精梳顶梳齿密对梳理效果的影响

精梳顶梳齿密对梳理效果的影响

薛庆¹、朱文硕²、巫鳌飞²、任家智²

［1.金轮针布（江苏）有限公司，2.中原工学院］

0      引言

顶梳是精梳机的核心梳理部件之一，其功能是利用针齿插入由分离罗拉快速输出的棉网进行梳理，排除棉网中的短纤、棉结及杂质，并使纤维进一步分离、伸直与平行^［1~4］。在实际生产中，顶梳可调工艺参数有针齿密度与插入深度两种，它们都对精梳质量、成纱质量及精梳落棉率产生影响。但目前对于顶梳工艺参数与纺纱质量关系研究都是在单一工艺因素的条件下进行的，没有考虑顶梳针齿密度与顶梳插入深度的交互影响，得出的结论缺乏准确性与完整性。因此，深入、系统地研究顶梳工艺参数与纺纱质量的关系，对于合理设计顶梳工艺参数、提高纺纱质量、降低精梳落棉率及纺纱成本具有重要意义^［5~6］。

为了研究不同密度顶梳及顶梳插入棉网的深度对梳理效果的影响，我们设计了26、28、30、32 针/cm四种不同的顶梳针齿密度，并分别采用“-0.5”、“0”、“+0.5”三种不同顶梳的插入深度，在锡林为3.2万齿的高密锡林上进行纺纱试验，研究分析顶梳工艺参数对精梳质量及成纱质量指标的影响。

1      试验部分

1.1     试验方法

在棉纺精梳机上，在纺纱原料、纺纱流程及纺纱工艺参数相同的情况下，顶梳的针齿密度分别采用26、28、30、32 针/cm四种规格，顶梳插入棉丛的深度分别为“-0.5”、“0”、“+0.5”三种，试验方案见表3。分别测试精梳质量指标及成纱质量指标进行对比分析。

1.2     试验条件

1.2.1     精梳小卷质量

试验采用新疆产的细绒棉，小卷定量为64.7 g/m。利用USTER AFIS PRO 2测得精梳小卷的棉结数54 粒/g、纤维棉结数46 粒/g、16.5 mm重量短绒率13.7%、16.5 mm根数短绒率30.4%、上四分位长度31.2 mm、总杂质数14 粒/g。

1.2.2     纺纱特数及纺纱工艺流程

纺制18.25特精梳纱，其纺纱工艺流程为：HC500型精梳机→JWF1310并条机→BHFA498粗纱机→FA507细纱机。

1.2.3     精梳工艺参数及梳理专件

精梳机主要工艺参数设计：锡林定位为37分度，落棉隔距为10 mm，给棉方式为前进给棉，给棉长度5.2 mm，搭接刻度为0，总牵伸倍数为15.2，后区牵伸倍数为1.65，主牵伸区罗拉中心距为45 mm，后区牵伸罗拉中心距53 mm。

采用GJX-E-90-TP38 型90°锡林，其针齿总数为32000齿，锡林齿片数为5 组，每组齿片齿密、齿深及倾斜角度见表1。顶梳齿形为榫型结构如图1所，齿尖夹角18°，靠近基部工作面为负角1.2°。

 图１    顶梳结构

1.2.4     并条、粗纱及细纱主要工艺参数

并条、粗纱及细纱牵伸工艺参数见表2，粗纱及细纱的加捻卷绕工艺参数见表3。

表3    粗纱、细纱加捻卷绕工艺参数 

1.2.5     测试仪器

精梳条棉结数、杂质粒数、短纤维及纤维长度分布等指标采用USTER AFIS PRO 2仪器测定，成纱的千米棉结、千米粗节、千米细节、条干CV值等指标采用USTER条干仪测试，成纱的强力等指标采用 YG063T全自动单纱强力仪等测定。

2      试验结果及分析

2.1     顶梳齿密及插入深度对精梳质量的影响

根据试验条件及试验方案，顶梳齿密及插入深度对精梳质量测试结果见表4。根据表4得到顶梳参数对精梳质量的影响规律分别见图2、图3、图4。

 图2    顶梳参数对精梳条棉结的影响

图3    顶梳参数对精梳条短绒的影响

图4    顶梳参数对精梳落棉的影响

2.1.1    顶梳齿密及插入深度对棉结数量的影响

当顶梳插入棉丛较浅时（如为“-0.5”时），顶梳对棉结的排除效果随着齿密的增大而增加，如图1所示。原因是：当顶梳插入深度为“-0.5”时，主要表现为顶梳针尖部位与棉丛接触，针齿与棉丛接触面积小，梳理过程中对棉结的阻挡效果较弱，增大齿密可增大针尖对棉结的阻档效果。当顶梳插入棉丛深度过大时（如为“+0.5”时），顶梳针尖穿透棉丛，由于此时与棉丛接触的针齿部位直径较大，顶梳针齿对分离罗拉握持纤维的挤压力较大，使纤维和棉结通过针齿间隙困难，增加了阻档棉结的能力；但同时也会有部分纤维不能通过顶梳间隙。被顶梳梳针阻档的纤维，在快速运动纤维（分离罗拉钳口输出速度）的引导下及顶梳针齿的摩擦控制下产生弯曲变形或快速集结。当顶梳退出棉丛后，发生弯曲或集结的部分纤维随分离罗运动的快速纤维输出，在牵伸过程中或与机件摩擦时易形成新的棉结。这就是当顶梳插入棉丛深度过大时，随着顶梳针齿密度的增加精梳条中棉结数量增多的原因所在。

