新型细纱器材专件对成纱质量的影响

唐修东，华茂东

(江苏双山集团股份有限公司，江苏 射阳 224300)

细纱工序是纺制精细化、标准化纱线的关键，对其工艺和纺纱器材专件进行严格化管理，可确保成纱质量稳定。选择优质的细纱器材专件，包括上下销、压力棒、胶辊、胶圈、钢领和钢丝圈等，对提高成纱质量至关重要。

上销是细纱工序主牵伸区的关键专件之一。加长上销、后区压力棒上销、前区压力棒上销结构不同，但作用机理都是对浮游区纤维进行有效控制。在主牵伸区中，由一对中罗拉和上、下胶圈钳口形成中部摩擦力界共同控制牵伸过程中的须条，上下胶圈钳口到前罗拉的距离易对浮游纤维失去控制从而使摩擦力降低[1]，导致纤维断头、条干均匀度下降。上销通过上胶圈控制纤维受力，其形态决定纤维在细纱主牵伸区所受牵伸力的大小与分布[2]。在牵伸过程中，良好的上销钳口能够吸收胶圈回转时的振动，稳定回转速度[3]。

1.1 加长上销

加长上销又称大前冲上销，其钳口向前罗拉延伸，使上销头端超过下销头端2 mm～3 mm[4]，上销钳口的延长缩短了浮游纤维的运动路程，减少了运行中的短纤维数量。上销延长部分对纤维进行下压可加强对纤维的控制，使上下胶圈的摩擦力界得到加强，浮游纤维运动的变速点稳定且前移。但加长上销改变了上销胶圈与须条的接触面积，对须条增加2 mm～3 mm的下压长度，导致牵伸力加大，易产生断头和粗细节。因此，调整主牵伸区中罗拉和下销的位置，可降低对上销的压力；
或增大钳口隔距，改变主牵伸区的倍数。

1.2 后区压力棒上销

一般压力棒上销中的压力棒和上销是固定在一起的。压力棒受胶圈和上销平行度的影响，稍有偏差便会产生波动，导致“脉动”或“机械波”。在新型后区压力棒上销中，将后区压力棒从上销分离出来，利用双压力棒，从后区传送的须条先经过双压力棒的曲线牵伸，随后经直线牵伸进入主牵伸区；
利用罗拉轴承和罗拉滑座定位，使其不受调整摇架隔距、上销及胶辊握持平行度的影响[5]。在机械运行过程中，因后区压力棒与上销是分离的，可避免机械波的产生，且不会影响其他部件的正常操作和运行。新型后区双压力棒上销在集聚纺上有很大优势[6]，对推动精细化纱线的纺纱进程发挥着重要作用。

1.3 前区压力棒上销

在主牵伸区使用前区压力棒上销，即在胶圈钳口到前罗拉钳口浮游区附加压力棒，使须条从上下胶圈钳口伸出时，与压力棒接触并紧贴，迫使须条由直线牵伸变成曲线牵伸。上销的作用机理是增加主牵伸区的摩擦力界，对浮游纤维的运动进行有效控制，从而促使纤维变速点稳定前移并靠近前罗拉钳口。但生产实践发现，前区压力棒上销在纺纱过程中易出硬头，通常需要增加后区牵伸倍数。

1.4 新型上销

为了减少不同混纺、纯纺纱线毛羽的产生和粗细节的粘连，通常对细纱器材专件的结构进行改进，以适纺特殊混纺、纯纺纤维束的牵伸。侯如梦[7]等设计了一种适用于长短纤维混纺的细纱机异形上销组件，通过改变后区压力棒的形状，改变长纤维与短纤维通过牵伸区的行走路线，使长纤维与短纤维在运动过程中产生一定的速度差。由于路径、速度的不同可使长、短纤维更好地结合在一起，减少浮游纤维和断头的不良影响，从而改善须条的外观形状和条干均匀度。异形上销组件的应用，也能改善纤维长度的差异和牵伸运动中出现的断头问题。

BX-6839D型上销在微调原上销位置的情况下，合理调整摇架压力，将前区牵伸型式改为曲线牵伸，缩短浮游区长度，可有效地控制浮游纤维的变速点。该装置的创新点在于改变原有的牵伸型式，即改为曲线牵伸，在前牵伸区对浮游纤维进行有效控制，加速快速纤维对浮游纤维的引导、增加纤维间的抱合力及罗拉对浮游纤维的握持力，从而有效控制纤维束，改善条干均匀度。采用新型上销后，需合理配置工艺参数、设定上销位置，使之与其他器材专件间有效配合，从而建立一个新的牵伸体系，保证此状态下握持力的最小值大于牵伸力的最大值，充分发挥新型上销的优势。

在细纱工序中，下销作为支承胶圈稳定运行的专件，其上托式的控制面同上胶圈形成一个附加控制区，在须条靠近前钳口处稳定变速点，有序喂入纤维束；
通过缩短浮游区纤维长度和增大纤维束摩擦力，使其在牵伸区达到更好的牵伸效果。

