用正交試驗法優化生產精紡羊絨紗工藝參數

胡兆平

中國石油大慶煉化公司紡織廠，黑龍江 大慶 163813

由于中國石油大慶煉化公司紡織廠的設備為精梳毛紡設備，主要適應做纖維長度在70mm～110mm之間天然纖維，化學纖維的純紡或混紡產品。針梳機最小隔距為30mm，而羊絨纖維的平均長度在36mm左右，30mm以下短絨含量在20%～30%之間，羊絨纖維的卷曲度也大于羊毛纖維，毛紡設備對這些短纖維控制不住，條干很差。所以在工藝參數的選擇上完全不同于常規的毛類產品。通過很多次試驗方法對比，最終選擇正交試驗的方法優選羊絨紗的工藝參數，這種方法經過實踐證明簡單易行，完全適合優化工藝參數，效果顯著。經過優化工藝參數生產精紡羊絨紗產品質量取得顯著變化，紗線的烏斯特條干水平大幅度提高，烏斯特CV%值均由烏斯特世界公報的50%水平范圍提高到烏斯特世界公報的5%水平范圍內；紗線的外觀質量織片由有厚薄檔、云斑比較明顯變成織片云斑很淡，沒有厚薄檔；紗線的可紡性原來特別差，用毛率很大，工人的勞動強度也很大，經過正交試驗優化工藝參數后用毛率從原來的111.5%降低到現在的107.73%，原來紡紗一車間細紗每人當一臺車，現在兩人當三臺車，生產效率提高50%。下面以生產精紡羊絨紗16.67tex/2為例，采用正交試驗方法優化其工藝參數。

1 分析影響精紡羊絨紗線產品質量的主要影響因素

1.1 精紡對精紡羊絨紗的質量要求與各種因素的關系

客戶對紗線的產品質量要求主要包括外觀實物質量和物理指標和條干水平，而這些質量要求除了和原料本身的指標、生產環境、操作工的本身素質、設備完好狀態有關外，主要是產品的工藝流程和工藝參數有直接的關系，它關系到產品質量的好壞。

1.2 通過正交試驗確定生產精紡羊絨紗的工藝流程

通過對此正交試驗對比確定生產精紡羊絨紗線的工藝流程如下：

無毛絨原料檢驗－染色－染色后無毛絨檢驗（如果生產本白紗則不經過這兩個工藝流程）-無毛絨加油劑-悶毛-和毛-梳毛-針梳機FD302(一)-針梳機FD304(二遍)-精梳PB33-針梳機FD302(二)-針梳機FD432-針梳機FD423-羊絨下機條（經檢驗達到指標要求）-混條GN6-頭道針梳機GN6（二遍）-二道針梳機GN6-三道針梳機GN6-四道粗紗機GV20M-五道粗紗機FMV36-進口細紗機Fiomax2000-絡筒機AC338-并線機DP1-D-倍捻機VTS-07-搖紗機FB801（色紗不經過這道工序）-白坯檢驗或成品紗檢驗-產品出廠。

與常規毛類產品相比精梳后整條過程針梳機及前紡頭道針梳機多走一遍，是為了提高羊絨條的條干均勻度和更好地提高羊絨纖維的梳理效果。

1.3 影響精紡羊絨紗產品質量的主要工藝參數

通過我們全體技術人員的試驗和分析，影響上述產品質量的主要工藝參數是前紡針梳機、精梳機的喂入負荷、喂入根數、牽伸倍數、隔距、各區張力、下機重量、搓板捻度等。這些工藝參數選擇的范圍很寬，對產品質量的影響很大，甚至紡同一支數的紗線其原料不同要選擇的各種工藝參數都有很大區別，而且同一種原料紡不同支數的紗線工藝參數的選擇都有很大區別。

1.4 通過試驗確定主要影響的參數

通過對生產16.67tex/2精紡羊絨紗線做了大量試驗，得出前紡針梳機、五道粗紗機的前隔距、總隔距、后區張力、出條張力、牽伸張力、搓板捻度對紗線的外觀質量及條干水平影響很大，這些工藝參數的變化對紗線細紗條干烏斯特值的變化有很大關系。烏斯特CV值上下波動在3%左右，有時甚至更高，紗線織片云斑變化也相當大。

1.5 確定正交試驗因素

確定前隔距、總隔距、后區張力、出條張力、牽伸張力、搓板捻度為正交試驗的因素，展開大量的試驗，同時我們還選擇不同原料紡同一支數的紗線展開正交試驗，分別用70支絲光毛、30%的80支絲光毛70%天絲、10%羊絨90%的80支絲光毛、100%羊絨分別紡16.67tex/2紗線展開大量正交試驗。

