超大牵伸装置纺制jc29ex纱工艺研究

超大牵伸装置纺制jc29ex纱工艺研究

在纺织印染过程中，粗线首先进入哈拉线的伸展，然后进入橡胶圈的扩张，这些细线的拉伸被均匀地延长到朱娟所要求的细节。传统的两区牵伸工艺,由于罗拉牵伸对纤维的控制能力有限,总牵伸倍数只能达到50倍左右;当纺制特细号棉纱时,如1.9tex~2.9tex纱时,必须把粗纱纺得很细,粗纱的均匀度明显恶化,并且在退绕时容易产生细节,造成成纱均匀度很差、纺纱中断头多甚至无法正常纺纱。对此,本文采用四罗拉四胶圈三区超大牵伸工艺,利用正常定量5.2g/10m的粗纱进行JC2.9tex特细号纱的开发。1纱线条干均匀度差2.9tex纱线属特细号纱,成纱横截面内纤维根数仅为16根左右。理想的成纱条干不匀率计算公式:CV=100/Z0.5。其中,Z为细纱截面内纤维根数,Z的波动会导致成纱条干不匀。在Z<50根的特细号纱中,CV值迅速增大。纺制时容易发生纤维损失,且主要发生在牵伸机构的上、下罗拉处,尤其是须条的边缘纤维。纺制号数很小的细号纱时,任何形式的纤维损失实质就是须条横截面中纤维数量的减少,都会造成生产中纱线强力低、断头多。此外,传统环锭纺纱中采用的是三罗拉两区牵伸形式,在纺制特细号纱时,粗纱定量轻,粗纱条干恶化明显,直接造成细纱条干均匀度差,断头多。因此,要克服上述问题,只有采用新纺纱技术及优选工艺,才能顺利纺制出特细号纱。2大型建成的概念和结构特点2.1牵伸个数的提高设计超大牵伸机构所要遵循的原则:在摩擦力界稳定、机构简单、便于管理的前提下,尽可能使牵伸倍数得到最大程度的提高。为实现大牵伸、强控制的效果,应尽量减小浮游区长度、缩短罗拉中心距和胶圈钳口隔距。2.2配置配置属性2.2.1拉格体系中的超常设备一般来讲,罗拉的列数越多机构越复杂,加压装置也越复杂,操作起来很不方便,所以超大牵伸机构的设计并非罗拉列数愈多愈好。据有关文献记载,国外发明的一种六罗拉超大牵伸装置的牵伸倍数虽可达200倍,但每个牵伸区分配的牵伸倍数很小,牵伸效率低,机构十分复杂,加压困难。实践证明:100倍以上的超大牵伸可在四罗拉牵伸装置上实现,而40倍左右的大牵伸,采用三罗拉形式比四罗拉形式更好。在保证牵伸机构简单化的前提下,实现牵伸倍数的提高可以从控制牵伸区中纤维的运动入手。2.2.2长胶圈及活动胶圈销在牵伸过程中,胶圈具有明显的改善纺纱条干水平的效果。超大牵伸所用的胶圈形式种类很多,最常用的有两种,即双短胶圈和长短胶圈。双短胶圈对纤维的控制主要通过胶圈钳口隔距和胶圈本身的弹力来调节,且可缩小浮游区的长度,牵伸能力较好。随着胶圈使用时间的延长,胶圈作用给须条的压力逐渐减小,摩擦力界也相应变小,使得其对纤维的控制缺乏稳定性。双短胶圈的弹力无法调节,上下胶圈的线速度不匀,当下胶圈线速度大于上胶圈并达到一定数值时就会使下胶圈的运转受阻,从而形成中凹现象。长短胶圈牵伸装置下胶圈采用长胶圈,通过张力辊来保持胶圈的张力,一般用于主牵伸区。上胶圈采用短胶圈及活动胶圈销,活动胶圈销可以随着胶圈软硬的变化调节压力,从而稳定地控制纤维运动。长短胶圈避免了胶圈的中凹现象,条干CV值较双短胶圈要好。当通过的须条厚度不匀时,活动胶圈销利用其自动升降功能调节对须条的作用力,牵伸后须条的均匀度有所改善。当须条较粗时,分配的单位握持力减小,而胶圈销和弹簧增加的压力远远小于须条厚度的变化,故须条比较容易被牵伸;反之,须条较难被牵伸。