粗纱大卷装 减少用工新途径

　　无锡诚本纺机有限公司 袁景山

　　上世纪90年代起，国产悬锭粗纱机开始在纺纱厂大量使用，粗纱卷装尺寸由托锭粗纱机的Φ130×320毫米、Φ140×320毫米增加为Φ130×400毫米、Φ135×400毫米、Φ150×400毫米，粗纱大卷装似乎已经实现。然而事实却并非如此，笔者最近在山东一家颇具规模的纺织企业服务，发现该企业使用国内最新的全自动落纱粗纱机纺制C55/T45纱线，定量为6.2克/10米，落纱定长仅为2200米。按标准回潮率8.5%计算，粗纱卷装重量仅1.48千克，仅与小卷装的A454型粗纱机的粗纱容量相当，无法与《棉纺手册》列举相应规格的粗纱卷装重量2.72～3.38千克相比较。

　　造成这种情况有两个原因，一是该粗纱机锭距为220毫米，标准粗纱卷装尺寸应为Φ150×400毫米，但该厂的粗纱卷装尺寸仅为Φ135×370毫米。按成形角40度计算，其卷装容积仅为Φ150×400毫米的72%左右。二是该卷装计算粗纱卷绕密度为0.39克/立方厘米，仅为《棉纺手册》推荐的最小粗纱密度的75%。从笔者走访过的棉纺厂看，大卷装粗纱机沿用老工艺，纺小卷装粗纱的现象相当普遍，为进一步利用现有设备，提高成纱质量和劳动生产率、节工、节能，有必要对粗纱大卷装进行再议论。

　　两因素影响卷装容量

　　众所周知，粗纱卷装容量取决于两个要素，即粗纱卷装尺寸和粗纱卷绕密度。

　　我国悬锭粗纱机行业标准中规定：锭距220毫米的粗纱机，其最大粗纱卷装尺寸为Φ150×400毫米，但生产运转中，许多纺纱厂设定的卷装尺寸和粗纱定长往往小于此数，结果使粗纱卷装容积大为缩小。如前述纺纱厂卷装尺寸由Φ135×370毫米提高到Φ150×400毫米则粗纱容量即可提高28%，粗纱定长由可2200米提高到2800米左右。粗纱大卷装的另一要素是提高粗纱卷绕密度，在粗纱工艺上实行紧卷绕可以提高粗纱卷绕密度。

　　“紧卷绕”的优点很多，首先增加粗纱定长，减少细纱工序换粗纱接头数，提高成纱质量；可以缩小粗纱前、后排、锭间卷绕直径、卷绕线速度差异、减小卷绕张力差异，对降低粗纱伸长率差异及细纱重量不匀率有利；还可以提高劳动生产率，例如前述工厂，如果卷装尺寸提高28%、粗纱卷绕密度提高25%，则粗纱定长可由2200米提高到3300米～3500米，粗纱落纱次数减少50%，细纱挡车工换粗纱次数减少50%，挡车工看锭数可以相应增加，粗、细工序的劳动生产率将有较大幅度提高。

　　紧卷装需要工艺创新

　　粗纱紧卷绕必须注意一些问题。首先，“紧卷绕”需要工艺创新。纺纱工艺创新是提高成纱质量和劳动生产率的重要途径之一。棉纺粗纱机是环锭纺纱系统中机电一体化、自动化发展最迅速并与国际水平差距最小的机种之一，随着技术进步和设备革新，纺纱工艺必须与新设备相适应，以充分发挥新设备的潜能，取得最大的投资效益。纺织在我国有悠久的历史，但纺织科学是一门通过实践不断发展的科学，纺织工艺人员应敢于创新，摒弃无所作为的想法，勇敢探索新工艺，进行稳妥大胆的实践。

　　第二，“紧卷绕”要大捻度纺纱。粗纱捻度必须与纤维品种、长度、纤度、粗纱定量及细纱后区牵伸能力相匹配。粗纱在纱管上承受的离心惯性力与纱管转速的平方及纱管直径成正比。粗纱机高速大卷装后，必须加大粗纱捻系数，以增加粗纱强度，使之与增大的离心惯性力相适应。此外，大卷装后粗纱管重量增加，为防止细纱机上粗纱喂入意外伸长的发生也必须适当加大粗纱捻系数。有文献指出，合理利用粗纱捻度控制细纱牵伸区中纤维运动对提高成纱质量有利。故大捻度纺纱一为粗纱正常卷绕需要，二为细纱喂入的需要。

