淺析梳棉機的均勻混合作用和纖維彎鉤問題

淺析梳棉機的均勻混合作用和纖維彎鉤問題

文獻介紹了梳棉機的發(fā)展過程。針筒的作用；針筒部分的氣功能；雙區(qū)板和金屬針布蓋的清潔效果；將夾持輥下的清潔塊劃分為傾斜輥。前后固定緩沖板；錫林和道夫的纖維轉(zhuǎn)移；道夫的缺點和改進；插入式癲癇鼓的分類；插入式癲癇鼓的速度和產(chǎn)量關(guān)系。整理一張皮機的針和布、整理機的吸塵系統(tǒng)、自清潔和分類聯(lián)合調(diào)整器、滾筒和板之間的分類過程及其相互作用、整理機的負荷和自由纖維的含量、均勻的預(yù)緊器和板之間的交叉作用。討論了錫林和板之間的分類過程和作用規(guī)律。文章擬就梳棉機均勻混合作用、梳棉機上纖維彎鉤的形成的機理、纖維伸直度的測試方法等問題進行了詳細的討論。1道夫部分混合的棉梳棉機具有均勻棉條不勻率及混合各種纖維的性能,它們表現(xiàn)在:(1)當喂入較厚的棉卷時,錫林、蓋板能吸收一部分纖維,使棉條的重量不是立即劇增,而是逐漸增加。相反,當喂入較薄的棉卷時,錫林、蓋板能拋出一部分纖維補入生條,使其不立即減輕,而是慢慢減輕。(2)當喂入不同的品種原棉時,能得到各種不同品種原棉混合均勻的生條。例如在正常生產(chǎn)的白棉卷后整齊地接合染色棉卷(如紅色),觀察道夫輸出的棉網(wǎng),不是立即改變顏色,而先是紅白相混的淡紅色棉網(wǎng),隨后顏色逐漸加深,輸出10～20m長度后才變?yōu)榧t色。纖維在錫林、蓋板、道夫部分混合作用的充分與否,可從兩方面鑒別:(1)混色棉網(wǎng)中紅白纖維混和的均勻細致程度;(2)混色棉網(wǎng)的長度。前者表示纖維在短片段上的混合,其作用的好壞主要取決于錫林和蓋板間的分梳交替能力。后者表示纖維在長片段上的混合,其作用的好壞主要取決于自由纖維量的多少或道夫轉(zhuǎn)移率的大小,自由纖維量多或道夫轉(zhuǎn)移率低時,混色棉條的長度比較長,長片段上的混合就比較好。梳棉機上的混合作用是由于道夫部分纖維呈單纖維狀態(tài)在針面間轉(zhuǎn)移所產(chǎn)生的,所以混和遠較清棉為細致,這對于采用不同性狀原料紡成質(zhì)量較好的成紗是必不可少的。又如將正常生產(chǎn)的機器,突然停止給棉,發(fā)現(xiàn)棉網(wǎng)并不立即中斷,生條只是逐漸變細,一般金屬針布梳棉機可持續(xù)3～7s(彈性針布梳棉機還要長些)。如在棉條變細的過程中恢復(fù)給棉,棉條也不會立即達到正常重量,而是逐漸增重。可見在機器停止給棉和恢復(fù)給棉的過程中,機內(nèi)要放出纖維和吸收纖維,這種吸放纖維,使生條短片段不勻減小的作用,稱為梳棉機的均勻作用。1.1均勻混合效果的原理梳棉機的均勻混合作用是同時發(fā)生的,其產(chǎn)生根源是:1.1.1道夫剝?nèi)±w維的衡和控制梳理過程中,在蓋板或錫林上,均具有一定量的纖維層,以產(chǎn)生一定的彈性力和反作用阻力,來參加梳理過程中力的平衡和提供道夫剝?nèi)±w維的條件。此纖維層的彈性作用就能在一定程度上起調(diào)節(jié)生條重量的效果,其大小和有效自由纖維量一致。當喂入量增加時,由于擠壓力增加,破壞了原有力的平衡,錫林、蓋板針間就補充入一部分纖維,以取得力的再度平衡。當喂入量減少時,錫林和蓋板針內(nèi)的纖維,由于力的平衡關(guān)系而拋出一部分纖維,來補充喂入量的不足。1.1.2錫林—由于纖維材料多次反復(fù)的分離與并合,形成均勻混合作用。