定位包覆竹節紗控制工藝的設計

李文雅,任學勤,師 瑯

(1.西安工程大學 紡織與材料學院,陜西 西安 710048;2.西安工程大學 科技處,陜西 西安 710048)

0 引 言

在花式紗線中,竹節紗是常見的紗線品種.目前市場上的竹節紗紗線捻度在竹節段、基紗上分布不均勻[1-2].基紗部分捻度較大,竹節部分捻度較小,基紗和竹節的過渡部分存在捻度傳遞的現象,捻度處于二者之間[3-4].這類竹節紗在后期的織造過程中竹節部分強度不高,容易發生斷裂[5-6].由于捻度固著較少,竹節段容易有較多纖維頭端外露,導致紗線整體耐磨性降低,抗起毛起球性差,給生產和使用者造成很多不必要的麻煩.文獻[7-8]分別研究了空心錠紡紗機生產包覆紗及包覆工藝,但目前將空心錠紡紗和竹節紗結合的研究不多.本文將空心錠包纏紗與竹節紗相結合,以空心錠紡紗機為紡紗設備,控制空心錠包繞捻度,對竹節紗進行定位包覆,設計開發出在沒有檢測裝置的情況下具有特殊捻度包繞效果的定位包覆竹節紗.

1 實 驗

1.1 設計方案

用空心錠花式捻線機生產竹節紗,并將定位包覆效果附加其上.紗線整體呈粗段、細段無規律交替分布,粗節處空心錠包繞捻度多,細節處包繞捻度較少,且粗段包繞捻度不會向細段發生轉移,包繞捻度只定位包覆在紗線粗段,不影響細段紗線效果.開發設計實例是以空心錠包繞捻度緊密分布在粗段的兩個頭端.紗線設計效果示意圖如圖1所示,圖1中A表示紗線粗段端頭部分；B表示紗線粗段中間部分.從圖1可以看出,紗線的細段分為L2和L4長度不同的兩段,粗段L1和L3從長度到包覆捻度包繞效果是完全不同的兩段.粗段兩端被空心錠包繞捻度緊密定位包纏,即粗段的纖維端頭被緊密包纏并完全包覆.

圖1 紗線設計效果示意圖

此款定位包覆竹節紗款式新穎,在設計開發時的難點及關鍵技術在于空心錠紡紗機的控制.控制系統需要實現的功能是在沒有檢測裝置的情況下,能夠精準控制空心錠紡紗機各運轉部件的協調配合運動,實現準確定位包覆.

1.2 控制系統改造

1.2.1 控制要求 (1) 包纏位置任意變化.此款竹節紗的定位包覆位置可以根據效果需要設計出不同的位置分布效果.例如,在生產竹節紗時,將空心錠包繞捻度定位包覆在粗段部分的頭端、中間段或尾端,從而實現全包纏、半包纏和間隔包纏等效果.(2) 包纏捻度任意變化.生產此款竹節紗時,要能夠調節粗細段空心錠包繞捻度的數量,特別是對粗段包繞捻度數量的分布變化、稀密程度的控制調節.(3) 在粗細段長度均無規律變化的情況下,定位包覆效果只作用于粗段空心錠包繞捻度的定位位置、捻度數量，包纏效果只作用于紗線粗段,不能影響細段效果,且要準確實現工藝設計效果和紗線粗段的“一一對應”.

1.2.2 改造方案 在沒有檢測裝置的情況下,要實現以上控制要求,且做到紗線粗段和捻度分布效果的“一一”對應關系,控制系統內部采取了延遲控制的特殊控制方法.即控制器內部根據所設計的工藝將輸入的數據轉化運行,使得粗、細段和空心錠的包繞之間存在一個時間上的滯后,實現定位包覆效果.

表1 紗線設計工藝

表2 延遲時間下的實際運行工藝

紡紗時,空心錠紡紗機固定后,前羅拉輸出位置到空心錠上方的距離固定,將這段距離稱為延遲距離.延遲距離和速度已知就可以推算出延遲時間,根據時間再控制各個運轉部件以一定的速度運轉一定時間,實現紗線粗段和捻度分布效果的“一一對應”關系,不會影響到細段的效果.設計紡紗工藝見表1.若要要求后羅拉比前羅拉晚1s運行,則轉化數據見表2.從表2可以看出，根據要求的延遲時間,對數據在時間上進行拆分.第一段數據中的1s,后羅拉比前羅拉晚1s運行.第二段數據中的9s,是為了滿足前羅拉的運行時間.對前羅拉來講,第一段中的1s和第二段中的9s加起來正好是表1中前羅拉第一段數據10s時間.第三段中的1s是為了滿足后羅拉的運行時間,第二段中9s和第三段的1s加起來,剛好滿足表1中后羅拉的第一段數據10s的時間.第四段數據中的19s是為了滿足前后羅拉在表1中的第二段數據20s的運行時間.

在紡紗實驗中,經過測速表實際測得,表1，2中工藝數據和實際轉速的對應比例關系為200∶1.即表1,2中前、后羅拉速度(12 000，10 000，1 200)分別為控制軟件上前后羅拉輸入數據，分別對應前后羅拉實際轉速為60r/min，50r/min,6r/min.文中控制器工藝設計的數據考慮了設備傳動比,并用實測方法得到.

1.3 材料

紡紗實驗設計的是白底黑條紋的紗線效果,紗線主要由芯紗、飾紗、固紗組成,實驗選擇原料時,芯紗為75D白色錦綸絲,作為身骨提供紗線強力.飾紗為0.8G的100%腈綸粗紗,固紗原料選擇的是70D/36F黑色錦綸絲.這樣,外包的黑色固紗最終會間斷包覆在紗線外層,紗線整體呈現出白底黑花效果.