新型下销采用曲面结构的居多，包含V型和T型2种。该结构增加须条曲面运行的路程，提高中部摩擦力界，加强上、下胶圈对纤维束的控制力，使纤维束获得更好的牵伸效果。V型下销控制面比一般上销控制面稍长，小平面和上托高度比前罗拉高，目的是加大中部摩擦力界，使下销积极向上托，与上销紧密配合，增加上下胶圈对纤维的控制力，从而改善成纱质量。但是，由于下销比上销的控制面大，当上下胶圈被控制后，下销存在部分不可控纤维，易造成浮游区纤维运行速度不稳定和条干恶化；
因上托高度比前罗拉高，使下胶圈运行阻力增加，易出现下胶圈回转滞后而影响钳口内纤维的正常运行[8]。相比V型下销，T型下销调整了下销的长度、上托的高度，减小了下销钳口的前小平面宽度，形成托持下胶圈接触的曲面。改进的T型下销在曲面中间约有2 mm的凹陷深度，目的是降低下销与下胶圈的摩擦力界，进而降低下胶圈的运行阻力，有利于须条牵伸。

1218A型下销为曲面阶梯下销，其曲面部分与直面部分形成平滑的距离差，这种设计可增加附加摩擦力界对纤维的控制[9]。适宜的胶圈摩擦力取决于上销和下销的相互作用。下销的曲面结构使下销向前移动，且有利于上销前移，从而达到缩短浮游纤维长度的目的。下销和上销的合理配置及与其他部件的配合，可使须条得到有效牵伸，从而提高成纱质量。

压力棒是主要的牵伸部件之一，分为前区压力棒和后区压力棒。前区压力棒的作用是在上下胶圈钳口和前罗拉钳口附加一个摩擦力，有效控制纤维运动，使其在运动过程中的变速点趋于稳定并前移。后区压力棒作为前区牵伸部分与后区牵伸部分的桥梁，使喂入前区牵伸的纱条具有均匀的结构和必要的紧密度[10]。压力棒在整个细纱牵伸中起重要的辅助作用，与胶辊胶圈、罗拉、上下销配合，提高成纱质量。

后区压力棒牵伸目前主要有双压力棒平面牵伸和单压力棒V型牵伸2种型式。在双压力棒牵伸中，形成上托式和下压式2种牵伸。压力棒直径大小对须条在其部件上形成的包围弧长度产生一定的影响，具体表现为：直径过大使须条在压力棒牵伸中产生的摩擦力增加，从而影响主牵伸区的牵伸倍数；
直径过小对须条的牵伸不起作用，影响后续进程。一般而言，压力棒位置越靠近中钳口越有利于纤维变速点集中，对牵伸有利。在单压力棒牵伸中，中上罗拉表面会形成反包围弧，而下压单压力棒会使反包围弧消失，这是因为下压的单压力棒与须条接触形成新的包围弧，与后罗拉形成的反包围弧相抵消，从而有效控制纤维集中稳定变速。

前区压力棒一般包括隔距块压力棒、上销压力棒和单独的前区压力棒3种，作用基本相同，但隔距块压力棒更方便、实用。单独的前区压力棒与加长上销压力棒的试验数据表明[11-14]，前者改善纱线条干均匀度等性能更突出。隔距块压力棒在胶圈钳口至前罗拉钳口间的浮游区增加压力棒，压力棒的弧形边缘与被牵伸须条接触，迫使纤维束通道成为曲线，可使纤维的变速点稳定并向前罗拉移动，有利于改善须条条干水平，提高成纱质量。压力棒的截面形状有圆形、水滴形和异形等。异形压力棒隔距块与须条为渐进式接触，且接触面逐渐加大使其受力更稳定[15]，改变了其与须条的接触面积和在压力棒上形成的包围角，可消除须条上翻问题、增加须条摩擦力，有利于提高成纱质量。

胶辊、胶圈是重要的牵伸器材，在纺纱中与罗拉配合握持须条，加大纤维间、须条与器材专件间的摩擦力。胶辊、胶圈的质量、形状对须条的牵伸、条干均匀度和断头有很大的影响，通常根据纺纱品种、纤维性能和纺纱质量要求，选用合适硬度、弹性的胶辊、胶圈[16]。新型纤维与新型纺纱技术的应用，对胶辊、胶圈的应用性能提出了更高要求[17]。

4.1 胶辊

胶辊在纺纱过程中易出现静电吸附、缠绕、磨损、腐蚀等问题，严重影响成纱质量；
现代纺纱原料的多样性和各种新型纺纱技术，也对胶辊的应用性能要求越来越高。如：再生纤维素纤维、合成纤维在牵伸过程中易缠绕胶辊、产生静电；
高强力、高模量的新型功能性纤维在纯纺或混纺时，易使胶辊的耐磨性降低；
吸湿性差的纤维与胶辊间的摩擦会产生静电、引起飞花缠绕胶辊，静电严重时会发生火灾，对操作工人以及机械产生不可逆的严重影响。此外，纤维的功能助剂也会导致胶辊表面腐蚀溶胀、硬度下降、起泡掉皮和易粘附缠绕等[18]。因此，针对不同的纺纱原料须选择合适的胶辊，必要时对胶辊表面进行紫外光照处理或涂料微处理。

