新疆机采棉纺纱工艺实践

胡振龙

(东营宏远纺织有限公司，山东 东营 257500)

1 新疆机采棉与手摘棉的性能对比

手摘棉分级好，但生产成本高。尤其近年来，随着用工荒问题的凸显，摘棉工人越发难找，加上人工采摘棉花难度大、费用高、效率低，已严重限制了新疆棉花产业的发展。使用机器采摘可大幅提高棉花采摘效率、显著降低采摘成本，促使国产棉价向国际棉价靠近，但是，由于机器采摘无法分批，棉花从棉杆上一次性采摘的籽棉中含有大量的棉叶、棉杆，以致加工困难且除杂效果差、性能差异较大且纤维成熟度和线密度差，纤维长度也不一致。

新疆机采棉与手摘棉的主要性能对比如下。

a) 等级。机采棉以白棉3级为主，手摘棉以白棉2，3级为主，整体看手摘棉颜色优于机采棉。

b) 马克隆值。机采棉均值为4.03，在B1级区间内；手摘棉均值为4.35，在B2级区间内。

c) 成熟度。机采棉均值为0.847，手摘棉均值为0.857；可见二者成熟度差异小，成熟度较为合适。

d) 上半部平均长度。机采棉均值为28.18 mm，手摘棉均值为28.79 mm，同为28 mm标准级时的手摘棉主体长度较机采棉稍长。

e) 长度整齐度指数。机采棉主要分布在U3级(86.4%)，部分分布在U4级(12.7%)，手摘棉主要分布在U2级(59.4%)和U3级(40.6%)；手摘棉长度整齐度优于机采棉。

f) 短纤维率。机采棉为15.48%，手摘棉为14.53%，二者短纤维指数都很高，手摘棉稍优于机采棉。

g) 断裂比强度。机采棉主要分布在S3级 (86.06%)，手摘棉主要分布在S2级(43.90%)和S3级(53.00%)，手摘棉断裂强度优于机采棉。

h) 回潮率。机采棉均值为4.5%，手摘棉均值为正常，处于较低水平、使用时应适当加湿。

i) 断裂伸长率。机采棉均值为7.30%，手摘棉均值为7.10%，二者均值差异小，均在正常范围内。

2 清梳工艺流程

清梳工序的任务主要应为清除杂质和短绒，同时减少纤维损伤，对机采棉的清花工艺尤为重要，既要减少各区域打击，又要利用清花各打手速度和各落杂区的隔距配置、合理分配气流，达到降低棉结和短绒、增强除杂效能的目的。

应用新疆农八师机采细绒棉纺CJ 9.7 tex纱时，配棉指标为：技术等级为1级，回潮率为7.73%，配棉含杂率为2.28%，马克隆值为4.37，成熟度为0.88，上半部平均长度为29.23 mm，总含杂率为4.33%，棉结为210粒/g，16 mm以下短绒率为7.65%。

采用的清梳工艺流程为：JWF1009型往复自动抓棉机→FA125型重物分离器→JWF1107型单轴流开棉机→JWF1029型多仓混棉机→JWF1115型精开棉机→FGY-90H型异纤分离器→JWF1171型喂棉箱→JWF1203型梳棉机。

3 清棉工序工艺优选

清花采用“一抓、一开、一混、一清”短工艺流程配置，做到精细抓棉、渐进开松、混和均匀及高效除杂，开松点采用自由打击和梳理开松，对纤维损伤小。

3.1 JWF1009型往复自动抓棉机

影响抓棉机功能的主要工艺因素有：打手转速、打手下降的动程，小车的运行速度以及刀片伸出肋条的距离[1]。抓棉机工艺确定的标准，是在保证前后供应的条件下做到勤抓、少抓，因为棉束越小则开松效果越好、越有利于除杂和混和。

打手转速：转速对纤维损伤大，转速低则抓取棉块大，不利于开松和混和。不同打手转速对质量的影响对比见表1。

表1 抓棉机打手转速对短绒和棉结的影响(AFIS)

