清梳過程中棉結(jié)與短絨變化分析
來源：本站 2008/11/3 16:05:39 編輯：Yanchao周 宇 王 兟
摘要:對AFIS纖維測試儀與傳統(tǒng)目測方法就半制品棉結(jié)含量的測試進(jìn)行了比較。揭示了棉結(jié)含量在清梳加工過程中的一般演變情況。通過對C4型梳棉機(jī)與棉結(jié)相關(guān)的主要工藝性能分析及與FA201型梳棉機(jī)的比較,提出蓋板倒轉(zhuǎn)是C4型梳棉機(jī)在高產(chǎn)量、高喂入品棉結(jié)含量情況下生條棉結(jié)數(shù)優(yōu)于FA201型梳棉機(jī)的主要原因之一,而使用好這一技術(shù)的關(guān)鍵是優(yōu)選較小而合理的蓋板入口第一點(diǎn)隔距。對棉結(jié)的處理,排除比梳解更有利。高產(chǎn)梳棉機(jī)應(yīng)注意在主梳理區(qū)之前增強(qiáng)棉結(jié)和短絨的排除。從棉結(jié)及纖維損傷的角度看,高產(chǎn)梳棉機(jī)錫林轉(zhuǎn)速在381r/min、刺輥轉(zhuǎn)速在1099r/min時增速仍有一定空間。
關(guān)鍵詞:棉結(jié);AFIS纖維測試儀;清梳加工;短絨率
棉結(jié)一直是紡紗工作者感興趣的主要問題之一,研究人員對此進(jìn)行了許多研究。從棉結(jié)的檢測到棉結(jié)的控制,從棉結(jié)的形成機(jī)理到棉結(jié)對最終產(chǎn)品的影響,都已獲得許多成果,并以此促進(jìn)了紡紗技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)代梳棉機(jī)的發(fā)展與棉結(jié)的研究成果關(guān)系密切。隨著紡紗技術(shù)、檢測技術(shù)的不斷發(fā)展,出現(xiàn)了許多與棉結(jié)有關(guān)的新問題,如現(xiàn)代高產(chǎn)清梳聯(lián)系統(tǒng)對生條棉結(jié)、成紗棉結(jié)有何影響,現(xiàn)代高產(chǎn)梳棉機(jī)棉結(jié)梳解對短纖維含量的影響等,因此需要對棉結(jié)問題進(jìn)一步研究。
1半制品棉結(jié)的概念和檢測
1.1半制品棉結(jié)概念
根據(jù)美國D1446—53T標(biāo)準(zhǔn),棉結(jié)為單根或多根雜亂糾纏的纖維組成,其中含雜棉結(jié)內(nèi)有籽屑,籽屑上粘附有長短不一的短絨。我國一般對棉結(jié)的理解是:纖維糾纏而成的圓形小結(jié)或粒狀纖維結(jié)。迄今為止在儀器檢測中以核心部分投影直徑大于某一極限值的纖維結(jié)為棉結(jié)。
1.2半制品棉結(jié)的檢測
中國大部分企業(yè)目前大多采用目測來評定半制品棉結(jié)數(shù)。這種方法的測試結(jié)果很大程度上取決于測試人員的感觀,而且由于人眼分辨率的限制,細(xì)小棉結(jié)往往不能測出。
UsterAFIS纖維測試儀是近幾年進(jìn)入商業(yè)化階段的纖維檢測系統(tǒng),能夠進(jìn)行棉結(jié)數(shù)和棉結(jié)大小分布的自動檢測。該儀器首先將試樣分離成單纖維、棉結(jié)、雜質(zhì)三個部分,纖維和棉結(jié)在氣流輸送過程中通過一個可產(chǎn)生波形的光電傳感V/T器一個棉結(jié)形成一個“波峰”曲線按棉結(jié)大小劃分成個20個參考等級，其極限值是0.1mm。儀器輸出每克重試樣的棉結(jié)數(shù)(粒/g)及變異系數(shù)(CV/%)、棉結(jié)平均投影直徑(mm)、棉結(jié)大小分布直方圖。其檢測結(jié)果具有良好的重現(xiàn)性。
