近年来,随着人们对时尚化、个性化服装需求的不断增加,棉纺花式纱线成为纺织行业中的一个重要分支,广泛受到人们的关注,尤其是近年来开发生产的段彩纱,满足了现代人们个性化、差异化、时尚化的要求,备受大众喜爱。然而,市场上的段彩纱线是采用一根主色粗纱和一根饰色粗纱,在添加段彩纱装置的三罗拉环锭纺细纱机上进行生产,前罗拉、中罗拉、锭子由细纱机主电机传动,主色粗纱从中罗拉连续恒速喂入;后罗拉为独立变频驱动的间断运动方式,饰色粗纱断续喂入牵伸区,并与主色粗纱牵伸形成的须条汇合,经锭子的加捻卷绕形成段彩纱线[1]。生产出的段彩纱产品色彩具有规律性或随机性间断变化,沿纱线轴向,纱线直径不断发生变化,存在条干差、强力低、毛羽多等问题。另外,细纱段彩装置的改造需要添加伺服电机、变频器、传统轮系等专件器材,成本高,在数万元以上。为此,我们在赛络集聚纺细纱机基础上,通过专件器材改造、工艺创新,探索出一种生产平纱段彩纱的简易方法。此方法改造成本低、生产管理方便。生产出的段彩纱色彩丰富、绚丽多彩,而且纱线条干均匀、强力高、毛羽少,使段彩纱产品活泼时尚而不失精致。1 平纱段彩纱的技术创意传统段彩纱的生产,一般是在传统三罗拉环锭纺细纱机上添加段彩纱装置改造而成,即添加伺服电机及配套的传动装置,使细纱机的后罗拉根据工艺设计要求,在生产过程中实现变速转动,同时在后罗拉与中罗拉之间添加双孔喇叭口。细纱机中罗拉、前罗拉、锭子仍采用主电机传动。生产时,主色粗纱从中罗拉喇叭口的左孔喂入,饰色粗纱从后罗拉喇叭口喂入,经后罗拉喂入中罗拉喇叭口的右孔。主色粗纱经中罗拉,恒速喂入前牵伸区,饰纱粗纱在伺服电机的控制下,经后罗拉,变速喂入前牵伸区,在前牵伸区的牵伸及锭子的加捻共同作用下纺制出纱线。由于饰色粗纱变速喂入,及主纱粗纱、饰色粗纱的颜色不同,使得纱线颜色呈段彩风格。纱线的截面直径也不断发生变化,呈竹节纱结构。本研究所生产的平纱段彩纱技术创意巧妙、结构简单。在传统的赛络集聚纺细纱机上生产,不需要添加伺服电机等段彩装置,只需要进行简易的专件器材改造,结合细纱纺纱工艺的创新运用,即可生产出具有平纱结构的段彩纱。如图1和图2所示,对后胶辊等进行改造,设计加工成左右交错对应的内切多边形的结构,并使弧段与直线交错相连,使得同一胶辊随着后罗拉的转动,其左右两侧交错与后罗拉接触握持。在生产过程中,不同颜色的粗纱A、粗纱B分别从后喇叭中的左孔、右孔喂入,随后罗拉的转动,后胶辊左侧与后罗拉接触握持,粗纱A被中罗拉、后罗拉牵伸。与此同时,后胶辊的右侧与后罗拉不接触不握持,粗纱B以中罗拉的速度快速喂入前牵伸区[2]。后胶辊左右两侧与后罗拉交替握持,粗纱A、粗纱B的喂入速度交替发生变化,粗纱A、粗纱B在纱线中的成分含量交替发生变化,由于两种粗纱的颜色不同,使纺制出的纱线颜色不断发生变化,即为段彩纱。.F001图1平纱段彩纱生产原理图.F002图2改造的后胶辊实物图假定粗纱A、粗纱B的定量分别为TA、TB,且两粗纱的定量相同,即TA = TB,中罗拉的转动速度为V中,后罗拉的转动速度为V后,则TA×V中+TB×V后=TA×V后+TB×V中=常数。因此,随着后罗拉的转动,虽然粗纱A、粗纱B的喂入速度交替发生变化,但喂入总定量始终为固定常数,纺制出的段彩纱为线密度均匀一致的平纱结构。2 技术关键点根据平纱段彩纱的技术创意,在开发生产过程中需要注意以下技术关键点。2.1 后胶辊的加工形状细纱后胶辊的加工需要左右两侧交替相互对应,从而使喂入同一锭不同颜色的粗纱A、粗纱B一快一慢交替变化喂入中罗拉、前罗拉组成的牵伸区,以实现纱线颜色的变化,且纱线的线密度不发生变化。后胶辊设计改造的形状结构直接影响纱线布面的风格外观。根据技术创意,可以把后胶辊改造成内切四边形、六边形、八边形等形状。后胶辊加工过程中,做到左右完全交错对应,确保两粗纱的喂入速度交替发生变化,喂入中罗拉的总量保持不变。经过试验对比,后胶辊设计加工成内切六边形效果最好。