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刺辊针布新产品开发及其工艺效果探讨
孙鹏、顾立海 ［金轮针布（江苏）有限公司］
0 前言
近年来，我们针对客户新的需求及产品应用情况反馈，对棉纺锡林针布、道夫针布、盖板针布等主要梳理部件，进行了系列化的新产品开发及老型号产品的改良设计，其使用效果赢得了广大客户的高度认可；刺辊针布作为原料进入梳棉机开松的第一作用环节，对梳棉机整体梳理效果，同样起着举足轻重的作用。其开松效果的好坏，又直接影响着后续梳理部件针齿所承受的梳理负荷（梳理力）大小，影响后续梳理部件的应用、效果及其使用寿命等，因此开发了刺辊针布新产品。
1 刺辊针布新产品特点及其适用范围
1.1 双曲面刺辊针布
新型双曲面刺辊针布AT5610S×05611（S-双曲面），最明显的齿形特点为：齿背部为类似驼峰状凸起；驼峰谷底距离齿尖顶面的距离H1值的确定，是基于纤维在刺辊针布齿尖的分布区间范围及刺辊针布使用寿命内齿尖磨损量范围、容纤空间及兼顾齿尖穿刺深度等综合考量而定；驼峰谷底至驼峰山峰间横向距离L值及纵向距离H2的确定，是基于上半部平均长度及上四分位长度、对纤维及杂质的托持效果、及兼顾齿间的穿刺效果等综合考量而定。双曲面刺辊针布AT5610S×05611齿形，如图1所示。
图1 AT5610S×05611齿形
双曲面刺辊针布AT5610S×05611，适用于棉纺嵌槽式单刺辊梳棉机，用于纺制普梳纱、精梳中高支纱原料的开松，尤其用于精梳高支纱效果更好。其齿形特点，决定了双曲面刺辊针布具有良好性能：
（1）有助于提高刺辊部位后车肚落杂率，减少盖板针布嵌杂、生条籽屑棉结及成纱纱疵；
（2）有助于提高刺辊部位后车肚短绒、粉尘排除率，提高成纱质量及纱体光洁度；
（3）更加便于锡林~刺辊间纤维转移，降低工艺不当造成的刺辊返花、棉结增加的几率；
（4）有助于提高纤维在刺辊针布~预分梳板（如安装）间的受梳长度，提高预分梳效果；
（5）有助于提高刺辊针布齿部抗压能力，防止齿尖侧向弯曲倒伏。
1.2 高密度刺辊针布
新型高密度V型自锁刺辊针布AT5010×04020V，最明显的齿形特点为：在传统单刺辊梳棉机用V型自锁刺辊针布的基础上，分别增加纵向（齿距P减小）及横向（基部厚度b1减小）密度，与常规AT5010×05032V相比：纵向密度增加60%，横向密度增加25%，总密度增加1倍，由40 齿/（25.4mm）2增加到80齿/（25.4mm）2；各密度值的确定，基于上半部平均长度及上四分位长度、杂质大小（μm）及刺辊梳理度等综合考量而定；齿尖厚度b3 降低，齿尖锋利度提高22%，采用特种合金钢材料，保证其使用寿命。高密度V型刺辊针布AT5010×04020V齿形，如图2所示。
图2 AT5010×04020V齿形
高密度V型自锁刺辊针布AT5010×04020V，适用于棉纺自锁式单刺辊梳棉机，纺制含杂较高的机采棉原料，纺制转杯纺纱、普梳环锭纺纱、精梳纱。其齿形特点，决定了高密度V型自锁刺辊针布具有良好性能。
（1）齿密增加，梳理度提高，利于杂质暴露，有助于提高刺辊部位后车肚落杂率，减少盖板针布嵌杂、生条含杂、籽屑棉结及成纱纱疵，提高纱的光洁度；
（2）有助于提高刺辊部位纤维分离度，提高单纤化率，降低转移给锡林的纤维束尺寸，降低后续梳理负荷（梳理力）；
（3）利于降低刺辊速度，节能，少损伤纤维；提高锡林~刺辊速比，刺辊向锡林转移，降低棉结。有助于生条短纤维含量的控制：刺辊转速在950 r/min以上，刺辊齿密提高1倍的情况下，有可能造成梳理度过大（视机台产量而定），造成纤维损伤，短绒率提升；一般正常产量下为防止纤维损伤，可降低刺辊速度。一般在750~950 r/min左右，以偏低掌握为宜。在刺辊梳理度提高的情况下降速，即降低齿尖对纤维的打击冲量，确保纤维少损伤，确保合适的短纤维含量；
