清梳联主要工艺和质量问题探讨（一）

出现次数出现几率（P1/P）/%
1 6 P1=N1 P1=720 5.2
2 5 P2=5A56 P2＝3600 26.1
3 4 P3=16A46 P3＝5760 41.7
4 3 P4=27A36 P4＝3240 23.6
5 2 P5=16A26 P5＝280 3.5
6 1 P6=A16 P6＝6 0.04
P=P1+P2+P3+P4+P5+P6=13806
注：排列公式=M（N-M）AMN；其中 N为混和单元数；M为参加排列单元数，如5个成分出现M为5。
通过以上计算，可看出：
     （1）通过多仓混棉机后，原棉混和情况有了很大改善，瞬时输出单一混棉成分的机率很少，仅0.04%，克服了原来抓棉机瞬时单点抓取造成单一成分喂入的缺点；
    （2）“不同时喂入同时输出”型多仓混棉机输出的混和原棉，其组成成份也是不稳定的，6种混棉成分同时出现的机率不大，4种混棉成分获得混和的机率最大。
    “同时喂入，不同时输出”型由于输出平帘上各层原棉已似三明治叠合，所以角钉帘在抓棉时能全部抓到各层原棉，因此B7/3型瞬时输出的混和原棉其组成成分是比较稳定的。
    1.2.4 多仓混棉机的混和实质是并合
不论何种型式，在仓内不发生混和作用，只有延时错位后，顺序迭加在水平帘或送入混棉通道内时，各仓的纤维才相互产生并合作用。所以多仓混棉机的混和实质是并合，混和效果和仓数有关。
上述分析基本是一致的，混棉单元小，混棉效果就好；“同时喂入，不同时输出”的混和效果比“不同时喂入，同时输出”的缺成分率要低等。上述分析都说明混棉效果和抓棉机混棉单元包数、瞬时混合数、抓棉辊抓取深度、混棉机仓数等有关，这为我们提供了改进的方向。
    1.3 提高开清棉系统混棉效果的措施
    1.3.1 加大混棉机仓位数，提高混和效果
上海纺研院曾对多仓混棉机不同仓位数的混和效果做过多次试验表2所示。
表2 多仓混棉机不同仓位数的混和效果试验
仓位数第一次（1974年6月）第二次（1981年）
混合不匀率H/% 增值混合不匀率CV/% 增值
10 5.17 100 6.94 100

7 7.8 151 12.0 172
4 9.8 190 15.35 221.2
注：（1）涤/粘65/35 品种；（2）以溶介法测生条中涤纶含量，计算混合不匀率。
从2表显示，混合不匀率和混合仓数成反比，随着混合仓数的增加，生条混合不匀率显著下降，即仓位多，容量多，并合棉层多，混和效果也好。
    1.3.2 多仓串联，增加混合次数，提高混合效果
为提高混棉效果，也可采取二台多仓串联排列，如4×4或4×6仓组合，以增加混合次数，使混棉更趋均匀。但4×4组合，由于4仓储棉量一般为200 kg，因此稳定生产和蓄水池作用较差，同时增加一台多仓，棉结有可能增加10%~20%，因此近几年使用较少。
    1.3.3 提高入仓原棉的混合质量
就是使过去喂入棉仓时的单一成分（即大单元，按成分集中排包方法）变为经过初步混和的接近配棉混合比的复合成份，这就要从源头——抓棉机开始，通过设备、管理、工艺系统改进，使混棉基本实现按配棉成分进行混和，主要措施是：
（1）往复抓棉机采用宽幅抓臂，双抓棉辊，增加了抓棉包数，提高瞬时混和效果。抓棉机抓臂由1700 mm加宽到2300 mm，横向可排国产包五包，结合双抓棉辊，抓取棉包数最多时可达10包，基本接近全成分混棉，提高了瞬时混和效果。
（2）改进排包方法，采用小单元混棉，按配棉成分组合排包，减小混棉单元量，提高混和效果。①“小单元混棉”即把一个混棉大单元分成若干个小单元，缩短了混棉不匀周期，提高了混合比；②按配棉成分组合排包，即在一个混棉单元内，根据配棉成分交叉排列，使每次抓棉都能抓到主要成份，可以稳定混和质量；③在工艺上“快抓、浅抓”。在保证供应，提高往复抓棉机效率前提下，做到小棉束抓取。快抓也是为了缩短混棉不匀周期，使喂入多仓混棉机的每一个全成分棉量降低，提高混合比，增加多仓并合混和的机率。
1.4 采用幅宽抓臂，小单元混棉，按成分组合科学排包后混棉效果
为进一步说明上述措施效果，进行模拟分析如下。
1.4.1 混棉条件