本文在無特別指明時,有關(guān)棉結(jié)的指標(biāo)均指AFIS纖維測試儀測試指標(biāo)。
2 瑞士立達(dá)清梳聯(lián)與國產(chǎn)清梳機(jī)組棉結(jié)含量的演變
瑞士立達(dá)清梳聯(lián)由下列單機(jī)組成:A1/2型抓棉機(jī),Mono型開棉機(jī),Unimix型混棉機(jī),ERM型鋸齒開棉機(jī),Aerofeed型棉箱喂棉機(jī),C4型梳棉機(jī)。加工過程中棉結(jié)變化的情況見圖1。從圖1中可見,瑞士立達(dá)開清棉流程中,棉結(jié)含量隨加工過程逐步增加,最終輸出半制品的棉結(jié)含量是一個隨加工過程逐步積累的過程,輸出半制品的棉結(jié)含量約為原棉的2.5倍。C4型梳棉機(jī)使棉結(jié)含量大大減少其生條棉結(jié)含量約為原棉棉結(jié)含量的1/2。
國產(chǎn)清梳機(jī)組配置如下:FA002型自動抓棉機(jī),FA104型六輥筒開棉機(jī),A036B型豪豬開棉機(jī),A092AST型雙棉箱給棉機(jī),A076型單打手成卷機(jī),FA201型梳棉機(jī)。加工過程中棉結(jié)變化的情況見圖2。從圖2中可見,國產(chǎn)開清棉流程中原料經(jīng)FA002型抓棉機(jī)其棉結(jié)數(shù)增加最多,然后經(jīng)FA104型六輥筒開棉機(jī)減少,再經(jīng)A036B型豪豬開棉機(jī)減少,經(jīng)A092AST型雙棉箱給棉機(jī)增加較多,再經(jīng)A076型單打手成卷機(jī)略減,棉卷棉結(jié)數(shù)約為原棉的1.4倍。FA201型梳棉機(jī)使棉結(jié)含量大大減少,其生條棉結(jié)含量約為原棉的5/9。
3錫林速度、輸出速度與生條棉結(jié)短絨含量的關(guān)系
3.1試驗方案
C4型梳棉機(jī)錫林速度、輸出速度與生條棉結(jié)含量的關(guān)系,采用二因子三水平試驗方案(見表1),按L9(34)正交表進(jìn)行試驗,生條定量4.5g/m,并、粗、細(xì)同錠,紡紗品種為C13.9tex。
3.2錫林速度、輸出速度與生條棉結(jié)含量
據(jù)正交試驗,得到此關(guān)系的回歸方程為:
Y7=45.901-0.092X1+0.292X2(1)
式中:Y7為生條棉結(jié)數(shù)(粒/g),X1為錫林轉(zhuǎn)速(r/min),X2為輸出速度(m/min)。
該回歸方程的顯著性檢驗值為:
t1=2.299Pt=0.061
t2=2.022Pt=0.090
t3=3.163Pt=0.019
F=7.048PF=0.027
從以上各P值可見該回歸方程成立,其圖形
見圖3
從圖3可見:生條棉結(jié)數(shù)隨輸出速度(產(chǎn)量)增加而增多,這是因為隨產(chǎn)量增加,棉結(jié)平均受梳理時間減少,使棉結(jié)梳解的幾率降低。生條棉結(jié)數(shù)隨錫林轉(zhuǎn)速的增大而減少,這是因為錫林增速降低了梳理負(fù)荷,且棉結(jié)平均受梳理時間增加。生條棉結(jié)數(shù)與錫林轉(zhuǎn)速呈線性相關(guān),曲線中部無凹凸處,且無臨界點(diǎn),說明C4型梳棉機(jī)的梳理場布置對附加棉結(jié)的控制是有效的。從棉結(jié)的角度看,在保證錫林、刺輥一定速比的條件下,刺輥轉(zhuǎn)速隨錫林同步增速仍有一定空間。
