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【技术】新型梳理器材提升质量的优势分析(上)

Weave 2020-07-18 最新文章

目前高产梳棉机的总梳理面积不断增加,附加分梳原件越来越多,传统的“紧隔距、强分梳”的梳理理念已经不能完全适应需要。因此,要求梳理针布的技术水平也要相应提升,特别是必须避免强分梳造成的纤维损伤,否则很难适应高速、高产、高质的需要。

一、新型梳理技术存在的问题

梳棉机的台时产量从最初的5kg/h发展到现在的120kg/h,产品结构仍由锡林、道夫、刺辊等组成,给棉罗拉、给棉板、活动盖板等元件功能也没有发生变化。梳棉机的机械能力得到了有效的提升,出条速度得到了很大的提高,但是工艺能力限制了梳棉机的实际产量,要真正实现梳棉机高产,就必须提高梳棉机的工艺能力,重点是提升针布的性能来满足梳棉机产量和质量的有效统一。目前存在质量与产量、效率与纤维损伤之间的矛盾。1.1 新型梳理技术存在的矛盾(1)强分梳与柔性分梳对纤维损伤和保护的问题。强分梳造成纤维损伤,柔性分梳梳理不充分之间的矛盾。(2)高效工艺梳理质量与产量间的矛盾。产量高,定量重梳理质量差,效率高;产量低,定量轻梳理质量好,效率低。(3)落棉效率、质量与成本之间的矛盾。落棉多成本高,除杂效率低,有效纤维损失大;落棉少,除杂效率高,梳理质量差。(4)分梳与转移之间的矛盾。充分梳理与重复梳理,快速转移与质量之间的矛盾。(5)梳理器材维护和周期短的矛盾。梳理器材不耐磨、使用周期短、维护成本高。
1.2 新型梳理技术的突破对器材的要求新型梳理技术是一项系统工程,梳棉机要想达到高速、高产、高质的目标,不仅需要针布技术的提升,同时还要求梳理过程中达到纤维分离度好、伸直充分、纤维损伤少、落棉成本低、适纺范围广、针布寿命周期长、免维护、终端产品质量稳定等要求,梳棉机高速高产关键要求的具体对比见表1。

