国外第三代自动络纱机的技术进步

内容提要：国外全自动络纱机在20世纪末已发展到第三代，具有精密卷绕、精密纺叠、精密定长、电子清纱、空气捻接、在线质量栓验及纱疵分级等自动化监控功能，使自动络纱机成为现代纺纱设备中高科技的装备，为下工序对筒子纱的质量要求及高速退绕提供了必要的条件。　　关键词：自动络纱机；张力控制；精密卷绕；精密纺叠；电子清纱；空气捻接　　随着无梭织机及针织机速度、产品质量的不断提高，对筒子纱的质量要求也日益增高，如喷气织机转速已达1800转/分，引纬率3000米/分，归纳起来络筒机生产的筒子纱质量要达到四个方面的要求：筒子卷绕密度均匀、无结头、纱疵少、毛羽少。国内外机械制造厂商围绕四个目标经努力取得较大成功。　　一、均匀的络纱张力控制及精密卷绕、精密防叠及精密定长　　1、第二代自动络纱机〔德国赐来福公司Autoconner238、意大利纱维沃Espero、日本村田N07-D、N07-Ⅱ等〕及我国1332系列普通络纱机络纱张力控制都是随机的、是予先设定一个张力控制值，络纱全过程纱线张力变化是随机不受控的、不能因纱线退绕及卷绕过程中张力的变化进行瞬时调节，卷绕密度因张力不匀而不均匀，造成纱线在下游工序〔喷气织机〕等退绕时张力波动，并使筒子纱染色不匀。　　90年代末德国Ac338、意大利的奥立安orion及日本村田公司生产的PC21型等自动络纱机都介决了络纱张力在线控制，实现均匀卷绕密度的精密卷绕问题。　　以德国AC338为例，在每个络纱头清纱器上端装有张力
传感器随时检测络纱过程中动态张力变化值并及时经计算器调节张力控制器形成闭合的张力自动控制体系，动态的纱线张力作用在传感器表面〔一种活塞探头〕，活塞因纱线张力大小而改变对光电管的蔽光程度，随着纱线退绕中气圈张力变化使传感器组合体内电子线路随之变化，从而不断调节电磁线圈的电压值。通过张力传感器将该值传到张力控制系统实现对纱线张力的控制，使瞬间纱线张力稳定一致。这种原量与技术被先进的自动络纱机应用，真正实现络纱的精密卷绕、把卷绕密度稳定在一定水平上，这种高科技的张力控制使自动络纱机性能提高到一个全新的水平。　　2、在AC338自动络纱机上为实现精密卷绕在防叠方面做了重要攻进。络筒重叠卷绕即带状卷绕，主要原因是槽筒与筒子之间速比不恰当。带状卷绕使下一工序退绕时产生脱圈断头及因不适当的摩擦使筒子纱损坏产生毛羽，带状卷绕密度比正常交叉卷绕的筒子纱大在染色时影响颜色渗透产生染色不匀。　　3、在AC338自动络纱机上加装"propack"装置用以控制络纱滚筒与筒子纱之产生接触压力和线速度比。由于AC338自动络纱机是变频调速电机分别直接传动每个槽筒的，　　　　　　因"propack"装置可有效控制槽筒与筒子纱之间的压力并调节槽筒速度，这样可大大提高筒子纱交叉卷绕质量，消除或避免由于速比不正确而产生的“带状卷绕”。槽筒与筒子纱之间的速度达到监界值即出现"带状卷绕"，即纱线卷绕呈平行状态。带状卷绕的产生与槽筒、纱线种类、卷绕直径有关。　　AC338上的propack可随时监测与计算槽筒与筒子之间的速比并进行调节，可跳过产生带状卷绕的速比临界值，使筒子纱卷绕始终保持正确的交叉卷绕状态，这是普通防叠机构做不到的。　　表1所示为AC338自动络纱机加装"propack"装置后生产的筒子纱在下游工序退绕速度显著提高。　　表1纱支〔英支〕筒子直径筒子纱最大退绕速度〔米/分〕差异英支毫米无Propack有Propack纯棉30支28011501440+290纯棉702409401325+385涤棉65/3520支28012201480+260涤棉65/3530支24012301450+220纯粘纤42支24013451920+620　　意大利及日本的新型自动络纱机亦有与AC338类似的张力控制及防叠系统，如意大利"奥立安"〔orion〕自动络纱机上整个筒子纱卷绕过程是由C.A.P〔computerAidedpackage〕系统控制的,使络纱张力始终受到调控,每个卷绕头都按指令监控与修改筒子纱与槽筒之间的传动比以避免"叠圈"现象产生，日本村田公司的PC21型自动纱机上的张力控制也是单锭封闭式，卷绕质量有很大提高。　　