用正交试验法优化生产精纺羊绒纱工艺参数

胡兆平

中国石油大庆炼化公司纺织厂，黑龙江 大庆 163813

由于中国石油大庆炼化公司纺织厂的设备为精梳毛纺设备，主要适应做纤维长度在70mm～110mm之间天然纤维，化学纤维的纯纺或混纺产品。针梳机最小隔距为30mm，而羊绒纤维的平均长度在36mm左右，30mm以下短绒含量在20%～30%之间，羊绒纤维的卷曲度也大于羊毛纤维，毛纺设备对这些短纤维控制不住，条干很差。所以在工艺参数的选择上完全不同于常规的毛类产品。通过很多次试验方法对比，最终选择正交试验的方法优选羊绒纱的工艺参数，这种方法经过实践证明简单易行，完全适合优化工艺参数，效果显著。经过优化工艺参数生产精纺羊绒纱产品质量取得显著变化，纱线的乌斯特条干水平大幅度提高，乌斯特CV%值均由乌斯特世界公报的50%水平范围提高到乌斯特世界公报的5%水平范围内；纱线的外观质量织片由有厚薄档、云斑比较明显变成织片云斑很淡，没有厚薄档；纱线的可纺性原来特别差，用毛率很大，工人的劳动强度也很大，经过正交试验优化工艺参数后用毛率从原来的111.5%降低到现在的107.73%，原来纺纱一车间细纱每人当一台车，现在两人当三台车，生产效率提高50%。下面以生产精纺羊绒纱16.67tex/2为例，采用正交试验方法优化其工艺参数。

1 分析影响精纺羊绒纱线产品质量的主要影响因素

1.1 精纺对精纺羊绒纱的质量要求与各种因素的关系

客户对纱线的产品质量要求主要包括外观实物质量和物理指标和条干水平，而这些质量要求除了和原料本身的指标、生产环境、操作工的本身素质、设备完好状态有关外，主要是产品的工艺流程和工艺参数有直接的关系，它关系到产品质量的好坏。

1.2 通过正交试验确定生产精纺羊绒纱的工艺流程

通过对此正交试验对比确定生产精纺羊绒纱线的工艺流程如下：

无毛绒原料检验－染色－染色后无毛绒检验（如果生产本白纱则不经过这两个工艺流程）-无毛绒加油剂-闷毛-和毛-梳毛-针梳机FD302(一)-针梳机FD304(二遍)-精梳PB33-针梳机FD302(二)-针梳机FD432-针梳机FD423-羊绒下机条（经检验达到指标要求）-混条GN6-头道针梳机GN6（二遍）-二道针梳机GN6-三道针梳机GN6-四道粗纱机GV20M-五道粗纱机FMV36-进口细纱机Fiomax2000-络筒机AC338-并线机DP1-D-倍捻机VTS-07-摇纱机FB801（色纱不经过这道工序）-白坯检验或成品纱检验-产品出厂。

与常规毛类产品相比精梳后整条过程针梳机及前纺头道针梳机多走一遍，是为了提高羊绒条的条干均匀度和更好地提高羊绒纤维的梳理效果。

1.3 影响精纺羊绒纱产品质量的主要工艺参数

通过我们全体技术人员的试验和分析，影响上述产品质量的主要工艺参数是前纺针梳机、精梳机的喂入负荷、喂入根数、牵伸倍数、隔距、各区张力、下机重量、搓板捻度等。这些工艺参数选择的范围很宽，对产品质量的影响很大，甚至纺同一支数的纱线其原料不同要选择的各种工艺参数都有很大区别，而且同一种原料纺不同支数的纱线工艺参数的选择都有很大区别。

1.4 通过试验确定主要影响的参数

通过对生产16.67tex/2精纺羊绒纱线做了大量试验，得出前纺针梳机、五道粗纱机的前隔距、总隔距、后区张力、出条张力、牵伸张力、搓板捻度对纱线的外观质量及条干水平影响很大，这些工艺参数的变化对纱线细纱条干乌斯特值的变化有很大关系。乌斯特CV值上下波动在3%左右，有时甚至更高，纱线织片云斑变化也相当大。

1.5 确定正交试验因素

确定前隔距、总隔距、后区张力、出条张力、牵伸张力、搓板捻度为正交试验的因素，展开大量的试验，同时我们还选择不同原料纺同一支数的纱线展开正交试验，分别用70支丝光毛、30%的80支丝光毛70%天丝、10%羊绒90%的80支丝光毛、100%羊绒分别纺16.67tex/2纱线展开大量正交试验。

