細紗機配置紗線上蠟裝置的研究

張紅梅 閆中旭 顧 垚 李生偉 沈 佳

（江陰市華方新技術科研有限公司，江蘇無錫， 214424）

1 研發(fā)背景

紗線是服裝面料最為重要的一種原材料。對于一些較細的紗線而言，在紗線從紗筒到編織的加工過程中，會因為摩擦等原因出現斷裂和強力降低的現象。目前，在紗線編織之前都會對其進行上蠟處理，在紗線表面形成一層蠟，通過這層蠟的作用，以減少摩擦引起的紗線斷裂或強力降低。

針織用紗線，特別是由短纖維加捻制成的紗線，如純棉紗線、滌綸短纖維紗線、混紡紗線等，都是由多根短纖維通過加捻組成，短纖維之間相互抱合摩擦，要想保持紗線強力和毛羽貼伏，保證紗線表面光滑又柔軟，上蠟是較理想的做法。將內部軟而黏、表面硬的蠟脂混合物微粒分布在紗線纖維間隙中，既可增加纖維抱合力，又不會在紗線表面局部形成蠟團阻塞織機針眼。飛花是短纖維頭或尾端伸出主體之外，被機件摩擦位摩擦切斷造成的。選用質量好的蠟脂，使各摩擦位都能黏上一層硬而薄的蠟脂混合物，上蠟的紗線在運行時能降低動摩擦因數，紗線毛羽不被切斷，從而可減少車間飛花。

機織用紗線，在織造前一般都會通過絡筒機將紗線倒一次，以防止紗線在運輸途中筒紗受局部壓力引起織造后布匹產生松緊布的質量問題。在這過程中對紗線上蠟，使紗線增加纖維抱合力，降低紗線與金屬、陶瓷間的動摩擦因數，調節(jié)靜摩擦因數，可減少織造時布匹的爆孔、爛布邊和斷線的發(fā)生，使織造過程得以順利進行。

紗線上蠟與否，布面光澤度和彈性完全不同。上蠟后紗線通過針孔很順利，張力減少，斷頭減少，織物具有一定綢緞般的柔軟手感。通常紗線在退繞及織造過程中容易出現黏連，或經過長途運輸容易出現發(fā)霉的現象，會影響紗線的使用質量。對這些紗線進行上蠟，便于降低紗線表面的摩擦因數，從而減少紗線之間的摩擦，避免紗線產生毛絨，進而有利于保證生產質量。

目前，棉紗上蠟一般在棉紡廠的絡筒設備上完成［1］。加裝上蠟裝置，棉紗從蠟餅上通過，達到上蠟的效果。有些針織紗線客戶有上蠟要求，機織紗一般無需上蠟。

現有的紗線上蠟裝置結構簡單，紗線與蠟塊接觸位置固定，蠟塊上的磨損位置固定，由于蠟塊無法調節(jié)，只能更換新的蠟塊，造成不必要的浪費。同時在上蠟過程中，由于絡筒的紗線線速度較高，也會出現蠟塊崩斷的狀況［2］。為此，急需研發(fā)一種細紗機用紗線上蠟裝置，在解決上述問題的同時，能提高紡紗速度，延長鋼絲圈、鋼領的使用壽命。

2 細紗機實現上蠟的技術方案

2.1 上蠟位置的選擇

在細紗機的加捻卷繞區(qū)，上蠟點設置在加捻區(qū)較好，在導紗鉤處最為有利。因為紗線捻回向上傳遞必須通過導紗鉤，同時由于紡紗氣圈環(huán)在導紗鉤的位置最小，紗線向下輸送卷繞到筒管上時，總是螺旋式回轉地掃過導紗鉤的內壁。如果在導紗鉤的內壁上不斷有蠟供給，紗線穿過導紗鉤時，蠟即可包覆在紗線上，完成上蠟工藝。如果在紗線經過的導紗鉤內壁上均勻地鉆2 個～3 個小孔，且不斷有水溶性的蠟滲出，便可以將蠟涂抹在紗線的表面，并隨著加捻進入紗線的內部。這就要求將導紗鉤設計成空芯結構，并有軟管連接水溶性的蠟池。

