并条工艺在棉纺流程的创新及应用

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原文刊自：2019年3月

第47卷（总第569期）

1 并条工序的任务

1.1 并条工序的传统任务

并条工序的传统任务是并合牵伸,混和成条。并合是将 6 根 ~8 根条子并合制成一根条子,通过随机叠合原理,降低熟条的重量不匀率。牵伸是将并合后的棉层抽长拉细,通过牵伸使条中纤维的分离度、伸直度、取向度得到提高。混和是通过并条机的并合与牵伸,使各种不同性能的纤维得到充分混和,使条子各截面内的纤维成分分布均匀,以减少色差。成条是将棉层聚拢成条,供下道工序使用。

1.2 并条机在棉纺工艺中的边缘化问题争论

并条工序在工艺流程中存在两种争论:一种并条边缘化,即处于辅助的地位,部分认为在新型纺纱过程中可以去并条化,特别是在梳棉有牵伸匀整,纤维伸直度非常好的条件下,但是这种只是停留在一些初级的研究阶段;仅从经济的角度看,并条机的作用不大,通常占到纱线成本的 3% 左右。另一种是质量的不可缺失性,并条工序对成纱条干影响很大,一是并条机是消除半制品不匀的最后机台,并条之前的质量缺陷若在并条得不到消除,其后就会加剧,成纱质量发生恶化;二是并条机的产量很高,一旦产生疵点对流程中的影响极大,因此并条机是流程中必不可少的工序。

2 并条机在纺纱工艺流程中的创新

梳棉机梳理后的生条,其内部结构存在以下分布:不同弯钩状态的纤维,40%~50% 伸直状态的纤维,8%~20% 的短纤维,部分棉结和尘杂,带籽屑棉结,0.5% 左右的微尘含量,截面内成分不同的纤维集合体。后部工序需要清洁度较高、伸直度较高、棉结少、混和均匀的棉条。并条工艺中能够解决的问题是伸直纤维、打开部分活棉结、排除部分短绒和尘杂。随着纺纱技术的发展,并条不仅具有抽长拉细、均匀混和的功能,也有补充梳理、整理功能,还有利于降低落棉、减少棉结的功能。

2.1 整理纤维

为了获得成纱强力的最佳值,纤维在须条中的排列必须平行,而并条机的牵伸具备此项功能。同时利用并条工艺打开活棉结,使伸直的纤维进一步保证伸直效果,伸直不充分的纤维得到充分的伸直。特别是一些新型纤维,经过梳棉梳理后功能性纤维的状态较为复杂,弯钩纤维较多,需要进一步整理才能够进入下道牵伸,由此必须依靠并条机功能来满足整理的需要。

2.2 降低落棉

随着纺纱高质量的要求,精梳纱线的应用呈增加趋势。经过梳理后的生条,进入精梳后会产生 10%~25% 的落棉,这些落棉中有部分伸直不好的长纤维被精梳的锡林和顶梳梳理,造成成本的增加。利用并条功能,进一步提高纤维伸直平行度,保证进入精梳机钳口纤维处于高度的伸直平行状态,利于降低落棉。

2.3 控制多组分混纺比

混纺纱线,特别一些多组分纤维混纺纱线的纺纱工艺,需要精确的混纺比例,而如何控制混纺比例对并条提出了新的要求。同时部分色纺、涡流纺新型纺纱、半精纺、花式纱线对其组分混纺比例的要求非常严格,由此并条工艺不仅是需要道数和并合数的变化,还有工艺上的配合和创新。

2.4 混和任务的多样性

混和是并条工序的首要任务之一,随着纺纱技术的发展,特别是棉、麻、丝、毛以及新型纤维的综合运用,短纤维纺纱呈集成发展趋势,由此要求混和的形式、并合的道数、混和的功能都发生了多样性的变化,满足这些变化是并条工艺创新的必要需求。

2.5 除尘杂的作用

尘杂是影响纱线质量的关键因素之一,尘杂与纤维之间存在较强的黏附力,去除尘杂的条件是只有当单纤维与纤维之间有足够的摩擦力时,除尘杂才能达到较好的效果。在整个纺纱工艺流程中摩擦力主要产生于梳棉和并条之间,在并条机上主要是牵伸作用使尘杂与纤维分离,而后依靠吸风系统去除尘杂。

3 并条工艺在棉纺流程中的创新应用实例

3.1 用多梳多并工艺改善麻纤维混纺纱线质量

亚麻/棉/粘胶 55 / 25 / 2018.5tex 纺纱中存在的问题:麻棉混纺流程采用双清双梳工艺,纤维进行盘混,打击点太多,损伤纤维严重;若不采用双清双梳工艺,麻纤维细化程度不够,质量达不到要求;经过一清一梳一精工艺流程,指标可以达到要求,但是落棉成本太高,其中麻的落率占大多数;质量指标中棉结达 3000 个/ km 以上,条干CV 在 17%~20% 左右,达不到用户的要求。

