技术 转杯纺成纱棉结控制的探讨（上）

  转杯纺纱线的质量指标主要有单强、条干、粗节、细节、棉结、杂质和纱疵等，其中棉结、纱疵直接影响布面质量和染色质量。近年来，随着转杯纺技术水平的逐步的提升，转杯纺的生产速度慢慢的升高，成纱号数越来越细，棉结、纱疵也随之增多。因此，如何减少棉结、纱疵就成为当前提高转杯纱质量、增加企业经济效益的重要课题，本文将重点讨论转杯纺成纱棉结的控制问题。

  棉结是由棉纤维纠缠而形成的小结，其中大多数是未成熟纤维，这些纤维在轧棉和开清、梳理过程中，由于机械状态不良，工艺配置不当等原因揉搓扭结而形成棉结。棉花在生长过程中受品种、产地、气候等不同条件的影响，在轧棉过程中纤维从籽棉上剥离时，棉籽壳破碎或破裂，使纤维纠缠扭结而形成棉结。因此，轧棉制得的皮棉（原棉）中必然存在棉结。

  当前转杯纺生产线很多，机台配备都不一样，归纳起来有两种类型：一是传统的开清棉、梳棉不联的生产线；一是新型的开清梳联合的生产线。传统生产线的棉结变化规律是从原棉到棉卷棉结数逐渐增加而棉结重量逐渐减轻。根本原因是原棉经圆盘抓棉机、混开棉机（或豪猪开棉机）、清棉机等不同打手对棉块进行打击开松，将原棉中的杂质、棉籽壳连续地破碎、分裂，使短绒增多，最终棉卷中棉束（俗称萝卜丝）、棉结大幅度增加。用这种纤维结构差的棉卷喂入梳棉机，经梳棉机的多次梳理，虽然棉结有可能减少，但棉束经锡林、盖板的反复梳理，易使纤维损伤，短绒增加，纤维与纤维揉搓扭结，结果使生条中棉结大量增加。

  图1中a-c为3种代表性清梳联在生产的全部过程中棉结的变化规律。从图中可看出：

  （2）棉结增加最多的机台是主除杂机、抓棉机和喂棉箱，而且握持打击的棉结比自由打击的多。

  从以上变化规律可以认为，打手机械对棉结的影响最显著，自由打击有利于减少棉结。采用不一样规格的锯齿、梳针开松、梳理纤维，有利于减少纤维损伤，减少短绒，从而大幅度减少生条棉结。

  生条制成熟条的棉结数继续增加，熟条到转杯纱是减少的。这是因为生条中尚存在弯钩纤维，单纤维分离尚不充分，因此，在牵伸过程中牵伸力增大，纤维间摩擦力增大，致使纤维揉搓扭结而形成棉结。转杯纺纱机分梳辊具有巨大的分梳功能，虽然也有损伤纤维产生棉结的可能，但梳理充分占主导地位，并结合排杂、排短绒的作用，最终使转杯纱棉结减少。

  主要包含细度、长度、成熟度、杂质和软籽表皮等，其中成熟度、短绒对成纱棉结的影响最明显。图2为成熟度系数与成纱短绒、棉结的关系。图3为短绒与成纱棉结的关系。

  从图2、3能够准确的看出，成熟度系数与成纱短绒、棉结几乎呈线性相关，纤维成熟度愈差，成纱短绒、棉结愈多。短绒与棉结几乎也呈线性相关，即成纱棉结随短绒增加而直线增多。这是因为纤维成熟度差，单纤维强力低，纤维弹性、刚性差，因而抗压抗弯能力相应减弱，使纤维易损伤，经揉搓扭结而形成棉结。相反，纤维成熟度好，纤维损伤少，短绒少，致使成纱棉结减少。

  轧棉方法有锯齿轧棉和皮辊轧棉两种，二者对棉结的影响不同。锯齿轧棉由于锯片的高速回转，锯齿对籽棉的打击较为剧烈，致使纤维从籽棉上剥离的过程中易被切断，纠缠扭结而形成棉结，故锯齿棉棉结多。皮辊轧棉对籽棉的作用较为缓和，纤维损伤少，棉结相应减少。无论是锯齿轧棉还是皮辊轧棉，都一定要注意减少籽棉中的僵棉、软籽表皮，特别是成熟度差的死纤维，这些疵点将形成带籽屑棉结，其所占比例虽不多，但由于大多数为不成熟纤维，不易吸色，反映在印染加工质量上呈现所谓“白星”棉结，它在深色布上显现的更为突出，一定要引起重视。

  打手速度、抓棉深度、运转效率等都直接影响棉结的产生。打手速度过快，抓棉过深，运转效率偏低，都使棉结增多。

  主除杂机是清梳联中开松除杂功能较高的机台。这种机台的型号较多，虽然机构不同，但作用原理基本相同。现以国产FA116型主除杂机和FA109型主清棉机为代表，简述如下：FA116型机的打手由3只包有齿条的辊筒组成，向下倾斜排列，第一只为给棉辊，与给棉板组合起到给棉作用，第二只为转移辊，起到转移作用，第三只为分梳辊，周围设有除尘刀、分梳板和吸尘口，起到分梳作用。FA109型机也有3只辊筒组成，平行排列。第一只为针辊，第二只为粗锯齿辊，第三只为细锯齿辊，每只辊筒处都设有分梳板、除尘刀和连续吸口，在除尘刀处还设有调节板，可根据原料及除杂要求的不同来调节落杂区，以控制落棉率和落棉含杂率。以上两种机型具有以下共同特点：

