Chapter Three──短纖紡紗製程與管理

 

 

紗的構成

1.何謂紗(Yarns)

紗是由許多纖維經加撚而構成的連續線狀繩線。大部分的織物是由紗線所織成,但有些型式的紡織材料是從纖維直接製成的,如毛氈和非織布等。紗由交織,交圈或其他方法結合而成紡織材料,其性質和特徵直接影響到紡織材料的外觀和特性。紗線主要可分機紡紗和長纖紗,其不同處在於所使用的纖維長度之差異,機紡紗是由短纖維紡成,長纖紗則由長纖維紡成。所謂單紗,例如梭織紗、針織紗、縫紉紗、手勾紗、編織紗等均屬之。

 

2.紗線的構成方法

•短纖維紗(Spun Yarn),例如棉、麻、毛、廢蠶繭、人造長纖切成棉狀短纖(Staple)纖維,經短纖紡紗製程、。

繅絲 練絲

•蠶絲─→生絲─→蠶絲→絲狀纖維(Filament)。

紡絲

•合纖粘液(化學纖維)─→各種化纖絲狀纖維

紗線是由短纖維或是長纖維紡製而成,以短纖維所紡製之紗,具有類似棉紗狀或是羊毛紗狀之外觀。以長纖維所紡製之紗,具有絲狀之外觀。短纖維紗(spun yarn)之表面擁有許多短纖維頭,它可支撐紗使其不會黏貼皮膚表面,在夏天穿著使用,比長纖維紗要舒服。短纖維所紡製出紗線之強力,不及長纖維大,這是因為短纖維紗之強力,大部分決定在纖維與纖維之接觸點的緊密與多寡,比如說短纖維紗撚度越大(但不可過多),纖維之接觸點則越多,其紗之強力也越大;棉纖維因具天然撚迴,因此棉纖維間之接觸點比其它纖維多,使其非常容易紡製成紗,並且具有良好的強力,既所謂之纖維間抱合力。

短纖維紡製成紗線之過程則較為複雜,它常因紡製技術或機械的進步而有所改變,有的是將好幾個紡製過程合併成一個,有的則是以更快速優良的機器取代。無論如何的變化,其主要目的,是能夠降低製程成本,提高產品品質。

 

長纖維紗(filament yarn)有兩種不同的組成,一為單根長纖紗、另一為多根長纖紗。單根纖維紗是直接由單一長纖抽絲而成,而多根長纖紗則是以多根的長纖共同撚合而成。多根長纖紗常在抽絲時附加上一點撚,而形成有撚的長纖維束。長纖維本身若經過蓬鬆伸縮加工則可紡出外觀較似短纖紗,且透氣性、舒適性、彈性等表現較一般長纖紗為優良。

 

長纖維撚製成紗的過程較為簡單,它是在併合的過程中,附加上一點撚即可,俗稱throwing撚絲。一般長纖紗又可簡單分為傳統平滑長纖紗與蓬鬆伸縮長纖紗。傳統平滑長纖紗具有著好的光澤,但是減光加工與紗線撚數的多寡也會影響紗之光澤,基本上撚度越多的紗光澤表現也越差。蓬鬆伸縮長纖紗具有較好之覆蓋性,它的外觀與傳統平滑長纖紗差異相當大,具有著較好吸濕、舒適、蓬鬆、覆蓋、彈性、其外觀較似短纖紗。

 

 

 

 

 

二、棉紡紗之製程

棉紡工程(Cotton Spinning),係指以長度有限的纖維為原料,經過適當處理以製成紗,為紡織業的工程之一。棉紡工程又可分為清棉部、前紡部、後紡部三個主要步驟。

 

 

 

2-1、開棉Opening:

棉纖為了運輸及儲存之便,常以壓縮方式捆包成棉包,棉纖在運送過程中需被擠壓一段長的時間,因此紡製棉紗的第一步,即是將這些被壓擠的棉纖維鬆散開來,在這個鬆散纖維的過程中,同時也可將夾在棉纖維中之雜質加以清除,並且也可與其它棉纖維,或是其它纖維相互混合,而製成鬆的棉卷(Lap)。

