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来源/棉纺织技术新传媒 作者/计万平 周双琴 刘 娟 编辑/棉纺织技术-Alex 《棉纺织技术》2018年1月（第45卷，总第555期）火热发售中，欢迎订阅。 订阅方式： 1.在线订阅点击菜单：社群/商城 2.拨打订阅热线：029-83553540  原文刊自：2017年11月 第45卷（总第553期） 探讨“轻加压,重定量,高速度”生产工艺对R14.8tex强捻纱的影响及应用效果。分析了轻加压生产工艺的牵伸控制特性。以纺R14.8tex强捻纱为例,对上销、中胶辊、内花纹胶圈和前后胶辊的选用进行对比试验,对粗纱定量、粗纱捻系数、后区牵伸倍数、罗拉中心距、钳口隔距和摇架压力等工艺参数进行了优化。结果表明:R14.8tex强捻纱实施轻加压生产工艺后成纱质量改善明显,设备负荷下降,细纱相关机配件和纺织器材的消耗大幅减少,吨纱耗电量明显下降,产量增加,用工减少。认为:轻加压生产工艺是企业实现高效低耗生产的优势纺纱工艺技术。 粗纱定量;轻加压工艺;粗纱捻系数;胶圈;胶辊;后区牵伸倍数;罗拉中心距 在实践重加压重定量生产工艺时(以下简称重加压生产工艺),必须对细纱机的牵伸机构进行适当的改造,加大后区牵伸倍数,并使用后区压力棒,但是粗纱定量的增加和后区压力棒的使用都会使系统的牵伸力增加很多,如果不加大摇架压力,系统的稳定性就变差,生产中易出粗节,甚至牵伸不开出“硬头”,所以必须对牵伸系统实施“重加压强控制”。但是重加压往往会使牵伸力和握持力成倍提升到极限状态,这种不稳定的极限牵伸状态导致产品质量恶化;并且在重加压的常态下,设备负荷加大,设备耗电量增加,细纱机相关配件损坏增多,专件器材的损坏也十分严重,最终将影响纱、布质量整体水平和档次。为此,我们在R14.8tex强捻纱(捻度为145捻/10cm)产品上推行“轻加压,重定量,高速度”这种新的生产工艺(以下简称轻加压生产工艺)。 1 轻加压生产工艺的牵伸控制分析 轻加压生产工艺的核心是把粗纱重定量、粗纱大捻系数、大的前后区握持距和小的后区牵伸倍数有机结合起来实施重定量生产工艺。使用重定量大捻系数的粗纱,粗纱强力较大,粗纱在退绕时十分顺利,基本不会发生意外牵伸;紧密光洁的纱条进入后钳口后,后胶辊的压力都集中在纱条上,粗纱须条的滑移较小,后胶辊的加压可以大幅减少;后区采用较小的牵伸倍数,较大的后区握持距,使粗纱纱条保留更多的捻回进入前牵伸区,使前区能利用纱条大的捻系数来控制纤维的运动。中区由碳纤尼龙弹性上销、中胶辊和上下内花纹胶圈组成较强的驱动钳口,上下胶圈滑溜小,大捻系数的须条在这种环境下,须条的握持状态良好,为前区顺利牵伸打下了良好的基础;在较合理的中后区配置和牵伸工艺的配合下,中胶辊的加压也可以大幅减少。结构均匀、紧密度和纤维伸直度好的大捻系数须条进入大握持距的前区后,依靠大捻系数产生的内摩擦力场控制纤维向前运动,虽然前区握持距大,但须条捻系数的向前延伸拓展了摩擦力界纵向分布长度,使实际浮游区尺寸减小,实现了纤维变速点向前钳口集中,在前钳口稳定的工作状态下,达到了改善成纱质量的目的。前区使用低硬度、高弹性、大直径的免处理胶辊,在压力的作用下与罗拉沟槽形成准啮合传动,是前区握持力大幅提升的有效途径,为细纱重定量工艺实施“轻加压,强握持,强控制”创造了条件。 2 纺纱器材的选用 2.1 尼龙弹性上销的采用 采用SX3-6839型尼龙弹性上销的成纱质量优于SX3-6833型尼龙弹性上销,但在使用过程中有牵伸不开的现象,必须调整下胶圈张力架的张力或摇架压力,另外改造费用也增加较多。我们通过合理调整前中罗拉握持距,配合使用内花纹胶圈,使现用的SX3-6833型尼龙弹性上销成纱质量明显提高。两种上销成纱质量对比如下。
由对比试验数据可知,SX3-6833型尼龙弹性上销成纱质量已基本接近SX3-6839型尼龙弹性上销的水平。为此,我们继续采用了SX3-6833型尼龙弹性上销,同时取消了后区双压力棒。 2.2 中胶辊的使用 使用SX3-6833型尼龙弹性上销,一定要配用中硬度的中胶辊。中硬度胶辊和上下内花纹胶圈组成强有力的柔性驱动钳口,使纤维有序的进行平行排列,并在一定的压力下,有效且稳定地控制纤维进行匀速移动。邵尔A75度中胶辊(直径25.2mm)和硬质碳素中胶辊(直径25mm)的成纱质量对比如下。
