6 棉紗定形后處理

運(yùn)行實(shí)踐得知，由于各企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際情況的差異，在各工序滿足上述回潮率指標(biāo)有一定的難度。棉紗定形后處理是在保證前紡、細(xì)紗、絡(luò)筒工序的溫濕度，穩(wěn)定紗線回潮率的基礎(chǔ)上，在絡(luò)筒和成包工序之間增加定形后處理工序，使筒紗在具有一定溫度和相對(duì)濕度的空氣環(huán)境中存放保持一定的時(shí)間，讓紗線充分吸濕、定形，穩(wěn)定紗線性能，提高紗線回潮率，保證紗線的強(qiáng)力穩(wěn)定性，提高紗線質(zhì)量。定形加濕工序的冬夏季溫度宜控制在28 ℃～31 ℃，相對(duì)濕度85%以上，紗線回潮率提高至7.5%以上。

合理地控制紡紗生產(chǎn)各工序半制品和成品的回潮率，是實(shí)現(xiàn)紡紗生產(chǎn)良好可紡性和穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量的保證。紡紗各工序應(yīng)根據(jù)紡紗品種和工藝情況，制定各工序半成品所需要的回潮率。生產(chǎn)中在保證原棉回潮率和纖維穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，通過控制紡紗生產(chǎn)各工序的車間溫度和相對(duì)濕度、氣流速度等條件，使各工序半成品實(shí)現(xiàn)不同回潮率，保證各工序半成品質(zhì)量。

3 棉紗定形后處理設(shè)計(jì)運(yùn)行

3.1 棉紗定形后處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對(duì)永安公司新型紡紗生產(chǎn)線（采用清梳聯(lián)，全精梳，國產(chǎn)長車1 200 錠粗細(xì)聯(lián)細(xì)紗機(jī)，72 錠VCRO-E 型自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)）項(xiàng)目的情況，將絡(luò)筒機(jī)布置在車間中部，靠近空調(diào)室一側(cè)設(shè)置定形后處理工序。定形后處理工序設(shè)置專門的空調(diào)噴霧加濕系統(tǒng)，利用絡(luò)筒空調(diào)室部分送風(fēng)、噴霧加濕空調(diào)送風(fēng)的雙風(fēng)道設(shè)計(jì)方案，控制定形后處理工序的溫濕度和空氣壓力。定形后處理工序設(shè)計(jì)參數(shù)：夏季環(huán)境溫度30 ℃，相對(duì)濕度75%，設(shè)計(jì)送風(fēng)量60 000 m3/h ，其中加濕空調(diào)設(shè)計(jì)送風(fēng)量 32 000 m3/h ，絡(luò)筒空調(diào)送風(fēng)量28 000 m3/h，合計(jì)換氣次數(shù)為13 次/h，設(shè)計(jì)回風(fēng)量50 000 m3/h，利用地排風(fēng)口調(diào)節(jié)定形后處理工序的環(huán)境壓力。采用絡(luò)筒機(jī)工藝排風(fēng)和空壓機(jī)排風(fēng)余熱保持定形后處理加濕空調(diào)的進(jìn)風(fēng)溫度。

3.2 棉紗定形后處理系統(tǒng)運(yùn)行

結(jié)合永安公司實(shí)際情況，在維持各工序溫度、相對(duì)濕度、確保半成品回潮率的情況下，為進(jìn)一步提高紗線回潮率，對(duì)筒紗進(jìn)行定形后處理。定形后處理工序空調(diào)系統(tǒng)利用絡(luò)筒車間空調(diào)維持環(huán)境溫度，噴霧加濕空調(diào)系統(tǒng)控制環(huán)境相對(duì)濕度。冬夏季溫濕度運(yùn)行參數(shù)：溫度28 ℃～31 ℃，相對(duì)濕度85%～88%，工作區(qū)域風(fēng)速不大于0.05 m/s，運(yùn)行中保持區(qū)域正壓值20 Pa～30 Pa，后處理時(shí)間采用24 h。以JC 9.72 tex 紗為例，定形后處理前后紗線質(zhì)量指標(biāo)如下。

