棉纺精梳机大弧面锡林对梳理效果的影响
梳理技术
本文发表在2018年出版的第34期《纺织技术》杂志上，更多好文章期待您的投稿。投稿、咨询邮箱：shulijishu@geron-china.com
棉纺精梳机大弧面锡林对梳理效果的影响
薛庆1、豆孝坤2、李李3、任家智2
［1.金轮针布（江苏）有限公司；2.中原工学院；3.河南省纤维检验局］
0 绪言
精梳机的梳理过程是钳板握持棉层，锡林针齿刺入棉层，纤维与针齿根部产生滑动摩擦，棉结、杂质及短绒阻留在锡林针齿中，而后高速回转的毛刷将其清除。锡林对棉丛的梳理效果主要取决于锡林针齿数量。参与梳理的针齿数量越多，棉丛中的短绒、棉结及杂质被排除的机会越多，棉丛中纤维的伸直度、平行度及分离度越好，成纱质量越好［1、2］。在现有90°锡林上增大针齿密度有较大的局限性，例如当锡林过密过大或棉卷定量过大时，在锡林梳理时棉层难以被针齿穿透，除去短绒、棉结及杂质的效果减弱，纤维伸直度、平行度及分离度的改善效果也会减弱。因此采用90°锡林纺制高品级精梳纱时成纱质量受到较大的限制。如果将锡林的梳理齿面圆心角由目前的90°扩展为120°~130°，梳针的数量将大幅度增加，排除短绒、棉结及杂质的能力极大地增强，以满足高品级精梳纱的质量要求。我们把齿面圆心角120°~130°锡林称为大弧面锡林［3~5］。
为了探讨大弧面锡林对精梳梳理效果的影响，我们开发了130°锡林，并按针齿的密度不同，设计了两种不同规格的锡林，采用相同的棉卷及相同的精梳工艺参数进行纺纱加工，并与90°锡林进行了纺纱质量测试对比，以探讨大弧面锡林的梳理效果及齿密配置对纺纱质量的影响。
1 锡林弧面与梳理度的关系
精梳锡林对棉卷梳理作用的强弱，可用梳理度表示。梳理度定义为一根纤维从开始梳理到被完全分离所受到锡林梳理的针齿数。梳理度越大，锡林对棉丛的梳理效果越好。设C为精梳锡林的梳理度（齿/每根纤维），Z为锡林表面的总齿数（齿），A为给棉长度(mm)，a精梳落棉率，Ty为小卷线密度为（tex），Tx为纤维线密度（tex），B为分离隔距（mm），则锡林梳理度的表达式［6］为：
在（1）式中，当采用前进给棉时取“-”号，当采用后退给棉时取正号。锡林表面的锯齿总齿数Z与锡林针齿的表面积成正比。设锡林的齿面圆心角为θ (°)，锡林半径为R(mm)，锡林宽度为b(mm)，锡林针齿平均密度为P(齿/mm2)，则：锡林表面的锯齿总齿数Z为：
在纤维线密度Tx为0.13 tex，小卷线密度Ty为66×103 tex，分离隔距B为22.5 mm，给棉长度A为5.2 mm，精梳落棉率a为16%，锡林宽度b为300 mm，锡林半径R为62.7 mm，锡林平均齿密P为0.75 齿/mm2。当采用前进给棉时，锡林的齿面圆心角θ由90°增大到120°、130°，由（1）及（2）式算得锡林表面总齿数Z及梳理度C值见表1。
由表1可知，当锡林的齿面圆心角度由90°增大到130°时，锡林表面总齿数及梳理度提高44.4%，因此采用大弧面锡林是实现高效梳理的有效手段。
2 试验
2.1 试验方案
在原料及纺纱工艺相同的情况下，使用总齿数为50000齿及60000齿的130°（7个梳理区）两种锡林进行纺纱试验，测试精梳工序及成纱的质量指标，并与28000齿的90°锡林进行精梳质量及纺纱质量对比。锡林定位、落棉隔距等参数见表2。
2.2 棉卷质量指标
本次试验采用的是新疆产的细绒棉。利用USTER AFIS PRO 2测试得到精梳小卷的棉结、纤维长度质量指标及杂质数量见表3。
表3 精梳小卷质量指标
2.3 精梳工艺参数及纺纱工艺流程
精梳机的给棉方式、给棉长度、搭接刻度、顶梳插入深度、牵伸倍数等精梳主要工艺参数见表4。
纺纱工艺流程如下为：JSFA588X型精梳机→JWF1310并条机→BHFA498粗纱机→FA507细纱机。其中昆山凯宫机械股份有限公司生产的JSFA588X型精梳机锡林采用非圆齿轮传动。
2.4 测试仪器
利用USTER AFIS PRO 2 测试精梳条棉结、杂质含量，纤维长度分布以及短纤维含量；利用USTER条干仪，测试精梳条条干均匀度，以及成纱条干、成纱棉结、千米粗节和千米细节含量；利用YG063T全自动单纱强力仪，测试成纱断裂强度。
3 试验结果与分析
3.1 精梳条的质量分析