根据这种情况,具体措施是采取双梳并条混和工艺。

原工艺流程:圆盘抓棉机→混棉机→多仓混棉机→豪猪开棉机→成卷机→梳棉机→并条机(预并)→条并卷联合机→精梳机→并条机(两道)→粗纱机→细纱机→络

筒机。

双梳工艺:圆盘抓棉机→混棉机→多仓混棉机→豪猪开棉机→成卷机→梳棉机→并条机(预并)→条并卷→梳棉机→并条机(两道)→粗纱机→细纱机→络筒机。

采用并条作为二次梳理的准备工序,将生条利用并合制作成条卷,进行双梳工艺。关键点是能够利用并条加强混和,加强整理,制成新的小卷,重新进行梳理,保证了质量。

3.2 采用条混降低麻纤维混纺成本

采用精梳长绒棉与汉麻混纺,混纺比例65 / 35 ,纺纱号数 9.7tex ,采用盘混工艺进行全混精梳梳理,吨纱落棉较多,制成率吨纱耗棉高达1730kg 左右,且经过精梳后的混纺比例不易控制,后道工序生产不顺利,断头率高。具体配置如

下。

汉麻预整理:养生前处理→混料(圆盘混棉成包)→圆盘抓棉机→混棉机→多仓混棉机→豪猪开棉机→成卷机→梳棉机( 106根活动盖板)。

麻棉混纺流程:养生前处理→混棉→打包→排包→FA006型抓棉机→FA103型开棉机→FA028型混棉机→FA109型清棉机→FA151型除微尘机→FA177型棉箱→FA221B型梳棉机→TMFD81L型预并条机→SR80型条并卷联合机→PX2 型精梳机。

(精梳棉条和汉麻条混和)→TMFD81L 型并条机(三道)→FA426型粗纱机→FA507 型细纱机→No21C-S 型络筒机

根据情况对工序进行了调整,采用精梳条棉网混和,贯彻“梳理不落棉,落棉不梳理”的原则,质量得到了改善,吨纱耗棉制成率降低到1450kg ,效果明显。

3.3 差别化纤维单染品种多并合解决单染问题

单染品种最容易出现横档疵布,一旦出现就会索赔,在并合上采用预并整理后再条混,有效地解决了问题。

其原理是差别化纤维经过梳理后,伸直度达不到并合要求(梳棉梳理后只有 50% ),在并合过程中容易产生棉结或者同类纤维积聚,造成单染疵点。加强整理后,纤维伸直度得到了改善,效果明显。

以涤纶纤维和粘胶纤维进行条混混和工艺为例:涤纶纤维单独成条后预并,粘胶纤维单独成条后预并,然后混一→混二→混三→粗纱→细纱→络筒。涤纶纤维和粘胶纤维都进行了预并,改善了纤维结构和伸直效果,产品质量得到了改善。

3.4 提高混和并合效果的优化措施

粘胶纤维规格为 1.33dtex×38mm ,混纺比例 80% ,改性涤纶规格为 1.33dtex×38mm ,混纺比例 20% 。原工艺并合数为 6 根×8 根(一并×二并),两道并条的后区牵伸都为 1.4 倍。采用该工艺时出现针织布面棉结多,外观差异大等问题。分析主要原因是并合少,混和不足,纤维间同类集聚造成棉结大,布面质量差。采取措施是将并合数调整为 10 根×8 根(一并×二并),后区牵伸一并 1.8 倍,二并后区牵伸 1.2 倍以上。即增加并合根数,合理分布后区牵伸,一并增加后区牵伸力,二并后区加强整理,质量得到了明显改善。调整前后, R / T80 / 2019.5tex 纱的质量对比如下。其中,方案 1 并合数(一并×二并)为 6 根×8根,方案 2 (一并×二并)为 10 根×8 根。方案1布面差异大,棉结多;方案2布面质量较好。