2.3 内花纹胶圈的使用 使用内花纹胶圈可以使内层的摩擦因数增加,同时内花纹凸凹网状结构与罗拉沟槽的啮合使接触面积增加,而且内层花纹凸凹网状结构还能减小胶圈在销棒小曲率半径部位的运行阻力,使胶圈能顺利通过销棒最大阻力部位。总之,内花纹胶圈增大了中罗拉对胶圈的驱动力,在较低的摇架压力下,也能有效提高胶圈运行的稳定性。 在R14.8tex强捻纱品种的生产机台上,对不同型号的胶圈及搭配形式进行纺纱对比试验,结果见表1。 从表1可以看出,使用内花纹胶圈成纱质量明显好于平光胶圈。由于新胶圈在使用过程中存在走熟期的问题,所以上下同时使用新胶圈,会引起牵伸不良,造成细纱牵伸不开出硬头的现象严重。上下胶圈新旧搭配,成纱质量明显好于同时使用新胶圈的水平。另外在摇架轻压力的条件下,上下胶圈的厚度应比常规的小0.5mm 为宜。 2.4 胶辊的选用 2.4.1 高弹性、低硬度免处理胶辊的采用 在轻加压的条件下纺R14.8tex强捻纱,前胶辊使用高弹性、低硬度、较大直径的WRC-965型胶辊,有利于大幅提高前钳口的握持力,改善前钳口握持力的稳定性。国产免处理胶辊对温湿度变化的适应性较差,生产实践中,应根据不同季节调整化学涂料AB组的比例,对胶辊的表面进行微处理,以更好地发挥胶辊的适纺性能。 2.4.2 前后胶辊直径的选用 在SKF直线牵伸中,重加压生产工艺,一般使用直径为28.4mm 的后胶辊,在轻加压生产工艺条件下,我们对不同直径的后胶辊进行对比试验,结果见表2。 从表2可以看出,后胶辊直径加大,成纱质量有所改善,但加大到29mm 以上,对成纱质量影响不明显。用较大直径的后胶辊会增加机物料消耗,所以后胶辊直径选用28.7 mm~29 mm 即可。 在后胶辊直径使用28.7mm 的条件下,我们对不同直径的前胶辊进行对比试验,结果见表3。 由表3可以看出,前胶辊直径对成纱质量影响较大。前胶辊直径越大,成纱质量越好,直径在29.6mm 以下的前胶辊,成纱质量明显很差。在轻加压工艺生产中,一般使用直径为29.6mm~30.5mm 的前胶辊。 2.4.3 后胶辊硬度的选用 在前胶辊使用邵尔A65度的WRC-965型免处理胶辊条件下,我们对不同硬度的后胶辊进行对比试验,结果见表4。 从表4可以看出,使用邵尔A65度的后胶辊,成纱质量反而较差;使用邵尔A75度以上的胶辊,成纱质量开始呈下降趋势,所以在轻加压生产工艺条件下,选用邵尔A68度~邵尔A73度的后胶辊对成纱质量比较有利。 3 轻加压生产工艺优化试验 把粗纱重定量、粗纱大捻系数、大的前后区握持距和小的后区牵伸倍数有机结合起来是实施轻加压生产工艺的核心。以纺R14.8tex强捻纱为例,制定工艺配置和参数优化等方面的技术措施。 3.1 粗纱定量 实施轻加压生产工艺必须采用较大的粗纱定量。大的粗纱定量,使须条截面中纤维的根数较多,纤维间的凝聚力和抱合力加大;大的粗纱定量和大的粗纱捻系数,形成增加牵伸须条内摩擦力场的最佳组合。但是由于受生产品种和生产设备的限制,粗纱定量不能随意增大,否则成纱质量会发生较大的变化,轻加压实施重定量生产工艺将收不到良好的实施效果。为此,我们采用不同粗纱定量进行对比试验,结果见表5。 从表5可以看出,随着粗纱定量的增加,细纱条干均匀度也会发生变化。当粗纱定量达到8.0g/10m时,成纱质量仍处于较好的水平,但是当粗纱定量加大到8.5g/10m 时,成纱条干水平明显变差。因此我们把R14.8tex强捻纱的粗纱定量确定为8.0g/10m。 3.2 粗纱捻系数 采用较大的粗纱捻系数是实施轻加压生产工艺的重要技术措施。利用大的粗纱捻系数产生的内摩擦力场对须条的控制更加柔和、稳定,具有更好的一致性;须条内摩擦力场的加大,增强并扩展了牵伸区后部摩擦力界,加强了对后区浮游纤维的控制使之有序运动,须条以密集的状态进入胶圈钳口,也为前区应用须条捻系数控制纤维的运动打下了良好的基础。大的粗纱捻系数,使粗纱断裂强度大幅提高,粗纱退绕顺利并且不会产生意外牵伸;但粗纱捻系数设计过大,在牵伸过程中也会出现解捻困难和牵伸不开的现象。