改造梳棉機(jī)生產(chǎn)棉粒子紗探討

張鐵成

（佛山市匯能盈泰科技有限公司，廣東 佛山 328010）

服裝的個性化需求使得紡紗廠對差別化紗線的開發(fā)尤為重要。傳統(tǒng)粒子紗的紡紗工藝是先搓粒子，再將粒子均勻地噴灑在梳棉機(jī)棉網(wǎng)上成條，從而紡制各種比例和大小的粒子紗，這種工藝的優(yōu)點(diǎn)是可以按設(shè)計要求定量投放不同大小、不同顏色的粒子，缺點(diǎn)是效率低、粒子易脫落，小批量生產(chǎn)困難，需要兩步非連續(xù)生產(chǎn)完成。在生產(chǎn)實(shí)踐中，在紡制全棉粒子紗時，企業(yè)通過對梳棉機(jī)活動蓋板針布的改裝，配置合理的隔距、速比，實(shí)現(xiàn)了單色粒子紗的連續(xù)化生產(chǎn)，在并條工序，通過粒子棉條與普通棉條的搭配，實(shí)現(xiàn)了粒子紗中粒子數(shù)量的可控性。

1 設(shè)備改造

1.1 企業(yè)與設(shè)備

試制企業(yè)為佛山市晉昌隆紡織品有限公司。

主要使用設(shè)備為TRUTZSCHLER TC5-1 型梳棉機(jī)，該梳棉機(jī)錫林部分有3 個分梳區(qū)，分別是前后固定蓋板和活動蓋板，其中前固定蓋板2 根為一組，由3 組共6 根金屬針布蓋板組成，后固定蓋板由8 根金屬針布蓋板組成，活動蓋板由84 根彈性針布蓋板組成。常規(guī)運(yùn)行中，在設(shè)定生產(chǎn)4.6Ktex 細(xì)度棉條，產(chǎn)量60.7kg/h 的情況下，棉箱壓力值為220Pa，錫林轉(zhuǎn)速為470r/min，蓋板轉(zhuǎn)速為220mm/min，此時活動蓋板的工作長度約為2900mm，活動蓋板區(qū)域承擔(dān)主要分梳工作，蓋板工作長度與錫林和蓋板間的速比相關(guān)，改變錫林與蓋板間的速比可以調(diào)整蓋板工作長度。

該設(shè)備具有出條速度快，分梳裝置中刺輥、前后固定蓋板和活動蓋板等梳理區(qū)布置合理，梳理充分的特性。

1.2 機(jī)理分析

梳棉機(jī)正常的梳理結(jié)構(gòu)是蓋板針向與錫林針向相反，運(yùn)動方向相同或相反，無論二者運(yùn)動方向相同或相反，蓋板針布與錫林針布表面都存在速度差，即錫林與蓋板的“速比”，錫林與蓋板就是利用針向相對并且針布表面間有運(yùn)動速度差來對纖維束握持和梳理。

如果反裝活動蓋板，那么活動蓋板針布與錫林針布的針向就會相同，而錫林與活動蓋板的運(yùn)動方向及錫林針布與蓋板針布表面的相對速度沒有改變；設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時，梳棉機(jī)中錫林針布上纖維的移動方向與錫林的針向相同，由于蓋板針向與錫林針向相同，所以纖維在蓋板針布表面的移動方向與蓋板針布的針向也相同，因此蓋板針布對纖維的握持力變小，從而使錫林針布上的纖維張力變小，纖維的自由端變多，大大減弱了錫林針布對梳理纖維的握持力。

高速運(yùn)轉(zhuǎn)的錫林，其表面切向速度高達(dá)2000m/min，錫林與蓋板間的隔距約0.25mm，高速運(yùn)動的針布表面在狹窄的空間內(nèi)會沿錫林運(yùn)轉(zhuǎn)方向產(chǎn)生切向氣流，同時，棉箱氣壓經(jīng)過刺輥后也會有小部分分流導(dǎo)入錫林針布表面，沿錫林針布表面的切線方向流動，實(shí)際測得錫林與活動蓋板間隙處的壓力值為96Pa；由于蓋板針布的表面線速度小于錫林針布表面線速度，所以該切向氣流在蓋板針布表面會受阻，形成風(fēng)阻，纖維自由端在切向風(fēng)阻和蓋板針布的共同作用下，進(jìn)一步彎曲糾纏形成棉粒子。大部分纖維由錫林針布握持，纖維自由端在蓋板針布一側(cè)，由此形成的棉粒子與錫林上的棉網(wǎng)結(jié)合緊密，能夠完整成條。還有少部分纖維沒有被錫林針布握持，呈現(xiàn)出二個自由端，由此形成的棉粒子不能與錫林上的棉網(wǎng)結(jié)合，浮掛在棉網(wǎng)表面，這種形態(tài)的棉粒子多數(shù)不能被道夫剝?nèi)?，會在梳棉機(jī)漏底處脫落，混雜在漏底花中。

