细纱机配置纱线上蜡装置的研究

张红梅 闫中旭 顾 垚 李生伟 沈 佳

（江阴市华方新技术科研有限公司，江苏无锡， 214424）

1 研发背景

纱线是服装面料最为重要的一种原材料。对于一些较细的纱线而言，在纱线从纱筒到编织的加工过程中，会因为摩擦等原因出现断裂和强力降低的现象。目前，在纱线编织之前都会对其进行上蜡处理，在纱线表面形成一层蜡，通过这层蜡的作用，以减少摩擦引起的纱线断裂或强力降低。

针织用纱线，特别是由短纤维加捻制成的纱线，如纯棉纱线、涤纶短纤维纱线、混纺纱线等，都是由多根短纤维通过加捻组成，短纤维之间相互抱合摩擦，要想保持纱线强力和毛羽贴伏，保证纱线表面光滑又柔软，上蜡是较理想的做法。将内部软而黏、表面硬的蜡脂混合物微粒分布在纱线纤维间隙中，既可增加纤维抱合力，又不会在纱线表面局部形成蜡团阻塞织机针眼。飞花是短纤维头或尾端伸出主体之外，被机件摩擦位摩擦切断造成的。选用质量好的蜡脂，使各摩擦位都能黏上一层硬而薄的蜡脂混合物，上蜡的纱线在运行时能降低动摩擦因数，纱线毛羽不被切断，从而可减少车间飞花。

机织用纱线，在织造前一般都会通过络筒机将纱线倒一次，以防止纱线在运输途中筒纱受局部压力引起织造后布匹产生松紧布的质量问题。在这过程中对纱线上蜡，使纱线增加纤维抱合力，降低纱线与金属、陶瓷间的动摩擦因数，调节静摩擦因数，可减少织造时布匹的爆孔、烂布边和断线的发生，使织造过程得以顺利进行。

纱线上蜡与否，布面光泽度和弹性完全不同。上蜡后纱线通过针孔很顺利，张力减少，断头减少，织物具有一定绸缎般的柔软手感。通常纱线在退绕及织造过程中容易出现黏连，或经过长途运输容易出现发霉的现象，会影响纱线的使用质量。对这些纱线进行上蜡，便于降低纱线表面的摩擦因数，从而减少纱线之间的摩擦，避免纱线产生毛绒，进而有利于保证生产质量。

目前，棉纱上蜡一般在棉纺厂的络筒设备上完成［1］。加装上蜡装置，棉纱从蜡饼上通过，达到上蜡的效果。有些针织纱线客户有上蜡要求，机织纱一般无需上蜡。

现有的纱线上蜡装置结构简单，纱线与蜡块接触位置固定，蜡块上的磨损位置固定，由于蜡块无法调节，只能更换新的蜡块，造成不必要的浪费。同时在上蜡过程中，由于络筒的纱线线速度较高，也会出现蜡块崩断的状况［2］。为此，急需研发一种细纱机用纱线上蜡装置，在解决上述问题的同时，能提高纺纱速度，延长钢丝圈、钢领的使用寿命。

2 细纱机实现上蜡的技术方案

2.1 上蜡位置的选择

在细纱机的加捻卷绕区，上蜡点设置在加捻区较好，在导纱钩处最为有利。因为纱线捻回向上传递必须通过导纱钩，同时由于纺纱气圈环在导纱钩的位置最小，纱线向下输送卷绕到筒管上时，总是螺旋式回转地扫过导纱钩的内壁。如果在导纱钩的内壁上不断有蜡供给，纱线穿过导纱钩时，蜡即可包覆在纱线上，完成上蜡工艺。如果在纱线经过的导纱钩内壁上均匀地钻2 个～3 个小孔，且不断有水溶性的蜡渗出，便可以将蜡涂抹在纱线的表面，并随着加捻进入纱线的内部。这就要求将导纱钩设计成空芯结构，并有软管连接水溶性的蜡池。

蜡能减小纱线通过时的摩擦力，因而能减小纱线在导纱钩处的“捻陷”作用，有利于纱线捻回向上传递，进而减少纱线的断头；上了蜡的纱线向下经过钢丝圈时，能够润滑钢丝圈和钢领，减少专件磨损，延长二者的使用寿命，从而降低使用成本。进而可以适当提高车速，增加单位时间的产量，提高经济效益。由于集聚纺纱线结构紧密、毛羽少、耐磨性增加，纺纱时会缩短钢领与钢丝圈的使用寿命［3］，因此，在细纱机导纱钩处上蜡对集聚纺纱尤其有意义。

2.2 用蜡的选择

水溶蜡的配方与上蜡效果有密切的关系，尤其是蜡的稀浓程度和水溶性。经过多次试验，较为理想的配方是以质量分数36%左右原蜡加质量分数3%～8%乳化剂和适量防腐剂、染色剂等为宜。该配方为液体水溶性乳蜡，能保证乳蜡在管道内的流动性，同时防止乳蜡凝固造成的管路堵塞，便于纱线在漂白和水洗过程中其表面蜡层能够乳化、洗脱，并具有一定的防霉效果。

2.3 上蜡装置总体技术方案

在细纱机车头上方或车尾上方加装一个液体蜡池，液体蜡池的下端连接液体乳蜡主管道，放置在细纱机下风道的两侧或一侧，每个导纱板上空芯导纱钩的调节杆尾部连接空芯软管，另一端连接到乳蜡主管道上，这样就能保证在纺纱过程中导纱板正常上下运动及落纱时导纱板的翻转运动。也可以将每6 锭一个单元纺纱位设置一个乳蜡槽，将其与每个空芯导纱钩的调节杆尾部以连接空芯软管相连，每个乳蜡槽由主管路定时、定量补给乳蜡，如图1 所示。也可采用其他方案给每个定位的空芯软管提供乳蜡。