（4）利于低速高产：在适当降速情况下，可适当提高机台产量（视机台情况及纺纱品种而定）。
2 刺辊针布新产品工艺效果
2.1 双曲面刺辊针布
2.1.1 试验条件及梳棉工艺
在新疆某大型纺织企业，双曲面刺辊针布AT5610S×05611与同型号常规齿形刺辊针布进行对比试验（两者皆为新针布）。
试验条件：同机型（机台）、同工艺、同其余针布、同原料，同纺纱品种；其中纺纱原料为新疆长绒棉、细绒棉；纺纱支数JC80 Ne；梳棉机型A186F；工艺隔距：刺辊~给棉板0.56 mm、刺辊~除尘刀0.46 mm、刺辊~锡林0.25mm、锡林~盖板0.18、0.15、0.15、0.15、0.18 mm、锡林~道夫0.10 mm。
工艺速度：刺辊转速900 r/min、锡林转速360 r/min、出条速度60 m/min、盖板线速160 mm/min；定量15 g/5m；产量10.8 kg/ h。
针布配套：刺辊针布AT5610S×05611P（或常规AT5610×05611P）、锡林针布AC2030×01740D、盖板针布MCH52D、道夫针布AD4030BR×02090P、固定盖板针布GFB300B/GFB300C。
2.1.2 试验数据及对比分析
双曲面刺辊针布AT5610S×05611P与常规齿形刺辊针布AT5610×05611P的对比试验效果，体现在生条及成纱质量指标对比数据上，数据见表1和表2。
由表1可见：在生条棉结及棉结清除率、杂质含量、短绒及短绒增长率质量指标方面，双曲面刺辊针布AT5610S×05611P比常规齿形刺辊针布AT5610×05611P具有明显的优势，尤其体现在棉结清除率及短绒增长率方面，且盖板针布表面无嵌籽屑杂质现象，针面光洁。
由表2可见：在成纱单纱强力、强力不匀、U、 CVm、-50%细节、+50%粗节、+200%棉结方面，双曲面刺辊针布AT5610S×05611P比常规齿形刺辊针布AT5610×05611P具有明显的优势，尤其体现在单纱强力及棉结和粗细节方面，纱体光洁。
2.2 高密度刺辊针布
2.2.1 试验条件及梳棉工艺
2.2.1.1 山东某大型纺织企业一
山东某大型纺织企业一，高密度V型自锁刺辊针布AT5010×04020V与常规型号AT5010×05032V刺辊针布（两者皆为新针布）进行对比试验。
试验条件：同机型（机台）、同工艺、同其余针布、同原料，同纺纱品种；其中纺纱原料为美棉（429）；纺纱支数JC10 Ne；梳棉机型FA224A。
工艺隔距：刺辊~给棉板0.30 mm，刺辊~除尘刀0.56 mm（90°），刺辊~锡林0.18 mm，锡林~盖板0.18、0.13、0.13、0.13 mm，锡林~道夫0.13 mm。
工艺速度：刺辊转速890 r/min、锡林转速420 r/min、出条速度130m/min、盖板线速330 mm/min；定量20 g/5m；产量31 kg/ h。
针布配套：刺辊针布AT5010×04020VP（或常规AT5010×05032VP）、锡林针布AC2030×01550D、盖板针布MCH52D、道夫针布AD4030×01890P。
2.2.1.2 山东某大型纺织企业二
山东某大型纺织企业二，高密度V型自锁刺辊针布AT5010×04020V与常规型号AT5010×05032V刺辊针布（两者皆为新针布）进行对比试验。
试验条件：同机型（机台）、同工艺、同其余针布、同原料，同纺纱品种。
