机采棉梳理工艺与器材应用

陈玉峰

(光山白鲨针布有限公司，河南 光山 465450)

1 机采棉梳理存在的问题

受棉种选择、棉花播种、集中采收、籽棉加工、轧工方法等因素综合影响，机采棉具有短绒率高、马克隆值大、棉结和杂质小且多、纤维长度整齐度差等特点，其与手摘棉综合指标对比见表1。

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表1 机采棉与手摘棉综合指标对比

从表1可以看出，机采棉的大部分指标差于手摘棉。原棉质量差：首先影响半制品质量，生条中棉结和短绒增加不利于后部牵伸，造成生产成本增大；其次，棉结大幅增加则强力有所下降，成纱质量下降；再次，短绒含量大造成生产中落棉增加，为稳定质量则用棉量增加；此外，机采棉含有大量杂质，在梳理过程中造成严重的针布嵌杂、嵌花，棉网清晰度差，影响梳理效果，工人劳动强度增大。

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2 机采棉梳理工艺与器材优化

2.1 工艺优化原则

机采棉中的杂质和棉结含量大、尺寸小，使其在梳理过程中不易与纤维分离，须从暴露杂质、分离纤维然后彻底排除方面优化梳理工艺。优化原则为“排杂优先、工艺合理、优化器材、充分梳理和控制短绒增长”，以实现棉结和杂质清除率的最大化。

2.2 梳理新工艺分析

2.2.1 刺辊转速

传统观念认为刺辊转速高时的排杂效果好，新工艺则采用低转速刺辊梳理机采棉，以减少纤维损伤；原因是刺辊针布为握持分梳而易损伤纤维，适度降低刺辊转速有利于控制纤维损伤与转移，刺辊转速一般不大于930 r/min；结合大速比，使锡林—刺辊速比大于2.4，利于分梳和除杂。

传统上认为刺辊下齿条盖板与刺辊隔距大于1.0 mm时，有利于减小纤维损伤；为加强机采棉开松效果，二者隔距宜控制为0.50 mm～0.60 mm。因为刺辊齿条的齿深为3.5 mm，刺辊下齿条盖板的齿深为3.0 mm，工作角均为10°，齿隙容纤维量大，纤维被齿前面控制且易于向齿根转移；但隔距过大时，刺辊携带纤维与刺辊下齿条盖板接触少，开松作用减弱。

2.2.2 锡林转速

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传统认为锡林转速越高对纤维损伤越多，而机采棉杂质小且多，锡林转速高则有利于梳理，因为其离心力大时的排杂效果好、减少纤维损伤；当锡林转速不小于390 r/min时，配合偏低转速的刺辊，能增大速比、有效提升对机采棉的梳理效果；因为锡林和回转盖板间是自由梳理区，锡林转速高对纤维的损伤相对较小。

2.2.3 回转盖板线速度

2.2.8 锡林—回转盖板隔距

传统上认为回转盖板线速度越大，排除杂质和短绒的效果越好，对提升梳理有积极的作用[1]。机采棉采用中低线速度的回转盖板以保证梳理时间充分，有利于锡林—回转盖板间的交替分梳，一般设定速度为220 mm/min～330 mm/min。为避免回转盖板针布严重充塞导致梳理效果下降，传统的梳棉机可以提高回转盖板线速度以缓和纤维充塞程度，保证梳理质量；反转的梳棉机则要降低回转盖板线速以保证其在梳理区的工作时间，即在无严重充塞的状态下进行梳理，从而保证其梳理效果。

2.2.4 给棉板—刺辊隔距

在开松和梳理过程中，一端被握持、一端被梳理的纤维开松、分离效果最好，给棉板和给棉罗拉握持棉层，刺辊针布对棉层进行梳理就是这种形式；但是，这种形式对纤维的损伤较大。纤维损伤大的情况，是针对传统梳理工艺长度而言，这种分析建立在逆向给棉形式。目前，由于顺向给棉形式的分梳工艺长度会更大，再施以较小的分梳工艺长度，分梳能力会受到更大的影响；因此，传统上认为隔距大可减小纤维损伤，一般隔距设计大于1.0 mm；而机采棉一般采取中隔距为0.30 mm～0.50 mm的偏小隔距，使梳理和保护纤维相结合。

