清梳联工艺的矛盾、规律和若干问题

    从表1可看出以下规律：
    1）棉结在开清棉过程中是逐步递增的，而尘杂是逐步递减的，特别是清棉机的握持打击使棉结急剧增加；
    2）开清棉工序设备配置愈多，即流程愈长，棉结产生的机会愈多，而尘杂减少的机会也愈多；
    3）经梳棉机梳理后，棉结杂质都有明显降低，棉结去除率在80 %以上。
    1.2.2 开清部件速度越高，短绒、棉结增长越多
    过去由于过分强调开清棉工艺的开松度和除杂作用，所以各机的开清部件速度比较高，但是带来棉结、短绒的高增长（表2）。
    1.2.3 清、梳除杂效率有互补性

    我们在总结清梳联经验时，发现清、梳除杂效率有互补性，如北京纺织工程学会1993年的测试和统计资料显示A型工艺清棉除杂效率为68 %，而梳棉除杂效率为28.8 %，清梳总除杂效率为96.8 %；D型工艺清棉除杂效率为32.03 %，梳棉除杂效率则为63.57 %，清梳总除杂效率也达到95.6 %。
    据此，我们可以看到，过去为达到开清棉的开松度、除杂效率指标而提高开清部件的速度和锯齿加密等，不一定能取得好的效果，而更应该探讨清梳除杂合理分工的问题，以便全面地改善和提高生条及成纱质量。
1.3 清梳工艺和设备的核心是保持纤维原有的特性不受或少受损害
    从整体看，棉结、杂质的去除在清梳工艺中有互补性，但短绒经梳棉工序后不减反增，所以从整个设备、工艺、质量要求来看，清梳联的主要矛盾是短绒，而短绒又是影响成纱质量的主要因素，河南南阳纺织集团的试验结果（表3）充分说明了这点。

    从表3可看出，生条短绒含量的高低，直接影响成纱质量。短绒越多，成纱疵点就越多。短绒多不利于并条对纤维运动的有效控制，不利于控制浮游纤维，不利于提高纤维伸直平行度，不利于粗纱内在结构质量，从而造成细纱牵伸及摩擦力界不稳定，条干差，粗节、细节、棉结量增大，强力差异大，成纱毛羽多。
    因此，如何保持纤维原有的特性不受或少受损害，也即减少纤维损伤、少增短绒是清梳工艺的核心，是一个综合性的系统课题。
    2 清梳联工艺若干问题
    要用好清梳联，不外乎设备、工艺和管理等3个方面。根据各地经验，可概括为1个基础、2个要点、6条措施，现探讨如下。
    2.1 一个基础 —— 选好设备
    当今清梳联设备众多，选好设备是首要任务。
    2002年北京纺机展展出了10条清梳联生产线的设备或样本，基本分为3种模式：
    1）往复抓棉机 → 单轴流开棉机 → 多仓混棉机 → 精清棉机 → 梳棉机，分别由瑞士Rieter（立达）和青岛宏大纺机公司展出；
    2）往复抓棉机 → 轴流开棉机 → 多仓混棉机 → 三刺辊清棉机 → 梳棉机，分别由德国Trutzschler（特吕茨勒）、意大利Marzoli（马佐里）、英国Crosrol（克罗斯罗尔）、台湾王田和郑州宏大纺机等5家公司展出；
    3）往复抓棉机 → 单轴流开棉机 → 多仓混棉机 → 第一清棉机 → 第二清棉机 → 梳棉机，江苏金坛纺机和台湾明正公司各有展出。
    3种模式的前部配置基本为一抓一开一混（其中Crosrol为先混后开），只是机台性能不尽相同；主要不同在后部精清棉机的形式。3种模式的工艺特性见表4。

    综合以上情况并结合清梳联的矛盾、规律和少产短绒的要求来衡量，第一种模式，即以预开清能力强的单轴流和工艺上短流程的柔和清除型为好。
    但从各地使用的实际情况分析，3种模式都有其优点和特长：第一种模式以纺中高支普梳、精梳纱即9.7 ～ 19.4 tex（Ne 30 ～ 60）为好，如安庆棉纺厂、德州棉纺厂都采用此模式，并取得较好效果；第二种模式用在含杂较高的原棉时或者粗支纱时较合适；而第三种模式则应变能力强，流程可长可短，如用一道清棉并采用梳针打手则可适用于长绒棉品种，同时对规模不大、翻改品种较多的企业也较适宜。