2.2 细纱后区牵伸与集聚纺集聚槽配置其他条件一定的情况下,后区牵伸倍数越大,A、B两粗纱的喂入速度之比就越大,纱线的颜色交替循环变化越明显。在传统的细纱纺纱工艺中,细纱后区牵伸一般采用1.15倍~1.35倍,以获得较好的条干均匀度。为提高段彩效果,把细纱后区牵伸提高至2.00倍、3.00倍、4.00倍,甚至更高。在生产过程中,假定采用3.00倍的后区牵伸,随着后罗拉的转动,后胶辊左侧圆弧部分与后罗拉接触握持,粗纱A经中后罗拉3.00倍牵伸。而与此同时,此胶辊的右侧与后罗拉不接触握持,粗纱B不被中后罗拉握持牵伸,不存在后区牵伸,且以中罗拉的速度快速喂入前牵伸区。此时,粗纱A、粗纱B的喂入量之比为1∶3。同理,随着后罗拉的转动,当后胶辊的右侧圆弧部分与后罗拉接触时,粗纱A、粗纱B的喂入量之比为3∶1。根据此技术原理,在A、B两粗纱定量相同等条件一定的情况下,所采用后区牵伸越大,随着后罗拉的转动,粗纱A、粗纱B的喂入量之比变化越大,纱线的段彩效果越明显。在生产时,我们可以根据面料风格的需求,选取不同大小的后区牵伸,以达到实际的预期效果。当后区牵伸倍数达到一定程度时,粗纱A、粗纱B在前牵伸区形成的两束纤维须条大小差异较大,周期变化较大,且两束纤维须条间距较大,在纺纱三角区易发生断头。经过试验,在中后罗拉之间增加中档喇叭口,可以减小两束纤维的间距。同时,采用传统的负压单孔集聚槽异形管,可使两种粗纱牵伸后形成的两束纤维须条在加捻之前聚合在一起,减少细纱断头,提高生产效率。2.3 细纱后喇叭口两孔间隔该平纱段彩纱生产技术采用两种不同颜色的粗纱A、粗纱B,两种粗纱在后胶辊的左右两侧喂入,使之交错以不同速度喂入中罗拉。因此,A、B两粗纱喂入时,两者之间必须有一定间隔,确保两种粗纱分别在胶辊的一侧,避免相互干扰,或某一侧粗纱跑出后区牵伸区。2.4 细纱横动装置的调整为了延长胶辊胶圈的使用周期,降低其消耗量,细纱机后设计安装了横动装置,以使粗纱在牵伸区周期性往复左右移动,横动动程一般为8 mm[3]。平纱段彩纱的生产需关闭细纱机横动装置,以确保两种粗纱分别在胶辊的一侧,避免相互干扰,或某一侧粗纱跑出后区牵伸区。2.5 色彩的应用该平纱段彩纱技术是在赛络集聚纺的基础上开发而成。其采用的A、B两粗纱,颜色必须有一定的差异,色相要形成强对比,即色相环上间隔大于 120°。若A、B两粗纱颜色接近,在色相环上间隔小于60°,纱线颜色段彩效果不明显,达不到预期效果[4]。3 设备改造根据平纱段彩纱的技术创意,我们对赛络集聚纺细纱机进行改造,以满足生产技术条件,需改造的纺纱器材主要包括以下几个方面。3.1 细纱后喇叭口的改造传统赛络纺喇叭口的孔距为2.0 mm~4.0 mm,若采取传统喇叭口,两粗纱的间隔太近,易进入另一侧胶辊牵伸区造成纱线疵点或断头,不利生产控制。为此,我们对细纱后喇叭口进行了创新改造,使双喇叭口的孔距加大至6.0 mm,使A、B两粗纱有效分开。常规细纱喇叭口孔距固定,无法调节。为了生产方便,采用中心距可调式细纱喇叭口。此喇叭口由左右两片组成,孔距可以根据工艺要求从2.0 mm~16.0 mm任意调整,满足了产品生产的需求。3.2 细纱后胶辊的改造我们采用A802AG型胶辊磨床对细纱后胶辊进行特制加工。加工时,我们把传统的圆柱型胶辊沿轴向左右平分为两部分,每部分改造成圆弧面、平面相互交替连接的形状,每一侧共3个圆弧面与3个平面,每个面对应的中心角为60°;且左半部分的平面与右半部分的圆弧面交错对应,左半部分的圆弧面与右半部分的平面交错对应(如图2所示)。3.3 细纱机后区牵伸齿轮设计改造在传统赛络纺生产工艺中,细纱后区牵伸一般采取1.15倍~1.35倍,在此牵伸倍数下,成纱条干等指标较好。而平纱段彩纱技术必须对细纱后区牵伸进行创新应用,后区牵伸倍数越大,粗纱A、粗纱B的喂入量比值变化越大,段彩效果越明显。在后区牵伸齿轮的加工过程中,由于后区牵伸齿轮过大时会超过两轴的轴径中心距,导致无法上机安装使用。为此,我们采取增大后区牵伸齿轮的同时,减小中罗拉头齿轮的方式,以达到所需求的细纱后区牵伸倍数。