高產(chǎn)梳棉機(jī)工藝選配原則與新型針布發(fā)展

張勝明，夏 敏，葛陳鵬，董淑堂

（1.無錫一棉紡織集團(tuán)有限公司，江蘇 無錫 214000；2.江蘇格羅瑞節(jié)能科技有限公司，江蘇 無錫 214101）

在紡紗流程中，梳棉工序也被稱為紡紗流程的“核心”。梳棉工序的作用是將散亂分布的纖維集合體制成平行有序排列的纖維條，并排除雜質(zhì)和短纖維，為后道工序奠定基礎(chǔ)[1-3]。隨著紡織科技高速發(fā)展，梳棉機(jī)取得了較大進(jìn)步，其單位時(shí)間產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)了較大突破。梳棉機(jī)產(chǎn)量的增加離不開各梳理部件梳理能力的提升。通過提高錫林位置，使錫林梳理面弧長增大，在錫林前后增加固定分梳板，彌補(bǔ)活動(dòng)蓋板與錫林梳理面積的限制。隨著材料加工水平的提升，增加梳棉機(jī)幅寬可以有效提高梳棉機(jī)產(chǎn)量，而部件梳理能力的提升都依托于旋轉(zhuǎn)部件外包針布的結(jié)構(gòu)與特性，針布的發(fā)展是梳棉機(jī)分梳能力提升的基礎(chǔ)[4-6]。

近年來，國內(nèi)外針布生產(chǎn)廠家都非常重視新型針布的研發(fā)，國內(nèi)針布生產(chǎn)廠家的技術(shù)進(jìn)步明顯，擁有后發(fā)優(yōu)勢，系統(tǒng)地從生產(chǎn)針布用鋼絲基礎(chǔ)原料出發(fā)，優(yōu)化金屬加工工藝和后處理方法，同時(shí)對(duì)針齒形態(tài)的創(chuàng)新型研發(fā)工作也取得了顯著進(jìn)步[7-9]。另外，在高產(chǎn)梳棉機(jī)發(fā)展的基礎(chǔ)上，針對(duì)不同原料特點(diǎn)，有針對(duì)性地配置梳棉機(jī)工藝同樣對(duì)提高梳棉機(jī)產(chǎn)量有不可忽視的作用。本研究分析了高產(chǎn)梳棉機(jī)工藝配置原則，結(jié)合新型針布在高產(chǎn)梳棉機(jī)上的應(yīng)用，對(duì)其作用效果和選配原則進(jìn)行了闡述。

1 高產(chǎn)梳棉機(jī)工藝配置原則

1.1 針布選型

梳棉機(jī)針布配套選型需要重點(diǎn)參考以下因素。

（1）纖維原料的基本性能：如纖維材質(zhì)種類、纖維長度、表面摩擦性能、強(qiáng)伸性能、含雜率等；

（2）梳棉機(jī)機(jī)型和工藝：如單產(chǎn)、錫林轉(zhuǎn)速、生條定量等；

（3）紡紗的條件要求：如成紗線密度、混紡或者純紡以及紗線的具體用途等；

（4）梳理作用應(yīng)依次增強(qiáng)，齒密遵循以下原則：N刺輥

（5）錫林是梳棉機(jī)的核心梳理部件，梳理針布的選配首先以錫林針布配置為基準(zhǔn)，然后配套確定刺輥、蓋板、道夫和分梳板等梳理部件的針布。新型錫林針布的特點(diǎn)為針齒密度大、尺寸小、針尖鋒利、齒深小、針齒薄等，選配錫林針布重點(diǎn)參考以上特點(diǎn)。

錫林蓋板原則：以錫林針布為中心。紡長絨棉：密密配置。紡JC細(xì)絨棉：稀密配置。紡氣流紡棉：密稀配置。紡化纖、毛、麻、絲廢紡：稀稀配置。

在紡純棉時(shí)，錫林針布優(yōu)選AC1740或AC2035，密度大于950齒/（25.4 mm2），蓋板針布為480齒/（25.4 mm2）以上。

在紡黏膠類纖維素纖維時(shí)，錫林針布優(yōu)選AC2030或AC2035，密度為800~890齒/（25.4 mm2），道夫針布選用AD4030型，蓋板針布選32、35或36、40型。

