上漿
經紗在漿紗機上進行上漿,典型的上漿工藝流程如圖3-8所示。紗線從位于經軸架1上的整經軸中退繞出來,經過張力自動調節裝置2,進入漿槽3上漿,濕漿紗經濕分絞輥4分絞和烘燥裝置5烘燥后通過上蠟裝置6進行后上蠟,干燥的經紗在干分絞區7被分離成幾層,最后在車頭8卷繞成織軸。
良好的上漿加工不僅使經紗的強度增加,毛羽貼伏,耐磨性大大改善,彈性和柔性得到維持,而且織軸中紗線上漿均勻、伸長一致,回潮合格,織軸圓整。
1-經軸架2-張力自動調節裝置3-漿槽4-濕分絞輥
5-烘燥裝置6-上蠟裝置7-干分絞區8-車頭
一、上漿的質量指標及其檢驗
上漿的質量分為漿紗質量和織軸卷繞質量兩部分。漿紗質量指標有上漿率、伸長率、回潮率、增強率和減伸率、漿紗耐磨次數、漿紗毛羽指數和毛羽降低率。織軸卷繞質量指標有墨印長度、卷繞密度和好軸率。這些指標中部分為常規檢驗指標,如上漿率、伸長率、回潮率等。生產中應根據纖維品種、紗線質量、后加工要求等,合理選擇部分指標,對上漿質量進行檢驗。
(一)漿紗質量指標及其檢驗
1.上漿率
上漿率是反映經紗上漿量的指標,經紗上漿率為漿料干重與原紗干重的百分比。
生產中,經紗上漿率的測定方法有計算法和退漿法。
(1)計算法
將織軸稱重,扣除空織軸本身重量后,得到漿紗重量,再按回潮測濕儀測得的漿紗回潮率,可以算出漿紗干重G。漿紗干重和原紗干重G0分別為:
(3-1)
(3-2)
式中:G1—漿紗重量(kg);Wj—漿紗回潮率(%);
Wg—紗線公定回潮率;n—每軸匹數;
Lm—漿紗墨印長度(m);Ls、L1—織軸上、了機紗長度(m);
Tt—紗線特數(tex);m
C—漿紗伸長率(%)。
(2)退漿法
將漿紗紗樣烘干后冷卻稱重,測得漿紗干重G,然后進行退漿,把紗線上的漿液退凈。不同粘著劑的退漿方法不同,淀粉漿或淀粉混合漿用稀硫酸溶液退漿,粘膠紗上的淀粉漿以氯胺T試液退漿,聚丙烯酸酯則適于氫氧化鈉溶液退漿。退漿后的紗樣放入烘箱烘干,冷卻后稱其干重G2。最后計算退漿率。
(3-3)
式中:T—退漿率;
β—漿紗毛羽損失率(%)。
漿紗毛羽損失率的測定是取原紗作煮練試驗,試驗方法與退漿方法一致,然后計算漿紗毛羽損失率(%)。
(3-4)
式中:B—試樣煮練前干重;
B1—試樣煮練后干重。
退漿率測定時間較長,操作也比較復雜,但以它估計漿紗上漿率比較準確。計算法雖具有速度快、測定方便等特點,但由于部分數據存在一定誤差(如漿紗伸長率、回潮率等),因此估計漿紗上漿率不如退漿法準確。
2.伸長率
漿紗伸長率反映了漿紗過程中紗線的拉伸情況。拉伸過大時,紗線彈性損失,斷裂伸長下降。因此,伸長率是一項十分重要的漿紗質量指標。伸長率為漿紗的伸長與原紗長度的百分比。
伸長率的測定方法有計算法和儀器測定法兩種。
(1)計算法
計算法根據整經軸紗線長度、織軸紗線長度、回絲長度以及織軸數等,按照定義公式計算漿紗伸長率。
(3-5)
式中:M—每缸漿軸數;n—每軸匹數;
Lm—漿紗墨印長度(m);Ls、L1—織軸上、了機紗長度(m);
Lj、Lb—漿回絲長度和白回絲長度(m)L—整經軸原紗長度(m)。
(2)儀器測定法
儀器測定法是以兩只傳感器分別測定一定時間內整經軸送出的紗
(3-6)
式中:L1—車頭拖引輥傳遞的紗線長度;L2—整經軸送出的紗線長度。
儀器測定法是一種在線的測量方法,它的測量精度比計算法高,而且信息反饋及時,有利于漿紗質量控制。
3.回潮率
漿紗回潮率是漿紗含水量的質量指標,它反映漿紗烘干程度。烘干程度不僅關系到漿紗的能量消耗,而且影響了漿膜性質(彈性、柔軟性、強度、再粘性等)。漿紗回潮率為漿紗中水分重量與漿紗干重的百分比。
實驗室里漿紗回潮率和退漿率一起測定。漿紗機烘房前裝有回潮率測濕儀,能及時、連續地反映紗片的回潮率。
4.增強率和減伸率
增強率和減伸率分別描述了經紗通過上漿后斷裂強力增大和斷裂伸長率減小的情況。
增強率Z與減伸率D的定義公式分別為:
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(3-7)
式中:P1—漿紗斷裂強力;P2—原紗斷裂強力。
ε1—漿紗斷裂伸長率;ε0—原紗斷裂伸長率。
5.漿紗耐磨次數
漿紗耐磨次數直接反映了漿紗的可織性,是一項很受重視的漿紗質量指標。
漿紗耐磨次數在紗線耐磨試驗儀上測定。紗線耐磨試驗儀有很多形式,如紗線自磨方式的耐磨試驗儀和模擬織機上經紗在復雜外力條件下所受磨損作用的耐磨試驗儀。
6.漿紗毛羽指數和毛羽降低率