图1 上蜡装置原理截面图

2.4 上蜡装置关键零件的优化设计

细纱机纱线上蜡工艺方案的关键是空芯导纱钩的设计，其外形尽可能与现有导纱钩一致，尤其是导纱钩的过纱导孔直径，这样才能保证正常纺纱过程中各个技术环节保持不变，如纺纱质量、生头和接头方式、始纺和落纱等，只将现有导纱板的下部稍做改动即可，如图2 所示。

图2 空心导纱钩在导纱板上的安装示意图

对于导纱钩，可适当加大其线径有利于乳蜡在其内部的流动，通过理论计算和试验，空心导纱钩选择线径3 mm～4 mm、壁厚0.8 mm～1.2 mm的金属空心线材管，壁厚优选1 mm；空心导纱钩中心的导纱孔直径仍保持原3.0 mm～3.5 mm。

在导纱钩与纱线接触的内壁设置1 个～3 个直径为0.8 mm～1.5 mm 的圆孔，与空芯导纱钩的主通道相通，以便使乳蜡通过该小孔涂抹在经过其表面的纱线上，该小孔直径不宜过大或过小。由于在连通的乳蜡压力和表面张力以及乳蜡本身浓度的共同作用下，要保持液体蜡会附着在小孔的表面而不会流出泄漏。该孔过大乳蜡会溢出，过小蜡易堵住小孔，导致纱线上蜡失败，优选小孔直径1 mm，共3 个且均匀间隔设置，如图3 所示。

图3 空心导纱钩结构示意图

导纱钩的头部必须密封，防止乳蜡泄漏。与导纱钩焊接在一起的挡纱杆仍采用实心结构，以便在其头部加工出挡纱缺口。导纱钩的连接软管杆部向上或向下弯曲，可根据导纱板及实际车况自行确定［4］。

对于普通环锭纺用导纱钩的结构［5］，如果采用上蜡空芯导纱钩设计，可选择如图4 所示的结构。其上焊接的辅助固定杆也采用实心结构，导纱钩的头部也要焊接密封好。

图4 环锭纺上蜡空芯导纱钩结构示意图

在整体导纱钩的材料选择上，优选无缝钢管线材及配套的现有线材，便于后续成形、焊接、加工和表面耐磨处理等，与现有工艺相同，便于批量规模化生产。也可以采用陶瓷件，过纱表面采用涂釉等工艺。

3 上蜡装置纺纱试验

3.1 试验条件

在FA506⁃96 型集聚纺改造细纱机上一侧安装上蜡装置，另一侧保留原集聚纺装置。上蜡装置侧钢丝圈号数选用8/0，非上蜡侧选用9/0，试纺JC 14.6 tex 集聚纱。

3.2 试验方案及工艺参数

在摇架加压、锭速、异形管、胶辊等工艺配置参数相同的情况下，采用对比试验方法对纱线CV值、毛羽、强力、细节和棉结等指标进行分析。粗纱干定量5.58 g/10 m，钳口隔距块+2.5 mm、带压力棒，细纱机锭速16 000 r/min～20 000 r/min。

3.3 试验仪器

YG172A 型毛羽测试仪，YG135G 型条干均匀度仪。试验环境：温度26 ℃，相对湿度65%。

4 试验结果与分析

4.1 试验结果

本次试验主要分析在提高细纱机速度后，上蜡纱线指标与非上蜡纱线指标的差异是否在可接受范围内，试验结果如表1 所示。气流集聚型集聚纺，集聚效果好，成纱质量高。细纱机在加装集聚纺装置基础上加装上蜡装置，在保证纱线集聚性能时更能降低断头率，从而为提高速度、保证成纱质量和提高产量创造了条件。从分析可以看出，经过上蜡装置纱线-50%细节和毛羽H值指标要优于未经上蜡，+50%粗节和+200%棉结略差于未经上蜡装置。

表1 在集聚纺细纱上导纱钩上蜡纱线质量效果对比

4.2 各因素差异分析

结合试验所测的数据，采用极差分析法对试验结果进行分析。在常规相同速度条件下，上蜡与非上蜡的纱线质量指标对比后无明显差异。当细纱机锭速提高到20 000 r/min，开车时两侧各有1 根断头，运行平稳后无断头产生。纱线上蜡均匀度效果较好，能满足用户的要求，达到了预期目的。

4.3 尚需解决的问题

上蜡装置的导纱钩内壁小孔孔口的毛刺及“刀口”处理，是一个关键难题，它影响到成纱质量和细纱机速度；乳蜡配方仍需要进一步优化，浓度控制是关键，防止长时间使用而发生沉淀及腐化现象；长时间停车后导纱钩小孔处的堵塞问题也需要解决。

5 结语

纱线上蜡能够使表面毛羽贴伏，减小纱线后续使用加工过程中摩擦力，降低纱线断头率，改善织物布面效果。纱线上蜡一般在络筒工序进行，大多是针织用纱要求上蜡。为了克服络筒工序上蜡的一些缺陷问题，我们研究将上蜡前移到细纱工序，研究设计了一套细纱上蜡装置，在集聚纺细纱机上进行了试验。在集聚纺细纱机安装上蜡装置后，纺出的上蜡纱线指标与未上蜡纱线指标相比，细节和毛羽H值略优，其他质量指标差异不大，细纱速度可提高20%左右，利于降低钢领、钢丝圈磨损，满足下游用户对纱线上蜡的需求。但细纱上蜡对于后工序加工还有何影响，尚需进一步研究。