1.4 紡紗工藝

工藝設計時,空心錠數據為4 000,所采用的延遲距離為2 784 000.白底黑條紋產品紡紗設計工藝見表3.從表3可以看出，紗線整體存在7種變化,主要是細段長度變化.共有12段數據,其中6段數據為1個數據單元,以數據中的第一個數據單元(第1～6段數據)為例說明工藝設計.

表3 白底黑條紋產品紡紗設計工藝

第1段數據是細段工藝,第2段數據和第6段數據是對粗段頭端、尾端進行包纏的工藝,這兩段數據中前羅拉輸出速度明顯降低,即芯紗和飾紗通過空心錠的速度減慢,而空心錠速度保持不變,則空心錠包繞捻度就會集中分布在頭端和尾端位置,突出包纏效果.第三、第四、第五 3段數據是粗段由兩端逐漸過渡到正常粗度的工藝,粗段中間部分快速通過空心錠,捻度相比于頭端和尾端位置明顯降低,捻度分布稀松.將設計工藝輸入控制系統后,在紡紗運行時,工藝需要經過延遲距離的轉化,生成紗線的實際紡紗工藝見表4.

表4 白底黑條紋產品紗線紡制工藝

表4中所示工藝數據在整個紡紗過程中是看不到的,工藝數據是將設計工藝按照所設計的控制理論和控制算法推算出來的,表4列出的只是為了更好地說明定位包覆的技術實現，各個數據單元進一步驗證了紗線的無規律變化效果.整個數據中紗線粗細段間隔出現,且細段數據不斷變化,長度隨意變化.細段長度影響著粗段的間隔效果,進而決定最終的紗線規律、花型外觀.加入長度變化,就有了兩個粗段之間的間隔變化,這樣紗線花型效果在服裝或面料上不會形成重疊或重復現象,更符合花式紗線無規律、千變萬化的結構特點.

圖2 紗線效果圖

2 結果與討論

將紡好的紗線纏繞在白色紗板上,可以看出紗線的竹節及定位包覆效果,以及最終表現在服裝面料上的效果.紗線效果如圖2所示.從圖2可以看出,紗線的粗細段效果分明,空心錠包繞捻度完全按照工藝設計準確包纏在粗段兩端,捻度沒有在粗細段之間的過渡部分發生傳遞.粗、細段捻度分布分明,細段完全沒有受到粗段捻度包纏效果的影響,空心錠包繞捻度完全按照控制要求準確分布在粗段頭端和尾端位置,緊密包纏,分布長度長,而粗段中間部分空心錠包纏捻度較少.紗線效果表明,本實驗成功地實現了在沒有檢測裝置的情況下,空心錠包纏捻度與竹節紗的“一一對應”關系.(1) 包繞捻度.粗段捻度整體高于細段,粗段兩端捻度又高于中間部位.(2) 紗線結構.細段從紗線兩邊向粗段過渡,變化到粗段的端頭漸粗,然后接著過渡到粗段最中間位置達到最粗.(3) 紗線色彩.細段呈芯紗和固紗的交織色,粗段兩端的主體色呈固紗顏色,而粗段中間呈飾紗條的顏色.使用白色粗細節和黑色固結紗制成的新款竹節紗,粗段的捻度分布效果明顯不同于傳統竹節紗,捻度包纏在粗段兩端減少了頭端纖維的滑脫、摩擦,克服了普通竹節紗不耐磨，易起毛起球,斷裂強度低的缺點.粗段中間未包纏部分和細段部分由于捻度較少,整體呈現粗紗的良好特性,手感舒適柔軟.尤其當選用羊毛、馬海毛、羊絨等高檔原料時,未包纏部分展示了紗線的整體品質和高檔品味.

3 結 論

(1) 在沒有檢測裝置的情況下,實現了竹節紗的空心錠定位包覆設計.細段長度任意變化,包纏捻度只定位包覆在竹節粗段,不會影響粗段包纏效果.

(2) 開發出的定位包覆竹節紗,相比于傳統竹節紗避免了粗段纖維端頭外露,紗線容易起毛起球的問題,紗線耐磨、抗起毛起球性強.紗線手感柔軟且不失強力,透氣性好,整體品質優良.

參考文獻：

[1] 李玲珍,徐伯俊,盧雨正.(竹節紗)紗捻度分布規律的分析[J].上海紡織科技,2007,35(12):53-55.

[2] 張毅強，楊詠梅，魏保平，等.細紗機竹節紗的生產技術探索[J].紡織學院,2001,22(4):30-34.

[3] 盧雨正.竹節紗強力弱環分布影響因素分析[J].棉紡織技術,2012,40(11):12-15.

[4] 盧雨正,高衛東,謝春萍.環錠紡竹節紗捻度分布及其對強力的影響[J].紡織學報,2006,27(7):16-18.

[5] LU Yuzheng,GAO Weidong,WANG Hongbo.A model for the twist distribution in the slub yarn[J].International Journal of Clothing Science and Technology,2007,19(1):36-42.

[6] GRABOWSKA K E.Characteristics of slub fancy yarn[J].Fibers and Textile in Eastern Europe,2001,9(1):28-30.

[7] 任學勤.提高包芯紗包覆效果的實踐[J].北京紡織,2000,21(4):33-34.

[8] 李鑫,李杰新,譚叢德,等.空心錠紡包纏紗工藝研究[J].上海紡織科技,2000,28(5):20-22.

[10] 張洪賓,孫廣輝,邢明杰.包覆紡紗工藝技術的研究[J].山東紡織科技,2012,53(4):1-3.