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收藏梳棉机针布研究现状及展望

孙鹏子
(辽宁省辽东学院)


1  问题的提出


    针布是梳棉机的关键器材,针布的规格参数和使用寿命等问题是影响梳棉机质量和产量的关键因素,因此针布就成为梳棉机研究的重点问题之一。文献[1-7]就C60型梳棉机针布配套、进口针布的使用效果及新型针布的选型与配套等问题进行了分析探讨。本文就近十年来国内外针布研究情况及方向进行了简要述评。


2  针布研究现状


2.1锡林针布


    齐志敏等用多元回归方法对多家国内外锡林针布参数进行了回归分析,发现锡林针布齿密与前角、纵向齿距、纵横齿密之比存在着较为显著的线性相关关系,并给出了相应的回归方程,为针布制造企业设计新型锡林针布提供了一定的依据【8】。德国邓肯道夫纺织工艺研究所【9】(以下简称ITV)在研究精细粗梳工艺时采用了两种高产针布,其特征是针布针齿齿深为0.5 mm,两种针布之一的针尖平坦的顶面向后延伸,见图1。


 
    笔者认为这种针布型号应该是TCC的FG/FG Xl系列型锡林针布。这种针布针齿间空间容积减少,开松效果进一步增强,纺纱结果显示,对棉结和粗节去除效果较好,其中粗节数下降约50%,棉结数下降约30%。此外,这种针布耐磨性能好,在使用中一般无需磨针,因此保养成本可降低约50%。金轮科创股份有限公司开发了拥有自主知识产权的双曲面锡林针布,其齿背部有一圆滑凸起,形成齿背的双曲线外形[10],见图2。


 
    这种设计能有效防止被针尖握持的纤维下滑,使纤维绝大部分集中于齿尖,可以使生条结杂得到大幅降低,特别是棉结降低更为明显,有利于提高针布分梳能力。河南光山白鲨针布有限公司与西班牙布鲁哈针布合作生产的白鲨布鲁哈锡林针布,其齿尖呈圆锥形,工作边和背边呈圆弧形,对防止纤维损伤有一定的效果,材质采用布鲁哈MAXIMO高耐磨合金钢。山东鲁泰纺织股份有限公司试验结果显示:这种锡林针布的分梳效果较佳,其中棉结去除率可达89%。


2.2道夫针布


    澳大利亚科学和工作研究组织( CSIRO)研究出一种高效的非织造布梳理机专用针布SiroLock针布(贝卡而特公司持有专利许可),该针布特点是在齿前面加一平台,见图3。


 
    这种针布的纤维转移量比传统针布高50 %左右,大大减少了纤维在锡林上反复梳理的次数,既提高了梳棉机的产量,又减少了锡林针布的挂花和充塞,产量可提高20%~30%【11】。Uwe He-itmann【12】的研究显示,使用500齿/(25.4 mm)2较高密度道夫针布比使用300齿/(25.4 mm)2低密度道夫针布的优点有:转移率较高;条干较好;纱线的细节、粗节和棉结均可降低50%以上。


    这说明采用较高密度的道夫针布有利于纱线质量的提高。TCC在纺化纤时采用Novodoff30型道夫针布,梳棉机产量可提高约30%。TCC道夫针布采用无鳞处理工艺,防止了异物积聚和纤维损伤。在传统热处理过程中,针布表面会产生“鳞”氧化层,在后面工序中必须除去,但这样做有可能损伤针布的表面,无鳞工艺就是不采用除磷工艺,因而对针布表面没有损伤。Graf的道夫针布采用侧向带细齿的针布,用于加工化学纤维及混纺纤维,特别适合于低黏合力的纤维,其中的F-4045G型针布工作角为45 °(已知道夫针布工作角最小的),齿密仅为180齿/( 25.4 mm)2,基厚为0. 85 mm。


2.3盖板针布研究


    德国特莒茨勒公司开发的MAGNOTOP型磁性盖板针布,针布条完全直接吸附在磁体上,节省了盖板工作车间的投资和包针布的成本,操作简便。在盖板骨和每一块针布条上都有黏着和补偿层,降低了盖板骨之间的公差。TCC盖板针布采用“多层基布”的网络结构,表层由永久弹性天然橡胶构成,基布由织物构成,形成类似“三明治”的结构,保证了针齿有一定的移动空间,不会产生永久性变形,针齿可随时返回到初始位置。


    金井公司开发了一种新型盖板针布[13],该盖板采用不同密度针布组织,具有基部刚性大(特殊黏合法使6层织物黏成一体)的优点,其针尖形变为传统针布形变的三分之一。采用新的热处理方法,使针尖硬度提高,针布使用周期也较长。


2.4梳针式刺辊、分梳板、固定盖板


2. 4.1梳针式刺辊


    梳针式刺辊的研究始于1972年,在DK803型梳棉机上,特莒茨勒公司首先在多刺辊梳棉机上采用梳针刺辊,而立达公司在单刺辊C60型梳棉机上采用梳针刺辊。国内江苏某公司借鉴棉精梳锡林制造技术,经过长时间的反复试验,成功研制出具有一定创新特点的、能减少纤维损伤的梳针刺辊专利,已获实用新型专利证书,专利申请号为ZL 02221077.6(以下简称新型梳针刺辊)。经江苏省南京纺织产业集团有限公司、江苏省华阳纺织有限公司和我校梳棉技术研究室进行了多次有关梳针刺辊的工艺试验,初步了解了新型梳针刺辊的特点【11-12】新型梳针刺辊纺棉时,在减少纤维损伤方面比锯齿刺辊具有优势,其中根数短绒率平均下降I2.6%,重量短绒率平均下降14%;在未成熟纤维、棉结与杂质去除方面与锯齿刺辊相差不大,在针齿工作角相差不大的情况下落棉率要高于锯齿刺辊,耐磨性远好于锯齿刺辊,纺纱效果也优于锯齿刺辊。新型梳针刺辊纺化纤时,相比较锯齿刺辊而言,梳针刺辊加工的生条棉结和短绒率都比较少,所加工的纱线质量总体上要好于锯齿刺辊,特别是在强力及强力cv的质量指标上。但梳针刺辊所加工纱线的毛羽要多于锯齿刺辊【22-23】。