日本村田公司的PC21自动络纱机采用多线槽筒切换的方法解决带状卷绕：　　（1）单线槽筒在高速卷绕时〔线速在1000米/分以上〕会出现较多的带状卷绕；在双线槽筒上往往在筒纱卷绕直径在200毫米时产生带状卷绕；　　（2）2.5个槽的槽筒在筒纱卷绕直径在200毫米时卷绕速比在1:1.5,双线槽筒在靠近筒纱卷绕直径为200毫米时,卷绕速比为1:0.8时,即筒纱与槽筒表面卷绕的线速比在1.25至0.8之间要比单头卷绕时的带状卷绕少,退绕状况好,基本没有脱圈现象日本村田公司在解决带状卷绕防止高速退绕脱圈问题上,采用多槽槽筒的方法,具具有十分有效的效果，PC21络纱机上采用2-2.5槽的多槽筒,可以解决高速退绕时,脱圈现象的发生。当被卷绕的筒子发生带状卷绕的瞬间，可以自动切换导纱线槽，使卷绕状况得到改进，其切换方法：　　①当卷绕在双线沟槽切换为2.5线沟槽时，筒纱直径为200毫米时，基本无带状卷绕发生；　　②当在2.5个槽的槽筒上切换成2个槽时，卷绕直径在告近250毫米时，高速退绕的脱圈现象得到改进，可使筒子纱的带状卷绕消除。这种自动控制切换沟槽数的方法，使高速卷绕筒子的卷绕质量，十分理想。　　③PC21自动络纱机多槽槽筒自动切换的防叠方法比普通槽筒卷绕的筒子纱退绕速度可增加30%。　　二、无结头纱的生产：　　纱线接头方式有人工、机械及空气捻接三种方式，空捻接头技术是当代发展趋势，它可介决结头大的问题，接头质量好，接头处直径是原纱直径的1.2倍，而人工、机械、打结器接头直径是原纱直径的3-4倍。空捻接头可减少针织布的破洞，普通接头纱由于结头大在生产高密织物时会在钢筘处断经或在布面上有较大的疵点，空捻接头克服上述问题，减少织机断头、提高织机效率及产品质量。　　空捻接头是将纱尾搭接在紊流空气箱中，由气箱中的强气流进行捻接接头，接头时间及耗气量均可调节，从而满足空捻纱的质量要求，垂直于纱尾的气流在捻接的同时还给接头纱一定的捻度。　　空气捻接器捻接纱线的过程是将纱交叉放入捻接器中，将多余纱线切除，切除后的纱线进入振荡器退捻，最后时入气腔加捻，完成接头。　　空捻接头技术使接头后的纱获得足够强力〔约为原纱强力的0.8-0.85〕，外观好，接头处纱的直径比原纱直径稍有增加，无明显重量偏差及缺陷，在静态负荷下与原纱弹性一致。捻接接头不需要外界材料，因此染色亲合性一致。　　目前空捻接头技术已广泛用于任何原料、任何品种、纱支的接头，是络纱工序不可分开的部分。　　空气捻接对接头强力、弯曲度有显著影响，如织物外观、织机或针织朵生产效率，试验表明：　　①当纱尾捻接时空气量增加、空捻纱强度增加；纱尾收缩值增加、空捻纱断裂强力也增加；接头时间长捻接动作慢时，纱的强力降低。　　②当纱尾捻接空气量增加，纱弯曲刚度减少；纱尾收缩值增加，空捻纱弯曲刚度增加；接头时间长接头速度低，纱的抗弯刚度减少。　　国内外生产的各式空捻器其打接原理及提高捻接纱强力、增加接头处弹性的做法都相同，不同的是各自设计出不同的捻接箱体结构及罩盖。空捻器的设计及使用时有以下因素值得注意：　　①接头长度不影响纱的强度，但影响纱外观质量。　　②空捻箱形状会影响捻接纱强力。　　③捻接接头时开始使松散纤维加捻〔或包缠〕，形成空捻接头过程对捻接纱质量有重要影响，退捻时空气压力，纱的捻度、支数等都影响接头强力，压缩空气爆发的持续时间不影响捻接纱强力，但退捻时空气压力的制约作用却十分重要。　　意大利美期丹空捻器接头质量好、接头成功率高、耐用。美期丹机械式结头器结头合格率高但机械太复杂维修困难、多不使用，国内许多厂家生产空捻器如上海五金二厂等；国产空捻器尚须在使用寿命及结头成功率上下功夫进一步改进。　　