  本文由于兵推荐自“纺织大学堂图书馆”，经专家评审通过，中国纱线网微信公众号成功发布，奖励80元。   随着纺织装备和纺织工艺的快速发展，现代纺纱企业对纱线品质的追求越来越高，作为纺纱环节的“心脏”，梳棉机的梳理效率和梳理质量，直接决定了生条和成纱的质量。 在生产过程中，影响梳棉机梳理效率和梳理质量的因素有很多，仅仅依据生条棉结和短绒数量来简单地判别梳棉机的梳理效果是有所偏颇的。根据大量文献资料和二十多年的工作经验总结，我们将其中的主要因素进行归纳总结，认为原料因素、梳棉机产量因素、梳理元件因素、机械运行状态及工艺配置因素是较为关键的因素。 01 原料因素 高品质的纱线取决于高品质的原料。从本质上来说，生条和成纱都是纤维的集合体，其中单纤维的物理特性（成熟度、纤维长度、整齐度）在一定程度上已经决定了生条和成纱的质量。 众所周知，棉花是天然纤维，其自身的物理特性会因生长区域、纤维长度、成熟度、整齐度、前期加工、配棉等因素的不同而不同，从而使梳棉机的梳理效率和梳理效果千差万别。 不同地域的温度、湿度、土壤环境、光照时间不同，因此不同区域的棉纤维物理特性存在较大差异，加工出来的纱线质量也有较为明显的地区特性。以我国为例，按照相近原则将棉花产地分为五大区域：黄河流域（淮北平原、华北平原、汾渭洛河平原、北部早熟地区等棉区）、长江流域（长江上游、长江中游、长江下游、南襄盆地等棉区）、特早熟棉区（辽宁省、山西省中北部、陕西省北部、甘肃省黄河以东、宁夏回族自治区东南部等棉区）、西北内陆（ 南疆、东疆、北疆和河西走廊四亚区）、华南棉区（台湾、广东、云南、广西壮族自治区、贵州、福建两省南部等棉区）。 在棉纺新工艺新设备统计手册中，记录了不同地区、同一品级的原棉主要指标与成纱质量指标数据表。其中部分内容如表1所示。 从表1中可以看出，长江流域129棉纤维的单纤维物理特性略好于黄河流域129棉纤维，尤其是长江流域129原棉的短绒含量明显好于黄河流域129原棉的短绒含量。数据表明，不同地区的129原棉，加工出来的纱线质量存在着明显的差异。同时，从5个等级原棉对应的纱线指标来看，在不考虑设备、加工环境等因素影响的前提下，黄河流域的原棉加工出来的纱线质量略好于长江流域的原棉。 在表1中还可以看到，随着原棉等级的下降，原棉、主体纤维长度、单纤维断强和纤维成熟度等指标明显降低，含杂率、短纤维含量明显增多，纤维细度也有变细的趋势，对应纱线的断裂强度等质量指标也明显下降，每克内的棉结、结杂数量相应增多，这充分说明了原棉的地区差异和品质差异直接决定着成纱质量，也会对生产效率产生一定的影响。 表1 黄河流域与长江流域纤维、纱线对比表 棉花的生育期是指从出苗到第一个棉铃成熟吐絮这一段时间，一般为120天左右。棉花的成熟期有先有后，因此棉花的成熟度存在差异。纤维的成熟度不同不仅会引起纤维性能的变化，而且对成纱工艺、质量及织物质量也会产生很大的影响。 正常成熟的棉纤维截面粗、强度高、弹性好、有丝光，并且有较多的天然转曲。在纺纱过程中，成熟纤维中所附着的杂质容易清除，不易产生索丝和棉结，落棉少，制成率高，断头率低，织成的布面丰满匀净，染色均匀，富有光泽，坚牢耐用。成熟度差的棉纤维直径较细，强力低，吸湿较多，其中的未成熟纤维较多，在加工时容易损伤和扭结，附着的杂质也难以排除，纱线制成率低，制成的布面灰暗粗糙，疵点和白星较多，染色性能差。