豆孝坤 任家智 馮清國 陳宇恒 張立彬

(1.中原工學院，河南鄭州，450007；2.江蘇凱宮機械股份有限公司，江蘇蘇州，215300)

為了解決長絨棉精梳分離牽伸力過大、膠輥打滑、成網(wǎng)困難等問題，本文設計了一種給棉羅拉后移式鉗板機構(gòu)，并進行了長絨棉精梳加工，且在相同條件下與原鉗板進行對比分析，以改善長絨棉精梳質(zhì)量，降低精梳落棉率。

1 精梳分離牽伸理論分析

1.1 棉紡精梳機分離牽伸分析

精梳機分離牽伸部位示意圖如圖1所示，分離膠輥與分離羅拉組成的分離鉗口為前鉗口；給棉羅拉與導棉板組成給棉握持鉗口稱為后鉗口。當分離鉗口所握持的快速纖維從給棉握持鉗口中抽出時所受到的摩擦力總和稱為分離牽伸力。當纖維長度較長或分離鉗口至給棉鉗口之間的距離較小時，分離牽伸力較大，部分纖維將在分離鉗口處打滑，使分離羅拉輸出棉網(wǎng)出現(xiàn)破網(wǎng)。精梳機的速度越高，破網(wǎng)現(xiàn)象越嚴重。

圖1 精梳機分離牽伸區(qū)示意圖

設兩個鉗口之間的握持距為Lab，根據(jù)羅拉牽伸的基本理論可知羅拉握持距L可用以下公式表示[8]：

L=l+P

(1)

式中：l為適紡纖維的品質(zhì)長度(mm)，P為根據(jù)牽伸區(qū)中摩擦力界分布、纖維整齊度、牽伸區(qū)纖維數(shù)量、牽伸倍數(shù)等因素而定的常數(shù)(mm)。從公式中可看出：所紡纖維過長，牽伸裝置兩鉗口之間的羅拉握持距要相應增加。

1.2 長絨棉與細絨棉的長度分布差異

利用USTER AFIS PRO 2型單纖維測試儀對長絨棉和細絨棉精梳小卷分別進行測試，兩種精梳小卷中纖維長度分布如圖2和圖3所示，長絨棉精梳小卷中纖維上四分位長度為38.3 mm，但長度超過40 mm的纖維占總體比例為17.3%；細絨棉精梳小卷中纖維上四分位長度為28.6 mm，但長度超過40 mm的纖維占總體比例為2.7%；長絨棉纖維平均線密度為1.36 dtex，細絨棉平均線密度為1.68 dtex。兩種原料纖維性能差異較大，需采用適應于各自纖維性能的精梳工藝。若長絨棉精梳加工工藝與細絨棉相同，長絨棉精梳分離接合時，快速纖維尾部受到的給棉鉗口的摩擦力界強度較大，分離牽伸力過大，分離膠輥易打滑，嚴重時棉網(wǎng)將斷開。

圖2 長絨棉小卷纖維長度分布

圖3 細絨棉小卷纖維長度分布

1.3 長絨棉鉗板機構(gòu)的創(chuàng)新設計

為降低長絨棉分離伸牽過程中的牽伸力，提高棉網(wǎng)均勻度，在原鉗板的基礎上，把給棉羅拉的位置后移，從而增加分離鉗口和給棉鉗口間的羅拉握持距，降低分離時給棉鉗口對快速纖維尾部的控制作用，從而使分離牽伸力減小，解決長絨棉分離接合過程中的棉網(wǎng)破洞及破網(wǎng)問題。

值得注意的是，雖然不同消落地區(qū)由于淹水強度帶來的環(huán)境梯度效應基本一致，但原生植被的種類組成、地形、人為干擾強度及土地利用方式并不完全相同，土壤基質(zhì)和消落程度的差異，適合消落帶生態(tài)恢復的植被結(jié)構(gòu)并沒有統(tǒng)一的模式，必須因地適宜，根據(jù)不同消落區(qū)域的特殊情況選擇適合生態(tài)修復的植被結(jié)構(gòu)。

