清梳联技术发展对针布的要求探讨

张大志

(光山白鲨针布有限公司, 河南 光山 465450)



【梳棉机研究】

清梳联技术发展对针布的要求探讨

张大志

(光山白鲨针布有限公司, 河南 光山 465450)

介绍了清梳联梳棉机发展趋势，通过增加梳理面积、使用固定梳理件等措施使产品质量有了大幅度提升。但在梳理器材方面存在寿命短、嵌杂、偶发性纱疵倍增，高速不高效、不高质，高耗能、不高产等问题。探讨指出：梳理针布必须从制作工艺、针齿几何尺寸设计等方面入手，实现快速转移、少损伤、延长使用寿命和提高产品质量。

梳理；固定盖板；棉结；齿顶面积；锡林；道夫；附加梳理器材；短绒

目前，清梳联技术的推广梳棉机正向高速、高效、优质、高产和低耗方向发展，为此，针布梳理技术也要逐步适应需要，才能满足高速梳理的要求。当今针布的发展趋势有“矮浅尖薄密小”趋势，减少齿顶面积，提高锋利度；减低高度，增大角度提高握持穿刺能力，提高光洁度提高转移能力；增加横向齿密，加大纵向齿距，增加单位齿密，减少浮游纤维数量，实现强控制和相互分梳，快速释放转移。但提高针齿的锋利度和密度的同时，却忽视了纤维的承受力和排杂排结，导致纤维损伤、棉结增加。如何进一步增加梳理度、缓和梳理力、增加转移能力是梳棉机适应高速、高质、高效和低耗的发展方向需要探讨的问题。

1 梳棉技术和针布发展的趋势和矛盾

1.1 梳棉技术发展的趋势

梳棉工序在纺纱工艺过程中所处位置举足轻重。国外统计资料分析表明，梳理技术发展迅速，产量每十年递增10～15kg/h，目前最高产量接近120 kg/h。梳棉产量提高是技术改进、控制技术与材料科学发展的产物，是纺织生产过程由劳动密集型向技术密集型转化的标志。新型梳棉机必须在提高质量、提高自动化、自动控制和减轻劳动强度的前提下提高产量[1]。梳棉机高产后对梳理能力、梳理转移、梳理排杂、梳理凝聚以及卷装的配合以及其自动化程度都提出了新的挑战。

1.2 梳理针布发展的趋势

梳理新技术的发展与梳理针布的研制发展息息相关，梳棉机产量和质量水平随着针布性能改进而提高。国内20世纪50年代使用弹性针布，60年代使用半刚性针布，70年代使用金属针布，80年代使用新型高性能针布。目前，国内生产新型高性能针布的厂家很多，但由于材质、加工精度等问题，质量性能不稳定、锐度衰退快，有待于进一步提高。虽然，“矮浅尖薄密小”针齿设计适应了发展的需要，但进一步高速发展很难适应其需要。

高产梳棉机速度高(锡林360～450 r/min)、产量高(一般在30～120 kg/h)、定量重、针面负荷大，因此要求针布有强的梳理作用和较高的转移率，以减轻针面负荷。锡林针布 ：工作角要小，应与锡林速度相适应。道夫针布：为保证较高转移率，工作角要略小，齿高应略大一些，但锡林齿密的增加，道夫齿密必须与之相适应。盖板针布：由于高产梳棉机锡林盖板间的脉冲梳理力大、负荷重，因而钢针应粗些、短些，要求针不能密，一般在450齿/(25.4 mm)2，今后随长绒棉和长纤维的纺纱需求，针密有继续加大的趋势。针布的性能在提高梳理质量上有所提高，但是寿命短、维护不方便、使用周期短是现实问题。

