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喷织高紧度气流纺织物浆纱生产研究
添加日期： 2012/8/2
吕治家 张华明
（山东魏桥纺织股份有限公司）
摘要：探讨了喷织高紧度气流纺织物的浆纱工艺。为了解决此类织物织造断经多、打纬阻力大、易出波纹等生产问题，对其典型品种的各项技术条件和生产难点进行了分析，认为浆纱工艺优选是解决此类生产问题的关键，提出了相应的浆纱工艺路线，初步确定了工艺参数，并进一步通过正交试验对浆纱工艺参数进行了优化组合，得到最优浆纱工艺从而解决了生产问题，通过规模上机实践验证了该工艺路线和工艺优化组合的优越性。
关键词：高紧度；气流纺织物；断经；波纹；工艺路线；正交试验
近年来，坯布市场纯棉高紧度气流纺织物的需求量较大，此类织物以秋冬服装用厚重面料为主，运用斜纹、纬二重、双层、条纹、踏盘组合小提花等组织，配以气流纺粗号纱高经纬密织造，坯布染色后部分面料经过刮胶、磨毛、抓绒等处理，表现秋冬休闲服装用料温暖厚重质感。由于此类织物纱号粗、紧度大，织造断经多，打纬阻力大，停车痕难以控制，生产难度高，浆纱工序的工艺优选是此类品种提高产质量的前提和关键，因此，本文结合生产实践，对纯棉高紧度气流纺织物浆纱工艺进行分析和研究。
1技术条件及生产难点分析
以典型品种OE48.6/58.3 472.4/259.9 175纯棉直贡为例，该品种经向紧度达到121.85%，纬向紧度为73.4%，织物内经纱之间挤压程度较严重。原料方面，经测试经纱OE48.6断裂强力平均值为396.88cN，断裂强力变异系数为9.8%，断裂强度为8.17 cN/tex，断裂伸长率为6.85%，断裂伸长率变异系数为12.11%，气流纺棉纱相比环锭纺棉纱断裂强度低，断裂强力及断裂伸长不匀率较高，纱线受力韧性差【1】。浆纱方面，该品种采用津田驹双浆槽浆纱机浆纱，单个浆槽的浆纱覆盖系数为66.74%，相对较高，在浆纱过程中出现经纱叠摞的可能性大，追求浆纱张力均匀、减少叠摞需要较大的浆纱退绕张力，但采用过大的退绕张力将会影响浸浆效果，同时大张力将导致浆纱的伸长过大，使上浆后的气流纺断裂伸长率受到明显损失，弹性性能下降，因此浆纱过程中张力均匀与良好上浆效果兼顾难度较大。织造方面，该品种在津田驹喷气织机上生产，由于织造车速高，织物紧度大，经纱排列紧密，一是对浆纱的耐磨性能要求较高；二是可以预见织机打纬阻力较大，布面振动大，需要较大的织机上机张力，对浆纱的强力及伸长性能要求较高，同时需要较高的织轴硬度，且织轴硬度要均匀。该品种织物组织为5枚3飞贡缎，对织造过程进行静态分析，在开口至最大时梭口上下两层经纱的比例为4:1或1:4，对织造过程进行动态分析，开口过程中的综框可以分为2片运动的综框和3片静止的综框，开口运动过程中的梭口上下两层经纱是3组在一层面上，其余2组并没有同时到达另一层面，因此织造过程中上机张力在梭口上下两层经纱上的分布差异较大。断经或断纬停车后如果不使用开口机自动平综功能，则同样两层纱受力差异较大，加之织机张力大、气流纺纱韧性及弹性恢复性能差，停车后在张力的作用下经纱容易出现缓弹性变形或塑性变形【2】，导致严重的停车波纹。处理完断头开车时打纬阻力大，经纱塑变也可能导致严重的开车波纹。波纹疵点的控制是生产该类品种的关键问题。
2技术措施及工艺优化
2.1浆纱工艺路线及工艺参数的初步确定