蠟能減小紗線通過時的摩擦力，因而能減小紗線在導紗鉤處的“捻陷”作用，有利于紗線捻回向上傳遞，進而減少紗線的斷頭；上了蠟的紗線向下經過鋼絲圈時，能夠潤滑鋼絲圈和鋼領，減少專件磨損，延長二者的使用壽命，從而降低使用成本。進而可以適當提高車速，增加單位時間的產量，提高經濟效益。由于集聚紡紗線結構緊密、毛羽少、耐磨性增加，紡紗時會縮短鋼領與鋼絲圈的使用壽命［3］，因此，在細紗機導紗鉤處上蠟對集聚紡紗尤其有意義。

2.2 用蠟的選擇

水溶蠟的配方與上蠟效果有密切的關系，尤其是蠟的稀濃程度和水溶性。經過多次試驗，較為理想的配方是以質量分數36%左右原蠟加質量分數3%～8%乳化劑和適量防腐劑、染色劑等為宜。該配方為液體水溶性乳蠟，能保證乳蠟在管道內的流動性，同時防止乳蠟凝固造成的管路堵塞，便于紗線在漂白和水洗過程中其表面蠟層能夠乳化、洗脫，并具有一定的防霉效果。

2.3 上蠟裝置總體技術方案

在細紗機車頭上方或車尾上方加裝一個液體蠟池，液體蠟池的下端連接液體乳蠟主管道，放置在細紗機下風道的兩側或一側，每個導紗板上空芯導紗鉤的調節(jié)桿尾部連接空芯軟管，另一端連接到乳蠟主管道上，這樣就能保證在紡紗過程中導紗板正常上下運動及落紗時導紗板的翻轉運動。也可以將每6 錠一個單元紡紗位設置一個乳蠟槽，將其與每個空芯導紗鉤的調節(jié)桿尾部以連接空芯軟管相連，每個乳蠟槽由主管路定時、定量補給乳蠟，如圖1 所示。也可采用其他方案給每個定位的空芯軟管提供乳蠟。

圖1 上蠟裝置原理截面圖

2.4 上蠟裝置關鍵零件的優(yōu)化設計

細紗機紗線上蠟工藝方案的關鍵是空芯導紗鉤的設計，其外形盡可能與現有導紗鉤一致，尤其是導紗鉤的過紗導孔直徑，這樣才能保證正常紡紗過程中各個技術環(huán)節(jié)保持不變，如紡紗質量、生頭和接頭方式、始紡和落紗等，只將現有導紗板的下部稍做改動即可，如圖2 所示。

圖2 空心導紗鉤在導紗板上的安裝示意圖

對于導紗鉤，可適當加大其線徑有利于乳蠟在其內部的流動，通過理論計算和試驗，空心導紗鉤選擇線徑3 mm～4 mm、壁厚0.8 mm～1.2 mm的金屬空心線材管，壁厚優(yōu)選1 mm；空心導紗鉤中心的導紗孔直徑仍保持原3.0 mm～3.5 mm。

在導紗鉤與紗線接觸的內壁設置1 個～3 個直徑為0.8 mm～1.5 mm 的圓孔，與空芯導紗鉤的主通道相通，以便使乳蠟通過該小孔涂抹在經過其表面的紗線上，該小孔直徑不宜過大或過小。由于在連通的乳蠟壓力和表面張力以及乳蠟本身濃度的共同作用下，要保持液體蠟會附著在小孔的表面而不會流出泄漏。該孔過大乳蠟會溢出，過小蠟易堵住小孔，導致紗線上蠟失敗，優(yōu)選小孔直徑1 mm，共3 個且均勻間隔設置，如圖3 所示。

圖3 空心導紗鉤結構示意圖

導紗鉤的頭部必須密封，防止乳蠟泄漏。與導紗鉤焊接在一起的擋紗桿仍采用實心結構，以便在其頭部加工出擋紗缺口。導紗鉤的連接軟管桿部向上或向下彎曲，可根據導紗板及實際車況自行確定［4］。

