控制精梳有效纤维损伤与流失的技术探讨

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2020年4月5日15:47:07 评论 426 8021字阅读26分44秒
摘要

在精梳梳理过程中,不能单纯过分追求落棉数量,只有在保证落棉质量的前提下,适当提高精梳落棉率才是有效可行的

控制精梳有效纤维损伤与流失的技术探讨

控制精梳有效纤维损伤与流失的技术探讨

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控制精梳有效纤维损伤与流失的技术探讨

控制精梳有效纤维损伤与流失技术探讨

刘允光、肖际洲

(山东冠县冠星纺织有限责任公司)

李子信

(山东聊城华润纺织有限公司)

0    前言

在实际生产中,由于生条和并合后的棉条中纤维较为紊乱、小卷棉层的粘连、纤维横向不匀和梳棉梳理过程的纤维潜在损伤、精梳梳理元件状态不佳、锡林严重嵌花、精梳器材使用不当以及工艺上机不合理,在精梳梳理过程中导致有效纤维的损伤和流失。在精梳梳理过程中,不能单纯过分追求落棉数量,只有在保证落棉质量的前提下,适当提高精梳落棉率才是有效可行的。应辩证看待精梳有效纤维损伤与流失,加强对精梳机梳理元件、关键器材及工艺上机的研讨,减少有效纤维损伤与流失、提高纤维单根化程度,这才是稳定和提高成纱质量的有效途径。

 

1    在梳理中损伤纤维产生的短绒含量的估算公式和精梳机的短绒排除率计算公式

(1)落棉中短绒量与精梳条中短绒量之和超过棉卷中短绒量部分,可以认为就是梳理中损伤纤维产生的短绒,因此:

梳理中损伤纤维的短绒含量=落棉中短绒含量+精梳条中短绒含量-棉卷中短绒含量

式中:

落棉中短绒含量=精梳落棉率×精梳落棉短绒率

精梳条中短绒含量=精梳条短绒率×(1- 精梳落棉率)

 

由于棉卷中的短绒含量实际上包含着梳棉机梳理过程纤维损伤产生的短绒含量。清梳特别是梳棉虽然排除短绒,但同时因剧烈打击纤维,也产生短绒,且往往是短绒增加率大于排除率,致使生条短绒率大于配棉短绒率。通常生条短绒率比棉卷短绒率增加量在4%左右,在计算上比较繁琐,为了计算方便,通常将棉卷含短绒率替代棉卷中短绒含量,由于棉卷含短绒率中已包含梳棉梳理过程损伤纤维产生的短绒,因此,其计算的数值要大于实际值,在精梳中损伤纤维产生的短绒含量的估算公式为:

M=[D×C+B×(1- C) - A]×100%      (1)

式中:

M—梳理中损伤纤维的短绒含量(%)

A—棉卷短绒率(%)

B—精梳条短绒率(%)

C—精梳落棉率(%)

D—落棉短绒率(%)

 

(2) 精梳机的短绒排除率计算公式为:

m=[1-(1-C)×B/A]×100%    (2)

 

式中符号同(1)式

m—精梳机的短绒排除率

 

2    精梳锡林嵌花对纤维损伤及成纱质量的影响

 

锡林嵌花对精梳落棉率、梳理中损伤纤维的短绒含量及成纱质量均有不同程度的影响。对此进行了相应的试验。试验条件:品种P70/C30Ne74;机型E65型精梳机;速度350 钳次/min;棉卷定量72 g/m;给棉长度4.3 mm;小卷、落棉及精梳条中20 mm以下含短绒率由AFIS纤维长度检测仪来检测。

 

分三个试验方案:方案1,锡林嵌花,顶梳密度为300 齿/10cm;方案2,用清洁梳清除锡林齿条嵌花,顶梳密度为300 齿/10cm;方案3,用清洁梳清除了锡林齿条嵌花,顶梳密度为360 齿/10cm。

 

2.1   精梳锡林嵌花对纤维损伤的影响

梳理中损伤纤维的短绒含量可由公式(1)求得,三个试验方案对比测试及计算结果见表1和图1。

控制精梳有效纤维损伤与流失的技术探讨

控制精梳有效纤维损伤与流失的技术探讨

(a)

控制精梳有效纤维损伤与流失的技术探讨

(b)

图1    锡林齿条严重嵌花

 

由表1可知:

(1)方案1,当锡林处在嵌花或严重嵌花状态时,齿条非但不能刺入须丛对钳板握持的棉须丛进行有效的梳理,嵌花部位对棉须丛产生强烈的挤压、揉搓、拉断纤维,甚至从钳板钳唇中吃掉握持的有效纤维,导致精梳落棉率增加1.17个百分点,可使落棉有效纤维、梳理中损伤纤维的短绒含量增加。

