趙新平白振華
陜西省紡織科學研究所

摘要探討紡紗生產抓棉過程加濕方法。介紹分析了纖維吸放濕的影響因素,包括纖維性質、纖維緊密狀態、不同加工工藝等;針對抓棉過程加濕方法,介紹了抓棉機的工藝特點、抓棉過程加濕的基本要求和原理;重點介紹了圓盤抓棉過程加濕和往復抓棉過程加濕,并分別分析了兩種抓棉過程加濕的控制過程;總結了抓棉過程加濕的注意事項,并分析了抓棉過程加濕效果。認為:抓棉過程加濕是一種針對性強、見效快且能顯著減少用工,提高纖維回潮率的新方法。

關鍵詞抓棉機;加濕器;回潮率;棉纖維;清棉;溫濕度

紡織工藝過程加濕是一種在生產過程中把水分濕量直接加在材料中的加濕方法,不同于車間直接加濕和空調系統加濕。過程加濕主要用微細水霧直接作用于纖維或紗的表面,經過逐步滲透提高回潮率,同時改善纖維的物理機械性能,消除靜電,使生產過程順利進行。實際生產中,過程加濕方法主要有抓棉過程加濕、織造過程加濕以及漿紗過程加濕等。一般來說,紡織材料回潮率的變化主要體現在纖維材料的吸放濕性能上,纖維的吸放濕性影響纖維的性能、紡織工藝織物的舒適性以及紡織材料的計重核價。

1影響纖維吸放濕性的因素
1.1不同種類纖維的吸放濕性

總體來看,天然纖維的吸濕性要比化學纖維好,不同的化學纖維吸濕性差異較大。在標準條件下,棉纖維的回潮率為7%～8%,而維綸為4.5%～5%,錦綸、腈綸、氨綸的回潮率分別為4.5%、2%、0.8%～1%。另外,疏水性化學纖維經過變形或改
性后,其吸放濕性也會有很大變化,如燞ydra纖維吸濕能力為自重的3.5倍,而且放濕比吸濕速度快。

從纖維微觀角度來看,親水性基團是直接影響纖維吸收水分的主要因素,親水性基團數量多,*性較強,纖維的吸濕性較強水分難以逸出,這種難以逸出的水分還具有重疊吸收水分的作用,即所謂的間接吸水。間接吸水引力弱,容易脫離纖維,但其對纖維的紡織生產有直接影響。纖維的微觀毛細結構也具有自吸水性,空氣中水蒸氣多時,水分容易進入纖維的毛細結構中,或被纖維表面能吸引,黏著在其表面,形成吸濕。這種以物理作用吸附的水分比親水基團以化學氫鍵結合的水分作用力弱,并且隨著環境的于燥或溫度的升高易于脫離纖維,形成纖維的放濕
1.2不同品質纖維的吸放濕性
就棉纖維來看,細度與成熟度對其吸濕性影響明顯,纖維愈細,比表面積愈大,表面縫隙孔洞愈多,吸濕性愈大;纖維成熟度愈差,表面積愈大,吸濕性愈大,產地、成熟度等不同,棉蠟、棉糖、雜質含量會有差異,它們也直接影響纖維的吸放濕性,蠟質高的纖維,吸濕性差,含糖含雜高的纖維吸濕性強。有資料顯示,進口棉纖維回潮率在7%以下,國產棉的回潮率在8%～10%。
1.3密實或松散狀態纖維吸放濕性
在同一環境下,單根纖維要完成全部吸濕或放濕的90%只需要3s～5s,松散狀態的薄層纖維大約要經過48h后可以達到吸放濕平衡狀態,而棉包中密度大的纖維需要經過數十天或數月才可以達到平衡狀態。為了使棉包中纖維基本達到吸放濕平衡,有條件的紡織廠一般在儲棉間(分級室)松解棉包,并通過加濕和保濕措施進行預處理。
1.4空氣溫濕度不同時纖維的吸放濕性
對于進廠的纖維原料,影響纖維吸放濕性的主要因素為空氣的狀態。在一定濕度條件下,當纖維本身含水量低于空氣中含濕量時,纖維放熱吸濕,反之則吸熱放濕;在一定溫度下,纖維溫度低于環境溫度時,吸熱放濕,反之則放熱吸濕。高溫高濕時纖維由于膨脹等原因,吸濕性明顯。相對濕度對親水性纖維吸放濕性影響較大,溫度對疏水性纖維的吸放濕性影響顯著。一般纖維吸放濕越接近平衡,速度越慢,而且放濕往往還具有滯后性;從地域和季節來看,北方地區和一些干燥季節,纖維不能從空氣中獲得足夠的水分,纖維原料回潮率往往較低。