大量棉粒子形成后，棉網(wǎng)變厚，均勻度變差，甚至出現(xiàn)斷網(wǎng)現(xiàn)象，這就要求降低錫林速度，增加出條定量。

1.3 設(shè)備改造與工藝調(diào)整

1.3.1 設(shè)備改造原則

在日常生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，如果蓋板順轉(zhuǎn)，靠近后固定蓋板的活動蓋板針布較清潔，分梳效果好，靠近前固定蓋板的活動蓋板較充塞，分梳效果一般；如果蓋板反轉(zhuǎn)，情況正好相反，靠近后固定蓋板的活動蓋板較充塞，分梳效果一般，靠近前固定蓋板的活動蓋板針布較清潔，分梳效果好。由此可見，錫林與活動蓋板間的速比對分梳效果有很大影響，而且對活動蓋板的不同區(qū)域影響不同，甚至相反。

日常工藝實(shí)施中，在相同速比的情況下，調(diào)整蓋板與錫林間的隔距可以讓分梳效果向預(yù)期的方向發(fā)展。

彈性蓋板針布有直針、彎針，針型分布有勻密型、橫密型、稀密型、漸密型、縱橫向漸密型[1]等多種形態(tài)，不同形態(tài)針布的梳理效能不盡相同，在此不作更多闡述，企業(yè)采用的是彎針勻密型針布。

為了實(shí)現(xiàn)讓棉纖維糾結(jié)成球，將梳棉機(jī)活動蓋板反裝，TC5-1 型梳棉機(jī)活動蓋板共有84 根彈性針布，實(shí)際中嘗試了反裝28 根（隔2 反1）、42 根（1 隔1 反裝）和全部反裝，同時調(diào)整梳理區(qū)隔距和速比，使出條最優(yōu)化。通過反復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著反裝蓋板針布根數(shù)的增加，棉條中棉粒子的數(shù)量會成級數(shù)倍增，棉粒拖尾處的竹節(jié)會相應(yīng)減少，但成條相對困難。同時，在調(diào)整梳棉機(jī)錫林針布與活動蓋板針布間隔距時發(fā)現(xiàn)，隔距越大，棉粒子的成型也相對大。按照這個規(guī)律，采用了活動蓋板針布全部反裝的方式來實(shí)施，以保證棉粒子的形態(tài)和數(shù)量，這樣，錫林針布上的棉纖維在經(jīng)過活動蓋板后能否保持握持狀態(tài)及連續(xù)分布極為重要，為此，實(shí)際中從以下幾個方面調(diào)整工藝。

1.3.2 工藝調(diào)整

1.3.2.1 調(diào)整錫林與活動蓋板速比

正常車速下錫林的運(yùn)轉(zhuǎn)速度為470r/min，活動蓋板表面速度為0.22m/min，多方面試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，降低車速是保證正常出條的首要因素，反裝活動蓋板后，錫林轉(zhuǎn)速控制在300～480r/min 的情況下出條較順暢，最終，結(jié)合生產(chǎn)效能，設(shè)定錫林運(yùn)轉(zhuǎn)速度為460r/min，從而降低了錫林與活動蓋板間速比。

1.3.2.2 調(diào)整活動蓋板與錫林間的隔距

正常梳理工藝活動蓋板與錫林間的隔距（mm）一般依次為0.254、0.229、0.203、0.203、0.229，現(xiàn)將梳理區(qū)改為搓棉粒子區(qū)，隔距要放大，本次改造試驗(yàn)中，我們將活動蓋板與錫林間的隔距調(diào)整到0.254～0.406mm，效果明顯，不同的隔距和隔距組合可以生產(chǎn)不同形態(tài)的棉粒子紗。

