纺纯棉细号纱用纺专器材技术探讨

魏俊虎

(无锡兰翔胶业有限公司,江苏 无锡　214171)



纺纯棉细号纱用纺专器材技术探讨

魏俊虎

(无锡兰翔胶业有限公司,江苏 无锡214171)

摘要：为纺好纯棉细号纱、提高成纱质量，介绍纺纱原料优选、梳理和牵伸器材的选用要求，重点探讨牵伸握持力与牵伸力平衡原理及胶辊、钢领、钢丝圈、网格圈等对成纱质量的影响。指出：必须严格做好纺织专件、器材的精细化管理，设备、操作和工艺优选，才能稳定地纺好纯棉细号纱、提高成纱质量；聚氨酯胶辊、多层胶辊、复合胶圈的应用技术与大握持距牵伸工艺，是牵伸器材和纺纱工艺的发展趋势。

关键词：纯棉细号纱；握持力；牵伸力；针布；胶管；胶辊；钢领；钢丝圈；网格圈；聚氨酯；胶圈；大握持距牵伸

棉纺企业纺制纯棉细号纱，是其综合技术水平高的标志。由于纯棉细号纱截面内纤维根数少且在牵伸过程中易因外界环境、纺纱张力突变引发断头和粗、细节等问题，因此，其中有关设备、专件器材的操作和精细化管理，以及工艺优化等各项工作需做到极致，才能纺好纯棉细号纱。

1优选原料

纺纯棉细号纱的首要条件是选用优质长绒棉，如原无锡第一棉纺织厂为确保原棉的品质参与到原棉的种植和田间管理工作中。在我国，种植优质长绒棉的地区仅在南疆。由于南疆的光照时间长、地理和土壤条件适合棉花的生长，产出的原棉色泽洁白、有光泽、纤维长，其马克隆值适中，是适纺纯棉细号纱线的优选原料。在国内，纺纯棉细号纱使用新疆长绒棉和美国长绒棉两种，纤维线密度一般为1.66 dtex～2.11 dtex，长度为32 mm～36 mm，马克隆值为3.5～3.7。当棉检科确定配棉方案后，应严格按照制定好的排包图进行，同时加强挑包对色及对油花、异纤的控制，并由专人负责，以免产生人为误差。

表1为集聚纺CJ 4.86 tex纱用新疆长绒棉的参考指标。

表1集聚纺CJ 4.86 tex纱用新疆长绒棉的参考指标

2优选针布

由于纤维的梳理质量对于半制品纤维的伸直平行度和短绒含量起决定性作用，因此必须重视纤维的梳理度和梳棉及精、并、粗工序的工艺设置，以及梳理器材的选择和管理[1]。

针布选用配套是保证梳棉机梳理质量的关键，无论梳棉机的各部件和工艺措施如何优良，针布配套不合理也无法得到满意的梳理质量和优良的产品质量。

新型针布的合理配套必须考虑4个方面的因素：① 被加工纤维的特性，如种类、长度、含杂、强力、摩擦因数、油剂和静电等；② 梳棉机工艺，如产量、锡林转速、生条定量等；③ 纺纱条件的要求，如纺纱号数，混纺或纯纺纱的特殊要求等；④ 针布选用及配置，如锡林、道夫、盖板针布的配套参数与相互影响等。

由于近年来国内棉纺技术、梳理器材及辅机制造精度的不断提高，之前关于回转盖板针布4点或5点隔距的要求已经不能满足纺制细号纱和高品质纱的要求；所以，不少企业已采用同台同品种回转盖板针布高度差不大于0.05 mm、同根盖板针布高度差不大于0.03 mm的标准。正确配置梳理器材并解决好分梳与转移的关系，才能使梳棉机对纤维充分地进行梳理、均混和转移，以获得最优的梳理质量和生条质量。

表2～表5是某厂纺纱技术标准中关于梳理器材验收标准和梳棉设备元件轮换保养制度的规定。

表2某棉纺厂锡林、道夫针布全检验收标准

表3某棉纺厂回转盖板针布逐根验收标准

表4某棉纺厂刺辊齿条验收标准

表5某棉纺厂梳棉机轮换件调换方法

对于锡林、盖板和道夫针布的更换，以国产针布产量为500 t/台、进口针布产量为800 t/台～900 t/台后进行；由于刺辊针布更换成本较低，其锋利度对于梳棉机的梳理和除杂效果影响很大，一般以每半年保养时进行。

