上浆
经纱上浆是在浆纱机上进行的,经纱从经轴上退绕下来被引入浆槽的浆液中,经过浸没与挤压作用,浆液给经纱以适当的浸透与被覆,从而达到上浆的要求,浆纱经烘燥后被卷绕到织轴上。
一、经纱退绕
经纱从经轴上退绕下来为经纱伸长的第一控制区(经轴退绕区),该区的经纱伸长通过退绕张力来间接控制。退绕过程中要求退绕张力尽可能小,以使经纱的伸长小、弹性和断裂伸长得到良好维护。退绕的张力应当恒定,各经轴之间退绕张力要均匀一致,以保证片纱伸长恒定、均匀。
经轴上经纱的送出方式有积极式和消极式两种。积极式送出装置以较小的预设定退绕张力主动送出经纱,纱线的退绕张力受到精确控制,对弱纱或不宜产生较大张力的经纱退绕十分有利。现代长丝浆纱机的轴对轴上浆(浆纱机上只有一个整经轴退绕,上浆后的经轴在并轴机上并轴)都采用积极式送出装置。
消极式送出和经轴摩擦制动相结合的经纱退绕方式在实际生严中采用较多,经纱的退绕是依靠引纱辊握持经纱,带动经轴回转而进行的。为控制退绕张力恒定,防止车速突然降低时,由于经轴惯性使经纱过度送出所造成的纱线松弛和扭结,采用了相应的摩擦制动措施。常用的有弹簧夹制动、气动带式制动、皮带重锤式制动、聚乙烯轴承制动等。
(一)经轴制动与退绕张力控制
整经轴制动采用弹簧夹制动,通过改变弹簧的夹紧程度来控制摩擦制动力,它的制动力较小,在紧急刹车时容易引起纱线扭结。随着整经轴直径逐渐减小,要经常根据整经时放入的千米纸条信号改变弹簧的夹紧力,以保证纱线退绕张力恒定,各整经轴之间张力一致。但是这种控制方法很难满足张力均匀、适度的要求,并且给浆纱操作带来诸多不便。
现代浆纱机上常用气动带式制动。各整经轴的制动气压、制动力一致,于是各轴退绕张力基本接近。退绕张力可以预先设定,并由张力自动调节系统控制。当整经轴直径变化或受某些干扰因素影响引起退绕张力改变时,自动调节系统迅速地将其回复到设定数
(二)经轴架形式
经轴架的形式分为:固定式和移动式、单层与双层(包括山形式)、水平式与倾斜式。
移动式经轴架的部分换轴工作在浆纱机运转过程中进行,因此停机完成换轴操作所需的时间大大缩短,有利于提高浆纱机的机械效率,是浆纱技术的一个发展趋向。
双层经轴架的换轴和引纱操作不如单层经轴架方便。但是,双层经轴架节省机器占地面积,而且因上、下层经纱容易分开,故十分适宜于经纱的分层上浆。目前常用的双层经轴架为四轴一组,四个整经轴由一个框架支撑,又称箱式轴架。轴架之间留有操作弄,站在操作弄的站台上能方便地对整经轴进行检查及各项处理工作。
倾斜式经轴架能满足各轴纱片相互独立、分层清晰的要求,适用于在进入浆槽之前,以钩筘作分绞操作的经纱上浆(色经纱上浆等)。部分浆纱机上,为减小浆槽与相邻的第一个整经轴之间的高度差,也采用一列倾斜式经轴架。
(三)退绕方式与退绕张力控制
尽管轴架形式繁多,但它们的经纱退绕方式只有互退绕法和平行退绕法两种。平行退绕法又可分为上退绕法、下退绕法和垂直退绕法。
互退绕法如图3—4中(a)、(d)所示。这种方法引纱操作比较简单,纱线排列比较均匀整齐,转动平稳。但是,后方的经轴,特别是最后一轴由于缺乏控制,容易转动不稳,反复发生过度送出,以至纱片松弛,为此,要对该轴施加较大的摩擦制动力。
互退绕法的整经轴(不包括最后一轴)转动时,除由该轴的纱线拖动外,还受到经纱片的助动作用。越往机前,整经轴所受助动力越大。最后一轴既无助动作用,又必须受最大的摩擦制动力,因此与其他轴相比,它的纱线退绕张力和伸长明显增加,生产中经常发现该轴白回丝过长的现象。经纱片对部分整经轴进行助动的同时,还伴随有上抬作用。相反,对另一部分整经轴又有下压作用,于是,在整经轴转动轴承处产生的摩擦阻力也不同。助动作用和轴承摩擦阻力的差异引起各轴纱线退绕张力不匀,回丝量增加。
平行退绕法克服了互退绕法张力不匀、回丝量大的缺点。采用下退绕法,如图3—4(b)、(e)所示,引纱操作不方便。采用上退绕法如图3—4(c)所示,经纱的断头不易及时发现。双层经轴架上兼用上退绕法和下退绕法如图3—4(g)、(h)所示时,下层整经轴断头的发现和处理都不太容易。相对而言,垂直退绕法如图3—4(f)所示,经纱断头的观察和处理都十分方便。
二、上浆及湿分绞
