漢麻/棉混紡精梳整體錫林和頂梳的設(shè)計與配套

薛 慶

(金輪針布(江蘇)有限公司,江蘇 南通 226143)

0 引言

整體錫林和頂梳是精梳機的核心梳理部件。整體錫林梳理鉗板握持纖維須叢的前端,排除纖維須叢中的棉結(jié)、雜質(zhì)和短絨,提升纖維的平行度、伸直度和分離度;頂梳則梳理分離須叢的后端,即梳理鉗板鉗唇死隙部分及鉗板握持點后邊的部分纖維,剔除短絨,提高精梳條的纖維整齊度,并排除棉結(jié)、雜質(zhì)等疵點。目前,整體錫林和頂梳在棉精梳機上的應(yīng)用較為成熟,已形成系列化配套。

漢麻纖維是天然纖維素纖維,具有抑菌、吸濕透氣、防靜電、抗紫外線輻射等優(yōu)良特性,但纖維較短、強度相對較差,直接紡紗較困難,通常與棉纖維以一定的比例混紡。漢麻/棉混紡產(chǎn)品兼具漢麻、棉天然纖維性能優(yōu)點,能滿足人們對環(huán)保、健康、時尚的要求。其精梳梳理通常采用棉紡整體錫林,梳理過程中對漢麻纖維損傷大、精梳落棉中含麻多,因此針對漢麻/棉混紡精梳機用整體錫林和頂梳的優(yōu)化設(shè)計和配套研究,可以為漢麻/棉混紡選型配套提供參考[1-7]。筆者從漢麻/棉混紡精梳工藝、整體錫林與頂梳優(yōu)化設(shè)計、試驗驗證等方面展開論述。

1 漢麻/棉混紡原料性能及精梳工藝特點

1.1 原料性能指標(biāo)

相對于棉纖維,漢麻纖維較短、強度較差,摩擦因數(shù)大、抱合力差,吸濕性和防靜電性好。漢麻纖維與棉纖維的力學(xué)性能指標(biāo)對比見表1。

表1 漢麻纖維與棉纖維力學(xué)性能指標(biāo)對比

漢麻纖維長度分布與結(jié)雜直徑分布分別見圖1、圖2。

圖1 漢麻纖維長度分布

圖2 漢麻纖維結(jié)雜直徑分布

漢麻/棉混紡精梳小卷纖維長度分布和棉結(jié)直徑分布分別見圖3、圖4。

圖3 漢麻/棉混紡精梳小卷纖維長度分布

圖4 漢麻/棉混紡精梳小卷棉結(jié)直徑分布

1.2 精梳工藝特點

a) 小卷定量。漢麻/棉混紡小卷定量一般為60 g/m～70 g/m,不宜過大。過大時小卷橫截面纖維根數(shù)多,而漢麻纖維較粗、脆,易充塞錫林、損傷纖維,使整體錫林出現(xiàn)梳理不充分、梳理效果差的問題。

b) 落棉隔距。采用較小落棉隔距,鉗板開口早,增加了錫林梳理后漢麻/棉纖維叢頭端的抬頭時間,有利于漢麻/棉纖維叢充分抬頭及新舊棉網(wǎng)的順利搭接;閉口晚,可采用較大的錫林定位,避免因錫林第一排針過早到達(dá)鉗口而抓走纖維。落棉隔距減小,錫林梳理開始定時和梳理結(jié)束定時均推遲,而錫林梳理時間的增加,有利于梳理效果的提高。漢麻/棉混紡精梳落棉隔距宜設(shè)置為8 mm～9 mm。

c) 給棉方式。根據(jù)精梳機給棉過程理論,采用不同給棉方式適紡的最短纖維長度和精梳落棉率均不同,如前進(jìn)給棉時適紡的最短纖維長度較小、精梳落棉率小,所以漢麻/棉混紡選用前進(jìn)給棉,降低落棉率,增加較短的漢麻纖維進(jìn)入棉網(wǎng)的概率,有利于減少精梳落棉中漢麻纖維的含量。

d) 給棉長度。不同給棉長度,鉗口外纖維須叢纖維數(shù)量不同,鉗口外纖維須叢受到錫林重復(fù)梳理的次數(shù)不同,排除短絨、棉結(jié)、雜質(zhì)的效果不同。漢麻/棉混紡精梳工藝選擇給棉長度,應(yīng)根據(jù)成紗質(zhì)量及精梳質(zhì)量的控制要求合理選擇,適宜的給棉長度為4.7 mm或5.2 mm。