 

(2)方案2,人工清除锡林嵌花后,棉须丛可以进入锡林各组齿条齿片中、下部进行有效的分梳,由于纤维须丛通过的梳理通道流畅,纤维单根化程度达到极大的提高,纤维损伤的几率大大降低,因此,精梳落棉率及梳理中损伤纤维的短绒含量均有明显降低。

 

(3)方案3,采用高密度顶梳后,顶梳的梳理强度、纤维损伤的几率增大,因此,精梳落棉率、梳理中损伤纤维的短绒含量均明显增加。

 

2.2   精梳锡林嵌花对成纱质量的影响

测试和计算结果列于表2。

由表2可以得出以下几点结论:

 

(1)清除锡林嵌花或锡林表面光洁无嵌花时,比锡林嵌花或严重嵌花的在精梳落棉率降低1.17个百分点的情况下,成纱质量相当。

 

(2)采用高密度顶梳,精梳落棉率与嵌花锡林相当,但其成纱常发性纱疵IPI值改善较大,其中千米+200%棉结降幅高达35.25%。

 

3    精梳钳板钳唇嵌花对纤维损伤及成纱质量的影响

3.1   钳板钳唇嵌花对纤维损伤的影响

试验条件:品种PCOMNE100/1;机型E65型精梳机。分两个试验方案:方案1,精梳机上下钳板钳唇严重嵌花状态下取样;方案2,用温湿布彻底清除钳板上下钳唇嵌花后取样。

钳板钳唇嵌花对纤维损伤的影响见表3和图2。

控制精梳有效纤维损伤与流失的技术探讨

 

控制精梳有效纤维损伤与流失的技术探讨

(a)

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(b)

 

图2    钳板钳唇嵌花

由表3可知:

钳板嵌花使钳板的握持状态减弱,导致有效纤维流失,使精梳落棉含短绒率降低,长纤维流失意味着精梳落棉含短绒率的下降。但纤维的损伤同样会使落棉中短绒比例增加,因此,并非精梳落棉含短绒率越高越好。

 

(1)由于上下钳唇的嵌花,导致锡林梳理隔距变大,锡林梳理效能降低,使精梳落棉率降低。

 

(2)清除钳板上下钳唇嵌花后,相当于锡林梳理隔距缩小,钳板的握持状态良好,上下钳唇握持紧,有效纤维流失少,锡林梳理效能增强的同时会加剧纤维的损伤、落棉率增加0.52个百分点,损伤纤维的短绒含量也略有增加。

 

3.2   清除钳板上下钳唇嵌花前、后的成纱质量对比试验

清除钳板上下钳唇嵌花前、后的成纱质量对比试验见表4。

 

 

由表4可知:方案2清除钳板钳唇嵌花后,成纱常发性纱疵IPI值明显好于方案1,其中成纱千米+200%棉结降幅为16.7%。梳理隔距越小锡林梳针越容易刺入和穿透棉丛,有利于降低棉结,适当缩小国产锡林的梳理隔距,可以大幅度地改善细纱的成纱质量。

 

4    锡林梳理隔距对纤维损伤及成纱质量的影响

试验条件:品种L Ne70;机型E65型精梳机;锡林定位37分度。两个试验方案:方案1,机器分别在36.5分度、39.5分度和1.5分度时,锡林梳理隔距分别为0.40、0.25、0.28 mm;方案2,机器分别在36.5分度、39.5分度和1.5分度时,锡林梳理隔距分别为0.28、0.20、0.25 mm,其落棉率为16.95%,将落棉率下调至16.2%(与方案1落棉率相同),然后做AFIS纤维长度检测。

 

4.1   锡林梳理隔距的调节对纤维损伤的影响

缩小锡林梳理隔距对纤维损伤的影响见表5。

 

 

4.2   缩小锡林梳理隔距对成纱质量的影响

缩小锡林梳理隔距对成纱质量的影响见表6。

 

 

由表5可知:缩小前梳理区、最紧点和后梳理区的锡林梳理隔距,尽管精梳条含短绒率、精梳落棉含短绒率及梳理中损伤纤维的短绒含量均呈增加的趋势,但从表6的成纱质量可知:其成纱千米+200%棉结降幅可达16.25%。大幅度缩小精梳机三点的梳理隔距后虽然加剧了有效纤维损伤,但棉须丛可以最大限度深入锡林齿条内,对棉须丛的梳理效能及纤维单根化的程度均获得较大提高。梳理隔距越小,锡林梳针越容易刺人和穿透棉丛,有利于降低棉结,但隔距太小会梳断大量长纤维,不利于节约用棉。