2.2.3板响压法设置的影响加压是为了在牵伸过程中有力地控制纤维运动,形成稳定良好的牵伸环境,防止纤维产生滑溜并改善条干CV值。细纱机牵伸加压机构有重锤杠杆加压、自重加压和摇架加压等。其中摇架加压机构又分为圈簧摇架加压、板簧摇架加压和气动摇架加压,随着技术的更新,杠杆加压和自重加压因各自的局限性已逐渐被摇架加压所替代。圈簧式加压弹性保持持久且不易产生塑性变形,但不易保证罗拉加压钳口的平行度,从而影响罗拉钳口隔距稳定性。板簧式加压相对圈簧式加压精度更高,且有利于胶圈钳口前移,缩短浮游区长度。气动加压压力稳定、重加压强控制、有欠压过压自调系统且清洁维护方便,其性能优于弹簧摇架加压,但系统复杂。在牵伸区中,胶圈钳口到前罗拉钳口之间的距离为浮游区长度,纤维在牵伸过程中变速点主要集中在浮游区,此时纤维束呈扁薄状态,纤维数量较少且相互间的作用力小,运动很难控制。浮游区长度直接影响变速点的分布,为使纤维束在浮游区中实现良好牵伸,应尽量缩小浮游区隔距,增强对纤维束的控制能力。对纤维的运动情况影响较大的另一个工艺参数为胶圈钳口隔距,钳口隔距过大,纤维受到的压力小,容易造成慢速纤维被快速纤维带走的现象;钳口隔距过小,纤维很难从前罗拉钳口抽出,牵伸力随之增大,如果这时前罗拉钳口的握持力无法适应,便会产生牵伸不开疵点。超大牵伸时,牵伸区中纤维的运动更加敏感,必须处理好牵伸力、隔距、加压、摩擦力界之间的关系,才能实现良好的牵伸。2.3拉四陆双胶圈牵伸装置在传统的三罗拉双胶圈两区牵伸细纱机上,要实现超大牵伸的工艺有两类,第一类是保持后区预牵伸的作用,充分发挥前区胶圈牵伸能力来达到大牵伸的目的;第二类是保持前区牵伸能力不变,增大后区牵伸,使其达到2倍~4倍,以增加纺纱总牵伸倍数。随着超大牵伸技术的成熟,出现了三罗拉双胶圈两区超大牵伸、三罗拉四胶圈两区超大牵伸、四罗拉四胶圈三区超大牵伸等装置。三罗拉双胶圈牵伸装置以Suessen公司的RingCan环锭细纱机为例,该细纱机采用棉条直接喂入,粗纱捻度低所需牵伸力小,有利于胶圈钳口隔距和后罗拉中心距的缩小,从而提高了细纱机的牵伸倍数,后区牵伸倍数可达3.5倍~4倍,前区也较普通细纱机提高了3倍~4倍,并且所纺纱线成纱条干CV值比普通环锭细纱好,粗节、细节、棉结少,强力高。三罗拉四胶圈牵伸装置有别于三罗拉双胶圈牵伸装置,它主要靠提升后区牵伸能力来提高总牵伸倍数。有试验研究表明,以三罗拉长短胶圈为基础将后区改为长短胶圈牵伸,则牵伸装置对后区内须条的控制增强,提高了后区的牵伸能力,同时有利于成纱质量的提高。以三罗拉长短胶圈为基础将后区改为双短胶圈牵伸,同样也能加强对后区须条运动的控制,牵伸倍数可达100多倍,减少了成纱毛羽,特别是长毛羽的数量。四罗拉四胶圈牵伸装置是在三罗拉双胶圈的基础上添加了一对后罗拉,将原后区改为双胶圈牵伸作为牵伸中区。从而细纱机的总牵伸能力大大提高,牵伸倍数可达200多倍,成纱质量也有明显提高,该牵伸装置可采用棉条喂入。2.4前牵伸装置设计本课题采用TH558型超大牵伸数控细纱机,牵伸形式为四罗拉四胶圈三区超大牵伸,机构示意图见图1。相对传统的两区牵伸形式,该牵伸装置增加了一对长短胶圈牵伸作为中区牵伸,在保持后区预牵伸效果的前提下,提高中区以及主牵伸区的牵伸能力,进而达到超大牵伸的目的,该牵伸装置最高牵伸能力可达250倍左右。其4列罗拉分别采用4个伺服电机控制,通过PLC控制4个伺服电机进行变速,通过罗拉精准的变速来改变牵伸区牵伸倍数。