3细纱牵伸型式的优选

3.1牵伸型式

细纱的牵伸型式一般有平面牵伸和V型牵伸，以及其他衍生的牵伸型式，如SF型牵伸、双S型曲线牵伸、3胶圈和4胶圈牵伸等。

3.2影响牵伸力的因素

由于牵伸型式的差异、纤维的线密度及长度不同、温湿度差异、粗纱捻度和定量不同，细纱机罗拉隔距、钳口隔距、浮游区长度、牵伸分配不同，胶辊硬度及表面粗糙度不同等因素造成细纱牵伸的牵伸力不同[2]。一般来讲，牵伸力必须略小于握持力，从而确保牵伸过程平稳，才能使条干不匀、粗节、细节等成纱质量指标达到较好水平。这是纺同号数、同品种纱时，即使设备、工艺相同却不能达到同等质量水平的原因之一。

如果国家纺纱试验中心、甚至大型企业试验中心有条件测出不同线密度、不同长度、不同性质纤维在不同工艺条件下纺制不同号数纱的牵伸力时，就将为棉纺企业制定纺纱工艺提供指导性的大纲。

3.3影响握持力的因素

影响纺纱握持力的因素有摇架压力、胶辊硬度和弹性以及表面摩擦因数、加压点的位置、罗拉沟槽等。

4胶辊性能对成纱质量的影响

胶辊是纺纱牵伸重要的工艺部件，其硬度、弹性、压缩永久变形等性能对纺纱握持力影响很大，直接关系成纱的质量[3]。以某棉纺厂丁腈胶辊技术管理规范为例，笔者重点探讨胶辊的性能对于握持力及纺纱质量的影响，见表6。

表6某棉纺厂丁腈胶辊技术管理规范

4.1硬度

丁腈胶辊的邵尔A硬度主要取决于胶管配方中胶料和PVC的占比，同等条件下，胶辊的硬度越大则其握持力越小、牵伸滑溜率越大，对纺纱质量越不利。

4.2弹性

丁腈胶辊的弹性除了取决于胶管的硬度以外，还与胶管胶料的分散度、混胶均匀度、挤压参数(压力和时间)有关。增密型胶管的胶料综合分散度达到8级以上，比普通胶管提高了2级～3级。国家标准GB/T 6030—1985《硫化橡胶中炭黑分散度的测定显微照相法》中规定分散度共分10级，5级以下为差，5级～6级为较好，7级～8级为好，9级～10级为极好，而纺纱胶辊用胶管为高分散度，应在8级以上。胶料的分散度越好、混胶越均匀，对橡胶的分子内部结构紧密越有利，则胶辊的弹性越好，对成纱质量越有利[4]。

4.3比电阻、吸放湿性能

当胶辊用胶管的比电阻不大于1×108Ω时，胶辊才具备一定的导电性能和吸放湿性能，才有比较稳定的握持纤维性能。

4.4表面粗糙度

胶辊的表面粗糙度主要取决于磨砺工艺及其表面处理方法。

4.4.1砂轮转速

砂轮转速越高，越有利于减小胶辊的表面粗糙度值；但是，转速太高砂轮与橡胶摩擦升温也高，当温度达到200 ℃或以上时，会烧伤胶辊。胶辊的表面粗糙度决定其表面摩擦因数，影响同等加压下的纺纱握持力。

4.4.2砂轮和压辊的线速比

立达公司高精度磨床砂轮与压辊的线速比，在磨砺不同硬度和不同表面粗糙度的胶辊时，其设置要求不同；使用鲁森克磨床时，是通过调整胶辊的磨砺时间来改变胶辊的表面粗糙度；使用瑞士贝克进口全自动磨床时，因纺纱品种和胶辊型号不同，可通过调整y轴向、x轴向、防胀因数及紫外线光照时间，来改变胶辊的表面粗糙度。

