基于JOINTAIR 798Q型空气捻接器的粘胶纱捻接工艺优化

朱起宏，孙振华，田瑞芳

(青岛宏大纺织机械有限责任公司，山东 青岛 266101)

0 引言

粘胶纤维原纤间结合力较小，弹性较差且有脆性，使其络筒时的捻接难度大，捻接后的纱线强力较低且有“小尾巴”，尤其是细号粘胶纱线的络筒捻接切疵和重复捻接数明显增多[1]。为此，笔者以集聚赛络纺9.7 tex粘胶纱为研究对象，利用正交实验法对其退捻时间、搭接长度、加捻时间和捻接气压4个因素进行初步分析。在此基础上进行单因子试验，得到最佳的捻接工艺参数，以提高VCRO-E型自动络筒机对细号粘胶纱的捻接质量和效率。

1 实验方法与过程

JOINTAIR 798Q型空气捻接器的退捻管设置为Z22，捻接腔设置为60Z2，腔盖设置为C3。其退捻时间档位为1～10，因纺9.7 tex粘胶纱不宜采用过长的退捻时间，以免过度退捻导致捻接强力不足，因此退捻时间水平选择为1档，3档和5档；搭接长度与纤维长度相关，而粘胶纤维长度一般为35 mm～38 mm，因此搭接长度水平选择为8档，10档和12档；细号粘胶纱加捻时间长会形成细节影响纱线强力，因此加捻时间水平选择为1档，3档和5档；捻接气压一般从0.40 MPa开始进行调节，最高不超过0.70 MPa。据此设计出四因素三水平的正交实验表，见表1。

温湿度是影响络筒机捻接器捻接效果的关键外界因素，相关文献表明，当温度为23 ℃～25 ℃，相对湿度为60%～65%时，细纱的捻接效果较好[2]。利用YG063T型全自动单纱强力仪，在标准条件下(温度为25 ℃，相对湿度为65%)，以5 cN的预加张力和50 mm/min的拉伸速度对各试样分别进行50次拉伸，取其均值为各样品的强力值，计算其强力变异系数，即强力CV值。

表1 四因素三水平捻接工艺正交实验表

2 实验结果与讨论

2.1 正交实验结果分析

正交实验结果与计算表见表2。

表2 正交实验结果与计算表

从表2中的强力指标可以看出，退捻时间、搭接长度、加捻时间和捻接气压的最大k值分别为111，114，112和110，k值越大强力越高。因此，在正交试验中，退捻时间为3档、搭接长度为10档、加捻时间为1档、捻接气压为0.70 MPa，是最佳工艺条件(按强力)。根据指标R(强力)看，极差越大表明该因素对强力的影响越大，那么各因素对强力的影响顺序为搭接长度>加捻时间>退捻时间>捻接气压，即搭接长度对纱线强力影响最大，捻接气压对强力影响最小。

根据表2中强力CV值可以看出，退捻时间、搭接长度、加捻时间和捻接气压的最小k值分别为13.2，13.7，13.7和13.0，k值越小强力CV值越低。因此，在正交实验中，退捻时间为3档、搭接长度为10档或12档、加捻时间为1档、捻接气压为0.70 MPa，是最佳工艺条件(按强力CV值)。根据指标R(强力CV值)看出，2.9>2.4>2.3>2.1，极差大表明该因素对强力CV值影响大，因此各因素对强力CV值的影响顺序为退捻时间>搭接长度>捻接气压>加捻时间。

为进一步分析各因素对纱线强力及强力CV值的影响，对退捻时间、搭接长度、加捻时间和捻接气压进行更小梯度的单因子试验。

2.2 退捻时间对捻接强力的影响

纱线退捻是捻接的前提，最理想的退捻外观为“马尾状”，且纤维均匀、蓬松、分散，保证加捻时纤维能充分纠缠捻接。纱线强力和强力CV值随退捻时间的变化规律见图1。

图1 纱线强力和强力CV值随退捻时间的变化规律

从图1看出，随着退捻时间的增加，纱线强力先升高后降低，强力CV值先降低后升高。因此，退捻时间为4档时，纱线强力最高为134 cN，强力CV值最低为12.20%。短退捻时间的纱线退捻不到位、纤维未完全分散退开，呈现一小绺或几小绺的状态，导致加捻时纤维纠缠不充分、接头易滑脱，细纱强力低且强力CV值较高；当退捻时间超过4档后，过长的退捻时间会吹走更多的纤维，使退捻区横截面的纤维根数骤减，捻接处易出现细节造成强力损失过大，还会破坏纤维结构，导致纱线强力降低[3]。