e) 頂梳齒密。頂梳齒密應(yīng)與錫林針布齒密相匹配,以發(fā)揮精梳機的梳理作用。由于漢麻纖維較粗,低配棉時選用頂梳齒密為24齒/cm,高配棉時選用頂梳齒密為26齒/cm,并根據(jù)精梳質(zhì)量控制要求選擇插入深度,一般選擇0或+0.5。

f) 錫林齒數(shù)和定位。錫林總齒數(shù)為21 000齒～28 000齒,錫林定位設(shè)為37分度。

g) 其他參數(shù)設(shè)置。搭接刻度選擇為+0.3;法蘭偏心為60 mm;總牽伸倍數(shù)為13.12,與棉紡時相似,后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.5;梳理隔距為0.3 mm～0.4 mm;精梳機速度為300 Nip/min。

2 漢麻/棉混紡用精梳整體錫林及頂梳設(shè)計

2.1 整體錫林

2.1.1 設(shè)計原則

漢麻/棉混紡精梳梳理的過程中,漢麻纖維較粗、脆,易充塞錫林、損傷纖維,造成嵌花,且毛刷難以清除。因此,相對于棉精梳錫林,漢麻/棉混紡精梳錫林在設(shè)計過程中應(yīng)注意:① 錫林總齒數(shù)和各梳理區(qū)齒密不宜過大,適當(dāng)增加齒條基部厚度和縱向齒距,減少作用在每根纖維上的針齒數(shù);② 適當(dāng)增大齒片前角、減小齒深,便于毛刷清理;③ 前排齒片與纖維平行,后排齒片交替傾斜并適當(dāng)放小齒片的傾斜角,一般傾斜角為1.5°～2.0°,減少對纖維的控制。

根據(jù)上述漢麻/棉纖維特性及對梳理的要求,優(yōu)化設(shè)計整體錫林的梳理齒面圓心角為90°,橫向排列第1組齒片與纖維叢和梳理方向平行,后幾排齒片齒交替傾斜角為1.5°,分別設(shè)計GJX-E-90-X型、GJX-E-90-TP28型和GJX-E-90-J型3種齒密進(jìn)行優(yōu)化對比試驗。

2.1.2 錫林總齒數(shù)設(shè)計

通常情況下,精梳機整體錫林總齒數(shù)越多、頂梳齒密越大,則精梳落棉越多、梳理效果越好。由于漢麻與棉為特性差異較大的兩組分纖維混合精梳,應(yīng)根據(jù)紡紗質(zhì)量及精梳落棉的不同要求,確定棉層纖維根數(shù)N與錫林總齒數(shù)Z之間的比例關(guān)系。錫林總齒數(shù)Z可根據(jù)梳理度公式推導(dǎo)得到。

梳理度公式[9]為:

(1)

式中:

C——梳理度;

Z——錫林總齒數(shù);

N——小卷橫截面纖維根數(shù);

B——分離隔距/mm;

δ——鉗板死隙長度/mm;

A——給棉長度/mm;

W——落棉率/%。

則錫林總齒數(shù)Z為:

(2)

根據(jù)立達(dá)手冊[10]推薦的錫林型號、纖維馬克隆值及棉層纖維根數(shù)、給棉方式等的經(jīng)驗值范圍,可以測算出錫林梳理度取值范圍。前進(jìn)給棉時,錫林梳理度為0.21齒/根～0.27齒/根;后退給棉時,錫林梳理度為0.41齒/根～0.57齒/根。在實際生產(chǎn)中,錫林梳理度設(shè)定一般取決于精梳紗品種及其質(zhì)量要求。紗線號數(shù)越小、精梳質(zhì)量要求越高,梳理度應(yīng)偏大取值;反之,則梳理度應(yīng)偏小取值。因漢麻/棉混紡精梳落棉率控制為16%～19%,采用前進(jìn)給棉方式,建議梳理度為0.15齒/根～0.18齒/根,整體錫林具體設(shè)計參數(shù)見表2。

表2 整體錫林設(shè)計參數(shù)

