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竹節紗的生產工藝及控制裝置

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竹節紗的生產工藝及控制裝置

發布時間: 2006/10/3 文章出處: 　

概述
竹節紗是在長度方向上出現節粗、節細形狀單紗，其特征參數有基紗號數、竹節粗度、各段竹節長度(節長)和各段間距（節距）。竹節粗度即竹節定量與基紗定量之比，一般在1．5～6范圍內；節長即每個竹節的長度；節距即相鄰兩個竹節間的基紗長度。竹節紗按竹節的分布情況可分為無規律竹節紗和有規率竹節紗。紡制竹節紗的設備可用專用設備，但目前大多是采用改造后的環錠細紗機或轉杯紡紗機紡制。
目前竹節紗的生產原理大致有4種：“變牽伸型”竹節紗，即瞬時改變機器的牽伸倍數以形成粗節；“植入型”竹節紗，即在前鉗口后面瞬時喂入—小段須條而形成粗竹；“纖維型”竹節紗，即利用短纖維的浮游運動性產生條干不勻的原理，增加喂入紗條中短纖維的含量，并調整設備的工藝參數以生產粗細節紗，這種生產方法對合理利用粘梳短纖維有實際意義；“涂色型”竹節紗，即利用人的感官視覺效應，分段對普通紗線進行印色，產生類似的竹節效應。牛產中常見的足第一種生產方式，即在普通的環錠細紗機或轉杯紡紗機上增設一套變速裝置，不需增添特殊設備，投資少，見效快。
在環錠細紗機和轉杯紡紗機上開發紡制竹節紗的控制裝置普遍采用3種形式。
1)缺陷法：如在長纖維中加入少量短纖維，并在細紗機上去掉上銷及上下皮圈，保留下銷，利用短纖維制造“牽伸波”來形成竹節。此法一般短纖混入率在5％～10％左右，短纖率高則竹節數量多，在麻紡或麻棉混紡中尤其顯著。二是采用不完全齒輪的變牽伸機構，費用低，但噪音大，不可變換工藝(竹節長度、節距、線密度及任意的循環等)，且壽命短，維護費用大。
2)機電結合式：實質是采用出離合器的變牽伸機構，大都采用單篇機或PLC控制電磁離合器吸合，費用較低，但噪音大、壽命短，維護費用大，竹節紗參數控制差、精度差、花式變化少，很難滿足高質量的用戶需求。
3)全數字式：取消電磁離合器的執行機構，整個系統采用數字控制，控制精度與生產效率大大提高，它可完全按樣品或客戶的任何要求生產，達到至善至美的程度，而且參數調整十分簡單、方便、快捷，只需在控制面板上鍵入設計工藝即可，是今后的發展趨勢。
1 數字控制裝置的主要改造型式

上述3種典型改造機型均可實現靜態、動態實時任意調節牽伸倍數，從而實現各種竹節紗的開發與紡制。其中方案一適紡短竹節紗；方案二適紡竹節長度大于纖維長度的竹節紗；方案三足一個完善系統，可任意設定各主要工藝參數、動靜態下的前羅拉與中后羅拉的速度，任意設定動態牽伸倍數，紡制各種類型的竹節紗或常規紗。
1，1．4全數字調速系統的控制
觸摸屏作為用戶界面，輸入并顯示所需參數；PLC或工控機為控制中心，對變頻器及伺服驅動器進行參數設置，控制相應電機特定時刻的轉速及轉向。
整個控制系統的關鍵是多個電機的同步和調速，伺服電機自帶旋轉編碼器與各自對應的伺服驅動器自成閉環控制，按照一定的順序啟動，同步問題對成紗沒有什么影響，而主電機與其它電機特性不同，而且需要按照工藝需求曲線進行變速，通過旋轉編碼器反饋主軸轉速，可使伺服電機轉速跟隨主電機轉速保持同步控制。前羅拉、中后羅拉伺服電機則根據工藝與品種開發進行變速，而鋼領板升降伺服電機則連續變速，鋼領板的落紗位置、始紡位置、滿管位置的控制可以設置接近開關，也可以在程序中對鋼領板升降伺服電機編碼器的脈沖數進行控制。由于鋼領板的升降不完全足剛性傳動，且傳動鏈總有間隙，電機換向后，鋼領板有停頓現象，紗線會出現重疊卷繞，成形不良，尤其是錐底部位，退繞時將會造成嚴重的脫圈。因此，換向后需要進行一個很短時間的加速補償，再按既定曲線進行控制，才能保證良好的成形。中途停車時，控制程序在鋼領板升降伺服電機向下的換向完成以后發出停車信號，保證再開車時，鋼領板先向下運動，以減少開車斷頭，提高效率。
整機的控制程序還包括如落紗和底紗成形等�？刂凭仁苤麟娔X發出脈沖的速率和伺服系統響應時間的影響。實踐證明此系統誤差很小，能夠很好地滿足紡紗卷繞的數字設定要求，特別是紡制高品質竹節紗的需求，足最完善的竹節紗生產系統。
1.2轉杯紡紗機