过成熟的棉纤维直径偏粗，在梳理过程中极易断裂，纺纱时加捻效率低，成纱强力较差，会造成纱线的外观和内在质量都很差。 目前国际上衡量原棉成熟度的重要指标是马克隆值，该指标是纤维细度和成熟度的综合反映。纺纱厂的生产经验表明，在加工中档纱线时，配棉要求马克隆值的差异小于0.5；在加工高档纱线时，配棉要求马克隆值的差异小于0.3。 纤维长度不仅是衡量原棉质量的一个重要指标，也是决定纱线质量的重要因素。从成纱原理来看，原棉经过开松、梳理、牵伸等一系列工序，使杂乱的纤维束逐步分离成为平行排列的单纤维，并且通过加捻形成具有一定强度的纱线。早期的理论认为，纤维长度与成纱质量是正相关的，即纤维长度越长，则成纱质量越好。但是一些专家学者近年来通过系统的研究，也提出了不同的见解，即纤维长度与纱线强度指标正相关，但是纱线不匀率指标不成正相关关系。 国外学者Moon Won Suh在Martindale成纱极限不匀公式（主要是基于纱线截面内纤维的根数及纤维细度变异）的基础上，引入了纤维长度因素，提出了基于纤维长片段内所有纤维长度的不匀来表征纱条片段间的理论不匀。根据该理论，在纤维等长情况下，制作了成纱条干均匀度随纤维长度变化的规律图，见图1。 由图1可以看出，纤维长度在2-4cm之间时，纱线的不匀率随着纤维长度的增加而出现一定程度的增长，其增长的幅度跟纱线的支数密切相关。当然，这是通过理论模型计算出来的结论，是否符合生产实际还需要通过生产实践的验证，但也从另一方面说明了纤维长度对纱线品质的影响是不容忽视的。 图1 纤维长度与成纱不匀的关系曲线图 纤维整齐度是影响生条及成纱质量的关键因素，在大量的文献资料和生产应用中都表明，纤维整齐度高的原料生条及成纱条干不匀CV值会明显好于纤维整齐度差的原料。举一个简单的例子，目前纯棉的生条条干CV值一般都在3.5%左右，而化学纤维生条的条干CV值却普遍在2.8%左右，其中一个重要因素就是化学纤维的整齐度通常在95%以上，而普通原棉的纤维整齐度不到80%。美国SJV原棉的纤维整齐度超过了82%，是目前世界上公认的品质最好的原棉，这是大多数原棉所不具备的。 籽棉无法直接进行纺织加工，必须先进行初加工，即将籽棉中的棉籽除去而得到皮棉。初加工又称轧花，按初加工方法不同，原棉可分为锯齿棉和皮辊棉。不同的轧花工艺得到的原棉有很大差异。 锯齿棉采用锯齿轧棉机加工得到的皮棉，锯齿轧棉机对棉纤维的机械作用力较大，容易损伤长纤维，但是纤维长度整齐度较高。锯齿棉纤维比较紊乱、均匀蓬松。 皮辊棉是采用皮辊棉机加工得到的皮棉。皮辊式轧棉机对棉纤维的打击作用相对较小，棉纤维基本上没有损伤，整体上保持着原棉的自然形态，外观目测纤维平顺，成条块状，厚薄不均匀，有水波形刀花外观形态，呈薄片状。皮棉的含杂率较高，品级为一、二、三级皮棉的含杂率大多在1.7-2.3%之间，杂质成份主要以破籽、不孕籽、叶屑、籽屑为多。皮棉疵点较少，黄根比较明显，主体长度较锯齿棉长。 由于皮辊轧花机和锯齿轧花机的工作原理和工艺流程不同，机械对棉纤维的打击作用不同，使皮辊棉和锯齿棉的外观形态和内在品质都有所不同。