2.1.3 錫林梳理齒面圓心角和分區(qū)數(shù)設(shè)計

根據(jù)錫林總齒數(shù)(21 000齒～28 000齒)及現(xiàn)有齒條規(guī)格,梳理齒面圓心角采用90°設(shè)計方案。GJX-E-90-X型、GJX-E-90-TP28型 和GJX-E-90-J型3種配置整體錫林均采用5等分區(qū)整體錫林,優(yōu)點是針布前區(qū)至后區(qū)的橫向齒密變化均勻有利于漸進(jìn)分梳,梳理度可通過縱橫向齒密進(jìn)行控制;缺點是梳理度較大,易造成精梳條斷條及落棉(麻)率偏高,需重新配置齒密。

2.1.4 不同型號整體錫林參數(shù)設(shè)計

為了方便毛刷清除、防止嵌花,應(yīng)注意:① 齒片基部厚度和縱向齒距偏大取值,最后一個梳理區(qū)的齒片基部厚度為0.48 mm或0.40 mm,縱向針排數(shù)取10或12;前三區(qū)齒片基部厚度可以為0.80 mm,0.65 mm,0.60 mm,0.55 mm等,縱向針排數(shù)可以為4,6,8,10,12;② 齒片工作角偏大掌握,取值為32°～42°,且從前區(qū)到后區(qū)逐漸增大;③ 齒片橫向傾斜角偏小配置。

3種型號整體錫林齒面圓心角為90°,寬度為320 mm,齒頂圓半徑為62.7 mm,齒根圓半徑為52.4 mm,第1組齒片傾斜角度為0,后4組交替傾斜角度為1.5°。

2.1.4.1 GJX-E-90-X型整體錫林

GJX-E-90-X型整體錫林總齒數(shù)為25 000齒,其5組齒片的具體參數(shù)設(shè)計見表3。

表3 GJX-E-90-X型整體錫林5組齒片參數(shù)

2.1.4.2 GJX-E-90-TP28型整體錫林

GJX-E-90-TP28型整體錫林總齒數(shù)為25 000齒,其5組齒片的具體參數(shù)設(shè)計見表4。

表4 GJX-E-90-TP28型整體錫林5組齒片參數(shù)設(shè)計

2.1.4.3 GJX-E-90-J型整體錫林

GJX-E-90-J型整體錫林總齒數(shù)為28 000齒,其5組齒片的具體參數(shù)設(shè)計見表5。

表5 GJX-E-90-J型整體錫林參數(shù)5組齒片參數(shù)設(shè)計

2.2 漢麻/棉混紡用頂梳的設(shè)計

根據(jù)漢麻/棉混紡纖維的特點及混紡比例,頂梳齒密度不宜太大,一般為24齒/cm或26齒/cm。頂梳齒形設(shè)計采用榫型結(jié)構(gòu),齒尖夾角為15°～18°,有利于減少頂梳齒片間的摩擦,防止發(fā)生頂梳嵌花問題;靠近基部處均采用-15°工作角設(shè)計,使頂梳梳理的棉結(jié)、短絨和雜質(zhì)積累一定數(shù)量后在重力作用下掉落,達(dá)到自清潔的效果。根據(jù)試驗方案選用GJD-E-240-P型和GJD-E-260-B型頂梳,其齒形結(jié)構(gòu)見圖5。

圖5 頂梳齒形結(jié)構(gòu)

3 試驗驗證

3.1 試驗原料

漢麻/棉 40/60 混紡精梳小卷質(zhì)量指標(biāo)見表6。

表6 漢麻/棉混紡精梳小卷質(zhì)量指標(biāo)

3.2 紡紗工藝流程

普梳流程(漢麻/棉預(yù)并條):并條機→粗紗機→細(xì)紗機。

精梳流程(漢麻/棉精梳小卷):精梳機→并條機→粗紗機→細(xì)紗機。

3.3 工藝參數(shù)設(shè)置

試紡設(shè)置的精梳主要工藝參數(shù)見表7。

表7 精梳主要工藝參數(shù)設(shè)置

3.4 測試儀器及測試指標(biāo)

利用aQura棉結(jié)與短纖維測試儀,測試精梳條棉結(jié)、雜質(zhì)含量、纖維長度分布以及短纖維含量;利用Uster條干儀,測試精梳條條干均勻度、成紗條干、成紗棉結(jié)、千米粗節(jié)和千米細(xì)節(jié)含量;利用YG063T全自動單紗強力儀,測試成紗斷裂強度;利用YG172毛羽測試儀,測試成紗毛羽含量及毛羽指數(shù)。

