桑皮纤维/棉喷气涡流纱的工艺优化

张国兵+王建明+瞿才新+王国和

摘要：运用喷气涡流纺技术生产桑皮纤维/棉 55/45 28 tex喷气涡流纺针织纱，通过多目标灰色局势决策方法对纺纱关键元件喷嘴和纺锭内径进行优选，确定最优的纺纱元件为 5 孔的喷嘴、1.3 mm的纺锭内径。采用正交试验设计方法，对喷气涡流纺的纺纱速度、喷嘴压力、前罗拉到纺锭顶端的距离等 3 个关键工艺参数进行优化设计，并得出喷气涡流纺的最佳工艺参数：纺纱速度为300 m/min，喷嘴气压0.6 MPa，前罗拉到纺锭顶端的距离为18 mm。

关键词：桑皮纤维；喷气涡流纺；灰色局势决策；正交试验；工艺优化

中图分类号：TS111.8 文献标志码：B

On Optimizing the Process for Spinning Mulberry/Cotton Blended Yarn on Air-jet Vortex Spinning Machine

Abstract： A 28 tex mulberry/cotton （55/45） knitting yarn was spun with air-jet vortex spinning technology. By using multiple objective grey situation decision model the key spinning elements including air-jet nozzle and spindle were selected and decided that the optimal ones are five-hole nozzle and spindle with 1.3 mm inner diameter. Three key parameters of air-jet vortex spinning process including spinning speed， nozzle pressure and the distance between nozzle and front drafting roller were also optimized by orthogonal test and the test results show that the optimal spinning speed is 300 m/min， the nozzle pressure is 0.6 MPa and the distance between nozzle and front drafting roller is 18 mm.

Key words： mulberry fiber； air-jet vortex spinning； multiple objective grey situation decision； orthogonal test； process optimization

1 桑皮纤维/棉喷气涡流纱

喷气涡流纺（MVS）纱线具有类似环锭纱的结构，但毛羽比环锭纱大大减少，具有优良的抗起毛起球性能，纱体蓬松，吸湿去湿速度快。利用MVS开发桑皮纤维/棉混纺纱，提高了桑皮纤维的可纺性，缩短了生产工艺流程，同时赋予纱线独特的结构特征，提高纱线品质，可满足人们追求时尚、健康、环保的消费需求。为进一步提高桑皮纤维/棉55/45 28 tex喷气涡流纱的质量，采用灰色局势决策方法对喷气涡流纺纺纱关键元件进行优选，同时利用正交试验设计对生产工艺参数进行优化设计，并得出最优生产工艺。

2 喷嘴与纺锭的优选

喷气涡流纺的纺纱机构包括针座、N1喷嘴、N2喷嘴、锭子、输出装置、喷嘴簇射装置、输出横动装置，其中喷嘴、纺锭的选用对纱线质量尤为重要。

纺锭是加捻成纱的关键器材，纺锭的选用直接影响纱线的强力、毛羽等性能。N1喷嘴是喷气涡流纺的重要元件，其规格形式的选用直接影响纱线的强力、毛羽以及条干均匀度，对成纱质量影响较大，因此，做好纺锭和喷嘴的优选是工艺设计与工艺优化的前提。

采用内径规格为1.2、1.3和1.4 mm等 3 种纺锭以及 4、5 和 6 孔的喷嘴作为优选对象，运用多目标灰色局势决策进行优选，设计方案如表 1 所示。

在优选中选取毛羽指数H、断裂强度、单强CV值、条干CV值等 4 项性能指标作为考察指标来综合评定纱线的质量，断裂强度越大越好，而毛羽指数、单强CV值、条干CV值越小越好，考察性能指标权重分配见表 2。选则纺纱工艺参数：纺纱速度200 m/min，喷嘴压力0.6 MPa，前罗拉到纺锭顶端的距离15 mm，纱线质量考察指标测试结果见表 3。

经计算可得决策矩阵R（1，9）=[0.853， 0.917， 0.925， 0.937，0.949， 0.865， 0.886， 0.888， 0.934]，数值越大表示方案越优，最优方案为4#方案，即选用1.3 mm的纺锭和 5 孔的喷嘴。

3 正交试验优化纺纱工艺

3.1 正交试验设计

喷气涡流纺的成纱性能受到较多参数的影响，其中喷嘴压力、纺纱速度以及前罗拉到纺锭顶端的距离直接决定了纤维在纺锭内包缠效果，影响纱线质量，因此重点对纺纱速度、喷嘴压力和前罗拉到纺锭顶端的距离通过正交试验进行优化，进行三因子三水平正交试验，因素水平表见表4。

3.2 试验结果与分析

选取毛羽指数H、单纱断裂强度、单强CV值、条干CV值为试验指标，以全面考察工艺参数对纱线主要性能的影响。本着断裂强力越大越好及毛羽指数H、单强CV值、条干CV值越小越好的原则，对指标进行分析。试验方案及结果见表 5、表 6。

注：*为影响显著。

从表 6 可以看出，纺纱速度对条干均匀度影响明显，喷嘴压力对纱线单纱断裂强力、毛羽指数H影响显著，前罗拉到纺锭顶端的距离对单强CV值影响显著。根据计算表确定的较好的工艺条件确定较优工艺方案。A因素对 1 项指标有显著影响，其中A2占了 1 项，应选A2。B因素对 2项指标影响显著，其中B3占 2 项，应选B3。C因素对 1 项指标有显著影响，C1占了 1 项，应选C1，得出最优工艺为A2B3C1，即采用纺纱速度300 m/min、喷嘴压力0.6 MPa以及前罗拉到纺锭顶端的距离18 mm。

4 结语

在喷气涡流纺纺纱过程中，纱线质量受多种因素影响，要根据加工原料以及机型不同适当调整工艺，可通过多目标灰色局势决策方法对喷气涡流纺的生产元件进行优选，纺纱关键工艺参数可通过正交试验设计方法进行优化，以保证成纱质量和生产的顺利进行。

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