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【技术】清梳工序加工高含杂棉的工艺措施

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1 皮棉质量的现状及改进措施

1.1 我国皮棉质量的现状

(1)经过5年的棉花收储,轧花厂的轧花质量控制标准与棉纺厂的原棉可纺性使用标准脱节,使得皮棉的可纺性质量每况愈下。主要表现在短绒高、含杂高(特别是细杂高)、整齐度差。


(2)由于天气、选种、种植密度以及价值导向等原因,我国的棉纤维细度越来越粗、长度越来越短、不成熟纤维含量越来越高。纺织厂生产高支、高档纱甚至到了无国产棉花可选的地步。


(3)在我国的棉花质量标准中,皮棉等级主要是由棉花加工后的白度来评定的,而对皮棉的纤维长度、细度、匀度、棉结等指标缺乏价值引导,短绒高低一个价,这就使得轧花厂拼命地提高皮清机打手的速度,以达到提高等级的目的,而对棉纺厂纺纱品质和成本有重要影响的短绒率并不关注。籽棉收购也是如此。


(4)机采棉的加工比例越来越大,加工的流程和工艺不统一,使得加工的皮棉质量参差不齐,含杂高的超过3%,短绒有的达20%以上。


1.2 提高原棉质量的技术措施

1.2.1 改进加工工艺和流程

1.2.1.1 手摘棉加工工艺和流程的改进

(1)降低皮清打手的速度,由1000转/分降到550转/分(毛刷转速800转/分)。


(2)打手-除尘刀的隔距由5把都是1.5mm改为(由上至下)  2.5、1.5、2.0、2.5、3.0mm。


(3)将打手-给棉罗拉的分梳工艺长度加长5mm。


(4)在毛刷出口处风道上开一条80mm的补风口,防止落杂区产生负压。


1.2.1.2 机采棉加工工艺和流程的改进

目前机采棉的比例越来越大,预计今后几年兵团机采棉的比例将会超过80%。但皮棉的加工工艺不统一,加工质量参差不齐。加工工艺流程目前有一籽清、一皮清;二籽清、二皮清;二籽清、一皮清等。


(1)采用二籽清一皮清工艺流程。

(2)皮清机改造内容与手摘棉相同。

(3)若使用二籽清二皮清的工艺流程,必须要将第一皮清的打手速度降低到480转/分,第二皮清打手速度要降低到420转/分,其它皮清改造内容与手摘棉相同。两皮清机之间加装气流皮清。


1.2.2 几点建议

1.2.2.1 棉种优化的建议

我国原来在棉花品种优化方面取得过优异的成就:抗虫棉种子的使用和推广解决了新疆棉含糖量高的问题;原来开发出的中绒棉,主体长度33mm、马值3.8、单强也可以、产量不比细绒棉低,据说田间管理较细绒棉还简单,如果是在现在,纺80支以下的产品是不成问题的,可惜由于当时价格卖不上去,甚至还没有企业愿意使用,没两年就销声匿迹了。


目前我国棉花品种优化工作基本停滞,希望有关部门抓紧培育纤维长度长、细度细的纤维品种,以适应纺织品种和质量的发展要求。


1.2.2.2 皮棉定价的建议

在皮棉定价的条件中,至少要把短绒率考虑进来。比如两个同样等级和价格的棉花,一个短绒率是12%,另一个是18%,那么高短绒的棉花要想生产同等质量的产品,在精梳工序就要多落棉(18-12)×1.2=7.2%(按落棉含短绒率80%估算),那么纺织厂要多损耗原料成本7.2%×(14000棉价-7500落棉价)=468元/吨;还要损失从清花到精梳7.2%的工费成本:7.2%×1500=108元/吨。两项相加纺织厂要多支出生产成本576元/吨。而如果做普梳则成纱质量相差甚远。


1.3 改进效果及对皮棉质量的要求

1.3.1 改进效果

(1)改进后生产的皮棉要比普通工艺流程生产的皮棉短绒低2%以上。

(2)由于打手速度降低、除尘刀隔距放大等原因,大杂破损和排除率减少,皮棉的含杂率允许比普通工艺流程高0.3-1.5 %。其中手摘棉1.3-2.0 %;机采棉1.7-2.5%。

