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        錫林刺輥速比對(duì)生條中纖維長(zhǎng)度整齊度的影響

        2023-02-23 10:27:22關(guān)宏強(qiáng)于學(xué)智曹繼鵬
        毛紡科技 2023年1期

        關(guān)宏強(qiáng),于學(xué)智,曹繼鵬

        (遼東學(xué)院,遼寧 丹東 118003)

        梳棉機(jī)錫林與刺輥速比的選擇是梳棉理論中的重要課題之一,它直接影響錫林與刺輥間的纖維轉(zhuǎn)移,進(jìn)而影響梳理和成紗質(zhì)量[1]。許蘭杰等[2]、張明光等[3]、曹繼鵬等[4]就錫林刺輥速比對(duì)成紗強(qiáng)力、條干及成紗綜合質(zhì)量的影響進(jìn)行了系統(tǒng)研究;王伯巖等[5]和翟展利等[6]通過(guò)試驗(yàn)探討了錫林刺輥速比對(duì)生條棉結(jié)的影響;邵英海等[7]研究了錫林刺輥速比對(duì)梳理質(zhì)量的影響,主要從生條、一并條和二并條中纖維長(zhǎng)度、棉結(jié)和雜質(zhì)3指標(biāo)方面進(jìn)行了分析。以上研究并沒(méi)有談及錫林刺輥速比對(duì)生條中纖維長(zhǎng)度整體分布情況的影響。纖維長(zhǎng)度整齊度是對(duì)纖維分布狀態(tài)的描述,目前國(guó)際上常用整齊度指數(shù)(UI,%)或整齊度比(UR,%)來(lái)量化棉纖維長(zhǎng)度整齊度的優(yōu)劣水平[8]。整齊度好,說(shuō)明纖維長(zhǎng)度分布集中,有利于提升成紗質(zhì)量,還會(huì)減少紡紗過(guò)程中落棉的損耗,提高纖維的制成率,降低成本[9]。本文針對(duì)不同刺輥轉(zhuǎn)速下,錫林刺輥速比變化對(duì)生條中纖維長(zhǎng)度整齊度的影響進(jìn)行了分析探討,以期為成紗質(zhì)量的預(yù)測(cè)提供有益的參考。

        1 試驗(yàn)部分

        1.1 原料及規(guī)格

        試驗(yàn)原料為新疆棉(新疆沃普農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司),采用FA203C梳棉機(jī)微型清梳聯(lián)系統(tǒng)(青島宏達(dá)紡織機(jī)械有限公司)對(duì)其加工。

        使用USTER AFIS PRO纖維性能測(cè)試系統(tǒng)(烏斯特技術(shù)有限公司)測(cè)試,結(jié)果如下:原棉質(zhì)量平均長(zhǎng)度為25.9 mm;質(zhì)量短絨率為7.2%;上四分位質(zhì)量長(zhǎng)度為31.3 mm,棉結(jié)總數(shù)為212粒/g;雜質(zhì)總數(shù)為122 粒/g;纖維線密度為164 mtex;未成熟纖維含量為7.3%;可見(jiàn)異物率為0.5%。

        1.2 方案及性能測(cè)試

        使用FA203C梳棉機(jī)微型清梳聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn),刺輥轉(zhuǎn)速分別設(shè)置為 500、550、600、650、700、750、800、850、900 r/min ,共計(jì)9個(gè)檔次,每個(gè)檔次的刺輥轉(zhuǎn)速下通過(guò)調(diào)整錫林轉(zhuǎn)速使錫林刺輥速比分別為1.5、2.0和2.5,具體試驗(yàn)方案見(jiàn)表1。

        表1 試驗(yàn)方案Tab.1 Test scheme

        其他試驗(yàn)條件均相同,主要工藝參數(shù)如下:梳棉出條速度設(shè)定為 140 m/min;生條定量25 g/(5m);刺輥與給棉板隔距為0.76 mm;刺輥與除塵刀 90°;隔距為0.46 mm;刺輥與預(yù)分梳板隔距為 1.0 mm;后固定蓋板(由下到上4 根)隔距分別為0.76、0.76、0.64、0.64 mm;前固定蓋板(由上到下4根)隔距分別為0.20、0.20、0.18、0.18 mm。