2.2.5 刺辊下齿条盖板—刺辊隔距

以上句子都是具备“处所名词”、“存在动词”以及“存在主体”三要素的常规存现句；唯一不同的是例（1）、（2）存在主体位于句首，而例（3）、（4）置于句首的则是处所词语；在汉语存现句中，无论是时空词（或方位词）还是存在主体放于句首都是被语法接受的，这是因为汉语中存在容器存在句和链式存在句两大类；前者存在主体位于存在动词右边，反映的是焦点凸显和视角选择的问题，后者存在主体置于存在动词左边，体现的是一种能量传递图式，由施事者出发经存在动词抵达受事者，且二者位置关系一经固定不能颠倒；在例（1）、（2）中存在动词右向，是链式存在句；例（3）、（4）存在动词左向化，是容器存在句。

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传统上认为锡林和前固定盖板间隔距小、纤维损伤大，容易接针。为加强对机采棉纤维的梳理，由于针对的是单纤维，隔距偏小时对梳理质量有利，能实现对细小杂质和纤维的分离，一般二者隔距设置为0.18 mm～0.25 mm。

2.2.7 锡林—前棉网清洁器隔距

锡林—回转盖板梳理区是精细梳理区，对梳理效能的贡献为70%以上。传统上认为锡林—回转盖板之间应为柔性梳理，采用大隔距为保护纤维,采用小隔距、强分梳，为提高梳理质量[3]。梳理机采棉时的锡林—回转盖板采用“准隔距、小隔距和精分梳”工艺以提高梳理效果，隔距要求准确、均匀地控制为0.13 mm～0.18 mm。

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当纤维充分分离的情况下，棉网清洁器对细小杂质和短绒进行排除[2]；传统应用的前棉网清洁器隔距小、落棉多。机采棉需要排除细小杂质，可利用前棉网清洁器改善除杂效果，二者隔距应偏小控制为0.25 mm～0.30 mm。

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2.2.9 后固定盖板—锡林隔距

2.2.6 锡林—前固定盖板隔距

后固定盖板与锡林配合主要是对经刺辊梳理后的纤维进行整理，是在高速梳棉机理论的基础上发展而来的，是通过附加的梳理器材以增加梳理的齿数和面积，从而实现精细梳理效果。传统工艺一般是小隔距设计以利于接触纤维、提高梳理效果，但隔距过小会造成纤维损伤，且杂质不易排除。梳理机采棉时二者隔距应较大，在实现纤维开松时借助棉网清洁器排除杂质和短绒，对梳理质量有利。

2.2.10 气流工艺隔距

气流工艺隔距主要有：前上、前下罩板，后上、后下罩板以及锡林—道夫、锡林—刺辊三角区等工艺点。传统上认为罩板隔距是控制气流的顺利过渡。针对机采棉，可以设计渐小工艺或者渐开工艺，扩散和压缩气流以排除杂质和短绒、控制气流的进入量。4块罩板的进出口隔距关系到纤维的横向均匀分布和落棉，工艺设计要求控制气流进入适度、组织气流合理；控制后部气流的去向和数量，减少后部喷花和道夫三角区落棉。为加强排除杂质，梳理机采棉一般采用渐近或者渐开气流工艺隔距控制。在回转盖板反转的梳棉机上，后上罩板—锡林采用进出口隔距相同的设置，相比进口小、出口大隔距，其排杂和排短绒能力提高1%～3%。

