“陆S纺纱工艺”［1~5］的梳棉均衡柔和梳理工艺探讨
'梳理技术“
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“陆S纺纱工艺”［1~5］的梳棉均衡柔和梳理工艺探讨
陆惠文1、倪远2
［1.无锡市第一棉纺织厂；2. 纺之远（上海）纺织工作室］
1 梳棉均衡柔和梳理理念的提出
纺纱生产中生条的质量一直沿用棉结杂质作为主要考核指标，为了达到生条结杂的最大去除率，一般都采用高梳理度（高密度针布、高梳理速度和较低产量）与强梳理（高梳理速度和紧隔距）的工艺手段来改善梳理质量，但结果是在结杂减少的同时，纤维的物理性能却发生了负面的变化，纤维的损伤造成梳理后短绒的产生量远大于短绒的排除量，生条的16 mm以下的短绒增加了，纤维的长度均匀度（整齐度）下降了。生条短绒重量的百分率不一定会增加，但短绒的平均长度会变短，短绒的根数会增加。10 mm以下的短绒含量直接会影响纱线上电清无法清除的A0、A1、A2、B0、B1等偶发性纱疵数量，直接影响布面质量。USTER统计值公报从2013版起，已经不关注12.7 mm以下短绒的重量百分比项目，而开始重点关注12.7 mm以下短绒的根数百分比的变化。
纤维长度、长度的均匀度和短绒长度的分布，是影响纱线最终品质的重要参数。纤维在开清、梳理的清洁整理过程中都会引起损伤，因此在关注生条质量时，还要关注经过开清工序喂入梳棉的棉卷和筵棉质量。
梳棉机梳理过程采用高梳理度与强梳理的工艺，在很多情况下生条结杂的减少是以短绒率增加和纤维长度的均匀度（整齐度）降低为代价的。在相同工艺条件的后续工序中，短绒含量高的生条成纱棉结和纱疵都高。为了减少在梳理过程中疏解棉结的同时对纤维的损伤，“陆S纺纱工艺”的梳棉工艺提出了均衡柔和梳理的理念。通过实施均衡柔和的梳理工艺，在排除纤维中有害疵点的同时，保护纤维减少纤维的损伤，减少短绒的发生，使生条短绒和棉结相对于以偶发性纱疵为主的成纱品质处在一个均衡点。
2 梳棉工序的工艺目标和关注点［6］
2.1 梳棉工序的工艺目标
梳棉工序的工艺目标主要为：
（1）将喂入的筵棉梳解成单纤维，并使其尽可能伸直平行、混合充分；
（2）分离纤维中的有害疵点及有害纤维，并尽可能去除；
（3）降低纤维损伤，减少梳理过程中短绒的产生量；
（4）减少梳理过程造成的棉结；
（5）将梳理后的纤维凝聚成网、集合成条。
2.2 梳棉工序的关注点
梳棉工序的工艺设置是针对上述五个工艺目标的一种过程控制策略，其效果就是为了达到符合下游应用需求的成纱品质。在上述五个工艺目标中，第3第4个工艺目标是实际生产中较难掌控的，其对成纱品质的影响较大，且在后续工序中较难弥补。因此应予以重点关注。要从梳理工艺上把握好对纤维恰当的梳理和转移，尽可能降低纤维损伤。关注纤维特性、纺纱条件、针布参数的设计和选配对梳理与转移的影响，包括喂入与输出定量、出条速度、梳理隔距等梳棉工艺要素。
2.2.1 针布设计对纤维梳理控制状态的影响
（1）针布针齿纵横针齿密度比
随着梳棉机向高产能的发展，梳理用针布的密度越来越密。这是因为根据现有的梳理度理论计算式，梳理度与梳理速度、产量、针齿密度、纤维长度、细度和转移率等有关，在保持一定梳理度的情况下，梳理产能越高，梳理针布的密度也应该正比例提高。在实际应用中还会考虑如单纤维、束纤维被多齿控制，及纤维在针面复盖系数等，都会影响实际有效梳理度。
