豆孝坤 任家智 馮清國(guó) 陳宇恒 張立彬

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

為了解決長(zhǎng)絨棉精梳分離牽伸力過(guò)大、膠輥打滑、成網(wǎng)困難等問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種給棉羅拉后移式鉗板機(jī)構(gòu)，并進(jìn)行了長(zhǎng)絨棉精梳加工，且在相同條件下與原鉗板進(jìn)行對(duì)比分析，以改善長(zhǎng)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(jī)分離牽伸分析

精梳機(jī)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(dǎo)棉板組成給棉握持鉗口稱(chēng)為后鉗口。當(dāng)分離鉗口所握持的快速纖維從給棉握持鉗口中抽出時(shí)所受到的摩擦力總和稱(chēng)為分離牽伸力。當(dāng)纖維長(zhǎng)度較長(zhǎng)或分離鉗口至給棉鉗口之間的距離較小時(shí)，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(jī)的速度越高，破網(wǎng)現(xiàn)象越嚴(yán)重。

圖1 精梳機(jī)分離牽伸區(qū)示意圖

設(shè)兩個(gè)鉗口之間的握持距為L(zhǎng)ab，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(zhǎng)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(guò)長(zhǎng)，牽伸裝置兩鉗口之間的羅拉握持距要相應(yīng)增加。

1.2 長(zhǎng)絨棉與細(xì)絨棉的長(zhǎng)度分布差異

利用USTER AFIS PRO 2型單纖維測(cè)試儀對(duì)長(zhǎng)絨棉和細(xì)絨棉精梳小卷分別進(jìn)行測(cè)試，兩種精梳小卷中纖維長(zhǎng)度分布如圖2和圖3所示，長(zhǎng)絨棉精梳小卷中纖維上四分位長(zhǎng)度為38.3 mm，但長(zhǎng)度超過(guò)40 mm的纖維占總體比例為17.3%；細(xì)絨棉精梳小卷中纖維上四分位長(zhǎng)度為28.6 mm，但長(zhǎng)度超過(guò)40 mm的纖維占總體比例為2.7%；長(zhǎng)絨棉纖維平均線密度為1.36 dtex，細(xì)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(yīng)于各自纖維性能的精梳工藝。若長(zhǎng)絨棉精梳加工工藝與細(xì)絨棉相同，長(zhǎng)絨棉精梳分離接合時(shí)，快速纖維尾部受到的給棉鉗口的摩擦力界強(qiáng)度較大，分離牽伸力過(guò)大，分離膠輥易打滑，嚴(yán)重時(shí)棉網(wǎng)將斷開(kāi)。

圖2 長(zhǎng)絨棉小卷纖維長(zhǎng)度分布

圖3 細(xì)絨棉小卷纖維長(zhǎng)度分布

1.3 長(zhǎng)絨棉鉗板機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

為降低長(zhǎng)絨棉分離伸牽過(guò)程中的牽伸力，提高棉網(wǎng)均勻度，在原鉗板的基礎(chǔ)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(shí)給棉鉗口對(duì)快速纖維尾部的控制作用，從而使分離牽伸力減小，解決長(zhǎng)絨棉分離接合過(guò)程中的棉網(wǎng)破洞及破網(wǎng)問(wèn)題。

值得注意的是，雖然不同消落地區(qū)由于淹水強(qiáng)度帶來(lái)的環(huán)境梯度效應(yīng)基本一致，但原生植被的種類(lèi)組成、地形、人為干擾強(qiáng)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(fù)的植被結(jié)構(gòu)并沒(méi)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(fù)的植被結(jié)構(gòu)。

如圖1精梳機(jī)分離牽伸區(qū)所示，設(shè)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(zhǎng)度。

分離鉗口到給棉鉗口的羅拉握持距Lab為：

(2)

2 試驗(yàn)部分

2.1 試驗(yàn)方案

在JSFA2186型精梳機(jī)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(yàn)對(duì)象，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)，并與原鉗板進(jìn)行對(duì)比分析。為便于記錄把給棉羅拉后移式鉗板簡(jiǎn)稱(chēng)為后移鉗板。

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，精梳小卷來(lái)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(cè)試儀測(cè)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(zhǎng)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(jī)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(zhǎng)度4.7 mm。

2.4 測(cè)試儀器

利用USTER AFIS PRO 2型單纖維測(cè)試儀測(cè)試精梳棉條中棉結(jié)、雜質(zhì)含量、纖維長(zhǎng)度分布和16 mm以下短絨含量；利用電子天平測(cè)量精梳落棉率(%)；利用USTER ME100型條干儀測(cè)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(xì)節(jié)；利用YG063T型單紗強(qiáng)力儀測(cè)試紗線斷裂強(qiáng)度(cN/tex)；利用YG172型毛羽測(cè)試儀測(cè)試紗線的毛羽。

3 測(cè)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(jī)上進(jìn)行精梳加工，精梳條測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1精梳條質(zhì)量指標(biāo)測(cè)試結(jié)果

鉗板類(lèi)型落棉隔距/mm總棉結(jié)數(shù)/個(gè)·g-1總雜質(zhì)數(shù)/個(gè)·g-1上四分位長(zhǎng)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(cè)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(zhǎng)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(gè)百分點(diǎn)左右。這是因?yàn)樵龃舐涿薷艟?，分界纖維長(zhǎng)度變長(zhǎng)，進(jìn)入落棉的短纖維增加，棉條中短纖維含量降低，纖維平均長(zhǎng)度增加；且重復(fù)梳理次數(shù)增加，錫林對(duì)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(shí)，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(biāo)降低幅度逐漸變小，但落棉率增幅仍較大，說(shuō)明增大落棉隔距對(duì)精梳質(zhì)量的改善越來(lái)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(shí)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(zhǎng)度均有所增加；落棉率有一定增加，條干更加均勻。說(shuō)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(zhǎng)絨棉更有優(yōu)勢(shì)。

3.2 成紗質(zhì)量分析

將以上精梳條進(jìn)行紡紗，對(duì)成紗質(zhì)量進(jìn)行測(cè)試，其結(jié)果如表2所示。

表2成紗質(zhì)量指標(biāo)測(cè)試結(jié)果

鉗板類(lèi)型落棉隔距/mm細(xì)節(jié)/個(gè)·km-1粗節(jié)/個(gè)·km-1棉結(jié)/個(gè)·km-1IPI值條干CV值/%毛羽指數(shù)/根·m-1斷裂強(qiáng)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(wèn)題方便，通常把紗線-50%細(xì)節(jié)、+50%粗節(jié)及+200%棉結(jié)三者之和稱(chēng)為成紗的IPI值。IPI值越小時(shí)，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(xì)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(qiáng)度也稍有提高。這是因?yàn)槁涿薷艟嘣龃?，精梳工序排除的短纖維較多，棉條中纖維長(zhǎng)度長(zhǎng)、整齊度好，則成紗毛羽數(shù)量降低，斷裂強(qiáng)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(shí)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(shí)降低最多；成紗斷裂強(qiáng)度也相應(yīng)稍有增加。說(shuō)明后移鉗板對(duì)加工長(zhǎng)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(duì)分離過(guò)程中快速纖維尾部的控制效果，從而降低精梳機(jī)分離牽伸力，滿足長(zhǎng)絨棉等長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(qiáng)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(biāo)改善幅度逐漸變小，但精梳落棉率增幅仍較大，說(shuō)明增大落棉隔距對(duì)精梳和成紗質(zhì)量的改善越來(lái)越小，而紡紗成本增加較多。