条件：往复抓棉机长23 m，排包有效长度20 m～21 m，抓臂宽2300 mm，双抓辊；多仓混棉机6仓，1200 mm宽；国产包；混棉成分：A 25%，B 20%，C 20%，D 10%，E 10%，F 10%，G 5%；小单元混棉包数为20包，排包如图所示。抓棉臂往复速度12 m/min，下降深度1.5 m，效率93%，产量500 kg/h（8.33 kg/min）；棉仓内棉絮密度25 kg/m3。
A A A A
B B B B
C C C C
D E D E
A F G F
v 排包长度4×800=3200 mm
图1 排包图
测算情况如下。
(1)抓取一个完全成分时间：
小单元排包长度（m）/往复速度(m/min)
= 3.2/12/
＝0.267 min
(2)一个完全成分的棉量:
u＝S×产量(kg/min)
＝0.267×8.33
＝2.224 kg
(3)混合比:
ρ＝Q/U=308/2.224=138.5
(4)缺成分率:
Y ＝（1-〔Kn-b〕/N）×100
＝（1-（5×6）/20）×100
＝-50% (负数表示不缺成分)
(5)一个完全成分的棉量占棉仓的体积:
V ＝u/棉仓内棉絮密度×106
＝2.224/25
=88 960 cm3
(6)一个完全成分的棉量占棉仓的高度:
h ＝V/混棉机宽度×棉仓宽度×106
＝88 960/（120×50）
＝14.83 cm (FA028型)
h =V/混棉机宽度×棉仓宽度×棉仓数
=88 960/（120×50×6）
＝2.47 cm (FA029型)
1.4.2 混棉情况分析
双抓棉辊提高和改善了瞬时混合效果。由于两抓棉辊中心距为400 mm，故当前抓棉辊进入两包交接处，即开始抓取二排棉包，共10包，后抓棉辊进入交接处，抓取一排棉包，时间为各一半。结合上述排包情况，其中全成分为25%，6个成分为25%，5个成分为37.5%，4个成分为12.5%，不论是4个还是6个成分，其中都含有A、B、C、D或E共占75%的主成分，虽然其成分比例不完全符合配棉要求，但足以保持配棉成分的稳定，在经多仓混棉机并合、混和，基本能保证配棉的均匀性和稳定性。
从上述测算，采用“小单元混棉，按成分组合排包、宽幅、双抓辊、快抓、浅抓”的排包抓棉工艺，以上案为例，抓取一个完全成分时间仅0.267 min，合16 S，一个完全成分的棉量为2.224 kg，折合棉卷为5.3 m，一个完全成分的棉量喂入FA028型多仓混棉机的高度14.83 cm，在FA029型多仓混棉机的高度为2.47cm,并且其中7个配棉成分中含有5个成分及以上的棉絮占87.5%，这样的棉絮结构，即主要成分占80%以上的仅247 cm薄薄一层的棉层在经6仓并合混和，其混和效果明显要好于原来排包方法，基本上解决了自动抓棉机混棉不均的难题,并且任何形式的多仓混棉机输出的棉层都是混和均匀和稳定的。
1.5 提高清梳联开清棉流程的混棉效果
提高清梳联开清棉流程的混棉效果，必须从设备、管理、工艺各方面综合治理。实践证明，自动抓棉机采用宽幅抓臂、双抓棉辊，管理上小单元混棉，按成分组合科学排包和快抓工艺后基本上克服了清梳联开清棉流程混棉不匀的缺陷。
2 棉结与短绒
棉结与短绒是清梳联的主要质量指标，它在整个流程中的变化规律如表3所示。
表3 清梳各机台出口棉结与短绒AFIS试验情况
机型原棉 FA006 FA103 FA-028-8 FA106B FA031 FA108E FA177A FA221B
棉结/粒·g-1 191 198 252 255 269 286 321 312 60
单机变化/% 3.66 27.27 1.19 5.49 6.32 12.24 -2.80 -80.77
累计变化/% 3.66 31.94 33.51 40.84 49.74 68.06 63.35 -68.59
短绒率W/% 8.22 7.38 8.25 8.06 8.03 8.26 8.39 8.53 7.71
单机变化/% -10.22 11.79 -2.30 -3.37 2.86 1.57 1.67 -9.41
累计变化/% -10.22 0.36 -1.95 -2.31 0.49 2.07 3.77 -6.20
注：短绒长度为≤12.7 mm。
上述演变规律，反映棉结与短绒既相似又矛盾。所谓相似，即在开清棉过程中，棉结短绒都是增长的趋势，并都随流程长、短，开松强度强弱而增减；在梳棉，棉结经梳理后大幅去除，而短绒AFIS试验12.7mm以下有所下降，但YⅢ型手工常规检测16 mm以下的一般均有所增加，所以棉结与短绒又是一对矛盾。因此在工艺上，开清棉要抑制增长（棉结短绒）梳棉则要强化除结，兼顾短绒。