(3)改造后皮棉纤维的主体长度会比普通工艺流程增加0.5-1mm。


1.3.2 对皮棉质量的要求

(1)皮棉短绒率要保持在14%以下。

(2)纤维的长度均匀度要达到1100以上。


2 清花加工高含杂机采棉的应对措施

清花工序除杂的前提是开松,但对纤维的开松分两种情况:一是对纤维握持打击,二是自由打击开松。第一种情况容易损伤纤维,所以打击速度要慢一些、隔距要大一些。第二种情况对纤维损伤很小,我们就可以采用较高的打击和扯松速度、较小的打击和扯松隔距来对纤维进行开松;提高各单机的运转率也是提高纤维开松度的重要措施。


各单机落杂区处于负压、零压或微正压等不同的状态,其除杂能力(特别是细小杂质和短绒)会有显著性的差异。我们需要通过补风或将补风区与落杂区分开等措施来调整落杂区的气压状态。


2.1 单轴流开棉机补风改进

单轴流开棉机的工作原理如图1所示,设备的设计思想是通过调节出料口后方补气口的面积,即通过调节补风量的大小来使得棉流从进口到出口在除杂锡林上绕5-8圈,以便达到充分排杂的目的。但是由于风机的频率不变,风量、风压不变,在5圈左右时(这时补风口面积减小),尘棒落杂区呈现负压状态,靠近出口处的尘棒糊花,排除小杂和短绒的能力减弱;即使是在8圈左右时,落杂区仍呈负压状态,而且容易造成塞车。

图1 单轴流开棉机的工作原理图


解决这一问题的办法是:

(1)去除补风调节板,增大补风口面积。需要注意的是,有些机型当外门关上后,补风口的面积就被大大减小了,这时就需要采取其它措施来增大补风面积。

(2)调整前方输棉风机的频率,使出棉管道的动压在10mm水柱左右。

(3)调整尘棒的隔距和角度,保证落棉质量。

(4)优化好风面积和风机频率并固定后,对不同要求的产品,可以直接通过调节尘棒参数来满足不同的落棉要求。


2.2  A035混给棉机的工艺调整

2.2.1补风改造

A035棉箱给棉机出口打手切线下方地面至尘棒装有一块封板(见图2),用于将落杂区与补风区阻断。补风区也安装有尘棒,用于排除一些漏网的棉籽和大杂。


为了提高A035的除杂效率,需要调整前方机台(FA106开棉机)上方凝棉器风扇电机的频率,使A035出棉管道处的动压保持在8mm水柱左右(这时落杂区已呈零压或微正压状态)。再通过调整本机各处尘棒隔距和角度,使落棉达到满意的效果。由于A035的除杂面积大、除杂效果好(如果调整得合理,落物几乎全部都是陈杂),调整后除杂效率可达15%以上。