(1)當纖維由錫林帶進錫林——蓋板工作區(qū)后,有很大一部分轉(zhuǎn)移到頭上幾根蓋板,其余的纖維再由錫林帶著和其后的蓋板起作用,這就形成纖維層的分離。但由于蓋板速度遠比錫林慢,這些分離的纖維立即又和新喂入的纖維相并合,然后再重新分離。在錫林蓋板工作內(nèi),不斷反復(fù)地進行著這種纖維層的分離和并合,也就是錫林——蓋板間的交替作用,這就促使各個不同時間喂入的纖維得到充分的均勻和混合。(2)在錫林一個回轉(zhuǎn)的時間內(nèi),從刺輥處得到的纖維不能同時轉(zhuǎn)移給道夫,而要經(jīng)過一段較長的時間才能完全轉(zhuǎn)移過去。同樣道夫同時得到的纖維是由不同時間喂入的纖維合并而成的。(3)錫林——道夫間的分離與并合:由于道夫速度較錫林速度慢很多,因此在轉(zhuǎn)移區(qū)域發(fā)生并合作用。同時,錫林和道夫間存在著反轉(zhuǎn)移——道夫又把錫林轉(zhuǎn)移過來的一部分纖維再轉(zhuǎn)交給錫林。由此可見,由于錫林——蓋板、錫林——道夫間的分離與并合作用,不僅把喂入粗細不勻的纖維量分布到較長的片段上,以減少粗細的波動程度,而且還使纖維得到充分的混合。1.2金屬針布的均勻、混合作用理論分析和實際試驗都說明,在蓋板梳棉機上均勻混合作用是錫林、蓋板、道夫共同作用的結(jié)果。由于金屬針布的特點,在梳理過程中表現(xiàn)出如下特性:1.2.1使纖維層都趨向錫林表面,處在鋸齒根部的纖維極少。再加上鋸齒的高度不大,使所有錫林上的纖維幾乎全部參加錫林——蓋板間的交替作用和錫林——道夫間的轉(zhuǎn)移作用。當以紅色棉卷喂入并運轉(zhuǎn)一段時間后,換上白色棉卷。不同時間內(nèi)錫林上紅白纖維的比例如表1所示:表1表明:金屬針布錫林上的纖維幾乎全部是有效自由纖維,在5分鐘的時間內(nèi)均已參加作用。1.2.2金屬針布自由纖維的拋出速度較彈性針布快,因而就能及時地、積極地參加均勻、混合作用。1.2.3.金屬針布的纖維層趨向表面,而且充塞少,因此金屬針布的空間較大(彈性針布雖高,但巳充塞纖維)。這樣當喂入量增加時,其積聚能力大。1.2.4.由于金屬針布的特點,使其充塞纖維少,且始終能保持纖維層具有良好的彈性,因而不須經(jīng)常抄針,且抄針后生條輕條長度短。1.2.5.由于金屬針布的纖維處在針布表面,全部纖維都能參加作用,以及深入針根的阻力大,故纖維向道夫轉(zhuǎn)移的概率比彈性針布大。這就使錫林上的纖維比彈性針布更快的轉(zhuǎn)移給道夫,因此其混合作用在生條長度方向較彈性針布短。1.2.6金屬針布和彈性針布的均勻、混合作用比較試驗證實,金屬針布的均勻、混合作用比彈性針布的好,特別是短片段的均勻、混合作用。E1、E2、A、B見圖1。為了進一步研究短片段(包括橫斷面方面)的混合作用,特將50%的紅棉花和50%的白棉花做成棉卷,在卷中任取50個一定面積的棉塊,在白度儀上測量白度,求其均方差。然后將此棉卷紡成生條,再求出其白度均方差,結(jié)果如表3所示。由表3可見,金屬針布的均方差小,說明金屬針布的短片段混合作用好。由此可見,金屬針布的均勻作用比彈性針布好,在混合作用方面,彈性針布在長度方向的混合范圍較金屬針布長,但短片段的混合作用以金屬針布為優(yōu)。在產(chǎn)品(生條)上的反映也是金屬針布好(表4)。2纖維彎鉤的尺寸在環(huán)錠紡中,纖維的伸直度和彎鉤的方向性與棉紡各工序及成紗質(zhì)量有著密切的關(guān)系,而且越來越被重視。纖維彎鉤的方向性在很大程度上也影響著氣流紗的質(zhì)量,致使氣流紗的強力比環(huán)錠紗低,此主要原因也是纖維的伸直度和彎鉤的方向性。