    2.2 两个要点
    根据清梳联的矛盾和规律，我们要把握以下两个要点。
    2.2.1 处理好一组矛盾，做到棉结、杂质、短绒兼顾
    开松、除杂是开清棉的一个主要功能，除杂效率也是开清棉的一个重要指标，但除杂效率、开松度与棉结、短绒又是一组密切相关的矛盾。处理好这组矛盾的要点是要克服片面追求清棉开松度和除杂效率的倾向，做到棉结、杂质、短绒兼顾。
具体到清棉除杂效率掌握多少为宜，总结各地经验可概括为：
    1）首先要满足成纱质量指标、用户需求以及后道工序对原纱的要求；
    2）要控制棉结、短绒增长率，一般情况下筵棉比原棉的棉结增长率控制在80 %以下，最高不超过100 %，同时筵棉比原棉的短绒增长率最高不超过1 %，力求做到不增长或负增长；
    3）根据原棉含杂情况调整清棉工艺。
    贯彻以上指导思想，就可以在保证或满足成纱质量要求下达到除杂效率恰当而棉结、短绒增长少的目的。如德州棉纺厂生产的CJ 14.6 tex和CJ 18.2 tex，原棉含杂1.03 %时，采用单轴流FA105打手速度500 r/min，清棉机FA116刺辊速度降到320 r/min（一般为500 ～ 600 r/min）。用AFIS仪器检验，筵棉比原棉的棉结增加59.2 %，带籽壳棉结增加18.4 %，尘杂降低43.5 %，16 mm以下的短绒，根数法增加1.5个百分点，重量法增加0.43个百分点，取得较好效果。
    2.2.2 除杂要合理分工
    清梳除杂合理分工，就是对除杂要系统考虑，该在清棉去除的别留给梳棉，该在梳棉排除的别交给清花，以达到最佳效果。
现在整个清梳联在短流程后仅3个开清点，即开棉、清棉、梳棉等3处，所以现在提出的合理分工既包括清梳之间，也包括开棉、清棉、梳棉三者之间的分工。
    从形态上说，三者的除杂要求是开棉除大杂，清棉除中杂，梳棉除小杂，目前界定大、中、小杂的标准尚 没有。因此现在说的除杂合理分工只能根据实践经验来探讨。所谓除杂合理分工，实质上就是清梳之间的除杂分配。根据常年积累的经验，提出不论原棉含杂多少，控制清梳联中筵棉含杂在1 % ～ 1.1 %以内的要求，即不要因追求筵棉含杂过低而损伤纤维，多出短绒。
我们再来验证北京纺织工程学会4种工艺中D型工艺。该工艺除杂效率为4种工艺中最低的，仅32.03 %，但该工艺使用原棉含杂率为1.26 %，则筵棉含杂率为1.26×（1－32.03 %）＝0.857 %，低于1 %是可行合理的。D型工艺的成纱质量也达到乌斯特89公报25 %水平，并且单强不匀是4种工艺中最好的。
    实际生产中，掌握清棉总除杂效率应比最低除杂稍高，一般以增加5 %左右为宜。
为了提高预开清能力，实现柔和清除、降低短绒增长率，对开清棉内部的除杂分配也应关注，一般开棉、清棉之间除杂分配以1∶1为宜，即当开清棉总除杂效率为50 %时，开棉机的除杂效率以不低于25 %为宜。
    2.3 六条措施
    2.3.1 重视第一道工序，做到轻抓、细抓、抓小、抓全、抓匀、 要除杂好、混合均匀，首要条件在于开松好、棉束小，所以要重视第一道工序。
    1）轻抓。据工厂实践经验，抓辊速度和短绒增长成正比，如生条短绒率（＜16 mm）在抓棉辊速度1 565 r/min时为20.9 %，降到1 340 r/min时为19.72 %，下降了1.18个百分点，所以要轻抓。现在一般已从1 600 r/min降到1 250 r/min左右，但有的企业如江西江纺有限公司降到650 r/min。所以进一步降低抓棉辊速度，实现轻抓的潜力还不小。尤其2 300 mm幅宽的抓臂，完全可以降到1 000 r/min以下。