经纱在浆槽内上浆的工艺流程如图3—5所示。纱线由引纱辊1引入浆槽,第一浸没辊2把纱线浸入浆液中吸浆,然后经第一对上浆辊3和压浆辊4浸浆压浆,将纱线中空气压出,部分浆液压入纱线内部,并挤掉多余浆液。此后,又经第二浸没辊5和第二对上浆辊6和压浆辊7做再次浸浆与压浆。通过两次逐步浸、压的纱线出浆槽后,由湿分绞棒将其分成几层(图中未画出),再进入烘房烘燥。蒸汽从蒸汽管8通入浆槽,对浆液加热,使其维持一定温度。循环浆泵9不断地把浆箱10中的浆液输入浆槽,浆槽中过多的浆液从溢流口11流回浆箱,保持一定的浆槽液面高度。
(一)上浆
1.浸浆与压浆纱线在浆槽中经受反复的浸浆和压浆作用,浸压的次数根据不同纤维、不同的后加工要求而有所不同。纱线上浆一般采用单浸单压、单浸双压、双浸双压、双浸四压(利用两次浸没辊的侧压)。粘胶长丝上浆还经常采用沾浆(由上浆辊表面把浆液带上,并带动压浆辊回转,经丝在两辊之间通过时沾上浆液),沾浆上浆量很小。各种浸压方式如图3—6所示。
纱线在一定黏度的浆液中浸浆时,主要是纱线表面的纤维进行润湿并黏附浆液,自由状态下浆液向纱线内部的浸透量很小,带有一定量浆液的纱线进入上浆辊和压浆辊之间的挤压区经受压浆作用,上浆辊表面带有的浆液、压浆辊表面微孔中压出的浆液、连同纱线本身沾有的浆液在挤压区入口处混合并参与压浆,如图3
根据弹性流体动压润滑理论可定性地分析,即使在压浆辊的重压下,挤压区中纱线的上、下仍然存在一层浆液液膜,液膜的厚度决定了挤压区内实际参与挤压过程的浆液量以及纱线经挤压后所带浆液量。它和压浆辊轴线方向单位长度内的压浆力、浆液黏度、浆纱速度有关,压浆力越大,浆液黏度越低,浆纱速度越慢,则液膜厚度越小。因此,浆纱机慢速运行时压浆力要适当减弱,否则液膜厚度过小,尽管挤压区入口处有足够的浆液,但挤压区内参与挤压的浆液量不足,浆纱经挤压后所带浆液量过少,以致纱线上浆过轻。在高浓高黏浆液上浆时,要采用高压上浆,避免液膜厚度过大,上浆过重。
压浆力、上浆辊和压浆辊的表面形态、表面硬度决定了挤压区宽度和平均压力,进而影响挤压浸透效果。常用的压浆辊表面硬度为肖氏硬度40~65,高压上浆的压浆辊肖氏硬度为80~88。在压力作用下,浆液向纱线内部浸透,纱线内空气由挤压区入口方向逸出,描写浸透情况的Darcy定律为:
式中:νs——浆液浸透速度,即单位时间内浸透距离;
K——浆液对纱线的渗透率;
N——动压接触压力;
η——浆液黏度;
R——纱线半径。
式(3—5)表明:压浆力越小,浆液的黏度越大,浆液对纱线的渗透率越小,则浸透速度越低,浆液对纱线浸透不利。因此,较高黏度浆液上浆时要增大压浆力(采用高压上浆)、增大压力梯度,以维持合理的浆液浸透速度。应当指出,压力增大时浆液的动态黏度会有所增加,纱线受压力作用渗透率也会有所减小,从而产生降低浸透速度的反作用,但是,这种反作用所造成的影响不如压力增加的正作用强烈。
经过挤压之后,纱线表面的毛羽倒伏、粘贴在纱身上,毛羽减少,高压上浆表现尤为明显。从微观角度分
2.纱线覆盖系数浆槽中纱线的排列密集程度以覆盖系数来衡量,覆盖系数的计算公式为:
式中:K—覆盖系数;
M—一总经根数;
B——浆槽中排纱宽度,mm;
d——纱线直径,mm。
纱线的覆盖系数是影响浸浆及压浆均匀程度的重要指标。一定豹上浆条件下,上浆率与覆盖系数的关系如图3—8所示。
排列过密的经纱之间间隙很小,于是压浆后纱线侧面出现“漏浆”现象。为改善高密条件下的浸浆效果,可以采用分层浸浆的方法,使浸浆不匀的矛盾得到缓解,“漏浆”现象有所减少。但是,解决问题的根本方法是降低纱线覆盖系数,采用双浆槽或多浆槽上浆,也可采取轴对轴上浆后并轴的上浆工艺路线。降低覆盖系数不仅有利于浸浆、压浆,而且对下一步的烘燥和保持浆膜完整也十分有效。不同纱线的合理覆盖系数存在一定差异,一般认为,覆盖系数等于50%(即纱线之间的间隙与直径相等)时可以获得良好的上浆效果。
(二)湿分绞
湿分绞棒安装在浆槽与烘房之间。经纱出浆槽后被湿分绞棒分成几层以分离状态平行进入烘房,以便初步形成浆膜后才并合,这样可避免烘燥后浆纱之间相互粘连,减少浆纱出烘房时分绞困难,对保护浆膜完整、降低落浆率、减少
(三)浆槽区的纱线伸长控制
浆槽区(从引纱辊到第二上浆辊)为纱线伸长的第二控制区。该区内纱线的伸长和张力应比整经轴退绕区(第一控制区)的小,于是退绕区内产生的部分纱线伸长在浆槽区得到恢复,通常称这种伸长减少的现象为负伸长。负伸长的目的是使纱线在较小的张力状态下进行良好的浸浆和压浆,并且减少纱线的湿态伸长。