通过以上对该品种生产难点的分析可以得出，为保持浆纱的柔韧性，提高浆纱耐磨性能，减少减轻波纹疵点产生，应采取较小的上浆率和浆纱伸长率，并采用较大的浆纱回潮率【3】。初步确定上浆率控制在10%-12%左右，严格控制浆纱伸长率在1.2%以内，特别是湿区伸长率控制在0.2%以内。由于该订单走货很快，不存在压布发霉的隐患，因此确定将回潮率控制在7.5%-9.5%范围内。为实现较小的上浆率，同时追求浆纱耐磨性能，我们在兼顾浆纱成本的同时利用现有条件向“两高一低”浆纱工艺路线靠拢，采用低粘度浆料配合较高的压浆力，改善浆纱浸透，提高浆膜完整度。为充分利用设备性能，在设定高压浆力的同时对应配置略低的车速，变相提高压浆力，并使纱线在挤压区内的作用时间延长【4】。此外，为适应织造大张力上机，采用较大的织轴硬度，对应浆纱卷绕张力和托纱辊压力偏大掌握。因此，初步确定该品种的浆纱工艺路线为高压、低粘、中速、小伸长、大回潮，力保浆纱柔韧性。
2.2浆纱工艺参数的优化
各项浆纱工艺因素都存在着复杂的内在联系，在确定了浆纱工艺路线之后，为进一步优选工艺参数，优化各项工艺因素之间的配合，我们尝试进行了正交试验。正交试验选取了浆液粘度、压浆力、浆纱车速、浆纱回潮、高速上浆部分伸长、高速干燥部分伸长和卷取张力共7个因素，通过7因素2水平正交试验设计优化工艺参数。正交试验各因素水平见表1。
表1 各因素水平表
水平
浆液粘度A
压浆力B
浆纱车速C
浆纱回潮D
高速上浆部分
高速干燥部分
卷取张力G
/秒
/KN
/m/min
/指针设定位置
伸长E /%
伸长F /%
/N
1
6.1
21
30
7.5
0
0.8
6300
2
5.2
24
40
9.5
0.2
1.0
5600
我们选择了L8（27）正交试验表进行试验，根据对品种生产难点的分析，确定CMPX断经次数和下机波纹数量作为本试验考核衡量标准，其中CMPX断经次数刨除了织造操作水平、看台能力等因素的影响，有利于准确反映浆轴质量。为便于统计，下机波纹数量为总数，没有区分降等波纹和一般波纹，跟踪记录下机第一个布。正交试验方案及试验结果见表2。
表2正交试验方案及试验结果
方案
因素
CMPX经次数
波纹条数
A
B
C
D
E
F
G
1
1
1
1
1
1
1
1
7.1
11
2
1
1
1
2
2
2
2
5.9
13
3
1
2
2
1
1
2
2
4.0
7
4
1
2
2
2
2
1
1
3.3
4
5
2
1
2
1
2
1
2
5.4
8
6
2
1
2
2
1
2
1
2.1
4
7
2
2
1
1
2
2
1
3.9
0
8
2
2
1
2
1
1
2
1.8
0
8个方案具体操作为调浆2桶，浆轴4个，每轴试验了2个方案，然后跟踪织机断经和下机质量。其中浆液粘度A的两个水平采用相同的浆料配方，以磷酸酯淀粉为主，搭配PVA和丙烯酸，由于纱号较粗，更多考虑了浆膜的屈曲性能【5】，水平2是延长煮浆时间降低了浆液粘度，两桶浆开车过程中粘度均有所下降，水平2的粘度降低相对更明显，第二个轴降至4.98秒。压浆力B的2个水平均为设定上限车速40m/min的对应值。浆纱车速C为实际正常开车车速。浆纱回潮D的2个水平为回潮仪的指针设定，正常开车时数显范围控制在40-60之间。卷取张力G参照津田驹公司经验公式（总经根数/英制支数）×定数×10，两个水平分别取定数0.8和0.9，适当调高设定。其他工艺参数遵循工艺路线和生产经验确定，其中退绕张力的设定考虑浆纱机型没有喂入张力辊，权衡其对浆槽内经纱伸长的影响，参照津田驹公司经验公式适中控制。浆纱伸长的设定低速上浆部分相比高速加大了0.2%，干燥部分相比高速减小了0.2%。托纱辊压力采用0.45MPa的高压，保证足够的织轴硬度。根据试验结果对试验衡量标准各影响因素进行计算，见表3。
表3两项衡量指标各影响因素计算
项目
CMPX经次数