丁腈橡胶胶辊和聚氨酯胶辊在通过物理、化学改性(紫外线照射、涂层等)处理后，具有良好的导电性和耐油性，抗静电效果好且使用周期较长。丁腈橡胶具有半导体性能，是目前橡胶中唯一的半导体材料，抗老化和耐热性较好。聚氨酯胶辊具有良好弹性，使用寿命较长，同等工艺条件下使用硬度低于丁腈橡胶胶辊，但吸湿、放湿和滑爽性能不及丁腈橡胶胶辊[19]，适合集聚纺、大牵伸工艺。

4.2 胶圈

胶圈分为平面胶圈和内花纹胶圈。内花纹胶圈的内表面为花纹形状，与上下罗拉沟槽相接触时利于提高其与罗拉转速的同步性。一般选择丁腈胶圈，内层的硬度高于外层的硬度，这是因为其内层和罗拉同步运行，外层握持纤维进行牵伸。在主牵伸区中通过机械加压，可加大胶圈对纤维的握持力，使弹性钳口中浮游区纤维的速度更稳定。由此可见，胶圈在须条牵伸中有重要作用。上下胶圈的搭配，一般按照“上圈软下圈硬，上圈薄下圈厚，上圈松下圈紧”原则进行[20]。

钢领、钢丝圈是细纱工序非常重要的加捻卷绕器材专件，钢领是钢丝圈的运动轨道，二者的配合至关重要。两者的型号和制造精度都直接影响纱线的卷绕加捻，以及纺纱的速度和质量，故而提高它们的精度一直是纺织器材制造企业努力的目标。钢丝圈是加捻卷绕工序中体积最小的器材，使用周期较短，一般为5 d～20 d，而优质的钢领的使用周期则长达几年。

5.1 钢领

钢领一般包括平面钢领和锥面钢领，棉纺企业主要使用的是平面钢领，它分为PG1/2(边宽为2.6 mm)型、PG1(边宽为3.2 mm)型、PG2(边宽为4.0 mm)型等[21]。纺特细号纱一般选用PG1/2型钢领，纺细号纱或中号纱选用PG1型钢领，纺粗号纱选用PG2型钢领。轴承钢钢领具有优异的耐磨性和耐疲劳性，目前应用较多，其平行度、圆度优于平面钢领。钢领的内跑道由很多圆弧组成，加工精度要高，以保证跑道与钢丝圈接触时平整光滑。必要时，允许有适当的倾斜角度，有利于钢丝圈散热，延长使用寿命，且有利于降低张力波动、减少断头。选定钢领之后，应根据细纱工艺参数和纱线原料选配合适的钢丝圈，使其截面几何形状与钢领跑道相匹配。

5.2 钢丝圈

钢丝圈按圈形可以分为O系列、G系列、GS系列。PG1/2型钢领使用O系列钢丝圈，PG1型钢领使用GS系列钢丝圈，PG2型钢领使用G系列钢丝圈。通常，根据所纺纱线的品种和性能匹配合适的钢丝圈。细号棉纱应保持张力小且稳定，钢丝圈应为小圈形低质心，选用弓背形、瓦楞形截面较好；
中粗号纱，选用矩形截面钢丝圈；
化学纤维混纺纱，钢丝圈通道应光滑、发热量少且散热性能好，一般以圆弧形截面为宜。

目前，常用的新型钢丝圈有RFc(黑金)高速耐磨钢丝圈、TPc(黄晶)钢丝圈、BSc(蓝宝石)钢丝圈，均采用进口材料，经高精密设备加工而成，耐磨性和圆度明显改善，可减少加捻过程中的断头、飞花和磨损严重等问题。钢丝圈高速运转产生离心力，其内脚应紧贴钢领内壁，防止速度过大引起纱线的断头、飞花。钢丝圈与纱线直接接触，要注意二者的摩擦力、保持纱线张力波动稳定，出纱时气圈大小合适。当钢丝圈质心位置高时，与钢领接触点位置低，会出现“飞圈”，主要适合纺粗号纱；
当钢丝圈质心低时，气圈张力波动小，主要适合纺细号纱。在纺纱过程中选择号数较大的钢丝圈，能有效提高纱线质量。

在纺纱过程中，新型器材专件的选用对细纱工序成纱质量产生了重要影响。正确使用和发挥细纱器材专件优良性能，是提高成纱质量的关键。在实际生产中，应根据纺纱原料性能合理配置纺纱工艺，选择合适的纺纱器材专件，方能保证成纱质量稳定。