　　第三，“紧卷绕”要大张力纺纱。在讨论大张力纺纱前，应先对锭翼压掌的压纱力作一些研究。压掌在粗纱卷绕过程中起导纱与压纱作用。传统教科书和学术论著中常把压掌平衡杆在锭翼回转中产生的离心惯性力使压掌叶对纱管产生的压力称为压纱力，并由此展开讨论得出在粗纱卷绕由小纱至大纱的过程中，压掌压纱力由大变小，符合粗纱张力变化要求的结论。

　　将压掌的向心要求与“压纱力”混淆，极易产生误导。通过理论分析及实验知道，压纱力由压掌离心惯性力产生的压纱力F1和卷绕张力形成的压纱力F2二个力叠加而成，F1对卷绕密度影响很小，F2对卷绕密度影响是主要的。因此，“压纱力”主要是由卷绕张力形成。当然，锭翼回转时，压掌必须灵活地自动向心压上纱管，这点在自动落纱粗纱机上尤为重要，否则落纱生头成功率下降，将使自动落纱粗纱机无法正常运转。

　　大张力提供紧卷绕

　　传统教科书和学术论著中多数认为“纺纱张力大，粗纱伸长率就大”，在纺纱厂工艺人员中形成根深蒂固的观念，影响了粗纱大张力、紧卷绕工艺的推广。其错误在于把卷绕张力与纺纱张力混为一谈。“卷绕张力”是由粗纱卷绕线速度与前罗拉输出速度之差而形成的张力，目前尚无仪器能进行动态测量，只能以粗纱伸长率来间接反映；而“纺纱张力”是指前罗拉到锭翼入口处一段粗纱的张力，是操作者眼睛看、手指摸可以感觉到或用仪器可以测量的张力，纺纱张力源于卷绕张力又不同于卷绕张力，纺纱张力可以在卷绕张力的基础上通过粗纱在锭翼上的纱路变化、假捻器等来进行调整。

　　现代棉纺悬锭粗纱机锭翼顶端都装有高效假捻器，假捻器对粗纱机获得高质量粗纱和提高粗纱机效率极为重要。可以说，高效假捻器颠覆了“纺纱张力大，粗纱伸长率就大”的传统观念。在《新型粗纱机理论与实践》一书中，作者就曾使用Y6D-3A电阻应变仪及SC-16光线示波器对使用假捻器后粗纱张力与伸长率间关系作过测定，得到“前排纺纱张力明显高于后排，但前排粗纱伸长率却低于后排”与传统观念相反的结论。

　　对“纺纱张力大，粗纱伸长率就大”的质疑，我们还可以作几个比较简单直观的试验。调低卷绕张力（即卷绕速度与前罗拉输出速度之比减小），前罗拉至假捻器间的粗纱松弛下垂，此时可见该纱段的假捻度很低，粗纱在自重作用下就易发生意外伸长，测试伸长率数值较大，明显是纺纱张力小而伸长率大。

　　调高卷绕张力（即卷绕速度与前罗拉输出速度之比增大），前罗拉至假捻器之间的粗纱收紧，粗纱条在假捻器折弯处的正压力增加，假捻摩擦力距加大，假捻度提高，纺纱段捻缩增加，前罗拉纺纱三角区减小，粗纱强力薄弱区的意外伸长减少，粗纱伸长率反会减小。

　　笔者曾在FA492型粗纱机上以CB101/150×400无纱疵碳纤维短压掌悬锭锭翼与原来使用的铝压掌悬锭锭翼同台纺纱，卷绕张力未作调整。由于碳纤压掌与纤维的摩擦因数小，该锭纺纱张力明显增大，假捻效果提升，捻缩增加使纺纱段粗纱紧如琴弦，粗纱的纺纱三角区较邻锭大大缩小。但由于卷绕张力未增加，故粗纱卷装尺寸仍与同台其他锭位粗纱卷装尺寸相同，落纱后与相邻锭位粗纱作定量测试比较，无明显差异，可知该锭纺纱张力大，伸长并不大。其原因在于试验中整机卷绕张力未加大，压掌变化仅仅改变了由卷绕点至前罗拉纱条输出点各段粗纱间的张力分布。因此“纺纱张力大，粗纱伸长率就大”的观念在使用高效假捻器的悬锭粗纱机上不正确，通过大张力、紧卷绕纺纱提高粗纱的卷绕密度是可行的。

　　有人认为紧卷绕后粗纱卷装硬度增加会影响成纱质量。实际上紧卷绕后，粗纱卷装硬度的增加会使粗纱在运输、贮存过程中因相互摩擦而产生的毛羽减少，反会使成纱棉结减少、质量提高。应当指出，大张力纺纱时粗纱卷装仍有一定弹性，粗纱张力自调机理并未破坏，一定范围内粗纱张力自动调节的功能仍然存在。