以前測定纖維伸直度采用林氏法,但其各指標(r、CR)不能直接表示纖維伸直度,而且在某些情況下,完全失去反映伸直度大小的能力。因此我們研究了測定新方法。2.1纖維直直性測定和示蹤法用有色示蹤纖維(也可用螢光纖維等)鋪在小塊棉網(wǎng)上,然后與棉卷一同喂入梳棉機,直接觀測生條中示蹤纖維的形態(tài)和伸直度。為了使示蹤纖維具有相同的長度(如25mm,30mm),可以利用現(xiàn)有的纖維長度試驗儀將纖維按長度分組、梳直,并按一定長度將纖維兩端剪齊,將二頭染成黑色(2mm左右),這樣在觀測生條中的纖維伸直度時,凡二頭為黑色者,說明纖維沒有斷裂,其伸直長度為原長度(如25mm,30mm),只須將纖維實際軸向投影長度量出,對于一端為黑色者,應(yīng)量出其伸直長度和實際投影長度,將上述二種纖維加權(quán)平均,計算其平均伸直度。示蹤法不僅能求出纖維真實的平均伸直度,而且可以按纖維形態(tài)求出各類形態(tài)百分率以及前后彎鉤的大小。但示蹤法工作量大,只有在必要時這樣做。一般情況下采用重量法求伸直度較為方便。2.2從pge-pge-pge-pge,k用試驗纖維支數(shù)的切斷器或其它夾持器(幾種寬度的儀器均可),與紗條軸線成垂直方向把棉條(粗紗)夾持住,先后用稀密梳子小心地把未被握持的纖維梳去,并切下被握持纖維兩側(cè)的纖維,分別稱重為Gpa(前端重)和Gpb(后側(cè)重),并稱中間夾持部分重為Tp10(即10mm長的紗條重,其長度視所用儀器而定),并用一般做纖維長度的方法求得纖維的平均長度Lg,可得平均伸直度Pg為:Pg=(Gpa+Gpb)×H×100/(Lg×Tp10)(21)式中:H——夾持長度Tp10——H寬的紗條重(夾持器中間部分纖維重〉.(此時取10mm長度)表示纖維彎鉤方向的方向性系數(shù)δ為:δ=(GPa-GPb)×100/(Gpa+GPb)(22)2.3新方法和示蹤法在各工序之間的戰(zhàn)略比較(1)保持了重量法的簡便,可大量做的優(yōu)點。(2)平均伸直度Pg的物理意義即為纖維軸向的平均投影長度與纖維平均長度之比,因而與紗條中纖維實際伸直度是一致的,不像林氏法無法知道伸直度的實際值。(3)從生條到粗細紗的變化范圍大,能反映實際情況,表5為新方法和示蹤法在各工序的比較數(shù),表6為各序紗條的伸直度。(4)新方法只用一個指標Pg表示伸直度,不像林氏法那樣要用正反方向的r和CR四個指標,很不方便。綜上所述,新方法保持了重量法操作方便,可大量做的優(yōu)點外,最大的優(yōu)點是真實反映了纖維的伸直度,同時也克服了林氏法的其它缺點。3錫林道夫間分梳和轉(zhuǎn)變成道夫上彎鉤的原因結(jié)果3.1纖維和棉束在棉卷中排列較亂,伸直度也較差,雖也存在一定的彎鉤纖維,但沒有明顯的方向性。因此,紗條中纖維彎鉤的方向性是由梳針作用產(chǎn)生的。根據(jù)在金屬針布梳棉機上所作的示蹤試驗,錫林蓋板道夫上的纖維形狀,如表7所示。由此可見:(l)蓋板上主要是后彎鉤,這是分梳造成的:(2)錫林上大部分是前彎鉤,且其平行度較好:(3)道夫上主要是后彎鉤,而直線型也占一定比例。金屬針布錫林比彈性針布錫林的前彎鉤根數(shù)百分率高(表8)這說明金屬針布錫林更易形成前彎鉤,且其排列定向度也明顯。3.2錫林上彎鉤的形成錫林上主要是前彎鉤,特別是金屬針布時,前彎鉤更多,其造成原因為:(1)棉卷中彎鉤少,且無方向性,由于給棉板和刺輥的分梳,刺輥鋸齒在抓取纖維時,使一部分纖維在刺輥上形成前彎鉤,出現(xiàn)了方向性,當向錫林轉(zhuǎn)移時,大部分未換向,形成錫林上的前彎鉤。