清梳聯工藝技術綜述

1  前  言
    20世紀60年代起在國際上開始推廣應用清梳聯，已有近40年的歷史，公認為一項成熟的工藝技術，是棉紡行業現代化生產的重要標志。我國清梳聯研制雖從1958年開始，但由于當時對清梳聯認識不足，單機水平、控制技術、器材性能等條件均難以滿足清梳聯的要求，幾十年來一直在簡易清梳聯周旋曾幾下幾落難達目標。直到20世紀80年代，全國各地引進國際知名廠商清梳聯生產線，在工藝技術、質量水平、經濟效果明顯，遂引起各級領導的重視，并列入國家“八五”重點攻關的紡織工業重中之重項目后，國產清梳聯又一次推向高潮。從1993年山東省紡織工程學會、山東省紡織工業廳組織德州紡織廠、青島紡機、金壇紡機聯合研制第一條生產線投產，隨后鄭紡機在引進德國Trutzschler公司制造技術生產的清梳聯在曹縣棉紡廠投產，有力地推動了國產清梳聯在我國推廣應用，并不斷完善提高擴大使用面，使我國制造的清梳聯已近230條線，全國加上引進的已有500條清梳聯生產線。
2  國內清梳聯開發概況
    從“八五”攻關后近幾年來各紡機廠與棉紡織廠的努力，清梳聯在設計制造、安裝調試、工藝優選、器材元件的選用方面，已積累了較多的經驗，紡紗質量已達到國際知名廠商同類機型的水平，國產清梳聯已逐步走向成熟，能適應純棉精梳、普梳、粗中、細號紗及化纖混紡、純紡的要求。并在設備、工藝、質量上有突破性的進展，國內已有多家紡機制造廠供應全套清梳聯設備。
2．1  國內清梳聯制造廠商簡介
  (1)青島紡機廠
  是我國生產梳棉機最早最多的廠，幾十年來積累了豐富的經驗，1993年與金壇紡機廠聯合開發第一套清梳聯，幾年后自行研制開發清梳聯中開清棉機組，打破傳統的模式，廣泛吸收國內外開清棉的先進技術與國際協作配套相結合，近期又消化吸收德國He-gerth公司抓棉機、主除雜機、瑞士Rieter公司B1單軸流開棉機、多倉混棉機等。研制了FT301B連續喂棉控制系統、FT024白調勻整裝置(或配SLT-N勻整器)，配FAl78A配棉箱。可任意選FA201B、FA231、FA203A等高產梳棉機組合的清梳聯。
  (2)鄭州紡機廠
  是我國開清棉機組最早生產的廠，國內大部分清棉設備都來自鄭紡機，對生產清花機械有較豐富的經驗。90年代中從德國Trutzschler公司引進整套清梳聯制造技術流水線，開發了具有該公司清梳聯性能的產品，FA006系列往復抓棉機、FAl03雙軸流開棉機、FA028六倉混棉機、FAl09三滾筒清棉機、FAl51除微塵機、FA221B、FA225型高產梳棉機等。
  (3)金壇紡機廠
  是國內供應開清棉設備的第二個比較大的廠家，是90年代最早與青紡機聯合開發清梳聯的廠家，其配套的開清棉機組是消化吸收瑞土Rieter公司的產品，90年代末與上海交大共同開發了AS-FA008A智能化往復抓棉機，抓棉打手能根據棉包高度、棉花密度自動調節抓取量，自動檢測棉包高度，能適應初始抓棉時棉包高低不平及產量要求，具有自動平包功能，消化吸收B1技術為FAl02A單軸流開棉機及FA025A多倉混棉機，FAlllD精開棉機，FAl72C配棉箱等，可與國內外高產梳棉機配套組成清梳聯。
    (4)臺灣明正紡機廠
    已經在山東膠南建廠，可全套供應清梳聯。
    (5)上海太平洋Crosrol機械有限公司
    上海紡織機械總廠與英國Crosrol公司合資，近期在上海寶山建廠，生產清梳聯設備。
    (6)馬佐里(東臺)紡機有限公司
    東臺紡機廠與意大利馬佐里(Marzoli)合資，生產全套棉紡設備，包括制造清梳聯。