目前市场上供应的空捻器已分别用于粗、细支纱、花色纱、股线、弹力包芯纱及紧密环锭纱等不同品种，除普通式空捻外还有热捻湿捻等捻接器。表2：空捻接头对针织机效率的影响原纱织物数量空捻接头纱停台机械接头纱停台40英支60米0.200.7080英支60米1.672.53表3：空捻接头时喷气织机强物的影响原纱45英支涤/棉混纺纱织机喷气速度440转/分经向错支空捻/机械2.03/11.25断纬疵点个/100米空捻/机械8.21/13.50　　总之，空气捻接器对提高原纱和织物质量、提高生产效率有显著作用，亦相应降低了成本，比机械打接器维修量相应减少。　　络纱机用空捻器接头技术后接头纱外观基本与原纱一致，为环锭细纱机提高车速创造条件，如减少钢领直径、提高纺纱速度，目前环锭细纱机速度已高达25000转/分，这与络筒机用空捻接头有密切关系。　　三、纱疵减少--电子清纱器迅速发展　　我国在1332型络纱机上已有40～50%推广应用电子清纱器，电清技术由普通型、提高型发展到智能型。在1332络纱机上应用普通型、提高型，在国产纱维沃及AC238上已配用智能型。国外都已采用智能型，如AC238采用Peyer540型电子清纱器,性能优越、灵每度高、检测功能强、纱疵清除范围广,该机有三种"固定清纱曲线"，也可根据工厂需要自行设定"清纱曲线"控制棉纱质量水平，意大利欧立安〔ORION〕自动络纱机上配备的智能型电子清纱器,每个单锭相当一个工艺试验室,可以做到对捻接质量、疵点、周期性小疵点、异纤及超标准毛羽造成的疵点进行控制及清除，德国AC338自动络纱机上的电子清纱器已成为卷绕过程中的重要部件用以监测和保证纱线质量，形成一体化的清纱器，其清纱性能在电脑屏幕上可精确设定，如纱疵超过极限值清纱器指令切断纱线并向卷绕部件发出信号以中断卷绕，捻接质量也由清纱器单独监控，捻接纱接头归类于一挡清纱类型。　　电子清纱器不仅负担清纱及质量监测任务、还有统计功能，可记忆、贮存并报告生产运行状况及疵点分级，完成纱疵分级任务。　　清纱器的清纱曲线对纱疵的粗细节及其长度的划分较细、档次密小，按需要可分档控制各种类型的纱疵。　　电子清纱器的位置，除日本外都是放在捻接器之上，对捻接质量进行监测。上蜡装置一般放在电清上面，以消除上蜡对电清的干扰。新型电子清纱器可自动调节适合各种速度监测及检查各种卷绕速度下的纱线质量，不因启动和正常卷绕速度差异变化而产生误切。　　最新型自动络纱机上上吸头已配有传感器可将纱疵全部吸出经电清切除，不会漏切。　　电子清纱器分光电式及电器式两种，各有特点，但都因环境受到干扰，如果车间和络纱机自动净化程度高、车间温湿度恒定，干扰即排除。　　无夕雷声QS-5型为光电多功能型电子清纱器，具有清除长、短粗节、长细节、静态检测及对棉结杂质等小疵点有分档选择的功能，其中超原纱直径0.6-2.4倍，长度1-10cm的短粗节可分十挡选择;长粗节为0.2-0.8倍,长度100公分,分九档选择;长细节为疵直径小于原纱0.15-0.5倍,长度100公分,分九档选择。　　QS-8型为电容式清纱器，具有长短粗节、纱疵的清除功能，其中短粗节为原纱的0.5-3倍，长度1-10公分；粗节为0.3-1倍，长度为100公分。　　我国长岭及无夕雷声生产的智能型电子清纱器与国外同类产品水平相同,可以做国内外自动络纱机上智能型电子清纱器的替代品.　　目前电子清纱器已由模拟式发展为数字式,检测及清纱性能有很大提高。　　德国AC338自动络纱机选用乌期特电子清纱系列，性能及稳定可靠性都很好。　　电子清纱器的功能是络筒机完成清除纱疵，提高纱线质量的重要组成部分，智能型电子清纱器还负着对纱线质量的监测及纱疵分级的功能。　　四、减少毛羽：　　毛羽是现代纺织生产遇到的重要问题，目前日益引起国内外纺织界高度重视，毛羽会使喷气织机引纬失败，产生停合占70%，还会使织物形成染色不匀的疵点，细纱及后加工工序产生许多飞花、恶化生产环境也会造成新疵点，因此如何减少毛羽是纺织生产中的重要课题。　　