粗纱捻系数对成纱质量的影响试验结果见表6。 由表6可以看出,当粗纱捻系数小于89时,成纱毛羽较多,成纱质量差;当粗纱捻系数增加到101以上时,细纱牵伸不开的现象开始增多,成纱条干水平也开始下降。为此我们将粗纱捻系数由原重加压工艺的51上调为98。 3.3 后区牵伸倍数 牵伸是引起纱条不匀的最主要原因。牵伸倍数越大,纱条变异程度也会增大。在轻加压工艺条件下,后区牵伸与前区牵伸的关系更加密切,除了为前区提供结构均匀的纱条,更主要的作用是保留纱条中尽可能多的剩余捻回进入前牵伸区,所以后区必须采用较小的牵伸倍数。后区牵伸倍数对成纱质量的影响见表7。 从表7不难发现,后区牵伸倍数小,成纱质量较好,当后区牵伸超过1.16倍时,成纱质量明显变差。为此,我们将后区牵伸由原重加压工艺的1.35倍下调为1.15倍。 3.4 罗拉中心距 罗拉中心距的大小和浮游区的长度对轻加压生产工艺影响非常大。大的粗纱定量和大的粗纱捻系数使须条内摩擦增加而使系统产生较大的牵伸力,较小的后区牵伸倍数使前区承担了85%以上的牵伸力,所以必须选用较大的罗拉中心距和大浮游区长度来平衡主牵伸区牵伸力的增加。不同的罗拉中心距纺纱对比试验结果见表8。 从表8可以看出,罗拉中心距较小,生产不稳定,成纱质量也较差;罗拉中心距超过50mmx74mm 成纱质量更差;当罗拉中心距为48mmx72mm 时,车间生产稳定,成纱质量最好。 3.5 钳口隔距 对重定量生产工艺来说,胶圈钳口的大小对成纱质量影响较大。钳口隔距过大,钳口部分的压力相对较小,就会削弱甚至失去控制纤维运动的作用,造成明显的粗细节;如果钳口隔距太小,则钳口弹性差,粗细不匀的纱条通过时,引起钳口的压力和牵伸力的波动,造成出“硬头”和“竹节纱”。隔距块对成纱质量的影响见表9。 从表9可以看出,使用2.5mm 的隔距块时,千锭时硬头纱数量高达358根,改用3mm 的隔距块后下降到6 根,改用3.2 mm 隔距块后为0根。因此,我们将钳口隔距由原重加压时的3.5mm减小为3.2mm。 3.6 摇架压力 轻加压生产工艺,由于放大了前后区握持距,加大了钳口隔距,采用小的后区牵伸倍数和不使用附加牵伸元件,使系统的牵伸力大幅下降,所以摇架压力也可以同步降低。我们把摇架双锭加压全部调整到130N 以下时进行纺纱正交试验和试验方案的优选。最终选择的双锭压力由重加压时的170Nx145Nx150N 降低为110Nx120Nx100N。 4 轻加压生产工艺应用效果 4.1 成纱质量对比 经测试,重加压生产工艺和轻加压生产工艺的成纱质量如下。
4.2 细纱机配件和器材的消耗减少 总锭数90864锭。细纱机配件和器材的每月消耗对比如下。
4.3 产量增加,能耗降低 在JWF1520型细纱机上生产R14.8tex强捻纱,轻加压生产工艺使千锭时细纱断头和出硬头的数量合计减少(22+41)-(1+18)=44(根)。总锭数为90864 锭,细纱机一天工作时间22.5h,一天减少断头44x90.864x22.5=89955.36(根);细纱断头的平均周期约为30min,前罗拉速度按136r/min计算,一根断头影响产量136x3.14x27/1000x30x14.8/1000=5.12(g),增加产量5.12x89955.36/1000=460.57(kg)。 轻加压生产工艺使细纱机车速由14015r/min提高到15127r/min,车速提高了约7.93%。生产R14.8tex强捻纱品种,细纱日产量为136x3.14x27/1000x60x14.8/1000x22.5x90864=20935(kg)。提高车速日产量增加20935x7.93%=1660.15(kg)。因此,细纱月产量增加(460.57+1660.15)x30=63621.6(kg)。 轻加压工艺摇架平均压力比重加压生产工艺减少约28.62%,我公司实施重加压生产工艺时,吨纱耗电大约2150kW·h,其中细纱吨纱耗电约占45%,细纱机牵伸传动部分耗电约占细纱耗电的40%[5],实施轻加压生产工艺使吨纱耗电约减少110.76kW·h。