图2 A035棉箱给棉机工艺调整图


通常前方设备风扇速度可调整到900-1100转/分之间。


2.2.2 提高混合、开松除杂效果的措施

(1)将光电开关抬高100mm。

(2)将混棉比斜板放垂直,增大棉箱储棉量。

(3)将压棉帘与角钉帘的隔距收紧,生产纯棉品种时可以掌握在20mm左右,生产化纤品种时可以掌握在30mm左右。

(4)将角钉帘速度提高40%,提高开松效果。

(5)将水平帘速度降低40%(加装一个变频器,调整运转率到85%以上)。

(6)将均棉、回击打手速度在最低档的基础上再降低30%。

(7)将小豪猪打手速度降低30%。


2.3  FA106开棉机改造

FA106开棉机主要是由储棉箱、给棉机构、打手及尘格等组成,具有较强的开松作用和较好的除杂效果,FA106开棉机的改造要求见图3。


2.3.1 补风改造

(1)将原料出口处的尘棒拆掉1-2根,在出口第一根尘棒到箱底的位置上安装一块封板,将落杂区和出棉补气区隔离开。

(2)将前挡板下部割去380-400mm用于补气,尽量加大补气口。

(3)割去后门,装上有机玻璃,以便于随时观察落杂情况。

(4)调整打手切线点到风板之间的隔距,保持在50-80mm的范围内。

  (5)调整前方输棉风机电机的频率,使出棉口动压保持在8mm水柱左右。

(6)调整尘棒隔距和角度,使落棉达理想状态。

(7)调整前方输棉风机转速,保持在1000转/分左右。

图3 FA106开棉机的改造示意图


要注意的是,开棉机输棉风机的电机频率(速度)直接影响梳棉机喂棉箱的上棉箱存棉量。开棉机风机电机频率降低,梳棉机喂棉箱的上棉箱存棉量上升;反之则存棉量下降。我们希望输棉管道内的棉流速度不要过快,防止纤维与管道壁剧烈摩擦而形成索丝,这就要求适当降低风机电机频率;但是我们又不希望梳棉机上棉箱的存棉量过大,因为过大的存棉量会增大纤维与箱壁的摩擦力,不利于纤维顺利、均匀地喂入下棉箱。这时我们就要在满足风速要求的情况下,通过调整(降低)管道压力传感仪的压力限值来减少上棉箱的存棉量。这一点在生产化纤产品时尤其需要注意(因为化纤较为蓬松),否则轻则影响生条重不匀,重则会造成上棉箱的原料下不来而堵车。


2.3.2 速度调整

(1)打手速度:鼻型打手420转/分;梳针打手250-300转/分。

(2)给棉罗拉转速:加装一个变频器,调整运转率至85%以上。


2.3.3 隔距调整

(1)将给棉罗拉抬高5mm。

(2)打手到尘棒隔距:进口10mm、出口18mm。

3 梳棉工序加工高含杂机采棉的应对措施

在梳棉工序总体上要推行柔性梳理的理念。柔性梳理的理念就是通过优选器材、优选相关工艺参数、保证相关器材的锐利度和平整度,以尽可能地提高后部(刺辊与锡林)和前部(锡林与道夫)的纤维转移率、降低梳理负荷、提升梳理效能;为实现等隔距分梳,进一步提高梳理效能,对活动盖板进行合理排队上机,在此基础上适当降低梳理速度,放大梳理隔距,从而获得生条结杂优于传统工艺且生条短绒率也低于传统工艺的效果。


柔性梳理理念的核心是纤维的转移;关键是梳理器材、梳理隔距和梳理速度的合理选择;保证是设备状态的完好。


3.1 提高转移率的措施

3.1.1刺辊部分

3.1.1.1 刺辊齿型及规格的改进

为进一步提高刺辊向锡林的转移率,刺辊齿型及规格进行改进,对与常规齿型相比,改进型针布有以下优点:


(1)齿型为弧背、齿底大负角(见图4),这一改进主要是为了提高刺辊的转移率。大负角齿底的设计使得纤维不容易沉入齿底,大量被刺辊针齿抓取的纤维处于针齿的中上部,纤维末端呈上扬趋势,更利于纤维向锡林转移;弧背的设计更好地发挥了气流的刷棉作用。在刺辊与锡林这一对转移副中,由于锡林的表面线速度远大于刺辊的表面线速度(锡刺比一般在2.5:1左右),锡林在运转过程中带动起来的气流也起到重要的刷棉转移作用。

图4 刺辊针齿形态比较


(2)分梳角度。常规刺辊针布的分梳角为80度和90度,前者纺棉后者纺化纤。新型刺辊针布的梳理角为80度,兼顾了转移和梳理,纺棉与纺化纤通用。


(3)齿距。常规刺辊针布的齿距为4-5.6mm,新型刺辊针布的齿距为5.6-7.2mm。刺辊齿距增大意味着针齿纵向密度减小。而横向齿密没有变化,这样就提高了纤维的转移能力。齿距增大的另一个原因是在柔性梳理思想的指导下,纺棉时刺辊的速度在650转/分左右就已可以满足对纤维的开松要求了,但由于转速偏低,刺辊离心力降低,不利于对杂质的排除。为了满足这两方面的要求,纺棉时可将齿距放大到6mm左右,速度提高到780转/分左右。