浆槽区纱线的负伸长量通过引纱辊包布来调整。改变引纱辊包卷后的直径,使引纱辊表面线速度略大于上浆辊,从而控制负伸长量。部分浆纱机在引纱辊和上浆辊之间装有差微调速器,调节差微调速器输入轴与输出轴的转速差,改变引纱辊和上浆辊的表面线速度差异,可达到控制负伸长量的目的。
浆槽内可能达到的负伸长量与浸压次数有关。浸压次数增加,纱线受到拉伸作用就增大,可能达到的负伸长量就减小。因此,在满足浸透和被覆要求的条件下,应尽量减少浸压次数,以避免不必要的纱线湿态伸长。
(四)上浆率和浆液浸透、被覆的控制
不同纤维、不同纱线对上浆率和浆液的浸透与被覆有不同要求。例如:长丝上浆重在浸透,使纤维抱合。毛纱、麻纱上浆侧重被覆,让纱身光洁、毛羽贴伏。棉纱上浆则两者兼顾,其中细特棉纱上浆率高于粗特棉纱。因此,上浆过程中要根据具体上浆对象严格控制上浆率,合理分配浸透和被覆比例。上浆率波动,浸透与被覆比例不当,会对织造产生严重影响。
浆纱过程中,主要通过以下几个因素来控制上浆率和浆液的浸透、被覆程度。
1.浆液的浓度、黏度和温度决定上浆率大小的主要因素是浆液浓度的大小,要改变上浆率的大小,首先要改变浆液的浓度。由于浆液
浆液的黏度,一般随浆液浓度的增加而增加。黏度增加,上浆率增大,浸透少,被覆多。浆液黏度过大,引起上浆率过高,形成表面上浆,纱线弹性下降,减伸率增大,织造时产生落浆和脆断头,同时,浆料消耗量大,上浆成本高。浆液黏度过小,上浆率过低,并且浸透偏多,被覆过少,浆纱轻浆起毛,织机开口不清,经纱断头增加。
浆液的温度影响其黏度,温度增高,分子热运动加剧,浆液流动性能提高,黏度下降。浆液温度的波动和浆槽内各处温度不一致,导致浆液黏度波动,最终对浆纱上浆率和浸透与被覆程度产生影响。对于部分表面存在拒水物质(油、蜡、脂)的纤维,浆液温度的提高有利于浆液对纤维的润湿及黏附,进而影响上浆率。浆槽内煮浆管分布不合理,蒸汽压力不稳定,蒸汽含水多等都会影响浆槽内浆液的温度。
用浆时间、剩浆使用以及调浆操作都会影响浆液的浓度和黏度。用浆时间过长,浓度和黏度都下降,合成浆料的稳定性比天然浆料好,用浆时间可稍长。剩浆掺入过多,浆液的浓度和黏度下降。调浆操作不符合要求,值车工观测浓度计的目光不准确,也影响浆液的浓度和黏度。因此,上浆过程中要做到定浓、定黏和定温,以控制浆纱的上浆率和浆液的浸透与被覆程度。
2.压浆辊的加压强度压浆辊的加压强度是挤压区内单位面积的平均压力。加压强度提高,则挤压区液膜厚度减小,上浆率下降,浆液浸透多,被覆减少。加压强度过大,引起浆纱轻浆起毛,开口不清,经纱断头增加。加压强度过小,纱线上浆过重,且表面上浆多,纱线弹性差,减伸率大,织机上产生落浆和脆断头多,同时,浆料消耗量大,上浆成本高。
在传统的单浸双压低浓浆液常压(压浆力小于6kN)上浆时,压浆辊加压强度的工艺设计原则为先重后轻(即第一压浆辊加压强度大,第二压浆辊加压强度小)。这样,
用于双浸双压中压(压浆力20~40kN)上浆的浆液浓度和黏度较高,压浆辊加压强度的工艺设计原则为先轻后重(即第一压浆辊加压强度小,第二压浆辊加压强度大),逐步加压。在高浓度条件下,第二压浆辊加压强度较大,使浆膜不致过厚,以免上浆过重。采用弹簧加压的压浆辊时,两侧弹簧弹力应一致;压浆辊、上浆辊应圆整,表面平整,使压浆均匀,使上浆量沿横向、纵向均匀。
3.浆纱速度浆纱速度大小决定了液膜厚度。浆纱速度快,纱线在挤压区中通过的时间短,浆液浸透距离小,浸透量少,但压浆辊对湿浆纱压榨不充分,纱线带走的浆液多,液膜厚,上浆率高。所以,过快的浆纱速度引起上浆率过高,且表面上浆。过慢的浆纱速度则引起上浆率过低,纱线轻浆起毛。新型浆纱机都具有高、低速的压浆辊加压力设定功能,高速时加压力大,低速时加压力小。在速度和压力综合作用下,液膜厚度和浸透量维持不变,使上浆率、浆液的浸透和被覆程度基本稳定。浆纱速度变化时,压浆力会自动调节,图3—9表示了调节时所遵循的线性或指数函数关系。
浆纱速度还影响纱线的浸浆时间,速度快,浸浆时间短,对挤压前的纱线润湿和吸浆不利。
因此,上浆过程中应保证浆纱速度稳定,并尽量采用压浆辊压浆力自动调节系统。
