很多纺织企业的技术管理人员往往会把清梳和细纱两个工序作为关注的重点，而对粗纱工序的关注度相对较低。但一些生产高品质、高附加值产品的企业，往往会在粗纱工序上花费很多功夫，进行很多创新。这说明粗纱工序是一个关键工序，直接影响成纱质量与效能。重视粗纱工序，挖掘粗纱机潜能，在开发高难度高附加值的产品上开辟一条新路。
加入世贸组织是我国纺织走向全球大市场的关键节点，我国纺织品的产品结构也从较为单一的纯棉、涤纶为主转变为以各种新型纤维的产品为主，大量非棉纤维、差别化纤维得到广泛的应用，其中不少是功能性纤维，这对粗纱机的适应性提出了更高的要求。而在2000年之前，国内的粗纱机基本上是机械结构形式，主要以A454型系列粗纱机为主，甚至保留着大量的A456型粗纱机，设备自身的运行状态、工艺性能严重滞后新产品开发的工艺技术要求，在生产实践中遇到一些可纺性较差的纤维（如羊毛表面有鳞状，麻纤维表面有竹节横纹，丝有三角异状，差别化纤维中的多边形截面或者表面凹坑及中空纤维等），在生产过程牵伸力较大，静电产生几率增大，断头、缠绕等问题接踵而至，产品质量难以控制。老式带铁炮粗纱机成形机构复杂，故障率高，粗纱成形较差，严重影响成纱质量，根据牵伸原理，成纱3m以上的不匀多是由于前粗纱质量问题造成的，粗纱质量严重影响成纱DR值，而DR值越大布面外观质量越差，为此必须严格控制粗纱伸长率：粗纱前后排伸长差异率应控制在1.0%以下，大中小纱伸长率差异应控制在1.5%以下，而机械式粗纱机难以达到这一要求，因此，一些纺织企业已经充分认识到了粗纱机的重要性，在将研发“高、精、尖、细、特”的新产品品作为目标时，也将粗纱机的更新换代作为不可缺失重要环节。铁炮式粗纱机的机械部分十分复杂，锥轮变速系统包含了锥轮皮带复位控制机构、张力微调机构、成形机构、差动机构、换向机构、升降传动机构以及摆动机构等。而粗纱机的上下锥轮是由皮带传动的，在启动和停车的过程中，罗拉、锭子、筒管存在不同步现象，容易导致张力突变，进而产生细节，影响细纱断头和布面质量。为此需采用慢速启动装置，如变频慢速启动、电抗式慢速启动、液力耦合慢速启动等。值得注意的是，不同型号的粗纱机装配有不同的张力补偿装置。如果企业拥有多种型号的粗纱机，维修工作会变得十分复杂。例如TJFA458配置了圆盘式张力补偿机构，FA421采用了偏心轮式张力补偿装置，FA415采用了差动靠模板式张力补偿机构；FB-11则采用脉冲式张力补偿装置等，设计这些装置的目的是要确保生产过程中各机构的同步性，但由于机构复杂，零部件较多，任何一个零部件出现问题，都可能会导致产品质量的波动，一台粗纱机生产出来的疵品粗纱可能会影响数台甚至十几台细纱机的产品质量。因此在使用铁炮式粗纱机时，如果企业的设备管理工作存在疏漏，将会存在极大的质量隐患。而由于用工成本上升，很多企业为了降低生产成本，不断减少设备维修人员的配置，夜班时甚至没有配备专门的维修人员。此外，许多企业取消了大平车甚至小平车工作，或者以揩车取代平车，小平车取代大平车，从而导致粗纱机带病运行，严重影响细纱产品质量的稳定性。一些企业短时地关注维修工的考核，却忽视粗纱机的改造或升级换代。如此一来，产品质量始终无法得到提升。纺机企业在设计和制造粗纱机时，在工艺性能上缺乏针对性，无法为纺织企业的新品开发提供应对方案。特别是很多纺织企业的粗纱机已经使用了很多年，纺机企业几乎不再提供售后服务。当纺织企业在产品开发中遇到生活难做、产品质量稳定性较差等问题时，纺机企业难以提供相应的解决方案。在生产可纺性较差的纤维时，即使纺机企业能够上门服务，也由于纺机企业的售后服务人员只是精通机械原理，但对纺纱工艺缺乏深入研究，导致解决粗纱工序问题仅停留在表面，难以从纺纱全流程的角度拿出系统性的解决方案。