2．2  國產清梳聯工藝技術裝備水平評估
    (1)工藝技術滿足生產要求
    開清棉機組在單機性能提高的基礎上，實現了高效能短流程，實現了一抓、一開、一混、一清的四類主機組合。抓棉機實現多包取用精細抓取(抓小、
抓全、抓勻)，為開清棉短流程奠定了良好的工作基礎。采用自由打擊進一步開松，除大雜硬雜及不孕籽。一混是采用大容量多倉給棉機，使原棉得到較好的混合；一清即采用二刺輥或三刺輥對喂人的微小棉束進一步精細開松與清除雜質。
  在主機設備上，對給棉羅拉、打手、風機傳動采用變頻裝置，打手變速適應對原料開松除雜的要求，風機變速可保證輸棉管道暢通不堵塞，并保證打手除雜開松的效果，給棉羅拉采用變頻，可使清梳聯控制系統能及時準確地根據需要調整系統給棉量，保證瞬時每個棉箱內纖維的密度(或容量)的恒定，提高控制系統的精度，盡最大可能保證各給棉部分的高運轉率，從設備上解決了各給棉部分以往的停、開，影響各機輸出定量，從而保證梳棉重量偏差及重量不勻率以及生條結構的最佳水平。
  (2)先進技術普遍推廣運用
  清梳聯控制系統先進合理，集機、電、儀、氣、微電子、計算機為一體，自動化程度高。單機采用PIX、變頻器、液晶顯示面板操作，參數調整直觀簡便，連續均勻喂棉技術、自調勻整技術、間隙吸與連續吸的技術應用，保證系統的穩定可靠運行與質量水平的穩定與提高。
  (3)關鍵器材得到配套
  高產梳棉機的針布配套規格齊全，目前應用的有2525、2030等系列配以系列的蓋板針布對提高分梳效果，減少結雜與短絨，已有較明顯的效果，在錫林針布采用2030X01550代替2525X01550，據成都二棉、日照、安慶、費城、華綸等5個棉紡廠試驗，在棉結等質量已取得了滿意的效果。在趕超Graf針布方面，做了大量的改進工作，對提高針布銳度、耐磨度等五度水平有了長足的進步。當然這不意味著我國針布耐磨問題已解決，據馬山試驗中心測試說明，我國針布耐磨度與Graf仍有差距，還有待努力解決。
  (4)輔助設備迅速發展
  國內濾塵設備制造廠相繼開發出板式濾塵、蜂窩式濾塵，最近又有新的廠家推出鼓式(或稱圓桶套環式)濾塵設備，各種設備均能適應清梳聯的要求，而最近推出的鼓式濾塵設備結構簡單，壓差小，濾塵效率高，維修簡便，新式濾塵設備的使用對清梳聯單機性能及系統的正常運行起到基本保證作用。目前生產鼓式濾塵設備的廠有江陰紡機、邯鄲紡機、常熟風機廠、精亞空調設備廠等。
3  發展中的清梳聯有關問題的探索
    清梳聯是一個系統工程，對開清棉工藝流程，單機性能系統的匹配與工藝參數的優選、高產梳棉機性能工藝等應統一研究加以考慮，才能取得良好的工藝效果。
3．1  清梳聯單機效能與流程選配
    北京紡織工程學會與中國紡織工程學會曾對北京各棉紡織廠引進4套不同國家不同流程(A、B、C、D)清梳聯的開清棉生產線，在所用原棉相近的情況下，對開清棉除雜效率進行統一對比試驗，其中A流程66．8％最高，其落棉率4．01％；而D流程最低為32．03％，其落棉率為2．53％。二者除雜效率相差近一倍，A流程梳棉除雜效率僅28．8％，落棉率為4．04％。其清梳聯總除雜效率為96．8％，總落棉率為8．05％。而清梳聯D流程的開清棉除雜效率最低，梳棉除雜效率為63．57％，落棉率為3．25％，總除雜效率絕對值相差1．2％，而總落棉率絕對值相差2．26％。上述數據說明：
    (1)單機性能不同，系統中單機匹配不一，所選工藝參數各異，所得效果也不同，因此采用清梳聯時應十分重視單機性能與系統匹配的選型工作，這是基礎。