4.压浆辊的表面状态传统的压浆辊表面包覆绒毯(或毛毯等)和细布。由于包卷操作不便,包卷质量不稳定,影响上浆质量,因此逐步被橡胶压浆辊所替代。橡胶压浆辊外层为具有一定硬度的橡胶层,有光面和微孔两种。一般光面橡胶压浆辊作为第一压浆辊,微孔表面橡胶压浆辊作第二压浆辊。
各种压浆辊都具有吞吐浆液的功能,在挤压区入口吐出浆液,而在挤压区出口吸收浆液。微孔表面橡胶压浆辊吞吐能力较强,光面橡胶压浆辊吞吐能力较弱。
橡胶压浆辊使用一定时间后,表面老化,微孔堵塞,影响上浆质量,因此要定期(半年)进行磨辊工作。
5.压浆形式及加压装置压浆形式有多种,普遍采用多点浸压方式,如双浸双压形式,而祖克等浆纱机采用双浸四压形式,即浸没辊能加侧压,强化了浸压效果,且浸没辊受上浆辊的摩擦传动,起到送纱辊的作用,可以减少纱线的湿态伸长。在祖克S432型浆纱机中,由于其侧压点低于浆液液面,使浆纱离开浸没辊的侧压点后再次浸没在浆液中,达到四浸四压目的,提高浆液的渗透和被覆。
压浆辊加压装置的形式有杠杆式、弹簧式和气动式。杠杆式利弹簧式需人工调节和控制,易产生压浆辊压力不稳定和两端压力不一致等问题,造成上浆不均匀。气动加压装置具有自动调压、调节方便、压浆力稳定、易于实行自动控制等优点而被新型浆纱机广泛采用。
6.纱线在浆槽中浸压次数、穿纱路线、浸没辊形式及其高低位置纱线在浆槽中浸压次数及穿纱路线,影响浆纱的上浆率和浆液对纱线的浸透程度。浸压次数增加,纱线的浸浆长度增大,纱线的上浆率和浆液对纱线的浸透程度提高。浸压次数应根据纱线性质、上浆率大小及浸透与被覆比例要求来确定。长丝上浆率低,一般采用单浸单压或沾浆方式。短纤纱通常采用单浸双压方式,压浆力符合先重后轻的原则,上浆率和浆液对纱线的浸透与被覆比例适当。在中压、高压上浆或上浆率大、浆液浸透程度要求较高的纱线上浆时,应采用双浸双压或双浸四压方式,以加强浸压效果,压浆力的设计应符合先轻后重原则。
在穿纱路线确定后,浸没辊的高低位置就决定了纱线的浸浆时同,从而影响纱线的润湿和黏附浆液程度,因此上浆过程中浸没辊高度要保持固
浸没辊形式影响浸浆程度。花篮式浸没辊是一个空心转笼,转笼与纱线接触面积很小,因此有利于纱线双面浸浆。但是,花篮式浸没辊的清洁工作不方便,并且花篮转动时搅动浆液会引起泡沫。目前较多使用实心辊形式的浸没辊,部分浆纱机上以三根实心辊倾斜排列构成纱线的浸浆区域,浸浆效果较好。
7.浆槽中纱线的张力状况浆槽中纱线的张力大小影响纱线的吸浆性能。浆槽区的纱线负伸长使纱线张力下降,纤维之间的间隙扩大,有利于纱线的浸浆和压浆。
三、烘燥
湿分绞后的纱线在烘燥区内被烘干,纱线表面形成浆膜。整个烘燥过程分为三个阶段,即预热阶段、恒速烘燥阶段和降速烘燥阶段。对烘燥过程的要求为:纱线伸长小、浆膜成形良好、烘燥速度快、能量消耗少。
浆纱的烘燥方法按热量传递方式分为热传导烘燥法、对流烘燥法、辐射烘燥法、高频电流烘燥法。目前常用的热风式、烘筒式和热风烘筒相结合的烘燥装置主要采用对流和热传导烘燥法。
(一)烘燥方法对烘燥速度及能量消耗的影响
1.对流烘燥法热风式烘燥装置主要采用对流烘燥法。热空气是载热体,向纱线传递热量,同时又是载湿体,带走纱线蒸发的水分。与纱线进行热湿交换后的热空气要循环回用,以节约能量。为防止热空气中含湿量过度增加,进而引起热空气湿球温度(即纱线与热空气接触的表面温度)过高,烘燥势降低,影响热量传递,一般在热空气循环回用过程中要排除部分热湿空气,并补充一些干燥空气,经混合、加热后投入使用。这种载热体与载湿体合二为一的形式显然不够合理,热湿空气的不断排除不仅带走水分,同时也带走了热量,引起能量损失,因此湿空气的排出量受到限制,这是对流烘燥法能量消耗大、烘燥速度低的主要原因。
2.热传导烘燥法烘筒式烘燥装置主要采用热传导烘燥法。烘筒作为载热体,通过接触向纱线传递热量,而周围的空气是载湿体,带走浆纱蒸发的水分,载热体和载湿体分离是热传导烘燥法的优点之一。烘燥过程中水分蒸发
在降速烘燥阶段中,纱线靠近烘筒的一侧湿度大、温度高,于是湿度梯度和温度梯度方向一致,促进纱线内的水分移动,有利于加快烘燥速度,这是热传导烘燥法的优点之三。
热传导烘燥法在烘燥速度上明显优于对流烘燥法,在蒸汽消耗方面,前者的节能效果也十分明显。
(二)烘燥方法对浆纱质量的影响
