非棉纤维梳理针布的创新应用

汪平安，陈玉峰

(1.西安纺织集团有限责任公司，西安 710038；2.光山白鲨针布有限公司，河南 光山 465450)

随着新纤维、新技术、新纺纱工艺的发展，非棉纤维的梳理面临新的问题，特别是对于细特、超细特或中长纤维、特种阻燃纤维、功能性纤维的梳理，传统针布已无法满足对其高质量梳理的要求；因此，针对性的创新配置和设计梳理非棉纤维用针布迫在眉睫。

1 非棉纤维梳理用针布主要问题及原因

1.1 梳理纤维时产生静电

由于纺纱生产中非棉纤维存在组分多、摩擦因数大、静电、嵌花的问题，尤其纤维的静电影响生产效率。

1.2 梳理棉纤维用针布的兼容性差

传统棉型针布的专纺性较强、而对非棉纤维的兼容性差，如对纤维素纤维须加强转移，这与传统的梳理要求有很大的差别，以至对多组分纺纱、散纤维混合梳理的兼顾性能变差。

1.3 非棉纤维的梳理质量重在布面

非棉纤维的梳理质量重在终端布面质量，对有些产品的质量由控制有害纱疵转向控制无害纱疵，从而对质量控制的难度加大。梳理纤维质量追求极致，一些纤维的伸直度不够、梳理不充分或损伤大，出现小纱疵A1影响布面风格。

1.4 金属针布使用周期缩短

由于差别化纤维、细特涤纶纤维中含有二氧化钛粒子(TiO2消光剂)，其硬度值不小于2000 HV0.1；在梳理这些纤维过程中，金属针布齿条的第2点硬度低，当磨损起槽后出现挂纤维问题且无法修复导致质量波动大，使用周期缩短。

2 非棉纤维梳理用针布设计依据及优势

2.1 梳理非棉纤维锡林金属针布的优势

2.1.1 问题

生产过程中易出现：带静电纤维绕锡林；摩擦因数大，金属针布齿条第2点硬度低不耐磨；齿尖穿刺纤维层的能力差，梳理效果差、纤维损伤大；达不到高产高质的目的。

2.1.2 设计依据

在锡林金属针布齿条的设计上，梳理非棉纤维与棉纤维的齿条有很大差别，梳理非棉纤维锡林金属针布以穿刺为主：直线齿前面、小齿顶宽，利于转移和柔性梳理，转移优先，提升转移率，减少损伤兼顾充分梳理。托持棉纤维的要求：为充分开松，采用异形齿背使纤维不易沉入齿底，杂质分离后迅速排除以减少杂质破裂后由大变小的概率，使纤维在锡林金属针布和回转盖板针布间自由梳理转移，具体设计对比见表1。

表1 梳理棉与非棉纤维用锡林金属针布齿条设计要求

2.1.3 优势

齿顶宽b3小：能减少冲击、减少纤维损伤。锡林齿条的b3由0.08 mm减小为0.04 mm,并且对齿部采取锥齿化处理，有利于减少对纤维的损伤[1]。

齿密：梳理非棉纤维的齿密应适度，以(800～1000)齿/(25.4 mm)2，为满足对纤维的梳理，齿密过大则纤维容易沉入齿底，不易转出，导致重复梳理对纤维的损伤加大。

齿部光洁：金属针布适当的表面粗糙度，利于减少挂花和嵌杂，且摩擦因数小而利于减少纤维损伤。

高硬度：齿尖和齿部第2点经表面强化涂层处理后的硬度提高到1200 HV0.1，利于减少磨损，使加工纤维量显著提高。

直线齿前面：非棉纤维不同于棉纤维，齿部为CS齿型、DS齿型、NCS齿型、双驼峰齿型、双锋齿型等，利于托持纤维不沉入齿底而充分进行梳理，按照梳理非棉纤维的化纤穿刺理论，要求直线齿前面齿条有利于加大纤维的转移。

大工作角、小齿深：随产量提高、锡林转速提高，大工作角利于控制纤维，齿深小则利于纤维转移，工作角α宜控制为20°～35°。

在实际设计和选配中，梳理非棉纤维采用的锡林齿型，以直线齿型为宜：AC2030×01550，AC2030×01740，AC2035×01550，AC1830×01640，AC1830×01650等。

2.2 梳理非棉纤维道夫金属针布的优势

2.2.1 问题

道夫金属针布在梳理非棉纤维中的问题：摩擦因数大易产生静电，导致道夫金属针布绕花；当纤维在锡林—道夫三角区间转移时易受到高速气流的冲击，容易导致纤维脱网；小纱疵高，主要因为转移率低，反复梳理造成纤维损伤，转移时纤维弯钩增加，造成成纱的小纱疵。