纺纱原料：细绒棉（429、529）；纺纱支数8 Ne；梳棉机型A186F。
工艺隔距：刺辊~给棉板0.23 mm，刺辊~除尘刀0.25 m（-6 mm、90°），刺辊~锡林0.13 mm，锡林~盖板0.18、0.15、0.15、0.15、0.18 mm，锡林~道夫0.13 mm。
工艺速度：刺辊转速1093 r/min（后降速949 r/min）、锡林转速360 r/min、出条速度87 m/min、盖板线速220mm/min；定量24 g/5m；产量25 kg/ h。
针布配套：刺辊针布AT5010×04020VP（或常规AT5010×05032VP）、锡林针布AC2030×01550D、盖板针布MCH42D、道夫针布AD4030×02090P。
2.2.1.3 新疆某大型纺织企业
新疆某大型纺织企业，高密度V型自锁刺辊针布AT5010×04020V与AT5010×02620V（仿格拉夫型号）针布（两者皆为新针布）进行对比试验。
试验条件：同机型（机台）、同工艺、同其余针布、同原料，同纺纱品种。
纺纱原料：新疆机采细绒棉、长绒棉（129、229、137、237）；纺纱支数CJ60~100 Ne；梳棉机型C51。
工艺隔距：刺辊~给棉板1.0 mm，刺辊~除尘刀0.46 mm，刺辊~锡林0.25 mm，锡林~盖板0.30、0.30、0.25、0.25、0.25、0.20 mm，锡林~道夫0.18 mm。
工艺速度：刺辊转速900 r/min、锡林转速400 r/min、出条速度80 m/min、盖板线速210 mm/min；定量19 g/5m；产量16.8 kg/ h。
针布配套：刺辊针布AT5010×04020VP（或国外针布型号AT5010×02620VP）、锡林针布AC2030×01740D、盖板针布MCH42D、道夫针布AD4030BR×02090D、固定盖板针布DQ660/DH270。
2.2.2 试验数据及对比分析
高密度V型自锁刺辊针布AT5010×04020VP与AT5010×05032VP 及AT5010×02620V（国外针布型号）对比试验效果，见表3、表4及表5。
由表3可见：山东某纺织企业一，在刺辊转速890 r/min时，AT5010×04020VP与AT5010×05032VP对比，在生条棉结、棉结尺寸、杂质粒数、杂质尺寸、短绒率方面，高密刺辊针布具有明显的开松效果优势，特别适用于高含杂机采棉原料。山东某纺织企业二，最初试验的9#，在刺辊转速不变的1093 r/min下，AT5010×04020VP与AT5010×05032VP对比，生条棉结及杂质粒数、短绒率皆不如后者，但棉结和杂质尺寸有所减小，分析产生此种现象的原因为：刺辊转速过高，造成纤维损伤严重（短绒率增加近5个百分点），杂质破碎，粒数增加；因刺辊横向密度增加，促进了刺辊横向精细化开松，使得棉结及杂质尺寸降低。为了降低9#的纤维损伤，将刺辊速度由1093 r/min下调到949 r/min（客户机台最低限）后，纤维损伤得到有效控制（下降4.8个百分点），棉结及杂质粒数、棉结及杂质尺寸均优于AT5010×05032VP；后分别在另外4台车（3#、6#、12#、14#）采用949 r/min的刺辊转速再次验证，数据显示：在此刺辊转速下，三台车的上述生条质量指标，均优于1093 r/min刺辊转速下的常规AT5010×05032VP刺辊针布，分析原因为：高密度刺辊针布AT5010×04020VP与常规密度刺辊针布AT5010×05032VP，在较高的刺辊转速下（如1093 r/min），对棉层的纵、横向打击点较多，对纤维的损伤严重；在适当降低刺辊转速下（如949 r/min），单位时间内的打击点减少，且每个打击点的打击冲量也相应减小，有效地控制了纤维损伤。且其锋利的齿尖设计（特种合金钢材料），提高了齿尖对棉层的穿刺能力，使用寿命与常规型号无明显差异，刺辊针布齿隙无嵌杂现象，盖板针布亦无嵌杂现象，针面光洁（含杂少）。