    2）抓全。就是瞬时抓的成分要多、要全。首先要十分注意做好棉包的排包图，即使小单元混棉也要如此。力求抓棉机在任何区段抓棉时，其所抓取的成份能接近配棉表的平均成份。第二就是采用宽幅抓臂，幅宽2 300 mm的一次可抓取成份为3 ～ 5个，而1 700 mm的只有2 ～ 4个。另外宽幅抓臂在单量不变情况下还可做到精细抓棉和轻抓少伤纤维。
    3）抓小、抓细、抓匀。1993年北京纺织工程学会对抓棉机的棉束统一取样测试，4条生产线的棉束重量在25 ～ 30 mg/个之间，棉束大小和抓臂往复速度、抓臂每次升降深度、抓棉辊速度以及运转率有密切关系。所以降低棉束重量，首先不宜提高抓棉辊速度，以免造成短绒率增长；要在保证产量供应的前提下以减小抓臂往复速度或升降幅度和提高抓臂往复运行的运转率为好。
从各地经验来看，棉束重量宜控制在30 ～ 50 mg /个之间，抓臂往复运转率在95 %左右，不宜低于90 %。
    此外，肋条和抓齿缩进距离对抓棉均匀有影响，一般棉包紧时宜小，棉包松时宜大，当棉包松紧混用时，缩进距离宜适当放宽，可避免对松包抓取棉块过大的现象。
    2.3.2 经常保持梳理元件的锐度
    梳棉机既是去除杂质，又是产生短绒和排除短绒的主要环节，是清梳联中的核心设备。要解决这一矛盾，既要优选梳理原件，做到七配套（表5）和合理配置工艺，更要经常保持梳理元件的锐度。

    梳棉机高产后，针布、盖板等梳理元件的使用期显著缩短，如Graf针布使用寿命为450 t纤维，按梳棉机台时50 kg计是409天，加上运转率后也就是一年零一个季度。所以国外梳棉机制造厂商对保持梳理元件的锐度十分重视，如Rieter公司首先推出IGS系统机上磨针装置；Trutzschler公司也安装PGS磨盖板系统和梳棉机盖板管理系统等，都是保持梳理元件在运转中的锐度，延长针布使用寿命。
    国产高产梳棉机在这方面的差距较大，在现有条件下，我们应做好以下几点。
    1）机械制造厂出厂的锡林、道夫圆整度、动平衡等都要达到规定要求，尤其盖板每台根丝差累计不超100根丝；做到开车前不预磨。
    2）生产过程中增加磨针次数。现在高产梳棉机产量增加了，磨针周期也不能超过一个半月，为此建议用机上磨盖板装置，以便在3个月中增加1 ～ 2次机上磨针，以保持针尖锋利。
    3）根据针布使用寿命进行更换，用AFIS仪器检测，当棉结去除率低于60 %时，就应更新针布。
    2.3.3 合理选定主要打手速度
    合理选定各机台主要打手、梳理部件的速度，是多开松、轻打击的关键，也是减少纤维损伤、降低生条短绒含量的重要环节。
要根据原料、品种和产品质量的要求，在既做好纤维开松、梳理及转移，又不过度损伤纤维的前提下，各机打手及梳理速度宜低不宜高。在这方面各使用厂总结了很多经验，如德棉股份有限公司在使用青岛宏大清梳联时为解决生条结杂和短绒率做了大量工艺实验，工艺调整后取得较好效果。主要调整情况为：1）FA116打手速度从650 r/min降到320 r/min；2）FA105I的打手速度从600 r/min 降到500 r/min；3）调整刺辊、锡林速度为660 r/min及390 r/min。相应调整有关隔距后，生条棉结从18粒/g降到10粒/g；小于16 mm短绒率从22 %降到15 %；5 m生条内不匀率U值达到0.9 %，外不匀率U值达到1.4 %左右。
    由于各厂使用原料、质量要求、设备配置、打手及梳理部件的型号（式）不同，所以都要通过工艺试验精选各机速度，实现降速少打、少伤纤维的目的。
    2.3.4 关于喂入絮棉和生条单量问题
    过去认为单量轻，有利于提高转移率，改善锡林和盖板间的分梳作用。事实上高产梳棉机已采取了刺辊加装分梳板、锡林加装前后固定盖板、盖板逆转、新型针布等措施，加强了对棉层的分梳，弥补了因单量重而造成刺辊分梳不良和分梳力不够的缺陷。
当梳棉机在高速高产和使用金属针布以及其它高产措施后，过轻的单量有以下缺点。