1.对流烘燥法对流烘燥法的烘燥装置(烘房)中绕纱长度大,由于长片段的纱线行进时缺乏有力的握持控制,于是纱线伸长较大、片纱伸长也不够均匀。当纱线排列密度较大时,因热风的吹动纱线会粘成柳条状,以致浆纱分绞困难,分绞后浆膜易撕裂,毛羽增多,影响浆纱质量。但是,对流烘燥法的纱线与烘房导纱件表面接触很少,特别是湿浆纱经分绞、分层后烘燥时,纱线相互分离,浆液很少粘贴导纱件表面,对于保护浆膜,减少毛羽十分有利。为此,对流烘燥法常被用作湿浆纱的预烘(特别是长丝和变形纱上浆),预烘到浆膜初步形成即止。在浆膜初步形成之前的等速烘燥阶段中,水的汽化速度快,对流烘燥的烘燥速度并不低,这是对流烘燥法常被用作预烘的另一原因。
2、热传导烘燥法热传导烘燥法中,纱线紧贴主动回转的烘筒前进,使纱线受到良好的握持控制,并且纱线行进中排列整齐有序。因此,热传导烘燥法对纱线伸长控制十分有利,纱线的伸长率小,仅为对流烘燥法的60%左右,并且片纱伸长均匀,伸长率易于调整。
热传导烘燥法浆膜容易粘贴烘筒,破坏浆膜的完整性,最先接触湿浆纱的几个烘筒需要进行防粘处理。另外,烘筒上相邻纱线之间有粘连现象,特别是纱线排列密度较大时粘连严重,引起浆纱毛羽增加。由
(三)烘房内纱线穿纱方式对浆纱质量的影响
目前,浆纱机一般采用双浆槽、十二个烘筒,但预烘烘筒的排列和穿纱方式有了较大改变(图3—10)。在传统穿纱方式中,片纱出浆槽后直接上预烘烘筒,两个浆槽的两层纱在并合烘筒上并合。而新型穿纱方式的片纱出浆槽后,由一层分成两层后上预烘烘筒,这样两个浆槽的纱线就分成四层由预烘烘筒烘燥,达到一定干燥度后,在并合烘筒上并合。这种改变有如下特点:湿区纱路较短,有利于控制湿区伸长。烘筒排列较低,操作方便。烘房排汽罩靠近浆槽,利于排湿。烘房穿纱路线灵活,可分层也可不分层。从浆纱质量考虑,可减少烘燥时纱线粘连,使纱线出烘房后方便分纱、提高浆膜的完整率、减少毛羽。
四、后上蜡与干分绞
烘干的纱线离开烘筒后尚有余热,紧接着进行后上蜡加工。浆纱后上蜡通常采用上蜡液的方法,有单面上蜡和双面上蜡之分,双面上蜡比较均匀,效果较好,但机构复杂。
干分绞棒的根数为整经轴数减1。经过分绞棒分纱之后,各整经轴的纱线自成一层,使黏结的纱线相互分离。在干分绞区,分纱路线与整经轴架的形式、经纱退绕方式等因素有关,因此分纱路线形式繁多。比较简单的单层轴架有如图3-111所示的三种典型分纱路线,图中“1,2,3……”表示整经轴的序数,1号为最后一个整经轴。质量要求较高的细特高密织物经纱上浆时,每一个整经轴的纱线还要分绞,形成两层,如图3—11(a)所示,通常称为小分绞或复分绞,这对于减少并头、绞头疵点十分有利。
五、湿分绞区、烘燥区和干分绞区的
纱线在烘燥区内由湿态转变为干态,于态和湿态条件下纱线的拉伸特性有所不同。干态条件下纱线可以承受一定的拉伸作用,并且拉伸后的变形也容易回复。但是,纱线在湿态下拉伸会引起不可回复的永久变形,使纱线弹性损失,断裂伸长下降,因此烘燥过程中要尽量减少对湿浆纱的拉伸作用。
在传统的热风式浆纱机上,从第二上浆辊到车头拖引辊为一个纱线伸长控制区,通过调节两辊之间的差微变速器来改变它们表面线速度的差异,从而控制该区纱线伸长。该区域中的纱线处在干、湿两种状态下,由于干分绞区纱线必须维持一定的张力数值,以便纱线顺利分绞,结果使湿区浆纱的张力也比较大,这种把干区和湿区合二为一的伸长控制方法显然会导致纱线湿态伸长增大,对浆纱质量产生不利影响。
烘筒式浆纱机上烘筒的传动方式有链条积极传动和链条摩擦传动(或摩擦离合器链条传动,摩擦力可调)两种。链条积极传动的烘筒对纱线有控制作用,纱线的前进速度由烘筒表面线速度决定。链条摩擦传动的烘筒既能主动回转,又不会对纱线产生强制的牵引作用,烘筒的表面速度基本上由纱线的线速度决定。目前较多的浆纱机在浆纱湿区的烘筒采用链条摩擦传动方式,以自动适应浆纱在烘干过程中伸长和收缩特性的变化,减少浆纱的湿态伸长。由于干浆纱或较干的浆纱具有一定的承受拉伸能力,因此浆纱干区的烘燥被设计成链条积极传动方式,以便对纱线的运动实行积极控制。
热风烘筒联合式浆纱机中,考虑到浆纱经单程或双程热风烘房预烘后浆膜已初步形成,纱线已初步烘干,因而烘筒的传动都采用链条积极传动方式,如GA303型浆纱机等,烘筒区作为干区和湿区的分界,对纱线进行积极控制。
