论现代精梳机的给棉方式

2020年1月2日19:34:44来源: 纺织技术 评论 36
摘要

精梳机给棉方式选择的争论由来已久,传统的精梳技术理念认为:前进给棉工艺只能适用于一般质量要求的精梳纱线,后退给棉更适宜于纺质量要求较高的纱线品种,这一理念根深蒂固,一直影响着棉纺上机工艺设计。本文就以现代精梳机的给棉方式工艺的应用为课题,抛砖引玉展开讨论。

 

 

论现代精梳机的给棉方式
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论现代精梳机的给棉方式

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论现代精梳机的给棉方式

 

论现代精梳机的给棉方式 

刘允光1、唐博2

(1.聊城允光精梳技术服务中心,2.临清市华兴纺织有限公司)

 

精梳机给棉方式选择的争论由来已久,传统的精梳技术理念认为:前进给棉工艺只能适用于一般质量要求的精梳纱线,后退给棉更适宜于纺质量要求较高的纱线品种,这一理念根深蒂固,一直影响着棉纺上机工艺设计。随着国内外精梳工艺技术发展日新月异,尤其是现代变速梳理精梳机技术己日臻成熟,车速已经达到550~600钳次/min。其工艺技术创新围绕产量最大化、品质保优的高速度、前进给棉、重定量、低落棉及低耗能为核心的技术理念而展开。本文就以现代精梳机的给棉方式工艺的应用为课题,抛砖引玉展开讨论。

 

1      分析不同给棉方式、给棉长度、落棉隔距对精梳落棉率的影响

试验条件:

品种:L50/C50 J7.3 tex;原料:50 %长绒棉、50%细绒棉;锡林品牌:JZX-4TC;车速:350 钳次/min;机型:E65型精梳机。 

 

论现代精梳机的给棉方式

 

1.1      不同精梳给棉方式、给棉长度与精梳总落棉率的变化关系

由表1的试验可知:

(1)当落棉隔距≥9.5mm时,只改变给棉工艺的切换模式,将影响该品种精梳机落棉率3.5~4.5个百分点的变化。随着落棉隔距的增加,切换给棉方式后落棉率的差异也较大。采用不同的原料、不同的精梳落棉隔距、不同的给棉长度其总落棉率均存在较大差异的变化,通常可改变总落棉率2.0~45个百分点的变化1

 

(2)笔者在恒速梳理精梳机上试验可知,当采用≤7.5 mm的落棉隔距同时配置4.3 mm的给棉长度,切换精梳机给棉方式后对精梳落棉率的变化影响较小。

 

(3)在前进给棉工艺中,采用较大的给棉长度,其总落棉率较低;较小的给棉长度,其总落棉率较高。

 

(4)在后退给棉工艺中,采用较大的给棉长度,其总落棉率较高;较小的给棉长度,其总落棉率较低。

 

1.2      不同给棉方式、落棉隔距与锡林、顶梳占总落棉率比例的关系

由表1的试验可知:

(1)当采用前进给棉方式及4.3mm的给棉长度时,随着落棉隔距由小到大进行调整,即由9.5 mm增加到11.3 mm时,锡林落棉占总落棉比例为:37.3 %~49.6%的变化,呈现增加趋势,顶梳落棉占总落棉比例为62.7%~50.4%的变化,呈现降低趋势。也就是说随着落棉隔距的增加,锡林的作用在增加、顶梳的作用略有降低。当采用较大的落棉隔距时,精梳锡林与顶梳所承担的精梳落棉率的比例基本上趋于平分秋色,其锡林、顶梳承担的精梳落棉率约各占50%。由此可见在前进给棉工艺中,顶梳梳理占据主导地位,并非是传统技术观念所认为的顶梳仅是对锡林梳理不够的补充。在前进给棉中对排除小卷中棉结占极大份额。因此必须重新认识顶梳规格的选择。通常人们将提高纱线质量的侧重点均放在精梳锡林的梳理效能上,而往往忽视顶梳的梳理效能,在前进给棉中,殊不知顶梳负担精梳落棉率竟高达50%以上的变化,其梳理负荷堪比锡林有过之而不及。尽管顶梳仅有一排针但它的作用极大,不可小觑2