1.3 清梳联技术的发展趋势

清钢联是梳理技术发展的里程碑，但由于过分强调棉箱的简易及忽视相关条件的系统研究，棉条及成纱质量难以保证。20世纪90年代青岛纺机生产出FA172喂给棉箱、郑纺机生产FA177振动棉箱，使我国清钢联水平提高到了一个新的高度。但我国自调匀整、清钢设备工艺技术水平协调配套方面有待于提高。在机电一体化和自动控制技术的采用方面，国内主要电子器件性能差、故障多、运行稳定性差，须尽早解决。附加分梳元件的采用，包括小漏底预分梳板、前后固定盖板等以及提高部件结构、加工精度，是真正体现“强分梳”的工艺原则，但这方面与国外差距大。尤其是材质的选定方面，差距更突出。针布方面，清梳联技术是机械、电气自动化、变频通讯、气动气压和液动液压等方面的集成，其速度高产量高，对针布梳理连续性提出了非常高的要求。

1.4 清梳联、梳棉机、梳理技术三者发展之间的融合和矛盾

清梳联技术的发展推动了梳棉机技术的提高，尤其是分梳棉束功能后移，纤维喂给筵棉质量差异造成梳理力增加。梳理力增加是清梳联技术的融合点：一是纤维未经综合打手的强烈开松，纤维层预开松程度较差时，进入梳棉梳理时，需要大的梳理力，才能保证分梳质量；二是梳棉机产量增加，在针齿不变的情况下针齿所要承受的单齿梳理根数增加较多，特别是在重定量情况下，必须增加梳理齿数满足梳理的需要。三是减少针齿之间的摩擦系数，降低梳理力。目前原棉趋向于机采棉，短绒高、杂质大，纤维潜在损伤多；同时外棉马值大、含杂大、含糖高，纤维间相互作用的能力受到影响；短绒增加导致浮游纤维的数量增加，要求梳理力降低多排短绒。综合以上分析，要求合理控制梳理力，提升梳理质量，降低棉结和短绒，保证精细化梳理。

具体矛盾是：针齿需要增加梳理力满足纤维对针齿的梳理需要，保证纤维梳得开；而纤维在齿密增加的情况下必须提高一次分梳，一次转移防止损伤，缓和梳理力；短绒需要排除降低梳理力；开清工序梳理不充分需要增加梳理力；纤维转移也需要适度的梳理力。梳理力之间的矛盾是清梳联技术解决的重点，特别是梳理力是纤维和针齿之间的相互作用应力，针齿设计和使用配合成为解决问题的主要因素。

2 针布梳理技术使用的探讨

2.1 针布使用探讨方向

梳理力在下列因素增大时而改变：纤维与纤维束针齿的接触针数较多(针齿密度)或包围角较大时(主动)；纤维长度增加时(被动)；纤维与针齿、纤维与纤维间的摩擦系数较大时(被动)；纤维层的预开松程度较差时(被动)。梳理力完成单纤维梳理化，要尽可能使纤维伸直度、分离度在梳理过程中得到保证，同时又不损伤纤维降低棉结。

梳开棉结需要针齿间缓和梳理力。排除短绒减少短绒增加，需要缓和的梳理力，梳开纤维需要较大的梳理力。纤维所需要是积极梳理力，要求稳定增加；非正常力是消极梳理力，如何稳定积极梳理力，避免消极梳理力是针布梳理技术发展和研究的方向。

2.2 针布适应降低棉结需要

降低棉结两种途径：一是梳开棉结；二是预防新增棉结。梳开棉结是梳理，预防棉结增加是梳理和转移配合。针布刺入纤维层，纤维束中反复地梳理和揉搓，切割损伤；针型的配合不当造成棉结和短绒增加。针布最大的危害是造成潜在纤维损伤。梳棉机工艺配置不当造成纤维损伤，紧隔距、强分梳造成梳开棉结和短绒增加的矛盾；低速度保护纤维与梳不开棉结的矛盾，这些均要靠工艺来解决。梳理过程中二针齿面间作用隔距越小、针齿越密对纤维的握持力越强。针齿的表面粗糙度越差，会增大对纤维的控制力和作用强度，造成纤维损伤及产生短绒和棉结[2-4]。传统认为针布棱角控制握持纤维，事实上是锡林盖板及刺辊分梳板两针面间的角度控制纤维，只有角度控制纤维才能保证纤维易转移释放。因此提高针布的光洁度是今后针布梳理棉结的关键。