2.1 开清棉抑制棉结、短绒增长的有关工艺参数
抑制棉结、短绒的增长，首先必须保证清棉除杂效率的前提下进行。主要工艺措施如下。
2.1.1 开清棉流程要短，机幅要宽
筵棉含结杂、短绒多少，除了和原棉质量密切相关外（特别棉结），更主要是取决于开清工序流程机台的配置、打手形式及相关工艺参数。表3显示，棉结在开清工序是逐台增加的，经梳棉后大幅降低，短绒在开清工序可以做到不增加或稍有增加，因此现代清梳联开清部分都采用“一抓、一开、一混、一清”的短流程配置。某厂在表3工艺流程中，对FA108E型机做停、开常规试验，说明停开FA108E型机后对开清棉部分棉结、短绒增长明显降低，如表4所示。开清棉的棉结增长率由66.35%降到达9.62%，短绒增长率由1.08%降到0.16%，并提高了梳棉机清除棉结和短绒的效果，减少短绒增长，清除棉结率由84.79%提高到85.87%，短绒增长由3.8%降2.9%，使清梳短绒总增长率仅3.06%。生条棉结、短绒减少也反映在成纱质量的提高。
表4 FA108E型机开停常规试验（年平均值）
项目棉结/粒·g-1 短绒（＜16mm）/% 成纱质量
原棉筵棉生条原棉筵棉生条条干/% 细节/个·km-1 粗节/个·km-1 棉结/个·km-1 纱疵/个·10万m-1 毛羽/根·10m-1
开FA108E 211 351 53.7 13.63 14.71 18.5 13.5 8.17 37.8 61.75 6.58 148.1
停FA108E 208 332 46.9 13.37 13.53 16.4 13.4 6.5 40.2 46.9 3.1 92.3
变化量 -19 -6.8 -1.18 -3.45 -0.12 -1.67 +2.4 -14.85 -2.58 -55.8
所以开清棉流程设备的配置，既要改变过去多机台渐进开松的概念，也不是单纯机台数量的减少，而是工艺流程的缩短。开清棉短流程是保护纤维不受、少受损伤，减少短绒、棉结增长的主要措施。
近年来，开清棉设备基本上已宽幅化。宽幅后，在产量不变的条件下，可以薄喂轻打，保护纤维；可以增加抓取棉包数，提高瞬时混和；多仓混棉增容近1/3，有利于提高瞬时混合均匀和调节供应稳定生产的作用。在提高开松度的同时，单轴流除杂效率由15％～20%提高到25％～30%。所以宽幅对改善提高短流程后开清棉工艺质量极为有利，并且缓和了“开松度、除杂效率和棉结、短绒增长率”的一组矛盾。因此开清棉设备宽幅化，不仅是为了提高产量，而是更好地贯彻开清棉的工艺原则和提高产品质量。
2.1.2 开清柔和、转移适度，抑止棉结、短绒增长
柔和是指开清棉机台各种打手速度在保证工艺和质量的前提下尽可能低速运转。如单轴流打手速度从过去700 r/min～800 r/min，现已降到500 r/min ～600 r/min，青机FA106型机主除杂辊速度从1800 r/min降到目前的500 r/min左右；郑机FA109型机三刺辊第三辊速度从3428 r/min降到2056 r/min（如表5所示），都对抑止短绒和棉结的增长起到较好的作用，但除杂效率有所下降。
最近郑纺机已将相邻两刺辊的线速比由1.7倍降到1.4倍,第三刺辊速度还可下降。
需要指出的是，打手速度不是越低越好。有文献报道，以青岛清梳联为例对FA105A型单轴流开棉机不同打手速度对棉结、短绒的变化进行测试，如表6所示。
表6显示，当FA105A型机打手速度降到458 r/min、401 r/min时，棉结、短绒都比520 r/min有增加，说明棉结、短绒在开清棉机上的增加或变化，不仅和开松强度有关，同时还有转移的问题，因此速度过低，转移不畅也一样会增加短绒、棉结，FA116型机的试验也有类似情况。
表5 清棉机（FA109型机）不同打手速度除杂、短绒、棉结的关系
项目参数
速度第一辊筒/r·min-1 1191 1071 953 834 715
第二辊筒/r·min-1 2104 1894 1603 1473 1262
第三辊筒/r·min-1 3428 3085 2742 2399 2056
除杂效率入口含杂率/% 1.38 1.2 1.23 1.13 1.13
出口含杂率/% 0.82 0.83 0.87 0.92 1.06
理论除杂效率/% 40.58 24.51 29.27 18.58 20.30