2.2.11 管道负压

梳棉机梳理纤维的过程中，滚筒高速旋转产生较强的附面层气流在相对狭窄的通道内运行，容易产生正压造成纤维飞散而影响梳理质量，因此工艺设计和质量控制要求梳棉机内的气流以负压运行为宜。传统上认为负压经济运行控制利于节能降耗，一般控制为-750 Pa。机采棉的杂质和短绒比手摘棉增加了2倍以上，负压应控制为-920 Pa，主要是为了收集和排除机采棉杂质及微尘；但过低的负压会造成杂质积聚，或二次返回到生条中。

2.3 梳理机采棉的器材选配

2.3.1 锡林金属针布齿条

梳理机采棉的要求是充分、排杂彻底且不嵌杂，又要控制砂石、微尘对针布的磨损，选配时要考虑锡林齿条的总高、齿密、齿深和表面粗糙度Ra值等。

锡林齿条：总高小可满足耐磨和小齿深易于梳理的要求，一般锡林齿条总高为2.0 mm，1.8 mm或1.6 mm；齿深浅则转移性能好，锡林金属针布齿尖面的纤维层薄、重复梳理次数减少，则纤维损失和杂质粉碎少，齿深宜为0.40 mm～0.35 mm；齿尖宽小则能减小对纤维的冲击和损伤，齿尖宽由0.08 mm减小为0.04 mm，并经锥齿化处理的齿尖可进一步减小对纤维的损伤；高密金属针布的齿密可为1000齿/(25.4 mm)2以上，参与梳理的齿数显著增多，利于对纤维梳理；工作角小则利于控制纤维向齿顶移动，也利于抓取和穿刺纤维束，目前的齿条工作角最小为48°，相比传统的50°～55°齿条的梳理效果显著提升；基部宽小则增大了横向齿密，一般选择采用0.40 mm，0.38 mm或0.35 mm，有利于纤维伸直度、分离度和平行度的提升；齿部光洁则能缓和针布对纤维的冲击、实现柔性分梳、减少纤维切割性损伤，从而提高制成率、降低短绒率；提高齿部的第2点硬度，可提高齿条梳理机采棉时对其中砂石的耐磨性。柔性梳理用的CS齿型、DS齿型、NCS齿型、双驼峰等异形针布，其齿顶面托持纤维不易沉入齿底而利于梳理。

2.3.2 道夫金属针布齿条

机采棉要提高梳理效果，也要提高转移率。若道夫金属针布转移率过高，锡林针布梳理强度太弱，则纤维梳理不充分，成纱强力、条干会明显恶化；若道夫针布转移率过低，锡林针布梳理度过强，则会造成纤维损伤。实际应用中，在道夫金属针布剥取、控制和转移三者之间出现一对矛盾，即提高转移率和控制纤维的矛盾。一般采用AD4030×02090-G4型道夫齿条，其齿深为2.6 mm，增加了容纤维量，侧面横纹加强了对纤维的控制、提高了转移率。

2.3.3 回转盖板弹性针布

机采棉中的棉结和杂质尺寸较小，回转盖板弹性针布梳理面临的问题是盖板针布嵌杂和梳理不充分、成纱质量差。新型横密型回转盖板弹性针布的优势为：① 直通道，采用高针密MCB，BNT或MCH系列斜纹渐密型植针；② 小植角，植角由72°减小为69°～71°，提高梳理能力；③ 横向针密，横向针尖距不大于0.317 5 mm，清除杂质和棉结的效果好；④ 总高小，总高由7.5 mm减小为7.1 mm，其抗拉力增强、梳理效果提升。因此，机采棉可选配针密大于550齿/(25.4 mm)2、横向针尖距不大于0.30 mm、植角小于72°、总高为7.1 mm的回转盖板弹性针布。

2.3.4 刺辊金属针布齿条

梳理机采棉用刺辊金属针布面临的问题是纤维损伤大和针布嵌杂。为了增加开松效果，梳理机采棉结合转速一般采用小工作角、大齿密刺辊金属针布，其优势为：① 小工作角，控制纤维能力强，纺棉一般为5°～15°，能够有效减少落棉；② 弧形齿，减少纤维向齿根部运动并顺利转移给锡林金属针布，提高除杂效率；③ 小齿尖宽，齿顶面积由1.0 mm×0.27 mm变为1.0 mm×0.17 mm，穿刺能力提高；④ 大齿密、小齿距，转杯纺纱机用刺辊金属针布齿条的齿距为3.6 mm，型号为AT5010×03621V。总而言之，刺辊齿条工作角适度减小、齿密适度加大、齿尖锋利度提高，可增强对棉层的穿刺能力，为自由梳理区创造有利条件。