如圖1精梳機分離牽伸區(qū)所示，設Lab為羅拉握持距，Lg為落棉隔距，Lm為給棉鉗口至下鉗板前緣的距離，Lf為分離羅拉直徑，A為給棉長度。

分離鉗口到給棉鉗口的羅拉握持距Lab為：

(2)

2 試驗部分

2.1 試驗方案

在JSFA2186型精梳機上安裝給棉羅拉后移式鉗板，以落棉隔距7 mm、9 mm、11 mm為試驗對象，在紡紗原料及紡紗工藝參數(shù)相同的條件下進行精梳及紡紗試驗，并與原鉗板進行對比分析。為便于記錄把給棉羅拉后移式鉗板簡稱為后移鉗板。

2.2 精梳棉卷質(zhì)量指標

本次試驗原料采用100%新疆長絨棉，精梳小卷來自于鄭州四棉紡織有限公司，小卷定量為67 g/m。采用USTER AFIS PRO 2型單纖維測試儀測得精梳小卷中總棉結(jié)80 粒/g，纖維棉結(jié)75粒/g，總雜質(zhì)數(shù)27粒/g，上四分位長度38.3 mm，16 mm以下重量和根數(shù)短絨率分別為6.9%和21.2%。

2.3 精梳工藝參數(shù)和紡紗工藝流程

精梳機主要工藝參數(shù)：錫林定位37分度，頂梳插入深度為0，頂梳齒密30齒/cm，搭接刻度為+0.5，速度380鉗次/min，錫林總齒數(shù)37 180齒，給棉方式為后退給棉，給棉長度4.7 mm。

2.4 測試儀器

利用USTER AFIS PRO 2型單纖維測試儀測試精梳棉條中棉結(jié)、雜質(zhì)含量、纖維長度分布和16 mm以下短絨含量；利用電子天平測量精梳落棉率(%)；利用USTER ME100型條干儀測試精梳棉條條干均勻度、紗線條干均勻度、紗線+200%棉結(jié)、+50%粗節(jié)和-50%細節(jié)；利用YG063T型單紗強力儀測試紗線斷裂強度(cN/tex)；利用YG172型毛羽測試儀測試紗線的毛羽。

3 測試結(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JSFA2186型精梳機上進行精梳加工，精梳條測試結(jié)果如表1所示。

表1精梳條質(zhì)量指標測試結(jié)果

鉗板類型落棉隔距/mm總棉結(jié)數(shù)/個·g-1總雜質(zhì)數(shù)/個·g-1上四分位長度/mm短絨率/%重量 根數(shù)落棉率/%條干CV/%原鉗板 原鉗板 原鉗板 后移鉗板后移鉗板后移鉗板7911791138322932252465653238.839.439.639.439.539.86.14.84.35.44.44.015.812.912.014.311.910.910.7312.7214.9411.5114.0916.505.264.223.754.183.633.42

由表1精梳條測試結(jié)果可知：

(1)隨著落棉隔距增大，兩種鉗板加工的精梳條棉結(jié)數(shù)量均有降低，棉條中纖維的上四分位長度有一定程度增加，精梳條中16 mm以下短絨率均有較大幅度降低，精梳條條干均勻度改善較大，但精梳落棉率增加幅度在兩個百分點左右。這是因為增大落棉隔距，分界纖維長度變長，進入落棉的短纖維增加，棉條中短纖維含量降低，纖維平均長度增加；且重復梳理次數(shù)增加，錫林對棉叢的梳理更加充分，棉條中棉結(jié)和雜質(zhì)含量明顯降低，且棉叢內(nèi)部纖維結(jié)構(gòu)改善，橫向聯(lián)系較少；同時，落棉隔距的增大，使分離牽伸力降低，棉網(wǎng)更均勻。