 

(2)当采用后退给棉方式时,随着落棉隔距由小到大进行调整时,即由9.5 mm增加到11.3 mm时,锡林落棉占总落棉比例高达70.8%~76.3%的变化,呈现增加趋势,顶梳落棉占总落棉比例为29.2%~23.7%的变化,呈现明显降低趋势。由此可见,在后退给棉工艺中,锡林梳理占据了梳理的主导地位,而顶梳负担精梳落棉率较低,仅占总落棉的25%左右,仅仅起到锡林梳理效能的辅助补充作用。这与传统精梳技术理念相仿3

 

2      给棉方式对梳理质量的影响

2.1     重复梳理次数的再认识

通常将锡林对棉须丛的梳理程度可用须丛所受到的重复梳理次数来表示。由于分离罗拉每钳次分离输出的棉须丛长度等于一个给棉长度,也就是说一根纤维要经过锡林若干次的梳理后才能够被输出。纤维所受到锡林重复梳理的次数称之为重复梳理次数。当采用前进给棉或后退给棉工艺时,其重复梳理次数N1N2分别为4

N1=(B-δ)/A+1-K1        (1)

N2=(B-δ)/A+K2         (2)

 

式中,K1、K2分别为前进给棉、后退给棉工艺的喂给系数;B为分离距;A为给棉长度;δ为钳唇的死隙长度

 

式中的分离距是指钳板到达最前位置时,分离罗拉钳口到钳板钳口线的距离。在实际操作中是用落棉隔距来进行上机工艺调整。而落棉隔距是指钳板到达最前位置时,钳板前缘到分离罗拉表面的距离。为计算方便,在E65型精梳机上,取K1=0.6K2=1;δ=3mm5,计算得出不同给棉长度、不同落棉隔距状态下的锡林重复梳理次数。见表2所示。

 

论现代精梳机的给棉方式

 

由表1、表2数据可知:当落棉隔距为9.5 mm、给棉长度为4.3 mm时,前进给棉切换为后退给棉时,精梳落棉率由14.2%增加到17.7%,精梳重复梳理次数由4.8次增加到5.4次,增加了0.6次,增加幅度为12.5%。若前进给棉与后退给棉工艺的精梳落棉率相同时,必须将前进给棉的落棉隔距增加到11.3 mm时,方能达到后退给棉工艺在落棉隔距为9.5 mm时的落棉率,此时前进给棉对应的锡林重复梳理次数与后退给棉工艺接近,为5.2次,两种给棉方式的重复梳理次数仅相差0.2次。因此,当两种给棉方式的落棉率相同时,锡林梳理效果差异不大。

 

2.2     给棉方式对梳理质量的影响

2.2.1     落棉隔距与锡林梳理长度对锡林梳理强度的影响

棉精梳机的给棉工艺对精梳机的落棉率和锡林梳理效果关系密切。在相同的落棉隔距条件下,采用后退给棉工艺受到锡林梳理的棉须丛长度应该是:钳板闭合前所给棉须丛长度和上一个循环分离结合后钳唇外纤维长度之和6。因此,受到锡林梳理的须丛长度相当于给棉长度+分离距,精梳机分离距(落棉隔距)决定了钳唇外的被梳理的纤维长度。相同的落棉隔距,前进给棉与后退给棉产生的梳理强度差异在于一个给棉长度,后退给棉工艺未被钳板握持的纤维增加,落棉率增加,同时,落棉中长纤维含量也增加。后退给棉工艺的给棉长度越长、落棉隔距越大,钳唇外的被梳理的纤维长度就越长,锡林对棉须丛梳理作用也就强烈、纤维损伤几率大、落棉率就越高。采用前进给棉工艺,在每一钳次过程中。由于给棉与分离结合棉层进入顶梳在同一时段进行,并有一部分纤维未经过锡林梳理就直接进入顶梳7。因此,顶梳的过滤梳理强度较大。在分离结合结束后,锡林开始梳理,受到锡林梳理的须丛长度也就是上一个循环分离结合后钳唇外纤维长度,相当于分离距离的棉须丛纤维长度。比后退给棉少了一个给棉长度,锡林的梳理作用减弱。顶梳在梳理过程中起到主导作用,锡林对棉须丛梳理作用柔和、纤维损伤小,所以精梳落棉率也较少。在相同的落棉率条件下,前进给棉质量要优于后退给棉8