漿紗表面毛羽貼伏程度以漿紗毛羽指數和毛羽降低率表示。漿紗表面毛羽貼伏不僅能提高漿紗耐磨性能,而且有利于織機開清梭口,特別是梭口高度較小的無梭織機,有資料表明在噴氣織機生產過程中由于紗線毛羽引起的織機停臺高達50%以上。
漿紗毛羽指數在紗線毛羽測試儀上測定,它表示了單位長度漿紗的單邊上,超過某一投影長度的毛羽累計根數。分別對漿紗和未經上漿的原紗測定毛羽指數,
(3-8)
式中:Q——毛羽降低率;
R0——原紗毛羽指數;
R1——漿紗毛羽指數。
(二)織軸卷繞質量指標及其檢驗
1.墨印長度
墨印長度的測試用作衡量織軸卷繞長度的正確程度。墨印長度可以用手工測長法直接在漿紗機上摘取漿紗測定,亦可利用伸長率測定儀的墨印長度測量功能進行測定。
2.卷繞密度
卷繞密度是織軸卷繞緊密程度的質量指標。織軸的卷繞密度應適當,卷繞密度過大,紗線彈性損失嚴重;卷繞密度過小,卷繞成形不良,織軸卷裝容量過小。
生產中以稱取紗線重量,測定紗線體積來檢測織軸卷繞密度。
3.好軸率
好軸率是比較重要的織軸卷繞質量指標,它是指無疵點織軸數在所查織軸總數中占有的比例。
疵點織軸的規定見第四節“漿紗的產量與漿紗疵點”部分。
在實際生產中,有時好軸率不能充分反映織軸的內在質量,因此,有些紡織廠把織造效率作為漿紗工序的主要評價指標,取得一定效果。
二、漿紗機的傳動
漿紗機是一臺長度很大的機械。比較典型的漿紗機全機的主傳動通過邊軸來連接。近年來,織機技術的進步和新型化纖品種的產生,對經紗上漿提出了很高的質量要求。與此同時,漿紗技術本身也在向著高速化、大卷裝方向迅速發展。為適應這些高要求、新發展的需要,漿紗機傳動方式也在不斷改進。新的漿紗機傳動系統中取消了邊軸,各部分的工作機構分別以多個變速電動機拖動,在微電腦控制系統的程序控制下,保持漿紗機各區域中紗線穩定、適度的張力和伸長。目前漿紗機的傳動方式很多,比較先進的傳動方式都具備以下特點:
漿紗速度變化范圍寬廣、過渡平滑;經紗伸長控制準確,卷繞張力恒定,并具有自動控制能力。
新型漿紗機傳動系統中用于
以可控硅作無級調速控制的直流電動機;通過直流發電機輸出電壓作無級調速控制的直流電動機;可平滑變速的交流整流子電動機;交流感應電動機配合液壓式無級變速器;交流感應電動機配合PX調速范圍擴大型無級變速器;交流變頻調速。如GA301型漿紗機主傳動用JZS2-71-1型交流整流子電動機;祖克S432型漿紗機由直流電動機或微速電動機傳動;大雅500型漿紗機采用電磁滑差離合器與三相交流異步電動機傳動等。圖3-9為祖克S432型漿紗機傳動系統,全機由直流電動機1或微速電動機2傳動。正常開車時,直流電動機1通過齒輪箱4變速分三路傳出,一路經一對鐵炮5、一對皮帶輪6、減速齒輪7傳動拖引輥;另一路經PIV無級變速器8、齒輪箱9、一對減速齒輪10傳動織軸,;第三路就是傳動邊軸,來拖動烘筒、上漿輥和引紗輥運行。速度范圍為2~100m/min。
全機微速運行時,微速電動機2得電回轉,經蝸桿蝸輪減速箱及一對鏈輪減速后,通過超越離合器3傳動齒輪箱4內的齒輪,而使全機以0.2~0.3m/min速度運行。這一微速運行的功能主要是防止因停車或落軸時間過長產生漿斑等疵軸。按快速按鈕后,直流電動機啟動,超越離合器3起分離作用,從而使微速電動機傳動系統與齒輪箱4脫開。
祖克S432型漿紗機主傳動采用直流電動機可控硅雙閉環調速系統,主電路采用三相全橋式整流電路,由380V三相電源經進線電抗器供電,可控硅整流輸出驅動它激直流電動機,改變可控硅控制角的大小,就能改變電驅電壓的數值,從而改變電動機轉速。
直流電動機可控硅調速系統的特點是具有恒轉矩特性,調速范圍大(調速比為50),全速范圍內控制性能優良。
除漿紗機主傳動系統外,還有一些獨立的傳動系統,如循環風機傳動、排氣風機傳動、上落軸傳動、濕分絞棒傳動、循環漿泵傳動等傳動系統。這些獨立的輔助傳動系統與主傳動
三、經紗退繞
經紗從整經軸上退繞下來,整經軸退繞區為經紗伸長第一控制區,該區的經紗伸長通過退繞張力來間接控制。退繞過程中要求退繞張力盡可能小,使經紗的伸長少,彈性和斷裂伸長得到良好維護。退繞的張力應當恒定,各整經軸之間退繞張力要均勻一致,以保證片紗伸長恒定、均勻。
整經軸上經紗的送出方式有積極式和消極式兩種。積極式送出裝置以較小的預設定退繞張力主動送出經紗,紗線的退繞張力受到精確控制,對弱紗或不宜較大張力的經紗退繞十分有利。現代長絲漿紗機的軸對軸上漿(漿紗機上只有一只整經軸退繞,上漿后的經軸在并軸機上并軸)都采用積極式送出裝置。消極式送出和整經軸摩擦制動相結合的經紗退繞方式。引紗輥通過經紗帶動整經軸回轉,進行紗線退繞。為控制退繞張力恒定,防止車速突然降低時,由于整經軸慣性以至經紗過度送出所造成的紗線松弛和扭結,采用了相應的摩擦制動措施。例如常用的彈簧夾制動如圖3-10(a)所示,氣動帶式制動如圖3-10(b)所示,還有皮帶重錘式制動,聚乙烯軸承制動等。
