摘要：采用二次通用旋轉組合的設計方法，對噴氣渦流紡紡紗技術的3個主要工藝參數——噴嘴壓力、前羅拉到紡錠頂端的距離、紡紗速度進行了優化組合，分析了它們與紗線性能指標之間的關系，得出了紡紗最佳工藝參數。高比例彩棉和白棉混合紡紗時，上述3個參數分別為0.4 MPa、19 mm、320 m／min。
1 噴氣渦流紡概述
噴氣渦流紡引紗速度快，紗線毛羽非常少，耐磨性、抗起毛起球性能好，具有良好的導濕性能，外表酷似螺旋式的環錠紡的紗線結構[1]，近來受到了越來越多的關注，從目前實際情況看，噴氣渦流紡紗線質量還有很大的提升空間。基于此，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組合設計，得出噴氣渦流紡的最佳紡紗方案，供生產企業產品設計與開發人員參考。
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18.2 tex彩棉／白棉85／15紗。紗線強力測試采用長嶺紡電YG061F型單紗強力儀，樣本數30，拉伸速度500 m／min；毛羽測試采用烏斯特G172A型紗線毛羽測試儀，樣本數30，測試速度400 m／min；實驗條件為溫度2l℃，相對濕度65％。
2.2 試驗設計
通過已有文獻[1、4]的理論分析及生產實踐發現：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重要。由于彩棉纖維性能差，在高速條件下會發生嚴重的紡紗斷頭，且各工藝參數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組合，使成紗綜合性能達到最優。
根據二次通用旋轉組合設計的要求，安排3因子二次通用旋轉組合設計試驗。為滿足旋轉性和通用性的要求，取星號臂y=1.683，中心試驗點次數m0=6，試驗總次數N=2P+2p+m0=20。其因子水平編碼表如表1所示。
2.3 試驗方案及結果
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值為設計目標進行試驗。試驗方案及結果見表2。
利用數學統計軟件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值有關的有效回歸方程及相關系數見表3。
3 試驗結果分析
（1）主噴嘴壓力是影響紗線性能的關鍵因素，對噴氣渦流紡紗線質量具有決定性作用。隨著壓力的增大，紗線強力開始時逐漸增大，到達一定壓力后逐漸下降；紗線伸長呈現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，紗線呈現無規則包纏，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，紗線伸長也呈現下降趨勢；紡紗速度開始時對紗線CV值有著較為明顯的負面影響，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，且大多數包纏纖維呈現無規則包纏狀態，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。
圖1 紗線強度與噴嘴壓力和紡紗速度的關系 圖2 紗線伸長率與噴嘴壓力和紡紗速度的關系
圖3 紗線CV值與噴嘴壓力和紡紗速度的關系
（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基本不起作用，這可能是與彩棉纖維性能有關。這一參數同時也影響紡紗制成率，過大的距離會導致成本過高。
4 優化結果及驗證
根據上述分析并進行綜合考慮后不難看出，噴嘴壓力X1=0.3 MPa時基本可以使得紗線性能處于最優；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0.4 MPa。故噴氣渦流紡的最優工藝參數為：P=0.4 MPa，L=19 mm，V=320 m／min。
在其他工藝不變的條件下，采用上述優化工藝參數重新紡紗，將其性能指標與上述各種紗線的各項指標平均水平進行比較，由表4可以看出，參數優化后的紗線在各項性能上都優于優化前的日常水平。
5 結論
通過優化設計與分析，高比例彩棉和白棉混合紡紗時，噴氣渦流紡紗的最優工藝為：噴嘴壓力0.4 MPa，前羅拉到紡錠頂端的距離19 mm，紡紗速度320 m／min。實驗結果表明，用優化后的工藝生產的紗線性能優于原方案水平，此優化結果是可靠的。
（東華大學 南通大生集團 頂呱呱彩棉服飾有限公司 梁方閣 程隆棣 劉 燕 劉小珍 邵 楠）