从外观形态上看皮辊棉杂质较多，重点污染明显，感观上要次于锯齿棉，但是从内在品质上来看，皮辊棉纤维受机械损伤小，纤维长度、整齐度、断裂比强度、短纤维指数等指标都好于锯齿棉。 高档棉纱或针织棉纱要求条干好、结杂少，适当配一定比例的皮辊棉可以有效降低结杂含量，提高条干均匀度。因为皮辊棉中的疵点主要是不孕籽和破籽，有害疵点少，不孕籽和破籽在清梳工艺中很容易被清理干净。而锯齿棉中的棉结、索丝和带纤维籽屑等纤维性疵点不容易被清理干净，所以在纺织上被称为有害疵点。有害疵点不但增加棉纱的结杂含量，而且影响棉纱的条干均匀度。在配棉中合理利用皮辊棉和锯齿棉质量互补的特点，对提高纱线质量有明显的效果。 配棉是纺纱工艺最前期的工作，质量好的原棉并非所有指标和纺纱性能都好，反之，质量差的原棉也并非所有指标和纺纱性能都差，因此应根据纺纱实际要求合理搭配使用多种原棉，充分发挥不同原棉的特点，达到提高产品质量、稳定车间生活、降低生产成本的作用。配棉工作的好坏直接影响成纱质量及其稳定性、一致性。 选用长度长、细度细、强度高的原棉，可提高纱线的品质指标。减少混合棉中原棉性质差异，可降低纱线的重量不匀率，特别是要控制好每批原棉的性质差异。选用细度细、杂质疵点少、短绒含量低的原棉，可改善条干均匀度。选用成熟度正常，有疵点和短绒含量低的原棉，则对减少棉结杂质有好处。 原棉因素可以说是影响生条及纱线质量最重要的因素，其影响效果超过了50%，随着纱线支数的提升，这种影响比例还会迅速增加。而决定原棉品质的因素有很多，作为纺纱工程技术人员，一定要详细了解所使用的不同批次、不同产地原棉的基本特性，以及该原棉品质对梳理质量和梳理效果产生的影响，做到合理配棉、优势互补，最大程度地减少因原棉因素导致的纱线质量波动。 02 产量因素 从梳棉机的诞生之日起，梳棉机的产量和质量就一直是一个不好协调的矛盾。早期，梳棉机提升产量的需求极大地促进了梳棉机的快速发展，但是当梳棉机的机械结构、工艺性能趋于完善，通过优化梳棉机机械结构不能再大幅改善梳理质量时，梳棉机产量与质量的矛盾就会体现得更加突出。 梳棉机的主要作用是将喂入的棉卷或筵棉分解成单纤维状态，并在分梳的过程中去除短绒、杂质、危害性纤维、疵点。而棉卷或筵棉中的疵点数量和不成熟纤维含量又是直接影响梳棉机梳理效果和梳理效率的关键因素。假定梳棉机去除棉卷或筵棉中疵点的能力是一定的，当疵点数量增加时，梳棉机的梳理效率就必然下降。因此从这个角度讲，梳棉机产量的提升必然会引起梳棉机梳理效率的下降，从而降低梳棉机的梳理效果。为了提高梳棉机产量而不大幅降低梳棉机的梳理效率，现代高产梳棉机主要从增加梳棉机锡林工作区弧长、锡林工作幅宽和锡林工作转速三方面入手来进行调整。这些方法究其根本，都是为了保证梳棉机的有效梳理度。 瑞士立达公司提出了有效梳理指数的概念。 ACI（Active Carding Index）有效梳理指数 = 工作盖板数量×锡林有效梳理宽度。 但我们认为这个公式忽视了梳棉机锡林、活动盖板等主要分梳元件的针布负荷及有效梳理度。一般来说，纤维束或者是单纤维在从进入锡林工作区，再到被道夫转移走的过程中，纤维束所受到的针齿作用力和作用数量，是影响梳棉机梳理质量的关键因素。基于张文庚教授的梳理理论，梳棉机锡林一周覆盖的纤维量是一定的，锡林每转加工的纤维量以布满锡林针齿表面一层的纤维量为宜。