噴氣渦流紡紡紗工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計

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1、噴氣渦流紡紡紗工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計梁方閣1，程隆棣1，劉燕2，劉小珍3，邵楠3(1．東華大學(xué)紡織面料技術(shù)教育部重點實驗室，上海201620)(2．南通大生集團(tuán)，江蘇南通226300；3．頂呱呱彩棉服飾有限公司，江蘇常州213000)摘要：采用二次通用旋轉(zhuǎn)組合的設(shè)計方法，對噴氣渦流紡紡紗技術(shù)的3個主要工藝參數(shù)——噴嘴壓力、前羅拉到紡錠頂端的距離、紡紗速度進(jìn)行了優(yōu)化組合，分析了它們與紗線性能指標(biāo)之間的關(guān)系，得出了紡紗最佳工藝參數(shù)。高比例彩棉和白棉混合紡紗時，上述3個參數(shù)分別為0．4MPa、19mm、320m／min。1噴氣渦流紡概述噴氣渦流紡引

2、紗速度快，紗線毛羽非常少，耐磨性、抗起毛起球性能好，具有良好的導(dǎo)濕性能，外表酷似螺旋式的環(huán)錠紡的紗線結(jié)構(gòu)［1］，近來受到了越來越多的關(guān)注，從目前實際情況看，噴氣渦流紡紗線質(zhì)量還有很大的提升空間?；诖?，本文針對彩棉紗線的噴氣渦流紡工藝作初步探討，分析不同工藝水平對成紗性能的影響，并利用二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計，得出噴氣渦流紡的最佳紡紗方案，供生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)人員參考。2試驗2．1試驗原料及條件由常州市頂呱呱彩棉服飾有限公司提供彩棉，在No．810型噴氣渦流紡機上紡制18．2tex彩棉／白棉85／15紗。紗線強力測試采用長嶺紡電YG061

3、F型單紗強力儀，樣本數(shù)30，拉伸速度500m／min；毛羽測試采用烏斯特G172A型紗線毛羽測試儀，樣本數(shù)30，測試速度400m／min；實驗條件為溫度2l℃，相對濕度65％。2．2試驗設(shè)計通過已有文獻(xiàn)［1～4］的理論分析及生產(chǎn)實踐發(fā)現(xiàn)：噴嘴壓力(P)、前羅拉到紡錠頂端的距離(L)及紡紗速度(V)對噴氣渦流紡成紗性能至關(guān)重要。由于彩棉纖維性能差，在高速條件下會發(fā)生嚴(yán)重的紡紗斷頭，且各工藝參數(shù)對紗線各項性能的影響不同，因此需要尋求一個最佳的工藝參數(shù)組合，使成紗綜合性能達(dá)到最優(yōu)。根據(jù)二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計的要求，安排3因子二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計試

4、驗。為滿足旋轉(zhuǎn)性和通用性的要求，取星號臂y=1．683，中心試驗點次數(shù)mO=6，試驗總次數(shù)N=2P+2p+mO=20。其因子水平編碼表如表1所示。表1因子編碼表2．3試驗方案及結(jié)果選擇噴嘴壓力、前羅拉到紡錠頂端的距離及紡紗速度作為試驗的3個因子，各取5個水平值，以紗線斷裂強力、斷裂伸長率以及CV值為設(shè)計目標(biāo)進(jìn)行試驗。試驗方案及結(jié)果見表2。表2實驗方案及測試結(jié)果利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計軟件SPSS中多元線性回歸的Stepwise分析方法，求取與紗線斷裂強力、斷裂伸長率以及CV值有關(guān)的有效回歸方程及相關(guān)系數(shù)(見表3)。表3有效回歸方程3試驗結(jié)果分析(1)

5、主噴嘴壓力是影響紗線性能的關(guān)鍵因素，對噴氣渦流紡紗線質(zhì)量具有決定性作用。隨著壓力的增大，紗線強力開始時逐漸增大，到達(dá)一定壓力后逐漸下降；紗線伸長呈現(xiàn)出與強力基本相同的趨勢；而噴嘴壓力對紗線CV的影響則顯得較為復(fù)雜，總體上隨著壓強的增大先變小后急速增大。這主要是因為噴氣渦流紡紡紗體系用渦流對纖維加捻，噴嘴壓力大，紗線的包纏比較緊密，無包纏部分減少，因此強力增大，但是壓力太大時，紗線呈現(xiàn)無規(guī)則包纏，使得紗線強力和CV值惡化。(2)紡紗速度大小同樣極大地影響紗線的性能。隨著紡紗速度增大，紗線強力減小，但影響并不是很大，紗線伸長也呈現(xiàn)下降趨勢；紡

6、紗速度開始時對紗線CV值有著較為明顯的負(fù)面影響，同時它還與噴嘴壓力交互影響紗線的條干。紡紗速度低，纖維在渦流場的時間長，纖維間轉(zhuǎn)移更加充分，捻度大，包纏更加緊密，使得紗線有更高的強度，更大的伸長；紡紗速度增大，紗線包纏纖維減少，且大多數(shù)包纏纖維呈現(xiàn)無規(guī)則包纏狀態(tài)，使紗線條干惡化。噴嘴壓力和紡紗速度兩因子對紗線強伸性能及CV值的影響見圖1、2、3所示。(3)前羅拉到紡錠的距離越大，自由端纖維越多，包纏部分增多，紗線性能越接近于真捻紗，但同時它對纖維的控制能力下降而惡化紗線性能。但意外的是該距離除了對彩棉紗線CV值有影響外，對紗線強力和伸長率

7、基本不起作用，這可能是與彩棉纖維性能有關(guān)。這一參數(shù)同時也影響紡紗制成率，過大的距離會導(dǎo)致成本過高。4優(yōu)化結(jié)果及驗證根據(jù)上述分析并進(jìn)行綜合考慮后不難看出，噴嘴壓力X1=0．3MPa時基本可以使得紗線性能處于最優(yōu)；在兼顧效率、成本及紡紗性能的條件下，紡紗速度及前羅拉口到紡錠頂端的距離同樣選取零水平；通過解碼分析，噴嘴壓力為O．4MPa。故噴氣渦流紡的最優(yōu)工藝參數(shù)為：P=O．4MPa，L=19mm，V=320m／min。在其他工藝不變的條件下，采用上述優(yōu)化工藝參數(shù)重新紡紗，將其性能指標(biāo)與上述各種紗線的各項指標(biāo)平均水平進(jìn)行比較，由表4可以看出，參

8、數(shù)優(yōu)化后的紗線在各項性能上都優(yōu)于優(yōu)化前的日常水平。表4優(yōu)化前后噴氣渦流紡紗性能指標(biāo)5結(jié)論通過優(yōu)化設(shè)計與分析，高比例彩棉和白棉混合紡紗時，噴氣渦流紡紗的最優(yōu)工藝為：噴嘴壓力0．4MPa，前羅拉到