在新品研发方面，多数情况下纺织企业只能自行试验和对设备进行改造，如牵伸部件选型、器材改进、新技术应用、消除细节与成形装置的改造等。或在工艺上采取“轻定量、慢车速、低制成率”的措施来勉强维持生产，生产效率低下，成本高昂。而且粗纱工序是前后纺衔接的重要环节，遇到可纺性差的品种，可能会由于产量过低而导致供应不上，打破了前后纺的产量平衡，同时也难以保证成纱质量，尤其是成纱重不匀和细纱断头率较高等问题，形成了实质性的技术瓶颈。我国正处于从纺织大国向纺织强国迈进的关键阶段，面对新形势，纺织行业的可持续发展已成为业内共识。然而，我国棉纺行业发展的不平衡问题引人忧虑。由于历史的遗留原因，很多纺织企业的粗纱机性能较差，尤其是在自动化、数字化、智能化、信息化等方面与其它工序存在较大的差距，快速反应性能较差。当前，国内一些中小棉纺织企业仍在使用铁炮传动式的粗纱机，设备机构复杂，故障率较高，生产过程中机械波频发、捻度不匀率过大、条干不良，冒纱、下龙筋打顿等故障频繁。成形机构不稳定使得粗纱上下角度不一、脱肩、打腰箍以及硬纱、烂纱等问题严重影响成纱质量。停车时会产生很多细节，导致成纱中的强力弱环，细纱断头率较高。无法适应高支纱及高端产品的生产要求。无论是有铁炮粗纱机还是无铁炮粗纱机，在机械设计上都存在一些不完美的地方。无铁炮粗纱机尽管经过了大量的技术升级改造，但仍然存在着两个容易产生意外牵伸的区域，一是导条辊至后罗拉之间，二是前罗拉至粗纱锭翼之间。在生产普通产品时，粗纱机问题还表现得不太明显，但在生产纯棉精梳高支纱、特高支纱以及特种纤维品种时，往往需要采用轻定量工艺，此时意外伸长对成纱质量的影响非常大。这是因为熟条中的纤维伸直较好，纤维抱合力较差，在粗纱机后导条过程中，须条难以承受从条筒内引出时的自重及导条辊之间的张力，导致棉条产生意外伸长。即使目前新型的多电机驱动粗纱机也未能从根本上解决这个问题，高速并不代表品种适应性好。某纺织企业的试验结果显示，最后三排条筒与第一排条筒之间的伸长差异，最少也有二三十米（精梳棉），多则七八十米以上（如粘棉混纺），这将导致细纱车间的整体换粗纱浪费严重，尾纱去除的工作量增加。粗纱机的设计缺陷导致须条意外伸长的原因，主要表现在以下三点：（1）导条辊属于链轮软连接，瞬间反应慢，加上罩壳不密封，飞花容易附入，运转灵活性差，从而增加了后罗拉与导条辊之间的张力牵伸。（2）一些老设备导条辊的外形设计为圆形，材料为金属，表面光洁度较好，目的是防止挂花，未考虑熟条滑溜造成的意外伸长问题；目前有个别机型的导条辊设计成了多边形，材料为工程塑料，相对于圆形来说，增加了熟条与导条辊表面的包围弧，但并未全面采用。（3）粗纱机导条架基本上都是高架形式，粗纱高架引条时极易发生意外伸长，停车时间较长或空调吹风都会使条子伸长，并会产生毛条、破条、劈条甚至断条现象，最终导致成纱质量波动。由于没有针对性地根据品种要求以最短距离喂入至后罗拉，生产精梳针织纱的纺织企业不得不自行将高架放低至喂入喇叭口的高度。在前罗拉至粗纱锭翼之间的捻陷区，使用假捻效果较差的假捻器会使粗纱强力降低，粗纱须条严重下垂，伸长率及其差异变大，导致粗纱条干和重不匀率的恶化。为此，优选高效率的假捻器可以改善粗纱纱条的假捻效果，有效控制粗纱伸长率的波动。假捻器的假捻效果与所纺纤维品种、粗纱定量以及假捻器的材质、规格、形状等因素有关。假捻器有多种类型，根据材料的不同可分为橡胶假捻器、聚氨酯假捻器、嵌铜刻槽假捻器、聚酰胺塑料假捻器等，形状有锥形、筒形、喇叭形、锅形等。从增大假捻器摩擦因数的角度考虑，选用新型高分子材料优于金属刻槽及塑料假捻器。目前，聚氨酯材料为主的假捻器硬度在邵氏A75-90之间，新型聚氨酯假捻器内孔薄、垂直度好，有36个刻槽，每个槽凸起小，再配合粗纱压掌上2.5-3.5圈的绕数，有利于提高粗纱卷绕密度，减少意外伸长。