在紡滌綸類化纖時(shí)，錫林、蓋板針布密度較小，錫林工作角較棉及黏膠大。例如，錫林選AC2820型，密度為706齒/（25.4 mm2），蓋板選29型。

1.2 梳理隔距

1.2.1 給棉板（給棉羅拉）-刺輥隔距

刺輥對(duì)棉層的梳理作用隨著隔距的減小而增強(qiáng)。當(dāng)喂入棉層定量重、或纖維較長、或強(qiáng)力和成熟度差時(shí)，均應(yīng)偏大掌握[10]。一般筵棉較棉卷隔距偏大（大于24〞/1 000），以減少纖維損傷和棉結(jié)。

根據(jù)棉型化纖的長度特點(diǎn)，各梳理元件之間的隔距原則上均較紡棉時(shí)大，但對(duì)于各部分隔距，均需按其具體要求而定[11]。以TC10型梳棉機(jī)為例，紡細(xì)絨棉時(shí)隔距為32〞/1 000，長絨棉、化纖為40〞/1 000。

1.2.2 錫林-蓋板隔距

錫林與活動(dòng)蓋板間采用緊隔距，是充分發(fā)揮工作區(qū)分梳效能的重要工藝措施，但新針布隔距，一般比傳統(tǒng)隔距放大2〞/1 000~3〞/1 000；錫林與固定蓋板的隔距偏緊掌握，梳理效果較好，但越緊對(duì)纖維損傷越大，一般前固定蓋板與錫林的隔距小于后固定蓋板與錫林的隔距。

錫林與蓋板隔距的影響因素：（1）纖維種類。棉比化纖隔距偏小。（2）產(chǎn)量。產(chǎn)量大，錫林速度適當(dāng)加快，隔距偏大。（3）針布的針齒深度。針齒較淺時(shí)，針齒上面附帶的纖維數(shù)量多，錫林與蓋板間的隔距應(yīng)適當(dāng)放大。（4）針齒縱向齒距。針齒縱向齒距大小影響錫林表面纖維束分布的離散程度，當(dāng)齒距大時(shí)，纖維束定量大，需要較大的錫林-蓋板隔距。

1.2.3 刺輥-錫林隔距

刺輥與錫林間需要完成纖維轉(zhuǎn)移，此隔距要結(jié)合梳棉機(jī)目標(biāo)產(chǎn)量，考慮纖維長度、細(xì)度，當(dāng)產(chǎn)量大時(shí)，隔距適當(dāng)放大，纖維短則隔距縮小，偏小的隔距有助于纖維從刺輥向錫林轉(zhuǎn)移，減少纖維返花。

1.2.4 錫林-道夫隔距

梳棉機(jī)的錫林與道夫隔距在6〞/1 000~8〞/ 1 000，高產(chǎn)梳棉機(jī)纖維網(wǎng)厚度較大，需適當(dāng)放大錫林與道夫的隔距。

1.3 各部速度

1.3.1 刺輥速度及錫林刺輥速比

錫林刺輥速比與梳棉機(jī)的轉(zhuǎn)移區(qū)長度和被加工纖維直接相關(guān)，一般選擇純棉為1.8~2.2（高產(chǎn)時(shí)速比偏高掌握），長絨棉、化纖為2.0~2.5。

1.3.2 道夫速度

國產(chǎn)A186型梳棉機(jī)道夫速度：紡棉為20~22 r/min，紡化纖為22~24 r/min；產(chǎn)量：紡棉為18~20 kg，紡化纖為20~25 kg。新型高產(chǎn)梳棉機(jī)產(chǎn)量：紡棉為60~80 kg，紡化纖為50~60 kg。道夫速度和單產(chǎn)的高低影響到多次蓋板工作區(qū)梳理的纖維數(shù)量占比，同時(shí)關(guān)系到棉網(wǎng)質(zhì)量和最終成紗品質(zhì)。立達(dá)公司新推出的C80型梳棉機(jī)，理論產(chǎn)量高達(dá)300 kg/h。