当顶梳针齿密度在28 齿/cm以下时，顶梳排除棉结的效果随着顶梳插入深度增加而增加，如图2所示。在针齿密度较小，加大顶梳的插入深度，增强对纤维的挤压力，有利于棉结的排除。当顶梳针齿密度大于28 齿/cm时，顶梳排除棉结的效果随着插入深度的增加而出现不稳定性，如图2所示。主要原因是随着插入深度的增加顶梳阻档棉结与弯钩纤维产生的机率同时增加，精梳条中棉结数呈现不确定性。

2.1.2    顶梳齿密及插入深度对短绒数量的影响

如图3所示，当顶梳插入棉丛较浅时（如为“-0.5”时），顶梳对短纤的排除效果随着齿密的增大而增加，其变化规律与棉结的变化规律相似。

当顶梳插入棉丛深度在“-0.5”到“0”刻度时，顶梳对短绒的排除效果随着齿密的增大而增加。但顶梳的插入深度为“+0.5”（较深）时，顶梳对棉丛的排除效果随针齿密度的增加呈现无规律性变化。其原因是：当针齿密度增加时，纤维在针隙间通过时受到的挤压力增大，使纤维受到针齿的摩擦力增大；当分离钳口对纤维的拉力及针齿对纤维的摩擦力均大于纤维强力时纤维断裂，使短绒增加。顶梳针齿对纤维的挤压力大小又与锡林梳理过的棉网横向均匀度及棉丛结构相关，因此存较大的随机性。

2.1.3    顶梳针密及插入深度对精梳条其它指标的影响

如图4可知，精梳落棉率随顶梳针齿密度的增加未有显著的变化，即顶梳针齿的加密对精梳落棉的影响不大。但精梳落棉率随着顶梳插入深度的增加明显增大，具有较好的规律性。

由表3中的试验数据可知：顶梳的除杂效果随着针齿密度的增加而增大，但顶梳的插入深度对顶梳的排杂效果影响无规律性；顶梳针密过大对精梳条条干具有一定的恶化作用；而增大顶梳插入深度对精梳条条干质量无显著影响。

2.2     顶梳齿密及插入深度对成纱质量的影响

根据试验条件及表3设计的试验方案，成纱质量指标测试结果如表5。根据表5得到顶梳参数对成纱条干、成纱棉结、成纱IPI值及成纱强力的影响规律分别见图5、图6、图7及图8。

图5    顶梳参数对成纱条干的影响

图6    顶梳参数对成纱棉结的影响

图7    顶梳参数对成纱IPI值的影响

图8    顶梳参数对断裂强度的影响

2.2.1    顶梳齿密及插入棉丛深度对成纱条干的影响

如图5所示，顶梳齿密的变化对成纱条干CV%的影响没有明显的规律性，但当顶梳的针齿密度为26 齿/cm时成纱的条干CV%优于针齿密度为28、30及32 齿/cm。在顶梳插入深度由“-0.5”向“0”增大时，成纱条干CV%有减小的趋势；当顶梳插入深度由“0”向“+0.5”增大时，成纱条干有增大的趋势。

2.2.2    顶梳齿密及插入深度对成纱棉结的影响

如表5可知，成纱的千米棉结数量随顶梳针齿密度的增加没有明显的规律性，但成纱的千米棉结数量随着顶梳的插入深度的增加而减少（如图6），具有明显的规律性。

2.2.3    顶梳齿密及插入深度对成纱IPI值的影响

通常把成纱的千米粗节、千米细节及千米棉结数量之和称为IPI值。如图7所示，随顶梳针齿密度的增加有成纱的IPI值变化没有明显的规律性，但当顶梳针齿密度为26 针/cm时成纱IPI值最小。在顶梳插入深度由“-0.5”向“0”增大时成纱的IPI值减小；但顶梳插入深度由“0”向“+0.5”增大时,成纱的IPI值变化没有明显的规律性。

2.2.4    顶梳齿密及插入深度对断裂强度的影响

如图8所示，当顶梳的针齿密度增加时断裂强度的变化没有明显的规律性。但增大顶梳插入棉丛的深度，断裂强度有减小的趋势。

3      结论

（1）在顶梳插入棉丛的深度较小时增大顶梳的针齿密度，有利于排除精梳条中的短绒及棉结，但对成纱质量没有显著影响。

（2）无论采用何种针齿密度，当顶梳的插入深度增大时，都会使精梳落棉率增大，使成纱千米棉结粒数减少。

（3）顶梳无论采用何种针齿密度，在顶梳插入深度由“-0.5”向“0”增大时，有利于改善成纱的IPI值，但成纱强力降低。

（4）在纺细绒棉时，综合成纱的条干CV%值、IPI值及成纱强力等指标分析，顶梳的针齿密度为26 针/cm为最优。

参考文献：

［1］樊峰. 精梳锡林与顶梳的优化配置［Ｊ］. 纺织机械, 2006(6):5 －8.

［2］任家智．纺纱工艺学［Ｍ］．上海：东华大学出版社，2010：61－76．

［3］薛庆. 纺棉型化纤用精梳整体锡林和顶梳的设计与配套［Ｊ］. 纺织器材, 2018(2):76－80.

［4］刘允光,肖际洲，李子信.精梳元件与成纱质量之间的关系［Ｊ］.棉纺织技术,2016,44(1):47－50.

［5］刘允光,肖际洲，李子信.高效能精梳机梳理工艺分析［Ｊ］.棉纺织技术,2016,44(9):55－60.

［6］刘红艳，任家智，尚龙飞，李玉祥．精梳锡林针齿密度分布对梳理效果的影响［Ｊ］．棉纺织技术，2017，45（5）：17－19.