可以想象当梳棉机产量较低时，锡林表面的纤维束较少，单位时间内纤维束受到针齿的梳理数量和力度会较好，纤维受到的分梳、转移都比较充分，梳棉机的梳理效率高，梳理质量必然会很好。随着梳棉机产量的提高，锡林表面的纤维层增加，单位时间内纤维束受到针布的梳理数量和力度必然会有所下降，部分纤维开始处于欠分梳状态，锡林针布表面的返回负荷开始增加，纤维受到的梳理有所不足，梳棉机的梳理效率和梳理质量开始下降。当梳棉机产量大幅提升时，锡林周围的纤维层迅速增加，大量的纤维会聚集在锡林针齿底部，无法与分梳元件的针布接触而无法受到梳理作用，而位于锡林表面上层的纤维由于下层纤维的反作用力，与锡林针布针齿的接触力降低，致使在分梳过程中由梳理效果最好的握持分梳变成自由分梳，极大降低了梳棉机的梳理效率，因而会出现生条和成纱的质量随着产量的大幅提升而迅速下降。 基于以上分析，我们认为当针布负荷比较小时，通过增加梳棉机有效梳理面积的确可以一定程度上提升梳棉机的产量，梳棉机的梳理效果和梳理质量基本能够保持不变，这时梳棉机锡林周围的纤维大部分都能够得到有效梳理；但是随着梳棉机产量的大幅提升，梳棉机的针布负荷会迅速增加，会使得梳棉机的有效梳理度迅速降低，锡林周围的纤维束得不到足够的梳理，梳棉机梳理效率下降，其结果便是生条及成纱质量的下降，而且这种下降趋势会远高于梳棉机产量提升的速度。 在实际生产过程中，用户通过调整梳棉机产量来控制或改善生条质量及成纱质量是极为常见的办法，这也说明了产量因素是梳棉机梳理过程不可轻视的的一个重要因素。 根据纺织企业的常规经验，加工纯棉精梳超细特纱线时（Ne80以上），梳棉机的台时单产不宜超过30kg/h；当加工纯棉精梳细特纱线时（Ne40-Ne80之间），梳棉机的台时单产不宜超过50kg/h；当加工中特纱时（Ne21-Ne40），梳棉机的台时单产建议控制在70kg/h左右，如果对生条质量指标尤其是棉结指标要求较为宽松，可以适当增加一些产量。 03 梳理元件因素 纤维在梳棉机中的分梳过程是一个复杂的过程，其中包含了转移分梳、接触分梳、交替分梳、自由分梳，这些分梳作用相互交替、循环，直到纤维最后聚合成生条，因此梳棉机的梳理效果跟分梳元件密切相关。梳棉机的分梳元件主要是刺辊、锡林、道夫、固定盖板和活动盖板的针布。纤维的梳理过程是一个不断分梳、转移、再分梳、再转移的过程。因此金属针布对梳理过程的影响，关键是如何正确解决好分梳与转移关系的问题，只有恰当地解决好分梳与转移，才能使梳棉机对纤维的加工获得充分、完善的梳理、混合和转移，获得最优的梳理效果和梳理质量。如果分梳与转移配置不当，不论是分梳不足、转移有余还是分梳过多、转移不力都将影响梳理质量。 针布的结构、形态都与梳棉机的梳理效率密切相关。以锡林针布为例，在实际应用中，一方面是锡林转速一再提高（目前MK7的锡林转速最高可达900r/min）,锡林转速的提高使纤维的离心力进一步增大，针布针齿上纤维滑脱的趋势增加，为改善针布握持分梳纤维的能力，齿条工作角必须随着锡林速度的提高而减小；另一方面随着梳棉机产量的增加，使的锡林针布纤维负荷不断增加，针布的有效梳理度下降，必须设法减轻锡林针布的纤维负荷，提升针布的有效梳理度。因此就形成了梳棉机锡林针布随速度、产量的提高而向矮、浅、尖、薄、密、小(工作角小、齿形小)的发展特点。