2.3 针布适应纤维转移要求

转移是针布梳理的重要功能之一，梳得开又要转移充分才能体现出效果。清梳联由于缺少梳针综合打手的强烈开松，开清工序杂质一直是影响清梳联发展的关键。在梳理针布方面增加了分梳力，但是针布转移矛盾凸显。在具体生产中，针齿加密角度大，会不同程度出现嵌杂问题，主要是转移不充分，包括杂质和纤维转移存在不同差异。发展方向：以转移分梳为主，适当减小齿密，便于气流顺畅，适应高速高产需要；同时，齿面圆整，齿尖锋利、针齿光滑、提高转移率，最大限度减少嵌杂是梳理针布的要求。

2.4 针布使用适应排除短绒保护纤维的要求

短绒有长度低于12.7 mm长度短绒和潜在短绒。预防短绒的方法和途径有三因素：一是把纤维中的短绒及时排除；二是预防在梳理过程中强烈分梳造成短绒增加；三是预防分梳过度，潜在短绒在后道牵伸过程中断裂造成短绒，影响质量。针布实现充分梳理，防止过度梳理和潜在损伤是梳理技术的发展方向。清梳联开清部分对棉层棉束的处理，存在过大的现象。由此带来针面梳理负荷增加，影响盖板梳理区精细梳理。这需要梳理附加原件、针齿和齿形齿密及工作角配合才能完成对短绒的排出和有效保护纤维。

2.5 针布使用适应分梳前移梳后补充的系统化需要

刺辊完成了90%除杂工作及70%～80%的单纤维梳理，对筵棉起到了预分梳的作用，降低了锡林和盖板针布的磨损，延长了使用寿命，保证了质量的稳定。固定分梳板与刺辊两针面间的柔性分梳，同样为分梳起到了积极的作用。前后固定盖板和棉网清洁器的加装，是预分梳和补充分梳并行，进一步提高了排杂和梳理能力[5-6]，提高了梳棉机的生产效率。梳理精细化，是靠增加梳理的单元和单位齿数，更要系统化的配合，实现柔性渐进分梳，而非较为强烈的突变分梳。

针布梳理实现精细分梳，需要筵棉喂入开松充分，预梳理除杂效果好，预分梳单纤维程度高纤维损伤少；进入主梳理区前，进行多次预分梳，便于精细梳理区的快速转移和充分梳理；进入道夫转移区释放气流时，增加整理分梳是梳理系统需要完善的过程。过程要求梳理针布，能够实现功能分开、穿刺力强、分梳精细、转移充分，且能贯穿于整个流程。

3 针布梳理技术发展的方向

3.1 针齿锋利度

针齿的锋利度集中在齿尖部分，即齿尖的强度、硬度、耐磨度。针齿间既要实现对纤维的充分梳理，又要防止过度强梳理。针齿是立体，齿顶面积大小是决定针布锐度程度，即越小越锋利；齿尖耐磨度好(工作边)，边缘一般呈直角；针齿光洁度好，是金属针布的必备条件。针布趋向矮浅，减小顶端面积和保持齿尖棱边棱角清晰，能提高分梳穿刺能力，但要防止纤维损伤。目前齿形很多，锥齿化处理最具优势。目前锥齿的针布在刺辊上运用较多，其他梳理针布正在逐步扩展。

3.2 针齿高度和角度

锡林齿深与总高密切相关，总高随着齿深变浅趋向矮的方向发展。大针高，摩擦力大，寿命短，纤维容易在针齿间，对纤维消极的分梳大(拖梳)，转移不好；矮针高，纤维在针尖处受积极分梳作用强，易转移，分梳效果好。道夫则反之，但是要考虑防轧。角度小时，纤维不宜沉入齿根，转移释放纤维的能力增强，但握持分梳能力较差。前角偏大时，转移率高，但前角过大会影响均匀混合和分梳效果，应综合考虑分梳和转移率。道夫锡林针高与角度是目前改善梳理质量的关键，也是今后针布规格改进的关键。

