梳麻机用金属针布齿条的研发和应用

陈玉峰,周茂榕

(1.光山白鲨针布有限公司,河南 光山 465450;2.无锡市兰翔胶业有限公司,江苏 无锡 214231)

0 引言

常见的麻纤维有苎麻、亚麻、汉(大)麻、黄麻和洋麻等。苎麻纤维脱胶后多呈单纤维状态进行纺纱,而亚麻、汉麻、黄麻和洋麻等单纤维很短,无法采用单纤维纺纱,是以束纤维进行纺纱;一般纺纯麻纱难度大而与其他纤维混纺可改变其服用性能。随市场需求和短纺技术的应用,目前麻纺出现分离精细化、设备棉型化、工艺棉型化、混纺常态化、纱线细号化的特点;生产过程中苎麻纤维棉型化,汉(大)麻、亚麻精细化都需要经过梳理工序,从而实现麻纤维分裂度和纤维细化分离度的提高,这对金属针布齿条的设计和应用提出更高的要求。

1 麻纤维梳理问题

用于纺纱的麻纤维多属于工艺纤维(除苎麻外),要求在尽量不损伤纤维的情况下进行梳理,排除短粗纤维,提高纤维长度整齐度,减小纤维线密度离散度,以利于纺纱过程的顺利进行、提高成纱质量。

梳麻过程中,存在以下问题:① 束纤维多,并丝长麻多,梳理不充分;② 纤维损伤大,短绒多,落麻多;③ 针布嵌杂,生产中脱网、缠绕;④ 针布受加湿给油影响而耐磨性差、使用周期短;⑤ 针布适纺范围小,梳理粗放,投入大。

2 梳麻机用针布问题与解决措施

2.1 束纤维梳理不充分

提高麻纤维纺纱分裂度和纤维细化分离度,宜用小齿顶宽、穿刺能力强的金属针布齿条,并提高其齿尖硬度以延长使用寿命。具体思路:锡林金属针布齿条齿顶宽由0.08 mm减为0.06 mm;回转盖板弹性针布梳针齿顶宽由0.05 mm减为0.04 mm;刺辊金属针布齿条齿顶宽由0.27 mm减为0.18 mm;道夫金属针布齿条齿顶宽由0.14 mm减为0.10 mm;通过减小齿条的齿顶宽,金属针布齿条的穿刺能力、抓取能力和转移能力得到提高,有利于麻纤维的梳理和分离。

2.2 针布嵌杂损伤纤维

由于麻纤维的长度和线密度差异大、纤维粗硬,在梳理过程中齿尖梳理负荷变化大,因此混纺时易造成对纤维的切割损伤;而脱胶后的残胶、木质等易造成针布嵌杂,使纤维在梳理过程中揉搓,产生麻粒;针布嵌杂损伤纤维的原因主要与齿条表面粗糙度值大、齿距过大等因素有关。

金属针布嵌杂损伤纤维解决措施:① 金属针布齿条表面粗糙度Ra值由0.12μm降为0.08μm,以降低摩擦因数,减少嵌杂;② 纵向齿距由1.3 mm增为不小于1.5 mm,弧形齿的齿条基部宽由0.6 mm减为0.5 mm或0.4 mm,以减少嵌杂;③ 回转盖板弹性针布采用小前角(由18°减小为12°～14°),以加强纤维的转移。

2.3 梳理不充分麻纤维网质量差,成纱麻粒多

影响针布梳理性能的重要参数有工作角、齿深和齿密。对麻纤维而言,金属针布齿条工作角大,握持、抓取纤维和梳理能力越强,反之,握持能力差,梳理作用减弱,但转移能力增大。齿密大,使每根纤维接触到的作用齿数增加,有利于纤维梳理,然而使转移能力较差;齿深大,可增加容纤量和刺入麻层的深度,有利于均匀混和;齿深小,纤维易浮于齿尖,梳理充分、转移良好,齿部强度可相应提高。

麻纤维梳理不充分会出现麻网质量差和成纱麻粒多等问题,主要是因为麻纺金属针布配置不当、梳理排杂不充分导致,应采用大齿密金属针布提高梳理质量。如将锡林金属针布齿条由AC2525×01660型改为AC2030×01550型,即齿密由720齿/(25.4 mm)2增大到860齿/(25.4 mm)2;回转盖板针布由MCB32型改为MCB48型,针密由320针/(25.4 mm)2增加到480针/(25.4 mm)2等。