轻加压生产工艺使细纱断头和出硬头数量减少,增加产量,吨纱耗电减少2150-[20.935x2150/(20.935+0.46057)]=46(kW·h)。提高车速使吨纱耗电量增加2150x45% x40% x7.93% x50% = 15.34(kW·h)。提高车速增加产量,吨纱耗电将减少2150-[20.935x2150/(20.935+1.66015)]=158(kW·h)。综上所述,轻加压工艺使吨纱耗电减少110.76+46-15.34+158=299.42(kW·h)。每月节约电费20.935x30x299.42x0.75=141038元。每吨工费按5060元估算,增加产量使每月生产收入增加5060x63.62=321917元,总锭数90864锭全部实施轻加压生产工艺,将使每月的生产费用减少46万元以上。 4.4 节约用工 在重加压生产工艺条件下生产R14.8tex强捻纱,细纱断头和出硬头的数量比较多,细纱值车工计划看台量约2000锭;实行轻加压生产工艺后,细纱断头和出硬头的数量大约下降了70%,所以值车工的看台最少可以增加1000锭。总锭数90864锭,原来每班需值车工约45人,实行轻加压生产工艺后每班只需值车工30人,每班减少15人,三个班共可减少值车工45人;如果每人每年工资按3.6万元计算,细纱工序每年可节约人工工资162万元。 5 轻加压生产工艺的注意事项 轻加压实施细纱大牵伸生产工艺,对现有纺纱技术中的工艺设置和专件器材规格配置有较大突破,使细纱重加压大牵伸工艺中诸多不可能成为现实。但是如果没有十分严格的设备维护管理,也不能保证轻加压纺纱工艺能生产出高档优质的纱线。在日常设备维护方面我们一定要认真做好以下几点工作。一是轻加压生产工艺的机台,要明确标示揩车周期和各专件器材的使用周期,便于公开管理。二是纺粘胶系列品种,前胶辊使用WRC-965型或LXC-966型胶辊,胶辊的直径应≥29.6mm。三是上下胶圈全部使用内花纹胶圈,并且严格执行新旧搭配使用的原则。四是对实施轻加压的摇架压力的一致性要求比较高,三档压力的偏差都应控制在2N 以内;摇架螺丝和锁紧螺丝一定要紧固好;安排专门人员认真做好摇架压簧和上销卡簧疲劳状况的检查工作,达不到标准要求的应及时更换。五是要求罗拉必须具有较强的握持能力。在维护机台时,对罗拉轴承的加油要适量,溢出的油脂一定要揩干净,防止设备运行时将油脂污染到罗拉上;最重要的工作是每节罗拉的槽形和槽底都要用干净的细布充分抹干净,以增加罗拉对前后胶辊和上下胶圈的驱动力。 6 结束语 轻加压生产工艺突破了现有纺纱工艺技术的束缚,对重加压生产工艺路线进行了重大改进,取得了良好的实施效果,充分挖掘了纺纱工艺技术对生产效率和经济效益提升的潜力。 (1)轻加压实施重定量生产工艺的核心是大粗纱捻系数,大前区握持距,大后区握持距和小的后区牵伸倍数。在轻加压生产工艺中,前后区没有使用压力棒等附加牵伸元件来加强摩擦力界,而是依靠粗纱较大捻系数布置的内摩擦力场贯穿于后牵伸区和前牵伸区控制纤维向前运动;较小的后区牵伸倍数,使须条中保留更多的剩余捻回进入前牵伸区,前牵伸区应用须条大的捻系数,实现对纤维运动的有效控制;由于粗纱捻回的向前延伸,浮游纤维得到较好地控制,纤维变速点向前移动和集中,提高了条干均匀度。 (2)大的粗纱定量和捻系数使系统的牵伸力大幅增加,所以必须用增大握持距的工艺来平衡牵伸力的增加,较大的前后区握持距使系统的牵伸力大幅降低,为摇架实施轻加压创造了条件。 (3)应用轻加压工艺生产粘胶强捻纱系列产品取得了良好的实施效果,相对于常规生产工艺和重加压生产工艺来说,轻加压生产工艺对粗纱的质量要求更高,控制好粗纱捻度不匀,条干CV值、重量不匀率等质量指标非常重要。 (4)生产实践证明,轻加压生产工艺生产粘胶强捻纱成纱条干好,粗节、细节少,有害毛羽少,能满足高档织物的质量要求;摇架实施轻加压,设备负荷下降,细纱机相关机配件和纺织器材的消耗大幅减少,吨纱耗电量明显下降;由于生产中细纱千锭时断头和出硬头的数量减少,有利于细纱产量增加,车间用工减少。 |
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