對于普通環(huán)錠紡用導紗鉤的結構［5］，如果采用上蠟空芯導紗鉤設計，可選擇如圖4 所示的結構。其上焊接的輔助固定桿也采用實心結構，導紗鉤的頭部也要焊接密封好。

圖4 環(huán)錠紡上蠟空芯導紗鉤結構示意圖

在整體導紗鉤的材料選擇上，優(yōu)選無縫鋼管線材及配套的現有線材，便于后續(xù)成形、焊接、加工和表面耐磨處理等，與現有工藝相同，便于批量規(guī)模化生產。也可以采用陶瓷件，過紗表面采用涂釉等工藝。

3 上蠟裝置紡紗試驗

3.1 試驗條件

在FA506?96 型集聚紡改造細紗機上一側安裝上蠟裝置，另一側保留原集聚紡裝置。上蠟裝置側鋼絲圈號數選用8/0，非上蠟側選用9/0，試紡JC 14.6 tex 集聚紗。

3.2 試驗方案及工藝參數

在搖架加壓、錠速、異形管、膠輥等工藝配置參數相同的情況下，采用對比試驗方法對紗線CV值、毛羽、強力、細節(jié)和棉結等指標進行分析。粗紗干定量5.58 g/10 m，鉗口隔距塊+2.5 mm、帶壓力棒，細紗機錠速16 000 r/min～20 000 r/min。

3.3 試驗儀器

YG172A 型毛羽測試儀，YG135G 型條干均勻度儀。試驗環(huán)境：溫度26 ℃，相對濕度65%。

4 試驗結果與分析

4.1 試驗結果

本次試驗主要分析在提高細紗機速度后，上蠟紗線指標與非上蠟紗線指標的差異是否在可接受范圍內，試驗結果如表1 所示。氣流集聚型集聚紡，集聚效果好，成紗質量高。細紗機在加裝集聚紡裝置基礎上加裝上蠟裝置，在保證紗線集聚性能時更能降低斷頭率，從而為提高速度、保證成紗質量和提高產量創(chuàng)造了條件。從分析可以看出，經過上蠟裝置紗線-50%細節(jié)和毛羽H值指標要優(yōu)于未經上蠟，+50%粗節(jié)和+200%棉結略差于未經上蠟裝置。

表1 在集聚紡細紗上導紗鉤上蠟紗線質量效果對比

4.2 各因素差異分析

結合試驗所測的數據，采用極差分析法對試驗結果進行分析。在常規(guī)相同速度條件下，上蠟與非上蠟的紗線質量指標對比后無明顯差異。當細紗機錠速提高到20 000 r/min，開車時兩側各有1 根斷頭，運行平穩(wěn)后無斷頭產生。紗線上蠟均勻度效果較好，能滿足用戶的要求，達到了預期目的。

4.3 尚需解決的問題

上蠟裝置的導紗鉤內壁小孔孔口的毛刺及“刀口”處理，是一個關鍵難題，它影響到成紗質量和細紗機速度；乳蠟配方仍需要進一步優(yōu)化，濃度控制是關鍵，防止長時間使用而發(fā)生沉淀及腐化現象；長時間停車后導紗鉤小孔處的堵塞問題也需要解決。

5 結語

紗線上蠟能夠使表面毛羽貼伏，減小紗線后續(xù)使用加工過程中摩擦力，降低紗線斷頭率，改善織物布面效果。紗線上蠟一般在絡筒工序進行，大多是針織用紗要求上蠟。為了克服絡筒工序上蠟的一些缺陷問題，我們研究將上蠟前移到細紗工序，研究設計了一套細紗上蠟裝置，在集聚紡細紗機上進行了試驗。在集聚紡細紗機安裝上蠟裝置后，紡出的上蠟紗線指標與未上蠟紗線指標相比，細節(jié)和毛羽H值略優(yōu)，其他質量指標差異不大，細紗速度可提高20%左右，利于降低鋼領、鋼絲圈磨損，滿足下游用戶對紗線上蠟的需求。但細紗上蠟對于后工序加工還有何影響，尚需進一步研究。