改造后可實現靜態、動態實時任意調節，從而實現竹節長度大于紡紗杯周長、竹節線密度存在漸變效應、具有仿麻效果的各種竹節紗的開發與紡制。
2紡竹節紗工藝
2．1 竹節紗主要參數與布面風格的關系
竹節紗參數包括基紗線密度、竹節粗度、竹節長度及竹節間距，由于竹節紗的特殊結構，布面風格與上述4參數密切相關，其各種各樣的組合決定了它在布面上特殊的風格，其方法主要有以下幾種。
1)原料不同形成的風格有異：如用普通棉、滌綸原料紡制的單紗織制的竹節紗織物竹節較明顯；而采用異形纖維如陽離子滌綸、強光滌綸、粘膠等形成較細竹節，然后與普通紗加捻成線，可制成高檔面料。
2)由于竹節紗竹節部分較粗，紡紗時加在竹節部分的捻度也較少，竹節段纖維較松散，使竹節紗染色時粗段與細段對染料的吸收不一致，再根據竹節長短不同會形成雨點或雨絲的風格。
3)在轉杯紡紗機上紡制48．6～58．3tex (Nel2～10)竹節紗，其竹節可高于正常紗的1．3～1．8倍，配合竹節間距與長度的變化，可織制出具有麻的風格的高檔面料。
4)利用竹節紗竹節部分的長短不同、粗細不同、節距不同、原料不同，可開發出豐富多彩、風格各異的品種，以滿足各類不同消費者的需要。
2．2 工藝設計
2．2．1 紗號設計
在確定竹節紗的百米定量時，應根據竹節長度、節距的大小和竹節段粗細，換算成百米定量。但由于竹節部分和節距部分有一粗細過渡態，特別是轉杯紡竹節紗，過渡態較長，因此計算重量和實際重量間會有一定的差異，實際生產中應根據大面積定量進行微調。
2．2．2竹節粗度
在竹節紗紡紗過程中，粗度足較難掌握的參數。我們用切斷稱重法來檢定竹節的粗度，即取相同長度的竹
節部分和節距部分，分別稱重，竹節重量與節距重量之比即為粗度。粗度一般由試紡確定，經用戶認可后投入批量生產。
2．2．3竹節長度
1)環錠竹節紗的竹節長度
在前羅拉變速情況下，取決于前羅拉的速度V1(mm/s)和瞬時降速的時間t1(s)的乘積，在后羅拉變速情況下，取決于前羅拉的速度V1(mm／s)和后羅拉升速的時間t2(s)的乘積，一般誤差較小。
2)轉杯竹節紗的竹節長度
在改變喂給羅拉速度的情況下分為兩種情況：
設L為喂給羅拉高速情況下引紗羅拉輸出的紗線長度，D為轉杯的直徑，S為竹節長度。
當L>兀D即在喂給羅拉升速的時間內引紗羅拉輸出的紗線長度大于紡杯的周長時，竹節長度S=2兀D+a
(a=L一2兀D)，為紡杯周長的兩倍以上(見圖1)。

當L<兀D即在喂給羅拉升速的時間內引紗羅拉輸出的紗線長度小于紡杯的周長時，竹節的長度S=兀D+b (b=L)，介于紡杯周長與兩倍紡杯周長之間(見圖2)。

3 智能數字竹節紗生產裝置的主要特點
江南大學研究開發并產業化生產的全系列智能數字竹節紗生產裝置代表了高端智能數字竹節紗的發展方向，主要特點如下：
1)系列化、多型號、模塊化。包括各種型號的轉杯紡與環錠紡改造，目前產業化推廣的有3個系列的10多個品種。
2)首次將常用于精密機床等高精度位置控制方式的伺服電機用于竹節紗生產裝置中，使得生產的產品質量得到了大幅度提高，與電磁離合器類的相比生產效率提高l／3以上，機械維護成本很低，真正做到了從輸入到控制的全過程的數字控制。
3)自行開發了特殊算法的反饋同步跟蹤系統，實踐證明足日前最完善的同步系統。全數字式系列智能花式紗線生產裝置用于環錠細紗機中，開關車存在與主機的同步問題，解決途徑：一是選用開發的測速反饋系統，在要求高精度的場合，必須采用此附件；二是采用本系統軟件中根據各類機型配置的經驗同步跟蹤系統，本系統采用精確同步跟蹤附件，能夠產生精確竹節，滿足高品質紗生產要求；三是選用加裝超越離合器，實現開關車時由超越離合器傳動。
4)伺服電機系統加減速優化，根據轉杯紡紗機與環錠細紗機的特點，對加減速系統進行廠優化，選用國外頻率響應最快的伺服電機作為執行機構，能夠達到最優最快的加減速特性，因而達到了可設置竹節過渡時的形態，滿足生產高檔竹節紗中的各種橄欖形狀需求。
5)特有的自定義循環竹節紗及模糊循環竹節紗的選擇是品種設計的另一創新，它既可以保證竹節長度在指定的范圍內，其獨特的模糊循環又能確保布面沒有規律性條紋。
6)先進的網絡附件及相關CAD軟件選抒。能夠滿足企業信息化組網的前瞻性需求，可極大地方便品種更改與存貯及管理監控，可在辦公室一次下單，可在上機紡紗前通過專用竹節紗CAD軟件仿真竹節布面分布效果。

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