    1）喂入单量过轻，则在相同条件下，棉层结构不易均匀，如产生破洞等，而在高产梳棉机内，由于针面负荷低，纤维吞吐量少，不易弥补，因而造成生条短片段的重量恶化；
    2）生条单量轻，直接提高了道夫转移率，降低了分梳次数，在高产梳棉机转移率较高、分梳次数已显不足的情况下，必将影响分梳质量；
    3）生条单量轻，为保持梳棉机一定的台时产量，势必提高道夫速度，这不利于剥棉，易造成棉网飘移而增加断头，并对生条条干不利。
    生条单量不宜过轻，一般在20 ～ 25 g/5 m之间。但也不宜过重，定量加重意味整个纺纱过程牵伸要随之增加，会使纱疵增加，影响成纱质量。
    还必须注意，在纺高支纱时，由于后部设备牵伸功能不同，为了平衡前纺各工序及细纱间的牵伸分配，生条定量必要时应减轻并低于20 g/5 m。
    2.3.5 要用好自调匀整，但不能依赖自调匀整
    为改善生条不匀率一般都在梳棉机上采用自调匀整装置。但自调匀整装置的匀整能力有限，不可能把各种喂入不匀都匀整到一个水平，只能在原有基础上获得一定的改善。为此首先要用好自调匀整，同时要记住不能依赖自调匀整。
    2.3.5.1 用好、管好自调匀整
    1）要有专人负责自调匀整各工艺参数的设定、调整和管理，一般由纱厂试验室工艺员或车间工艺员负责。
    2）只允许有一个参数变动，其它参数原则上都应一致。清梳联输棉管内棉流速度及管道布局（直线输棉或U型输棉）、供应台数等都会影响各台梳棉机喂棉箱内絮棉的喂入量和絮棉密度，自调匀整就是根据各棉箱内絮棉密度或输出厚度的不一致，来调整喂棉罗拉速度，缩小各梳棉机生条重量的差异。
    自调匀整的工艺参数较多，如棉箱输出处棉层厚度、影响棉层密度的下棉箱气压和增减压力的范围以及牵伸系数等，如果在一条生产线内各机台参数不一，那么出现了问题就无从下手，所以只允许一个参数变动，其它参数原则上都应一致。如河北衡水远大棉纺厂在使用青岛宏大清梳联设备生产纯涤纶缝纫线时的做法是：
    ①合理选择Gain值、Weight值及K1等参数，并且在同一条生产线（8台）内各机台完全一致。主要工艺参数见表6。

    ②调整FA179B棉箱输出挡板位置（即调整输出棉层厚度），根据各机台在上述参数条件下，自调匀整器Feed（喂入棉层厚度显示）在60左右时，锁定位置。
    ③生条质量情况：10 ～ 12月份外不匀CV % 1.4 ～ 1.5，外不匀≤2.5 %，合格率93 % ～ 100 %；内不匀CV % 0.9 ～ 1.0、内不匀≤1.5 %，合格率97 % ～ 100 %；生条5 m重量±0.4 g，合格率88 % ～ 95 %；条干CV % 2.69 ～ 2.78，条干CV%≤3.1，合格率98 % ～ 100 %，棉结（日平均）0.4 ～ 0.5粒/ g。
    有的工厂做法略有不同，仍以青岛宏大FT024自调匀整器为例，根据试验结果，锁定Lump、Gain、K1、K2、K3和棉箱挡板进出位置，而调整Weight键，使匀整器Feed保持在60左右，也能做到生条外不匀1.5 %，内不匀在1 %以内，如德棉股份公司、日照棉纺厂等。
    不管哪种方法，基本经验是只允许一个变数，或Weight或下棉箱挡板进出位置，但以前者为好。
    2.3.5.2 确保全流程纤维密度的稳定
    采用自调匀整装置后，有效地解决了清梳联生条质量上存在的主要问题。但是影响单台班间不匀率的因素有原棉、温湿度、喂入量及生条平均定量偏差的稳定情况以及自调匀整系统的稳定性等，所以清梳联的运转正常和稳定，以及各个环节纤维密度的稳定性是自调匀整获得良好匀整效果的基础。为此要做好以下几项工作。
    1）输棉、排尘管道及棉箱气压稳定
    管道内压力波动小，才能做到各梳棉机棉箱落下率接近一致，同时压差要符合规定且稳定，才能使棉仓内棉层密度稳定，落棉、尘杂、短绒排除顺畅。