(一)整經軸制動與退繞張力控制
整經軸的制動采用彈簧夾制動以改變彈簧夾緊程度來控制摩擦制動力,它的制動力較小,在緊急剎車時容易引起紗線扭結。隨著整經軸直徑逐漸減小,要經常根據整經時放入的千米紙條信號改變彈簧夾緊力,以保證紗線退繞張力恒定,各整經軸之間張力一致。但是這種控制方法很難滿足張力均勻、適度的要求,并且給漿紗操作帶來諸多不便。
現代漿紗機上常用氣動帶式制動。各整經軸的制動氣壓、制動力一致,于是各軸退繞張力基本接近。退繞張力可以預先設定,并由張力自動調節系統控制。當整經軸直徑變化或受某些干擾因素影響引起退繞張力改變時,自動調節系統迅速地將其恢復到設定數值。典型的經紗退繞張力自調過程如圖3-11所示。整經軸引出的紗線匯集成一片,繞過張力自動調節裝
圖3-12(b)中閥體轉子5由固定在三臂杠桿上的張力指針帶動,當經紗退繞張力改變時,三臂杠桿轉動,驅動閥體轉子5相對于閥體外殼6轉動。閥體外殼和張力設定指針連在一起,當指針設定在某一張力刻度上時,閥體外殼的位置也就隨之固定。如果閥體外殼與閥體轉子的當前相對位置如圖3-11(b)中(1)所示,則整經軸制動氣缸7內氣壓不變、制動力不變,經紗退繞張力也不變。這不變的退繞張力由閥體外殼位置確定,與張力設定值相對應。一旦因某種原因(如整經軸直徑減小、整經張力不勻等)退繞張力增大,于是三臂杠桿轉動,帶動閥體轉子轉到圖3-11(b)中(2)所示位置,使制動氣缸放氣,制動力減小,經紗退繞張力下降,從而閥體轉子又恢復到圖3-11(b)中(1)位置。相反,一旦退繞張力減小,三臂杠桿帶動閥體轉子轉到圖3-11(b)中(3)所示位置,使得制動氣缸充氣,經紗退繞張力增大,結果閥體轉子恢復到圖3-11(b)中(1)位置。通過自調控制,經紗退繞張力始終限定在與張力設定指針位置相對應的張力數值附近。
(二)經軸架形式
經軸架的形式可分為:固定式和移動式、單層與雙層(包括山形式)、水平式與傾斜式。
移動式經軸架的部分換軸工作在漿紗機運轉過程中進行,因此停機完成換軸操作所需的時間大大縮短,有利于提高漿紗機的機械效率,是漿紗技術的一個發展趨向。
雙層經軸架的換軸和引紗操作不如單層經軸架方便。但是,雙層經軸架節省機器占地面積,而且因上、下層經紗容易分開,故十分適宜于經紗的分層上漿。目前常用的雙層經軸架為四軸一組,見圖3-13
傾斜式經軸架能滿足各軸紗片相互獨立、分層清晰的要求,適用于在進入漿槽之前,以鉤筘作分絞操作的經紗上漿(色經紗上漿等)。部分漿紗機上,為減小漿槽與相鄰的第一只整經軸之間的高度差,也采用一列傾斜式經軸架。
(三)退繞方式與退繞張力控制
盡管經軸架形式繁多,但它們的經紗退繞方式只有互退繞法和平行退繞法兩種。平行退繞法又可分為上退繞法、下退繞法和垂直退繞法。
典型的互退繞法如圖3-13中(a)、(d)所示。這種方法引紗操作比較簡單,紗線排列比較均勻整齊,轉動平穩。但是,后方的整經軸,特別是最后一軸由于缺乏這種控制,容易轉動不穩,反復發生過度送出,以至紗片松馳,為此,要對該軸施加較大的摩擦制動力。
互退繞法的整經軸(不包括最后一軸)轉動時,整經軸除由該軸紗線拖動外,還受到經紗片的助動作用。越往機前,整經軸所受助動力越大。最后一軸既無助動作用,又必須受最大的摩擦制動力,因此與其它軸相比,它的紗線退繞張力和伸長明顯增加,生產中經常發現該軸白回絲過長的現象。經紗片對部分整經軸進行助動的同時,還伴隨有上抬作用;相反,對另一部分整經軸由有下壓作用。于是在整經軸轉動軸承處產生的摩擦阻力也不同,助動作用和軸承摩擦阻力的差異引起各軸紗線退繞張力不勻,回絲量增加。
平行退繞法克服了互退繞法張力不勻、回絲量大的缺點。應用下退繞法如圖3-14(b)(e)所示,給引紗操作帶來不便。采用上退繞法如圖3-13(c)所示,經紗的斷頭不易及時發現。雙層經軸架上兼用上退繞法和下退繞法如圖3-14(g)、(h)的示時,下層整經軸斷頭的發現和處理都不太容易。相對而言,垂直退繞法如圖3-13(f)所示,紗線斷頭的觀察和處理十分方便。
四、上漿
經紗在漿槽內上漿的工藝流程如圖3-14所示。紗線由引紗輥1引入漿槽,第一浸沒輥2把紗線浸入漿液中吸漿,然后經第一對上漿輥3和壓漿輥4壓漿,將紗線中空氣壓出,部分漿液壓入紗線內部,并擠掉多余漿液。此后,又經第二浸沒輥5和第二對上漿輥6、壓漿輥7作再次浸漿與壓漿。通過兩次逐步浸、壓的紗線出漿槽后,由濕分絞棒將其分成幾層(圖中未畫出),再進入燥房烘燥。蒸汽從蒸汽管8通入漿槽,對漿液加熱,使其維持一定溫度。循環漿泵9不斷地把漿箱10中的漿液輸入漿槽,漿槽中過多的漿液從溢流口流回漿箱,保持一定的漿槽液面高度。