由以上對(duì)比數(shù)據(jù)可以看出，增加定形后處理工序，可使紗線回潮率提高1.1 個(gè)百分點(diǎn)，紗線強(qiáng)力指標(biāo)提高4.4%，紗線質(zhì)量進(jìn)一步穩(wěn)定，同時(shí)提高了后加工的適應(yīng)能力。

3.3 紗線定形后處理影響因素

為驗(yàn)證紗線定形后處理過程中各環(huán)境參數(shù)對(duì)紗線性能指標(biāo)的影響，結(jié)合該試驗(yàn)情況，對(duì)定形后處理過程中車間溫度、相對(duì)濕度、定形后處理時(shí)間、車間正壓值、工作區(qū)風(fēng)速等參數(shù)的影響進(jìn)行分析比較得知，紗線回潮率隨著溫度和相對(duì)濕度的提高而提高，相對(duì)濕度的影響相比溫度要明顯。這也證明了纖維回潮率與車間空氣水蒸氣分壓力有關(guān)的結(jié)論。

紗線強(qiáng)力指標(biāo)隨相對(duì)濕度提高而提高，在一定的溫度下（28 ℃～31 ℃），相對(duì)濕度70%～75%時(shí)紗線回潮率和強(qiáng)力增加較快，但相對(duì)濕度超過75%后，回潮率和強(qiáng)力增加較緩慢。這是因?yàn)橄鄬?duì)濕度與纖維伸長關(guān)系較大，吸濕后的纖維由于分子間距離增大，在外力作用下易產(chǎn)生相對(duì)位移，因而纖維的伸長也隨著相對(duì)濕度的上升而增加。但考慮成品棉紗吸濕過程較為緩慢，再因加濕空間有限、成品紗流轉(zhuǎn)等因素，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)適當(dāng)提高加濕間溫濕度，加濕間執(zhí)行溫濕度標(biāo)準(zhǔn)為溫度28 ℃～31 ℃，相對(duì)濕度85%～88%。

在一定的環(huán)境溫度和相對(duì)濕度條件下，車間正壓值對(duì)纖維回潮率有一定的影響，正壓值升高，纖維回潮率升高，這是由于適當(dāng)高的空氣正壓，纖維表面呈收縮狀態(tài)，更容易使水蒸氣分子向纖維中滲透。為保證纖維的吸濕，定形后處理區(qū)域風(fēng)速不易過高，宜采用不大于0.1 m/s 的風(fēng)速，最好在加濕車上面覆蓋紗布以穩(wěn)定氣流。

在一定的車間溫度、相對(duì)濕度、正壓值條件下，紗線回潮率的提高隨著定形后處理時(shí)間的增加而增加，但當(dāng)后處理時(shí)間超過一定限度后，回潮率的增加值很少。這是因?yàn)楹筇幚頃r(shí)間越長，紗線內(nèi)部水蒸氣含量越大，和空氣之間水蒸氣分壓力差越小，甚至接近平衡，分子運(yùn)動(dòng)趨勢逐步變小。用戶可根據(jù)絡(luò)筒后不同回潮率的筒紗確定后處理時(shí)間。一般情況下以處理15 h～24 h 為宜。

4 結(jié)論

纖維回潮率對(duì)紗線強(qiáng)力、毛羽和紗疵影響較大，是紡紗各工序環(huán)境控制的重點(diǎn)。其中，原棉回潮率與紡紗生產(chǎn)全過程的可紡性、紗線質(zhì)量有著密切關(guān)系，細(xì)紗工序的相對(duì)濕度對(duì)提高棉紗回潮率的影響較大，宜偏大掌握。采用綜合控制棉紗回潮率的方法，即增加棉紗定形后處理工序，是保證棉紗質(zhì)量指標(biāo)的關(guān)鍵，可在原紗線質(zhì)量的基礎(chǔ)上，使JC 9.72 tex 紗的回潮率提高1.1 個(gè)百分點(diǎn)，紗線強(qiáng)力提高4.4%，有效提高了紗線質(zhì)量。在紗線定形后處理工序中，在一定溫度下，對(duì)紗線回潮率影響最大的環(huán)境參數(shù)是相對(duì)濕度，相對(duì)濕度增加，纖維回潮率增加。紗線定形后處理的時(shí)間需根據(jù)用戶對(duì)紗線回潮率的要求確定，回潮率高，定形后處理時(shí)間增加，一般不應(yīng)少于15 h。