相对于锡林针布的不断变化，道夫针布的主要参数变化不大。总高仍旧维持在4.0 mm或4.5-5.0mm，齿深2.0-2.3mm，前角由70°逐渐减小到到65-58°，基部宽由1.0mm扩展到0.8-0.9 mm，齿密由403齿/英寸²扩展到307-450齿/英寸²。为了增加道夫针布对纤维的握持力，提高道夫的一次转移率，新型的道夫针布在结构上有了一些新的变化，例如在针齿上增加了横纹、采用弧形或者是鹰嘴结构等。 当然，针布的选用也必须与所纺品种相配合才能发挥出最大效能。例如在加工纯棉高支纱线时，梳棉机应该选用针齿密度较大、齿深适中、浅齿的锡林针布；而加工化学原料时，则应选用工作角小些(15-20°)，纵、横向齿距适当放大，齿密、齿深适中的锡林针布。 总之，如果说梳棉机是整个纺纱环节的“心脏”，那么针布就是梳棉机的“心脏”。针布的齿高、齿深、齿密、工作角、耐磨度、锋利度等直接关系着梳棉机的梳理效果，因此梳棉机刺辊、锡林、道夫、活动盖板、固定盖板的针布是否配套，直接影响着梳棉机的梳理效果和梳理质量。一般来说，梳棉机针布的选用主要从以下几点考虑。 （1）加工纤维的性质。加工纤维的品种、长度、含杂、强力等，如果是化纤品种则还需考虑纤维的摩擦因数、所含的油剂、比电阻等因素。 （2）梳棉机的梳棉机产量，锡林速度等因素。 （3）纺纱条件的要求。纺纱号数，混纺或纯纺，以及有关纱的特殊用途等。 （4）锡林、道夫、盖板针布间的相互配套及技术参数间的相互影响。 （5）针布的使用寿命。要了解针布在不同使用阶段下的梳理度，对达不到梳理要求的针布应及时更换，同时，也要明确梳棉机不同使用阶段梳理效率的差异，根据使用状态合理制定梳棉机的梳理效率目标，不能以新机状态下的梳理效率去衡量已经长时间使用的梳棉机。 04 梳棉机的机械状态 梳棉机是实现各种梳理工艺，完成整个梳理过程的载体，因此梳棉机的机械状态直接影响梳理效能的发挥。如果说梳棉机的加工制造精度以及针布的平整度是保证梳理效率的必要条件，那么梳棉机的机械状态就是充分条件。 从长期的生产实践来看，梳棉机工艺隔距的准确性影响生条条干CV值；梳棉机给棉罗拉与给棉板之间的隔距以及握持力的大小，影响生条重量不匀率；对生条中结杂影响最大的主要是活动盖板梳理区。 棉结一直都是生条最重要的质量指标之一。基于张文庚教授的梳理理论，我们简单分析一下纤维在活动盖板区域的运行状态及几种分梳模式。活动盖板刚进入工作区时，盖板快速吸纳纤维并达到相对饱和的状态，这个过程很短，大概只有5-7活动盖板的距离。这时沿锡林旋转方向进入的后续纤维束，在遇到已经充满纤维的活动盖板时，在锡林旋转惯性力的作用下，去冲击、挤压活动盖板中的纤维束，活动盖板抓取的一部分单纤维（或小纤维束）脱离活动盖板的针齿，这种使大纤维束在活动盖板和锡林的双重作用下分离成小纤维束或者单纤维的分梳过程，称之为转移分梳。在这个过程中，如果纤维在锡林针布和活动盖板针齿间交替抓取，则形成交替分梳。一些被活动盖板抓取不牢的小纤维束在脱离活动盖板后，随着锡林向前运动，在锡林附面层气流、离心力、惯性力等多种力的作用下，会与迎面运动过来的活动盖板发生碰撞接触，如果纤维束没有被后续的活动盖板抓牢，那么就会在活动盖板针面与锡林针布表面形成跳跃式运动，这种纤维束时而与锡林针齿接触，时而与活动盖板针齿接触的分梳过程，称之为接触分梳。