2 檢驗正交試驗結果的方式

2.1 烏斯特指標

用烏斯特條干均勻度水平評定和選擇各種工藝參數，CV%值越低，條干水平越好。

2.2 織片檢驗

選擇正交試驗優選的工藝參數上機紡紗后進行織片，然后在燈箱下檢驗，云斑比較均勻，無明顯厚薄檔，無明顯粗細節的紗線產品質量較好。

2.3 強力檢驗

選擇正交試驗優選的工藝參數上機紡紗后，做單紗和股紗的強力，數值越大，紗線的產品質量越好。紗線強力的大小直接關系到后續織造過程中的產品質量，強力越大織造越容易，織工的勞動強度越小，織造消耗也越低，織物的外觀質量也越好。

3 正交試驗優化工藝參數過程

選擇影響因素、制定正交試驗表，并進行烏斯特試驗，以無毛絨紡16.67tex /2紗線為例設計以下三道工序的正交試驗表。

表1 無毛絨指標

3.1 三道針梳機正交試驗過程：

表2 三道針梳機優選工藝參數正交試驗表

從試驗數據來看影響紗線的條干水平的關鍵影響因素是前隔距、其次是總隔距、再次是出條張力。

最終我們援用第五方案即前隔距是45mm、總隔距是165mm、出條張力是4/71上機進行試驗驗證。

表3 正交試驗前后16.67tex/2紗線細紗烏斯特條干水平對比數據

織片檢驗結果：試驗前：云斑較明顯，有兩處段片段細節。

試驗后：云斑較淡，比較均勻，無明顯粗細節。

3.2 四道粗紗機正交試驗過程

表4 四道粗紗機做優選工藝參數正交試驗表

從試驗數據來看影響紗線的條干水平的關鍵影響因素是出條張力，隨著出條張力牙子選擇的增加烏斯特條干水平CV%值又降低的趨勢。在選擇方案三上機的前提下，改變出條張力值又做了三個試驗即：

出條張力（cN ）烏斯特條干水平CV%值

根據試驗結果最終選擇前伸張力4/90、出條張力12.5、總隔距165mm的工藝參數上機紡紗進行驗證。

表5 正交試驗前后16.67tex/2紗線細紗烏斯特條干水平對比數據

織片檢驗結果：試驗前，云斑較淡，比較均勻，無明顯粗細節。

試驗后，云斑均勻，條干較好，無明顯粗細節。

3.3 五道粗紗機正交試驗過程

表6 五道粗紗機做優選工藝參數正交試驗表

方案四 4/90、10.1% 564.4% 180 5.8 12.07%

最終選擇方案一上機紡紗試驗進行驗證。

從試驗數據來看影響紗線的條干水平的關鍵影響因素是出條張力，其次是總隔距，再次是喂入張力。

表7 正交試驗前后16.67tex/2紗線細紗烏斯特條干水平對比數據

織片檢驗結果：試驗前，云斑較淡，比較均勻，無明顯粗細節。

試驗后，云斑幾乎沒有，條干均勻，無明顯粗細節。

4 應用正交試驗方法在其他產品取得的成績

4.1 在用毛紡設備生產精紡羊絨紗和絹絨混紡紗上取得了突破性的成績

分別獲得2007年度中國紡織工業協會科學技術進步二等獎和2008年度中國紡織工業協會科學技術進步三等獎。

4.2 在新型纖維的引進和研制方面正交試驗應用取得一定的成績

4.2.1 天絲纖維紡紗技術的試驗和探索

成功地開發出各種支數的純紡和混紡天絲。近年來我廠生產各類天絲產品70余噸，創利100多萬元。

4.2.2 OPTIM纖維紡紗技術的試驗和探索

與鹿王集團與合作共同開發OPTIM拉細羊毛產業化紡紗生產，成為國內第一個能生產此產品的廠家。

4.2.3 牛奶蛋白纖維和大豆纖維的試驗和探索

分別和展望集團、深圳優尼克公司合作開發牛奶蛋白纖維和大豆纖維產品，經過無數次的試驗和失敗，篩選紡紗助劑、優化工藝參數成功開發出8.33tex/2產大豆絹絲混紡機織紗產品和10tex/2牛奶絨絲光毛混紡產品。

5 結論

通過采用正交試驗法優化工藝參數在毛紡設備上生產的精紡羊絨紗和精紡絹絨混紡紗在全國也是首創，其產品風格完全不同于用棉紡設備生產出來的風格，其更能充分體現出羊絨的天然特性和優良的服用性能，而且通過我廠對毛紡設備進行技術改造、工藝探討、操作方面的探討證明了毛紡設備不光可以生產長纖維，完全可以生產短纖維，超出了設備的設計局限，但其部分工藝參數不同于常規的毛類產品。

1）前隔距、總隔距要小于毛類產品；

2）喂入張力、前區張力、后區張力要小于毛類產品；

3）搓板捻度要大于毛類產品

[1]趙書經.紡織材料實驗教程[M].北京：中國紡織出版社，2007.

[2]于偉東.紡織材料學[M].北京：中國紡織出版社，2008.

[3]郁崇文.紡織工藝設計與質量控制[M].北京：中國紡織出版社，2007.