(一)上漿機理
1.浸漿與壓漿
紗線在漿槽中經受反復的浸漿和壓漿作用,浸壓的次數根據不同纖維、不同的后加工要求而有所不同。紗線上漿一般采用單浸單壓、單浸雙壓、雙浸雙壓、雙浸四壓(利用兩次浸沒輥的側壓)。粘膠長絲上漿還經常采用沾漿(由上漿輥表面把漿液帶上,并帶動壓漿輥回轉,經絲在兩輥之間通過時沾上漿液),沾漿上漿量很小。各種浸壓方式如圖3-16所示。
紗線在一定粘度的漿液中浸漿時,主要是紗線表面的纖維進行潤濕并粘附漿液,自由狀態下漿液向紗線內部的浸透量很小,帶有一定量漿液的紗線進入上漿輥和壓漿輥之間的擠壓區經受壓漿作用,上漿輥表面帶有的漿液、壓漿輥表面微孔中壓出的漿液、連同紗線本身沾有的漿液在擠壓區入口處混合并參與壓漿,見圖3-17所示。
根據彈性流體動壓潤滑理理論可以定性地分析,即使在壓漿輥的重壓下,擠壓區中紗線的上、下仍然存在一層漿液液膜,液膜的厚度決定了擠壓區內實際參與擠壓過程的漿液量以及紗線經擠壓后所帶漿液量。它和壓漿輥軸線方向單位長度內的壓漿力P、漿液粘度η、漿紗速度v有關,壓漿力越大,漿液粘度越低,漿紗速度越慢,則液膜厚度越小。因此,漿紗機慢速運行時壓漿力要適當減弱,否則液膜厚度過小,盡管
擠壓區內,彈性流體動壓接觸的壓力N(單位面積上的壓漿力)分布如圖3-17所示,圖中虛線為靜態下的壓力分布形式。沿紗線前進方向動壓接觸的壓力逐漸增加,在擠壓區出口處壓力急劇下降。壓漿力、上漿輥和壓漿輥的表面形態、表面硬度決定了擠壓區寬度和平均壓力,進而影響擠壓浸透效果。常用的壓漿輥表面硬度為肖氏硬度40°~65°,高壓上漿的壓漿輥肖氏硬度為80°~88°。在壓力N作用下,漿液向紗線內部浸透,紗線內空氣由擠壓區入口方向逸出,描寫浸透情況的Darcy定律為:
式中:vs—漿液浸透速度,即單位時間內浸透距離;K—漿液對紗線的滲透率;
η—漿液粘度;R—紗線半徑。
公式表明:壓漿力越小,漿液的粘度越大,漿液對紗線的滲透率越小,則浸透速度越低,漿液對紗線浸透不力。因此,較高粘度漿液上漿時要增大壓漿力(采用高壓上漿)、增大壓力梯度,以維持合理的漿液浸透速度。應當指出,壓力增大時漿液的動態粘度會有所增加,紗線受壓密作用滲透率也會有所減小,從而產生降低浸透速度的反作用,但是,這種反作用所造成的影響不如壓力增加的正作用強烈。

經過擠壓之后,紗線表面的毛羽倒伏、粘貼在紗身上,高壓上漿尤為明顯地表現出毛羽減少的效果。從微觀角度分析,吸有漿液的經紗通過強有力的擠壓之后,漿液與纖維的分子距離更加接近,分子間力與氫鍵締合力增強,并加速分子的相互擴散,結果漿液對纖維的潤濕性能、粘附強度得到提高。紗線離開擠壓區時,發生了第二次漿液的分配。壓力N迅速下降為零,壓漿輥表面微孔變形恢復,伴隨著吸
2.紗線覆蓋系數
漿槽中紗線的排列密集程度以覆蓋系數來衡量,覆蓋系數的計算公式為:
(3-9)
式中:K—覆蓋系數(%);d0—紗線計算直徑(mm);
M—總經根數;B—漿槽中排紗寬度(mm)
紗線的覆蓋系數是影響浸漿及壓漿均勻程度的重要指標。一定的上漿條件下,上漿率與覆蓋系數的關系如圖3-19所示。排列過密的經紗之間間隙很小,于是壓漿后紗線側面出現“漏漿”現象。為改善高密條件下的浸漿效果,可以采用分層浸漿的方法,使浸漿不勻的矛盾得到緩解,并且“漏漿”現象也有所減少。但是,解決問題的根本方法是降低紗線覆蓋系數,采用雙漿槽(見圖3-20)或多漿槽上漿,也可采取軸對軸上漿后并軸的上漿工藝路線。降低覆蓋系數不僅有利于浸漿、壓漿,而且對下一步的烘燥及保持漿膜完整也十分重要。不同紗線的合理覆蓋系數存在一定差異,一般認為覆蓋系數小于50%(即紗線之間的間隙與直徑相等)時可以獲得良好的上漿效果。
(二)濕分絞
濕分絞棒安裝在漿槽與烘房之間。經紗出漿槽后被濕分絞棒分成幾層以分離狀態平行進入烘房,以便初步形成漿膜后才并合,這樣可避免烘燥后漿紗之間相互粘連,減少出烘房而進行分絞時的困難,對保護漿膜完整、降低落漿率、減少毛羽、
提高漿紗質量極為有利。分絞過程中濕分棒本身作主動慢速回轉,以防止表面生成漿垢。長絲漿紗機的濕分絞棒中還通入循環冷卻水,防止分絞棒表面形成漿皮以及短暫停車時紗線粘結分絞棒。在熱風式漿紗機或熱風烘筒式漿紗機上
(三)漿槽區的紗線伸長控制
漿槽區(從引紗輥到第二上漿輥)為紗線伸長的第二控制區。該區內紗線的伸長和張力應比整經軸退繞區的(第一控制區)小,于是退繞區內產生的部分紗線伸長在漿槽區得到恢復,通常稱這種伸長減少的現象為負伸長。負伸長的目的是使紗線在較小的張力狀態下進行良好的浸漿和壓漿,并且減少紗線的濕態伸長。