由表1可知，打手转速降低时短绒率、棉结粒数明显降低，棉束质量增大。

不同的打手下降动程与抓棉行走速度，对棉束质量的影响对比见表2；由表2可知，下降动程小、行走速度快时的棉束平均质量小、开松效果好。

表2 打手下降动程与行走速度对棉束质量的影响

3.2 JWF1107型单轴流开棉机

抓棉机抓取的棉束，在输棉风机作用下进入单轴流开棉机内，在V型角钉的自由打击下棉流沿导流板呈螺旋状在机内回转5.5圈后输出，微尘通过网眼板上的网眼被吸入滤尘机组内排出。角钉打手转速为变频调速，尘棒隔距调节范围为5.5 mm～11.0 mm，通过调节进风口和排尘杂口的风量达到“大杂早落少碎、少伤纤维”的目的。

尘棒隔距根据机采棉含杂情况和产品质量要求可进行调整，刻度由原来的18，15，12，9调整为21，18，15，12,尘棒间隔距加大可提升除杂能力。出口气压设为-150 Pa，车肚排杂口负压小于-90 Pa，保持负压稳定，除杂效率高；微尘除杂口负压约为-110 Pa，能排除短绒、微尘又不糊网眼；对打手转速进行优化的试验结果见表3。

根据表3的数据对比，确定单轴流开棉机的打手转速为550 r/min时，棉结少且短绒呈负增长。

3.3 JWF1115型精开棉机

精开棉机的主要功能是开松、除杂，其特点是采用钢针打手对原料进行打击分梳，梳理效果好、纤维损伤小，打手3/4被尘棒包围，除杂作用强。4组尘棒可根据原料含杂情况进行调节，原料含杂小时可拆掉入口1组改用弧形板代替，起到节约用棉的目的。其打手转速对棉结、短绒的影响对比见表4。

表3 单轴流开棉机打手转速对棉结和短绒的影响(AFIS)

表4 JWF1115型精开棉机打手转速对棉结和短绒的影响(AFIS)

由表4可知，打手转速高，棉结和短绒率则高增长。根据纤维特性适当降低打手转速，可有效减少纤维损伤、降低棉结和短绒。

3.4 JWF1171型喂棉箱

喂棉箱主要功能是均匀给棉、开松并排除细小尘杂。因为棉束经过喂棉箱开松辊打击时棉结也有增长，故开松辊转速宜慢不宜快，以减少打击强度和纤维损伤。开松辊转速对质量的影响对比结果见表5。

表5 喂棉箱开松辊转速对棉结和短绒的影响对比(AFIS)

4 优化梳棉工艺

由于新疆机采棉比手摘棉的短纤维含量高，未成熟纤维、不孕籽、软籽表皮等危害性疵点多，清梳联开清棉与梳棉2个工序应有机结合。清棉工序须做到大杂早落、少碎和少伤纤维；梳棉要求做到细致梳理，去除细小杂质、棉结和短绒，避免因梳理不充分造成锡林、回转盖板和道夫等针布的嵌杂，所以梳棉机各部工艺参数的选择应综合考虑[2]。

4.1 JWF1203型梳棉机后部工艺的调整

4.1.1刺辊转速: 转速高有利于棉束梳理和杂质暴露，加大杂质离心力使落棉增加、除杂效率提高。

4.1.2除尘刀高低及角度:若给棉板与小漏底位置不变，放低除尘刀位置会增加第1落杂区长度，较大杂质落下概率增大；同时，第1落杂区的气流附面层增厚，使浮在附面层中的杂质被除尘刀挡落的较多。

