豆孝坤 薛 慶 任家智 馮清國(guó) 陳宇恒

[1.中原工學(xué)院，河南鄭州，450007；2．金輪針布(江蘇)有限公司，江蘇南通，226143]

錫林是精梳機(jī)的主要梳理元件，它與頂梳一起完成排除棉卷中短絨、棉結(jié)和雜質(zhì)的任務(wù)，并提高纖維伸直度、平行度、分離度[1-2]。錫林總齒數(shù)是影響精梳質(zhì)量及成紗質(zhì)量的重要參數(shù)。如果錫林總齒數(shù)過(guò)少，纖維叢不能被充分梳理，會(huì)使精梳質(zhì)量及成紗質(zhì)量較差。如果錫林總齒數(shù)過(guò)多或過(guò)密，梳理時(shí)針齒不能完全穿透棉層，會(huì)造成纖維漏梳，也會(huì)導(dǎo)致精梳質(zhì)量及成紗質(zhì)量惡化[3-4]。在精梳錫林總齒數(shù)設(shè)計(jì)方面，有學(xué)者提出根據(jù)所紡紗線的線密度給出錫林總齒數(shù)的范圍[5]；也有人建議根據(jù)紗線的質(zhì)量要求，確定錫林總齒數(shù)的范圍[6-7]。但對(duì)精梳錫林總齒數(shù)與精梳質(zhì)量及成紗質(zhì)量的關(guān)系缺少系統(tǒng)的試驗(yàn)研究與分析。

本文設(shè)計(jì)了錫林總齒數(shù)級(jí)差基本相同的5種規(guī)格的錫林，在精梳及紡紗工藝參數(shù)相同的條件下利用長(zhǎng)絨棉進(jìn)行紡紗試驗(yàn)，對(duì)精梳及成紗質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試、對(duì)比與分析，以取得長(zhǎng)絨棉精梳時(shí)錫林總齒數(shù)的最佳值。

1 理論分析

在棉紡精梳機(jī)上，錫林對(duì)棉層的梳理方式是鉗板握持棉叢的尾端，錫林針齒快速地刺入棉層頭端，纖維由針齒頂部快速滑入針齒根部；錫林轉(zhuǎn)動(dòng)，纖維被錫林針齒梳理，使纖維分離、伸直、平行。短絨、棉結(jié)、雜質(zhì)等嵌入錫林針齒內(nèi)，由高速回轉(zhuǎn)的毛刷將其清除。

精梳錫林對(duì)棉卷梳理的強(qiáng)度可用梳理度表示。棉卷中每根纖維從開(kāi)始梳理到被完全分離所受到錫林梳理的總針齒數(shù)稱為錫林的梳理度。當(dāng)棉層中的每一根纖維受到1個(gè)錫林針齒梳理時(shí)，錫林的梳理度為1。錫林對(duì)喂入棉層的梳理度可用公式(1)表示[8-9]：

(1)

式中:C為精梳錫林的梳理度(齒/每根纖維)，Z為錫林表面的總齒數(shù)(齒)，A為給棉長(zhǎng)度(mm)，a精梳落棉率(%)，Ty為小卷線密度(tex)，Tx為纖維線密度(tex)，B為分離隔距(mm)。當(dāng)采用前進(jìn)給棉時(shí)取“-”號(hào)，當(dāng)采用后退給棉時(shí)取“+”號(hào)。

由公式(1)可知，錫林對(duì)棉層的梳理度C與錫林表面的總齒數(shù)Z呈正比。因此錫林表面總齒數(shù)越多，錫林梳理度越大，錫林對(duì)棉叢的梳理效果越好。因此梳理度就是反映錫林對(duì)纖維的梳理強(qiáng)度的指標(biāo)。但錫林齒密過(guò)大或棉層過(guò)厚時(shí)，錫林梳理時(shí)棉層難以被針齒穿透，除去短絨、棉結(jié)及雜質(zhì)的效果減弱，對(duì)纖維伸直度、平行度及分離度的改善效果也會(huì)變差。另外，錫林總齒數(shù)過(guò)多，致使針齒間纖維通道過(guò)小，纖維通過(guò)時(shí)針齒對(duì)纖維的擠壓力過(guò)大，纖維在針齒間滑動(dòng)時(shí)易損傷纖維。在實(shí)際生產(chǎn)中，需采用試驗(yàn)的方法根據(jù)精梳質(zhì)量及成紗質(zhì)量確定合適的錫林總齒數(shù)Z。

2 試驗(yàn)部分

2.1 試驗(yàn)方案

采用90°鋸齒整體錫林，均采用5組齒片(即均為5分割)。錫林總齒數(shù)分5種試驗(yàn)方案，5種方案錫林針齒總數(shù)的級(jí)差相近，見(jiàn)表1。在紡紗原料及紡紗工藝參數(shù)相同的條件下進(jìn)行精梳及紡紗試驗(yàn)，并對(duì)其精梳及成紗質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試分析，選出梳理效果最優(yōu)的錫林總齒數(shù)設(shè)計(jì)方案。根據(jù)棉卷定量、纖維線密度及相關(guān)工藝參數(shù)，利用公式(1)計(jì)算得到每種方案所對(duì)應(yīng)的梳理度值，見(jiàn)表1。