从保护纤维不受或少受损伤的角度考量，对梳理度构成因素中针齿密度对纤维梳理过程的控制的认知，在针布设计时要适当增大针布纵向齿距，减小针布基部厚度，即减小针布的纵向针齿密度，增大针布横向针齿密度。通过试验验证上述设计思路，在针齿总密度接近的情况下，改变纵横针齿密度比有以下几个优势：
（a）纵向针齿密度减小有利于降低对纤维的重复梳理；
（b）纵向针齿密度减小有利于释放和排除短绒；
（c）纵向针齿密度减小有利于减缓纵向多针齿控制对纤维的束缚，即有利于使纤维未控端上扬，改善相对面针齿对纤维的梳理几率；
（d）纵向针齿密度减小有利于使梳理后的纤维及时转移；
（e）对平均长度长的纤维梳理时纵向针齿密度减小，更有利于减少对单根纤维的重复梳理（梳理针齿密度应根据单位重量的纤维平均根数而定）。
（2）针布针齿形参数设计
无论是刺辊、锡林或道夫针布齿形参数，还是盖板针布针形参数的设计都很重要，它们决定被梳理纤维在针布上所处的位置，如齿尖、齿中或齿底，从而影响纤维的梳理和转移。
梳理和转移是梳理过程中的一对矛盾，棉结和短绒是梳理效应的一对矛盾，在两对矛盾中各自相互之间找到一个均衡点，是均衡柔和梳理工艺的一个重要课题。一般而言：转移率过高会导致梳理不足，转移不足就会导致梳理过度。因此针布在具有适当梳理能力的同时，转移纤维的能力越强，针布上的纤维就能得到及时转移，针布表面残留纤维量越少，使后续纤维得到有效梳理的效应越好。
因此，关注针布齿形参数设计的合理性，通过均衡梳理和转移的矛盾来平衡棉结和短绒控制的矛盾。
2.2.2 梳棉机喂入纤维的取向度
减少梳棉喂入筵棉中的束状纤维，提高梳棉喂入纤维的取向度，也是一个重要的工艺研究课题。后部工艺要求刺辊针齿对纤维的损伤要小，刺辊针齿上纤维向锡林的转移充分，喂入棉层中纤维受到刺辊针齿梳理的损伤越小，没有或很少残留纤维参与刺辊和给棉板间的再次梳理，刺辊表面的束状纤维量少，可以大大减轻锡林、盖板主梳理区的梳理负荷，大大减少短绒的产生，为实现较低梳理速度、较低梳理度和较大梳理隔距的柔和梳理工艺提供了良好的条件。
2.2.3 梳理工艺对梳理效果的影响
除了纤维特性、纺纱条件、针布参数的设计和选配三个因素外，喂入与输出定量、出条速度、梳理隔距等梳棉工艺要素，也对梳理效果有重大影响。在一定的梳理产能、喂入输出定量条件下，适当减缓梳理速度、放大梳理点隔距，保护纤维，实现均衡柔和梳理。
2.2.4 过度梳理的特征
过度梳理是指在整个梳理过程或某个梳理区作用于纤维的梳理强度大于纤维物理性能所能承受的度。由于难以简单地进行定量计量，因此生产实践中疏于控制。过度梳理历来广泛性地存在于纺纱生产中。生产实践中通过观察和分析可以从特定的相对测试指标和纺纱工况中反映出工艺参数的适度与否，过度梳理具体有以下几个表现特征：
（1）梳棉的落棉率高，制成率低。
（2）生条16 mm以下根数短绒短绒增长是筵棉短绒率的104%以上。
（3）生条纤维的长度均匀度（长度整齐度）低于筵棉的纤维长度均匀度的85%。
（4）棉网边缘容易出现破裂和断网现象。
（5）大压辊输出的棉条容易出现下垂或断条。
（6）圈条器上部和喇叭口附近的短纤维积花多。
（7）并条的手捡棉结与生条的手捡棉结相比增加50%以上。
3 均衡柔和梳理工艺实施应用原则［6］
3.1 后部工艺和刺辊针布的选用