        測(cè)試環(huán)境溫度為(20±2)℃,相對(duì)濕度為(65±4)%。采用USTER AFIS PRO纖維性能測(cè)試系統(tǒng)對(duì)試驗(yàn)原料及不同試驗(yàn)方案所生產(chǎn)的生條中纖維長(zhǎng)度分布進(jìn)行測(cè)試。每個(gè)方案取30個(gè)子樣,每個(gè)測(cè)試子樣0.5 g,為減少樣品離散性對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響,試驗(yàn)結(jié)果均為平均值。

        2 結(jié)果與分析

        根據(jù)不同試驗(yàn)方案中的質(zhì)量-長(zhǎng)度分布圖,提取組距間隔為 2 mm 的不同長(zhǎng)度組纖維質(zhì)量百分含量及質(zhì)量平均長(zhǎng)度各指標(biāo)數(shù)據(jù),結(jié)果見(jiàn)表2,為方便表述,18~22 mm、36~56 mm未在表2中列出。

        2.1 生條中纖維長(zhǎng)度整齊度指數(shù)的計(jì)算

        通常用短絨率、基數(shù)、均勻度、整齊度指數(shù)(UI)和整齊度比(UR)指標(biāo)來(lái)評(píng)判纖維長(zhǎng)度整齊度的優(yōu)劣水平[7]。為了更好地評(píng)價(jià)錫林刺輥速比變化對(duì)生條中纖維長(zhǎng)度整齊度的影響,采用范圍為≤10mm、≤12mm和≤16mm的短絨率和整齊度指數(shù)指標(biāo)來(lái)描述錫林刺輥速比變化對(duì)生條中纖維長(zhǎng)度整齊度的影響,并在表2中測(cè)試數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。表中整齊度指數(shù)UI指纖維平均長(zhǎng)度占上半部平均長(zhǎng)度的百分率,纖維平均長(zhǎng)度可以使用USTER AFIS PRO檢測(cè)所得的質(zhì)量平均長(zhǎng)度數(shù)值(見(jiàn)表2)。

        表2 不同試驗(yàn)方案生條中不同長(zhǎng)度組纖維質(zhì)量百分含量及質(zhì)量平均長(zhǎng)度Tab.2 Test fiber weight percentage of different length groups and average length by weight in card sliver

        纖維上半部平均長(zhǎng)度Luhm的計(jì)算過(guò)程如下:

        ①棉纖維主體長(zhǎng)度Lm可根據(jù)表2中相關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)及式(1)[10]來(lái)計(jì)算。

        (1)

        式中:Lm為纖維主體長(zhǎng)度,mm;L為質(zhì)量最重組的組中值,mm;K為組距2 mm;Gn、Gn-k和Gn+k分別為最重組及左鄰組、右鄰組的質(zhì)量百分含量,%。

        ②文獻(xiàn)[11]中表示纖維主體長(zhǎng)度和短絨率對(duì)品質(zhì)指標(biāo)有顯著影響,且具有很好的線性相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)為0.994,回歸方程為

        Lp=1.034Lm+0.025S+1.5

        (2)

        式中:Lp為纖維品質(zhì)長(zhǎng)度,mm;Lm為纖維主體長(zhǎng)度,mm;S為短絨率(≤16mm),%。

        故可根據(jù)式(2)計(jì)算出纖維品質(zhì)長(zhǎng)度。依據(jù)文獻(xiàn)[11]可知,纖維上半部平均長(zhǎng)度對(duì)纖維品質(zhì)長(zhǎng)度有顯著的影響,且具有很好的相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)為0.992,而短絨率對(duì)其沒(méi)有顯著的影響,故根據(jù)纖維上半部平均長(zhǎng)度和纖維品質(zhì)長(zhǎng)度之間的回歸方程為

        Lp=1.03Luhm+1.7

        (3)