    (2)根據不同原棉不同處理的原則，要認真研究開清棉與梳棉的合理分工，確定其工藝參數，尤其對開清棉部分的打手類型應作為重要工藝參數，可根據不同原棉的要求來加以調整，國產清梳聯的情況與上述是相同的。
3．2  清梳聯抓棉水平的重要性
    在抓包機工作上要采用劃小單元排包，以保證在較短時間內將原棉按成分抓全，要研究設計配棉圖，按配棉圖在抓包機上排包。平包工程十分重要，國外抓棉機按棉包高度曲線抓取，應該作為今后發展方向，限定幾個往復快速平包是不可取的，必然造成成分抓取不全，影響均混質量。
    在配棉中對進口棉和國產棉密度大的和松散的不要在相鄰的排包中出現。要認真研究如何平包，使抓棉機盡量抓全成分。
    目前揀三絲不打包或大松包、回花不打包，由于棉層密度上的差異造成抓取不勻，因此對散棉松包棉應打成與軋花廠統一規格的棉包，以保證棉包內纖維密度一致。
3．3  清梳聯使用中有關棉結、雜質、短絨控制問題
    根據幾年來的實踐，清梳聯開清棉工程的除雜效率不是越高越好，因為隨著除雜能力的加強，纖維開松度的增加，纖維的扭傷和損傷也是相應增加的，棉結索絲也是增多的。很多文獻都表明，開松度和除雜效率與棉結與棉結索絲的增加都是正相關的，開松度和短絨也是正相關的，開松除雜、纖維損傷、短絨棉結、索絲增加在開清棉中是一對矛盾，生產實踐表明在提高開松度的同時，纖維的損傷和扭結、棉結、索絲、短絨的增長是不可避免的，也可以說提高纖維的開松度是以損傷纖維和扭結為代價的，問題是尋求以最小的代價獲得較高的效果，就要在原料選擇、工藝優化、元件、器材選用、氣流研究等方面下大力氣，才能找出最佳的結合點。
    有的主張加大打擊力度，增強開松纖維單純追求較小的棉束重量和較高的除雜效率，其結果適得其反。
    目前比較重視的是開清棉的除雜效率和短絨的增長，短絨只看生條短絨值及增長值，而忽視在工藝流程中短絨的排除量，否則將會影響制成率及紡紗成本。現舉幾實例說明之。
    馬山試驗中心、北京二棉、高唐棉紡廠、華綸有限公司等都根據原棉性能，優選工藝，注意合理的打擊力度，降低主除雜部分打手速度，將FAl08鋸齒打手速度由840r／rain降至730r／min，并調整打手至給棉羅拉距離，筵棉短絨增長由3．15％降至2．6％，北京三棉在Rieter開清棉機組中將ERM-I及EAM-II作6個方案試驗，當只用一道ERM-I時速度增加對棉結增加幅度大，當采用EAM-I和EAM—Ⅱ(ⅰ鼻型，ⅱ鋸齒)而EAM-II又開高速973 r／rain與只用ERM-II低速681r／min時筵棉棉結由288粒增加396粒，棉結增加41．5％，試驗說明隨打手道數增加同時鋸齒滾筒打擊力度加大，棉結增加幅度也大。
    山東泰龍紡織集團將FAll6精開棉主分梳輥速度從1850r／min降低至930r／rain，生條棉結由103降至63，下降幅度大。高唐棉紡織廠將梳針打手由460r／min降至360r／min，也同樣取得較好的效果。
    廈門華綸紡織有限公司抓棉機打手速度由1650r／rain降至1300r／min，短絨率下降了3％，效果明顯。
    從幾個廠的實踐得知，清梳聯中開清棉由于精細抓棉以微小的棉束喂人后部打手，因此不論自由打擊或是握持打擊其打擊力度不可過大，不可只求開松、除雜效率高，使棉束很小將會付出較大的代價，因此開清棉工藝既要開松除雜又要減少棉結索絲短絨，對打擊力度應適度為宜。
3．3．1  開清棉工藝重點是預開松和均混作用