（1）适当增大刺辊与给棉板的隔距（A186：棉18~22″‰，化纤19~24″‰。清梳联：28~34″‰）使梳理切点适当下移，相当于增加工艺梳理长度，减少刺辊握持打击时对纤维的损伤，降低短绒增长率。同时增加刺辊第一落杂区的弧长，有利于该落杂区对短绒和杂质的排除。
（2）适当降低刺辊转速，有利于缓和针齿对纤维的打击力度，降低短绒增长率。
（3）适当加大锡林与刺辊表面线速比，提高锡林对刺辊表面纤维的转移率。但锡林与刺辊线速比不宜过大，否则锡林针齿与刺辊针齿间转移纤维时作用于纤维的作用力加大，容易造成纤维受损，锡林与刺辊表面线速比的取值为棉2.1~2.5、化纤2.2~2.6。
（4）增加刺辊齿条的纵向齿距，降低刺辊齿条纵向齿密，减少针齿对纤维的纵向作用次数，对自锁齿条针布来说可以减小基部的厚度，增加刺辊的横密，减少横向漏梳率。但横向不宜过密，否则影响杂质、棉籽、不孕籽的排除效果。横向齿距一般不要小于3 mm，否则易使刺辊针布嵌杂。
（5）改进刺辊齿条齿形，改直齿齿面为双弧形齿面，刺辊的底角呈大负角，使纤维不易沉积于齿根部，使刺辊上的纤维向刺辊齿尖分布，有利于锡林转移刺辊表面纤维；齿背采用弧背型齿条，防止齿面纤维下沉，有利于未控端纤维后扬，对排杂排短绒有效。
（6）减小刺尖厚度，建议刺尖厚度小于0.18 mm，以提高刺尖对纤维束的穿刺能力来减少刺辊表面束状纤维的含量。
（7）提高刺辊针齿表面光洁度，减少刺辊返花现象和短绒的产生，同时减少刺辊表面的束状纤维，改善棉网的清晰度。
（8）刺辊定期进行抛磨（采用一种特制的抛磨箱）提高齿面的光洁度和锋利度，降低由刺辊产生的棉结和短绒，并可大大提高刺辊齿条的使用寿命。
（9）预梳理齿条建议选用66齿密型，齿面与刺辊的进口隔距可加大到1~1.5 mm，防止造成短绒和棉结，防止梳理漏底充塞。
（10）除尘刀和刺辊间的隔距不宜过小，除尘刀口必须光洁，不能有毛刺或凹坑。刺辊针面所带纤维与除尘刀刀口的撞击量及撞击力减小，降低了短绒产生，降低了落棉率且并不影响杂质的排除，除尘刀既有除杂功能，又有托持纤维的功能。过小的隔距容易损伤纤维，加快除尘刀口的磨损，除尘刀过低会影响对纤维的托持作用，增加短绒和增大后部落棉量。
3.2 合理控制后部落棉
后部落棉量=筵棉（棉卷）含杂率×(1.5~1.8)，落棉含杂率应不小于40%~55%。
后部落杂量=后部落棉量×落棉含杂率。
当筵棉或棉卷的16 mm以下短绒率大于16%时，后部落棉量掌握在棉卷含杂率×1.8。从试验情况来看增大后部落棉后落棉的含杂率也会同时下降，因此要掌握后部落棉率与落棉含杂百分率的乘积值不得低于0.6，这样既能保证梳理质量，也能改善梳棉工序制成率。
3.3 固定盖板针布的密度选择
必须按渐进梳理的原则，固定盖板密度的分布应该由稀到密，建议每平方英寸齿数为：后下80~100齿，后中130~150齿，后上240~300齿。后固定盖板的隔距也应进大出小渐进梳理的原则，在固定盖板不充塞的前提下适当放大隔距。后固定盖板的主要作用是：梳解束状纤维，提高锡林表面纤维的取向度，前固定盖板的密度可以偏高掌握，每平方英寸320~420齿，隔距以活动盖板的出口隔距为依据。固定盖板的纤维梳理总量应控制在350~500吨纤维量，当固定盖板锋利度衰退后反而会产生梳理棉结（尤其是后下固定盖板）。
3.4 锡林后罩板工艺要点