使用相同的棉卷，根据表4中的精梳工艺参数进行精梳加工，测得精梳条的质量指标表5。
由此可知：（1）棉结排除情况。与表3中棉卷中的纤维棉结相比，90°锡林（试验1）、130°锡林60000万齿（试验2）、130°锡林50000齿（试验3）的棉结排除率分别为63%、70%、76%，而籽棉棉结的排除率均为83%。因此与90°锡林相比，130°锡林对提高纤维棉结的排除率具有显著效果，但对籽棉棉结的排除没有明显改变。
（2）杂质的排除情况。与表3中棉卷中的杂质数量相比，90°锡林（试验1）、130°锡林60000万齿（试验2）、130°锡林50000齿（试验3）的杂质排除率分别为50%、63%、88%。因此与90°锡林相比，130°锡林对提高杂质的排除率具有显著效果。
（3）短绒排除及纤维损伤情况。与表3中的16mm以下短绒含量相比，使用90°锡林（试验1）、60000万齿的130°锡林（试验2）、50000齿的130°锡林（试验3）的短纤维排除率（重量百分率）分别为43%、36%、38%，即采用130°锡林梳理后排除短纤维的能力减弱，说明采用130°锡林比采用90°锡林对纤维的损伤大，这也可从表4中上四分位长度的变化规律中得知。
（4）130°锡林不同齿密的比较。50000齿的130°锡林（试验2）纤维棉结的排除率、杂质的排除率以及梳理过程中纤维损伤的情况均优于60000万齿的130°锡林（试验3）。这说明在细绒棉的精梳过程中采用130°锡林时，并不是针齿密度越大越好。过大的针齿密度会产生以下两方面的结果：第一，会使梳理通道过小而使纤维所受到的挤压力过大，梳理力急剧增大而使纤维断裂；第二，纤维层难以全部沉入针齿，而出现漏梳。
3.2 成纱质量分析
在纺纱工艺流程及工艺参数相同的条件下，使用90°锡林（试验1）、60000齿的130°锡林（试验2）、50000万齿的130°锡林（试验3）的精梳条进行纺纱试验，测试成纱质量指标如表6。
根据表6，将三种方案的试验结果分析如下。
（1）成纱的均匀指标。三种试验方案相比，当采用50000齿的130°锡林（试验3）时成纱条干CV%值为最好，90°锡林（试验1）次之，而60000齿的130°锡林（试验2）最差。
（2）成纱的IPI值。采用50000齿的130°锡林（试验3）时与90°锡林（试验1）相比，千米细减少11%，千米粗节减少18%，千米棉结减少27%，成纱IPI值减19%；而采用60000齿的130°锡林（试验2）时与90°锡林（试验1）相比，成纱IPI值增大了8%。
（3）成纱强力指标与成纱毛羽。采用50000齿的130°锡林（试验3）时与90°锡林（试验1）相比，成纱强力13 cN，断裂强度提高了0.71 cN/tex。三种试验方案的成纱差别较小。
（4）过高的锡林齿密对成纱质量不利。对比三种试验方案，采用60000齿的130°锡林时，成纱的条干CV%、成纱的IPI值、强力指标为最差。其原因是过高的齿密会使梳理过程纤维损伤增多、棉层梳理不匀所致。
4 结论
（1）在棉纺精梳机上采用130°的大弧面锡林梳理，可增加锡林针齿数量及梳理度，大幅度提高精梳机排除棉结、杂质的能力，提高了纤维的分离度、伸直度及平行度。
（2）采用50000齿的130°锡林与采用28000齿的90°锡林相比，成纱的千米粗节、千米细节及千米棉结数量显著减少，成纱的断裂强力及成纱均匀度均有改善。
（3）采用130°锡林，当锡林针齿的密度过大时，会针隙容纤度减少，纤维损伤增大，同时也会使棉层表面出现漏梳及梳理不匀现象，从而使精梳质量及成纱质量恶化。
参考文献：
［1］任家智.纺纱工艺学［M］.东华大学出版社, 2010.
［2］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(1):47－50.
［3］任家智.E7/6型精梳机锡林梳理面对精梳工艺的影响［Ｊ］.棉纺织技术, 2004, 32(8):20－23.
［4］张立彬.精梳机变速锡林机构研究与设计［D］.中原工学院, 2010.
［5］郭安波,刘允光,肖际洲.精梳机变速梳理与恒速梳理技术特点探讨［Ｊ］. 棉纺织技术, 2015, 43(7):8－12.
［6］任家智,贾国新.高效棉纺精梳关键技术［M］.中国纺织出版社，2017.