3.5 差别化色纺应用预并提高产品质量

在色纺流程中运用预并主要有以下作用:通过准备的条并合、网并合,制成便于再梳理或者再精梳的小卷,再梳理等。具体对比见表 1 。

3.6 预并“一大一小”工艺伸直前弯钩

梳棉后产生大量弯钩纤维,特别是产量增加使纤维量增加后更为突出。根据弯钩伸直理论可知,前弯钩的伸直牵伸倍数不小于 1.6 倍,不大于3.8 倍,否则前弯钩纤维就会被精梳排除。因此,在预并加强对弯钩纤维的伸直,是提高伸直平行度的有效措施。预并采取小的并合数和大的后区牵伸倍数,能够实现对前弯钩纤维的充分伸直(也是纺纱流程唯一具备条件的工序之一)。预并可强化弯钩伸直,减少纤维横向联系造成的落棉,是对梳棉梳理不足的补充。一般预并工艺采用后区牵伸 1.7 倍,总牵伸 5 倍,4 根 ~6 根并合时,成纱棉结明显降低,达 15% 以上。

3.7 精梳后并条采用“两大一小”工艺提高成纱质量

提高牵伸伸直度,加强纤维尾端伸直,牵伸伸直度重点是纤维末端的伸直状态。纤维头端变速,尾端脱离钳口控制,后部纤维的摩擦力和控制力决定纤维变速过程中的伸直状态。单道并条采用“两大一小”工艺:重定量,大后区隔距,小后区牵伸倍数。原理是高速条件下,纤维经过两罗拉钳口的时间变短,没有足够的空间无法在瞬间完成较厚棉层的整理,因此加大隔距,以空间换时间。重定量利用纤维间的内静摩擦力,实现纤维变速时伸直。精梳后单道并条采用重定量时,一般工艺采用大后区隔距、小后区牵伸倍数,后区牵伸设计为 1.15 倍 ~1.25 倍,总牵伸 5.9 倍,后区罗拉隔距 17mm ,熟条定量 21g / 5m 。

3.8 降低精梳落棉成本

高速重定量工艺的推广,使生条中未伸直、未分离纤维增多,造成精梳机锡林和顶梳的梳理负担加重,喂入精梳机小卷质量的理想状态是纤维得到充分的分离、平行、伸直,可有效减轻精梳机梳理负担,减少落棉,增加给棉长度(即产量)。防黏卷与精梳前工序大牵伸是一对矛盾,只要有能力解决精梳棉卷黏卷,就可采用多道预并条,实践中多采用两道并条,利用并条机提前分离、平行、伸直纤维,可以利于降低精梳落棉 1%~1.5% 。

3.9 新型涡流纺的并合

涡流纺纱的机理是纤维条经牵伸后形成纤维束,纤维束在喷管中稳定的涡流控制下加捻及末端扩张,再经空心锭子的捻搓作用后旋转,完成外部包缠纤维和纱芯纤维的加捻作用。外部结构近似于环锭纺纱,包缠纤维呈螺旋状,与无捻纱芯一起形成捻度,相对于真捻纱,包缠纤维比较少,并有伸直缠绕的情况。内部纱芯纤维的排列直接影响成纱强力,若纤维分布定向好,则单位截面承担应力的纤维数量多,成纱强力弱环及细节出现概率少,成纱断裂强度增加。

涡流纺纱时如果喂入条中弯钩纤维和棉结多,则纱芯纤维定向差,易产生强力弱环及细节,短绒含量高还将导致涡流纺纱生产中的纤维散失,造成涡流纱断裂强度下降。因此,涡流纺的并条一般采用三道并合,提高纤维伸直效果。由于生条内纤维平行伸直度较差,为了消除前弯钩,改善熟条条干,根据系统工艺学原理,适当加大头并的后区牵伸倍数,一般不低于 1.7 倍,末道并条后区牵伸一般不大于 1.3 倍,以提高条子伸直度,为成纱均匀打下良好的基础。

3.10 半精纺小比例的梯度混和

半精纺小比例混纺色纱中,部分纤维的含量低于 3% ,很难混和均匀,为保证混纺比例的精确性,在并条上进行混纺比例调整,采用梯度稀释方法能够做到稳定和精确。例如生产彩点含量为1.5% 的 R19.5tex 涡流纺产品,操作步骤为:将1.5% 的彩点纱先扩大混纺比例,然后再稀释。即先分别生产出 100% 本色粘胶纤维生条和本色粘胶纤维与彩点纤维混纺比例为 92.5 / 7.5 的混纺生条,然后再将 4 根 100% 本色粘胶纤维生条与 1根混纺生条进行两道或三道并条并合,最终实现小比例混纺纤维含量的要求。

4 结语

在棉纺工艺流程中,并条工艺随着纺纱形式、纺纱质量的提高发生了很大的变化,重点体现在对纤维整理功能、控制多组分混纺比、混和任务的多样性、除尘杂等方面,在实践中合理运用并条工艺的创新点,能够保证纱线质量稳定、混纺比精确、成本降低。

资料来源：《棉纺织技术》

作者：陈玉峰

轮值编辑：郭丽洁