新型浆纱机的纱线伸长控制方法采用变频调速方法,在某一伸长区内,两个变频电动机分别控制回转辊以固定转速回转,当两回转辊以不同的线速度回转时,就产生一定的伸长率,如其中一个变频电动机的转速改变后,伸长率随之变化,伸长率按式(3
式中:E——纱线伸长率;
ν2——后回转辊的线速度;
ν1——前回转辊的线速度。
六、浆轴卷绕
上浆后的纱线被卷绕成浆轴,织造工序对浆轴卷绕要求如下:
纱线卷绕张力和卷绕速度恒定,浆轴卷绕密度均匀、适当,纱线排列均匀、整齐,浆轴外形正确、圆整。浆纱机通过浆轴恒张力卷绕、压纱辊的浆轴加压和伸缩筘周期运动来满足上述要求。同时为了与各类无梭织机配套,织轴卷绕应具有正、反转功能,满足A、B轴织造生产的需要。
七、上浆质量指标及其检验
上浆质量包括浆纱质量和织轴卷绕质量两部分。浆纱质量指标有上浆率、伸长率、回潮率、增强率、减伸率、浆纱耐磨次数、浆纱毛羽指数和毛羽降低率。织轴卷绕质量指标有墨印长度、卷绕密度和好轴率。这些指标中上浆率、伸长率、回潮率、好轴率等为常规检验指标,其他项目在检查上浆新工艺或鉴定新机型时采用。生产中应根据纤维种类、纱线质量、织物结构及后加工要求等,合理选择部分质量指标,对上浆质量及时进行检验和控制。
(一)浆纱质量指标及其检验
1.上浆率上浆率是反映经纱上浆量的指标,是指纱线上浆后,黏附于经纱上的浆料干重对经纱于重的百分率。公式为:
式中:S——经纱上浆率;
G——浆纱干重;
G0——原纱干重。
生产中,经纱上浆率的测定方法有计算法和退浆法两种。
(1)计算法:将织轴称重,扣除空织轴本身质量后,得到浆纱质量,再按回潮测湿仪测得浆纱回潮率,可以算出浆纱干重G,然后,根据织轴上卷绕纱线长度、纱线特数、总经根数、浆纱伸长率以及纱线公定回潮率等,计算原纱干重G0,最后可计算经纱的上浆率S。
浆纱干重:
式中:G——浆
G1——浆纱质量,kg;
Wj——浆纱回潮率,%。
原纱干重:
式中:G0——原纱干重,kg;
n——每轴匹数;
Lm——浆纱墨印长度,m;
Ls——织机上机回丝长度,m;
Ll——织机了机回丝长度,m;
Tt——纱线特数,tex;
m——总经根数;
Wg——纱线公定回潮率;
C——浆纱伸长率。
经纱上浆率:
计算法测定上浆率速度快、方便,但由于部分数据存在一定误差(例如浆纱伸长率、回潮率等),因此结果不很准确。
(2)退浆法:将浆纱纱样烘干后冷却称重,测得浆纱于重G,然后进行退浆,把纱线上的浆料退净。不同黏着剂采用的退浆方法也不同,淀粉浆或淀粉混合浆用稀硫酸溶液退浆,粘胶纱上的淀粉浆以氯胺T试液退浆,纯PVA浆以清水退浆,聚丙烯酸酯则适于氢氧化钠溶液退浆。退浆后的纱样放入烘箱烘干,冷却后称其干重G2,则退浆率为:
式中:T——退浆率;
β——纱线毛羽损失率。
纱线毛羽损失率的测定是取原纱做煮练试验,试验方法与退浆方法一致,计算的纱线毛羽损失率为:
式中:B——试样煮练前干重;
B1——试样煮练后干重。
采用退浆法测定的浆纱上浆率比较准确,但测定时间较长,操作也比较复杂。
2.伸长率浆纱伸长率反映了浆纱过程中纱线的拉伸情况,是指纱线在浆纱机上的伸长量对原纱长度的百分率,公式为:
式中:E——浆纱伸长率; <
L——浆纱长度;
L0——原纱长度。
浆纱伸长率大,纱线弹性损失大,断裂伸长下降。伸长率的测定青法有计算法和仪器测定法两种。
(1)计算法:根据整经轴纱线长度、织轴纱线长度、回丝长度以及织轴数等,按照定义计算浆纱伸长率。
式中:M—每缸浆轴数;
n——每轴匹数;
Lm——浆纱墨印长度,m;
Ls——织机上机回丝长度,m;
L1——织机了机回丝长度,m;
Lj——浆回丝长度,m;
Lb——白回丝长度,m;
L——整经长度,m。
(2)仪器测定法:以两个传感器分别测定一定时问内整经轴送出的纱线长度和车头拖引辊传递的纱线长度,然后以定义公式计算伸长率。
式中:
L1——车头拖引辊传递的纱线长度;
L2——整经轴送出的纱线长度。
仪器测定法是一种在线的测量方法,测量精度比计算法高,信息反馈及时,有利于浆纱质量控制。
3.回潮率浆纱回潮率是指浆纱含水量对浆纱干重的百分率。它反映浆纱烘干的程度,烘干程度不仅关系到浆纱的能量消耗,而且影响浆膜性能(弹性、柔软性、强度、再黏性等)。它的定义公式为:
式中:W—浆纱回潮率;
G1——浆纱(含水)质量;
G——浆纱干重。
回潮率的测定方法有烘干法和仪器测定法两种。
