技术问题：提高浆纱质量

通过对浆料质量、浆液质量和上浆质量的研究和探讨可以看出，提高浆纱质量的关键问题主要有以下几方面：对浆纱工序中使用原材料的质量控制；做好浆纱工艺方面设计的工作，使上浆工艺符合纱线织造的要求；严格浆纱过程的工艺和操作管理，使浆纱半制品的质量能够满足要求；做好浆纱设备的正常维护和保养，使现有的浆纱和调浆设备运转良好，以保证织轴的质量。

在日常生产过程中，以上面的这些方面工作质量的保证是提高浆纱质量的必要条件，也是企业生产管理的重要内容。在此，下面讨论除正常的生产过程控制以外对提高浆纱质量的有效方法和技术保证措施。

（一）浆纱质量的在线检测和自动控制系统的应用

现代的浆纱机应用现代的电子技术和各类结构新颖的自动控制装置，把上浆工艺参数自动地控制在一定的范围内。这种高技术的浆纱机在浆纱工程中的广泛应用，为提高浆纱质量，提高浆纱机的生产率，减轻劳动强度提供了有利的条件。

浆纱的自动控制的项目有浆纱张力、浆槽液面高度、浆液温度、压浆辊的压浆力、烘房温度、浆纱回潮率等，这些指标对上浆的质量有重要的影响，并且这些指标在生产过程中波动较大，给生产控制带来较大的困难。

1.浆液液面高度的自动控制　随着上浆的进行，纱线不断将浆液带走，会造成浆槽内液面高度下降，影响上浆率的稳定。保持液面高度的稳定，可以使纱线在上浆过程中的浸浆长度稳定，对稳定上浆率有重要的作用。浆槽内液面的自动检测和调节，可以采用溢流孔或溢流板自动调节，也可以用探测系统通过伺服电动机控制输浆阀门的开放和关闭，始终保持液面高度的稳定。

2.浆液温度的自动控制　浆液温度与浆液黏度有密切的关系，浆液温度的波动会造成浆液黏度的波动，直接影响上浆率的稳定。在上浆过程中应始终保持浆槽中浆液温度的恒定，由浆槽蒸汽加热浆液实现温度调节，同时随时由自动控制系统根据温度的变化来控制并保证温度的恒定。

3.压浆辊压力的自动控制　在上浆过程中，压浆辊压力的大小是决定纱线的上浆率、浆液浸透和被覆比例的重要因素之一。在生产中，需要经常停车或开慢车，以便处理断头操作，车速的变化，会造成纱线在压浆辊中受到的压力变化。一般车速高时，压浆辊对纱线的压榨时间短，浆液的浸透小而被覆大；相反，车速低时，则浸透大而被覆少。压浆辊可以根据车速的变化通过自动控制系统自动调节压浆辊的压浆力。在Sucker浆纱机上，该系统由电路系统、气路系统及压浆辊组成（图3-9），采用速度传感器采集车速信号，经电路对检测信号进行处理、放大后，输出与速度成正比的电流控制信号给气路系统的I/P转换器，气路压力输出到压浆辊轴端的气缸，从而实现系统随车速的变化无级调节压浆力。此外，系统中还设置了气压反馈环节，气压传感器将实际的气压值输入电路，与车速转化气压值的电压信号相比较，进行误差控制，提高系统的精度。

4.烘筒及热风温度的自动控制　烘筒及热风温度的自动控制原理与浆液温度的自动控制相同。对烘筒温度的检测一般以凝结水温度、蒸汽温度、蒸汽压力或烘筒表面的温度作为测量对象。当感应的温度和蒸汽压力值与预设定值产生差异时，执行部件开启，以改变烘筒内蒸汽输入量，控制散热器的散热量，使热风温度维持在一定的范围内。

图3-9　压浆辊压力自动控制系统

1—测速辊　2—测速发电机　3—控制器　4、5—调节器　6、7—气缸　8—压力传感器　9、10—电磁阀　11、12—单向节流阀　13—消声器　14—数码管　15—压浆辊

5.浆纱回潮率的自动控制　回潮率是衡量上浆质量的重要指标，为了在生产的过程中实现对该指标的在线检测和控制，在高速浆纱机上设置回潮率的自动检测和控制装置。检测部分可以采用电阻法、电容法、微波法、红外线法等快速检测系统，其中电阻法因结构简单，作用可靠而广泛的应用；回潮率的自动控制系统常用以下两种方法。