(2)錫林蓋板間的分梳交替作用,使蓋板上的纖維產(chǎn)生后彎鉤,而錫林上的纖維產(chǎn)生前彎鉤。(3)錫林道夫間的分梳轉(zhuǎn)移作用,未被轉(zhuǎn)移到道夫上的或己轉(zhuǎn)移而又反轉(zhuǎn)移回來的纖維,其尾端受到道夫針齒或道夫握持纖維的作用,而前端由錫林梳針握持形成前彎鉤。由于上述三點原因,使錫林上以前彎鉤為主體。3.3錫林道夫間的轉(zhuǎn)移及道夫上彎鉤的形成為了查明錫林上的纖維是如何形成道夫上的彎鉤纖維及其間的關(guān)系,在錫林上做了不同形狀纖維的示蹤試驗,然后分析轉(zhuǎn)移到道夫上的形狀和換向百分率,如表9所示(每個方案的觀察根數(shù)超過50根)。由此可見:(1)棉網(wǎng)中金屬針布比彈性針布的后彎鉤多,更具有方向性。且道夫上的纖維形狀與錫林上的原有纖維形狀間的關(guān)系比彈性針布小。(2)錫林上的前彎鉤有70%(MCC)和50%(FCC)轉(zhuǎn)變?yōu)榈婪蛏系暮髲濄^,且其中較多在轉(zhuǎn)移過程中換向(調(diào)頭)約占40%～50%。(3)錫林上的后彎鉤在金屬針布時大部分轉(zhuǎn)變?yōu)榈婪蛏系暮髲濄^,但換向率顯著減少。而在彈性針布時轉(zhuǎn)變?yōu)楹髲濄^的百分率顯著減少,而其他型纖維顯著增加。(4)錫林上的直線型(上下排列的)約有84%(MCC)和50%(FCC)轉(zhuǎn)變?yōu)楹髲濄^,且有一半左右是換向的。(5)錫林上橫向直線型轉(zhuǎn)變成道夫上的后彎鉤百分率比豎向直線型轉(zhuǎn)變的數(shù)明顯減少,而且轉(zhuǎn)變成道夫上的直線型和其他型百分率增加了。由于錫林道夫間梳針配置、規(guī)格和梳理作用的關(guān)系,使錫林上的各種纖維轉(zhuǎn)變成道夫上后彎鉤的概率比轉(zhuǎn)變成前彎鉤的概率要大,因而造成生條中后彎鉤多的方向性問題。由此可見,金屬針布錫林上的各類纖維轉(zhuǎn)變成道夫上后彎鉤的概率均比彈性針布錫林大,因而金屬針布梳棉機的生條中,后彎鉤根數(shù)百分率比彈性針布大,方向性更明顯,但其平均伸直度與彈性針布相似。3.4錫林刺輥速度對伸直度的影晌隨著錫林刺輥速度增加,錫林上的彎鉤纖維和其他型纖維增加,而直線型(無鉤)纖維減少,因而使道夫上的其他型纖維增加,而直線型(無鉤)纖維減少,且其伸直度下降,表10為不同錫林速度(刺輥蓋板比例增加)時生條中纖維的形狀和伸直度。由表10可見:隨著錫林速度的增加,生條中后彎鉤和無彎鉤型纖維減少而其它型纖維增加,但各類纖維的平均伸直度P均隨錫林速度的增加而減少。3.5蓋板的作用對伸直度的影晌除蓋板外,其他因素對纖維伸直度也有影響,如梳棉機后部形式(如單刺輥、工作輥、雙刺輥)、前牽伸大小、羅拉剝棉和斬刀剝棉、各部隔距等都對纖維伸直度有一定影響。3.5.1有無蓋板的對比根據(jù)Wakankar的資料蓋板對生條中纖維形狀沒有顯著的作用。但根據(jù)我們的試驗有蓋板時生條的伸直度有所改善,而無蓋板時,生條較亂且發(fā)毛,伸直度惡化(見表11)。3.5.2蓋板速度不同蓋板速度時,生條的伸直度隨著速度的增加而有些改善。3.5.6產(chǎn)量對伸直度的影晌根據(jù)作者三因子設(shè)計的48個方案的平均數(shù)(120只平均)可知,隨著產(chǎn)量的增加,伸直度惡化。不同產(chǎn)量不同生條定量纖維形狀和伸直度如表12所示。4不同的紡織方法對纖維彈性的影響4.1環(huán)錠紗的性能在環(huán)錠紡中,纖維