2.4 弹性盖板针布落麻多

弹性盖板针布的主要功能是抓取、握持纤维并除杂,而锡林金属针布的主要功能是对纤维进行梳理。影响弹性盖板针布落棉的主要因素有梳针分布型式、植角及梳针的截面形状[1]。梳理中出现弹性盖板针布落麻多的问题,是由于植角小而对束纤维控制能力强、释放不充分、易充塞针隙造成的;梳针分布型式造成针布横向控制过强而增加落麻。

解决措施:① 弹性盖板针布在梳理过程中,因为梳针不断受到脉冲梳理力作用而产生弯曲变形,为增强梳针的抗弯能力或减轻弹性盖板针布梳针负荷、减少盖板针布充塞,宜采用较小的针高;② 适当增大弹性盖板针布梳针的有效截面尺寸,能明显增大纵横向惯性距,提高梳针抗弯性能;③ 弹性盖板针布横向针尖距偏小对梳理质量有利;④ 适当增大梳针前角,提高纤维的释放能力,利于减少盖板落麻和嵌杂;⑤ 采用匀密型植针型式和斜纹植针型式的针布,使控制和释放纤维相结合,以降低落麻和嵌杂。如采用针高为7.5 mm,前角为16°,横向针尖距不大于0.60 mm的弹性盖板针布,有利于梳理和纤维的转移;采用大齿密的MCB系列弹性盖板针布,可降低落麻约6%。

2.5 金属针布磨砺周期短

梳理过程中,纤维运动的方式主要有3种:切向运动、沿针运动和绕针运动。切向运动完成梳理的单纤维化,沿针运动完成纤维的分离和转移,绕针运动表示针面对纤维的控制。3种运动过程中,纤维与金属针布齿条发生摩擦、剥取、梳理和转移,从而产生各种磨损,使金属针布齿条由锋利衰退为钝化,最后失去梳理功能。梳麻机用金属针布不耐磨的原因主要是因为麻纤维中的木质素,加油剂后摩擦因数大、梳理力大,犁耕、切割磨损加剧及束纤维梳理导致第2点磨损加剧。

解决措施:① 金属针布齿条表面强化处理技术,解决加湿腐蚀金属针布的问题;② 表面粗糙度Ra值小、锥齿化处理使齿条棱角圆滑,利于保护纤维、降低短绒率;③ 齿尖硬度达1200 HV±30 HV,1、2点磨损减少,使用寿命长,见图1。

图1 普通金属针布齿条与表面强化金属针布齿条的金相组织对比

2.6 适纺范围小的金属针布配置思路

梳麻用金属针布配置中,针布选型不当会造成其磨损加剧,如麻纺金属针布加工纤维的含杂大、化学成分多、助剂中的硬性颗粒大,从而对纤维的磨损较大,针布易磨损。

针布配置要做到3个配合:① 锡林金属针布和刺辊金属针布的转移配合,要减少损伤;② 锡林金属针布和回转盖板弹性针布的梳理配合,应梳理充分、不嵌杂、不产生静电;③ 锡林金属针布和道夫金属针布的凝聚配合,转移率应适当以减少落网、控制结粒增长。因此,锡林金属针布应摩擦因数小、针高适度、角度合理、齿密适度,如AC2030×01550型;弹性盖板针布梳针要分布合理,掌握好各种纤维的落棉和梳理度,确保释放和转移兼顾,如MCB48型、MCH52型或BNT52型;道夫金属针布齿密适度,应不嵌杂、不缠绕且兼顾转移,如AD4030×01890型或AD4030×02090型;刺辊金属针布齿密应不小于36齿/(25.4 mm)2,并兼顾纤维损伤和开松效果。

3 麻纺金属针布的研发及应用

3.1 亚麻联梳机纤维细化分离嵌杂的解决措施

开松效果好则梳理效果和可纺性好。亚麻联梳机应用大齿形金属型针布实现对长麻纤维的细化分离,但易嵌杂、麻结多、并丝多且长;为此,将金属针布齿条齿形由直齿型改为弧齿型,减少了嵌杂,齿顶宽减小为0.21 mm,提高了穿刺能力,主锡林金属针布齿条由AT5010×05030V型改为AT5013×05030VA型,提高了细化梳理效果,如图2所示。

