论坛│刘古立：梳棉机净化纤维作用的探析

编者按

2017年4月15-18日，由纱线网主办，金轮针布（江苏）有限公司协办的第三届“金轮杯”全国梳理技术高峰论坛在美丽的西子湖畔隆重召开，来自全国各地的100多位梳理界的**精英齐聚一堂，共同探讨当前*前沿的梳理技术，就梳理技术的发展方向达成共识。

业界知名专家、特吕茨勒纺织机械（上海）有限公司客户服务经理刘古立先生做了题为《梳棉机净化纤维作用的探析》的专题报告，提出了盖板花对纤维的过滤作用，这一话题再次引起与会专家们的高度关注与共鸣。现将报告内容整理编发，以飨业界同仁！

众所周知，原料中所含的大量棉束、杂质、棉结和短绒，经过梳棉以后，产生了质的飞跃，从原来生涩的状态转变成了具备可纺的特性。探析这个变化的机理，有助于我们完整地认识和理解梳棉技术。

分梳一直以来是梳棉的主旨，成千上万的文献资料记载、描述和论证了分梳是梳棉质量的决定性因素。在对分梳研究的基础上，人们专注开发和提高分梳能力，以期由此来得到更高的梳棉产量和更好的生条品质。针布从弹性针布发展到如今的金属针布，密度增加了****，锡林转速也提高了****，还开发了附加分梳元件，如固定盖板，三刺辊等。这些分梳能力的提高确实使得梳棉*高产量在半个世纪以来增长了10倍。但是我们还是有很多疑惑，没法单从分梳研究中得到解释。为什么分梳能力的大幅提高，只是产量得到了提升而生条的品质只是与低产梳棉机的生条水平持平？为什么固定盖板的密度可以超过回转盖板却不能取代回转盖板？为什么锡林转速大幅提高，结杂却并不是随离心力加大而大幅减少？这种情况说明分梳能力的提高只提高了加工纤维的“速度”，却没有明显地提高加工纤维的“精度”。

通过对分梳作用的物理分析，不难理解分梳实质是对棉束进行分解的一个加工过程。喂入梳棉机的棉料经过充分的分梳，总体上达到了分开的单一个体形态，包括纤维，杂质等等。但是分梳做不到分离，棉料里的各种物质在分梳作用下，只是分而不离，纤维、杂质和棉结等等仍然共处共存。如果将这样的棉料全部输出，那是得不到优质纺纱产品的。必须要有一个将纤维和杂质、棉结等纺纱有害物质隔离的措施，只提取可纺纤维，才能实现后道合格的纺纱加工。幸运的是，从梳棉机的进棉到出条的棉质的变化来看，事实上存在了一个分离的过程，因为在输出的生条中，大量的棉束、杂质、棉结和短绒消失了，棉质变得清洁、精细。这个现象应该值得我们深入研究分析，探索是否有可能提高这种分离的精度，从而达到提高加工纤维的“精度”。

刺辊区域是借助刺辊高速转动产生离心力排除杂质和短绒，但这种分离不够精细，主要是排除大杂和一些短绒，而细小杂质和棉结去除率很低，因此刺辊区域只是一个初级分离。梳棉机的精细分离是发生在盖板工作区。我们从盖板工作区内的物体受力状况来分析：

锡林针齿的作用力，这是一种刚性作用力，主要是带动物体向前运动。

盖板针齿的作用力，也属于一种刚性作用力，主要是阻止物体向前运动。

盖板花的作用力，这是一种柔性和细密的作用力，能阻止一些微小物体向前运动。

另外有锡林高速运转产生的离心力，使得物体有离开锡林表面的趋势，但在盖板针面充塞

盖板花后，这个趋势被盖板针面上充塞的盖板花所阻止，所以物体并不能远离锡林表面。

根据A.燚ehghani等人的研究，经过刺辊开松后，单纤维和束纤维之比为50/50，50%的束纤维状态是长度在10-20mm，宽度在2.5-5mm，长宽比达到3[1]。在束纤维进入锡林盖板工作区后，受到盖板针齿和盖板花的较大阻力，无法跟随锡林表面向前运动。在锡林针齿的作用下，束纤维不断分解。当分解到单纤维之后，由于纤维的直径在10到20微米之间，向前运动的阻力大大减小，因而易于通过盖板针齿和盖板花的间隙，被锡林带向道夫输出。A.燚ehghani等人高速摄影拍到的图像显示，走出盖板工作区的锡林针齿基本上都是带着单纤维，只是偶尔看到还会有微小束纤维出现[2]。