漿槽內可能達到負伸長量與浸壓次數有關。浸壓次數增加,紗線受到拉伸作用就增大,可能達到負伸長量就減少。因此,在滿足浸透和被覆要求的條件下,應盡量減少浸壓次數,以避免不必要的紗線濕態伸長。
(四)上漿率和漿液浸透與被覆的控制
不同纖維、不同紗線對上漿率和漿液的浸透與被覆有不同要求。例如,長絲上漿重在浸透,使纖維抱合;毛紗、麻紗上漿側重被覆,讓紗身光潔、毛羽貼伏;棉紗上漿則兩者廉顧,其中細特棉紗上漿率高于粗特棉紗。因此,上漿過程中要根據具體上漿對象嚴格控制上漿率,合理分配浸透和被覆比例。上漿率波動,浸透與被覆比例不當,會對織造產生嚴重影響。
漿紗過程中,主要通過以下幾個因素來控制上漿率和漿液的浸透、被覆程度。
1.漿液的濃度、粘度和溫度
漿液濃度增大,一般粘度也就增加,粘度增加使擠壓區液膜變厚,參與擠壓的漿液量增多。如果第二次分配中壓漿輥的吸漿能力穩定,那么液膜厚度就基本決定了紗線的上漿率,液膜增厚,上漿率增大。但是從Darcy定律可知:漿液粘度增加,其浸透速度v2下降,浸透能力削弱,浸透到內部的漿液少而被覆在表面的漿液多。當漿液粘度過大時,會引起上漿率過高,形成表面上漿,紗線彈性下降,減伸率增大,織造時產生落漿和脆斷頭。同時,漿料消耗量大,上漿成本提高。相反,粘度過小則液膜厚度過小,上漿率過低,并且浸透偏多,被覆過少,其結果為漿紗輕漿起毛,織機開不清梭口,經紗斷頭增加
上述分析表明:上漿過程中要做到漿液定濃、定粘和定溫,以控制漿紗上漿率和漿液浸透與被覆程度。
2.壓漿輥的加壓強度
壓漿輥的加壓強度就是擠壓區內單位面積的平均壓力。加壓強度提高,則擠壓區液膜厚度減小,上漿率下降,漿液浸透增多,被覆減少。過大的加壓強度會引起漿紗輕漿起毛;過小,則紗線上漿過重,并且形成表面上漿。
在傳統的單浸雙壓低濃漿液常壓(壓漿力小于6kN)上漿時,壓漿輥加壓強度的工藝設計原則為前重后輕(即第一壓漿輥加壓強度大、第二壓漿輥加壓強度小)。這樣,在第一壓漿輥的擠壓區內,由于重壓紗線獲得良好的漿液浸透;第二壓漿輥的擠壓區內,輕壓使液膜較厚,以保證壓漿后紗線的合理上漿率及表面漿液被覆程度。
用于雙浸雙壓中壓(壓漿力20~40kN)上漿的漿液濃度和粘度較高,相應的壓漿輥加壓強度工藝設計原則為前輕后重,逐步加壓。高濃度條件下,第二壓漿輥加壓強度較大,使液膜不致過厚,以免上漿過重。
3.漿紗速度
漿紗速度決定了液膜厚度。漿紗速度對上漿率的影響由二方面因素決定。一方面,速度快,壓漿輥加壓效果減小,漿液液膜增厚,上漿率高。另一方面速度快,紗線在擠壓區中通過的時間短,漿液浸透距離小,浸透量少。二方面因素的綜合結果,過快的漿紗速度引起上漿率過高,形成表面上漿,而過慢的速度則引起上漿率過低,紗線輕漿起毛。現代化漿紗機都具有高、低速的壓漿輥加壓力設定功能,高速時壓漿輥加壓力大,低速時壓漿輥加壓力小。在速度和壓力的綜合作用下,液膜厚
漿紗速度還與擠壓前的浸沒輥浸漿時間有關。速度快,浸漿時間短,對擠壓前的紗線潤濕和吸漿不利。
因此,上漿過程中應當穩定漿紗速度,并盡量采用壓漿輥壓漿力自動調節系統。
4.壓漿輥表面的狀態
傳統的壓漿輥表面包覆絨毯(或毛毯)和細布。由于包卷操作不便,要求較高,包卷質量不穩定,因此逐步被橡膠壓漿輥所替代。橡膠壓漿輥外層為具有一定硬度的橡膠層,一種橡膠壓輥的表面帶有大量微孔,另一種為光面。一般光面橡膠壓漿輥作為第一壓漿輥,微孔表面橡膠壓漿輥作第二壓漿輥。
各種壓漿輥都具有吞吐漿液的功能,在擠壓區入口吐出漿液,而在擠壓區出口吸收漿液。相對而言,光面橡膠壓漿輥的吞吐能力較弱。壓漿輥表面細布的新舊和橡膠壓漿輥表面微孔狀況,決定了擠壓區口處壓漿輥的漿液吞吐能力,特別是出口處第二次漿液分配的吸漿能力。因此,壓漿輥表面狀態對上漿率和漿液被覆與浸透程度起著重要作用。
5.紗線在漿槽中浸壓次數、穿紗路線、浸沒輥形式及其高低位置
改變紗線在漿槽中浸壓次數及穿紗路線,可以改變漿液對紗線的浸透程度和漿紗上漿率。浸壓次數增加,浸漿長度增大,漿液對紗線的浸透程度和紗線上漿率也相應提高。長絲上漿率低,一般采用單浸單壓或沾漿方式;短纖紗通常以單浸雙壓方式上漿,壓漿力符合前重后輕的原則,上漿率和漿液對紗線的浸透與被覆比較適當;在中壓、高壓上漿或對上漿率大、漿液浸透程度要求較高的紗線上漿時,可以采用雙浸雙壓,甚至雙浸四壓方
穿紗路線確定后,浸沒輥的高低位置就決定了紗線的浸漿時間,從而影響紗線的潤濕和粘附漿液程度,因此上漿過程中要固定浸沒輥高度。