由表4可见：在刺辊针布900 r/min下，生条棉结及棉结清除率、杂质含量、短绒及短绒增长率质量指标，高密度刺辊针布AT5010×04020VP［密度80齿/（25.4mm）2］比刺辊针布AT5010×02620VP［密度124齿/（25.4mm）2］具有明显的优势，尤其体现在棉结清除率及短绒增长率方面；可见AT5010×02620VP在此工艺条件下，纵向密度过密，同刺辊转速下梳理过度，造成纤维损伤、棉结增长及杂质破碎。另盖板针布亦无嵌杂现象，针面光洁。
由表5可见：在成纱单纱强力、强力不匀、U、CVm、-50%细节、+50%粗节、+200%棉结方面，高密度刺辊针布AT5010×04020VP密度［80齿/（25.4mm）2］比刺辊针布AT5010×02620VP［密度124齿/（25.4mm）2］具有明显的优势，尤其体现在单纱强力及棉结和粗细节方面。
除梳理效果验证以外，对其因齿尖锋利度提高（采用特种合金钢材料），可能导致的使用寿命影响，亦进行了对比验证。结果表明：其使用寿命与常规型号无明显差异。另刺辊针布齿隙亦无嵌杂现象，纱体光洁。
3 结束语
（1）双曲面刺辊针布AT5610S×05611（S-双曲面）与常规刺辊针布AT5610×05611相比，对于提高生条及成纱质量有明显的优势，尤其适用于纺制精梳高支纱；且盖板针布嵌带纤维籽屑及大杂几率降低，提高纱条光洁度。
（2）高密度V型自锁刺辊针布AT5010×04020V［密度80齿/（25.4mm）2］与常规AT5010×05032V［密度40齿/（25.4mm）2］、国外针布AT5010×02620V［密度124齿/（25.4mm）2］相比，在梳理高含杂机采棉原料时，在合理的刺辊转速下（视产量，一般控制在750~950 r/min，以偏低掌握为宜），对于提高生条及成纱质量有明显的优势；且其锋利齿尖设计，采用特种合金钢材料，不影响使用寿命。刺辊针布齿隙无嵌杂现象，盖板针布嵌带纤维籽屑及大杂几率降低，提高纱条光洁度。
参考文献：
［1］孙鹏,肖光伟.双曲面锡林针布工艺效果探讨［Ｊ］．纺织器材, 2010, 37(1)：15－17.
［2］孙鹏.再生纤维素纤维专用配套针布开发及工艺效果［Ｊ］．纺织器材, 2011, 38(2):14－17.
［3］孙鹏.T形齿锡林针布开发及其工艺效果分析［Ｊ］．纺织器材, 2011, 38(4):11－14.
［4］孙鹏.再生纤维素纤维针布选型配套初探［Ｊ］．纺织器材, 2012, 39(5):16－18.
［5］孙鹏.新型梳棉机针布选型配套及工艺效果［Ｊ］．棉纺织技术，2013, 41(8):5－8.
《梳理技术》于2017年更名为《纺织技术》，杂志创刊于2000年，由金轮针布公司和原上海纺科院部分老专家，在梅自强院士（已故）的指导下联合创办。黄锡畴（已故）、许鑑良、孙鹏子（已故）、周建平先后任主编。并拥有一支国内外学界权威、行业技术专家组成的编委队伍。《纺织技术》每期发行一万多份，读者覆盖高校、科研机构、纺织企业各层面。成为纺织行业梳理领域内公认的具有极高专业性、权威性的技术刊物。《纺织技术》的宗旨是助力纺织行业进步，致力于行业技术的突破与提升，积极倡导学术争鸣，为技术交流提供平台，坚持免费提供给读者的原则，愿与广大客户和各界朋友携手共创梳理技术美好未来！