4.4.3往返次数

往返次数设置应根据纺纱要求、磨床性能及砂轮的宽度来决定，往返次数多对降低胶辊的表面粗糙度值有利，但太多则效率降低。使用老式802型磨床25 mm的窄砂轮需3～4次往返；40 mm～60 mm的宽砂轮磨床需2～3次往返；大于120 mm的超宽砂轮，以鲁森克为代表的磨床，磨砺时间设置为10 s～15 s；贝克全自动磨床仅设置1次往返。

4.4.4胶管胶料分散度

胶管胶料的分散度是影响胶辊内在质量的重要指标。高分散度的胶管胶料补强填料分散均匀，而低分散度的胶辊胶料内含有微小气孔和未能分散的块状胶料，从而导致区域中填料密集、胶料相应减少，使用时胶辊压力集中，硬度不匀更易造成结构破裂、产生气孔。毛糙的胶辊表面粗糙度不匀，很大原因是受胶料分散度的影响，胶料分散度低导致胶辊周向的表面粗糙度值差异大，使其握持力稳定性差、波动大，直接影响成纱条干。

4.4.5胶管套差

胶管套差是胶辊制作中一个重要的工艺参数，套差对胶辊周向硬度产生影响。套差大会使套制后的胶辊内应力增大、胶辊外层硬度产生变化；特别是过大的套差，必然会影响胶辊外层硬度的均匀性，而胶辊周向硬度差异对其表面粗糙度的均匀度也产生影响。

4.4.6胶辊表面处理方法

胶辊表面处理不当，必然会增大胶辊表面粗糙度的不均匀性。胶辊表面处理通常采用3种方法：酸、光照、化学涂料。在同一磨砺工艺条件下，3种方法处理的胶辊表面粗糙度各有差异：酸处理对胶辊的伤害大，且酸有毒对操作者也有危害，现已基本不用；化学涂料处理难以涂匀，对操作水平和责任心要求较高，否则上车纺纱会产生涂料波，特不适纺特细号纱；紫外线是电磁波，其能量很容易被照射物质吸收并转化为该物质，因其穿透能力差而只能作用于物质的表层，紫外线光照处理胶辊正是利用这一特点，通过科学、合理的定量，使其对胶辊表层进行不间断地氧化从而改变分子结构，促使橡胶分子交联键重新排列而生成新的聚合物，使胶辊表面具有光、滑、爽、燥的特点，以有利于控制须条的牵伸，从而达到提高成纱质量的目的[5]。

采用紫外线光照处理技术，必须了解纺纱品种、环境温湿度、工艺及质量要求，选用合理的处理时间、灯管与胶管间距离及烘箱温度，从而保证胶辊良好的上车可纺性。由于过度地光照处理会使胶辊产生早期老化、龟裂，因此必须在良好的抗绕效果和胶辊老化问题间找到一个合理的平衡点；否则，会给企业带来不必要损失。某些纺制差别化纤维及混纺企业，采用化学涂料微处理加紫外线光照这种复合处理方法，取得很好的效果；甚至有企业在胶辊磨砺周期中间增加1次时间为1 min～2 min的光照微处理，或在保养时将胶辊清洗干净后再光照处理1次，能确保其持久良好的纺纱性能[6]。

紫外线光照，对于免处理和微处理的邵尔A硬度为70度以下的胶辊处理效果良好；但对普通的高硬度胶辊处理效果并不理想；对纺纯棉产品的效果不错，而单一的光照处理对于混纺、差别化及色纺，效果则不太明显。

选择紫外线光照处理这种新型环保的胶辊处理技术，具有易操作、处理均匀的优点，且纺纱无机械波、效率高，已经成为胶辊房处理胶辊不可缺少的手段之一。相对于进口紫外线光照机，国产的价格较低、结构简单、效率较高、灯管更换成本较低，且技术日益成熟，正逐渐被棉纺企业所采用。

以磨砺后表面粗糙度均值为0.98 μm的聚氨酯胶辊为例，其表面先经过化学涂料微处理，再经紫外线光照处理3 min后，则表面粗糙度均值为0.89 μm，表明采用紫外线光照对聚氨酯胶辊表面摩擦因数有改善作用。表7是用兰翔PU-63型胶辊磨砺后直接上车和采用紫外线光照3 min后上车集聚纺CJ 14.7 tex纱的成纱质量对比。