1.3.2.3 調(diào)整前固定蓋板與錫林間的隔距

梳棉機(jī)正常梳理工藝前固定蓋板與錫林間的隔距（mm）一般為0.254、0.203，由于反裝活動蓋板，使得棉網(wǎng)經(jīng)過活動蓋板后形成大量棉粒子，棉網(wǎng)變厚，為能使錫林針布表面棉網(wǎng)能順利通過前梳理區(qū)，通過反復(fù)試驗(yàn)，將該區(qū)域隔距（mm）調(diào)整為0.457、0.381、0.305，可以形成完整棉網(wǎng)。

1.3.2.4 調(diào)整梳棉機(jī)出條重量

因梳棉機(jī)道夫與錫林間沒有牽伸，所以增加出條重量可以使錫林上的棉網(wǎng)變厚，有利于形成不間斷的完整棉網(wǎng)，但出條重量太大，會影響并條、粗紗、細(xì)紗的牽伸比和混條根數(shù)的設(shè)置，對紗線均勻度有制約作用。試驗(yàn)中，設(shè)置出條定量為5.2Ktex。

2 生產(chǎn)驗(yàn)收

通過設(shè)備改造調(diào)整及小批量試驗(yàn)后，開始按照試驗(yàn)中確定的工藝參數(shù)進(jìn)行量產(chǎn)，考慮到前期試驗(yàn)過程中成條困難的原因，本批量產(chǎn)采用優(yōu)質(zhì)229 新疆棉，清花、梳棉都正常，經(jīng)比對，棉條中棉粒子的成型和分布均較理想。根據(jù)客戶提供樣品面料的特點(diǎn)，企業(yè)紡制了28tex-1# 和28tex-2# 棉粒子針織紗，28tex-1# 棉粒子針織紗采用100%棉粒子條作為原料，28tex-2# 棉粒子針織紗采用50%棉粒子條和50%常規(guī)棉條作為原料，經(jīng)正常的并條、粗紗、細(xì)紗和絡(luò)筒后，觀察到2 個配比的棉粒子紗均形態(tài)完整，與客戶提供的，由傳統(tǒng)棉粒子紗生產(chǎn)工藝紡制的棉粒子紗對比，目測效果差異不大，并且生產(chǎn)效率較理想。

3 品質(zhì)檢測

棉粒子紗的條干均勻度無法使用電容式條干儀檢測，因此烏斯特條干檢測儀無法衡量棉粒子紗的品質(zhì)。本次采用針織平紋布目測透光均勻度及單紗強(qiáng)力水平來檢測棉粒子紗的品質(zhì)。

3.1 品質(zhì)檢驗(yàn)布制作與采樣

在品質(zhì)檢測平紋布時，不同紗支和不同大小的棉粒子所適應(yīng)的針織機(jī)針數(shù)不同，本次檢測的28tex-1#和28tex-2# 棉粒子針織紗采用16G/2.54cm 的針織圓機(jī)織造，該針織機(jī)由90 路紗平行排列，針筒直徑76.2cm（30 吋），針筒周徑為239.3m，總針數(shù)為1500枚。布面每個循環(huán)都由90 個不同的樣品紗組成；按設(shè)定紗長32cm/100G 織造，每個循環(huán)內(nèi)90 個樣紗各有480cm 參加了織造，按理論值計算，每208.3 個循環(huán)就可以檢測90 個樣品的1000m 品質(zhì)。

實(shí)際測量每個循環(huán)的布面長度為4.5cm，也就是單個測試樣品中每1000m 紗的布面長度為9.37m。為方便采樣，采用針織布稱重取樣機(jī)采樣，該取樣機(jī)直徑為11.29cm，沿樣品布縱向采樣83 次即可采集到超過千米紗的單次循環(huán)，這樣可以最大概率采集90 個品檢紗樣片段。本次采樣時，取90 個品檢紗各千米紗（9.37m）的樣布，沿樣品布縱向不連續(xù)采集，共采集20個分析樣品，本次采樣品檢布總幅寬為2m。

分析采集到的樣品時，首先評估棉粒子的形態(tài)、分布和密度，由于采集樣品的面積為100cm2，所以非常方便計算單位面積的棉粒子數(shù)，本次試紡的28tex-1# 和28tex-2# 棉粒子針織紗平均每100cm2棉粒子個數(shù)分別為63 個和38 個。

