纺织技术 | 纯棉纱在络筒工序的毛羽优化

引 言

纱线毛羽形成于细纱工序，增长于络筒工序，对后道织布布面效果有较大影响，因而制作高端面料对纱线毛羽有较高要求。经络筒工序在一定张力下将小卷装管纱卷绕成大卷装筒纱，是后道整经织布必不可少的一步，然而络筒工序又有不可避免产生毛羽恶化，因此如何控制纱线毛羽恶化在合理可接受范围内，是络筒必须要面对的问题。

针对络筒工序毛羽恶化的问题，村田络筒机在其设备上增加了可选配的防毛羽装置perla-A，该装置在络纱过程中持续对运动纱线提供与纱线捻向相同的气流，将产生的毛羽再次加捻达到降低毛羽的效果，该方式需要硬件支持，在无配置情况下用户无法自行操作；另外经过再加捻的毛羽在后道整经织布工序会更加容易再次形成毛羽，同样会影响布面效果。另一种降低毛羽的方式是选配上蜡装置来降低毛羽增长，但部分纱线品种后道加工工序不允许纱线上蜡，以防止上蜡对面料效果造成不良影响。

络筒工艺调整同样对纱线毛羽恶化有较大影响，而且用户可在生产现场根据实际生产情况方便进行调整、验证，工艺调整相较于防毛羽装置对于降低毛羽增长是一种更加持久的方式，后道加工工序也更不易“起毛”。本文针对精梳紧密纺品种棉纱进行相关实验，对络筒工序的络纱速度、设定张力值、支臂平衡气压、引纱器距管纱的高度进行探究，得到各项工艺最佳工作参数，为降低精梳紧密纺棉纱络筒毛羽恶化提供数据支撑。

1、实验材料与仪器

1.1实验材料：精梳紧密纺11.7 tex棉纱；

1.2 实验机器：VCRO-E托盘式自动络筒机；

1.3 测试仪器：乌斯特UT6纱线条干仪。

2、实验与测试方法

2.1 实验方法

将车间温湿度控制在30℃、65%，在VCRO-E自动络筒机上进行络纱实验，每个筒管络1.5个管纱，剩余一半管纱作为与之对应的管纱样本，每组实验取10对筒管纱。络纱车速、设定张力值、平衡气压、引纱器距管纱高度四因素三水平正交试验表如下：

表1 四因素三水平正交试验表

2.2 测试方法

按GB/T 6529中规定的标准大气进行预调湿、调湿和实验，样品在标准大气条件下调湿24小时。样品使用乌斯特UT6条干仪按《纺织品 纱线毛羽测定方法 投影计数法(FZ/T 01086-2020)》行业标准进行测试，测试速度400米/分钟，测试长度1000米，每组实验量为10个，取平均值。

3、实验结果与讨论

3.1 正交试验结果分析

表2 正交试验结果与计算表

利用毛羽H值及3mm毛羽/100米根数两个指标对四个因素分别进行表征。毛羽H值的定义为1厘米长的纱线上毛羽总长度，无量纲。3mm以上毛羽为有害毛羽，其中3mm有害毛羽的数量最多影响最大，以“3mm毛羽/100米”对3mm毛羽进行定量表征。毛羽H值越小，3mm毛羽/100米根数越少，络筒工序的毛羽恶化越低。

从表2正交试验的毛羽H值结果来看，络纱速度、设定张力值、平衡气压和引纱器距管纱高度四个因素的最小k值分别为3.20（A1）、3.22（B2）、3.36（C2）、3.28（D1），毛羽H值的k值越小表明该条件下毛羽恶化越低，故从毛羽H值指标来看，在络纱速度1000m/min，设定张力值40%，平衡气压150kPa，引纱器距管纱高度1cm条件下，络筒后毛羽恶化最低，且各因素R大小顺序为0.39＞0.30＞0.29＞0.13，即各因素对毛羽恶化的影响顺序为络纱速度＞设定张力值＞引纱器距管纱高度＞平衡气压。

从3mm毛羽/100米根数指标来看，络纱速度、设定张力值、平衡气压和引纱器距管纱高度四个因素的最小k值分别为1241（A1）、1267（B3）、1244（C2）、1286（D1），3mm毛羽/100米根数的k值越小表明该条件下3mm毛羽恶化越低，故从3mm毛羽/100米根数指标来看，在络纱速度1000m/min，设定张力值50%，平衡气压150kPa，引纱器距管纱高度1cm条件下，络筒后3mm毛羽恶化最低，且各因素R大小顺序,127＞103＞91＞25，即各因素对毛羽恶化的影响顺序为设定张力值＞平衡气压＞络纱速度＞引纱器距管纱高度。

通过正交试验对四个因素初步进行分析后，为得出毛羽恶化最低的络筒工艺参数，进一步分析各因素对纱线毛羽H值及3mm毛羽/100米根数的影响，对络纱速度、设定张力值、平衡气压和引纱器距管纱高度进行更小梯度的单因子试验，分析各因素对纱线毛羽H值和3mm毛羽/100米根数的影响规律。

3.2 络纱速度对毛羽的影响

从正交试验可知络纱速度对毛羽变化影响明显，从图1（a）可以看出，随着络纱速度增加，毛羽H值迅速增加；当络纱速度为1000m/min时，毛羽H值为2.85，每100米纱线3mm毛羽根数为1158根，当络纱速度为1400m/min时，毛羽H值达到3.35，3mm毛羽/100米根数达到1389根；这是因为当络纱速度增加，纱线与设备接触点处的摩擦更加剧烈，卷绕在纱体中的毛羽更加容易被拽拉出来，相邻长度毛羽向变长转化的概率增加，如在较高络纱速度下，1mm毛羽更容易拽长为2mm毛羽，2mm毛羽更易拽长为3mm毛羽，以此类推。所以在满足生产要求的前提下，尽量以较低络纱速度运行，以达到控制毛羽恶化的目的。