表7紫外线光照处理前、后集聚纺CJ 14.7 tex纱成纱质量对比

4.4.7纺纯棉特细号纱用胶辊

纺纯棉特细号纱(CJ 2.9 tex以上)时，必须对胶辊磨砺后的表面粗糙度进行逐一检验：同批的胶辊表面粗糙度应控制在0.45 μm～0.60 μm，同档胶辊的两头差异也要控制在此范围，使用动态跳动动仪检查胶辊的跳动不大于0.01 mm。对前档胶辊轴承挑选的要求也很严格，应杜绝径向游隙过大的上罗拉轴承上车使用。

5钢领、钢丝圈对成纱质量的影响

5.1钢领

钢领与钢丝圈是一对摩擦副，对纺纱生产和成纱质量的主要影响表现在纱线断头和成纱毛羽上，对纺细号纱棉结也有一定程度的影响，其造成的毛羽占成纱毛羽的30%～40%，断头占20%以上。另外，钢领与钢丝圈的配合对成纱强力和纱疵也有一定程度的影响，主要因为钢领和钢丝圈间纱线通道不畅，从而导致棉粒、化纤落白粉及卷绕过程中飞花的增加。

通常对钢领的要求有以下几点：理想的硬度，充分的散热性能，光滑的跑道，表面粗糙度、圆度、平行度等符合行业标准规定，批次间无差异；走熟期短，上车使用期长；适纺高速，毛羽、断头少；中途不用单独更换钢领，挡车工的看台数稳定，保证用工量不增加和产量不减少。

这些要求主要体现在钢领的截面几何形状、跑道、材质、制造精度和良好的表面处理等方面；因此，钢领选型时应重视钢领圆度、平行度与平面度指标。钢领圆度、平面度与平行度好，则钢丝圈在其上运行顺畅、平稳，那么纺纱效果自然就好。纺熔点低、易熔融，且对摩擦因数要求很高的纤维素纤维，通常宜选用高精度的钢领；而纺纯棉细号纱时，由于纤维根数少也需要选用高精度的钢领。某棉纺厂对钢领进行逐只检验的技术管理规范见表8。

5.2钢丝圈

钢丝圈硬度宜小于钢领硬度，一般小5 HRC～8 HRC为好，以有利于减少钢领磨损，提高钢领使用寿命。有些钢丝圈制造厂片面追求硬度和寿命，对其表面镀Cr、镀Ni-P、镀氟等，使钢丝圈的硬度比普通钢领的硬度还要高；为此，应慎重配套钢丝圈与钢领，防止增大钢领的消耗。

表8某厂对钢领逐只检验的技术管理规范

5.3钢领与钢丝圈的磨合

为合理使用钢领和钢丝圈，必须确保钢领、锭子、导纱钩的中心在同一轴线上，钢领要牢牢固定在水平座上，正确设置钢丝圈清洁器位置，纱管直径和钢领直径恰当。

磨合是用好钢领的关键，钢领、钢丝圈都要磨合。新钢领磨合宜选用比正常纺纱时轻的钢丝圈(应视气圈形态)，开车运转24 h即应调换1次钢丝圈，方可进入正常纺纱。应用进口钢领和高硬度轴承钢钢领的磨合程序要求更高，钢丝圈的硬度不能低于钢领硬度太多，开始磨合时要求纺纱2 h后更换1次，间隔8 h换1次、12 h换1次，24 h后换用正常使用的钢丝圈完成磨合，确保钢领上的跑道是温和渐进产生的。磨合后的钢领、钢丝圈才能达到较好的纺纱效果，即较低的千锭时断头率和较小的管纱毛羽指数。用于纺纯棉细号纱的钢丝圈，在购进后必须进行严格检验，剔除圈型不准、开口过大或过小、有锈蚀或缺陷的钢丝圈，以确保上车质量。

6网格圈对成纱质量的影响

网格圈的主要功能有2个：一是集聚功能，气流通过网格圈上的孔隙将纤维集聚收拢在网格圈的表面；二是传送功能，将集聚收拢后的须条向前输送至引纱胶辊，顺利输出后加捻。集聚纺比普通环锭纺多了一个集聚区，而集聚区的关键器材之一即为网格圈；因为网格圈的空隙率对纱线性能有较大影响。表9为某棉纺厂集聚纺纱用网格圈技术管理规范。