在判定條干均勻度時，由于棉粒子的遮擋，會在視覺上造成干擾，應(yīng)去除棉粒子及棉粒子拖尾的竹節(jié)部分，集中觀察沒有棉粒子處的條干均勻度，短粗節(jié)對棉粒子紗的品質(zhì)影響不大，主要統(tǒng)計每個采集樣品中的短細(xì)節(jié)、長細(xì)節(jié)及長粗節(jié)，然后取平均值；實(shí)測本次采集樣品平均每100 針布面寬度為13.2cm，紗長為31.9cm，即每cm 寬布面包含受檢樣品紗長為2.42cm，服用面料表面1cm 以下的粗細(xì)節(jié)對面料表面感觀影響較小，而1cm 以上的粗細(xì)節(jié)對面料表面感觀影響較大，所以要將紗線中的粗細(xì)節(jié)分為2cm 以內(nèi)和2cm 以上2 種，對應(yīng)地在采集樣品布面上計數(shù)0.8cm 以內(nèi)和0.8cm 以上的粗細(xì)節(jié)，并利用透光率來評估-50%以下的細(xì)節(jié)和200%以上的粗節(jié)。本次采集20 個分析樣的粗細(xì)節(jié)計數(shù)平均值見表1。

表1 20 個分析樣的粗細(xì)節(jié)計數(shù)平均值

3.2 單紗強(qiáng)力測試

采用USTER 型強(qiáng)力測試儀分別對本批生產(chǎn)的28tex-1# 和28tex-2# 棉粒子針織紗進(jìn)行了強(qiáng)力測試，平均強(qiáng)力分別為268cN 和289cN,達(dá)到了客戶要求。

4 輔助設(shè)施

紡紗過程中梳棉機(jī)漏底落棉較多，落棉中有許多是棉粒子，為此對漏底落棉回收，通過篩選設(shè)施過濾棉粒子并回用。

5 品質(zhì)效益評估

通過對梳棉機(jī)改造連續(xù)化生產(chǎn)棉粒子紗，相對于傳統(tǒng)先搓棉粒子，再將粒子噴灑在棉網(wǎng)上成條的方法，不僅提高了生產(chǎn)效率，同時，由于棉粒子在梳棉機(jī)活動蓋板處成型后未脫離棉網(wǎng)，粒子表面纖維末端與棉網(wǎng)纖維互相糾纏，再經(jīng)固定蓋板梳理區(qū)梳理后形成穩(wěn)定的棉粒子。由該棉粒子紗制成的服裝其棉粒子的耐水洗和抗摩擦均表現(xiàn)出優(yōu)良的性能，使服裝的服用性能大幅提高。該紡紗方法紡制的棉粒子紗，分布在紗表面的棉粒子具有結(jié)構(gòu)松散和拖尾小竹節(jié)的效果，松散的結(jié)構(gòu)有利于染料分子滲透，使其具備了良好的染色性能。

6 結(jié)語

隨著人們穿著個性化需求的增加，服裝行業(yè)呈現(xiàn)出小批量、多花式的發(fā)展趨勢。而棉紡行業(yè)裝備成本高，生產(chǎn)邊際效益大，小工廠在行業(yè)中很難找到生存空間，越來越多的企業(yè)向著大規(guī)模、設(shè)備單一的方向發(fā)展，由此來充分挖掘單位生產(chǎn)空間內(nèi)的邊際效益，這與服裝發(fā)展需求形成了相互背離的現(xiàn)象。利用現(xiàn)有設(shè)備，通過設(shè)備改造和工藝革新來生產(chǎn)差別化棉紗在當(dāng)下效益非常明顯，在較少增加固定資產(chǎn)投入的情況下，提升產(chǎn)品的附加值，不僅對企業(yè)產(chǎn)生了良好的效益，同時也提升了企業(yè)的競爭力。本次梳棉機(jī)改造項(xiàng)目是針對棉粒子紗的生產(chǎn)進(jìn)行的，在工藝條件確定后，設(shè)備投入極少，改造與還原設(shè)備用工工時不多，工序較簡單，產(chǎn)品穩(wěn)定性和實(shí)用性較好，具有廣闊的市場前景。