3.3 设定张力值对毛羽的影响

除络纱速度外，设定张力值同样对毛羽恶化有较明显影响。从图1（b）可以看出，毛羽H支及3mm毛羽/10米根数随着张力的增加先降低后增加，即并非设定张力值越大或者越小越好，而是存在一个合适张力值。当设定张力值最低设为30%时，毛羽H值为3.25，3mm毛羽/100米根数为1280根，当设定张力值最大设为50%时，毛羽H值为3.15，3mm毛羽/100米根数为1359根，而当设定值为40%时，毛羽恶化最低，毛羽H值为2.92，3mm毛羽/100米根数为1169根，表明40%张力值是更合适的设定。

这是因为设定张力值低时，纱体对毛羽的握持力小，此时握持力占主导地位，低握持力使得毛羽容易被拽出纱体，随着张力值的增加，纱体对毛羽的握持力逐渐增大，毛羽恶化逐渐降低；但超过一定的限度后，设定张力值越大，张力装置对运动纱线施加的压力越大，纱线与张力盘（盘式张力）或张力陶瓷（栅式张力）的摩擦力就越大，此时纱线与张力装置的摩擦占主导，纱体对毛羽的握持相对弱化，剧烈的摩擦导致纱线毛羽恶化加重， 之后随着设定张力值增加，毛羽恶化逐渐加重。因此设定张力值为40%时对降低毛羽恶化最有利。

3.4 平衡气压对毛羽的影响

合适的平衡气压对降低毛羽恶化有着重要作用。从图1（c）中可以看出，随着平衡气压从50kPa增加到250kPa，毛羽H值和3mm毛羽/100米根数先降低后增加，存在合适的平衡气压为150kPa时，毛羽H值最低为3.03，3mm毛羽/100米根数最低为1220根。这是因为平衡气压影响筒纱与槽筒的接触压力，当平衡气压低时，接触压力大，筒纱表面的纱线与槽筒之间的摩擦严重，更多毛羽受摩擦力影响被拽出纱体，随着平衡气压逐渐提高，筒纱与槽筒接触压力达到一个平衡点，此时拖拽毛羽的摩擦力与纱体对毛羽的握持力相对平衡，毛羽恶化降低，当平衡气压超过150kPa后，筒纱与槽筒的接触压力过小，纱体对毛羽的握持力骤减，导致毛羽恶化逐渐加重。因此平衡气压为150kPa时对控制毛羽的效果更好。

3.5 引纱器距管纱高度对毛羽的影响

引纱器距管纱的高度影响纱线的退绕形态，引纱器的位置越低，距离管纱越近，更容易形成单退绕气圈，能有效减少退绕纱线与管纱之间的摩擦，但在较高的络纱速度下，引纱器位置过低会导致张力异常增加，因此在研究引纱器距管纱高度时，络纱速度选择1000m/min进行。

从图1（d）可以看出，随着引纱器距管纱高度从1cm增加到5cm，毛羽H值、3mm毛羽/100米根数两项指标逐渐恶化，当高度为1cm时恶化最低，毛羽H值为2.89，3mm毛羽/100米根数为1194根。实验过程发现，当高度为1cm时，纱线退绕气圈饱满，退绕纱线与管纱摩擦较轻，随着高度增加，纱线退绕气圈形态开始变得不稳定，退绕纱线与管纱的摩擦也逐渐加重，导致毛羽增加。

但本次实验未进行其他络纱速度下引纱器距管纱高度的探究，理论上讲随着络纱速度增加，引纱器距管纱高度也需要增加，在保证退绕气圈形态稳定前提下，能减少张力异常的情况。因此在1000m/min络纱速度下，引纱器距管纱高度为1cm时更有利于毛羽控制。

图1 络纱速度(a)、设定张力值(b)、平衡气压(c)、引纱器距管纱高度

(d)与毛羽H值及3mm毛羽/100米之间的关系

3.6 工艺优化前后毛羽变化

通过正交试验及单因子试验得出：络纱速度1000m/min，设定张力值40%，平衡气压150kPa，引纱器距管纱高度1cm为最佳工艺设定。从图2（a）可以看出，在工艺设定优化后，毛羽H值较优化前降低13.8%，3mm毛羽/100米根数降低17.4%，效果明显。图2（b）为管纱绕黑板的效果图，（c）和（d）分别为工艺优化前后筒纱纱线绕黑板的效果，经对比发现，工艺优化前（c）的筒纱纱线显得更加“毛”，优化后（d）纱线上毛羽更少，进一步证明对工艺参数进行优化后，筒纱毛羽增长得到明显控制。

图2 工艺优化前后毛羽H值及3mm毛羽/100米根数变化(a)，

管纱(b)、优化前筒纱(c)、优化后筒纱(d)绕黑板情况

4、结论

以精梳紧密纺11.7 tex棉纱为研究对象，在VCRO-E托盘式自动络筒机上对络纱速度、设定张力值、平衡气压、引纱器距管纱高度进行研究得出，在络纱速度100m/min，设定张力值40%，平衡气压150kPa，引纱器距管纱高度1cm条件下，毛羽H值为2.94，3mm毛羽/100米根数为1125根，分别降低13.8%和17.4%，较工艺优化前改善明显，为VCRO-E托盘式自动络筒机控制筒纱毛羽恶化提供相关工艺数据借鉴。

作者：孙振华（青岛宏大纺织机械有限责任公司研发中心）

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