盖板花是一种非常细密的介质，与工作区内的物体有着充分的接触。由于分离的杂质、灰尘和棉结，尺寸在50到1200微米之间，因此盖板花能比盖板针齿更有效地对已分散的杂质、灰尘和棉结进行阻截，从而使得纤维与细小杂质、棉结等实现了比较精细的分离。短绒因为长度较短，锡林针齿对它的握持力偏弱，因而短绒也比较容易会被盖板花所捕获。

纵观锡林盖板工作区内的纤维流物理变化过程，应该不难理解这是一个净化过程，而这种净化的实质可以定性为是一种过滤。盖板针齿是栅栏式的刚性过滤，盖板花是一种柔性精细的过滤，对提高纤维加工“精度”起着重要作用。长期以来我们对盖板花的研究非常欠缺，有时可能甚至是错误的。比如：有的观点认为盖板花藏污纳垢，会污染输出的纤维；有的观点认为应缩减回转盖板工作区，以不产生盖板花的固定盖板来取代等等。

为了证明盖板花的过滤作用，进行了以下一个试验。通过不同的盖板花密度来认识盖板的过滤作用。因为过滤与介质的密度密切相关，过滤介质密度小，过滤作用较弱，过滤介质密度大，过滤作用则增强。在开车初始阶段，盖板花尚未形成，随着开车时间增加，盖板花逐渐形成，开始产生精细过滤效果。盖板速度加快，盖板花密度降低，过滤效果变差；盖板速度减慢，盖板花密度增大，过滤效果较好。

由此我们可以看到随着盖板花的密度增加，杂质、灰尘、棉结和短绒总体上具有减少的趋势，这是否可以验证盖板花的过滤作用？一个有趣的现象是当盖板工作区内无盖板花时，也就是不存在盖板花过滤时，同样可以达到很少的杂质，棉结和短绒。这是因为没有盖板花，杂质、棉结和短绒受到离心力的作用，被抛向了盖板针布的内层。但是这个时间段并不长，在盖板花形成之后，这个离心力排除杂质、棉结和短绒的效应就消褪了。

由于一般盖板花的成份60%是杂质、短绒和棉结，如果增加盖板花的密度，这些成份的比例有可能会增加到80%。这会不会导致生条品质恶化？这其实不用过分担心，在盖板工作区内的杂质、短绒、棉结等等可以起到滤饼的作用，它们可以更有效地阻截后进入的杂质、短绒和棉结。只要在盖板工作区*大纳污容量周期内，设定盖板清洁周期就不会对生条品质造成影响。

从梳棉机的过滤观点出发，分梳理论研究中的一些疑惑可以得到解释。现代的高产梳棉机在分梳能力大幅提高的时候，过滤能力却没有提高，甚至回转盖板工作区还有所缩减，因此生条品质难以得到进一步的提高。过去有两道梳棉和双联梳棉机，生条的品质被公认优于一道梳棉，除了经过了两道梳理，更重要的是棉料还经过了两道过滤，这才得到优质的生条。

固定盖板因为不能生成类似回转盖板的细密盖板花，所以不具备足够的过滤功能，因此固定盖板是无法取代回转盖板纺出优质生条来的。

要进一步提高生条的质量，应该要提高梳棉机的过滤能力，因为高品质的生条应该是滤出来的，不是单纯分梳而得到的。由于棉结、杂质以及灰尘的尺寸远大于纤维的直径，这就有可能运用适当的过滤技术，选用适当的过滤介质，达到把棉结、杂质和灰尘与纤维有效分离开来的过滤精度，提高生条中可纺纤维的纯度。

刘古立：1981年毕业于上海纺织专科学校，1998年毕业于利兹大学纺织工业学院，获理学硕士学位，**工程师。现任特吕茨勒纺织机械（上海）有限公司客户服务经理。长期从事棉纺设备维护及工艺研究，在纺纱梳理领域具有很深的造诣。多篇论文在核心期刊和行业高峰论坛汇编资料上发表，梳棉或精梳与并条工序联合的方法和设备、梳棉机无链回转盖板等多项成果获得中国专利。