 

2.2.2     前进给棉与现代精梳机的柔性梳理

还在几年以前,恒速精梳机占据着国内市场的较大比例份额,其实际开车速度不超过350 钳次/min,通常在工艺设计中均采取后退给棉工艺,对纤维损伤影响不大。由于现代变速梳理精梳机的车速业已达到550 ~600 钳次/min,变速精梳机在锡林梳理时要远大于这一速度,这是因为变速梳理精梳机锡林变速的线速度是呈加速梳理的一个过程。用N表示精梳机速度(钳次/min),经过锡林梳理起始以及锡林梳理结束非圆齿轮啮合传动计算可知:锡林变速梳理全过程的瞬时转速为1.387N ~2.2N9。若变速梳理精梳机采用550 钳次/min的车速为例,那么锡林梳理时的线速度相当于精梳机恒速梳理区间的763 ~1210 钳次/min,尤其是现代精梳机锡林轴变速运动机构完美扩展齿面角即130°超大齿面角锡林,并且在如此高的锡林梳理速度下,若采用后退给棉工艺,在相同的落棉隔距的情况下,锡林对棉须丛的梳理长度长、重复梳理次数多、梳理速度高、锡林梳理区增加44.4%,锡林梳理强度增大,加剧了对纤维的损伤。实际上对于在精梳工序中,进入棉网的棉须丛通过几次梳理已成单根纤维状态,没有必要对单根纤维再进行过多的重复梳理。重复梳理次数的增加以及对单根纤维的反复刮擦反而不利于成纱质量的稳定和提高10。前进给棉由于钳板外纤维长度较短,受梳长度仅相当于分离距的长度,纤维损伤的几率减少、纤维经分离拨取与顶梳针间的梳理具有柔性和自由的混合梳理的属性。可获得卓越的成纱质量指标和最佳的原料利用率。在相同落棉刻度时E80精梳机比E66精梳机落棉增加3%~4%,采用后退给棉方式己是不可能11

 

2.2.3     前进给棉对现代精梳机棉卷自清洁的作用

所谓的精梳棉卷自清洁功能的实施,实际上是在分离结合这一区间内进行的,尤其是采用前进给棉工艺时,其每一钳次中的给棉与分离结合,是在一定时段内同时进行,当分离结合开始时,被分离罗拉钳口握持的那部分纤维丛以分离罗拉表面速度行进,棉须丛受张力作用被动的嵌入顶梳齿片内,由分离钳口控制的积极纤维从顶梳及给棉罗拉与弧形给棉板握持的消极纤维中抽出,由于分离牵伸的作用(分离牵伸倍数=有效输出长度/给棉长度),当有效输出长度一定时,分离牵伸倍数取决于给棉长度。分离牵伸倍数高达5.09~6.16倍,导致这两部分纤维比例相差悬殊,在薄棉网被分离抽出时,不仅顶梳梳针本身,而且消极纤维也对积极纤维的尾部起过滤作用,有利于消极纤维将快速纤维上附着的部分短绒、棉结和杂质由顶梳截留下来形成顶梳落棉。当顶梳脱离插入棉须丛前部时,顶梳落棉遗留在棉须丛前端上部、最终由锡林前区清除掉。由此可见,棉卷自清洁功能可以有效阻止或减少短绒、棉结和杂质进入分离输出的棉网中。

 