        式中:Lp為纖維品質(zhì)長(zhǎng)度,mm;Luhm為纖維上半部平均長(zhǎng)度,mm。

        計(jì)算出纖維上半部平均長(zhǎng)度,最后計(jì)算纖維長(zhǎng)度整齊度指數(shù)。

        2.2 速比對(duì)生條中纖維整齊度的影響

        2.2.1 速比對(duì)纖維短絨率的影響

        從表3中可以看出,當(dāng)刺輥轉(zhuǎn)速為500~650 r/min之間4檔時(shí),短絨率各指標(biāo)的變化幅度很小,且同一檔刺輥轉(zhuǎn)速下速比的增加對(duì)短絨率各指標(biāo)影響幅度也很小,且無(wú)明顯規(guī)律性。相較于500~650 r/min,刺輥轉(zhuǎn)速為700~800 r/min之間3檔時(shí),短絨率各指標(biāo)有小幅改善,基本上以速比為2.0時(shí)最優(yōu)。刺輥速度繼續(xù)增加,達(dá)到850和900 r/min 2檔時(shí),相較于500~800 r/min,短絨率各指標(biāo)明顯惡化,隨速比的增加,呈明顯惡化趨勢(shì),此時(shí)采用小速比1.5為宜。

        表3 生條中纖維短絨率和長(zhǎng)度整齊度指數(shù)計(jì)算結(jié)果Tab.3 Calculation results of short fiber rate and length uniformity index in card sliver

        從表3也可以看出,速比分別為1.5、2.0和2.5時(shí),刺輥轉(zhuǎn)速由500 r/min增至900 r/min 時(shí),短絨率各指標(biāo)變化趨勢(shì)基本上是一致的。具體為:刺輥速度在500~650 r/min之間4檔時(shí),短絨率各指標(biāo)變化幅度很小,且隨刺輥轉(zhuǎn)速的增加無(wú)明顯的規(guī)律性;當(dāng)刺輥轉(zhuǎn)速增加到700~800 r/min之間3檔時(shí),相較于500~650 r/min,短絨率各指標(biāo)大小基本上有小幅的降低,且隨刺輥轉(zhuǎn)速的增加無(wú)明顯的規(guī)律性;刺輥轉(zhuǎn)速增加達(dá)到850~900 r/min之間2擋時(shí),相較于500~800 r/min,短絨率各指標(biāo)大小有明顯的增加,且隨刺輥轉(zhuǎn)速的增加而增加。

        2.2.2 速比對(duì)整齊度指數(shù)指標(biāo)影響

        從表3可以看出,刺輥轉(zhuǎn)速為500~650 r/min之間4檔時(shí),生條中纖維長(zhǎng)度整齊度指數(shù)在83.81%~84.48%之間,在該4檔刺輥速度下,隨著速比由1.5增到2.5時(shí),整齊度指數(shù)無(wú)明顯的變化規(guī)律,且變化幅度很小。當(dāng)刺輥轉(zhuǎn)速增加到700~800 r/min之間 3檔時(shí),整齊度指數(shù)在83.5%~85.47%之間,相較于刺輥轉(zhuǎn)速為500~650 r/min時(shí),整齊度指數(shù)指標(biāo)有小幅提高,且在該3檔刺輥速度條件下,均以速比為2.0時(shí),纖維整齊度指數(shù)最優(yōu)。刺輥轉(zhuǎn)速增加到850和900 r/min 2檔時(shí),整齊度指數(shù)在80.93%~82.85%之間,相較于刺輥速度為500~800 r/min時(shí),整齊度指數(shù)明顯降低;在該2檔刺輥轉(zhuǎn)速下,隨速比的增加,整齊度指數(shù)指標(biāo)明顯降低。從表中還可以看出,當(dāng)速比分別為1.5、2.0和2.5不同檔時(shí),整齊度指數(shù)隨刺輥轉(zhuǎn)速增加(由500~900 r/min)的變化趨勢(shì)與短絨率指標(biāo)基本一致。