2 检验正交试验结果的方式

2.1 乌斯特指标

用乌斯特条干均匀度水平评定和选择各种工艺参数，CV%值越低，条干水平越好。

2.2 织片检验

选择正交试验优选的工艺参数上机纺纱后进行织片，然后在灯箱下检验，云斑比较均匀，无明显厚薄档，无明显粗细节的纱线产品质量较好。

2.3 强力检验

选择正交试验优选的工艺参数上机纺纱后，做单纱和股纱的强力，数值越大，纱线的产品质量越好。纱线强力的大小直接关系到后续织造过程中的产品质量，强力越大织造越容易，织工的劳动强度越小，织造消耗也越低，织物的外观质量也越好。

3 正交试验优化工艺参数过程

选择影响因素、制定正交试验表，并进行乌斯特试验，以无毛绒纺16.67tex /2纱线为例设计以下三道工序的正交试验表。

表1 无毛绒指标

3.1 三道针梳机正交试验过程：

表2 三道针梳机优选工艺参数正交试验表

从试验数据来看影响纱线的条干水平的关键影响因素是前隔距、其次是总隔距、再次是出条张力。

最终我们援用第五方案即前隔距是45mm、总隔距是165mm、出条张力是4/71上机进行试验验证。

表3 正交试验前后16.67tex/2纱线细纱乌斯特条干水平对比数据

织片检验结果：试验前：云斑较明显，有两处段片段细节。

试验后：云斑较淡，比较均匀，无明显粗细节。

3.2 四道粗纱机正交试验过程

表4 四道粗纱机做优选工艺参数正交试验表

从试验数据来看影响纱线的条干水平的关键影响因素是出条张力，随着出条张力牙子选择的增加乌斯特条干水平CV%值又降低的趋势。在选择方案三上机的前提下，改变出条张力值又做了三个试验即：

出条张力（cN ）乌斯特条干水平CV%值

根据试验结果最终选择前伸张力4/90、出条张力12.5、总隔距165mm的工艺参数上机纺纱进行验证。

表5 正交试验前后16.67tex/2纱线细纱乌斯特条干水平对比数据

织片检验结果：试验前，云斑较淡，比较均匀，无明显粗细节。

试验后，云斑均匀，条干较好，无明显粗细节。

3.3 五道粗纱机正交试验过程

表6 五道粗纱机做优选工艺参数正交试验表

方案四 4/90、10.1% 564.4% 180 5.8 12.07%

最终选择方案一上机纺纱试验进行验证。

从试验数据来看影响纱线的条干水平的关键影响因素是出条张力，其次是总隔距，再次是喂入张力。

表7 正交试验前后16.67tex/2纱线细纱乌斯特条干水平对比数据

织片检验结果：试验前，云斑较淡，比较均匀，无明显粗细节。

试验后，云斑几乎没有，条干均匀，无明显粗细节。

4 应用正交试验方法在其他产品取得的成绩

4.1 在用毛纺设备生产精纺羊绒纱和绢绒混纺纱上取得了突破性的成绩

分别获得2007年度中国纺织工业协会科学技术进步二等奖和2008年度中国纺织工业协会科学技术进步三等奖。

4.2 在新型纤维的引进和研制方面正交试验应用取得一定的成绩

4.2.1 天丝纤维纺纱技术的试验和探索

成功地开发出各种支数的纯纺和混纺天丝。近年来我厂生产各类天丝产品70余吨，创利100多万元。

4.2.2 OPTIM纤维纺纱技术的试验和探索

与鹿王集团与合作共同开发OPTIM拉细羊毛产业化纺纱生产，成为国内第一个能生产此产品的厂家。

4.2.3 牛奶蛋白纤维和大豆纤维的试验和探索

分别和展望集团、深圳优尼克公司合作开发牛奶蛋白纤维和大豆纤维产品，经过无数次的试验和失败，筛选纺纱助剂、优化工艺参数成功开发出8.33tex/2产大豆绢丝混纺机织纱产品和10tex/2牛奶绒丝光毛混纺产品。

5 结论

通过采用正交试验法优化工艺参数在毛纺设备上生产的精纺羊绒纱和精纺绢绒混纺纱在全国也是首创，其产品风格完全不同于用棉纺设备生产出来的风格，其更能充分体现出羊绒的天然特性和优良的服用性能，而且通过我厂对毛纺设备进行技术改造、工艺探讨、操作方面的探讨证明了毛纺设备不光可以生产长纤维，完全可以生产短纤维，超出了设备的设计局限，但其部分工艺参数不同于常规的毛类产品。

1）前隔距、总隔距要小于毛类产品；

2）喂入张力、前区张力、后区张力要小于毛类产品；

3）搓板捻度要大于毛类产品

[1]赵书经.纺织材料实验教程[M].北京：中国纺织出版社，2007.

[2]于伟东.纺织材料学[M].北京：中国纺织出版社，2008.

[3]郁崇文.纺织工艺设计与质量控制[M].北京：中国纺织出版社，2007.