 

5   增加锡林前区齿密对纤维损伤及成纱质量的影响

试验条件:品种L Ne60;机型E65型精梳机,锡林型号:4TC1-7/5(90°),锡林总梳理点为39736。两个试验方案:方案1,锡林总梳理点为39736;方案2,将锡林第一组齿条密度由原来的20 齿/cm2,改成43 齿/cm2,锡林总梳理点增加到41186,其落棉率为17.1%,然后将落棉率下调至16.5%(与方案1落棉率相同水平),再做AFIS纤维长度检测,结果见表7。

 

 

两个试验方案对成纱质量的影响见表8。

由表7可知:增加前梳理区的齿密,尽管精梳条含短绒率、精梳落棉含短绒率及梳理中损伤纤维的短绒含量均有不同程度的增加,但从表8的成纱质量可知,其成纱千米+200%棉结降幅为16.48 %。适当增加前梳理区的齿条密度,有效纤维有所损伤,但加强了前区的梳理功能(前区梳理梯度加大),由于前区梳针有效的抓取、开松须丛中的纤维是中、后区有效清除棉结及合理针齿排列的前提,合理分配梳理点、有利后区清除短纤维及结杂等异物、有利于锡林后区的梳理,棉须丛可以最大限度深入锡林齿条内,对棉须丛的梳理效能及纤维单根化的程度均获得较大提高。

 

6    三项工艺参数的优化配置对有效纤维流失的影响

现代高效能精梳机在分离罗拉传动机构的设计中采用了倒转开始阶段分离罗拉倒转时间延长、倒转速度更慢的传动规律,同时配合锡林变速梳—锡林的末排针可提前通过分离罗拉最近点,两种优化设计相结合,使得分离罗拉顺转定时工艺、锡林定位工艺和钳板闭合定时的三项工艺调节范围扩大,有效地避免了使用大角度或超大角度梳理面锡林、倒入机内的棉网被锡林末排针抓走的几率。由于E62型精梳机及以前生产的精梳机均不具备上述两种优化设计相结合的功能,因此,如果三项工艺调节不当,极有可能使分离罗拉倒入机内的棉网被锡林末排针吃掉,会使落棉率急剧增加,造成有效纤维流失,特别是采用齿面角为111°的锡林,此种现象极易发生。

 

7    减少有效纤维损伤与流失的技术措施

7.1   解决精梳锡林齿条嵌花

7.1.1  观察锡林齿条锐度退化及时更换锐度退化齿条

嵌入式锯齿整体锡林发生锡林嵌花时,通常齿面角为90° 5分割锡林,嵌花发生在第1组和第3组;齿面角为90° 4分割锡林,嵌花发生在第1、3组。用80~120倍放大镜观察,应该是该组嵌花齿条的第一排齿片已经锐度退化、损伤。若是因锡林齿条损伤而引起的嵌花,采取其他技术措施,如调节毛刷插入锡林深度。提高毛刷速度、提高毛刷清洁时间等均不能解决嵌花问题,只有拆卸旧齿条,更换新齿条。锡林齿条锐度退化或因齿片损伤而引起的锡林嵌花,对成纱质量的影响较大,每天逐台检查锡林齿条嵌花情况,并且用清洁梳及时清理锡林齿条内的嵌花。如果将清除锡林齿条嵌花、设备运转24小时后仍然出现锡林齿条严重嵌花现象,而采用常规的技术措施处理锡林嵌花又不能起到任何效果时,说明该锡林齿条锐度严重退化或损伤,只能立即更换齿条,以确保其锡林处在零缺陷状态下工作。

 

7.1.2  合理使用毛刷插入锡林深度及毛刷调向

当常规的处理锡林嵌花的技术措施不起效果时,不要匆忙调整毛刷棕毛插入锡林深度,这样非但不利于处理锡林嵌花,反而会加剧毛刷棕毛的损伤,缩短毛刷的使用寿命。如果毛刷使用得当,进口毛刷可使用4~5年,国产毛刷可使用3~4年。将毛刷调向使用,就相当于将毛刷插入锡林深度增加了1 mm,这项技术措施可以十分有效地彻底清除锡林齿片内的嵌花。这是因为毛刷使用一段时间后,毛刷棕毛向一边倾倒,大大降低了毛刷对锡林的清洁效能,如果使这种毛刷棕毛处在逆向状态,以保持棕毛尖端的弹性,适时掌握毛刷插入深度,对清洁锡林齿片内的嵌花极为有利。使毛刷经常处于高效能工作状态,毛刷调向周期控制在3个月效果较佳。在更换毛刷时要采用材质手感要柔软有弹性的毛刷。