  （1）采用针辊或锯齿辊实现“以梳代打”的开松除杂功能，梳理作用缓和，纤维损伤少，棉结少。

  （2）在自由状态下完成分梳作用，锯（针）齿对纤维的梳理力小，故纤维损伤少，棉结少。

  （3）采用针（齿）梳理，结合除尘刀、分梳板与吸杂口的组合运用，开松除杂功能强，单机除杂效率高，可达40-50%。

  （4）在开清阶段实现纤维束的充分梳理，可减轻梳棉机的梳理负荷，因而可减少纤维损伤和棉结产生。

  具有代表性的棉箱机械有传统的A006B自动混棉机，清梳联生产线型交叉混棉机等。这些机械都设有棉箱，棉束在棉箱中起到均匀混和作用。FA016A在角钉帘出棉口处还设有角钉打手和刀片打手，起到开棉、除杂作用。但这类机械由于存在棉箱，当角钉帘抓棉过多，棉束返回棉箱以及棉束在棉箱内翻滚过多时，会使纤维与纤维多次揉搓扭结而产生棉结。

  实践经验要求针布“四快一准”，即要求锡林、盖板、道夫针布与刺辊齿条等的针（齿）尖锋利，确保工艺隔距准确。只有做到针（齿）尖锋利，隔距准确，才能确保分梳质量，提高纤维分离度，从而可减少短绒和棉结。同时还必须做到合理选配针布，定期磨针。

  在锡林速度不变的前提下，盖板速度和刺辊速度是影响生条棉结的重要的因素。盖板是清除短绒和棉结的主要部件，速度的选择对棉结的影响很大。对盖板正转的梳棉机来说，盖板速度过快，锡林与盖板两针面的相对速度过小，分梳不充分，纤维束难以梳开，结果棉结增多。相反，盖板速度过慢，盖板在工作区停留的时间过长，盖板花易充满，影响分梳作用，纤维分离度差，使棉结增多。有些新型高产梳棉机盖板回转方向与锡林回转方向相反，此时，二者相对速度提高，中前区盖板纤维量少，有利于加强分梳作用，减少棉结产生。

  产量增加，喂入的纤维量相应增加，锡林与盖板两针面间纤维负荷必然增多，梳理质量下降，使短绒、棉结增多。产量不变，生条定量加重，则道夫速度必然降低，道夫凝聚纤维多，道夫与锡林的分梳效果差，使棉结增加。

  转杯纺纱机本身影响成纱棉结的重要的因素有：分梳辊型式及其速度、锯齿（植针）规格及通道光洁度等。

  生产上常用的分梳辊有两类型式：一是锯齿辊，一是针辊。二者结构不同，对成纱棉结的影响有明显的差异，有专题研究得出结论，生产27.8tex纯棉纱，锯齿辊与针辊的成纱质量对比试验结果见图4a-c。

  从图4中的曲线r/min的范围内，锯齿辊的成纱棉结呈上涨的趋势，而针辊的棉结则随转速提高而近似线）在相同转速的条件下，采用针辊生产的成纱棉结比采用锯齿辊的要少得多，分梳辊转速愈高，棉结的差异愈大。

  （3）粗节变化趋势与棉结变化相似，即锯齿辊的粗节随转速提高而增多，而针辊的粗节则近似线性下降。另外，在低速时，二者粗节接近，而高速时二者差异明显。

  （4）锯齿辊的短绒随转速提高近似线性增多，而针辊的短绒变化较为平稳，而且在相同转速的条件下，针辊的短绒明显比锯齿辊的要少。

  从以上变化规律可以认为，锯齿与刀片相似，在分梳抓取纤维时，刀片作用在纤维上的力集中而巨大，易损伤、割断纤维，短绒增多，致使成纱粗节、棉结增多，转速愈高，纤维损伤愈严重，粗节、棉结必然愈多。而针辊钢针的截面为椭圆形，在抓取纤维时，对纤维作用力分布在一个曲面上，应力分布较为均匀，而且钢针梳理时，针尖逐渐刺入纤维丛，作用力强而缓和，纤维损伤少，短绒、棉结明显减少，转速愈高，效果愈明显。

  重点为锯齿工作角，它与分梳、转移相关。工作角过大，分梳过强，纤维损伤多，短绒、棉结多。反之，分梳不充分，纤维分离度差，成纱条干恶化，粗节、棉结增多。实践得出，一般纺纯棉纱国内选用工作角为25°，国外选用18-15°。这是因为国外转杯速度较高，一般为10-15万转/分钟，锯齿辊转速相应提高，此时，适当减小锯齿工作角，解决了分梳与转移的矛盾。化纤不含杂质，但纤维摩擦系数较大，纤维转移是主要矛盾，故国内外都选用较大（10°到-10°）的工作角。

  影响锯齿磨损的重要的因素是材质和使用期，使用期又与材质相关。实践得出锯齿材质差磨损严重。国外曾采用含碳量低（0.6%、0.8%）的60号钢材，近年来发展到采用含碳量超过1%的高碳工具钢及加入适量钨钒等元素的新型合金钢，大大改善了锯齿的耐磨性能，并相应延长了常规使用的寿命。锯齿硬度直接影响正常使用寿命，一般齿条淬火深度只有0.6-1mm，有的只有0.2mm，淬火硬度只有HV500，而针辊的钢针采用整体淬火的65号、70号锰钢制成，淬火硬度可达HV750，因此，针辊比锯齿辊更耐磨。

  针辊和锯齿辊经经常使用后，其磨损情况不同，钢针磨损后，其针尖仍保持针形，只是针高变矮，仍能发挥钢针的梳理作用，但锯齿却不同，锯齿磨损后，齿形改变，齿尖变钝，齿工作面产生缺口，这种齿形不仅不能发挥锯齿的分梳作用，而且纤维有绕锯齿现象，极度影响成纱质量，粗节、棉结急剧增多。

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