另外，也可以采用耐磨性较好的橡胶假捻器，表面光而不滑，摩擦因数大，假捻效果较好。当前很多纺织企业为了规避棉花价格波动带来的风险，纷纷加大非棉产品的研发力度。然而有不少非棉纤维的可纺性较差，而在激烈的市场竞争中，客户对纱线产品质量的要求非常苛刻，这给粗纱机带来了不小的挑战，要求粗纱须条具有良好的纤维排列结构，重量不匀率、捻度不匀率、条干CV值、混纺比的准确性和一致性必须达到较高的质量标准。此外，频繁翻改品种，也对粗纱机的工艺适应性带来一些考验。为此，一些纺织企业只能自行设计各类装置对粗纱机进行改造。纺机企业是否可以整合各纺织企业开发品种过程中的创新技改思路，在粗纱机的设计和制造过程中进行相应的改进？多电机变频控制的新型数字化粗纱机在确保产品质量、提升生产效率方面具有显著的优势。粗纱卷绕控制技术的突破使粗纱机实现了基本恒定张力下的卷绕过程。早期具有代表性的机型是天津宏大的JWF1415和青岛环球的FA491粗纱机，这些新型粗纱机取消了成形锥轮等机械装置，相应功能由计算机完成。新型粗纱机计算机系统中设有专门的控制模块来检测粗纱张力，控制和调整粗纱伸长率简便、快捷。电子卷绕成型系统利用CCD闭环控制与自学习功能，使粗纱每卷绕一层即可获得相应的补偿值，从而能够精细地调整粗纱起始张力、落纱张力、升降密度、卷绕密度等参数，品种适应性更强。在温湿度变化不大的情况下，张力保持基本稳定。粗纱伸长率及其伸长差异率可以得到有效控制。（1）粗纱换向张力的均匀性得到了有效控制，整车运行张力基本稳定。粗纱捻度不匀率、条干CV值、条干CVb等指标明显改善。（2）由于机械故障率显著降低，机配件的消耗也相应减少。（3）粗纱定长精确度得到了提升，化纤品种的粗纱伸长率可以控制在1.0%以内。（4）减少了用工，提高了车速和产量，粗纱的运转效率得到了提升。（6）在外部电网突然断电或电压异常时，可以确保较小的张力波动，避免了整台设备出现细节或断头现象。（7）对粗纱机的管理更加便捷，实现了实时的运转状态查询、数据点查询、故障查询与分析。取消成形锥轮传动装置，采用微电子控制技术、变频调速技术，通过合理配置各卷绕张力参数，减小粗纱伸长差异率，操作更加便捷，产品质量更有保障。不少纺织企业的粗纱挡车工平均年龄超过40岁，由于长期弯腰落纱造成腰肌劳损，为此一些企业对粗纱机进行了自动落纱及粗细联改造，既解决挡车工劳动强度大的问题，同时可以扩大看台，一举多得。（1）在设备方面，有人建议机后导条辊采用伺服电机控制，通过智能数控手段使导条辊按比例变速，同时，还可以改变导条辊的表面形态，改进表面处理方式，如喷涂既不沾花又有适合摩擦系数的纳米涂料等，以满足各类纤维控制条子意外伸长的要求，保证前后排须条伸长差异在2米以内。对机前的纺纱段，除了前后排锭子采用等导纱角外，还可以采用新型假捻器（目前的粗纱加捻均为开放式、被动加捻形式，已有人申请了积极式360°加捻的专利假捻器，据说加捻效果更好）。（2）在操作方面，机后可以采用条筒集中排列、集中换筒的操作方式，确保每一筒条子都是垂直向上引出，后排条子对应里排粗纱，前排条子对应外排粗纱。老式粗纱机锭翼顶端采用3/4，以增大须条与假捻器的摩擦力，减少粗纱意外伸长。压掌可以采用3绕，以增加卷绕张力，减小须条在空心臂内的意外伸长，从而降低粗纱伸长率。可以在细纱机工序推行集体换粗纱操作法，以减少同一时间段粗纱喂入张力的差异，粗纱工序实行定长、定位落纱，力求粗纱直径大小一致，减少锭间张力差异和大小纱张力变化，降低粗纱机断头率，消除连续或多次断头的锭子。传统粗纱机虽然设定长度是统一的，但是到达设定长度的瞬间，龙筋总是处在一个“任意点”上，实际长度等于设定长度加“任意点”至落纱点所卷绕的长度，使落纱定长一般超过20米以上，造成细纱粗纱大量尾纱浪费。