    清梳聯采用往復抓棉機并要求高的運轉率，能充分發揮其精細抓棉微束喂給的功能，真正做到所抓取的棉束細小，均勻且成分全，其棉束重量要比傳統開清棉抓的重量要小一個數量級以上(清梳聯約20mg，圓盤約0．3—0．5 g)，要充分發揮預開松、自由打擊和軸流開棉機除大雜、硬雜、不孕籽的作用減少對纖維的損傷，棉結索絲的增加，要重視打擊力度的優化，氣流的通暢不阻。
    目前開清棉在高效能開松除雜均混的前提下已做到一抓、一開、一混、一清的4部主機的短流程只有一個握持打擊的機臺，對纖維損傷、棉結與索絲形成的機會就少，據有關資料報道，經一次自由打擊棉結可增加10％，經握持打擊棉結可增加20%，因此實現短流程優化工藝是減少纖維損傷、減少短絨、棉結的有效措施。
3．3．2  穩定棉箱內存密度和保證筵棉開松均衡
    為了保證各棉箱的瞬時密度穩定和筵棉在開清棉流程中開松均衡，要努力提高開清棉各機的運轉率，國產清梳聯在設備上對給棉羅拉、打手、風機均配備了變頻設備，青紡機開清棉系統共配備14臺變頻器，能及時根據原料變化情況變更工藝條件重不勻率的良好水平及減少短絨、少增索絲；
    必須保證開清棉機組氣流輸送纖暢通，精選單機出口負壓值，深入細致地研究補風位置及方向與補風量的大小，是提高除雜效率的重要方面，出口切線方向補風涉及到經打手打擊后的纖維順利轉移的問題，從觀察剝棉刀的實際情況纖維束在未到剝棉刀之前，即應受到氣流的作用將其剝離打手隨氣流而轉移，因此對打手出口氣流與打手切線方向所形成的氣流壓力、流量進行認真研究，使纖維束能全部轉移不返花以防形成索絲。
4  研究改進分梳元件質量和加強維護管理
    清梳聯的高產梳棉機產量約在40kg/臺時，其中心問題是合理選擇針布規格、配套與高速梳理，如何正確處理好分梳轉移問題，才能使梳棉機對加工的纖維得到良好的梳理、均混、除雜，獲得最優的生條質量。梳理過度、轉移不足與梳理不足轉移有余，對生條及成紗質量都是十分不利的。因此，高產梳棉機的產量、定量與錫林速度的設計與實際使用關系密切。馬山試驗中心將FA203錫林由520r/rain降至425r/min，刺輥由1060r/min降至870r/min，將FA221錫林由460r/min降至415 r/min，刺輥由1020r/min降至940 r/min，生條棉結達到13～14
桫g以下，梳棉生條短絨增長在3．34％，清梳聯短絨總增長3．67％，比傳統棉卷生條短絨增長要小，馬山試驗中心在3級配棉紡CJl4．6tex、C18．4tex優化工藝后其質量穩定，生條與成紗各項指標均能達到烏斯特89公報25％的水平。安慶第二條清梳聯生產線也將FA203梳棉機錫林速度從520r／min降至420r／min，也取得較理想的效果。為了解決分梳、棉結、短絨三者的矛盾，在單產40 kg/臺時左右
的情況下錫林的速度不宜太高，以適當的梳理度同時控制錫林與刺輥兩者的速比，有利于纖維的轉移，及棉結短絨的減少。考慮到不同原料不同處理、不同筵棉結構、不同梳棉單產及不同的產品質量要求情況下，便于選擇錫林梳理速度，建議錫林傳動采用變頻裝置，為日常工藝調整創造條件。
4．1  針布的選用配套與正確使用
    金屬針布為現代高產梳棉機實現高速梳理創造了必要的條件，有的文獻中提出金屬針布是高產梳棉機的“心臟”，高產梳棉機既要產量高又要保持良好的分梳、除雜轉移、均勻混合，還要不損傷或少損傷纖維，減少產生與排除短絨，盡可能使纖維單根化，關鍵是選好配套針布。錫林應用矮、淺、尖、薄、密、小(工作角小、齒形小)的新型針布系列，由20系列向18、15系列發展。矮齒淺齒密齒在普遍選用，密齒由860齒增加到900齒進而1080齒。工作角從65°減至60°以至50°，加大縱橫向齒距比由2．3-2．6提高到3．75—4．25來提高分梳效果。