3.2 降低CJ/H 45/55 18.5 tex汉麻嵌杂的措施

经过脱胶后的汉麻纤维仍含有少量的残胶、果胶、半纤维素和木质素等,必须进行加湿给油、分梳整理才能清除麻结、提高可纺性能[2]。整理过程中,如果预整理梳理的金属针布配置不当则会造成大量的嵌杂而影响成纱质量。

图2 亚麻联梳机用金属针布齿条

在用FA224型梳棉机,平均长度为28.3 mm、短绒率为21%的汉麻纤维纺CJ/H 45/55 18.5 tex纱流程中,预整理梳棉机生产线上金属针布出现麻结、韧皮纤维嵌杂等问题。其原因主要是由于配置针布时过于注重梳理整理效果,而忽视其嵌杂问题,应将锡林金属针布纵向齿距加大以缓和对纤维的控制,减少嵌杂概率;回转盖板针布选用MCB匀密系列;道夫金属针布减小齿密;刺辊金属针布增大齿密,以增强开松效果,具体的针布配置见表1。

表1 解决麻纤维预整理针布嵌杂的针布配置

表1中,将锡林金属针布齿条的齿距由1.5 mm加大为1.8 mm,齿密由860齿/(25.4 mm)2减小为716齿/(25.4 mm)2,可缓和对纤维的控制、减少嵌杂;回转盖板针布选用MCB匀密系列,提高对麻纤维的释放能力、减少嵌杂;道夫金属针布齿密由398齿/(25.4 mm)2减小为367齿/(25.4 mm)2,刺辊金属针布齿密为71齿/(25.4 mm)2时开松效果较强,嵌杂问题得到缓解。

3.3 适度加密柔性梳理,稳定梳理质量

针对麻粘涤混纺结杂多的问题,采取适度加密的措施解决,即采用驼峰齿锡林金属针布,实现合理加密、柔性梳理,提高梳理质量以及对麻结、麻粒的清除[3]。针布的加密配置见表2。

由表2可见,增加针布齿密能使纤维得到充分梳理,成纱质量明显改善。

表2 针布的加密配置

3.4 采用表面强化金属针布齿条,延长使用寿命

在FA204型梳棉机上,生产草木染棉/苎麻C/F 55/45混纺品种时,金属针布不耐磨,采用表面强化金属针布后,齿条的第2点磨损得到控制,使用寿命由10个月延长为22个月,具体针布配置见表3。

表3 普通针布与表面强化针布配置

3.5 合理针布配置,降低落麻

随着混纺针布的发展,适应高速、高产、高质量、落麻少、兼顾转移和分梳是目前麻纺针布配置的关键,同时应合理地选择金属针布的工作角、齿深和齿密。不同机型用麻纺针布配置见表4。

由表4可知,麻纺金属针布配置和棉纺金属针布配置的发展趋势是总高、齿深和齿顶面越来越小,齿密和齿前角越来越大,以提高金属针布的穿刺能力,增强分梳、加强转移。道夫金属针布齿密变化不大,齿型发展趋势为基部侧面带横纹以加强对短纤维的控制,降低落网、加强转移以保证梳理质量;回转盖板针布的发展趋势是针密由小到大,且向匀密和稀密兼顾方向发展,在保证落麻的基础上加强梳理效果;刺辊金属针布以预梳理为主,变化不大。随着梳棉机产量越来越高,预梳理附加器材数量越来越多,金属针布的齿密越来越大以加强对麻纤维的预梳理功能,提高梳理质量[4]。

表4 不同机型麻纺针布配置

4 结语

随着市场需求和短纺技术的应用研究,麻纺应用出现了分离精细化、设备和工艺棉型化、混纺常态化、纱线细号化等特点。麻纤维梳理技术的发展带来针布梳理过程中的5个问题,即梳理不充分、纤维损伤大、落麻多针布嵌杂、针布耐磨周期短和适纺范围小。针对这些问题,应用梳棉金属针布齿条的技术指导梳麻金属针布齿条的研究和制造,采取小齿顶面、表面强化处理高硬度、大齿距、大齿密、柔性分梳及合理的针布配置,以解决麻纤维梳理短绒高、麻结多、针布不耐磨、适纺范围小等问题,实现麻纺梳理质量的提升。