细纱是产生毛忌的主要工序之一，最新研究成果认为毛羽不仅由钢领钢丝圈配套问题引发，更重要的是由于纺纱三角区对纤维运动的失控造成，90年代末国外一些公司研制出紧密纺环锭细纱纺纱技术基本消除了纺纱三角区，使毛羽大幅度减少，甚至后加工工序的烧毛工序也可省去，浆纱工序减少对毛羽的工艺技术负担也大有减轻，显著的减少细纱毛羽对络纱工序毛羽的产生。　　络纱机也是产生毛羽的重要工序，由于带有毛羽的细纱管纱在络筒工序高速退绕，〔自动络纱机线速度高达1500米/分，一般也有1000米/分，我国1332槽筒络纱机线速度600米/分〕，造成管纱上的细纱自身摩擦，一般比细纱毛羽增加3-4倍，除了要认真介决细纱纺纱产生的毛羽问题外，络纱机也要采取减少毛羽的相应措施。　　国外先进的自动络纱机上对减少毛羽采取了积极措施一方面使络纱张力保持稳定一致，使一个筒子纱上纱线张力稳定均匀可减少纱线毛羽波动，另一方面采用气圈控制器、气圈破裂器以减少、纱线退绕时气圈过大与空气及周围攻另部件的摩擦碰撞，从而减少毛羽的产生。日本村田公司对在络纱机上减少毛羽问题的做法比较成功。　　首先是利用上下移动式气圈控制器Balcon来缩小退绕气圈，减少毛羽产生。加装Balcon比不加装Balcon相比较络纱机上纱线毛羽明显减少。表4所表把管纱分成10段测定细纱毛羽〔3毫米毛羽数/10米〕细纱管纱0-11-22-33-44-55-66-77-88-99-10细纱上的毛羽数801201401401351251151009090无控制器络纱速度1000米/分220235240240220210190170155135有控制器络纱速度1300米/分180220210210190185170160150135有控制器络纱速度1500米/分150170175175170160150140130125　　上表说明有控制器比无控制器的纱线毛羽显著减少，加装控制器后络纱速度增加，毛羽也会减少。　　最新PC21型自动络纱机上还加装了PERLA-A的涡流毛羽减少装置，当带毛羽的纱线经过这个装置时因涡流作用使纱表面的毛羽卷入纱体上使纱线上的毛羽明显减少，还提高了纱线强力等：如单纱强力提高3-17%；单纱强不匀减少4-6%；提高整径机和上浆工作效率，停合约减少一倍；织机效率由92%提高到97%左右。PERLA-D为张力盘式毛羽消除器,络纱速度在1200转/分时,消除毛羽的效果较好。　　在同样上浆工艺条件下，低毛羽纱线纬问断头由1.13%减少到0.75～0.72。经过新型毛羽消除器的纱线在筒子纱退绕时飞花明显减少。　　当代世界上自动络纱技术有很大发展，都是电子计算机技术、传感器技术、变频调速技术及络纱工艺技术完美结合的产物，是机、电仪一体化高科持的纺纱设备，除上述精密卷绕、电子清纱、空气捻接和减少毛羽等器大特征外，先进的自动络纱机还具有自动显示与记忆事故跟踪人机
对话自动清洁等先进装置，上下吸纱头也都配备了传感器，即能彻底清除粗细节等疵点，也减少了许多浪费。　　从第二代AC238、ASPERO及村田N7-5起，自动络纱机都实现了电动机单锭直接驱动技术，特别是电动机采用变频调速技术后，使许多质量保证措施得到实施，络纱不仅高质量，而且定长精确，其精度在1.5%以内。第三代自动络纱机的定长精度在1%内。　　新的第三代自动络纱机由于技术上的改进使络纱速度大大提高，线速度可达到2000米/分。　　综合评价一台络纱机功能的主要依据还要看络纱机能否真正实现精密卷绕，生产出高质量的空气捻接纱，最大限度减少各种纱疵、减少毛羽等四项指标，如果这四项指标都能达到满意的效果，那么可认为络纱技术是成功的。　　21世纪全球纺织技术继续向短流程、自动化、高质量、高速度的方向发展，喷气织机引纬率将提高到3000米/分以上，针织大圆机产量将进一步提高，因此自动络纱机技术必须不断的提高与发展才能适应新形势的要求。