1.5不同工藝下材料纖維的吸放濕性

纖維吸放濕性隨著加工中原料纖維的形態和受熱而變化。開清棉工序若纖維溫度低于室溫,且纖維回潮率較高時,經開松的纖維塊在強氣流輸送過程中,易于放濕;若纖維溫度高于室溫時易吸濕,一般棉回潮率以控制在8%左右為宜。梳棉工序,纖維被強力梳理成薄網并集聚成條,通常會升溫,呈現強烈的放熱吸濕趨勢。并條工序，若棉條回潮率較低,經牽伸發熱,纖維條趨于吸濕。粗紗工序,熟條引出速度慢,牽伸區內須條易放濕。細紗工序,在粗紗退繞時產生吸濕,而經牽伸和加捻成細紗時易放濕。絡筒工序,由于高速退繞,紗易升溫,放熱吸濕,因而應提高相對濕度,以增加回潮率。
2抓棉過程中的加濕方法
抓棉過程中加濕是通過在抓棉過程給松解排列的纖維包逐層反向噴霧施加適量水分或助劑,使大部分水分直接作用于纖維表面,一小部分水霧在臨近纖維的空氣中蒸發,形成高濕空氣層;經過水分的直接滲透以及與高濕層空氣的熱濕交換,可以有效提高纖維回潮率,改善纖維的性能。抓棉過程加濕目的是為了從源頭上改善纖維的可紡性,提高纖維的回潮率,消除靜電現象,使纖維條和成紗條干均勻,并且是傳統人工間歇通過松解、排鋪給濕悶放方式給原料纖維施以助劑或水進行預處理方法的補充。抓棉過程加濕與纖維特性和抓棉工藝密切相關。
2.1抓棉工藝特點
抓棉設備通常有圓盤式抓棉機和往復式抓棉機。由于原料纖維從抓棉到梳棉生條均在密閉環境,故與空氣的熱濕交換很難進行。當原料纖維回潮率不足時,纖維在加工中易集聚靜電,給纖維的輸送轉移帶來影響,而且強力下降,纖維易被打斷,短絨增加,制成的棉卷或生條蓬松,后續易產生大量落棉,使原料纖維的利用率和制品質量下降。因而生產中,一般要求原料的回潮率在7.5%～8.5%。
2.2抓棉過程加濕的基本要求
根據纖維吸放濕性分析,嚴格講抓棉工序中原料纖維包松解后按要求排放,一般情況下纖維與空氣熱濕交換時放濕。但當纖維的回潮率低時,不進行補充水分提高回潮率會直接影響生產和后續制品質量。生產中可用抓棉過程加濕來提高纖維的回潮率。對抓棉過程加濕的要求是水分在工藝過程能充分進入纖維里增加回潮率,而不能淋濕纖維。如果原料柔軟性不足或易產生靜電的還可以在水中添加柔軟劑或除靜電劑。
2.3抓棉過程加濕方法的原理
抓棉過程加濕主要有圓盤抓棉機過程加濕和往復式抓棉機過程加濕。這兩種方法均通過加濕器霧化水與纖維熱濕交換,霧粒應具有一定的動能沖破纖維表面層的阻礙,被纖維吸收。原理是通過霧化技術將水霧化成微細霧狀,以與抓棉小車相反的方向和一定的角度及速度噴射到棉層表面,同時在棉層近處形成高濕空氣層,經過棉層纖維與濕層空氣的熱濕交換和對水分的直接吸收,當抓棉小車改變方向抓取棉層時,水分已與纖維有一定時間的作用,回潮率逐步提高。噴射的水霧應當橫向覆蓋棉包,以便對棉層均勻加濕。抓棉過程加濕采用的霧化技術不同時其過程加濕方式也有區別,常用的霧化技術有高壓水霧化、超聲波霧化、氣水混和霧化和蒸汽霧化等,其中氣水混和霧化、高壓水霧化較有優勢,能同時滿足水霧微細和具有一定噴射動能的要求且應用方便。
2.4圓盤抓棉過程加濕
用氣水混和霧化技術進行圓盤抓棉過程加濕,一般采用2個～4個噴頭的箱式加濕器,每個噴頭的霧化量達3L/h,霧化粒度小于10μm。加濕器水箱通過支架固定在抓棉小車反方向支撐臂上,調節噴頭噴射方向,使微細水霧覆蓋橫向纖維包。由于抓棉小車繞中心軸作旋轉運動和向下運動,調節好噴頭噴射角度后,水霧與纖維的作用方向保持恒定,使每層纖維受到均勻加濕,提高回潮率。每班只需要人工向加濕器水箱注水一次,加注量約24kg.加濕器霧化的動力源壓縮空氣供氣軟管可以沿穿線管引到中心立柱,并與固定在中心立柱上上的旋轉接頭相連接,旋轉接頭的可動端通過撥桿與抓臂固定,氣源出口用軟管與加濕器進氣接口連接,調節進氣調節閥可控制霧化量大小,以滿足不同原料加濕量要求。圓盤抓棉過程加濕與抓棉小車同步,小車運行加濕,停止則不加濕,能有效防止纖維局部過濕。用高壓水霧化技術的圓盤抓棉過程加濕,通常在一個噴管上設置4個高壓噴嘴,噴管的一端封閉,另一端與高壓霧化機出水口連接。每個噴嘴的霧化量2L/h～2.5Lh,霧化粒度小于15μm。霧化壓力一般為4MPa～7MPa。加濕噴管安裝在抓臂上,噴嘴以與小車運行相反方向從后下方給棉層噴霧加濕。霧化機安裝在抓臂靠圓盤中心部位,隨抓臂運轉。控制電路與抓臂運轉控制電路并聯,使噴霧加濕與小車運行同步。霧化機的供水由人工定時給其水箱加注。在霧化效果方面高壓霧化遜色于汽水混和霧化。
2.5往復抓棉過程加濕
往復抓棉過程加濕依附于往復式抓棉機上,加濕霧化噴頭需在抓臂前后分別設置,并與抓臂運行聯動控制,然而,由于機器運行采用變頻技術和PLC控制技術,這給噴頭加濕切換控制帶來困難,使高壓霧化技術應用受影響。目前已開發出的通過壓縮氣流在噴嘴口產生負壓而虹吸水,并經氣水混和霧化和與抓臂聯動的雙向延時控制方法進行往復抓棉過程加濕。根據抓臂幅寬,一般在抓臂前后分別設置3個～4個噴頭(用噴頭架組合成一體,安裝于抓臂前后居中位置),每個噴頭的霧化量為2.8L/h～3L/h,霧化粒度5μm～10μm,空氣壓力0.4MPa～0.7MPa。調節噴頭使噴射的微細水霧覆蓋橫向纖維包。加濕水箱固定于抓臂頂上便于注水的位置(若直接供水可靈活放置固定)。霧化水由人工灌注的水箱提供或經過穿在控制線拖鏈的軟管與加濕器進水控水閥和水源分別連接提供。霧化氣源軟管亦可穿過控制線拖鏈與加濕器連接。調節進氣閥可控制霧化效果,調節水路調節閥控制霧化量大小。霧化加濕與抓臂運行相協調。抓臂前進時后方向噴頭噴霧加濕,反之亦然。抓臂停止時加濕也停止。