2.2.2 设计依据

道夫金属针布主要功能是梳理、凝聚、转移纤维，按照棉纺道夫金属针布设计的通道理念，作为纤维的通道、从金属针布上面通过时要求不聚集、不脱网、高转移，设计的道夫齿条采用弧齿加横纹，以实现对纤维的强控制、高转移。梳理非棉纤维用道夫齿条的设计应关注纤维伸直的理念，即使不伸直纤维也不能在转移时造成纤维紊乱，必须减少纤维转移造成的弯钩，消除影响后部牵伸的不利因素，所以设计的齿条宜采用直线齿、大齿深、高齿密，从而实现高转移、强控制。具体对比见表2。

表2 梳理两种纤维用道夫金属针布齿条设计要求

2.2.3 优势

易导入：齿条为直线齿形，金属针布大通道易承接锡林金属针布转移的纤维，直线齿形减少纤维在转移凝聚时的摩擦阻力。

强控制：大齿密为(398～551)齿/(25.4 mm)2，齿深较普通金属针布增大0.3 mm～0.4 mm，加大了容纳纤维的空间，大齿深利于对纤维的强控制。

大齿密：齿密大、齿深大，齿条总高大易使气流在金属针布间通过，从而减少对道夫—锡林三角区中转移时的冲击，减少脱网；齿密大也能增强纤维之间联系，对纤维的控制能力增强。

易转移：齿深大、直棱边，总高为4.0mm～4.5 mm，易疏导气流入棉网，易被剥取。

易伸直：采用大齿深、直线齿形、基部斜面高小，当向道夫转移的过程中受到的阻力越小，越不易产生弯钩、减少小纱疵；增加容纤量，而且气流在齿底的运动产生托持纤维的作用，利于纤维转移。

适于梳理非棉纤维的金属针布齿条型号有：AD4030×01870-1.0(基部斜面高)，AD4030×02090L(直线齿形),AD4530×01870；适用于两种纤维的齿条有：AD4030×02090-G2；与棉纤维运用在AD4030×02090-G4(弧形齿、齿部侧面横纹),AD4530×02110，AD5030×02110-G(齿部侧面横纹)的型号有很大的区别。

2.3 梳理非棉纤维用纵向渐密型弹性盖板针布优势

2.3.1 问题

梳理用弹性盖板针布对棉结的去除、纤维伸直的贡献率为60%以上，而用于梳理非棉纤维的主要问题有：梳棉用弹性盖板针布的前角α小，纤维不易转出，而易沉入针根，造成盖板嵌杂；梳理细特纤维不充分，成纱质量差；因非棉纤维易产生静电、造成盖板花厚的异常状态，导致落棉多。

2.3.2 设计依据

传统弹性盖板针布主要是与锡林组成自由梳理区，实现对纤维的控制、接受锡林对纤维的梳理，把纤维中杂质、短绒分离并予以排除。梳理非棉纤维与棉纤维不同，不仅要关注抓取、也要充分利于盖板针布的梳理，实现纤维顺直、梳解、排除杂质及清除非棉疵点。为此，横向梳针加密以提高拦截非单纤维的功能，梳理两种纤维用弹性盖板针布对比见表3。

表3 梳理两种纤维用弹性盖板针布设计要求

2.3.3 优势

直通道：传统棉型回转盖板针布梳理以减少漏梳为主，多采用通道曲线延长以增强其梳理效果；纺非棉纤维，则因纤维摩擦因数大、没有较为顺直的通道时，纤维与针布摩擦易产生静电，且出口或入口处因纤维转移的阻力大，盖板花厚，因此设计非棉纤维弹性盖板针布时，宜采用进出口间相对顺畅的通道，如MCBH，MCB，BNT，MCH型。

大植角：非棉纤维弹性盖板针布的植角为76°～78°，使其易释放纤维、针面负荷降低，盖板落棉率降低。

横向针密大：棉纤维以及非棉纤维中的非单纤维物质，如带纤维籽屑、硬并丝、倍长纤维、胶块等，其直径均不小于0.50 mm；弹性盖板针布的横向针尖距过大则易使疵点进入纤维中，造成生条中的疵点以及非单纤维增多，因此，为强化梳理拦截效果，应把针布的横向针尖距缩小为不大于0.50 mm，不仅能够拦截疵点也能够强化对纤维伸直。

总高：非棉纤维的梳理力加大，梳理过程中的弹性盖板针布植角很容易在拉力作用下变大、底布开裂，影响梳理效果和针布使用寿命[2]。为提高抗拉能力、延长使用寿命，总高由8.0 mm降为7.5 mm，7.1 mm，同时增大下膝高度以提高转移梳理效果。