波纹条数
A
B
C
D
E
F
G

A
B
C
D
E
F
G
1水平和
20.3
20.5
18.7
20.4
15.0
17.6
16.4

35
36
24
26
22
23
19
2水平和
13.2
13.0
14.8
13.1
18.5
15.9
17.1

12
11
23
21
25
24
28
差值
7.1
7.5
3.9
7.3
3.5
1.7
0.7

23
24
1
5
3
1
9
优方案
A2
B2
C2
D2
E1
F2
G1

A2
B2
C2
D2
E1
F1
G1
2.3影响因素分析
各因素对两项衡量指标的影响程度差异较大。在对CMPX断经次数的影响中，回潮因素的影响较为明显，在线回潮仪指针设定在9.5时，浆轴断经相对较少，用烘干称重法测其实际浆纱回潮为8.6%，棉纱回潮越大强力越高，气流纺品种采用较大回潮有利于提高强力减少断经，但要考虑织轴粘连和棉布霉变的隐患。压降力的影响程度最大，采用高压浆力提高了浆纱的浸透性能，增强了浆纱的耐磨程度，特别是配合低粘度浆料时效果明显，有效减少了断经，同时降低了上浆率有利于降低浆纱成本。浆纱车速的影响占到一定比例，跟踪发现浆纱车速稳定在40m/min阶段的织机效率明显较高，分析认为一是高车速的带浆量大，有利于提高浆液在经纱之间的侧压，改善浆膜完整度【6】，二是相对减少了经纱在上浆辊上的时间，上浆辊是良好导热体，特别是津田驹浆纱机的第二上浆辊没有浸在浆液里，对浆纱及浆液有一定烘燥效果，较高车速相比低车速降低了上浆辊与经纱之间的粘附。此外，在浆纱开车初期撞筘较多，车速较低，逐步提高车速后，浆纱开车反而更加顺利。因素E上浆部分伸长为0时，断经相对较少。干燥部分伸长和卷取张力对断经的影响程度相对较小。
在对下机波纹数量的影响因素中，浆液粘度和压降力的影响极为显著，较低的浆液粘度和较高的压浆力效果好，通过对试验结果分析可知，这两项因素的配合至关重要，压浆力和车速同时都是水平2的试验方案棉布下机波纹均是0条，跟踪所有试验方案的退浆指标发现，压浆力和车速同时都是水平1时上浆率为14.1%，分别是水平1配合水平2时上浆率在11.6%-14.0%之间，同时都是水平2时（方案7和方案8）的上浆率是10.3%。较小的上浆率保证了浆纱的柔韧性能，纱身相对细软，织造打纬阻力明显小于上浆率大的方案，打纬时织口位移小，织机布面震动小，同时浆纱保伸较好，浆纱断裂伸长相比原纱差距不大，有效防止了波纹的产生。此外，从织轴的外观看浆纱纱身顺滑，耐磨性能较好，断头停车次数的减少也直接降低了波纹的概率，可见的低粘高压小上浆率的浆纱工艺是该品种减少波纹产生的关键。此外，较高的卷绕张力有利于改善织轴经纱张力不匀，减少了停车后织口的前移，有利于减轻波纹产生。相对较高的浆纱回潮率也有利于改善浆纱的柔韧性，减少波纹产生。
从两项衡量指标的优选方案来看，只有“高速干燥部分伸长F”一项因素在两项指标中的优选水平不一致，这项因素对两项衡量指标的影响均较小，特别是对波纹的影响不明显，因此可以确定试验最优方案为A2B2C2D2E1F2G1。该最优方案在8个试验方案中没有出现，在各试验方案中效果最好的是方案八，为验证试验得出的最优方案是否优于方案八，我们再次浆轴时用该最优方案工艺浆纱，安排所浆织轴在方案八的织机上结经上机，同机台进行对比。经统计，该最优方案织轴在结经第二个班次起3个班的CMPX断经次数平均为1.65，下机第一个布布面没有出现波纹疵点，由此可以确定试验结果得到了实践验证。
3规模上机后生产情况
准备车间按照优选工艺进行了大规模浆轴生产，织造车间陆续挂机后个别机台下机仍出现了降等波纹疵点，为此织造改为反织上机，即采用1/4凸轮，并根据高紧度织物的特性，采用大张力、小开口的上机工艺【7】。采用反织后织机打纬阻力有所增大，布面震动略大，但跟踪整理车间下机质量来看波纹明显减轻或减少。个别机台波纹程度虽然轻微，但条数仍较多，原因是为了便于处理停台，部分机台未采用断纬停车平综功能，调整使用平综后落布没有出现波纹。准备车间再次浆轴时重点抓了浆纱工序质量指标的控制，提高了浆轴质量的稳定性。织造车间翻改此品种后，跟踪开车状态、下机质量，及时进行机台工艺微调，逐步稳定了生产状态。开车效率提升到87％以上，下机波纹疵点明显减少，尤其是降等波纹完全杜绝。
4结语
纯棉高紧度气流纺织物纱号粗、紧度大，喷织生产断经多，打纬阻力大，停车波纹难以控制。要减少断经，控制波纹疵点产生，需要改善浆纱的柔韧性，提高其耐磨性能，并宜采用较高的织轴硬度，因此浆纱工艺优选是解决此类品种生产问题的前提和关键，确定此类品种的浆纱工艺路线为高压、低粘、中速、小伸长、大回潮等。采用正交试验分析得出影响断经的主要因素是压浆力、浆纱回潮和浆液粘度，影响波纹疵点产生的主要因素是浆液粘度与压浆力的配合。规模上机实践证明，通过对各项浆纱工艺参数的优化组合，并加强后道工序的跟踪调整，可以有效避免此类织物波纹疵点的产生，提高生产效率及下机质量。
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