3.3 针齿密度

锡林齿密增加，可提高纤维握持分梳能力，增加对每根纤维的作用齿数，减少针布的磨损和衰退。但对纤维的摩擦阻力增大，易嵌破籽，降低分梳转移能力。横向齿密增加，相应减薄基部厚度，能增加分梳能力，减少棉结，对提高质量有较明显效果。道夫齿密梳理转移功能不同，以适度为主，在易抓易放的情况下，需要配合锡林和所纺纤维进行优化。解决密齿后嵌杂是针布密度增加、分梳能力持续提高要解决的关键问题。

3.4 三者兼顾提升梳理质量

在握持分梳较为强烈的情况下，具有小面积齿顶、锥齿状齿尖、过度型针齿、缓和气流控制能力强的针齿，由于其针齿光洁度好，能缓和对纤维的冲击力，同时表面光滑，易于气流通过，易转移减少对纤维的阻力，因此能延长使用寿命。在自由分梳情况下，在梳理区受到的分梳力强，又不损失纤维，可以在适当隔距的情况下，分梳开纤维，避开了紧隔距强分梳造成的纤维损伤，提高了成条内在质量。在转移过程中，圆弧锥齿便于释放，一次转移率提升。三者兼顾是针布技术提升的关键。 密度提升，高度变矮，锋利光洁度好，使用寿命长是针布适应清梳联技术发展的需要[7]。

4 针布加工和梳理技术改进的探讨

4.1 材质耐磨性

当前提高金属针布使用价值的关键，首先是提高其耐磨水平，其次是优化针布的规格，并加强包卷维护。理想要求是齿尖硬度硬、耐磨性好，齿根硬度软，包卷时方便复贴。选用耐磨性高的钢材。

我国开始研究金属针布时选用45#～50#钢材，20世纪60年代以来采用60#钢材，现在又使用T8T工具钢、轴承钢，使齿尖耐磨性有一定提高。国外采用含有铬、锡、锰微量元素的合金钢，以提高针尖的硬度。钢材的选用趋于高碳钢耐用性。

4.2 加工质量精细化

针齿的一致性是影响质量的关键，其中材质工艺的一致性、材质加工工艺的一致性、针尖热处理的一致性要好。在金属针布的加工方面，多刀冲齿具有非常明显的优势。无氧化罩式炉球化退火、直进式拉丝机等先进的加工工艺以及稳定加工过程中的脱碳是针布质量稳定的关键。

4.3 齿尖设计硬度增加

增加齿尖硬度。采用的方法有齿尖镀铬法、硬质合金溶敷法(在齿尖侧面溶敷一层磨性高的硬质合金)、渗硬层法(用钒铁无水硼砂聚乙烯醇和水调成糊状，涂于针尖部分侧面，经干燥加热后可获得碳化矾涂层，耐磨性能好)、镍磷镀层硬化法(采用电镀的方法，先镀铜，再镀镍磷合金，可获得耐磨性较高的被覆膜)。

4.4 齿尖几何尺寸功能细化

目前针布设计的几何尺寸主要是针尖针齿处理。国外的针尖平坦后移，减少容纤维空间，使纤维始终在梳理针尖和气流通过的临界区，始终处于易梳理、易转移的空间，粗节降低了50%；大白鲨的锥齿针布，锥齿针布齿顶面积更小，穿刺能力强，棱边为圆弧过渡、表面光滑，易于气流通过，减少对纤维的阻力，便于释放纤维，延长使用寿命，棉结去除率高。

4.5 针布三度改进

针布影响棉结和短绒的因素主要有：针齿的锋利度(齿顶面积和齿尖)、针齿的密度及针齿的光洁度。目前针布的发展呈现出了“矮浅尖薄密小”趋势：减少齿顶面积，提高锋利度；减低高度，增大角度提高握持穿刺能力，提高光洁度提高转移能力；增加横向齿密，加大纵向齿距，增加单位齿密，减少浮游纤维数量，实现强控制，相互分梳，快速释放转移，针齿棱边圆弧化处理，减少了对纤维的损伤，降低短绒的产生。但是，在研究如何提高针齿的锋利度的同时，却忽视了纤维的承受力。如何进一步增加梳理度、降低梳理力、增加转移能力，关系今后梳棉机高速、高质、高效和低耗的发展方向。在锡林方面密齿发展成为趋势，在道夫和刺辊密齿方面的研究正在进行，不容置疑，产量的增加必然带动密齿，梳理度的增加必然需要密齿。