        2.2.3 不同檔刺輥轉(zhuǎn)速下整齊度指標(biāo)差異性驗(yàn)證

        為了驗(yàn)證2.2.1和2.2.2節(jié)描述性分析所得的結(jié)論,通過(guò)SPSS軟件統(tǒng)計(jì)分析不同檔刺輥速度條件下,各整齊度指標(biāo)差異程度的大小。

        以刺輥轉(zhuǎn)速高低作為分組依據(jù),將表3中27個(gè)方案各指標(biāo)數(shù)據(jù),分成3個(gè)組別,刺輥轉(zhuǎn)速為500~650 r/min之間12個(gè)方案為第1組(即第1組中各指標(biāo)有12個(gè)數(shù)據(jù)),700~800 r/min之間9個(gè)方案為第2組(即第2組中各指標(biāo)有9個(gè)數(shù)據(jù)),850~900 r/min之間6個(gè)方案為第3組(即第3組中各指標(biāo)有6個(gè)數(shù)據(jù))。對(duì)3個(gè)組別中短絨率和整齊度指數(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn),所得顯著性檢驗(yàn)結(jié)果P值均小于0.05水平,不呈正態(tài)分布,且因每組的樣本數(shù)量很少,故對(duì)上述3個(gè)組別中,短絨率和整齊度指數(shù)各指標(biāo)的差異程度大小進(jìn)行非參數(shù)的k個(gè)獨(dú)立樣本檢驗(yàn)(也稱kruskal-wallis檢驗(yàn))[12]。

        短絨率和整齊度指數(shù)各指標(biāo)不同組別間顯著性差異檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示,漸近顯著性P值均為0.000,小于0.05,說(shuō)明短絨率和整齊度指數(shù)各指標(biāo)在不同組別間存在差異,但并不能說(shuō)明3個(gè)組別中具體是哪兩個(gè)組別之間差異顯著,因而在上述分析的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步進(jìn)行非參數(shù)的k個(gè)獨(dú)立樣本兩兩比較檢驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)表4。

        表4 不同組別整齊度各指標(biāo)差異兩兩比較檢驗(yàn)結(jié)果Tab.4 Comparison and test results of difference of each index in different groups %

        從表4可以看出,第2組與第1組2個(gè)組別間短絨率和整齊度指數(shù)各指標(biāo)調(diào)整后顯著性P值均大于0.05,說(shuō)明第1組與第2組2個(gè)組別間的差異性不明顯;第2組與第3組2個(gè)組別間短絨率和整齊度指數(shù)各指標(biāo)調(diào)整后顯著性P值均為0.000,說(shuō)明第2組與第3組2個(gè)組別間有顯著差異;第1組與第3組2個(gè)組別間短絨率和整齊度指數(shù)各指標(biāo)調(diào)整后顯著性P值均在0~0.05之間,說(shuō)明第1組與第3組2個(gè)組別間的差異程度小于第2組與第3組2個(gè)組別間的差異,驗(yàn)證了2.2.1和2.2.2節(jié)所分析的正確性。