（1）以调节浆纱速度来控制回潮率。这种控制方法在我国引进的高速浆纱机上应用较多，通过检测装置检测浆纱的湿度，当检测到的实际回潮率大于工艺要求时，自动降低浆纱机的速度，使纱线在烘房内停留时间较长，而降低浆纱的回潮率；反之，则提高浆纱机的速度，该方法具有调节迅速方便的特点。

（2）以调节烘燥温度来控制浆纱回潮率。该方法是将回潮率的变化信息，通过电子控制系统并改变烘筒加热器的温度。当回潮率大于工艺设定值时，升高烘燥温度；反之则降低烘燥的温度。这种调节烘燥温度的方法不如调节浆纱机速度的方法及时迅速。

6.浆纱上浆率的自动控制　影响上浆率的因素很多，如浆液浓度、黏度、温度、浆纱速度、压浆压力等，在生产过程中，一般以这些因素作为检测和控制的对象，通过固定或调整这些影响因素来实现上浆率的稳定。目前在浆纱机上，采用以下几种检测原理直接对浆纱上浆率进行在线检测。

利用β射线在线检测原纱和浆纱的绝对干燥质量，然后计算并显示浆纱上浆率。

应用微波测湿原理，对浆纱的压出回潮率Wi和原纱回潮率Wj进行连续测定，仪器根据以下公式计算上浆率S：

计算并显示出上浆率S，公式中的D为浆液的总固体率，由人工定期检测并输入上浆率测定仪。因此，仪器测出的上浆率并不能真正地反映出上浆率连续变化的过程。

还可以根据单位时间内（对应一定量的经纱）浆液的耗用量以及定期测得的浆液的总固体率，对浆纱上浆率进行测算。这种测试方法周期较长，只是反映上浆率在一定时期的平均值。

在浆纱机上，对浆纱上浆率的控制主要通过控制压浆辊的压力来实现，也可以改变浆槽中浆液的浓度和温度的方法。但浆液浓度和温度的调整过程比较滞后，为了加速调整，可以使用小型的浆槽，尽量减少浆槽中浆液的量。

7.计算机在浆纱机上的应用　新型浆纱机的自动控制正向计算机控制的方向发展，通过计算机可以对浆纱机的运行状况、工艺参数进行在线监测和实时控制，常见的控制方法如下。

（1）浆纱速度的控制、调节和显示。

（2）浆纱回潮率的自动控制、调节和显示。

（3）压浆力的设定、显示和自动控制。

（4）浆纱压出回潮率的检测和显示。

（5）浆液温度的检测和自动控制。

（6）浆液浓度的检测和自动控制。

（7）浆液黏度的检测和自动控制。

（8）烘筒温度的设定和自动控制。

（9）湿区浆纱张力的设定和显示。

（10）织轴卷绕张力的设定和显示。

（11）浆纱干区张力的设定和显示。

（12）织轴压辊压力的设定和显示。

（13）织轴直径的显示。

（14）蜡液温度的设定、显示和自动控制。

（15）浆纱总伸长的设定、显示和自动控制。

（16）浆纱墨印长度的设定、显示和打印。

（17）织轴满卷长度的设定、显示和自停。

（18）浆轴落轴数的记录和显示。

（19）浆纱开始、停机、慢速和正常运行的实时记录、显示和打印。

（20）浆纱产量的记录、统计和打印。

（21）上浆率的检测和显示。(www.xing528.com)

（二）各种上浆方法的应用

传统的上浆方法都是采用将纱线引入浆液中上浆，然后烘干。这种方法会消耗大量的热能，且浆纱的速度受到烘干效率的限制。目前有几种上浆方式，可以解决能量消耗和环境污染等问题。

1.溶剂上浆　采用能溶于某些有机溶剂的浆料代替传统的浆液进行上浆。常用的有机溶剂有全氯乙烯、三氯乙烯等。有机溶剂的沸点低，比热小，烘燥时比水容易，耗能少。但有机溶剂存在易挥发，上浆装置和烘房必须密闭，且溶剂回收设备费用高，浆料价格贵等缺点。

2.热熔上浆　热熔上浆是在整经机头与筒子架之间加装一根回转的罗拉，上有沟槽。经纱按照排列次序经过一个相应的沟槽。聚合物固体浆料以一定的压力压在沟槽罗拉上，罗拉加热到120～150℃使浆料熔化，充满于沟槽底部。纱线经过沟槽底部时，浆料就涂于经纱表面，如图3-10所示。这种上浆比传统的浆纱工艺节约能源约80%，适合长丝上浆，可增加丝的集束性，具有减摩、防静电等作用，且热熔浆料易回收，退浆容易，对染整尚未发现有不利的影响。