表1錫林總齒數(shù)試驗(yàn)方案

方案錫林總齒數(shù)/齒梳理度/齒·每根纖維-1方案1方案2方案3方案4方案525 55029 28433 68537 18041 2940.2460.2820.3250.3580.398

2.2 精梳棉卷質(zhì)量指標(biāo)

本次試驗(yàn)原料采用100%新疆長(zhǎng)絨棉，精梳小卷定量為6.6×104tex(66 g/m),棉纖維線密度為0.136 tex。利用USTER AFIS PRO 2型測(cè)試儀測(cè)試得到精梳棉卷的總棉結(jié)86粒/g，纖維棉結(jié)78粒/g，總雜質(zhì)45粒/g，上四分位長(zhǎng)度38.9 mm，16 mm以下重量和根數(shù)短絨率分別為8.4%和25.8%。

2.3 精梳工藝參數(shù)及紡紗工藝流程

精梳機(jī)主要工藝參數(shù)：錫林定位37 分度，速度330鉗次/min，落棉隔距10 mm，搭接刻度+0.5，給棉方式為前進(jìn)給棉，給棉長(zhǎng)度5.2 mm，頂梳齒密30根/cm，頂梳插入深度為0。落棉隔距為10 mm時(shí)所對(duì)應(yīng)的分離隔距B為24 mm。

2.4 測(cè)試儀器

利用USTER AFIS PRO 2型測(cè)試儀測(cè)試精梳條棉結(jié)、雜質(zhì)含量、纖維長(zhǎng)度分布以及16 mm短纖維含量；利用USTER型條干儀，測(cè)試精梳條條干均勻度以及成紗條干、成紗棉結(jié)(+200%)、千米粗節(jié)(+50%)和千米細(xì)節(jié)(-50%)含量；利用YG063T型全自動(dòng)單紗強(qiáng)力儀，測(cè)試成紗斷裂強(qiáng)度；利用YG172型紗線毛羽測(cè)試儀測(cè)試成紗毛羽。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 精梳條的質(zhì)量分析

使用相同精梳棉卷，在JSFA588X型精梳機(jī)上，按照表1的試驗(yàn)方案及精梳工藝參數(shù)進(jìn)行精梳加工，測(cè)得精梳條的質(zhì)量指標(biāo)如表2。

表2精梳條質(zhì)量指標(biāo)測(cè)試結(jié)果

方案總棉結(jié)/?！-1纖維棉結(jié)/粒·g-1總雜質(zhì)/?！-1纖維上四分位長(zhǎng)度/mm短絨率/%重量 根數(shù)落棉率/%精梳條條干CV/%方案1方案2方案3方案4方案528262322232625222122181597739.139.339.539.839.55.55.35.14.74.914.814.013.012.513.111.8711.8512.1911.9312.064.184.003.883.744.17

由精梳棉卷質(zhì)量指標(biāo)值及表2中精梳條質(zhì)量指標(biāo)值可算出精梳過(guò)程中棉結(jié)、雜質(zhì)和16 mm重量及根數(shù)短纖維排除率的變化趨勢(shì)，分別見(jiàn)圖1及圖2。

圖1 精梳條棉結(jié)和雜質(zhì)排除率

圖2 精梳條16 mm短纖維排除率

3.1.1 棉結(jié)、雜質(zhì)的排除情況

由圖1可知：其他工藝參數(shù)不變時(shí)，精梳錫林對(duì)棉結(jié)的排除率隨著錫林總齒數(shù)的增加而增加，當(dāng)錫林總齒數(shù)增加至37 180齒(方案4)時(shí)棉結(jié)排除率為最大，之后隨錫林總齒數(shù)的增加而減小。精梳錫林對(duì)雜質(zhì)的排除率隨著錫林總齒數(shù)的增加而迅速增大，錫林總齒數(shù)增加至37 180齒(方案4)時(shí)到達(dá)最大值；產(chǎn)生此種現(xiàn)象的原因是：當(dāng)錫林針齒密度過(guò)大時(shí)，會(huì)使錫林后排針齒不能完全刺入棉層而產(chǎn)生漏梳。