2.2.4     车速、棉卷定量对棉卷自清洁功能的影响

在前进给棉工艺中,小卷定量越大、棉层截面纤维根数就越多、纤维与纤维纤维间的摩擦力增加、精梳机上棉卷的自清洁效果就越好。但是,也不宜选择太重的棉卷定量,如果棉层过厚,会导致锡林齿片不能有效穿透棉层而产生不利影响,这个影响要远大于棉卷自清洁的效果12。同时车速提高也就是提高了分离纤维的绝对速度,纤维间的摩擦力增大,便于慢速纤维将积极纤维上附着的部分短绒、棉结和杂质截留下来的几率就越高,成纱常发纱疵IPI值的降低幅度十分明显。

 

2.3变速梳理精梳机切换给棉方式对成纱质量的影响

试验条件:

品种:JC7.9tex;原料:100%新疆长绒棉;机型:E65型精梳机;车速:350 钳次/min;棉卷定量:70g/m;落棉隔距:13 mm。试验结果参见表3

 

论现代精梳机的给棉方式

 

(1)由表3可知:在其它条件不变的情况下,前进给棉工艺中精梳条中棉结数量、短纤维含量均明显增多,显然不利于正常纺纱工艺,符合精梳理论中侧重推荐后退给棉、短给棉传统工艺技术理念。但是,传统工艺不是金科玉律,在成纱质量试验中并没有出现导致成纱棉结数量增加的现象。由此可见:AFIS的单纤维测试仪提供的棉结数据即棉结(cnt/g)与条干均匀仪测定的成纱棉结/千米(Nep/km)是完全不同概念的棉结,两者不呈一一对应的线性关系,精梳条内棉结的高低与否和成纱棉结/千米没有必然联系13。采用前进给棉工艺完全不受精梳条中棉结多、短绒高两大指标影响。因此,精梳条质量并不能代表成纱质量的优劣。

 

(2)表3成纱质量试验显示:采用给棉长度4.7 mm、前进给棉工艺比后退给棉落棉量减少2.6%个百分点的情况下,其IPI值差异不大,由此可知,前进给棉工艺可以达到卓越的运行性能和质量,但是也并非后退给棉工艺不好,由于具有较高的落棉率优势,在较低的车速状态下,可用于生产特细号纱线上机工艺的有效手段。

 

2.4     给棉方式、锡林齿面角、棉卷定量对成纱质量的影响

 

试验条件:

品种:JC5.2tex;原料:70%PIMA/30%MSC;机型:E65型精梳机。试验结果参见表4。表4为某公司将E65型精梳机锡林S+U 9605/90°改为Graf Primacom/111°的对比试验。 

 

论现代精梳机的给棉方式

 

 

(1)锡林齿面角对成纱质量的影响。2004年以来Rieter公司应用CAPD技术开发诞生E65E66型变速梳理精梳机,为进一步提高成纱质量(如表4所示),将E65型精梳锡林齿面角由90°改成111°。其锡林梳理面积增大了23.3%。总梳理点由3.24万齿增加到4.27万齿,增加了31.8%。为进一步增加总梳理点数创造了条件。在相同落棉隔距的工艺条件下,111°锡林齿面角比90°锡林齿面角的落棉增加1%以上。可以有效地扩展了增加落棉率的范围。由表4快速试验表明:在相同落棉率条件下,方案2比方案1管筒纱棉结/千米减少20.56%IPIL)值降幅为14.6%IPIS)值降幅为6.1%

 

(2)切换给棉方式以及增加棉定量对成纱质量的影响。采用后退给棉工艺,其棉卷定量由60 g/m增加到68 g/m时,方案3与方案2的成纱IPI值没有增加、成纱质量并没有恶化。当采用前进给棉工艺、较大的111°锡林齿面角、给棉长度为4.7 mm、比4.3 mm的给棉长度工艺,在精梳产量增加9%、车速由300 钳次/min增加到405 钳次/min,在大幅度增加精梳机产量的情况下,充分利用棉卷自清洁功能,方案4与方案1相比,管筒纱棉结/千米减少27.1%IPIL)值降幅为24.9%IPIS)值降幅为18.4%。因此,合理地扩大锡林的齿面角,增加精梳机锡林的梳理度,采用前进给棉工艺并配置4.7mm的给棉长度,在现代精梳梳理工艺中,开创出一种有利于降低成本、提高产品质量,优质、高效、低耗的有效途径。