    在耐磨方面，國外幾大針布公司Graf采用60GrV、80CrWV兩種合金鋼ECC采用高碳鉻鋼，國內幾個主要針布廠如青紡機、無錫分梳元件廠、南通金輪針布廠、無錫紡器廠、無錫八紡機等也正在采用國產合金鋼或比利時貝卡爾特(Bckaert)公司提供的專用鋼絲、高碳鋼絲制造的錫林針布已開始在清梳聯上廣為試用，取得了較好的效果，有的棉紡廠在推廣應用國產清梳聯時還采用了Graf公司的金屬針布，工藝效果穩定。同時得到一點啟示，在一定的原棉條件下，進一步采用矮齒、小角度并調整了錫林速度，其梳理工藝效果好、棉結減少顯著。
    刺輥齒條的選用應針對喂人梳棉機筵棉結構的變化：棉束小，筵棉松，厚度厚，方向性差的特點，應采用85度角代替75度工作角，適當增加齒密由4．54
齒／25．4mm增至5．25齒/25．4mm，甚至6．0齒／25．4mm，工作角加大可降低齒條對纖維的握持能力，易于分梳后的轉移又使雜質(尤其帶纖雜)易于拋出，齒密加大后要適當降低刺輥速度，在保證刺輥梳理度的情況下，可以加大錫林刺輥的速比，可減少刺輥返花，減少纖維損傷與短絨增加，減少棉結。
    蓋板針布的配套可采用高號合金鋼鋼絲，選用新型植針排列，采用橫密縱稀的植針方式，目前以無錫紡器廠的JPT系列蓋板針布使用效果較好。
    為了纖維的轉移和引導高速氣流，道夫開始采用小的工作角及增加針布高度，提高道夫的握持能力和增加齒間容量，如進一步增加齒高和減小工作角，在設計、制造和防軋性能上都有困難，為進一步提高道夫針布轉移能力，采用特殊設計道夫齒尖形狀(圓弧形鷹嘴形)，有關針布廠生產AD4545 X02090等型號齒高4．5 mm比40系列道夫針布高，原4030X01890或4032X01890道夫針布均可與AC20系列相配套，可同時提高高產梳棉機錫林與道夫的分梳轉移能力。
4．2  梳棉分梳主件精度和維護
    梳棉機各部齒條鋒利、隔距準確，是良好分梳轉移的重要保證。對有關梳棉機工藝部件特別是錫林、道夫、蓋板、固定蓋板、分梳板、刺輥共六項的加工及裝配精度，對隔距的準確至關重要，要進一步提高錫林、刺輥等軸承精度，錫林軸承間隙應由20 pan提高到10um，要在六鋒一準的基礎上，保證緊隔距強分梳的工藝能夠實現。在包卷錫林道夫針布后，其錫林道夫之間的隔距能否保證在4／1000”內，是對錫林道夫部件及針布制造質量和包卷質量考核的重要標志，目前刺輥齒條比錫林道夫齒條精度差，包卷刺輥平整度也較差，影響刺輥與錫林隔距。除嚴格要求鋸齒條的形位公差外，對刺輥溝槽深度公差亦應進一步嚴格掌握。
    有的機械廠提供的高產梳棉機蓋板，應當取消標準蓋板，包覆針布后的整副蓋板的應不超過100根絲(0．01mm)，力爭在80根絲(0．01mm)以下，使每根蓋板的隔距都能在設計要求內，有利于自由纖維受到良好的梳理。
    蓋板磨針問題，普通梳棉機一般拆下磨蓋板周期3個月，有的廠延長至4個月，而高產梳棉機產量高2—3倍，因磨蓋板周期不合理，造成蓋板銳度差，影響梳理效果，故磨蓋板周期應改為2個月為宜，最好采用機上磨蓋板實行“輕磨勤磨”，保證蓋板的鋒刊平整。老式磨蓋板機精度差，難以達到磨后質量要求，應子更新，采用高精度磨蓋板機，如無錫立達紡器、無錫紡器廠等生產新型磨蓋板機可作更新參考，也可將原磨蓋板機金剛砂帶磨輥改成大氣孔砂輪，蓋板針面質量將會得到改善。