3.抓棉過程加濕的控制

抓棉過程加濕控制應滿足抓棉小車或抓臂運行時噴霧加濕,停止時不噴霧加濕；水箱缺水時報警提示操作人員加注水。
3.1圓盤抓棉過程加濕控制方框圖
采用氣水混和霧化技術時,通過電磁閥控制氣源通斷。電磁閥電源與抓棉小車轉動控制電源并聯。原理方框圖見圖1。

3.2往復抓棉過程加濕控制方框圖

往復抓棉過程加濕采用氣水混和霧化時,由于水箱與前后噴頭分離配置,應分別控制前后噴頭的氣源電磁閥,當抓臂向前運行時,抓臂后置的噴頭噴霧加濕,反之亦然;當抓臂停止運行時,關閉水路電磁閥并延時20s關閉氣源電磁閥,以防噴頭滴水淋濕纖維。原理方框圖見圖2

4抓棉過程加濕的應用
目前抓棉過程加濕方法的應用已逐漸普遍,特別在干燥季節或在加工回潮率低于6%的棉纖維易產生靜電的情況應用較多。河南某紡織企業由于原棉回潮率達不到要求,車間溫濕度又過低,造成原棉脆弱,易被打斷,棉卷蓬松以及短絨棉結毛羽增加等。采用氣水混和霧化技術的圓盤抓棉過程加濕手段后,數據反映短絨率降低5個百分點至10個百分點,生條重不勻降低2個百分點,毛羽數降低1個百分點。應用抓棉過程加濕一般可使原棉的回潮率增加1個百分點至2個百分點。抓棉過程加濕在靜電消除方面也有顯著的作用。特別是加工化學纖維,靜電給生產帶來的困難和危害無庸贅述。通過在抓棉過程給纖維表面均勻噴灑含抗靜電劑水溶液,可以使纖維吸引更多的水分子,增加回潮,降低電阻,從而增強纖維的電荷逸散性
5抓棉過程加濕注意事項
抓棉過程加濕應根據原料纖維的性能形狀、工藝情況和車間溫濕度確定。以下情況可采用抓棉過程加濕;原料纖維回潮率不足,車間溫濕度達不到纖維回潮需要,為防止纖維在抓取開松作用下脆斷受損;纖維易產生靜電,不利加工(加濕時適量添加靜電千消除劑);纖維柔軟性差(適量添加柔軟劑,降低纖維間的摩擦因數)。

6結語
抓棉過程加濕是一種針對性強、見效比較快且能顯著節省人工提高纖維回潮率的實用技術。在纖維回潮率低或容易產生靜電或柔軟性差時,采用過程加濕可有效解決生產問題。抓棉過程加濕要充分考慮原料纖維的基礎回潮率和吸放濕性。纖維基礎回潮率低而空調能力又達不到要求,生產中短絨率增長毛羽增多靜電嚴重出現黏纏等問題,可通過過程加濕提高原料纖維的回潮率。抓棉過程加濕是提高回潮率的不同途徑,而不是空調的代替。實際應用中應注意:纖維回潮率的提高程度要以滿足加工質量要求為前提,不應過度加濕提高回潮率,以免對除雜分梳等造成影響。應選擇符合過程加濕基本要求的加濕霧化方式,霧化噴霧量和噴射方向應保證原料纖維有一定吸收水分的時間而且不能淋濕纖維造成局部過濕，加濕要均勻,霧化粒度要細。