在接触分梳过程中，向后运动的活动盖板将握持的纤维及纤维束带着向后运动，当这部分纤维在运动过程中被挤压，再次脱离活动盖板被锡林抓取分梳时，又向前运动，形成了纤维的倒回旋前进模式。 根据这种理论，在做活动盖板工艺隔距时，活动盖板刚进入锡林工作区时的工艺隔距可以偏小一些，随着活动盖板被纤维充塞以及纤维束的大小，沿活动盖板旋转方向的隔距应该逐渐放大，放大的距离理论上应该与纤维束的体积大小正相关。既在生产实践中，当梳棉机产量较高时，应适当放大活动盖板隔距；当锡林转速较高时，也应适当放大活动盖板隔距。同时，在做活动盖板隔距时，当隔距小到一定程度时，锡林表面的纤维束会过度挤压活动盖板上的纤维，游离的单纤维不能很好地脱离活动盖板针齿或者是锡林针齿的握持，从而产生局部过度分梳而产生反效果。 从以往的经验来看，加工纯棉中高支纱线时，当高产梳棉机的棉结去除率达到80%以上(这是指大面积生产时所有梳棉机的平均棉结去除率)时，说明梳棉机的梳理效率基本得到了充分体现。当然新梳棉机刚刚投入生产使用时，棉结去除率会高一些，但是当设备运行较长的一段时间后，生条棉结和短绒质量指标一定会出现不同程度的下降，这是由于使用一段时间后设备工艺隔距会有所走动；另一方面，长时间生产后，梳棉机的清洁问题以及分梳元件磨损、嵌花、碰伤等问题的存在，都会对梳棉机的梳理效率产生很大的影响。 在清梳联生产流程中，梳棉机作为清梳联生产线的一部分，必须将生条质量纳入到清梳联整个生产系统中来系统控制。设备的机械状态和上机工艺只是整个质量控制体系中的一环，正确理解机械状态、上机工艺与生条质量之间的关系，即不能片面夸大机械状态和工艺对产品质量的积极作用，也不能忽视机械状态和工艺所产生的消极影响。要系统地把握清梳联的工艺配置和设备运行状态，使工艺参数的设置、设备运行状态的调整能够适应原料、产量及成纱质量要求的变化，满足生产及产品质量要求，找到最佳结合点。 05 结论 长期以来，在传统经济模式下，我们习惯以某行业质量标准作为产品唯一的质量保证依据，片面追求最好的纱线质量数据。客观上追求纱线的内在质量，而忽略原料、成本、市场需求等其他因素，使生产和销售脱节，好纱卖不上好价，甚至亏损的现象比比皆是。 纺纱厂的质量控制体系是生产管理体系中的重要组成部分，质量控制应该是多方面，其最终的目的是为了满足市场需求，为企业赚取最大的经济效益，而不是达到或者超过某个行业标准。不同的企业因根据自身特点从原料的使用配给、生产工艺的优化、设备的内在损耗、产品的市场定位等多方面来完善企业内部的质量控制体系。 在进行生条及纱线质量监控时，应该树立正确的质量观，理解试验样本质量数据和纱线实际质量水平之间的真正关系，科学地评价纱线质量。在对试验样本进行质量评价时，必须清楚质量样本的测试数据是随机变量，具有较高的变异性，不能用有限子样数据来代表母体，要清楚子样质量特征值与母体真实的质量特征值之间存在的置信度关系。（郭东亮 董志强 郑州宏大新型纺机有限责任公司）  请以上获奖人员将企业名称、姓名、职务、联系方式、微信号发送到中国纱线网公众号后台，我们将尽快与您联系并发放奖品。 奖项设置 |
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