2.4.2梳针式分梳板


    文献[ 24-26]研究显示,刺辊下加装梳针分梳板在纺棉时与锯齿分梳板相比有三个特点:第一,在隔距较小范围内,梳针分梳板去除棉结能力更强一些;第二,梳针分梳板去除杂质的能力不如锯齿分梳板;第三,梳针分梳板分梳柔和,有利于减少纤维的损伤(尤其在小隔距条件下)。


    文献[27]研究显示,在纺化纤时,刺辊下使用梳针分梳板比小漏底更有利于纱线毛羽数量的减少。文献[28]通过在梳棉机刺辊下分别加装小漏底和梳针分梳板,在820 r/min、l 054 r/min和1 290 r/min三档刺辊速度条件下,分别对其所加工的纱线进行了条干和强力的检测,结果发现,与刺辊下配置小漏底相比,加装梳针分梳板更有利于成纱条干的改善,对降低成纱千米细节效果也较为明显,对成纱千米棉结在刺辊速度为1 054 r/min时有十分明显的改善作用,但对成纱千米粗节并没有改善作用。对成纱强力和强力不匀率仅在刺辊速度较低时有一定的改善作用。


2.4.3梳针式固定盖板


    文献[29-30】研究显示,梳针式固定盖板耐磨性较好,在成纱条干、棉结、杂质、短绒率等指标上总体上要优于锯齿式固定盖板。


2.5  固定盖板针布


    研究能进一步提高产量的全固定盖板梳棉机将成为今后梳棉机研究的重点方向【31-32】。ITV开发的全固定盖板针布工作角在80°-65°间,齿密在288齿/( 25.4 mm)2~759齿/(25.4 mm)2间,齿距在1. 92 mm~1.34 mm间【33-34]。G Mandl分析了弹性针布盖板的不足,并设计出新的锯齿型固定盖板,背脊高,十分刚硬(是传统的5倍),因而其针布径向弯曲变形可忽略,盖板针布与锡林隔距可做到0.1  mm左右,盖板针布寿命比传统齿条长4倍【35】。


2.6针布配套研究


    梳棉机各部件针布的配套直接影响到梳棉机梳理质量的好坏,因而针布配套方面研究也始终是针布研究者关注的问题。文献[36]对梳棉机针布配套专家系统研究现状进行了综述,并应用现代软件技术开发了一套梳棉机针布配套专家系统的软件【37】。文献[38]从针布齿条的总高、前角、齿密等方面分析了国外针布配套的基本思想,归纳总结出国外著名针布公司在不同产量和不同加工品种针布配套中,针齿总高、前角、齿密及配套针布间总高比、角度差、齿密比的范围及规律,并提出了在针布配套选择中要考虑到针布使用寿命的思想。有文献指出,新型针布配套应综合考虑加工纤维的性能、梳棉工艺、纺纱条件、各梳理器材的技术参数的相互影响及针布使用寿命等五方面因素。


3  针布研究的不足与展望


3.1  针布研究中存在的不足


    近年来,国内外在针布研究与使用上均达到了较高的水准,但与梳棉机的发展水平相比还存在一些不足,主要表现在创新的针布品种还不多,针布在进一步提高梳棉机产量方面贡献度不大等,这些还需要针布工作者在今后进一步努力。


3.2针布研究的展望


    (1)要进_步研究新规格尺寸的锡林、道夫、盖板针布。在梳棉机产量进一步提高的过程中,国内外纺织机械制造企业一般采用多刺辊、加宽机幅、抬高锡林以增加梳棉机的分梳面积等技术措施来提高梳棉机的产量,但近十年来针布在梳棉机高产化进程中贡献度有限。如何开发出能进一步提高梳棉机产量的高效的锡林、盖板与道夫针布应是针布研究的重点方向。


    (2)要研究高效能的梳针刺辊、分梳板与固定盖板。梳针式刺辊能减少纤维的损伤,提高分梳质量。下一步应研究如何提高梳针刺辊的平整度、确定梳针刺辊的最佳工作角度、确定梳针分梳板的最佳植针方式及最佳工作角等问题。


    (3)要重视全固定盖板梳棉机配套锡林和固定盖板针布的研究。G Mandl认为:废除回转盖板梳棉机代之以固定盖板梳棉机已不是一个信不信的问题,而是提高分梳质量必须解决的技术问题,ITV的相关专家也认同此观点。因此,在这样一个技术背景下,国内也应开展全固定盖板梳棉机的研制工作,而针布制造企业应开展全固定盖板梳棉机固定盖板和锡林针布的研制,以开发出能大幅提高梳棉机产量的新型针布。


    (4)要重视针布使用问题的研究。许多针布使用时造成质量问题并不是针布本身的问题,而是使用工艺不当造成的。因而,针布制造企业和纺织企业都应重视相关工艺研究。


    (5)要进一步研究提高国产针布使用寿命和提高针布的加工精度。国内针布几何尺寸精度已接近国际先进水平,但国内优秀针布制造企业的针布粗糙度、整体硬度一致性、淬火组织、整体均匀性等与国外先进水平的针布相比,仍有一定的差距,这是国产针布寿命较差的重要原因。
 

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