    2）配棉要注意纤维细度保持稳定
    配棉时要重视原棉纤维号数的变化，逐批抽换，平衡过渡，减少波动。
    3）保持温湿度稳定
    由于回潮率波动造成生条定量上下波动而偏移，所以清梳联车间的空调既要保持温湿度稳定，又要正压运行，这是控制生条重量偏差小的重要保证。
    4）电压要稳定
    清梳联系统中采用了PLC控制及变频器等微电子技术，这些新技术对电网电压要求甚高，如果波动较大，既影响灵敏度，又有可能烧毁集成线路板，所以除平时加强检查及时处理外，必要时应采取保护措施，如加装稳压器等，保持电压稳定，保证生产稳定。
    2.3.6 合理配置和利用气流
    这是用好清梳联的关键。当清梳联系统气流配置不当时，不仅影响正常开松、排杂，甚至会发生设备噎车现象，严重损伤纤维，所以要注意以下几点。
    1）要重视空调和除尘系统的设计和维护管理
    设计上注意两个风量的平衡，即车间送风量和排风量的平衡、排风量和过滤量的平衡。一是要使车间保持正压，二是过滤量要大于各机台实际排风量，一般大10 %左右。
    为避免滤料充塞影响排风，要注意纤维分离压紧器、粉尘分离压紧器的回风流向，如进入一级滤尘室则增加了一级滤网负荷并影响气流循环，形成糊网，为此必须使纤维分离压紧器、粉尘分离压紧器的气流进入二级滤尘室，以减小一级过滤网的糊网概率；另外滤料也应定期清洗，定期更换，以保证各机台的负压满足工艺要求。
    2）要合理配置各机台出入口的气流、气压
    配置适当与否，直接影响各机台的开松、除杂效果及落棉量、落棉含杂与细小尘杂的排除。棉流进出口的压力不宜过高，否则既浪费能源又造成棉流翻滚而增加棉结。尤其无凝棉器的流程更应注意。为此要通过试验对比，选择合适的静压值。
    3）清梳联输棉管道要选择适当的气流输送速度
    清梳联输棉管道把清棉、梳棉工序连成一个整体，它的工作状况稳定与否，直接影响生产效率和生条质量。关键是流速的稳定，必须要经济合理，既满足工艺要求，又要使消耗功率为最小。风力过大将造成第一台梳棉机的风管口气流进入棉箱时，棉层翻滚形成萝卜丝，分梳后产生大量棉结并且出现首台梳棉机储棉不足，棉层超薄造成匀整数据起伏变化大，影响片段匀整效果。
    为此我们必须对风速、风压跟踪调试、反复测定，优选合理的风速、风压。如高唐棉纺厂将输棉风机由2500 r/min降到2000 r/min 后，管道两端静压值由2 261 Pa（17 mmHg）降到1 995 Pa（15 mmHg），解决了首台棉箱的储棉量不足，并且再没有出现超薄现象；再如江西纺印将输棉风机39 Hz调试到32 Hz，初压由500 Pa降到400 Pa，消除了第一台梳棉机在配棉箱交点产生萝卜丝和棉块在管道内翻滚现象，对提高生条不匀率及降低结杂都有显著效果。
    3 结语
    清梳联的矛盾和规律，是机械制造厂对清梳联设备改进和提高的指导原则，也是生产厂设备选型和制订工艺参数的准绳，这同样适用于传统的清棉、梳棉机。
    以上清梳联的工艺探讨，仅是原则意见。由于各厂清梳联的工艺流程和配用单机不同，生产的品种、使用的原料以及质量要求等都不尽相同，因此，具体的工艺参数还须经各厂的试验和实践后予以制订。
    清梳工艺的矛盾和规律以及若干问题，是近几年来各地的经验总结，虽然较过去有了很大的发展和提高，但当前清梳联在使用中仍有不少问题，诸如高产和短绒的矛盾、生条棉结的形态和成纱质量的关系，如何保持纤维主要特性少受损伤或不受损伤的问题等尚需进一步研究、探讨。希望机械制造厂和生产使用厂的科技人员共同努力、携手合作，对清梳的矛盾、规律以及工艺的研究有进一步的深入和提高，为加速发展清梳联新技术创造更好的条件。(中国纺织工程学会棉纺织专业委员会 :李妙福 苏馨逸)