浸沒輥形式對浸漿情況有較大影響。花籃式浸沒輥是一個空心轉籠,轉籠與紗線接觸面積很小,因此有利于紗線雙面浸漿。但是花籃式浸沒輥對清潔工作帶來不便,并且轉動時會攪動漿液引起泡沫。目前較多使用的是實心輥形式的浸沒輥,部分漿紗機上以三根實心輥傾斜排列構成紗線的浸漿區域,浸漿效果較好,有利于漿紗機的高速。
6.漿槽中紗線的張力狀況
漿槽區的紗線負伸長使上漿紗線的張力下降,纖維之間的間隙擴大,顯然有利于紗線的浸漿和壓漿。
五、烘燥
濕分絞后的紗線在烘燥區內被烘干,紗線表面形成漿膜。對烘燥過程提出的要求為:紗線伸長小、漿膜成形良好、烘燥速度快、能量消耗少。
漿紗的烘燥方法按熱量傳遞方式分為熱傳導烘燥法、對流烘燥法、輻射烘燥法和高頻電流烘燥法。目前常用的熱風式、烘筒式和熱風、烘筒相結合的烘燥裝置主要采用對流和熱傳導烘燥法。
(一)烘燥原理
反映漿紗烘燥過程的烘燥曲線如圖3-22所示。曲線1表示了漿紗的烘燥速度(烘燥過程中紗線回潮率變化速度)變化規律。可以看出,整個漿紗烘燥過程分為三個階段,即預熱階段、恒速烘燥階段和降速烘燥階段。曲線2和曲線3則分別表示紗線的溫度和回潮率變化規律。
預熱階段中,紗線溫度迅速增高,水分蒸發的速度逐步加快,烘燥速度上升到一個最大值。回潮率由A變為B,變化的絕對量不大。
恒速烘燥階段中,單位時間內紗線從周圍載熱體(熱空氣或烘筒壁)獲得熱量為
(3-10)
當公式用于對流烘燥時,式中:
F——紗線受熱面積;
K——熱空氣與紗線的換熱系數;
t1
當公式用于熱傳導烘燥時,式中:
F——紗線與烘筒接觸面積;K——濕漿紗導熱系數λ與紗線當量直徑d之比;
t1、t2——分別為紗線外側(空氣側)和內側(烘筒側)的溫度。
恒速烘燥階段的特征是:(1)紗線吸收熱量后表面水分大量汽化,由于毛細管作用,使足夠的水分源源不斷地移到紗線表面,滿足汽化需要,有如水分從液體自由表面的汽化過程;(2)汽化帶走的熱量與吸熱量平衡,故紗線溫度不變,紗線與空氣接觸表面的溫度(t1)和空氣濕球溫度相等。單位時間內汽化的水分量(即烘燥速度)
(3-11)
式中:C—t1溫度下水的汽化熱。
恒速烘燥階段中烘燥速度不變,因此紗線回潮率線性下降。烘燥速度與溫度差(t2-t1)及K值成正比。
在降速烘燥階段中(圖中C點之后),由于漿膜逐步形成,阻擋了紗線內水分向外遷移和熱量向內傳遞,于是紗線表面供汽化的水分不足,汽化速度下降,紗線吸熱量大于汽化帶走的熱量,結果紗線溫度上升,回潮率變化漸漸緩慢,烘燥速度逐步下降為零。
(二)烘燥方法對烘燥速度及能量消耗的影響
1.對流烘燥法
熱風式烘燥裝置主要采用對流烘燥法。熱空氣是載熱體,向紗線傳遞熱量,同時又是載濕體,帶走紗線蒸發的水分。與紗線進行熱濕交換后的熱空氣要循環回用,以節約能量。為防止熱空氣中含濕量過度增加,進而引起熱空氣濕球溫度(即紗線與熱空氣接觸的表面溫度t1)過高,烘燥勢降低,影響熱量傳遞,一般在熱空氣循環回用過程中要排除部分熱濕空氣,并補充一些干燥空氣,經混和、加熱后投入使用。這種載熱體與載濕體合二為一烘燥的形式顯然不夠合理,熱濕空氣的不斷排除不僅帶走水分,同時也帶走了熱量,引起能量
物質內水分從溫度高、濕度高的部位向溫度低、濕度低的部分移動。在降速烘燥階段中,由于漿膜阻隔,熱量不易向紗線內部傳遞,于是紗線的表面溫度高,紗線的內部溫度低,所形成的溫度梯度指向紗線外部,與濕度梯度相反,對濕度梯度作用下水分由里向外的移動產生阻擋效果,影響水分向外遷移,從而烘燥速度低,降速烘燥過程延續時間較長,見圖3-22所示。這是對流烘燥法烘燥速度低的另一主要原因。
2.熱傳導烘燥法
煤筒式烘燥裝置主要采用熱傳導烘燥法。烘筒作為載熱體,通過接觸向紗線傳遞熱量,而周圍的空氣是截濕體,帶走漿紗蒸發的水分,載熱體和載濕體分離是熱傳導烘燥法的優點之一。烘燥過程中水分蒸發,在烘筒表面形成積滯蒸汽層(見圖3-23所示),使烘燥勢下降,影響水分汽化速度。因此,在烘筒外裝排氣罩,以高速氣流作為載濕體迅速排走積滯蒸氣層,讓干燥的空氣補充分到紗線表面,維持整個烘燥過程中較高的烘燥勢。與對流方式相比,導熱系數高是熱傳導方式的優點之二。在烘燥過程中,烘筒向紗線傳遞熱量快,其烘燥速度比熱風式明顯提高。
在降速烘燥階段中,紗線靠近烘筒的一側濕度大、溫度高,于是濕度梯度和溫度梯度方向一致,促進紗線內的水分逆濕度梯度方向移動,有利于加快烘燥速度,縮短降速烘燥階段。這是熱傳導烘燥法的優點之三。
熱傳導烘燥法在烘燥速度上明顯優于對流烘燥法,圖3-22中曲線1、2表明了兩者降速烘燥時間的顯著差異。在蒸汽消耗方面,前者的節能效果十分明顯。
(三)烘燥方法對漿紗質量的影響
1.