(1)烘干法:先称出浆纱纱样的质量(含水),然后将浆纱纱样烘干,冷却后称出其干重,再以定义公式计算回潮率。实验室里把浆纱回潮率和退浆率一起测定。
(2)仪器测定法:有插入式回潮率测定仪和浆纱机烘房
4.增强率和减伸率增强率和减伸率分别描述了经纱上浆后断裂强力增大和断裂伸长减小的情况。
增强率的定义公式为:
式中:Z——浆纱增强率;
P1——浆纱断裂强力;
P2——原纱断裂强力。
减伸率的定义公式为:
式中:D——浆纱减伸率;
ε1-——浆纱断裂伸长率;
ε0——原纱断裂伸长率。
增强率和减伸率采用仪器测定法,在单纱强力试验机上分别测定浆纱和原纱的断裂强力、断裂伸长率,然后按定义公式计算增强率和减伸率。
5、浆纱耐磨次数浆纱耐磨次数直接反映了浆纱的可织性,在纱线耐磨试验仪上测定。纱线耐磨试验仪有很多形式,如纱线自磨方式的耐磨试验仪和模拟织机上经纱在复杂外力条件下所受磨损作用的耐磨试验仪。
6、浆纱毛羽指数和毛羽降低率浆纱表面毛羽贴伏程度以浆纱毛羽指数和毛羽降低率表示。浆纱表面毛羽贴伏不仅能提高浆纱耐磨性能,而且有利于织机开清梭口,特别是梭口高度较小的无梭织机。浆纱毛羽指数是指单位长度浆纱的单边上,超过某一投影长度的毛羽累计根数。毛羽降低率是指纱线上浆前后毛羽指数的差值对上浆前原纱毛羽指数的百分率,公式为:
式中:Q——毛羽降低率;
R0——原纱毛羽指数;
R1——浆纱毛羽指数。
浆纱毛羽指数在纱线毛
对浆纱的质量指标(也可认为可织性指标)研究随着无梭织机的不断采用变得日益重要。无梭织机是高速、高效、高自动化程度的先进织机,织造工艺普遍采用大张力、小梭口、强打纬、高速度。因此除对织前工艺路线及设备的配套选择有所要求外,对原纱和半制品质量有着与有梭织机不同的要求,尤其是浆纱质量,因此浆纱的可织性对无梭织造十分重要。浆纱可织性的提高一般从增加纱线强力、保持伸长、减少毛羽和提高耐磨四个方面加以衡量。
增强率和减伸率是目前国内评定可织性的主要指标,也是工厂常规试验项目。但经纱在织机上所受的最大张力和伸长远低于经纱自身断裂强度和断裂伸长,也就是说,织造过程中的断头率与强伸指标的相关性不大。
毛羽是指伸出纱体表面的纤维,短纤纱上浆的主要目的是伏贴毛羽,只有毛羽伏贴才能提高织造性能。如果毛羽多,会使邻纱之间相互纠缠,造成开口不清,不但增加断头,而且严重影响织物质量。毛羽不能伏贴的原因有很多,除与原纱、络整工序有关之外,主要与上浆工序有关。同时,由于经纱在织机的后梁、经停架导棒、经停片、综、钢筘等处受到周期性的摩擦,对无梭织机而言,经纱是在高速度大张力下所受的摩擦,提高耐磨性能尤为重要。只有减少毛羽、提高耐磨性,才能提高效率。
总之,从织造断头原因与织机效率分析可发现,浆纱的增强、减伸等指标不能完全反映浆纱的实际织造性能,在浆料和配方合理确定后,增强、减伸指标的一般要求均能达到,可以认为这些指标只是浆纱质量的一般指标。相反,随原纱条件的改善,因其本身具有较高的强力,不强求通过上浆使纱线强力提高过多,而纱线的毛羽和耐磨性能必须加以考虑,增强和减伸指标在一定程度上可用耐磨指标替代。因此,应将浆纱的毛羽和耐磨指标列为评定浆纱质量的重要指标。
(二)织轴卷绕质量指标及其检验
1.墨印长度墨印长度的测试用作
墨印长度的测定方法有手工测长法和仪器测定法。手工测长法是直接在浆纱机上摘取浆纱测定,仪器测定法是利用伸长率仪的墨印长度测量功能进行测定。
2.卷绕密度卷绕密度是织轴卷绕紧密程度的质量指标,指单位体积内卷绕纱线的质量(g/cm2)。织轴的卷绕密度应适当,卷绕密度过大,纱线弹性损失严重。卷绕密度过小,卷绕成形不良,织轴卷装容量过小。实际生产中,单纱卷绕密度一般为0.4~0.6g/cm3,粗特纱比细特纱的卷绕密度小些,股线比同特单纱提高15%~25%,阔幅织机的织轴卷绕密度比上述范围降低5%~10%。具体数值随各厂情况不同而有所不同。
3.好轴率好轴率是无疵点织轴数在所查织轴总数中占有的比例,是一项综合性的质量指标。
式中:h——好轴率;
Iw——无疵点织轴数;
Iz——抽查的织轴总数。
凡有下列疵点之一者,即为疵点轴,或称坏轴。
(1)倒断头:织造过程中出现断头少纱。
(2)绞头:凡1根以上经纱在经停架区域绞乱。
(3)斜拉线:经纱斜拉超过1/10筘幅。
(4)毛轴:轻浆起毛。