1.3.3 活動(dòng)蓋板速度

活動(dòng)蓋板與錫林之間的梳理作用是梳棉機(jī)對(duì)單纖維分梳點(diǎn)，活動(dòng)蓋板速度影響梳棉機(jī)的纖維分離度、除雜效率和蓋板花量。當(dāng)蓋板速度慢時(shí)，帶走的纖維量少，蓋板花、短絨和雜質(zhì)的去除量都少；反之，當(dāng)蓋板速度快時(shí)，蓋板花、短絨和雜質(zhì)的去除量大；對(duì)于雜質(zhì)含量較少的化纖原料，活動(dòng)蓋板速度約為純棉品種的1/2。

1.4 梳棉機(jī)針布維護(hù)

在生產(chǎn)實(shí)踐中，需綜合考慮設(shè)備的作用效果和維護(hù)成本，除了優(yōu)選梳棉機(jī)各部件針布配置，還需重視針布的保養(yǎng)、維護(hù)工作。對(duì)于生產(chǎn)、裝配精度較高的國外高產(chǎn)梳棉機(jī)，如TC10、TC15、C70、C72、C75、C80、MK6等型號(hào)梳棉機(jī)，其各旋轉(zhuǎn)部件的加工精度高、動(dòng)平衡好，通過良好的后處理工藝，消除了部件的內(nèi)應(yīng)力，在錫林旋轉(zhuǎn)過程中，徑向跳動(dòng)可以低至0.02 mm。

一般錫林針布和蓋板針布的棉纖維加工量可以達(dá)到800 t，對(duì)于配備了在線磨針技術(shù)的立達(dá)C70型梳棉機(jī)，其針布使用壽命通?？梢匝娱L20.0%，同時(shí)可以保證產(chǎn)品質(zhì)量。

1.5 棉結(jié)含量分布

棉結(jié)是影響紗線品質(zhì)的重要因素，梳棉機(jī)是紡紗流程中去除棉結(jié)最有效的工序。運(yùn)用AFIS可以檢測原棉到粗紗各工序的棉結(jié)含量，結(jié)果如表1所示。

表1 各工序原料棉結(jié)含量分布

從表1可以看出，梳棉機(jī)是減少棉結(jié)最有效的工序，基本可以去除80.0%左右筵棉棉結(jié)，在正常情況下，如果選用新型針布，用梳棉機(jī)安裝，維護(hù)精細(xì)，工藝設(shè)計(jì)合理，成紗棉結(jié)則有保障。

1.6 落棉控制

以TC10型梳棉機(jī)為例，棉纖維在一般情況下，梳棉總落棉為6.0%~8.0%，刺輥部分為1.5%~2.0%，蓋板花率為2.5%~3.0%（原棉的含雜含短絨量大），預(yù)分梳清潔器為1.0%~1.5%，分梳清潔器為0.8%~1.2%；黏膠質(zhì)量較優(yōu)時(shí)沒有并絲、硬絲，梳棉總落棉為1.5%~2.5%，為提高制成率并降低成本，一般梳棉落棉按比例本支回用，紡細(xì)號(hào)紗不用。

2 梳棉機(jī)新型針布的應(yīng)用

2.1 刺輥針布

刺輥是梳棉機(jī)喂入筵棉所接觸的第一個(gè)分梳部件，給棉板與給棉羅拉握持棉層被刺輥分梳抓取，將纖維層初步分梳。常用刺輥針布有鋸齒形針布和梳針形針布，隨著精細(xì)化分梳的需要，刺輥針布密度有增大趨勢，從起初的36齒/（25.4 mm2）發(fā)展到現(xiàn)在的122齒/（25.4 mm2），密度增大對(duì)機(jī)采棉有較好的梳理效果。相比常規(guī)的鋸齒型針布，梳針形式針布具有尖銳度高、穿刺能力強(qiáng)、自潔能力強(qiáng)、耐磨以及使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)，能較好地提高紡織廠的經(jīng)濟(jì)效益。表2為兩種針布梳理效果對(duì)比數(shù)據(jù)，可以看出梳針針布有利于減少棉結(jié)和短絨。

