C60梳棉工艺引领未来的高性能梳棉工艺.doc

C 60梳棉工艺 － 引领未来的高性能梳棉工艺 Peter Artzt 工学博士 ITV Denkendorf, Koerschtalstr. 26, 73770 Denkendorf, Germany 在分析当今的高性能梳棉工艺之前，有必要先回顾一下梳棉工艺的发展历史和发展趋势。 由于诸如喷气纺之类的新型高产纺纱技术会不断地投入商业应用，优化和整合了牵伸单元的梳棉机会使后道工序越来越短，新品种有机棉的出现和涤棉混纺工艺的不断增加使纺纱原料性质发生改变，因此，我们在开发高性能梳棉工艺的时候必须仔细研究这些改变所引出的特殊要求。 在短纤维纺纱过程中，梳棉工序的根本作用仍然是： 把棉束开松成单根的纤维 排出杂质和棉结 排出短纤维 通过道夫的并合作用提高混合程度 如果把现在梳棉机加工的短纤维产量按品种展开，我们可以得到图1。其中，棉纤维用量仍然最多，大约为每年两千一百万吨。尽管近年来涤纶短纤维的用量增长迅速，但在未来的很多年里这一事实将不会改变。 但是，涤纶纤维用量的增加对未来梳棉工艺研究具有重要意义。我们应该考虑的是：市场上对100％纯涤纶纱的需求很少，绝大多数涤纶纤维被用于涤棉混纺纱的生产。根据平均为50/50的涤棉混合比例，一千万吨的涤纶纤维可以生产2千万吨的混纺纱。从质量方面来看，混合程度越高，成纱质量就越好。这就对梳棉工序的混合效率提出了越来越高的要求。特别是梳棉后直接加牵伸单元技术的逐步推广，梳棉工序的混合作用在整个纺纱生产过程中的重要程度也比过去有很大提高。混合程度体现在横截面和长度两个方向上。横截面内的混合程度由机器的工作宽度决定。而长度方向的混合程度是由道夫的并合数和转移率所决定的。根据定义，转移率是锡林一转内纤维从锡林转移至道夫上的百分率。因为平均转移率是10％左右，我们知道有一些纤维要在跟随锡林转10圈以后才会转移到道夫上。所以，从理论上我们可以认为：转移率越低，混合效果越好。 通过对工作宽度为1米的梳棉机在过去50年中发展历史的回顾，我们可以看到一个有趣的发展趋势（图2）。 从七十年代中期转杯纺纱技术发明开始，梳棉技术也发生了快速变化。与环锭纺相比，锡林上的纤维分离对于转杯纺不是很重要，因为在转杯纺的纺纱器内，实际上还有一个额外的梳棉过程。期间，纤维被再次分解成单纤维并在纺杯内重新并合，排杂也额外地增加了一次。这就是为什么与环锭纺相比，转杯纺有可能显著地提高梳棉产量的原因。首先，从原理上看，梳棉产量的增加与锡林转速的增加相同步。这就是说，锡林单位表面上的纤维根数几乎保持不变。单位时间内梳理的纤维数量与单位时间内锡林表面积的关系可以用锡林表面积指数表示，它是梳理1克纤维用到的锡林表面积。 锡林表面积指数= 锡林表面积[平方米/秒] / 纤维产量[克 / 秒] ＝ 平方米 / 克 在六十年代，梳棉机每小时的产量大约是6公斤，锡林转速大约是每分钟180转。这样， 锡林表面积指数= 11.3[平方米/秒] / 1.6[克 / 秒] ＝ 7.25平方米 / 克 它的意思是：每克纤维被7.25平方米的锡林表面梳理，因此有足够的锡林表面来分离纤维。事实上，借助高速视频技术可以很容易地研究纤维梳理工艺，图3就清楚地表明了这一点。然而，问题的关键是，需要找到因为单位面积上纤维太多而使纤维不能被充分梳理的极限值。根据图2（图2中的动画1）中收集到的过去15年的实践经验，就找出了这样一个极限值。根据前面提到的原因，应该给环锭纺的极限设定一个比转杯纺高的指标。梳棉工艺技术的发展表明了随着梳棉产量的提高，梳理区间越来越显得不足。为了弥补梳理区间的不足，设备增加了梳理部件、自调匀整喂棉装置和刺辊（最多用到3个）。如今，随着设备-工艺优化研究的不断深入，额外增加梳理部件的努力已经达到极限，进一步增加是不太可能的。 今后技术进步的唯一方向就是增加机器的有效工作宽度。（图2的动画2就是1.0米宽和1.5米宽的机器） 目前梳棉机的带有自动控制喂棉装置的棉箱和带有分梳元件的刺辊已经把纤维梳理到了最佳状态。在3刺辊的基础上进一步增加刺辊数量的意义不大。 考虑到纤维强力和纤维被拉断的可能，锡林表面速度的上限范围在30到35 米/秒。这个速度上限其实与设备的制造和加工无关，而是取决于纤维强力的工艺限制。这里，我们又得到了一个上限。 如果研究一下过去这些年中的产量情况（图2），并对1米和1.5米宽的梳棉机进行计算，我们可以得到如图4所示的锡林表面积指数。 如图4所示，工作宽度分别为1米和1.5米的机器在产量有很大差别的条件下，锡林表面积指数却是相同的。然而，如果以公斤/小时为单位的产量相同，且以米/秒为单位的锡林速度也相同，1.5米宽的锡林表面积指数要高得多，因此锡林表面的纤维密度更小（如图