(2)隨著落棉隔距增大，短纖維、棉結(jié)和雜質(zhì)含量以及精梳條條干CV值等指標降低幅度逐漸變小，但落棉率增幅仍較大，說明增大落棉隔距對精梳質(zhì)量的改善越來越小，而紡紗成本增加較多。

(3)相同落棉隔距下，與原鉗板相比，后移鉗板加工的精梳條總棉結(jié)數(shù)明顯降低，在落棉隔距9 mm時降低最多；精梳條中16 mm重量短絨率和根數(shù)短絨率均減少，上四分位長度均有所增加；落棉率有一定增加，條干更加均勻。說明給棉羅拉后移，精梳分離牽伸力降低，精梳條質(zhì)量明顯改善；后移鉗板在較小的落棉隔距下精梳條質(zhì)量與原鉗板在大落棉隔距下的精梳條質(zhì)量相近，但落棉率更低，采用后移鉗板加工長絨棉更有優(yōu)勢。

3.2 成紗質(zhì)量分析

將以上精梳條進行紡紗，對成紗質(zhì)量進行測試，其結(jié)果如表2所示。

表2成紗質(zhì)量指標測試結(jié)果

鉗板類型落棉隔距/mm細節(jié)/個·km-1粗節(jié)/個·km-1棉結(jié)/個·km-1IPI值條干CV值/%毛羽指數(shù)/根·m-1斷裂強度/cN·tex-1原鉗板 原鉗板 原鉗板 后移鉗板后移鉗板后移鉗板791179116.75.84.86.14.73.063.550.343.548.845.839.2133.0111.294.389.285.776.8203.2167.3142.6144.1136.2119.014.1113.9513.8513.9613.4313.124.363.873.413.983.653.2323.425.026.323.826.727.0

為了討論問題方便，通常把紗線-50%細節(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，成紗質(zhì)量越好。

由表2可知：

(1)隨著落棉隔距增大，兩種鉗板加工的紗線千米內(nèi)的細節(jié)、粗節(jié)和棉結(jié)數(shù)量均有大幅降低，成紗常發(fā)性紗疵IPI值下降明顯，成紗條干CV值和毛羽值都有下降，紗線斷裂強度也稍有提高。這是因為落棉隔距增大，精梳工序排除的短纖維較多，棉條中纖維長度長、整齊度好，則成紗毛羽數(shù)量降低，斷裂強度提高；棉條中纖維橫向聯(lián)結(jié)較少、結(jié)構(gòu)明顯改善，棉條更加均勻，紗線條干均勻度明顯提高；棉條中棉結(jié)、雜質(zhì)減少，成紗常發(fā)性紗疵均改善明顯。

(2)與原鉗板相比，后移鉗板加工的紗線常發(fā)性紗疵IPI值降低更為顯著，在落棉隔距為7 mm時降低最多；紗線條干CV值下降也更顯著；成紗毛羽值降低更多，同樣在落棉隔距為7 mm時降低最多；成紗斷裂強度也相應稍有增加。說明后移鉗板對加工長絨棉有利。

4 結(jié)論

(1)給棉羅拉后移式鉗板能明顯改善給棉鉗口對分離過程中快速纖維尾部的控制效果，從而降低精梳機分離牽伸力，滿足長絨棉等長纖維原料的精梳加工。

(2)相同工藝參數(shù)條件下，采用給棉羅拉后移式鉗板，精梳棉網(wǎng)均勻度改善明顯，能滿足長絨棉在較小落棉隔距下精梳加工；精梳條總棉結(jié)數(shù)、短絨率均得到顯著減少，上四分位長度均有所增加；條干均勻度提高；紗線常發(fā)性紗疵IPI值顯著降低，條干CV值有所改善；成紗毛羽值有所降低，斷裂強度也有改善。

(3)增大落棉隔距能降低分離牽伸力，精梳及成紗質(zhì)量都有改善。隨著落棉隔距增大，精梳及成紗等指標改善幅度逐漸變小，但精梳落棉率增幅仍較大，說明增大落棉隔距對精梳和成紗質(zhì)量的改善越來越小，而紡紗成本增加較多。