运用在梳理非棉纤维上的横向加密、大植角、小针高针布，能够解决落棉多、梳理效果差、使用寿命短的问题，如型号为MCH45-55(植角为76°)，MCB40-MCB52(植角为78°，总高为7.1 mm)。

2.4 梳理非棉纤维用刺辊针布的优势

2.4.1 问题

刺辊金属针布的主要功能是预开松，由于其转速高、离心力大，纺棉纤维用的刺辊一般为大齿密，小工作角。当纺非棉纤维时因不同组分纤维的强力差异大、长度差异大、线密度差异大，梳理时存在的问题有：纤维损伤大，梳理效果差，开松效果差。

2.4.2 设计依据

刺辊金属针布的设计以开松为基础，梳理棉纤维以预开松为主，采用打击分离把大纤维束变为小纤维束、最大化的实现单纤维化；梳理非棉纤维则需要保护纤维，减少打击开松过程中对纤维的冲切、最大化的减少纤维损伤，同时满足开松的要求；梳理两种纤维用刺辊金属针布对比见表4。

表4 梳理两种纤维用刺辊金属针布设计要求

2.4.3 优势

大工作角：工作角小则纤维易释放，即易脱离针布、落棉增加；大工作角对纤维的控制能力强，减少纤维返花和揉搓。

小齿顶宽：齿尖部主要为穿刺纤维，齿顶面积为l×b2，齿顶面由1.0 mm×0.27 mm改为1.0 mm×0.17 mm，以提高金属针布锋利度，实现柔和穿刺、保护纤维。

纵向大齿距：齿距加大、齿密减小，梳理时利于减少纤维损伤，并利用刺辊高转速下离心力大以发挥排杂的优势[3]。

弧形齿、小齿深：采用弧形齿或驼峰齿利于托持纤维转移，小齿深则利于纤维转移、减少齿前面磨损。

梳理非棉纤维时刺辊金属针布齿条宜选择大工作角、小齿密、小齿深，例如AT5010×08030V型，AT5610×01311型。

2.5 梳理非棉纤维用齿条盖板针布的优势

2.5.1 问题

固定盖板随着梳棉机高速、高产、高质的发展，使用数量越来越多，其作用也越来越重要。梳理非棉纤维用固定盖板存在的问题：金属针布嵌杂挂花致使梳理功能下降；纤维损伤；金属针布使用寿命缩短、梳理功能弱，主要是由于固定盖板的纤维入口端的梳理力呈“弱→强→弱”变化，进口端纤维与金属针布摩擦力大而磨损，其出口端纤维则呈释放纤维状态，隔距渐大使磨损减少、梳理功能随之降低。

2.5.2 设计依据

在不同区域固定盖板的功能不同，梳理棉纤维时关注其梳理和整理功能；梳理与整理功能：后固定盖板为开松、整理，使纤维束体积由大变小，纤维之间的联系程度由密实变为单纤维化，杂质和短绒分离后利于排除；前固定盖板具有整理功能，对经锡林—盖板精细梳理区的纤维进一步整理，同时利用棉网清洁器排除杂质和短绒。

非棉纤维的杂质和短绒不是主要矛盾，如何减少嵌杂、减少纤维损伤、提高梳理效果应为主要关注点，设计非棉纤维用固定盖板应以梳理、排杂功能为主：梳理功能主要是通过针布间的合理配置，实现锡林—固定盖板间的自由梳理，达到提高梳理效果之目的，两种齿条盖板针布对比见表5。

表5 两种固定齿条盖板针布参数对比

2.5.3 优势

小工作角α：固定齿条盖板针布齿条的工作角小、释放纤维容易，但梳理效果差。为满足梳理要求，其工作角α由0～10°，加大为10°～20°，加大工作角利于提高对纤维的控制和穿刺能力，增强对纤维的梳理。

小齿深h6:非棉纤维容易嵌杂的主要原因是齿深过大，纤维深入齿底不易转移。为了解决这一问题，采用小齿深、负齿底角，使纤维不易沉入齿底，减小了嵌杂的概率，且利于增大齿密，发挥固定盖板针布的有效梳理[4]。