3.1.2 短絨排除及纖維損傷情況

由圖2可知：精梳錫林對(duì)16 mm重量和根數(shù)短纖維排除率隨著錫林總齒數(shù)的增加而增大，當(dāng)錫林總齒數(shù)增加至37 180齒(方案4)時(shí)棉結(jié)排除率為最大，之后隨錫林總齒數(shù)的增加而減小。這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：第一，錫林針齒過(guò)密時(shí)，梳理過(guò)程中針齒不能完全穿透棉層，產(chǎn)生漏梳，錫林對(duì)短纖排除率下降；第二，錫林齒密過(guò)密，使針齒間纖維通道較小，纖維通過(guò)時(shí)產(chǎn)生擠壓力增大，使纖維損傷增多。

3.1.3 棉纖維上四分位長(zhǎng)度變化

由表2可知：第一，棉纖維的上四分位長(zhǎng)度隨著錫林總齒數(shù)的增加而增大，當(dāng)錫林總齒數(shù)增加至37 180齒(方案4)時(shí)棉纖維四分位長(zhǎng)度為最大，這主要是因?yàn)殄a林針齒的增加對(duì)短纖維的排除率提高，使精梳條中的短纖維含量減少。第二，方案5與方案4相比纖維的上四分位長(zhǎng)度減小，這是由于針齒密度過(guò)大時(shí)發(fā)生漏梳及產(chǎn)生纖維損傷所致。

3.2 成紗質(zhì)量分析

在紡紗工藝流程及工藝參數(shù)相同的條件下，使用以上5種試驗(yàn)方案的精梳條進(jìn)行紡紗試驗(yàn)，測(cè)試成紗質(zhì)量指標(biāo)如表3所示。

表3成紗質(zhì)量指標(biāo)測(cè)試結(jié)果

方案細(xì)節(jié)/個(gè)·km-1粗節(jié)/個(gè)·km-1棉結(jié)/個(gè)·km-1條干CV值/%毛羽指數(shù)H斷裂強(qiáng)度/cN·tex-1方案1方案2方案3方案4方案57.26.46.75.88.086.686.783.282.587.3104.4101.296.690.6105.514.6014.8314.6314.5314.973.213.053.032.833.0721.221.622.522.622.4

為了討論問(wèn)題方便，通常把成紗-50%細(xì)節(jié)、+50%粗節(jié)及+200%棉結(jié)三者之和稱為成紗的IPI值，IPI值越小時(shí)，成紗質(zhì)量越好。由表3成紗質(zhì)量得到的成紗IPI值見(jiàn)圖3。

圖3 成紗IPI值與錫林總齒數(shù)關(guān)系

由表3及圖3可知：成紗的千米棉結(jié)及IPI值隨著錫林總齒數(shù)的增加而減小，在37 180齒(方案4)時(shí)為最小，之后隨著錫林齒總數(shù)的增大而增大，具有明顯的規(guī)律性；與方案5相比，方案4成紗的IPI值減少11%，千米棉結(jié)減少14.1%。成紗的千米細(xì)節(jié)、千米粗節(jié)也是方案4為最?。环桨?與方案5相比，成紗千米細(xì)節(jié)減少了27.5%。

由表3可知：隨著錫林總齒數(shù)的增加，成紗條干CV值沒(méi)有明顯規(guī)律性，而斷裂強(qiáng)度先增大再減小，但整體變化幅度較小，且在37 180齒時(shí)成紗條干CV值最小，成紗的斷裂強(qiáng)度值最大。

由表3可知：成紗的毛羽指數(shù)隨著錫林總齒數(shù)的增加而減少，在37 180齒(方案4)時(shí)為最小，之后又隨錫林總齒數(shù)的增加而增大，具有明顯的規(guī)律性；產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是由于成紗毛羽指數(shù)的隨短絨含量增加而增大的緣故。另外，與方案4(37 180齒)相比，方案5(41 294齒)成紗毛羽指數(shù)增大了8.5%。

4 結(jié)論

(1)在棉紡精梳機(jī)上，增加錫林總齒數(shù)可增大錫林梳理度，提高精梳機(jī)排除短絨、棉結(jié)及雜質(zhì)的能力，改善纖維分離度、伸直度及平行度，提高精梳質(zhì)量及成紗質(zhì)量。但錫林總齒數(shù)過(guò)多，會(huì)造成漏梳及造成纖維損傷，從而使精梳質(zhì)量及成紗質(zhì)量惡化。

(2)精梳過(guò)程中錫林對(duì)棉結(jié)、雜質(zhì)及短絨的排除率隨著精梳錫林總齒數(shù)的增加而增大，到達(dá)最大值后隨著錫林總齒數(shù)的增加而減少，并在錫林總齒數(shù)為37 180齒時(shí)達(dá)到最大值，呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性。

(3)成紗千米棉結(jié)、IPI值及毛羽指數(shù)隨著錫林總齒數(shù)的增加而減小，到達(dá)最小后隨著錫林總齒數(shù)的增加而增大，并在錫林總齒數(shù)為37 180齒時(shí)達(dá)到最小值，呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性。在錫林總齒數(shù)為37 180齒時(shí)，成紗常條干CV值為最小，成紗強(qiáng)度為最大。