短绒
（≤16mm）入口短绒率/% 8.55 9.07 9.06 9.29 8.14
出口短绒率/% 9.36 9.84 9.82 9.95 8.32
短绒变化率/% +0.81 +0.77 +0.76 +0.66 +0.18
棉结入口棉结/粒·g-1 613 590 652 666 704
出口棉结/粒·g-1 723 666 752 730 771
棉结棉化率/% +18.14 +12.88 +11.20 +9.77 +9.52
表6 FA105A型机打手速度与棉结、短绒（AFIS试验）关系
打手速度/r·min-1 检测位置棉结短绒
棉结/粒·g-1 增长率/% 短绒率/% 短绒增长率/%
401 入口 299 58.5 15.1 +41.1
出口 474 21.3
458 入口 297 32.70 16.6 +8.4
出口 394 18
520 入口 245 31.80 14 0
出口 323 14
610 入口 361 -12.5 15.8 -6.3
出口 316 14.8
660 入口 324 -7.1 18 -23.9
出口 301 13.7
700 入口 278 -21.2[ 15 -7.3
出口 219 13.9
750 入口 337 3.0 14.3 -3.5
出口 347 13.8
800 入口
出口 346
359 3.7 15
14.9 -0.6
开清棉流程中，打手速度还应注意以下几个方面。一是往复抓棉机抓棉辊速度，有工厂试验，抓棉辊速度自1565 r/min下降1340 r/min后短绒率由20.9%下降为9.72%,下降1.18个百分点。根据目前抓棉机的生产情况，抓棉辊速度可控制在1000 r/min ～1200 r/min，宽幅抓臂可设定在1000 r/min左右。
另一处不被人注意的地方是喂棉箱开松辊速度，棉流经喂棉箱开松辊打击后，棉结约增加10%左右，某厂通过试验，速度由1050 r/min降到600 r/min，棉结增长率由12.1%降低到1.5%，杂质变化率由-9.8%降低到-2.4%,短绒率变化由1.7%降低为0.8%，除对杂质稍有影响外，对减少棉结和短绒都有利，因此喂棉箱速度也不宜过高。
柔和开清也指开清工艺中开松与除杂的配置。
开清短流程后，仅有两台开松、除杂设备，既要充分发挥轴流开棉机除大杂的作用，做到早落少碎，又要发挥精开棉机除中小杂的功能，使棉束更小，为梳棉机梳理创造条件。其中轴流开棉机对棉流进行自由开松、打击，对纤维损伤少，而精开棉机是流程中唯一的握持打击点，既是产生棉结和短绒的部位，又是排除短绒的部位，因此要注意预开松除大杂和精细开棉除中小杂的合理配置。目前基本有两种工艺形式，一种是加强前部预开松及除大杂的能力，而减轻精开棉机开松除杂负担，如立达、青机、金坛采用单轴流除杂效率高，为精开棉机打手降低速度创造条件。另一种以加强后部精开棉机开松、除杂功能为主，如特吕茨勒、郑机的流程，虽然三刺辊开棉机速度已有所下降，但仍居高不下，对增加短绒棉结存在影响，为之在后部增加强力除微尘机以排除短绒，控制筵棉短绒率。
2.1.3 清梳除杂合理分工，控制棉结、短绒在开清棉流程中增长
由于清梳除杂有互补性，因此要克服片面追求开松度和除杂效率的影响，以控制棉结、短绒在开清流程中过高增长。
合理分工是指清梳除杂合理分工。对除杂要系统考虑，该在清棉去除的别留给梳棉，该在梳棉排除的别留给清棉，也就是开松、除杂上清梳要合理负担，达到最佳效果。
清梳除杂合理分工，实质上就是清梳之间除杂分配，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）控制清梳联中筵棉含杂率在1%以内时可以保证成纱达到国家标准，也就是不要由于追求筵棉含杂过低而损伤纤维，多出短绒。
（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在80%以下，最高不大于100%（AFIS仪检测）；短绒（16 mm以下FⅢ仪器检测）增长率不超过1%，力求做到不增长或负增长。
（3）当棉结或短绒增长率超过以上指标，并且筵棉含杂率处在较低水平时，可适当降低除杂效率；如含杂已处于1%左右时，就要调整开清工艺。

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