图3-10　热熔上浆沟槽结构

3.泡沫上浆　泡沫上浆是采用易形成泡沫的较浓浆液，将空气导入该浆液，加以机械搅拌而形成泡沫，把这种泡沫浆上到经纱上的上浆方法称为泡沫上浆。这种上浆方法可以节约能源，但要求形成的泡沫在施加到经纱上以前要稳定，加到纱上后能迅速破灭。

泡沫浆料一般由气体、水、浆料、发泡剂和添加剂等组成。发泡浆料很多，低黏度级的PVA、丙烯酸浆料、液态聚酯及上述浆料的混合浆都是易发泡的浆料。泡沫上浆的工艺流程如图3-11所示。

图3-11　泡沫上浆的工艺流程

（三）高压上浆和预湿上浆工艺的应用

1.高压上浆工艺及应用　所谓高压上浆，是指在浆纱烘干前用高压力的压浆辊压去多余的浆料和水分。采用高压力上浆不仅提高了浆纱机的生产效率，节省了能源和浆料，而且上浆的质量也得到明显的提高。

据文献研究报告，对14.5tex的棉纱采用低压（50N/cm）、高压（250N/cm）和未上浆三种条件下纱线的显微照片进行分析（图3-12）。可以看出，高压上浆后，浆纱的圆整度、浆液在纱线中的浸透程度变好，浆膜的厚度减小等，上浆效果明显优于低压上浆，表3-22、表3-23为实测的纱线直径和圆度、浆膜厚度的情况。

图3-12　浆纱切片

表3-22　浆膜厚度和浸透情况

表3-23　纱线直径和圆度

（1）高压上浆的目的。

①使浆纱具有较低的湿加重率，从而降低烘燥时的能量消耗，为浆纱机实现高速化创造了有利的条件。

②通过高压浆力，可以加强浆液的浸透和黏附性能，使浆膜完整，纱线中的纤维结构紧密，毛羽伏贴，提高了浆纱的可织造性能。

（2）为了在高压浆力下能保证织物上浆率，必须在高压上浆时提高浆液的含固量，即高压上浆需要配合高浓度的浆液。由于浓度的增加会导致浆液黏度的增加，过高的黏度不利于浆液的浸透，且在挤压时，还容易造成打滑或剩余物增多，并容易造成浆纱的黏、并、绞头，因此，浆液的黏度不宜过大。在工艺配置上要求采用“二高一低”（高压浆力、高浓度、低黏度）的上浆工艺，概括为：高浓度、低黏度；先轻压、后重压、高压力、增浸透；湿分绞、分层烘、保浆膜、减毛羽；低回潮、匀速度；分段控、调张力、小伸长、紧卷绕。

①高浓度、低黏度是高压上浆的先决条件。高压造成的低吸浆率或者说低压出加重率必须配合高浓度，才能保证一定的上浆率，而高浓度的浆液又必须是低黏度的才能有利于浆纱质量的提高。

②先轻压、后重压、高压力、增浸透是指在高压上浆的第一道压浆辊进行预压，用轻压力，排出纱线中的空气，为高压压浆做准备。第二道压浆辊采用高压力，由无级调压装置保证浆纱质量，增加浆液的浸透比例。

③湿分绞、分层烘、保浆膜、减毛羽是在浆纱机上配备完善的湿分绞装置、较理想的烘筒分层预烘和采用防粘连技术材料，使烘干时，浆膜的完整程度高，毛羽降低幅度大，纱线的质量好。

④低回潮、匀速度是保证浆纱质量满足织造要求的必要条件，多烘筒、高效的烘燥可以保证低的浆纱回潮率指标，回潮率的自动控制及反馈可以保证上浆过程中的匀速度。

⑤分段控、调张力、小伸长、紧卷绕将有利于上浆质量的稳定，分段控制浆纱张力和湿态下低张力，可以有效地控制上浆过程纱线的伸长率，而车头良好的卷绕和加压，为浆轴的良好的成形和大卷装创造了条件。