大齿密:齿密增大即参与梳理的齿数增多，以满足纤维线密度不断减小、产量不断提高的要求，金属针布齿密为(450～860)齿/(25.4 mm)2的梳理效果明显提升。

有踵趾差：固定盖板的踵趾差为0.25 mm，以实现渐强梳理，即由无踵趾差时的线接触改变为渐强梳理，从而提高梳理效果，也利于延长固定盖板的使用寿命[5]。

梳理非棉纤维用固定盖板提高了梳理效果，与其是大工作角、有踵趾差、大齿密相关，特别是应用踵趾差固定盖板使棉结降低5%，质量改善明显。

3 梳理非棉纤维应用新型梳理针布的效果

3.1 在细特莫代尔纤维品种上的实践

JW1204型梳棉机，1.0 dtex×38 mm莫代尔纤维，原采用AC2030×01550型锡林金属针布齿条，MCH45型弹性盖板针布，AD4030×01890型道夫齿条,AT5010×05080V型刺辊金属针布齿条，为提高梳理的质量和产量、降低落棉，采用新型锡林金属针布齿条为AC1830×01740型，弹性盖板针布为MCH55型76°植角，道夫金属针布齿条为AD4030×02090-G2型，刺辊金属针布齿条为AT5010×08080V型，使用效果及质量指标对比见表6。

表6 细特莫代尔纤维新型针布配置比较

针对原配置出现的落棉多、切疵多，梳棉落棉率在2.8%，纱线切疵高，布面质量差等问题，非棉纤维采用新型针布使落棉率降低为1.8%，成纱质量水平达到2018年乌斯特公报5%水平，成纱质量和落棉率对比见表7。

表7 两种方案成纱质量和落棉率对比

3.2 梳理涤纶纤维采用新型针布高质高产的效果

JWF1213型梳棉机，1.33 dtex×38 mm涤纶纤维，所纺纱线为27.8 tex～14.6 tex。原机采用的配置为：锡林齿条为AC2520×01570型，弹性盖板针布为PD32型，道夫齿条为AD4030×02090B型，刺辊齿条为AT5005×05080V型，出现质量差、切疵高问题，导致织机效率降低。采用新配置为：锡林齿条为AC2525×01650型,弹性盖板针布为MCB40-78°型，道夫齿条为AD4032×02090-G4型，刺辊齿条为AT5010×08080V型。梳理工艺参数：锡林转速为415 r/min，刺辊转速为830 r/min，齿条线速为240 m/min，定量为36 g/(5 m)，产量为80 kg/h；两种配置方案的质量指标对比见表8。

表8 纯涤高速高产两种针布配置比较

在实际生产中，原针布配置出现180 m/min道夫三角区落网，产量降低、切疵多，织机效率低于93%、布面质量差的问题；非棉纤维采用新型针布后，落棉率降低为不大于1.4%，成纱质量指标不低于2018年乌斯特公报5%水平，A0等无害纱疵大幅度降低，织机效率明显提高，成纱质量指标和纱疵对比见表9。

表9 成纱质量指标和纱疵对比

3.3 涡流纺非棉纤维采用两种针布配置方案

涡流纺纱线，TC10型梳棉机，85%本白粘胶，15%染色粘胶，1.33 dtex×38 mm粘胶纤维。原配置为：锡林齿条为AC2025×01650型，弹性盖板针布为MCH45型，道夫齿条为AD4030×02090B，刺辊齿条为AT5010×05030V型；优化配置：锡林为AC1830×01640型，弹性盖板针布为MCH52-78°型，道夫齿条为AD4030×02090-G2型，刺辊针布为AT5010×08030V型；两种配置方案的质量指标对比见表10。

表10 涡流纺采用两种针布配置方案及其效果比较

针对原配置方案出现的落棉多、涡流纺切疵高、效率低的问题，采用新配置梳理方案使切疵降低了20%，效率提升为不小于96%；成纱质量见表11。

表11 纺MVS R 14.8 tex纱成纱质量指标

4 结语

4.1针对非棉纤维梳理中存在的问题，设计新型梳理器材采用了创新理念：锡林以穿刺为主，直线齿形、小齿顶宽为转移优先，减少损伤且兼顾充分梳理；道夫齿条采用直线齿形、大齿深、大齿密以实现高转移、强控制；弹性盖板针布通道顺直的植针形式、大角度、横向加密发挥拦截功能，落棉和质量兼顾；刺辊针布采用大齿距、稀齿密、大前角、小齿深，以利于最大化地减少纤维损伤、兼顾开松和梳理；新型固定齿条盖板针布采用大工作角、有踵趾差、大齿密、小齿深，使梳理和嵌杂兼顾。

4.2根据非棉纤维的特点、结合生产实践，为提高细特纤维梳理质量、纯涤纤维高速高产和粘胶纤维涡流纺梳理质量，采用了优化配置方案使成纱质量、出条速度、成纱切疵、生产效率得到了明显改善。实践表明，根据非棉纤维的特点，创新设计针布，能够实现高质量梳理，达到高速、高产的梳理效果。