将“定长”落纱改为“定层”落纱，外加一套由计数显示盘、磁钢和磁性传感器组成的电子计数器，以使落纱时实现“三定”，即定长、定向（龙筋向上运行）、定位（压掌在总动程的1/2-1/3处）。改造后，粗纱同台、台间的实际落纱长度差异基本上可以控制在10米以内。细纱工序粗纱使用率可以提升0.8%左右，月回花量可以减少80%左右。当前，我们熟知新型纤维主要有八大类：新型天然植物纤维、新型动物纤维、再生纤维素纤维、蛋白质再生纤维、差别化纤维、功能性纤维、高性能纤维以及智能纤维。如新型天然纤维包括地球上可利用的植物、动物、矿物等纤维：植物纤维如赛帛尔（CEIBOR木棉）、椰壳纤维、菠萝叶纤维、芭蕉纤维、摩维（Mbary）纤维和彩棉等；动物纤维如羊毛、绢丝、山羊绒、雪貂绒等；矿物纤维如硼纤维、陶瓷纤维、玄武岩纤维和碳化硅纤维等。这些纤维的可纺性一般较差，难以成卷、成条或成纱。其性能各异，有的直径细（如羊绒约13μm）、比重小（如木棉约0.29g/cm3）、刚性小、曲挠度大，有的模量大、强力高、卷曲少、抱合力差等。而功能性合成纤维是目前数量最大的一个类别。这些纤维有追求功能化、差别化、个性化、高端化等趋势，通过物理、化学改性，创造出千差万别的纤维群体。然而，不同的纤维性能差异较大，有些改性纤维较为光滑、粗硬、卷曲少，在生产过程中可能会导致喂入条子产生意外伸长、滑脱，重量不匀率大，须条通道容易集聚飞花短绒等问题。大多数功能性合成纤维的质量比电阻较高，生产中易产生静电吸附及断头增加现象。为了确保粗纱生产的稳定性，除了要全面考虑全流程的正常运转，以及优选原料和对原料进行预处理（如Pindarl纤维为纳米晶化层处理的纤维素纤维，纤维手感柔软滑糯，悬垂性较好，但纤维极为光滑，不易聚拢，为保证生产顺利进行，可以采用防滑剂进行预处理。）外，还要根据企业订单情况，制定不同纤维的模块化应对方案，建立健全的技术档案库，包括应对各类纤维的工艺措施、器材调整方案、设备维护保养要求、张力控制特点、操作要求，以及配套应用的新技术（如赛罗纺、包芯纱、介入纺、竹节纱）等。以降低因人员变动导致技术方案流失的可能性，确保交货期和质量保障体系的稳定运行。（1）选择性能优良，抗静电性能好、耐磨性佳、发热量低的胶辊。（2）对可纺性较差的品种，遵循“重加压、小牵伸、小张力”的工艺原则。可以适当加大粗纱捻系数，确保细纱退绕性能，增加纤维间的抱合力。（3）优选适应不同规格口径的喇叭口、导纱器、集棉器等，保证粗纱条表面毛羽少，光洁度高。（4）根据纤维静摩擦系数、弹性及织物最终用途合理选择粗纱捻系数，如静摩擦系数较大（0.23～0.30）的纤维粗纱捻系数宜小，可以设置在60-70。静摩擦系数较小（0.16～0.22）的纤维粗纱捻系数宜大，设置在75-90。一般有光纤维的静摩擦系数要比无光纤维低一些，捻系数可偏大掌握。（5）不同纤维由于摩擦系数不同，为防止张力波动增加粗纱断头，粗纱条压掌绕数也应有所不同，以涤纶为例，当涤纶含量在50%以下时，可以绕3圈，超过50%则可以绕2圈，纯涤绕一圈即可。传统粗纱机所存在的技术缺陷难以满足当前纺织市场多样化、高品质的要求，因此，淘汰老式铁炮粗纱机或进行技术改造是纺织企业的当务之急。智能化自动落纱粗纱机无疑是未来发展的趋势。纺织企业亟需加强精细化管理，加速进行粗纱设备的升级改造，以满足市场需求。与此同时，纺机企业也应针对纺织企业在新品开发过程中所面临的各种难题积极进行创新，以不断提升粗纱机的工艺性能。来源：缪定蜀 苏州市纺织工程学会
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