 

7.1.3  调整毛刷速度

随着精梳机车速的大幅度提升,已经颠覆了传统的锡林与毛刷两者表面速度之比为1∶5.8~6.8的技术理念,通过试验,无论是恒速梳理精梳机还是变速梳理精梳机,采用新毛刷时,精梳毛刷速度可选择1000 r/min,当毛刷直径小于105 mm后,精梳毛刷速度选择为1200 r/min,以增加毛刷对锡林的清扫强度,有利于清洁锡林嵌花,成纱质量指标有明显改善。毛刷材质手感要柔软有弹性。

 

7.1.4  调整准备工艺

精梳准备工序工艺设计优先考虑的是提高棉须丛纤维的平行度、伸直度和分离度,提高小卷的纵向和横向均匀度及合理的小卷定量,在精梳退绕过程中不粘连、纤维损伤小,有利于节约用棉的同时可降低锡林齿条的损伤,具体调整如下:

 

(1)预并条牵伸工艺参数的选择以尽可能满足前弯钩纤维的伸直,因此后区牵伸倍数选择应大一些,有利于前弯钩纤维的伸直,预并条机并合数为5~6根较为适宜,总牵伸倍数一般不大于并合数。

 

(2)条并卷牵伸工艺参数的选择以尽可能满足后弯钩纤维的伸直,因此后区牵伸倍数可选择较小的1.032倍,主要是提高主牵伸区的牵伸倍数,有利于主牵伸区对后弯钩纤维的伸直,在条并卷机上应尽可能的增加棉条的并合根数,一般在26~28根为宜,以提高小卷横向均匀度,条并卷机总牵伸倍数尽可能控制在1.6倍以内。

 

(3)精梳准备工序的总牵伸倍数应控制在7~8.5倍,这是因为总牵伸倍数小,纤维伸直度、平行度差,将导致精梳落棉中长纤维含量增加,而总牵伸倍数过大,棉卷自清洁能力降低,不利于精梳分离接合阶段棉结的清除。总牵伸倍数过大成纱毛羽有增加的趋势,同时在精梳退绕过程中棉卷层粘连的几率也大大增加。

 

(4)预并条机、条并卷机适当放大罗拉隔距,可增大纤维变速点到前钳口的距离。通过试验,确定降低棉条棉结、短绒率的最佳工艺参数。因为小的牵伸罗拉隔距虽能获得特别好的条干CV%值水平,但绝不是最好的纱线质量,可能带来的负面影响是:有可能在牵伸过程中损伤长纤维,增加精梳条短绒含量的同时也增加了精梳落棉率,加大成纱质量变异。

 

(5)小卷定量适当偏重掌握,既可满足锡林的梳理要求,同时还可提高钳板对小卷棉须丛的握持力,钳板开口时棉须丛弹性增大,有利于棉须丛的抬头以及分离接合,也有利于精梳机高速时减少输出棉网的破洞、破边及断棉网现象。小卷定量越大,纤维与纤维之间的摩擦就越大,棉卷的自清洁效果就越好。而所谓的棉卷自清洁作用实际上是在顶梳的作用下配合分离牵伸全过程的纤维自清洁作用,实际的成纱质量表明,在相同的精梳落棉率的情况,采用75 g/m的小卷重量其成纱质量不比65 g/m的小卷重量差,一般情况细绒棉的小卷定量为75~80  g/m,长绒棉为68~72 g/m。

 

7.2   清除精梳钳板钳唇嵌花

由于美国USPIMA长绒棉纤维含糖量较高、粘度大,原棉中的糖分因高温、潮湿而析出,黏附在精梳钳板钳唇上,设备维修人员每天用温热湿布清洁揩擦钳板上下钳唇、分离罗拉、牵伸罗拉、圈条器的所有棉条通道,然后用干布抛光。

 

7.3   适当增加前梳理区锡林齿条密度

嵌入式锯齿整体锡林具有较强的适纺性能,得到广泛应用,为确保锡林发挥最大的梳理效能,在有限的锡林梳理区间内合理配置、要做AFIS、成纱质量试验以及目测精梳机输出棉网的清晰度的情况,确定最佳的前后梳理区的齿条密度,要走出精梳锡林的密度越密越好的误区,在有足够容纤空间的前提下,来增加锡林总齿数,最大限度的排除短绒、提高单根纤维化的程度。

 