#p##e#
因此,現(xiàn)代高產(chǎn)梳棉機(jī)進(jìn)一步提高產(chǎn)量,錫林增速也是重要的技術(shù)措施。
3.3 錫林轉(zhuǎn)速、輸出速度與生條短絨率梳理場強(qiáng)度及分布的增強(qiáng)會使生條短絨率增加。因此,一般生產(chǎn)中增強(qiáng)梳理場強(qiáng)度的措施如提高梳理機(jī)件的轉(zhuǎn)速,減小梳理機(jī)件間隔距等都會使生條短絨率增大。雖然梳棉機(jī)的主要任務(wù)是梳理,梳理過程造成纖維損傷不可避免,但對于一定的喂入棉層結(jié)構(gòu)和一定的纖維物理特性,存在著一定的梳理場強(qiáng)度布置的上限。有資料指出,使用陸地棉(中絨棉)時刺輥速度在歐洲以950r/min以上是禁區(qū),因為950r/min以上時纖維損傷嚴(yán)重,棉結(jié)增加,由此推知錫林速度也存在這種上限。
據(jù)正交試驗,得到這一關(guān)系的回歸方程如下:
Y1=0.028X1+0.059X2 (2)
式中:Y1為生條短絨率(%),X1為錫林轉(zhuǎn)速(r/min),X2為輸出速度(m/min)。
該回歸方程的顯著性檢驗值為:
t1=2.476Pt=0.042
t2=1.935Pt=0.094
F=398.27PF=0.000
從以上各P值可見該回歸方程成立,該方程的圖形見圖4。從圖4可見,生條短絨率隨錫林轉(zhuǎn)速增大而增大,且呈線性相關(guān),曲線中部無凹凸處。該曲線規(guī)律符合一般理論分析,但沒有出現(xiàn)臨界點(diǎn)。這說明C4型梳棉機(jī)從對纖維損傷的角度看,其錫林轉(zhuǎn)速在381r/min、刺輥轉(zhuǎn)速在1099r/min時仍有增加余地。
生條短絨率隨輸出速度增加而增大,這與各生條短絨率隨輸出速度增加而增大,這與各資料介紹的情況相符。一般認(rèn)為這主要是因為高產(chǎn)量使纖維層結(jié)構(gòu)紊亂所致。但作者認(rèn)為,由于高輸出速度使纖維所受平均梳理時間減少,同時使錫林針面負(fù)荷增大,這些都將減少纖維損傷。有文獻(xiàn)指出,隨梳棉機(jī)產(chǎn)量的提高,前后車肚落棉大量減少使生條短絨率增大。落棉情況統(tǒng)計見表2。
從表2的實測結(jié)果可見,單產(chǎn)為35kg/臺·h的C4型梳棉機(jī)比單產(chǎn)為16kg/臺·h的FA201型梳棉機(jī)落棉率低且落棉中短絨率也明顯少。因此,梳棉機(jī)高產(chǎn)量時短絨排除量的減少,是生條短絨率增大的主要原因之一。產(chǎn)量增加,針面負(fù)荷增大,針面纖維層厚度增加,使短纖維排除幾率減少。因此,高產(chǎn)梳棉機(jī)需要增加排除短絨的措施如C50型梳棉機(jī)的Trex裝置,DK803型梳棉機(jī)的Webfeed裝置即是增強(qiáng)短絨排除的手段。
錫林～蓋板隔距、棉箱喂棉機(jī)打手速度與生條棉結(jié)短絨含量的關(guān)系C4型梳棉機(jī)錫林～蓋板隔距、棉箱喂棉機(jī)打手速度與生條棉結(jié)數(shù)關(guān)系的試驗情況見表3。