6.1网格圈材料

目前，国内制造网格圈用得较多的材料有尼龙丝、锦纶丝等，各制造厂家在网格圈的选材方面做了很多工作，特别是在抗静电方面用了不少的办法，目的都是为了改善网格圈在工作时的静电吸附问题，以减少网孔堵塞、延长清洗时间和使用寿命。在实际生产中需抓住影响纺纱质量的主要因素，合理地选用网格圈：纺粗号纱时产生的短绒较多且易堵塞网孔，应采用抗静电的网格圈；而纺细号纱，尤其是经过精梳的纱线时，短绒较少，对网格圈的堵塞已不是主要问题，应用抗静电网格圈的效果并不突出，纱线的毛羽指标反而会有所下降。

表9某厂集聚纺纱用网格圈技术管理规范

在选网格圈材料时，还需要确保其具有良好的机械性能。网格圈在长期使用过程中始终处于张紧状态，会产生伸长问题，特别是在中间导纱区受到摇架的压力较大而更易变形，造成网格圈径向尺寸不一致、受力不均匀，从而影响其运行的平稳性，并导致其左右飘移。

6.2网格圈抗静电处理

网格圈抗静电有2种处理方法：一是抗静电剂处理法，即网格圈在经过超声波清洗以后，用含抗静电剂的水溶液浸泡10 min～20 min，可以将电阻值减小到109MΩ以下，达到抗静电标准；二是采用镀碳丝制造法，表面电阻可以减小到106MΩ，达到良好的抗静电性能。

7胶辊胶圈应用新技术和发展趋势

7.1聚氨酯(PU)胶管

7.1.1聚氨酯胶管的应用和发展

我公司于2009年末着手聚氨酯胶管的研究，当时面临几大困难：一是市场需求少；二是制造成本较高，因为制造中易产生气泡，硫化时胶辊硬度难以掌握，容易造成硬度不匀及次品率较高等问题；三是在使用过程中磨砺技术不容易掌握及走熟期太长。由于聚氨酯胶管不耐高温，磨砺时容易糊砂轮，需要采用特殊砂轮和磨砺工艺，才能确保磨砺后的胶辊表面粗糙度，所以实际推广应用有很大难度。

随着技术不断进步，我们积累了丰富的经验，克服以上难题，成功开发了LXC-JA63型环锭纺PU胶辊、LXC-JA75系列喷气纺和涡流纺PU胶辊，做到高质量、高耐磨，基本不需要表面处理(或只用化学涂料微处理、紫外线光照处理)就能改善其表面粗糙度，以稳定表面摩擦因数，达到缩短走熟期的目的，可以满足纺纱生产需要；使用周期达到9个月～12个月，能减少胶辊的消耗和胶辊房的用工，适应当前纺纱新形势的需求。

目前，国外已有成熟的PU胶圈产品面市，如德国青泽公司集聚纺和日本丰田公司都使用PU胶圈、打孔胶圈；而国内聚氨酯胶管制造厂也在积极研发中。

7.1.2应用效果

表10为河南辉县中州棉纺有限公司使用PU-63型胶辊上车240 d及LXC-966型胶辊上车90 d在纺精梳纱CJ 14.7 tex (精梳落棉率为13%)时的成纱质量对比。

表10纺CJ 14.7 tex纱质量对比

表11是河南鸿运纺织有限公司使用PU-63型胶辊与LXC-966型胶辊纺C 18.2 tex纱成纱质量对比。

表11纺C 18.2 tex纱质量对比

表12为河南某厂试用PU-63型胶辊和LXC-966型胶辊纺T/C 65/35 13.1 tex纱成纱质量对比。

7.2多层胶管

为了解决胶辊直径变小后弹性衰退、硬度升高、易造成纺纱质量波动的问题，欧瑞康公司率先发明了三层胶管，即在铝衬管和丁腈橡胶间增加了弹力层，其邵尔A硬度为55度～60度。对于多层胶辊中间弹性层的均匀性控制及结合处硫化工艺有很高的要求，这是因为其关系胶辊硬度的一致性和中间脱层问题。目前，进口的多层胶辊在直径变小后，其弹性衰退不明显，质量稳定性好，棉纺企业集聚纺纱的应用效果较好。