4.6 清梳联针布梳理的展望

为了适应梳棉机的高速高产，锡林的发展有“矮浅尖薄密大”的趋势，主要是降低高度、缩小基部宽度、减少工作角、增加横向齿密、增大纵向齿距、增加齿密、提升光洁度。降低单齿梳理根数减缓负荷延长寿命，降低单纤维受梳次数混和打击减少纤维损伤。道夫转移为主，在气流下泄的引导下，以一次性转移为目的。放弃密齿的原因是气流不畅、嵌杂所致。固定盖板同刺辊的发展趋势是增加横向齿密、扩大纵向齿距、减小工作角，转移和分梳兼顾。二者共同点是：减少齿顶面积，提高锋利度；减低高度，增大角度提高握持穿刺能力，提高光洁度转移能力；增加横向齿密，拉大纵向齿距，增加单位齿密，减少浮游纤维数量，实现强控制、相互分梳，快速释放转移。盖板针布适应清梳联技术发展需要在针齿处理和使用寿命上，提升转移和控制能力，减少嵌杂保证针布的自洁，便于梳理的持续进行。

5 结语

(1)清梳联技术的发展推动了梳棉机梳理技术的提高，尤其是分梳棉束功能后移，纤维喂给筵棉质量差异造成梳理力增加。

(2)梳开棉结需要针齿间缓和梳理力，而梳开纤维需要较大的梳理力。纤维所需积极梳理力，要求稳定增加；纤维非正常力是消极梳理力，如何稳定积极梳理力，避免消极梳理力是针布梳理技术发展和研究方向。

(3)在技术和使用方面，通过合理的选型和工艺的配合，缓和梳理力，有序控制梳理力，实现梳理力的稳定，能够有效控制短绒和棉结的增加，实现梳棉机优质、高产、低耗的目的。

(4)清梳联针布发展适应梳棉机高速高产，梳理选型系统化，使用规范化，材质选用高端化，加工精细化，使用系统配合，满足高速梳理的精细化持续发展的需要。

[1]秦贞俊.21世纪高产梳棉机的新发展[J].纺织器材，2009，36(3)：16-26.

[2]孙鹏子，王兰，张志丹，等.刺辊予分梳板隔距对生条质量的影响 [J].棉纺织技术，2007，35(8)：6-8.

[3]周锁林.梳棉机生条结杂的研究与控制 [J].棉纺织技术，2007，35(2)：10-12.

[4]刘梦雨.清梳联纺差别化纤维降低棉结的技术探讨[J].辽东学院学报(自然科学版)，2015，22(3)：25-27.

[5]费青.高产梳棉机提高除杂作用的研究与分析 [J].棉纺织技术，2007，35(8)：1-5.

[6]CAO J P,ZHANG M G,ZHANG Z D.Redistribution of infurity and visible foreign matter in cotton during carding[J].Journal of Donghua University (English Edition),2016,33(4):549-552.

[7]孙鹏子.高产梳棉机工艺技术理论的研究 [M].上海：东华大学出版社，2002：20-26.

(责任编辑：鞠衍清)

Demand for carding cloth of blowing-carding technology development

ZHANG Da-zhi

(GuangshanWhiteSharkCardingClothingCo.Ltd，Xinyang465450,China)

The development of blowing-carding technology is introduced. Though the product quality was remarkably improved by measures such as increasing carding area and using fixed carding parts, problems including short-life carding parts, embedded impurities and accidental yarn defects have still existed. The quality, efficiency, yield are still unsatisfactory with high energy consumption. It was found that the cloth craftsmanship and the geometrical dimension of the teeth should be re-designed so as to quickly transfer fiber, reduce damage, prolong the service life and improve product quality.

carding; fixed flat; nep; tooth crest area; cylinder; doffer; attached carding equipment; short fiber

10.14168/j.issn.1673-4939.2017.01.04

2016-12-12

张大志(1969—)，男，河南光山人，工程师，研究方向：梳理针布。

TS103.22

A

1673-4939(2017)01-0016-05