從表3可見,錫林蓋板隔距(入口～出口)從0.35mm,0.30mm,0.25mm,0.25mm,0.25mm改變到0.7mm,0.25mm,0.2mm,0.2mm,0.2mm,可以在生條短絨率不變的情況下,使生條棉結(jié)數(shù)降低到FA201型梳棉機(jī)生條棉結(jié)數(shù)的水平。這一隔距的改變相當(dāng)于工作區(qū)蓋板根數(shù)減少,其入口隔距轉(zhuǎn)移到原入口第2點(diǎn),且該點(diǎn)隔距大大減小,而其他3點(diǎn)隔距減小很少。從梳理場布置來看,梳理場分布縮減1/5,入口強(qiáng)度明顯增加,其余部分強(qiáng)度稍有增強(qiáng)。因此,其對棉結(jié)的減少關(guān)鍵是入口隔距的減小。而從生條短絨率基本不變可知,其梳解棉結(jié)的作用并無明顯增加(因梳理強(qiáng)度有增有減)。筆者認(rèn)為,生條棉結(jié)數(shù)的明顯減少,是由于蓋板倒轉(zhuǎn)時,入口第一點(diǎn)隔距減小而增加了對棉結(jié)的排除。這些棉結(jié)稍經(jīng)梳理后被排除,減少了因梳解棉結(jié)產(chǎn)生的短絨量,因此,生條棉結(jié)數(shù)明顯減少,而生條短絨率卻不變。
蓋板倒轉(zhuǎn)對棉結(jié)的有效排除情況見表2。從表2可見,C4型梳棉機(jī)的蓋板花率和蓋板花棉結(jié)含量均明顯大于FA201型梳棉機(jī)。因此,調(diào)整好蓋板入口第一點(diǎn)隔距是用好這項技術(shù)的關(guān)鍵。由此可以推斷,蓋板倒轉(zhuǎn)并增大其運(yùn)行速度,可以增大棉結(jié)的排除量。
在以上工藝的基礎(chǔ)上,將C4型梳棉機(jī)蓋板入口隔距從0.7mm縮小到0.25mm,其入口第一點(diǎn)小隔距多排棉結(jié)的優(yōu)勢得到保留,而由于擴(kuò)大了梳理場,使生條棉結(jié)數(shù)進(jìn)一步明顯減少,達(dá)到FA201型梳棉機(jī)生條棉結(jié)數(shù)5/7的水平,但因棉結(jié)梳解量的增加而增大了生條短絨率。這說明C4型梳棉機(jī)全部工作區(qū)蓋板均對棉結(jié)梳解有明顯作用。在蓋板倒轉(zhuǎn)的情況下,減少工作區(qū)蓋板根數(shù)要謹(jǐn)慎。再將棉箱喂棉機(jī)打手速度從815r/min降到637r/min,則喂入品棉結(jié)數(shù)量有明顯減少,使生條棉結(jié)數(shù)保持在好的水平,而生條短絨率卻明顯有所降低。由此可見,高產(chǎn)梳棉機(jī)喂入品的棉結(jié)含量是一個需要密切關(guān)注的問題,太高會引起生條短絨率較大。
梳解棉結(jié)是梳棉機(jī)的主要任務(wù),但隨著產(chǎn)量的提高,大量的棉結(jié)梳解一方面增加了梳理負(fù)荷,另一方面增加了因棉結(jié)梳解產(chǎn)生的短絨量。減少喂入品棉結(jié)數(shù),特別是減少主梳理區(qū)的棉結(jié)梳理負(fù)荷,將有利于在高產(chǎn)量時既保證梳理質(zhì)量又不增加短絨率。C4型梳棉機(jī)與FA201型梳棉機(jī)棉結(jié)比較在C4型梳棉機(jī)合理的工藝條件下,雖然其產(chǎn)量是FA201型梳棉機(jī)的2倍,其喂入品棉結(jié)數(shù)多于FA201型梳棉機(jī),但其生條棉結(jié)數(shù)卻少于FA201型梳棉機(jī)(見圖5)。