2.3 搭接长度对捻接强力的影响

搭接长度主要取决于纱线纤维的长度，按照经验，棉型化纤(纤维长度为35 mm～38 mm)的搭接长度一般选择在9档附近。纱线强力和强力CV值随搭接长度的变化规律见图2。

图2 纱线强力和强力CV值随搭接长度的变化规律

从图2可以看出，纱线强力随搭接长度的增加先上升后下降，强力CV值先下降后上升。因此，搭接长度为9档时，纱线强力最高为127 cN，强力CV值最低为12.50%。较短的搭接区导致纤维间抱合长度不够，相同横截面积上纤维间的摩擦力变小，纱线易形成细节导致强力降低；过长的搭接区易在打结处出现“小尾巴”，既影响纱线外观、增加电清的捻接切疵，“小尾巴”处在退绕时也易被拉断[4]。

2.4 加捻时间对捻接强力的影响

加捻是空气捻接器动作的最后一步，即利用气流对一定长度的退捻纱线进行打结。纱线强力和强力CV值随加捻时间的变化规律见图3。

图3 纱线强力和强力CV值随加捻时间的变化规律

从图3中可以看出，随着加捻时间的增加，纱线强力持续下降，且强力CV值持续上升。因此，加捻时间为1档时，纱线强力为128 cN，强力CV值为11.70%。短加捻时间对纤维的作用效果弱，纤维间纠缠度低；粗号纱横截面的纤维根数多，加捻时间短则加捻效果差，而细号纱短时间加捻利于捻接成形，不易形成细节且纤维损伤更小；当加捻时间变长，退捻纤维受加捻力的作用时间更长，纤维缠结更充分但损伤也更严重，加之退捻时纤维形成的隐性断裂点，使单纤维强力遭受严重破坏，细号纱易形成细节，多种原因共同作用导致强力降低[5]。

2.5 捻接气压对捻接强力的影响

捻接气压控制退捻和加捻的作用力，随着气压的提高，细纱退捻和加捻的作用力变大。纱线强力和强力CV值随捻接气压的变化规律见图4。

图4 纱线强力和强力CV值随捻接气压的变化规律

从图4可以看出，随着捻接气压的提高，细纱强力先升高后降低，强力CV值先降低后升高。当捻接气压为0.55 MPa时，纱线强力为122 cN，强力CV值为12.10%。捻接气压增大，退捻和加捻过程中纤维受到的作用力增大，纱线的退捻和加捻效果变好，捻接后纱线的外观和强力都有向好的趋势；在某一临界点纱线的捻接效果最好，继续增大气压会造成纤维损伤、强力下降，还会过多地吹走纤维，造成捻接细节，纱线外观和强力出现恶化趋势[6-7]。

2.6 工艺优化前后对比

通过正交实验和单因子试验，以纱线强力及强力CV值为指标，得出最佳的捻接工艺参数：退捻时间为4档，搭接长度为9档，加捻时间为1档，捻接气压为0.55 MPa。优化参数前后纱线的捻接强力、强力CV值和外观质量对比，见图5和图6。

从图5看出，以试验得出的最佳工艺参数进行捻接，纱线强力达137 cN，强力CV值为11.20%，较优化前强力提高35.6%，强力CV值降低了4.6个百分点。从图6看出，优化工艺参数后，纱线捻接外观质量有明显改善，优化前接头处大概率会出现粗节和“小尾巴”，优化后接头外观均匀平滑。

3 结论

在温度为25 ℃、相对湿度为65%的条件下，以集聚赛络纺9.7 tex粘胶纱为研究对象，基于JOINTAIR 798Q型空气捻接器进行捻接工艺参数优化，得到最佳捻接工艺参数的退捻时间为4档、搭接长度为9档、加捻时间为1档、捻接气压为0.55 MPa。在此工艺参数下，纱线的捻接强力为137 cN，强力CV值为11.20%，较优化前有明显改善，为VCRO型自动络筒机络细号粘胶纱提供理论分析与实践参考。

图5 优化参数前后纱线的捻接强力、强力CV值对比

a) 优化前 b) 优化后图6 优化参数前后纱线外观质量对比