對流烘燥法的烘燥裝置(烘房)中繞紗長度大,由于長片段的紗線行進時缺乏有力的握持控制,于是紗線伸長較大、片紗伸長也不夠均勻。當紗線排列密度較大時,因熱風的吹動紗線會粘成柳條狀,以致于漿紗分絞困難,分絞后漿膜撕裂,毛羽增多,影響漿紗質量。但是,對流烘燥法紗線與烘房導紗件表面接觸很少,特別是濕漿紗經分絞、分層后烘燥時,紗線相互分離,漿液很少粘貼導紗表面,對于保護漿膜,減少毛羽十分有利。為此,對流烘燥法常被用作濕漿紗的預烘(特別是長絲和變形紗上漿),預烘到漿膜初步形成即止。在漿膜初步形成之前的等速烘燥階段中,水的汽化速度快,對流烘燥的烘燥速度并不低,這是對流烘燥法常被用作預烘的另一原因。
2.熱傳導烘燥法
熱傳導烘燥法中,紗線緊貼主動回轉的烘筒前進,使紗線受到良好的握持控制,并且紗線行進中排列整齊有序。因此,熱傳導烘燥法對紗線伸長控制十分有利,紗線的伸長率小,僅為對流烘燥法的60%左右,并且片紗伸長均勻,伸長率易于調整。
熱傳導烘燥法漿膜容易粘貼烘筒,破壞漿膜的完整性,對最先接觸濕漿紗的幾只烘筒要進行防粘處理。另外,烘筒上相鄰紗線之間有粘連現象,特別是紗線排列密度較大時粘連嚴重,引起漿紗毛羽增加。由于熱傳導烘燥法對濕漿紗進行烘燥時會產生上述弊端,目前部分紗線上漿時采用對流和熱傳導相結合的烘燥裝置,即熱風烘筒聯合式烘燥裝置。該裝置先以對流方式使紗線初步形成良好的漿膜,然后再用熱傳導方法強化烘干,并使紗線經過熨燙,毛羽貼伏。

(四)幾種常用的烘燥裝置
1.烘筒式烘燥裝置
烘筒式烘燥裝置中,紗線從多個烘筒表面繞過,其兩面輪流受熱,蒸發水分,故烘干比較均勻。烘筒的溫度一般分組控制,通常為二至三組。濕紗與第一組烘筒接觸時,正值預烘和等速烘燥階段,水分大量汽化,要求烘筒溫度較高,提供較多熱量,適當地提高烘筒溫度還有助于防止漿
紗線先分層經烘筒預烘,然后再匯合成一片繼續烘燥。如闊幅高密織物的經紗通過雙漿槽上漿后,紗線的烘房中的繞紗方式一般如圖3-24所示。漿紗的分層預烘不僅降低紗線在烘筒表面的覆蓋系數,有利于紗線中水分蒸發,提高烘燥速度,而且使紗線之間的間隙增大,避免了鄰紗的相互粘連現象。濕紗預烘到漿膜初步形成之后,再匯合成一片繼續烘燥,于是紗線干分絞后漿膜完好,表面毛羽也少。烘筒結構如圖3-25所示。
2.熱風烘筒聯合式烘燥裝置
熱風烘筒聯合式烘燥裝置中,紗線先經熱風烘房預烘,圖3-26所示為大循環烘燥裝置的熱風烘房的結構示意圖。大循環烘燥裝置內空氣的流程如圖3-27(a)所示。

圖3-28熱風烘筒聯合式烘燥裝置的繞紗方式
熱風烘房的長度和個數可根據上漿的具體要求選擇。合纖長絲上漿時,為加強預烘效果,一般采用兩個串聯著的熱風烘房,上漿后的長絲能保持良好的圓形截面。
熱風烘筒聯合式烘燥裝置中紗線的繞紗方式一般如圖3-28所示。
六、后上蠟與干分絞
烘干的紗線離開烘筒后尚有余熱,于是緊接著進行后上蠟加工。漿紗后上蠟通常采用上蠟液的方法,其裝置見圖3-29所示。后上蠟有單面上蠟和雙面上蠟之分,雙面上蠟比較均勻,效果較好,但機構較復雜。
干分絞棒的根數為整經軸數減一。比較簡單的單層經軸架有如圖3-30所示的三種典型分紗路線,質量要求較高的細特高密織物經紗上漿時,每一只整經軸的紗線還要分絞,形成兩層見圖3-30(a)所示,通常稱為小分絞或復雜分絞,這對于減少并頭、絞頭疵點十分有利。

七、濕分絞區、烘燥區和干分絞區的紗線伸長控制
紗線在烘燥區內由濕態轉變為干態,干態和濕態條件下紗線的拉伸特性有所不同。干
在傳統的熱風式漿紗機上,從第二上漿輥到車頭拖引輥為一個紗線伸長控制區,通過調節兩輥之間的差微變速器來改變它們表面線速度的差異,從而控制該區紗線伸長。該區域中線處在干、濕兩種狀態下,由于干分絞區紗線必須維持一定張力數值,以便紗線順利分絞,結果使濕區漿紗的張力也比較大,這種把干區和濕區合二為一的伸長控制方法顯然會導致紗線濕態伸長增大,對漿紗質量產生不利影響。
烘筒式漿紗機上烘筒的傳動方式有鏈條積極傳動和鏈條摩擦傳動(或摩擦離合器鏈條傳動,摩擦力可調)兩種。鏈條積極傳動的烘筒對紗線有控制作用,紗線的前進速度由烘筒表面線速度決定。鏈條摩擦傳動的烘筒既能主動回轉,又不會對紗線產生強制的牽引作用,烘筒的表面速度基本上由紗線的前進速度決定。目前較多的漿紗機把漿紗濕區的烘筒設計成鏈條摩擦傳動方式,以自動適應漿紗在烘干過程中伸長和收縮特性的變化,減少漿紗的濕態伸長。由于干漿紗或較干的漿紗具有一定的承受拉伸能力,因此漿紗干區的烘筒被設計成鏈條積極傳動方式,以便對紗線的運動實行積極控制。