 

3      结语

(1)采用不同的原料、不同的精梳落棉隔距、不同的给棉长度其总落棉率均存在一定差异,通常可改变总落棉率2.0~4.5个百分点的变化。

 

(2)在前进给棉中,顶梳负担精梳落棉率高达50%以上的变化,其梳理负荷堪比锡林。尽管顶梳仅有一排针但它的作用极大,不可小觑!

 

(3)在后退给棉工艺中,锡林梳理占据了梳理的主导地位,而顶梳负担精梳落棉率较低、仅占总落棉的25%左右,仅仅起到锡林梳理效能的辅助补充作用。这与传统精梳技术理念相仿。

 

(4)当落棉率相同时,两种给棉方式锡林重复梳理次数接近,锡林梳理效果差异不大。

 

(5)现代变速梳理精梳机锡林梳理的线速度呈加速梳理的一个过程。若采用后退给棉工艺,在相同的落棉隔距的情况下,锡林对棉须丛的梳理长度长、重复梳理次数多、梳理速度高、对纤维的损伤剧烈。

 

(6)在前进给棉工艺中,小卷定量越大,棉卷的自清洁效果就越好。同时车速提高、便于慢速纤维将积极纤维上附着的部分短绒、棉结和杂质截留下来的几率就越高。

 

(7)试验表明,前进给棉工艺中精梳条中棉结数量、短纤维含量均明显增多,但并没有导致成纱棉结数量增加。

 

(8)前进给棉工艺可以达到卓越的运行性能和质量,但是也并非后退给棉工艺不好,由于具有较高的落棉率优势。

 

(9)合理地扩大锡林的齿面角,增加精梳机锡林的梳理度,采用前进给棉工艺并配置4.7 mm的给棉长度,有利于降低成本、提高产品质量。在现代变速梳理精梳机技术工艺中,前进给棉工艺已经成为唯一的选择。

 

参考文献:

[1]刘允光,高效能精梳机相关工艺技术分析(J.棉纺织技术,2013,418:1519

[2]刘允光,归玉成.两种精梳给棉方式的比较(J.棉纺织技术,2014,421:1730

[3]郭安波,刘允光,肖际洲.精梳机变速梳理与恒速梳理技术特点探讨(J.棉纺织技术,2015,437:8 12

[4]任家智.精梳机对纤维长度的适纺性研究(J.棉纺织技术,2004,321:1317

[5]任家智,杨广玉,贾国欣,. E65型精梳机喂棉工艺研究(J.棉纺织技术,2009,376:1416

[6]马宏庆,牛宇.高效能精梳工艺技术探讨(J.棉纺织技术,2012,402:1417

[7]陆旦平,李华,顾丹青.高效精梳机锡林梳理纤维的长度和次数(C.2009全国高效能精梳机工艺技术开发与创新研讨会文集.北京:这个纺织工程学会,2009:95104

[8]刘允光,肖际洲,李子信.高效能精梳机梳理工艺分析(J.棉纺织技术,2016,441:4750

[9]向孙根.高效能精梳机用非圆齿轮、偏心圆齿轮传动锡林的运动分析(C.2012全国精并粗技术研讨会文集,杭州萧山,2012,9:7380

[10]P. L. Narasimhan,. 精梳机的给棉方式(J.国外纺织技术,2003,6:1719

[11]李伟,牛宇.现代高速精梳量化梳理元件对纱疵及落棉量控制(M.2017“天门—昊昌杯”全国精并、粗技术研讨会论文集,杭州萧山,2016,6:132145

[12]肖际洲,赵向峰,王爱琴,吕恩胜,刘允光.国产可调精梳锡林的合理使用(J.棉纺织技术,2017,453:4851

[13]刘允光.AFIS单纤维测试仪在梳理质量控制中的应用(J.棉纺织技术,2017,361:47

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