    抄針輥與蓋板刷針輥所用針布鋼絲原來最高為32＃，應隨針布加密而改細。
    針布的合理選配、銳度和隔距的正確是充分發揮高產梳棉機高速梳理的基礎和核心，要解決各種針布使用壽命，不能因節約經費使針布超期服役，造成棉結大量增加。目前對錫林、道夫、蓋板、刺輥齒條狀態已引起棉紡廠足夠重視，而對前后固定蓋板、刺輥分梳板等附加分梳件的使用性能、更換周期、配套規格、工藝配置等還需加強研究。
5  高產梳棉機采用自調勻整的重要性
    采用自調勻整對清梳聯來說不是可有可無的問題，梳棉自調勻整裝置是采用微電子等高新技術在線檢測生條定量的一種必要手段，安裝的目的是要解決長片段、超長片段，班與班、臺與臺間的差異，以求得較小的生條重量不勻率和重量偏差，實踐證明隨機在線檢測自控生條質量的效果，不僅對生條更重要是反映到成紗都較離線定時檢測的效果有明顯的改進，其重量偏差小，重量不勻率小且穩定。
    國產清梳聯配用的幾種自調勻整器有洛菲SLT-N、紡科院研制的F1D23、臺灣東夏、西北機械廠的Y2—VZF等類型配上國產高產梳棉機，經有關棉紡廠應用均取得很好效果。
6  重視清梳聯的空調濾塵
    清梳聯的濾塵及下腳收集系統是保證清梳聯正常生產的必要條件，必須十分重視。傳統的清梳工序由于種種原因，清梳車間空調濾塵系統往往被企業所忽視，有的設備不全，效能不高，即便有設備其運用也不正常，盡管車間溫濕度因外界影響，早中夜差異較大，但還能生產出棉卷。使用清梳聯后，清
梳聯的質量和工藝要求高，在清梳聯生產過程中原料回潮率要求必須要穩定，因為棉纖維是高吸濕高膨脹體積變化大的材料，如車間溫濕度不穩定，變化大，勢必影響輸棉管道、喂棉箱壓力變化，導致壓力失控而作出不正確的反應。纖維的回潮率大小又影響到纖維的透氣性，回潮率大阻力大，透氣性小輸棉管道內壓力增大，供棉量就小，反之，回潮小，供棉量大，由于回潮的波動而清梳聯各部工藝參數未能相應變化，易造成生條干重波動。因此要十分重視空調的設計與管理，這是清梳聯工藝質量的需要，在清梳聯空調設計上要注意送風量大于排風量，要保持車間正壓運行，不受外界氣候變化的干擾，保持車間溫濕度的穩定是控制清梳聯生條定量和重量偏差的重要保證，是清梳聯工藝質量的必需。
    清梳聯各單機及喂棉箱管道等對排風排雜都有各自的負壓要求，而且要求波動小、穩定，才能保證棉流及排雜通暢，開松除雜效果好，棉箱內原棉密度一致，對高產梳棉機來講也必需保證每臺排風口的負壓運行，以保證梳棉機回轉部件所產生的氣流通暢，以減少落白及蓋板間充塞短絨。有資料報道，梳棉機正壓區運行的棉網其棉結要比負壓的高出20％。因此就必須同主機一樣加強濾塵設計和維護管理，一般濾塵系統主風機風量的選用應比設計排風高30％，以保證負壓運行并做到壓力波動小，使落棉塵雜短絨排除通暢，主風機風壓要大于送風或
吸塵管道阻損之和，并符合清梳聯各機排風、排雜排塵管道對負壓的要求。
    國產濾塵器設計制造加工精度已能滿足清梳聯的要求，不但國產清梳聯可選用，就是引進清梳聯有眾多的紡織廠選用，都取得明顯效果。國產濾塵器發展更新很快。目前應用的有板式濾塵、蜂窩式濾塵，最近又開發出疊鼓式濾塵。
    開清棉機組使用間歇吸落棉系統，氣鎖羅拉將打手室內氣流與間歇吸落棉分開，保證打手室氣壓穩定，有利于原棉開松除雜，同時減輕擋車工勞動負擔。
    對清梳聯空調、濾塵和下腳收集系統，作為清梳聯系統工程中的一個子系統，必須引起足夠的重視并要加強設計、使用和維護管理工作，才能取得好的效果。