熱風烘筒聯合式漿紗機中,考慮到漿紗經單程或雙程熱風房預烘后漿膜已初步形成,紗線已初步烘干,因而烘筒的傳動都采用鏈條積極傳動方式,如GA303型漿紗機等。烘筒區作為干區和濕區的分界,對紗線進行積極控制。
典型的紗線伸長第三控制區(濕區)控制原理如圖3-31所示(第四控制區的控制原理類同)。擺動輥1作為紗線張力感應元件,隨漿張力變化克服彈簧8的力繞O1點擺動,從而改變下方電位計3的電位值。電位值變化信號輸入到控制器5與電位計4的設定電位(設定電位對應著設定的紗線張力)相比較,然后由控制器5發出控制信號,通過
八、漿軸卷繞
上漿后的紗線被卷繞成漿軸,織造工序對漿軸卷繞要求如下:
紗線卷繞張力和卷繞速度恒定,漿軸卷繞密度均勻、適當,紗線排列均勻、整齊,漿軸外形正確、圓整。
漿紗機上通過漿軸恒張力卷繞、壓紗輥的漿軸加壓和伸縮筘周期性空間運動來滿足上述要求。
(一)漿軸恒張力卷繞
從拖引輥到漿軸卷繞點是第五紗線伸長控制區,該區的紗線經上漿和烘干,能經得起較大的外力拉伸作用。為適應漿軸卷繞密度均勻、適當的要求,該區紗線卷繞張力就當恒定,并且張力數值稍大。實現恒張力卷繞的方法有很多,下面就幾種典型的方法作簡要介紹。
1.重錘式無級變速器
重錘式無級變速器能根據卷繞力矩的變化自動調整卷繞速度,保證紗線的恒張力、恒速度卷繞。該機構適應高速,并具有傳遞力矩大、能量損耗少等特點。用于張力自動調節的GZB重錘式無級變速器由變速和調節兩部分組成,其結構如圖3-32所示。調節重錘的位置可以設定紗線的卷繞張力。
液壓式無級變速器恒張力卷繞原理與重錘式無級變速器相同,它以可調的氣缸作用力代替重錘重力作卷繞張力調節,張力數值以氣缸壓力顯示,操作十分方便。
2.張力反饋調速的P型鏈式無級變速器
漿軸恒張力卷繞的自控系統由張力檢測、控制和執行機構三部分組成,其工作原理如圖3-33所示。擺動輥1受漿軸卷繞張力和氣缸3的推力處于平衡位置,氣缸3的推力由調壓閥2根據卷繞張力的要求進行調節。電位計4的電位要進行設定,使擺動輥1的平衡位置對準指示器10上標記。
當卷繞張力變化后,擺動輥繞O1軸轉動,偏離平衡位置,帶動電位計6改變電位值,電位值改變信號輸入到控制
(二)壓紗輥的漿軸加壓
為獲得適當而又均勻的漿軸卷繞密度,漿紗機和并軸機都采用漿軸卷繞壓紗輥加壓裝置。部分長絲漿紗機軸對軸上漿后還需并軸加工,這種漿紗機上一般不裝加壓裝置。

傳統的漿紗機通常使用杠桿式加壓裝置,見圖3-34所示,以移動重錘位置來改變加壓力,漿軸卷繞過程中加壓壓力維持不變。
現代新型漿紗機都采用液壓方式進行漿軸卷繞加壓,部分加壓機構還兼有自動上、落軸功能。液壓式加壓原理如圖3-35所示。液壓式漿軸卷繞加壓給操作帶來很大方便、并且加壓壓力的調節比較準確,漿軸卷繞過程中加壓力不變。
(三)伸縮筘周期性空間運動
傳統的漿紗機上裝有軸向移動的布紗輥和兩根偏心平紗輥,布紗輥作軸向移動布紗,有利于漿軸上紗線均勻排列,互不嵌入,使漿軸表面平整。平紗輥的工作情況見圖3-36所示,新型漿紗機的伸縮筘作軸向往復移動,部分伸縮筘在往復運動的同時還作筘面的前后擺動,組成周期性的空間運動,兼有布紗輥和平紗輥二者的功能。
九、漿紗墨印長度及測長打印裝置
漿紗墨印長度是表示織成一匹布所需要的經紗長度。在漿紗過程中,漿紗機的測長打印裝置根據所測得的漿紗長度,以漿紗墨印長度為長度周期,間隔地在漿紗上打上或噴上墨印,作為量度示記。
早期的漿紗機都使用差微式機械測長打印裝置。這種裝置容易產生機械故障,引起墨印長度不準(又稱長短碼)等漿紗疵點。新型漿紗機一般采用電子式測長裝置,在測長輥回轉時,通過對接近開關產生的脈沖信號進行計數,從而測量測長輥的回轉數,即漿紗長度。
噴墨式打印裝置的結構如圖3-37所示。電磁閥開啟后,壓縮空氣經a孔、c孔進入空腔d,這時
噴墨式打印裝置采取非接觸式的噴印工作方式,在漿紗高速運動時可以避免打印動作對漿紗的機械損傷。
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