(5)多头:经纱根数多于设计总经根数。
(6)并头:纱线黏结未分开。
(7)错穿:甩头、甩边、边不良。
好轴率是在织轴上机织造后随机检查。在实际生产中,有时好轴率不能充分反映织轴的内在质量,因此,有些纺织厂把织造效率作为浆纱工序的主要评价指标,取得一定效果。
八、高压上浆
传统的浆纱工艺是使纱线在浓度不大的浆液中浸渍、挤压,达到所需的浸透与被覆,利用机械压力(压浆力)挤去一部分水分,再通过烘燥装置烘去大部分水分。普通浆纱机压浆力按压浆辊工作幅宽折算,一般为20N/cm左右,最高35N/cm。纱片受挤压出浆槽时,G142型浆纱机的压出回潮率通常为130
1977年法国米卢兹第三届国际浆纱会议上提出高压上浆,当初主要目的就是为了节能,通过加大压浆力,使压出回潮率降低到100%以下时,可减少蒸汽消耗30%~50%。在同样的用汽量下,浆纱机速度可由通常的30m/min提高到40—75m/min。在使用过程中,发现上浆的渗透率提高了,浆纱的被覆也更完整,进入烘房的纱线水分少,对烘筒的粘连少,纱线之间的相互粘连也少,对毛羽贴伏特别有利。
印度学者P.K.哈里等人用14.5tex棉纱试验,通过比较未上浆纱、低压上浆纱(压浆力50N/cm)、高压上浆纱(压浆力250N/cm)三种浆纱切片的显微镜照片,表明高压上浆纱的圆度并未降低,其直径有所减小,说明纱线经受高压后,结构更紧密。
高压上浆技术自推广使用以来,其优越性越来越显著,特别是过去视为高难度的粗厚或细特的高密织物也能顺利生产出来,使织机效率有显著提高。
(一)“两高一低”上浆工艺
最早推出高压上浆浆槽的是美国西点公司,其压浆力为100kN,但经过几年实践后认为不太合适,目前已降低到30kN左右。
压出加重率或压出回潮率与压浆力成反比关系,是一组双曲线。在低压时,随着压浆力的增加,其挤压效果增加非常显著。在过高的压力时,其挤压效果接近饱和,增加不明显。例如低压时压出回潮率每减小l%,压浆力所需提高的幅度不超过lkN,而40kN以上时,压出回潮率每减小l%,压浆力所需提高的幅度就要超过2kN。这无疑会增加设备的负担,对于弱质纱线也不太适应。目前国际上各种浆纱机,如祖克、贝宁格、卡尔·迈耶以及新型的津田驹浆纱机,都定位于0-40kN的压力水平。
高压上浆
浓度提高以后,浆液黏度往往增加,因此必须选用低黏度的淀糊(10—15mPa·s),掺用低聚合度的PVA,以及降低聚丙烯酸系列浆料的黏度。同时采用高压煮浆桶调浆,以降低浆液黏度。但浆液黏度不能太低,在压浆辊和上浆辊的挤压区,浆液有适当的黏度才能形成具有一定厚度的液膜层,经过高压浆力的挤压作用,纱线才能获得合理的浸透与被覆量。选择的浆液黏度应略高于低压上浆时的黏度,按照浆液浓度的不同,黏度在8~15s为宜(漏斗水值为3.8~4s)。
(二)新型浆纱机与高压上浆工艺路线
高压上浆工艺是以新型浆纱机为基础,除了“两高一低”浆纱工艺路线外,还包括许多其他工艺特点。
1.减覆盖(率)、加浸压高密织物品种使用双浆槽或多浆槽上浆,适当降低浆纱在上浆辊工作宽度上的覆盖率;浸没辊加侧压,可增加浆纱浸透并保持纱片排列均匀。
2.先轻压、后重压、重浸透、求(被覆)完整、增耐磨预压浆辊压力轻,主压浆辊压力重,压浆力逐步增大;高压浆力配合适当黏度,达到重浸透、求完整被覆,增加耐磨牢度的目的。
3.高硬度、中高速、低压出主压浆辊硬度肖氏硬度80~85;挤压区宽度一般在10~18mm;中高的浆纱速度45~70m/min;纯棉纱和混纺纱上浆压出加重率≤100%,压出回潮率<100%。
4.湿分绞、分层烘、减毛羽、保浆膜使用湿分绞棒分层、抹纱、贴伏毛羽;分层预烘,避免粘并,保护浆膜完整及避免干分绞再生毛羽。
5.先高温、后低温、保回潮、不过烘预烘温度高,提高烘燥效率,加快烘干浆膜。并合后烘燥,降低后烘烘筒的温度,保证应有的回例率,防止浆纱过烘脆断。
6.后上蜡、增平滑、
7.分区段、控张力、小伸长、紧卷绕全机张力分区调控,相互协调,总伸长率小,浆轴紧密。各区张力的控制要求如下。
(1)退绕张力:并轴均匀,惯性不翻轴。
(2)喂入张力:减少湿伸长,保证吸浆均匀。
(3)预烘张力:分快慢速调节,保持伸长小,慢速不松纱。
(4)分绞张力:开口清晰、排列均匀。
(5)卷绕张力:适应无梭织机大卷装、大张力的要求,卷绕紧密。