梳棉锡林后罩板一定要注重圆弧的准确性、表面的光洁度和横向的平直度，它会影响锡林表面气流的横向一致性，其直接影响锡林表面纤维分布的均匀性，也会影响锡林表面各区梳理的一致性，建议后罩板的进口隔距控制在24~26英丝，视纤维的长度而定。对顺向运动的盖板而言，出口隔距控制在20~23英丝，对反向运动的盖板后罩板的隔距应偏小掌握，在不碰活动盖板的前提下，适当增加后罩板与活动盖板间的插入深度，否则盖板花中的有效纤维量会大大增加。
3.5 锡林针布的选型
锡林针布针齿的高度以偏矮控制为宜，棉和棉型化纤一般都建议采用20系列针布。使纤维处于齿尖，与相对针面（盖板、道夫）的接触长度和作用齿数增加，有利于纤维的梳理、交替和转移等作用，提高梳理效果和均混效果，转移率较大，针布纤维负荷较轻，对减少棉结有利，并解决了大工作角针布的转移问题，为加大工作角和增加齿密创造了条件，同时使大工作角的针布扩大了适应锡林速度和纤维种类的范围。对于纤维弹性度较大或纤维粗度在2D以上的纤维或中长类纤维梳理来说，可选用25 mm或28 mm的针高。锡林针布密度与梳理纤维的长度有关，如梳理27 mm以下的纤维，像气流纺等类的短纤维应该选纵向齿距小齿密高的锡林针布（1.5 mm齿距），对于纤维大于35 mm以上的纤维可选用纵向齿距偏大齿密偏低的针布（1.7~2.2 mm齿距），另外也要根据梳理产能决定。
3.6 锡林针布的工作角选用原则
锡林针布的工作角决定握持和抓取纤维能力，对纤维的梳理、转移、均匀混和、除杂、伸直等作用。工作角较大，有利于对纤维的抓取和握持梳理，生条棉结少，均匀混和作用好，纤维伸直度好，但与道夫间的转移率会降低。工作角较小，纤维深入针根的力小，有利于纤维的上浮和转移，锡林和盖板的针布负荷轻。但工作角不能太大，也不能过小；如工作角太小，则转移率过高，纤维在锡林针布上不能很好地被握持，从而影响梳理作用，使棉结增加，均匀混和不良，伸直度恶化；但如工作角过大，则会过多地增加锡林和盖板的负荷，甚至产生锡林绕花或不能使纤维顺利转移，其结果棉结也要增加。决定工作角大小的因素，有锡林速度、锡林直径、纤维性质种类、纤维的细度和长度、齿高、齿深、齿形等因素。如纤维细度在1.3分特以下时可考虑工作角加大。锡林针布的工作角与齿高、齿深有关，随着锡林针布的齿高、齿深的降低，工作角要减小。另外锡林速度的提高，锡林表面纤维的离心率加大，加上采用矮齿、浅齿，锡林针布的工作角应适当加大。较大的工作角提高了针布对纤维的梳理作用，减少了滑脱纤维，使浮游纤维少，生条棉结、纤维伸直度、均匀度及成纱质量得到极大的改善。
锡林针布工作角与锡林速度的工艺设置基本上呈正相关，即工作角越小，锡林速度应偏低掌握，均衡控制梳理状态。具体对应参数可以参考表1。
3.7 主梳理区盖板针布设计
3.7.1 盖板针布设计
对盖板针布的设计作了调整，在针高8 mm不变的情况下通过改进盖板针布的排列设计，适当增加盖板出口端的横向针密，略减少盖板纤维入口部位的针密，采用更大渐变型植针排列，使盖板与锡林间的梳理有一个渐进梳理，并让纤维向盖板针尖集中。通过调整盖板骨的踵趾差，增加盖板与锡林间的有效梳理面，并让盖板与锡林的梳理点适当移向盖板的前沿密齿区，并对盖板针布的角度和针型作了一定的改进：
（1）改变了植针角，能减少膝高部位对纤维的作用力。
（2）增加了膝高高度（5.5 mm），让纤维向盖板针尖部位集聚，有利于锡林针刺对盖板中的纤维抽取。
（3）减小针尖部位的工作角到20°左右，改善对短纤维和棉杂的控制力。
（4）改进针形参数，减小盖板的针形的细度，在针密不变的情况下增大盖板针间的有效空间，增大盖板针间容纤量。