表12纺T/C 65/35 13.1 tex纱质量对比

7.3新型复合胶圈

新型复合胶圈——胶圈的中部为平面、两侧为花纹，其研发主要针对某些大型纺纱企业对成纱质量的苛刻要求。其主要原理是既达到稳定传动上胶圈，减少胶圈间滑溜，又不过多增大纺纱牵伸力而开发的一种胶圈，两侧5 mm为特殊内菱形滚花，中部为平面的胶圈，使其与中罗拉平稳啮合以减少传动中上、下胶圈的滑溜，兼顾了平面和内花纹胶圈的优点。

7.4大握持距牵伸工艺

大握持距牵伸工艺，是细纱机中、后罗拉间采用40 mm～45 mm的大隔距，以减少预牵伸时的牵伸力。在满足纺纱质量要求的前提下，由于该工艺大大减小了摇架压力(最小只需要100 N/双锭)和细纱机的车面负荷，并有利于降低胶辊、胶圈等器材的消耗和节约细纱工序的电耗。如：浙江某知名企业使用外径为35 mm的胶辊，将摇架压力由原施加的160 N/双锭降为100 N/双锭，并与传统工艺进行比较。结果得出：由于摇架压力下降，减小了细纱机的车面负荷而大大降低了能耗；根据车间测定，每吨纱可节电约100(kW·h)，100万锭日产50 t算，每年节电约175万(kW·h)(实际生产以350 d计)。

采用大握持距牵伸工艺，对企业的设备状态一致性及管理提出了更严格的要求，有的企业需要更换罗拉滑座，采用20 mm或24 mm宽度的胶辊以提高胶辊有效压强、延长胶辊的使用寿命和节能降耗，这应是适应未来纺纱技术要求和发展前景的一种很好的工艺思路和发展趋势。

8结语

8.1为提高成纱质量、尤其是纯棉细号纱的质量，必须将针布、胶辊、钢领、钢丝圈、网格圈等纺织专件和器材的精细化管理、设备、操作和工艺优选等工作做到极致。

8.2在新形势下，聚氨酯胶辊、多层胶辊、复合胶圈等的应用技术与大握持距牵伸工艺，将是未来纺纱的发展趋势。

参考文献：

[1] 徐康民，余淑房.多功能针布齿条的设计及梳理试验分析[J].纺织器材，2001，28(2)：49-51.

[2] 吴予群.细纱牵伸系统及关键器材影响成纱质量机理探讨[J].纺织器材，2004，31(3)：14-22.

[3] 欧怀林.正确使用细纱胶辊稳定提高成纱质量[J].纺织器材，2010，37(6)：33-36.

[4] 魏俊虎.赛络集聚纺胶辊选型、管理和经济效益分析[J].纺织器材，2013，40(2)：59-61.

[5] 蔡志勇，陈名均，涂志武，等.胶辊表面粗糙度不匀对成纱质量的影响分析[J].棉纺织技术，2004，32(12)：16-18.

[6] 魏俊虎.浅析差别化纤维棉结的控制[J].纺织器材，2013，40(3)：33-35.

Tech-probing into Application of the Parts and Accessories for the Cotton Spun Yarn of Fine Count

WEI Junhu

(Wuxi Lanxiang Plastic Co.,Ltd.,Wuxi 214171,China)

Abstract:In order to produce quality cotton spun yarn of fine count,introduction is made to the selection and application of raw material,requirements of the carding and drafting accessories.Highlight is given to the philosophy of the balancing theory between the gripping force and the drafting force as well as the impact on the yarn quality of the cots,rings,travelers,lattice aprons.It is pointed out that delicacy management is necessary to all the accessories and must be strictly executed and the equipments operation and the process optimization included.Only by doing so,can the quality stability of cotton spun yarn of fine count kept.Under the new situation,the polyurethane cots,multilayered cots and application technology of composite apron and the drafting process with big holding distance will be the developing trend of drafting accessories and the technology.

Key Words:cotton fine yarn;gripping force;drafting force;clothing;rubber tube;cot;ring;traveler;lattice apron;polyurethane;apron;drafting with big holding distance

收稿日期：2015-07-23

作者简介：魏俊虎(1974—)，男，江苏泰州人，助理工程师，主要从事胶辊工艺方面的研究。

中图分类号：TS103.82

文献标志码：B

文章编号：1001-9634(2016)02-0039-07