2.3.5 固定齿条盖板针布

梳理机采棉存在固定齿条盖板针布嵌杂、挂花问题，使梳理作用下降、纤维损伤。其固定齿条盖板针布配置一般为小工作角、小齿深、弧形齿、小齿前面宽(弧齿面)、齿密大于90齿/(25.4 mm)2，以提高金属针布预开松和整理效果。小工作角能发挥固定齿条盖板针布的有效梳理功能，一般为10°～20°；小齿深能减少嵌杂；采用140齿/(25.4mm)2～860齿/(25.4 mm)2的高齿密梳理效果明显提升，采用踵趾差固定齿条盖板针布，增加小隔距、强分梳的面积，达到提高梳理效果目的。

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3 机采棉梳理工艺和针布优化效果

机采棉清梳工序采取排杂优先、兼顾梳理、控制棉结和短绒增长的措施为：合理配置针布，适当增加梳理器材，合理选择齿密以保证梳理效果；优化流程使开松和排杂相结合，以高负压做保证；梳棉充分伸直纤维、少损伤，兼顾棉结和短绒。以JWF1204型梳棉机为例，具体技术工艺和针布配置见表2和表3。通过系统的工艺优化后，机采棉的各项指标稳定在2018乌斯特公报的5%水平，具体见表4。

表2 梳棉机主要工艺参数优化

表3 梳理机采棉用针布配置优化

4 机采棉梳理工艺和针布优化思考

4.1 梳理应排杂优先

因为机采棉杂质和微尘含量比手摘棉大，所以设置工艺时应改变传统的梳理观念。目前，AFIS检测仪器中较为普遍的定义是尺寸大于500 μm的为杂质、小于500 μm为尘屑，而检测中把大于500 μm的纤维结体称为棉结，由于在梳理检测过程中很难清晰地判断棉结和杂质，以致最终影响产品质量。从机采棉综合数据分析，其棉结数量在增加，但是杂质和微尘应该是主要控制对象，由此工艺和针布配置理念应由梳理棉结转变为排除杂质和微尘。

表4 纺CJ 14.6 tex纱质量指标对比

4.2 针布配置和工艺设置相互结合

因为机采棉中的杂质和棉结多，需要先暴露再排除，所以其梳理针布多采取加密配置。针布加密虽能解决部分梳理问题，但嵌杂和损伤纤维相伴而来，采取措施弥补的效果也有限；因此，应将针布配置和工艺设置相互结合以实现逐渐暴露尘杂和棉结、再进一步排除，这是机采棉梳理研究的技术关键。

4.3 锡林和刺辊速比适当加大

加大锡林和刺辊转速，是提高梳理效果较为常见的工艺措施。生产实践表明，在机采棉梳理工艺中加大锡林转速的效果显著，增大刺辊转速则会带来纤维损伤问题；所以，机采棉梳理工艺设计必须将保护纤维和提高梳理效果相互结合，以加大锡林—刺辊速比、提高梳理效果为主要技术手段，实现二者相统一[4]。

5 结语

随着梳棉机的高速、高产、高效发展，以及机采棉的普遍应用，重视机采棉特性分析，研究其梳理存在问题及对质量的影响，是提高机采棉成纱质量的基础。针对机采棉杂质小且多、纤维籽屑多、短绒率高且影响成纱质量的问题，以充分梳理、排杂优先、控制短绒增长，发挥棉结和杂质清除率的最大化为原则，进行梳理工艺和针布配置优化，能够有效解决机采棉梳理问题，发挥机采棉优势，保证成纱质量。