（5）调整盖板针和盖板针布底布的弹性度，使盖板针对纤维的控制力度更适合。
这些调整使盖板与锡林梳理性能得到提高，盖板花中的短绒和杂质吸收率提高。并大大的降低和减少盖板的充塞和挂花现象。试验结果是盖板花中16 mm以下短绒率的含量最大能达到50%~60%，盖板基本不会充塞。
3.8 活动盖板波浪形均衡排列法
要在主梳理区均衡锡林和盖板之间的梳理，尽可能利用和增大梳理面。利用和增大有效梳理面的最好措施一是通过减小盖板根差来降低盖板隔距的离散性，二是使不同高差的盖板在整副盖板中按照某种规律均衡排列分布。建议控制整副活动盖板的根差在0.07 mm以内，单根差（左中右）控制在0.04 mm以内。传统操作法采用磨盖板的方式来解决盖板根差大的问题，去锋求平使盖板平整，这样做会破坏了盖板中对梳理最有效的盖板针尖锐度，应该采取修理盖板骨的大平面、踵趾面和换包盖板的方式来实现平整度一致。可以允许盖板间存在根差，但不允许盖板的针尖损伤，同时注意光洁度。但由于器材质量、包卷设备质量和设备人员技术水平等原因，盖板的台差和根差可能达不到上述要求。
为了让锡林与盖板间实现在各区域各时段稳定梳理，减少因梳理隔距变化引起的生条结杂、短绒的段间差异，建议不要再沿用以5根高盖板作为标准盖板的锡林盖板隔距校调工作法，而应该采用更为进步的波浪形均衡排列工作法，这是锡林盖板主梳理区均衡梳理与柔和梳理的有效工艺技术保障。
盖板波浪形均衡排列工作法是把整副盖板的针高差分组，选择高盖板的根数不应低于12根，并让高中低盖板均匀分布在整付盖板12组中，并做好色标。根据盖板的高度不同采用高→中→低→中→高→…的波浪形方式排列，然后安装上车。盖板针高低排列呈波浪形曲线分布，再以高盖板为基准来调节锡林盖板间的隔距。
盖板波浪形均衡排列工作法使锡林和盖板间在各时段的平均梳理隔距一致，平均梳理状态一致，有效改善梳理的离散性，实现均衡梳理，稳定梳理效果。使生条在任何时段取样的质量指标能保持相对一致和稳定。采用盖板波浪形均衡排列工作法，还可以适当增大盖板和锡林间的隔距，在工艺上体现柔和梳理。
为了防止盖板骨和曲轨间踵趾面的磨损，建议在曲轨表面粘附一种高分子低摩擦系数的导轨贴膜。既能减少曲轨和盖板踵趾面的磨损，又能降低盖板的传动功耗。
3.9 主梳理区隔距设置
锡林与盖板之间的隔距是决定梳解效果和纤维损伤的关键因素。采用紧隔距工艺可以降低棉结和杂质，但会增加短绒，尤其是10 mm以下短短绒的增加、降低纤维的强度和匀度，同时针布的锋利度衰退加剧。
锡林与盖板的隔距，应由纤维在锡林表面的附着面状态来决定，主要取决于以下几个因素：
（1）锡林的表面线速度，锡林转速越高盖板的隔距应大。
（2）冷车与热车的隔距不一，冷车时的实际隔距要大于热车时的实际隔距。
（3）与锡林针齿的高度有关，像28、25系列的针布隔距不宜大，针布针齿矮的（20系列）针尖表面的纤维附着量大，隔距应适当放大。
（4）锡林针布针齿纵向齿距大，纤维未控后端容易上扬，锡林与盖板的隔距可以适当放大。
（5）梳棉产量高、定量重时可适当放大隔距。
3.10 道夫针布的选型
道夫针布主要作用是剥取锡林经过梳理后的纤维，道夫对锡林表面纤维的一次性转移率的提高，除了与锡林针布的齿高、齿形和锡林的表面线速度有关之外，还与道夫表面的齿密度、齿形、齿深和齿隙对纤维的容量有关。同时它还与锡林针布相配合，对纤维的梳理、均匀、混合等也有较大的作用。它会直接影响棉网的均匀度和清晰度。随着梳棉机产量的提高道夫针布的齿密度也在提高，传统的齿密每平方英寸在280~450，一种新型的道夫针布每平方英寸为520的齿密度，道夫表面纤维分布的平行度可以提高30%。适当增加道夫针布齿密，有以下优点：