4.1.3刺辊与其固定盖板隔距:隔距小时，在入口处被分割掉的附面层厚度大、落入车肚的杂物多；机采棉含杂多其固定盖板入口的隔距宜缩小。

4.1.4小漏底与刺辊隔距:入口隔距大时，进入小漏底的气流多、小漏底内气压增大，排出的杂质多[3]。

4.1.5根据上述分析，对工艺进行调整并进行试纺对比，结果见表6。

表6 后部工艺调整试纺对比

方案1：除尘刀位置为-2 mm，除尘刀角度为95°，刺辊到分梳板入口隔距为0.5 mm。

方案2：除尘刀位置为-5 mm，除尘刀角度为105°，刺辊到分梳板入口隔距为0.4 mm。

由表6的试纺对比结果可知，方案2比方案1的除杂效率高。

4.2 梳理部件的转速

4.2.1 锡林与刺辊转速比

锡林与刺辊转速比不宜过大，两者线速比约为2.5∶1，二者转速对生条质量影响对比见表7、表8。

表7 锡林转速对生条质量的影响(AFIS)

表8 刺辊转速对生条质量的影响(AFIS)

由表7、表8中的试纺对比结果可以看出，锡林、刺辊的转速高，可提高纤维分离度和平行度，有利于降低棉结，然而也带来纤维损伤、短绒增加的问题，生产中应合理设定。

4.2.2 回转盖板线速

回转盖板线速高时其上针布负荷稍减小，单位时间走出梳理区的盖板根数增加，提高了纤维质量，有利于减少纤维损伤和结杂，回转盖板线速对生条质量的影响见表9。从试纺结果可知，回转盖板线速越高，棉结越少、短绒率越低。

表9 回转盖板线速对生条质量的影响(AFIS)

5 针布配置

梳棉机是纺织厂的心脏，而针布则是梳棉机的心脏。科学合理的针布配置，是提高梳棉机产品质量的关键，针布的选型要根据原料特性、含杂多少进行。目前，制造厂家根据原料特性、客户需求设计制造了多种新型金属针布齿条，如双齿型齿条、双峰型齿条、驼峰型齿条，齿条光滑、齿部硬度高，金属针布使用寿命长，比普通的金属针布梳理效果好、对纤维损伤小、嵌杂概率小。

双齿型齿条是在一个齿距内有3个不同的齿(2个高齿，1个低齿)，高齿齿顶为平面，总高为2 mm，低齿为尖顶，总高为1.7 mm，工作角为40°，齿密为1400齿/(25.4 mm)2。齿条的这种特征使纤维被锡林梳理时托持在齿顶、避免纤维滑脱到齿根，有利于纤维在锡林金属针布与盖板间的自由梳理，排棉杂、短绒率高，使用效果表明双齿型锡林金属针布对纺制新疆机采棉的效果很好。

双峰型齿条专为棉纺研发，用于生产中能显著提高纤维的“一次梳理力”；独特的齿型有利于纤维梳理、交替和转移，能显著降低棉结，并且具有高效率、低能耗的优点。梳理新疆机采棉使用双齿型、双峰型与普通金属针布的梳理效果对比见表10、表11。

表10 双齿型、双峰型与普通金属针布梳理机采棉的效果对比

表11 双齿型、双峰型与普通金属针布纺机采棉的成纱质量指标对比

6 生产管理

为保证机采棉纺纱质量，还需要做好生产管理：

a) 保证优质配棉，确保上盘质量稳定；

b) 做好清洁工作，保证各通道光洁、无挂花、无缠绕；

c) 定期检查自调匀整装置，保证各部位反应灵敏、数据准确；

d) 加强除尘系统管理，定期检测设备，保持良好润滑效果，确保设备正常运行，保持优良吸杂排尘效果；

e) 加强温湿度控制，原棉的回潮对纺纱质量影响很大，回潮率高棉块不易开松，除杂效率低，缠、挂、堵问题严重；

f) 回潮率低加工过程中纤维易被打断，导致短绒增加，清梳工序回潮率宜控制为6.8%～7.5%[4]。

7 结语

随着纺织机械的发展，机采棉已逐步替代手摘棉成为纺纱的主要原料。使用时应根据原料特性优化配棉方案、优选清梳工艺，同时优先选用新型梳理器材，再配合优良的基础管理，方能用好机采棉、保证成纱质量，达到降低消耗、稳定生产的目的。