7.4   优化配置三项工艺参数

(1)优化锡林定位工艺

齿面角为111°的锡林梳理阶段长达12.5个分度,较齿面角为90°锡林梳理推迟了2.9个分度,因此分离罗拉倒入机内的棉网被锡林抓走的几率大大增加,锡林定位工艺采用36分度能够满足锡林及棉网不被锡林末排针抓走的条件。

 

(2)优化分离罗拉顺转定时工艺

从降低精梳落棉率,减少有效纤维流失的角度考虑,分离罗拉顺转定时应迟一些,一般可在16~17分度范围内调节,车头内的搭接刻度值应向-2方向调节,有利于节约用棉。纺纱经验表明:纺制长绒棉时精梳机搭接刻度线对应值为-0.3左右,纺制细绒棉品种,其对应值为0左右,其成纱质量指标较好。

 

(3)优化钳板闭合定时工艺

在使用齿面角为111°锡林且锡林定位在36分度的情况下,适当减少钳板开口量可减少有效纤维的流失,钳板钳唇在整个梳理状态咬合范围内0.03 mm薄纸抽不出,并且保持钳板和分离罗拉适当的压力。尤其在重定量的情况下,上钳板和分离皮辊应具有较大的压力,以达到良好的握持状态,以控制长纤维成为落棉。但开口量也不能太小,否则将导致分离丛过早地脱离顶梳梳针,影响顶梳的梳理效能及分离结合时纤维的抬头,因此钳板的开口量可控制在19.5~20mm范围内。若精梳机没有钳板开口控制机构,其开口量可逐眼调节。

 

8    结语

(1)锡林各组齿条嵌花或严重嵌花,非但不能刺入须丛对钳板握持的棉须丛进行有效的梳理,锡林齿条嵌花部位对棉须丛产生强烈的挤压、揉搓、拉断纤维,甚至从钳板钳唇中吃掉握持的有效纤维,导致精梳落棉率增加1.17个百分点,可使落棉有效纤维、梳理中损伤纤维的短绒含量增加,成纱质量恶化。因此锡林各组齿条嵌花、严重嵌花对节约用棉和成纱质量将产生非常不利的影响。

 

(2)钳板嵌花使钳板的握持状态减弱,将导致有效纤维流失,使精梳落棉含短绒率降低,长纤维流失,精梳落棉含短绒率下降,清除钳板钳唇嵌花后,成纱常发性纱疵IPI值明显好于钳板钳唇嵌花的质量,其中成纱千米+200%棉结降幅为16.7%。

 

(3)缩小前梳理区、最紧点和后梳理区的锡林梳理隔距,尽管精梳条含短绒率、精梳落棉含短绒率及梳理中损伤纤维的短绒含量均有增加的趋势,但其成纱千米+200%棉结降幅可达16.25%。也就是说大幅度缩小精梳机三点的梳理隔距后,虽然加剧了有效纤维损伤,但棉须丛可以最大限度深入锡林齿条内,对棉须丛的梳理效能及纤维单根化的程度均有较大提高。

 

(4)增加前梳理区的齿密,尽管精梳条含短绒率、精梳落棉含短绒率及梳理中损伤纤维的短绒含量均有不同程度的增加,但其成纱千米+200%棉结降幅为16.48 %。适当增加前梳理区的齿密,其有效纤维有所损伤,但加强了前区的梳理功能(前区梳理梯度加大),由于前区针齿有效的抓取须丛中的纤维是后区有效清除棉结及合理排列的前提,合理分配梳理点、有利后区清除短纤维及结杂等异物、有利于锡林后区的梳理,棉须丛可以最大限度深入锡林齿条内,对棉须丛的梳理效能及纤维单根化的程度均有较大提高。

 

(5)不具备分离罗拉运动曲线优化设计的精梳机,如果三项工艺参数的优化配置不当,极有可能使分离罗拉倒入机内的棉网被锡林末排针吃掉,会使落棉率急剧增加,造成有效纤维流失,特别是采用齿面角为111°的锡林,此种现象极易发生。

 

(6)在精梳梳理过程中,长纤维流失意味着短绒的下降。但纤维的损伤同样会使落棉中短绒比例增加,由于精梳条含短绒的多少以及纤维单根化得程度与纱线质量均有着密切的关系,应辩证看待精梳有效纤维损伤与流失,加强对精梳机梳理元件、关键器材及工艺上机的研讨,减少有效纤维损伤与流失的同时,应确保其梳理器材处在零缺陷状态下工作,以提高纤维单根化程度是稳定和提高成纱质量的有效途径。

 

参考文献:

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[10]任家智,张一风,任毅,冯清国,马驰.一种用于棉精梳机短绒排除率的计算方法,发明专利申请,申请号 201210261229.1.

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