因此，高压上浆在工艺合理的情况下，对提高浆纱的质量和提高浆纱的速度有着重要的意义。

2.预湿上浆工艺及应用　所谓预湿上浆是指在纱线进入浆槽之前，对纱线进行湿处理，以提高纱线的润湿性能，达到提高上浆纱线质量的目的。国外关于预湿上浆的研究开始于20世纪40年代，但一直对该工艺看法不一。直到20世纪90年代，随着预湿上浆装置在长丝上浆装置和短纤纱上浆机上的使用，取得了一定的成果后，大家才开始认识到了预湿上浆的重要性和优越性。现在德国的Sucker Muller、Benninger、Karl Meyer，美国West point等浆纱机制造商均开始生产带有预湿上浆装置的浆纱机。国内很多企业也在研究预湿上浆的机理，研究预湿上浆工艺对提高浆纱质量的作用。

随着浆纱机速度的提高，纱线在经过浆槽的极短时间内很难保证浆液对纱线的浸透和被覆均良好。另外，棉纤维表面有棉蜡、油脂等物质会阻止浆液进入纱线的内部，难以达到浸透良好的目的。经预湿后的纱线，可增加其与浆液的亲和程度，从而使浆液的浸透作用得到增强。尽管目前预湿上浆的机理有待于进一步研究，但其可增加浸透是不容忽视的。

预湿上浆对纱线具有两个方面作用：一是通过热水对纱线进行润湿，并利用高压排出纱线中的空气，以有利于纱线的吸浆和浸透；二是通过热水（90℃以上）和适量助剂，确保棉蜡及纺丝油剂等的乳化，改善纱线表面性质，有利于浆液的黏着和被覆。

预湿上浆装置目前的主要形式为：单浸单压式预湿、双浸双压式预湿和预湿上浆联合机构。单浸单压式预湿是在经轴与浆槽之间加装预湿槽，预湿槽内设置一根浸没辊和一对轧压辊，以压去多余的水分并使纱线表面的毛羽伏贴；双浸双压式预湿装置的预湿槽分为两个独立的浸渍区，每个浸渍区各配置一根浸没辊和一对轧压辊，可以优化预湿作用，延长浸渍相对时间；预湿上浆联合机构也称浸喷双压式预湿，由经纱输入区、预湿区和上浆装置三部分组成，预湿区配置一根浸没辊与一对轧压辊，一次喷淋与一对轧压辊组成。该机构先由浸没辊对经纱进行水浴、洗涤，第一对轧压辊将纱线中的空气挤出，然后利用喷淋管中的热水对经纱实施喷淋，使纱线充分润湿，最后通过第二次高压轧压压出多余水分。

图3-13为德国Karl Meyer公司生产的MPDPW预湿上浆机预湿装置，预湿槽采用双浸双压式，第一个压辊压力为12kN，第二个压力辊压力为100kN，属于高压力，可以使得经过预湿的纱线水分排出，以减小预湿水分对浆槽内浆液黏度稳定的影响；同时预湿槽距离浆槽很近，可以使经热水预湿的纱线在很短时间内进入浆槽，以减少纱线温度对浆液温度的影响。从图3-14可以看出，该预湿装置还具有升降系统。当停车时，预湿水槽下降，使纱线离开水面；开车时，升降系统控制水槽上升，使纱线浸入水中进行预湿。这样可以使纱线预湿状态稳定，有利于预湿质量的稳定和上浆均匀。

图3-13　卡尔迈耶MPDPW预湿装置

图3-14　卡尔·迈耶MPDPW预湿装置——停车时预湿槽位置状态

图3-15为日本津田驹S形预湿上浆装置，预湿槽采用单浸双压，第二压力辊最大压力达100kN，上浆装置采用单浸双压，适应19.4tex （30英支）以上的粗特纱的上浆。图3-16为日本津田驹W形预湿上浆装置，预湿槽与S形相同，但上浆槽采用双浸三压，增加了对浆纱的压浆，因此W形对不适于预湿上浆的纱线种类、细特纱及高密织物也可进行上浆，属于多功能浆纱系统。如将预湿槽中的水放掉，则构成带喂纱装置轧点和双压浆方式的上浆系统。

图3-15　津田驹S形预湿槽

图3-16　适应广泛的津田驹W形预湿槽

经研究表明，预湿上浆后的浆纱强力比未经预湿处理的经纱强力增加15%～20%；经纱表面十分光洁，浆膜完整；预湿处理后的纱线毛羽减少50%；浆纱的耐磨能力提高60%～140%；节约浆料20%～40%，大大降低了上浆成本；织造的断头率明显降低，织造效率提高4%～5%。存在主要问题为：浆槽浆液因湿纱线的浸入造成的黏度稳定问题；同时湿经纱浸入还会使得浆液温度下降，影响上浆的稳定性。综合考虑，预湿上浆工艺在浆纱中具有良好的应用前景。