3.1.1.2 锡林与刺辊的速比

常规工艺锡林与刺辊的速比设定在1.6-2.0,纤维转移效果不理想。现改为棉2.0-2.4;化纤2.3-2.6。


3.1.1.3 刺辊针布的表面光洁度

我们都有这样的使用经验,在刺辊新包针布上机的一周内,所生产的生条往往棉结不够理想,这是因为新包的刺辊针齿表面不光洁、带有毛刺,使纤维转移不良造成的。解决的办法是做一只砂箱,取直径1.5mm、长度5mm的陶瓷棒作为磨料,用一只1.5kW的电动机通过一只50:1的减速箱来带动刺辊,使刺辊以50转/分左右的速度转动,必要时刺辊可作反向转动。新包的刺辊针布先逆向抛光5-8分钟,然后在顺向抛光45分钟;每3-4个月刺辊要换下来进行顺向抛光45分钟。磨料不要放置太多,以漫过刺辊三分之一为宜,磨料中可加入少量的滑石粉。刺辊抛光箱传动图见图5。

图5 刺辊抛光箱工作示意图


3.1.1.4 刺辊的机械状态

刺辊铁胎跳动、偏心,针齿包卷不平整等都会影响刺辊至锡林隔距的准确性,不利于纤维均匀、顺利地向锡林转移。


3.1.2 锡林、道夫部分

由于锡林与道夫两针齿方向相对(平行配置),所以转移的方式是道夫针齿从锡林针齿上将纤维凝聚过来,凝聚能力的大小代表了纤维从锡林针齿向道夫针齿的转移率(锡林带过来的纤维被道夫转移走的百分率)的高低,同时也表示了锡林与盖板针面负荷的大小。设刺辊新转移到主分梳区的纤维量为A,锡林带回主分梳区来的纤维量为B。那么锡林和盖板分梳区内处理的纤维量就是A+B。到了道夫凝聚点,A量的纤维被道夫凝聚走,B量的纤维被锡林带回主分梳区,周而复始。而如果道夫的凝聚能力增强,凝聚能力提高到A+C,即增加了一个+C的凝聚能力。这时锡林带回去的纤维量就变为B-C,刺辊喂入的纤维量同样是A,那么锡林和盖板分梳区处理的纤维量就变成了A+B-C。由此可见,随着道夫凝聚能力的增强,锡林带回去的纤维量减少了,锡林与盖板梳理区处理的纤维量也减少了,即梳理负荷降低了。


通常认为,道夫要具备一定的凝聚能力,但也不能过大,过大的转移率会使锡林带回去的纤维量太少,纤维平均进入主分梳区的次数降低,不利于对纤维的充分分梳、除杂和混合。但通过实践证明,柔性梳理理论在改善了分梳和除杂的条件下,适当提高道夫的凝聚能力,使锡林带回去的纤维量减少,进而降低了锡林的针面负荷,又反过来增强了锡林盖板工作区的分梳和除杂能力,。而所降低的混合效果影响甚微。最为有利的是通过提高道夫转移率减少了二次梳理的纤维量,降低了生条短绒率。影响道夫转移率的因素和改进措施:


3.1.2.1 针齿的形态和参数

(1)锡林针布针高度。锡林针布的针齿高度有一个发展过程:70年代为2.8mm;80年代为2.5mm;90年代为2.0mm;2000年以后为1.8-2.0mm。

锡林针布齿高降低意味着齿顶部位的纤维量增加,有利于纤维向道夫转移。从锡林针高的演变可以看出,随着道夫转移率的提高,产品质量和产量也是在不断改善和提高的。


(2)锡林针齿的工作角。针齿的工作角大,梳理效果好,但转移效果差。它与针高有一个配合的问题。例如纺棉时在针高2.5mm条件下,为了照顾转移,角度选25°,即为25×25。化纤则要更小些,为15°-20°;而在针高为2mm条件下,可以兼顾梳理和转移,纺棉在35°-40°,纺化纤在30°左右。