常规细纱机的后区牵伸倍数,设备供应商仅提供1.05倍~1.70倍的配套工艺齿轮。为此,我们根据产品开发及生产的需要,增加了后区牵伸2.00倍~4.00倍的配套工艺齿轮,以满足产品开发生产的需求。3.4 关闭细纱机横动装置为了避免粗纱A、粗纱B相互干扰或跑出牵伸区,关闭后区细纱喇叭口的横动装置。同时,为确保成纱质量,适当缩短胶辊的回磨周期。3.5 添加细纱中喇叭口为减小A、B两粗纱牵伸之后的两束纤维须条间距,在后罗拉和中罗拉中间添加中喇叭口,以缩小两粗纱喂入中罗拉时的间距。所添加喇叭口采用双孔结构,孔距采用3 mm左右为宜。若孔距太大,不能有效减小两纤维须条的间距,达不到预期效果;若孔距太小,两种粗纱从后罗拉喂入中喇叭口时的折角过大,影响牵伸效果,易形成纱疵。3.6 更换集聚纺异形管传统的赛络集聚纺细纱机异形管为双孔集聚槽结构,纺纱时两束纤维须条在加捻三角区捻合成纱线。平纱段彩纱由于两束纤维须条大小差异较大,且呈周期性变化,易在加捻三角区断头。根据设计需求,更换为单孔集聚槽异形管,使牵伸后的两束纤维须条在加捻之前聚合在一起,减少细纱断头,提高生产效率。4 平纱段彩纱技术的验证开发做好前期的设备改造之后,我们对平纱段彩技术进行了验证开发,品种为100%棉麻灰色平纱段彩纱 18.4 tex针织纱。前纺工序采用本白原棉和染为红色后的色棉,分别经混棉、清棉、梳棉、并条、粗纱工序,得到粗纱A、粗纱B,粗纱定量均为3.5 g/10 m。A粗纱捻系数为110,B粗纱捻系数115。由于平纱段彩纱在纺纱过程中存在无后区牵伸的单区牵伸,粗纱捻系数偏小控制,可避免牵伸不开出“硬头”的现象。制得粗纱A、粗纱B后,在改造过的赛络集聚纺细纱机上生产。细纱主要工艺参数设计:前区牵伸26.00倍,后区牵伸3.00倍,罗拉隔距18 mm×30 mm,细纱捻系数330,钢丝圈型号6903 5/0 ,锭速14 000 r/min,捻向Z捻,钳口隔距3.0 mm。在此工艺参数下,细纱前罗拉转速为223 r/min,中罗拉转速7.96 r/min,后罗拉转速2.65 r/min。在纺纱过程中,粗纱A、粗纱B随着后罗拉、后胶辊的转动,交错以不同的速度喂入中罗拉,且喂入的粗纱A、粗纱B的总量保持不变。由于粗纱A、粗纱B喂入速度的交错变化,纱线中粗纱A、粗纱B的含量,时而粗纱A含量75%,粗纱B的含量25%;时而粗纱B含量75%,粗纱A的含量25%。两粗纱在纱线中的含量交替发生变化,且变化过程过度缓和,纱线条干均匀。对制得的纱线进行指标检测,检测结果显示,所制得的平纱段彩纱断裂强力高,条干水平也优于传统的段彩纱。纱线的颜色呈现深浅变化的红色,沿纱线的轴向方向发生周期性深浅变化,每2.04 m一个变化周期。图3为细纱生产牵伸区示意图。.F003图3细纱生产牵伸区我们采用制得的18.4 tex平纱段彩纱在大圆机针织机上织制针织平纹面料,面料不仅呈现出段彩风格,而且纹路清晰、抗起毛起球性能好。当采用18.4 tex×2平纱段彩股线在自动横机上织制平纹毛衫面料时,面料呈现条状红色段彩风格,布面细腻光洁。5 结论与传统生产技术方法相比,本研究开发的平纱段彩纱生产技术方法创意巧妙、构思简单、设备改造成本低,不需增加伺服电机及配套的控制传动装置,仅需在传统的赛络集聚纺细纱机上,在中罗拉、后罗拉间增加双孔喇叭口,对后胶辊、后喇叭口专件进行简易改造。同时,结合纺纱工艺的创新应用,采用3.00倍左右的细纱后区牵伸,使不同颜色的A、B两粗纱交替以不同的速度喂入中罗拉与前罗拉组成的前牵伸区,再经锭子的加捻卷绕,制得平纱段彩纱线。此生产技术方法操作简单,管理方便,易于产业化生产。生产出的平纱段彩纱产品,不仅具有新颖的段彩外观风格,而且纱线条干均匀、强力高、毛羽少、布面光洁,克服了传统段彩纱的缺陷,具有广阔的市场空间。

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