（1）可以提高道夫针布抓取凝聚纤维的能力，有利于转移率的提高。
（2）使棉网结构改善，生条纤维伸直度、棉网清晰度纤维的伸直度也有所改善。
（3）能适应重定量高产的要求。
道夫针布的工作角α的大小会直接影响纤维转移率和梳理质量，工作角α大对锡林表面的纤维转移率会提高，随着梳棉机产量提高和锡林速度增加，其工作角α有增大趋势。当梳棉机产量为30~100 kg时，α取35°~30°（4030~4035系列）。
为适应重定量高产梳理要求，道夫齿隙的容纤提高，道夫针布的齿深加大，提高了凝聚效果。
为了加强道夫针布对纤维的控制能力，工作面齿形采用鹰嘴形、香蕉型，工作角的齿尖端带有沟槽，齿侧面带有横槽等措施，对于棉型短纤来说不建议齿侧面带有4条横槽，其会影响道夫表面纤维的平行度。
4 有关均衡柔和梳理理念的讨论
均衡梳理就是通过改良梳理元件设计与配置、优化梳理工艺参数及相关工作法，来均衡与梳棉工序乃至成纱直接相关的多项技术经济指标和品质项目，达到均衡本工序品质与最终成纱品质、均衡本工序有害疵点与成纱有害疵点、均衡生条疵点排除与纤维损伤、均衡梳理品质与梳理产能、均衡梳理产能与梳理元件寿命、均衡梳理品质与用棉量的目的。
柔和梳理就是通过改良梳理元件设计与配置、优化梳理工艺参数及相关工作法，使之适于被梳理纤维物理特性，适当降低梳理强度，避免过度梳理。从而降低纤维在梳理过程中的损伤，减少短绒产生，为后续工序的并合牵伸提供优质的半制品，为改善最终产品品质、提高成纱后续工序生产效率及减少布面有害疵点打下基础。
5 高梳理度强梳理与均衡柔和梳理的比较
表3 两种梳理工艺梳理效应定量判断表
6 结束语
生条短绒含量和分布直接影响成纱的偶发性纱疵和条干、棉结、强力、毛羽等质量指标，生条短绒指标对成纱品质的影响远远超越生条其它品质指标。因此在进行梳棉工艺设计时，要重点关注影响纤维长度的工艺参数，不要单一为了减少结杂而增加梳理度、增强梳理强度。在不同的生条短绒条件下，生条棉结与成纱棉结并不呈正相关关系。在均衡柔和梳理理念的指导下通过改进工艺、优选器材、完善设备状态，可以达到既降低生条的短绒率，又满足成纱的要求。
在“陆S纺纱工艺”机理探索和实践应用中，通过对梳棉工序梳理过程中短绒和棉结产生规律的探索和再认识，以改善最终成纱品质为基点，归纳出了均衡柔和梳理工艺理念，及一整套具有可操作性的均衡柔和梳理工艺技术原则，结合后续工序中“陆S纺纱工艺”的应用，真正体现出省电耗、省料耗、省工耗、升管理、升效率和升品质的应用特点。
参考文献：
［1］倪远.“陆S纺纱工艺”的创新与突破.总师俱乐部，2016,1:58－65．
［2］陆惠文,等.“陆S纺纱工艺”的细纱牵伸机理初探［N］．辽东学院学报，2016,6:5－14．
［3］王学元.以系统工程的视角来看待“陆S纺纱工艺”.总师俱乐部，2016,1:43－47．
［4］陆惠文.“陆S纺纱工艺”原理相关问题简析.总师俱乐部，2016,1:66－70．
［5］宋扬.“陆S纺纱工艺”应用实践.总师俱乐部，2016,1:71－73．
［6］陆惠文等.梳棉工艺与梳理器材设计探讨.辽东学院学报，2012．