表2 鋸齒刺輥與梳針刺輥梳理效果對(duì)比

2.2 錫林針布

錫林是梳棉機(jī)的核心梳理部件，錫林針布的參數(shù)較多、齒形多樣[12]。新型錫林針布齒形趨向小尺寸，工作角隨著產(chǎn)量的提升也趨于小角度，有利于纖維在錫林與蓋板間的反復(fù)轉(zhuǎn)移。另外，總齒高由傳統(tǒng)的20系列向18、15系列發(fā)展，為矮齒、淺齒（齒深在0.3~0.4 mm），總齒密由860向900、1 080齒/（25.4 mm2）發(fā)展。隨著錫林速度的加快，工作角進(jìn)一步減小，由原來的60°減小到50°。

除此之外，一些新型幾何齒形被相繼開發(fā)應(yīng)用，雙駝峰齒形和單駝峰齒形都是針對(duì)現(xiàn)在機(jī)采棉的特點(diǎn)研發(fā)而成，梳理效果好，棉結(jié)去除率高，可以達(dá)到90.0%左右。

2.3 蓋板針布

蓋板針布包括活動(dòng)蓋板針布和固定蓋板針布，以錫林與活動(dòng)蓋板的分梳作用為主。活動(dòng)蓋板針布可以適應(yīng)梳棉機(jī)速度和產(chǎn)量的提高以及新型錫林針布的特點(diǎn)，如增強(qiáng)梳針的剛性，同時(shí)提高針布的基布強(qiáng)度；優(yōu)化梳針排列形式，縮小梳針橫向間距，縱向采用變密度弧形曲線排列；優(yōu)選鋸齒材質(zhì)和后處理工藝，提高針尖硬度和耐磨度[13-14]。

梳棉機(jī)活動(dòng)蓋板針布向高密度發(fā)展，目前已經(jīng)做到60齒/（25.4 mm2），梳理效果好，棉結(jié)、雜質(zhì)、短絨去除率高。

相對(duì)于活動(dòng)蓋板針布的變化，固定蓋板針齒密度略有增加，預(yù)分梳區(qū)的固定蓋板針齒密度最大接近320齒/（25.4 mm2），分梳區(qū)的固定蓋板密度增加到660齒/（25.4 mm2）。

2.4 道夫針布

道夫位于錫林之后，將錫林表面的纖維網(wǎng)剝離，主要作用是實(shí)現(xiàn)纖維網(wǎng)的轉(zhuǎn)移。新型道夫針布的主要特點(diǎn)是解決由于錫林針布矮小，錫林與道夫之間纖維轉(zhuǎn)移和高速氣流導(dǎo)向的問題。隨著產(chǎn)量和定量的增加，為了平衡道夫轉(zhuǎn)移率，道夫針布前角略有增大（表3），道夫針布一般采用大前角（小工作角），增加齒深容量，采用圓弧齒形以及針齒側(cè)面加橫紋等措施。

表3 隨著梳棉機(jī)產(chǎn)量提升道夫針布針齒前角變化規(guī)律

與此同時(shí)，梳棉機(jī)道夫的密度已經(jīng)從最初的360齒/（25.4 mm2）發(fā)展到800/（25.4 mm2），特別是在紡差別化纖維時(shí)，能有效降低A0和A1紗疵。

3 結(jié)語

隨著高產(chǎn)梳棉機(jī)的發(fā)展，梳理工藝優(yōu)化取得了顯著效果，梳理針布與梳棉機(jī)的發(fā)展相輔相成。配套梳理針布作為梳棉機(jī)的核心部件，國內(nèi)外對(duì)配套梳理針布的研發(fā)都取得了長足的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)了梳棉機(jī)的高產(chǎn)化，并產(chǎn)生了高質(zhì)量的生條、高品質(zhì)的紗線。針布應(yīng)選好、用好、維護(hù)好，有利于保障梳棉機(jī)在紡紗廠生產(chǎn)中發(fā)揮核心作用。