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C4型梳棉機(jī)生條棉結(jié)數(shù)少于FA201型梳棉機(jī)的一個主要原因是蓋板倒轉(zhuǎn)。反向回轉(zhuǎn)的蓋板使C4型梳棉機(jī)蓋板花率在高產(chǎn)量情況下比FA201型梳棉機(jī)大(見表2),且蓋板花中的棉結(jié)數(shù)比FA201型梳棉機(jī)多(見表2)。由于蓋板落棉中相當(dāng)部分的棉結(jié)沒有參加錫林～蓋板區(qū)的梳理,因而提高了梳棉機(jī)的梳理能力。
值得注意的是:C4型梳棉機(jī)在錫林～蓋板隔距大于FA201型梳棉機(jī)時,其生條棉結(jié)數(shù)即可達(dá)到少于FA201型梳棉機(jī)的水平(C4型梳棉機(jī)錫林蓋板隔距為:0.25mm,0.25mm,0.2mm,012mm,012mm;FA201型梳棉機(jī)錫林蓋板隔距為:0.203mm,0.178mm,0.152mm,0.152mm,0.178mm),說明C4型梳棉機(jī)具有比FA201型梳棉機(jī)更強(qiáng)的梳理能力。
6 結(jié)論
(1)棉結(jié)含量的AFIS纖維測試儀測試與傳統(tǒng)目測方式完全不相關(guān),兩種測試方法揭示的棉結(jié)含量隨清梳加工過程演變的規(guī)律完全相反,相同試樣AFIS纖維測試儀測試結(jié)果比傳統(tǒng)方式大一至二個數(shù)量級。
(2)現(xiàn)代普梳紡紗系統(tǒng)中,清棉是增加棉結(jié)最多的工序,梳棉是減少棉結(jié)最多的工序。成紗棉結(jié)數(shù)在正常情況下與生條棉結(jié)數(shù)呈正相關(guān)。成紗CV值隨生條棉結(jié)數(shù)增加而增大。
(3)清棉半制品棉結(jié)含量對生條短絨率有明顯影響。C4型梳棉機(jī)喂入品的棉結(jié)含量約為FA201型梳棉機(jī)喂入品的1.2倍,且小于0.5mm級的較多,因此,在工藝上要重點(diǎn)注意這一問題,通常應(yīng)采用較低的打手轉(zhuǎn)速。這一問題的根本解決將為進(jìn)一步提高C4型梳棉機(jī)的產(chǎn)量,降低其生條短絨率打下良好基礎(chǔ)。
(4)C4型梳棉機(jī)單產(chǎn)為35kg/h時,其生條棉結(jié)數(shù)、成紗棉結(jié)數(shù)均可達(dá)到優(yōu)于FA201型梳棉機(jī)單產(chǎn)為16kg/h時的水平。蓋板倒轉(zhuǎn)是C4型梳棉機(jī)在高產(chǎn)量、高喂入品棉結(jié)含量情況下生條棉結(jié)數(shù)優(yōu)于FA201型梳棉機(jī)的主要原因之一,而使用好這一技術(shù)的關(guān)鍵是優(yōu)選較小而合理的蓋板入口第一點(diǎn)隔距。
(5)在蓋板倒轉(zhuǎn)的情況下減少工作區(qū)蓋板要謹(jǐn)慎。C4型梳棉機(jī)全部工作區(qū)蓋板均對棉結(jié)梳解有明顯作用。在梳棉機(jī)中,對棉結(jié)的處理,排除比梳解更有利。高產(chǎn)梳棉機(jī)應(yīng)注意在主梳理區(qū)之前增強(qiáng)棉結(jié)的排除。產(chǎn)量增加,使短纖維排除幾率減少。高產(chǎn)梳棉機(jī)需要增加排除短絨的措施。
增加排除是現(xiàn)代超高產(chǎn)梳棉機(jī)的主要特點(diǎn)。從棉結(jié)及纖維損傷的角度看,現(xiàn)代高產(chǎn)梳棉機(jī)錫林轉(zhuǎn)速在381r/min、刺輥轉(zhuǎn)速在1099r/min時增速仍有一定空間。
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