二、新型梳理器材原理及优势分析

2.1 柔性梳理锡林针布设计原理及优势2.1.1 传统梳理存在的问题在现代高产梳棉机上,如果仍然遵循传统梳理技术“紧隔距、强分梳、高速度、强打击、多落棉”的工艺原则,必将会造成纤维损伤、成纱强力降低。目前锡林针布存在的问题:(1)纤维高产高速带来纤维损伤和梳理不充分的矛盾。(2)耐磨度与梳理负荷和梳理材料之间的矛盾,高速后梳理负荷加重;纤维与针齿梳理摩擦作用力造成针布的磨损加剧;纤维中杂质和微尘、以及化纤中二氧化钛颗粒,在高速梳理中与针布摩擦造成磨损,不耐磨、使用周期短、维护成本高。(3)针布工作边的运动距离缩短,针布工作面加剧磨损,第二点磨损后起槽,无法修复且影响质量。(4)新型纤维材料与锡林针布的摩擦系数以及适纺性。
2.1.2 柔性梳理锡林针布的优势分析(1)针高矮。浅齿有利于提高梳理效果、耐磨性能好;减少纤维沉入齿底的问题,减少嵌杂,同时满足趋向于齿尖便于交替梳理的条件;采用矮、浅设计思路,总高发展趋势从2.0mm到1.8、1.6mm。(2)齿深浅。纤维从刺辊转移到锡林上后易停留在齿尖处,棉结、杂质、短绒易排,长纤维容易被盖板抓取得到分梳;齿深浅,转移性能好,锡林针布表面的纤维层厚度薄,减少重复分梳次数,减少纤维损失和杂质的粉碎。齿深从0.4mm到0.35、化纤针布齿深只有0.30mm。(3)齿尖薄。齿尖薄有利于穿刺抓取纤维,提高梳理效果,齿尖锋利,提高对纤维的穿刺能力;分离纤维时梳理大,容易损伤纤维,采用薄齿尖能够减少冲击,减少纤维损伤。锡林齿尖厚度由0.08mm减少到0.06、同时,对齿尖采取锥齿化处理,进一步减少对纤维的损伤,具体齿尖对比见图1。
图1 柔性梳理锡林针布齿尖对比(4)高齿密。高效梳理既要产量高,又要质量好,梳理纤维量增加,必须增加梳理针齿数量;增加梳理齿密,提高相应的筒体速度,参与梳理的针齿和次数增加。目前针布的齿密最密发展到1300齿/(25.4mm)2,由此梳理的齿数明显提高,利于对纤维的梳理。(5)前角小。前角小,控制纤维向齿尖运动,同时利于抓取和穿刺。随着高速高产以及锡林速度的不断提高,纤维有向齿尖运动的趋势,小角度才能更强的控制纤维,利于梳理和质量的提升。目前最小的前角为48°,与传统的50-55°相比明显减小。(6)基部窄。基部厚度窄,增加横向梳理,目前发展为0.6、0.5、0.4、0.38、0.35、基部窄等于横向加密,有效增加了横向的梳理效果,打破了纤维的横向联系,利于伸直度、分离度、平行度的有效提升。(7)齿体光。加热时间越长氧化皮越多,氧化皮结合力较为脆弱,在梳理过程中与纤维摩擦后,逐步脱落。一般氧化皮在针布的表面存在越多,其粗糙度越大,在梳理过程中对纤维的损伤和梳理质量的稳定影响越大。减少金属针布表面氧化皮,提高光洁度是提高金属针布梳理效果和减少磨损的有利措施。通过锥齿化工艺处理,针齿棱边被处理成0.02~0.20mm不等的圆弧,齿尖圆锥型,齿体光洁,缓和梳理中对纤维的冲击,充分实现柔性分梳,减少纤维切割性损伤,保护纤维,提高制成率,短绒率可降低。涂层硬化处理,使光洁度进一步提高,目前最高Ra0.09μm,达到了镜面级,光洁度好,减少挂花和嵌杂,摩擦系数低。光洁度对比见图2。图2 针布光洁度对比(8)齿尖硬。齿尖和第二点硬度高达1200HV,可减少磨损。在梳棉机高产的情况下,针布齿数梳理负荷增加,梳理纤维流量增加,冲涮频次大,故冲刷疲劳加剧磨损。同时梳棉机高产必然高速,金属针布高速的冲切力与纤维的反作用力相互作用,加剧了针布的磨损。同时工作边R的磨损特点是:在针布的第二点的过度处,淬火硬度相对较低,在磨损过程中,很容易出现犁耕构造,随着沟槽的加剧,在梳理力加大时容易造成断尖。延长金属针布寿命须考虑因素有:齿尖硬度、提升光洁度是关键;采用表面强化技术或者涂层技术,硬化处理前采取等离子抛光,齿尖硬度值由原HV860提升为HV1100以上,处理后的针布光洁度达Ra0.06μm,使用类金刚石材料与金属基体结合,提高第二点的硬度,强化表面抗腐蚀能力,减少化学磨损。(9)柔性梳理几何齿顶。结合纤维在针齿运动的特点,采用柔性梳理针布齿型,重点是齿顶托持纤维的设计,主要有CS齿型、DS齿型、NCS齿型。CS齿形特点:背边上采用小夹角直边设计,保持强抓取分梳性能;针齿1/2处加弧形流线,形似鱼脊设计,托持纤维,防止纤维沉入针根;与盖板紧密作用,鱼脊流线强排杂,大齿距、浅齿隙、小夹角,大转移,齿顶具体结构见图3。图3 CS齿柔性梳理针布“DS”齿型的特点:直齿尖大角度结合长齿顶,穿刺能力强,纤维在较短的工作边以内控制,有效的防止了纤维下滑沉入齿底。大齿顶托持面的设计,能够增加纤维须丛的抬头长度,使得纤维接受盖板有效梳理的长度增加,锡林盖板间的接触面积增加,不仅减少了针面间浮游纤维的数量,同时对12mm以上的短纤维进行有效梳理,提高了伸直三度和棉结杂质的清除率,齿顶具体结构见图4。图4 DS齿柔性梳理针布“NCS”齿型针布特点:采用高低双台阶设计,分梳纤维时低台阶易于托持纤维,使纤维停留于齿尖位置便于与盖板交替分梳,同时由于齿深浅,杂质和短绒容易抛离,提高了锡林与盖板间的转移效率。齿背驼峰流线结构的设计,使纤维能被盖板针布及时抓取,减少了浮游纤维量,提高纤维的一次性分梳效果,减少纤维损伤;针面负荷降低,有利于高速高产。齿顶具体结构见图5。图5 NCS柔性梳理针布
2.2 新型高转移强控制道夫针布的原理及优势2.2.1 道夫针布脱网、缠绕的原因道夫与成纱质量有密切的关系,若道夫转移率过高,锡林分梳强度太弱,纤维梳理不充分,成纱强力、条干会明显恶化;若道夫转移率过低,锡林分梳强度过强,会造成纤维损伤。在实际应用中,道夫剥取、控制、转移三者之间出现了一对矛盾,即提高转移率和控制纤维的矛盾。控制能力差:高速时易出现脱网、掉网现象;释放转移能力差:容易造成梳理过程中的缠绕现象,特别是一些新纤维、细旦涤等纤维容易造成静电缠绕。
2.2.2 新型高效道夫的原理及优势
(1)横纹或沟槽道夫的原理及优势。为解决缠绕和脱网的矛盾,往往采取横纹道夫或者沟槽来实现对纤维的控制,但是容易造成弯钩纤维,弯钩纤维增加造成小纱疵多。沟槽道夫针布和横纹道夫针布的齿形结构见图6。图6 沟槽和横纹道夫对比图(2)强控制高转移道夫的原理及优势。传统的道夫是针高高,角度大、齿深浅、齿密稀。与沟槽道夫针布相比,新型道夫能减少弯钩纤维,提高棉网清晰度。其主要特点是:直齿尖、大通道。易导入纤维,便于道夫承接锡林转移过来的纤维,直工作边便于转移。高齿密、大齿深。齿密增加到齿551齿/25.4mm2,齿深增加到2.9mm,增加了容纤量,同时也增强了对纤维的控制,为高速高产提供了基础。总高高、前角小。总高4.5、锡林、道夫三角区的气流顺畅,气流有序地从锡林、道夫的针隙中下泄,有利于纤维从锡林向道夫凝聚,提高转移率;反之,此处气流紊乱,纤维定向不良,不利于纤维转移,三角区落网。表面强化、高光洁。对针布进行特殊处理,使齿尖圆锥状,控制能力强,转移效果好,针布无走熟期;通过镀层处理,使针尖或齿身碳化物提高,表面硬度增加到900HV以上,光洁度好;在高湿度梳理环境下,防腐性能好,不易生锈,抗轧能力强。具体结构见图6;道夫齿型对比见表2。图6 强控制高转移道夫(未完待续)
作者:陈玉峰 光山白鲨针布有限公司   邢明杰  青岛大学纺织学院    倪敬达 青岛宏大纺织机械有限责任公司

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