(3)锡林针布齿距。齿距大意味着针齿对纤维的控制力减弱,另外每个针齿抓取的纤维量也有所增加,有利于纤维的转移和释放。现纺棉时齿距可增大到1.7mm,纺化纤可增大到放至2.0mm。


齿距增大的同时要配以较薄的齿厚。同密度的两款针布,横向密度大的针布梳理效能要优于横向密度小的针布,同时转移能力也要优于后者。


(4)改变道夫针齿的型态。有两个措施可以提高道夫针齿的凝聚能力。一是在道夫针齿的侧面,齿高的中上部刻上3-4道槽,以提高针齿表面的摩擦系数,增强针齿对纤维的凝聚能力;二是将齿尖部分做成一定的内弯,俗称鹰嘴,使道夫针齿的凝聚能力有较大增长。


3.1.2.2 锡林齿面的梳理负荷与道夫转移率的关系

锡林齿面的梳理负荷除了受道夫凝聚能力的影响外,还受锡林与盖板隔距大小、锡林转速高低的影响。在锡林与盖板隔距过小、锡林转速过高的影响下,锡林针面负荷急剧增加,会使前方针齿上的纤维末端被压向后方针齿(纤维尾端不能抬起),极大地减弱了道夫针齿的凝聚能力,而过多的纤维被锡林带回(即锡林的梳理负荷增加)又更加剧了这一现象。这一现象在纺制强度较大的纤维(如涤纶)时比较容易观察到,因为这时轻则棉结上升,严重时就会造成锡林绕花。通过放大锡林与盖板隔距、降低锡林速度,梳棉机就可以正常运行了。在纺制强度较低的纤维(如棉、粘胶等)时,不会出现缠锡林的问题,但往往会出现生条短绒急剧增加的现象。这一问题应引起高度重视。


3.1.2.3 机械状态对道夫转移率的影响

锡林、道夫筒体的圆整度、锡林带针带盘时的动平衡,锡林、道夫针齿包卷平整度等都会影响道夫凝聚点隔距的一致性。道夫与锡林圆整度的要求分别为0.02、0.01mm;锡林带针动平衡的要求为0.03mm;锡林、道夫针布包卷平整度的要求为0.02mm。凝聚点隔距通常为0.1-0.13mm,做不到则表示机械状态有问题。


3.2 活动盖板的排队

 要稳定锡林和盖板之间的分梳,要求尽可能增大有效分梳面积。增大分梳面积的最有效的措施是减小盖板根差,我们希望整副活动盖板的根差能达到0.06mm以内,单根差(左中右5点)在0.04mm以内。很多工厂采用平磨盖板的方式来解决盖板的根差,去锋求平使盖板平整,然而盖板中对分梳最有效的是盖板针尖的分梳角,去锋求平的方法磨去了分梳角,对提高分梳质量是不利的,因此应采用修理盖板骨的大平面、踵趾面和正确包盖板的方式来实现平整和一致。但受器材质量、包卷设备质量和设备人员技术水平等因素的影响,盖板的台差和根差往往达不到上述要求。在此情况下,我们允许盖板间存在根差,但不允许过度平磨造成盖板分梳角的损伤,分梳元件应以锋利为主,同时关注针面的光洁度和平整度。


为了让锡林与盖板间实现在各区域、各时段的稳定分梳,减少因分梳隔距变化引起的生条质量段差,我们已不再采用5根标准盖板的方式来上机,而是把整副盖板的针高分类,按最高盖板的根数分组,组数不应低于15根,并让高中低盖板均匀(每组盖板高中低分布规律基本一致)分布在整副盖板中,打隔距用的标准盖板做好色标。根据盖板的高度不同采取低→中→高→中→低(每组的规律均要如此)→……的方式排列,使盖板针高排列呈曲线(波浪形)分布,然后按要求安装上车。再用从高盖板中挑选出来的标准盖板来调节盖板与锡林间的隔距,最终实现相对的等隔距分梳。使生条在各时段取样质量的指标能保持一致和稳定。同时也可以适当增大盖板和锡林间的隔距以及降低锡林的分梳速度。