        2.2.4 速比對(duì)整齊度影響因素分析

        由2.2.1和2.2.2節(jié)的分析可以看出,刺輥轉(zhuǎn)速為500~650 r/min間不同檔時(shí),短絨率和整齊度指數(shù)的變化幅度很小,且同一檔刺輥轉(zhuǎn)速下速比的增加對(duì)短絨率各指標(biāo)影響幅度也很小,且無(wú)明顯規(guī)律性。說(shuō)明刺輥轉(zhuǎn)速在該區(qū)間范圍內(nèi)時(shí),刺輥轉(zhuǎn)速和速比的增加對(duì)于改善生條中纖維長(zhǎng)度整齊度分布所起的作用不大。刺輥轉(zhuǎn)速增加達(dá)到700~800 r/min間不同檔時(shí),相較于500~650 r/min,短絨率和整齊度指數(shù)基本上有所改善,且同一檔刺輥轉(zhuǎn)速下基本上以速比為2.0時(shí)最優(yōu),也再次驗(yàn)證了速比過(guò)大和過(guò)小均不利于改善生條質(zhì)量[13]。說(shuō)明刺輥轉(zhuǎn)速只有達(dá)到一定值時(shí),對(duì)刺輥上纖維才能形成足夠大的離心力,保證纖維的正常梳理和轉(zhuǎn)移,使生條中纖維長(zhǎng)度整齊度得以改善。這是因?yàn)闆Q定纖維轉(zhuǎn)移的主要因素是離心力,并不是速比。刺輥轉(zhuǎn)速在500~650 r/min時(shí),棉束分梳不充分,刺輥上纖維不能全部轉(zhuǎn)移到錫林上,且轉(zhuǎn)移到錫林上的纖維易發(fā)生堵塞現(xiàn)象,影響錫林與蓋板的梳理,造成刺輥返花,生條中短絨率增加,整齊度指數(shù)降低。刺輥轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加,達(dá)到850~900 r/min之間2檔時(shí),相較于500~800 r/min,短絨率和整齊度指數(shù)明顯惡化,且同一檔刺輥轉(zhuǎn)速下,短絨率隨著刺輥速比的增加而增加,整齊度指數(shù)UI隨著刺輥速比的增加而減低。這是因?yàn)檫^(guò)快的速度不一定能顯著提高分梳度[6],反而易損傷纖維使生條中短絨率增加,纖維長(zhǎng)度整齊度惡化。

        上述分析說(shuō)明錫林刺輥速比變化對(duì)生條中纖維長(zhǎng)度整齊度的影響與刺輥轉(zhuǎn)速是緊密相連的,且在確定刺輥轉(zhuǎn)速時(shí),要首先考慮刺輥轉(zhuǎn)速對(duì)纖維分梳、除雜和轉(zhuǎn)移的影響。再考慮速比對(duì)纖維轉(zhuǎn)移的影響。這是因?yàn)樵谡5纳a(chǎn)條件下,纖維的轉(zhuǎn)移主要是靠離心力和氣流來(lái)完成,速比、錫林刺輥隔距等因素并不是主要影響因素[13]。

        3 結(jié) 論

        本文在不同檔位刺輥轉(zhuǎn)速下調(diào)整錫林轉(zhuǎn)速使其速比分別為1.5、2.0和2.5,對(duì)不同試驗(yàn)方案所加工的生條中纖維長(zhǎng)度分布進(jìn)行了測(cè)試,并根據(jù)USTER AFIS PRO測(cè)試報(bào)告質(zhì)量與長(zhǎng)度分布圖中相關(guān)數(shù)據(jù),計(jì)算出用來(lái)描述生條中纖維長(zhǎng)度分布狀態(tài)的短絨率和整齊度指數(shù)UI指標(biāo),主要得出以下結(jié)論:

        ①當(dāng)刺輥轉(zhuǎn)速在500~650 r/min之間不同檔變化時(shí),速比變化對(duì)纖維長(zhǎng)度整齊度指標(biāo)的影響較小,且無(wú)明顯的變化規(guī)律;當(dāng)刺輥轉(zhuǎn)速為700~800 r/min之間不同檔時(shí),基本上以速比為2.0時(shí)生條中纖維短絨率和整齊度指數(shù)最優(yōu);絕大多數(shù)方案中生條短絨率均比刺輥轉(zhuǎn)速為500~650 r/min時(shí)有所降低,整齊度指數(shù)有所提高,但并不明顯;刺輥轉(zhuǎn)速為850~900 r/min之間2檔時(shí),纖維損傷加劇,隨著速比的增加,纖維長(zhǎng)度整齊度呈惡化趨勢(shì),速比為1.5時(shí),纖維短絨率最低,整齊度指數(shù)最優(yōu)。

        ②速比變化對(duì)生條中纖維長(zhǎng)度整齊度影響與刺輥速度緊密相關(guān),且確定刺輥轉(zhuǎn)速時(shí),應(yīng)把刺輥轉(zhuǎn)速對(duì)纖維分梳、除雜和轉(zhuǎn)移的影響作為第一要素,其次再考慮速比對(duì)纖維轉(zhuǎn)移的影響。

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