采用电子卷绕形式,钢领级升依靠伺服电机的精准控制,可以实现张力的恒定控制,可适应不同车速、卷装、原料、号数细纱的高效卷绕。不仅如此,PLC对伺服电机、变频器、编码器等一系列硬件设备进行控制的同时,将机器运转信息实时反馈到控制界面,方便管理人员进行工艺参数设定、产量管理、系统调试及报警信息处理等,纺纱工艺的更改只需通过控制界面的参数更改即可完成,方便生产管理。3纺织机试验3.1教材:四罗四胶圈体系采用相同原料,分别在普通三罗拉两区牵伸形式(以下简称“普通牵伸”)和四罗拉四胶圈三区超大牵伸形式(以下简称“超大牵伸”)下纺制2.9tex特细号纱,分析和比较两种牵伸形式的纺纱工艺配置、纺纱效果和影响纺纱质量的主要因素,对超大牵伸装置的纺纱性能作出评价。3.2马克氏原螯虾tex采用100%新疆长绒棉,主体长度36.5mm,品质长度39.0mm,马克隆值3.7,细度1.39dtex,短绒率13.5%,含杂率1.5%。3.3细纱机牵伸工艺参数对纱线牵伸和拉伸第一p超大牵伸纺纱试验在加装丰田式网格圈型集聚装置的TH558型超大牵伸数控细纱机上进行。纺制JC2.9tex集聚纱,细纱捻系数420,锭速7000r/min,采用绪森式板簧摇架加压,双锭加压量190N×180N×180N×200N,主牵伸区配SX2-7033SK型上销、中区配BYSX3-7033SK型上销(附后区双压力棒);采用瑞士Bracker公司直径38mm、边宽3.2mm钢领,C1ELUDR型24/0号钢丝圈。粗纱定量5.2g/10m,粗纱捻系数104。总牵伸180.3倍,后区牵伸1.30倍,中区牵伸1.50倍,主区牵伸92.5倍。中区钳口隔距3.5mm,主区钳口隔距2.0mm。4个罗拉的直径均为27mm,胶辊直径自前至后分别为30mm、26mm、25mm、30mm,吸风集聚压力2200Pa。中区牵伸工艺的选择对于三区超大牵伸工艺的配置至关重要,主要涉及到的重要参数有中区牵伸倍数、中区罗拉加压量、中区钳口隔距、中区罗拉隔距等。中区牵伸倍数的选择需与后区相协调配合,细纱机牵伸后区采用简单罗拉牵伸,其中部摩擦力界较弱,往往是靠改变粗纱捻度和调节后区隔距来控制纤维的运动;后区牵伸力随牵伸倍数的变化规律是:当后牵伸倍数小于临界牵伸倍数时,牵伸倍数增大则须条张紧,故牵伸力随之增大;当后牵伸倍数接近临界牵伸倍数时,纤维开始发生相对滑移,牵伸力增加缓慢;当后牵伸倍数等于临界牵伸倍数时,牵伸力达最大值;当后牵伸倍数大于临界牵伸倍数后,由于前钳口下快速纤维数量不断减少,牵伸力也随之减小,所以原则上后牵伸区牵伸倍数以不超过1.4倍为宜,后区牵伸倍数与中区牵伸倍数乘积以不超过2.0倍为好,后区牵伸倍数与中区牵伸倍数的确定需根据纺纱总牵伸倍数来确定。本试验中,中区牵伸选择1.5倍,后区牵伸1.3倍,牵伸倍数过小起不到分担牵伸的效果,过大则破坏了须条结构,使进入主牵伸区的须条性能不好,影响成纱质量。中牵伸区罗拉的加压量对成纱质量同样具有较大影响,中牵伸区加压不足将导致胶圈摩擦力界较弱,握持力无法与牵伸力相适应,致使须条不能以最佳状态进入主牵伸区,增加了主区牵伸的不稳定性。与主牵伸区一样,中区牵伸采用长、短胶圈,配合适当的胶圈钳口隔距,利用上下胶圈及大前冲弹性上销所构成的弹性钳口,对须条进行适当挤压来提高须条的紧密度,稳定控制纤维的运动。