3.5 試驗方案設(shè)計

根據(jù)實踐經(jīng)驗設(shè)計漢麻/棉混紡精梳工藝,采用單因素試驗法設(shè)計試驗方案,見表8。

表8 漢麻/棉混紡錫林試驗方案設(shè)計

4 試驗結(jié)果及分析

4.1 不同齒密頂梳對精梳條及落棉率的影響

在精梳錫林總齒數(shù)為25 000齒時,不同齒密頂梳的精梳條及落棉率對比見表9。

表9 不同齒密頂梳的精梳條及落棉率對比

由表9可知,齒密為26齒/cm頂梳的精梳落棉率比24齒/cm的高,但精梳條條干好、棉結(jié)少且小、短絨含量低、有效長度長,故選擇齒密為26齒/cm的頂梳;綜合分析精梳條質(zhì)量,頂梳齒密增大,麻粒排除多,但落棉(麻)率增加。

4.2 不同齒密頂梳對成紗指標(biāo)的影響

在精梳錫林總齒數(shù)為25 000齒時,不同齒密頂梳的成紗指標(biāo)對比見表10。

表10 不同齒密頂梳的成紗指標(biāo)對比

由表10可知,頂梳齒密越高,細(xì)紗單紗斷裂強力越大,漢麻/棉混紡比中漢麻含量越低,細(xì)紗條干質(zhì)量越好,細(xì)紗3 mm毛羽、細(xì)紗粗節(jié)和棉結(jié)越少,但細(xì)紗細(xì)節(jié)增多。

4.3 不同總齒數(shù)錫林對精梳條及落棉率的影響

在頂梳齒密均為26齒/cm的情況下,不同總齒數(shù)錫林對精梳條及落棉率的影響見表11。

表11 不同總齒數(shù)錫林對精梳條及落棉率的影響

由表11可知,錫林總齒數(shù)越多,精梳落棉率越高,精梳條棉結(jié)少、棉結(jié)尺寸變小,棉結(jié)排除率增高,纖維有效長度增加,16.0 mm精梳短絨含量減少,條干CV值小,麻粒含量少;但25 000齒和28 000齒差別不顯著,宜選擇25 000齒錫林。

4.4 不同總齒數(shù)錫林對成紗指標(biāo)的影響

不同總齒數(shù)錫林對成紗指標(biāo)的影響見表12。

表12 不同總齒數(shù)錫林對成紗指標(biāo)的影響

由表12可知,錫林總齒數(shù)越多,細(xì)紗單紗斷裂強力越大,細(xì)紗漢麻/棉混紡比中漢麻含量越低,細(xì)紗條干CV值先變小再變大,細(xì)紗3 mm毛羽減少,細(xì)紗粗、細(xì)節(jié)及棉結(jié)減少。綜合考量,25 000齒的錫林可較好適應(yīng)漢麻/棉混紡。

5 結(jié)論

通過對漢麻/棉混紡用整體錫林和頂梳進(jìn)行研發(fā)配套及梳理效果對比試驗,得到如下結(jié)論。

5.1頂梳齒密應(yīng)根據(jù)精梳小卷的漢麻/棉混紡比進(jìn)行選擇,高配棉宜選擇齒密為26齒/cm的頂梳,低配棉時宜選擇齒密為24齒/cm的頂梳。

5.2精梳漢麻/棉混紡 40/60 配套建議:控制低落棉(麻)率時,宜選用GJX-E-90-TP28型(25 000齒)整體錫林和GJD-E-240-P型頂梳(24齒/cm),能較好地發(fā)揮整體錫林核心梳理優(yōu)勢;控制成紗棉結(jié)和麻粒質(zhì)量指標(biāo)時,宜選用GJX-E-90-J型(28 000齒)整體錫林和GJD-E-260-B型頂梳(26齒/cm)。

5.3通過實施漢麻/棉混紡精梳關(guān)鍵技術(shù)研究,解決了精梳過程中落麻多、漢麻纖維損傷大的問題,提高了漢麻/棉纖維的長度和長度整齊度,提高精梳條、成紗質(zhì)量和漢麻纖維的含量,用戶可根據(jù)漢麻/棉混紡精梳質(zhì)量要求及推薦的配套方案選型。