3.2.1盖板排队的特点和要求

(1)一副盖板的分组数在15-20组。

(2)每组的最高盖板数值相等。

(3)工作区内保证有5组左右盖板在工作。

(4)每组盖板由4-6根盖板组成,按照高度排列曲线呈类正弦方式排列。


3.2.2 活动盖板排队实例

根据整副盖板波浪形排列的要求,对整副盖板进行排列,具体排列情况见表1。

表1活动盖板排队表

高差

19

20

21

22

23

24

25

26


1



★→↓

↓←



2

  →



★→↓

↓←


★←



  ←   

3

★→











4












5












6












7











8












9











10












11












12












13










14












15












16












17

6

12

15

7

11

7

10

16









18

















按上述排列表及排列规律排队,盖板高度排列曲线见图6。

图6 盖板高度排列曲线


3.3 多区活动盖板及双联梳棉机的应用

梳棉机锡林与盖板梳理纤维的过程是:由锡林带过来的纤维到达分梳区后,先是前几根(3-5根)盖板针齿快速地将纤维吸纳,然后其中长纤维又不断地被锡林针齿抽取,短绒及杂质就被阻滞在盖板针齿上,随盖板的运转而被排除。其中最有效的梳理区域是进入分梳区的前10-12根盖板。如果我们将活动盖板一分为二,按柔性梳理理念,将第一梳理区作为整理区,第二梳理区为精梳区,对器材规格、梳理隔距及梳理速度等进行改进,就可以获得更好的梳理效果。这就是双区活动盖板梳棉机的改进思路,见图7。而通过实验,也证实了上述设想。

图7 双区活动盖板梳理梳棉机原理图


与普通梳棉机相比,多区盖板梳理梳的棉机具有较强的优势:

3.3.1 充分地体现了柔性梳理的理念

(1)固定分梳板的密度为每平方英寸90-580齿(常规固定分梳板的密度为每平方英寸160-520齿),从喂入到输出采用逐步加密的方式。


(2)活动盖板的密度每平方英寸320-620齿(常规活动盖板的密度每平方英寸420-520齿)。双区活动活动盖板的针密度是由稀到密分布的,即第一区的针密每平方英寸320-400齿,第二区的针密每平方英寸520-620齿。而普通梳棉机只能配置一种,配稀了分梳效果不好,配密了生条短绒高,无法做到分梳效果与生条短绒兼顾。


(3)锡林速度330转/分(常规锡林速度360转/分以上)。


(4)第一活动梳理盖板到锡林隔距10-8英丝(常规的隔距为8-6英丝)。第二活动梳理盖板至锡林隔距8-7英丝,隔距较普通梳棉机大。


3.3.2 设备运转更牢靠

由于锡林转速低、设备负荷低、锡林与盖板针面负荷低,因此传动轴承的寿命提高、针布的使用寿命延长、设备运行更平稳。另外,由于双区盖板梳棉机盖板的运行方向都是向下方运行,且传动盖板的根数较少,运转很轻巧。常规的铸铁盖板也能在保持良好状态的情况下长期稳定运行,解决了长期以来锺趾面磨损的老大难问题。


3.3.3 成纱质量更优

在柔性梳理理念的指导下,双区活动盖板梳棉机生产普梳40支纱,成纱综合质量指标达到了精梳乌斯特公报50%的水平,普通梳棉机也能达到高配水平。经过双区活动盖板梳棉机梳理后再经过精梳工序,所生产的精梳产品其质量接近高档双精梳产品的质量要求,但可以使落棉率降低10%,这就意味着提高了10%的制成率。


3.3.4 耗棉少,制成率更高,流程更短,效益高。

中档精梳产品的精梳落棉率一般在13%左右,而双区活动盖板梳棉机仅在梳棉工序比常规梳棉机多落3%的落棉,却达到了中档精梳产品的质量要求,可节约10%的用棉量,同时制成率提高了10%,两项相加每吨纱可节约1000元的成本。另外由于不经过精梳而生产了相当于精梳产品质量的纱线,节约了精梳工序的生产工费,约1500元/吨左右,与前一项相加可节约生产成本2500/吨,社会效益巨大。孔宪生 纺纱技术专家


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