因此,合理选择中区牵伸工艺,对加强中牵伸区对纤维的强控制效果、改善成纱质量具有重要意义。3.4弹簧调直剂生产普通牵伸纺纱试验在经过丰田式集聚纺技术改造之后的QFA1528型普通两区牵伸形式细纱机上进行。细纱捻系数420,锭速6500r/min,采用YJ2-142型弹簧摇架加压,双锭加压量180N×140N×180N,主牵伸区配BYSX3-6833B型弹簧上销带后区双压力棒。采用瑞士Bracker公司直径38mm、3.2mm边宽钢领,C1ELUDR型24/0号钢丝圈。粗纱定量2.4g/10m,粗纱捻系数118,总牵伸82.76倍,后区牵伸1.28倍,钳口隔距2.0mm。吸风集聚压力2200Pa。3.5测试方法以强力、毛羽和条干指标衡量成纱质量。采用YG063型全自动单纱强力仪测试强性能。试样夹距50cm,拉伸速度500mm/min,预加张力0.5cN,测试2管,每管20次,取平均值;采用YG173A型纱线毛羽仪测试毛羽,测试片段长度10m,测试速度30m/min,测试2管,每管10次,取平均值。采用USTERTESTER5-S800型条干仪测试条干质量,测试速度200m/min,测试时间2min,测试2管,每管2次,取平均值。测试温度(24±2)℃,相对湿度(65±5)%,测试前纱线在该条件下平衡24h以上。4两种牵伸方式的对比普通牵伸形式与超大牵伸形式分别纺制的JC2.9tex集聚纱质量测试数据如下。由以上数据分析可知:(1)采用相同原料纺制2.9tex纱,超大牵伸形式与普通牵伸形式相比,在9项质量对比指标中有6项指标较优,1项持平,2项稍差。超大牵伸装置在180.3倍总牵伸的条件下比普通牵伸装置在82.76倍总牵伸条件下,表现出较明显的质量优势。这说明四罗拉四胶圈三区超大牵伸形式对牵伸区纤维运动的控制作用优于普通两区牵伸,对超大牵伸有较好的适应性。超大牵伸形式工艺参数设计的关键是中区牵伸,试验表明,纺制特细号纱,中、后区牵伸倍数之积掌握在2.0倍时,可获得较优的成纱质量。(2)普通两区牵伸形式细纱机受牵伸机构限制,所承受的总牵伸倍数较低,纺制2.9tex纱只能采取2.4g/10m很轻的粗纱定量,粗纱定量很轻时,质量控制难度较大,粗纱条干CV值明显变差。据试验,粗纱定量5.2g/10m时条干CV值5.44%,粗纱定量2.4g/10m时,条干CV值5.96%。根据牵伸理论,粗纱条干不匀率会进一步叠加在细纱上,对成纱条干造成影响。另外,很细的粗纱在细纱机纱架退绕时容易产生意外伸长而产生细节,导致细纱均匀度变差。经实际观察,纺纱过程中的断头率也明显高于超大牵伸纺纱形式;而四罗拉四胶圈三区超大牵伸纺纱工艺中,粗纱定量可按照常规粗纱工艺确定,大大减少了用工成本以及降低了粗纱加工难度,而且粗纱条干均匀度相对容易控制,细纱成纱条干指标良好。由此可知:四罗拉四胶圈三区超大牵伸工艺较普通三罗拉两区牵伸工艺有明显优势。(3)在超大牵伸中,由于总牵伸倍数很大,喂入粗纱定量很重,喂入须条宽度较普通牵伸大幅度增加,须条经高倍牵伸,边部纤维发散现象较严重,加捻三角区相对较宽。有研究表明:3mm以上毛羽约有85%都是由纺纱三角区造成;这是导致超大牵伸3mm毛羽有所增加的主要原因。另外,超大牵伸主牵伸区纤维的变速运动明显加剧,须条中未伸直纤维和较松散的纤维团更容易产生扭结,使棉结粒数增加,这是造成千米棉结指标较差的原因。(4)细纱机高倍牵伸不仅使加捻三角区变宽,毛羽增加,牵伸过程中三角区内两边的纤维较中间的