 

 

2-1-1、開清棉工程之目的

將原棉或各種短纖維加工成紗,首先需經過開清棉工程第一道紡紗過程。本工程的開清聯合機完成下列目的:

 

(一)開鬆──通過開清棉聯合機各單機中的角釘、打手的撕扯、打擊作用,將棉包中緊壓的塊狀纖維鬆解成0.3∼0.5g重的小棉束,為除雜、混和、分離成單纖維作準備。開鬆過程中儘量減少雜質碎裂和纖維損傷。

(二)除雜──在開鬆的同時,去除原棉中50%∼60%的雜質,尤其是棉籽、籽棉、不孕籽、砂土等大雜。應減少可紡纖維的下落,節約用棉。

(三)混和──將各種原料按配棉比例充分混和,原棉開鬆好,混和也愈均勻。

(四)均勻成卷製成一定重量、一定長度且均勻的棉卷,供下道工序使用。當採用清梳聯結時,則輸出棉流到梳棉工序各台梳棉機的儲棉箱中。

 

2-1-2、開清棉機械的組成

為完成開鬆、除雜、混和、均勻成卷四大作用,開清棉聯合機由各種作用的單機組合成,開清棉機械對纖維塊的開鬆除雜,一般是用植有角釘的簾子和滾筒將大塊纖維扯鬆,再在封閉罩殼內以高速迴轉的打手對扯鬆的纖維小塊進行打擊。分離的雜質則從封閉罩殼下部柵條狀的塵棒隙縫中逸出(見圖2-1-2)。已經選配的原料,在開清機械中隨纖維的鬆解、併合和翻混等作用而得到較好的混合。經過開清機械的加工,紡紗原料一般由塊狀變為較小的纖維叢和纖維束,其中尚含有較小和黏附性較強的雜質,需要在以後工程中去除。按作用特點分,一般具有四類機械。

 

(一)抓棉機械──抓棉機從棉包或化纖包中抓取棉束和棉塊,在抓取的同時也有開鬆、混和作用,在氣流作用下、喂給前方機械。

(二)混棉機械──本類機械有自動混棉機、多倉混棉機、雙棉箱給棉機等。它們的作用是將輸出的原料充分混和,並有開鬆和除雜作用。

(三)開鬆除雜機械──此類機械簡稱開棉機,型式有多種。其主要作用是利用打手進行開鬆,在原料鬆解的情況下利用塵隔間隙除雜。

(四)清棉、成卷機械──使輸入原料得到進一步的開鬆和除雜,並利用均勻成卷機構製成均勻棉卷或化纖卷。採用清梳聯合機時,則輸出均勻的纖維流,供梳棉機加工使用。

 

 

圖2-1-2 LA004型開清棉聯合機組

 

選配的各種原棉經一系列開棉機後製成頭道棉卷,為了使棉卷混和良好,將頭道棉卷4隻,疊合喂入二道清棉機,製成二道棉卷,經同法再製成三道或末道棉卷,稱為三程式。後來隨著開清機械的均勻與聯動技術的進步,才逐步縮減道數,形成開清聯合機。開清聯合機雖聯合在一起,但仍可分為開棉和清棉兩個部分。開棉部分包括抓包機、棉箱開棉機、氣流除雜機、多倉混棉機、梯形除雜機、豪豬式開棉機等﹔清棉部分包括雙棉箱給棉機、清棉機。開棉機械生產率很高,一套開棉機械可以供應2∼3套清棉機械,中間用配棉器聯接。

 

 

棉箱開棉機, 主要特徵是具有容量較寬敞的棉箱和角釘簾機構,如混棉給棉機、棉箱給棉機、回花給棉機、毛紡中的喂毛機等均屬此類。棉箱開棉機(如圖4 棉箱開棉機)中混合原棉由水平簾以慢速輸向快速的傾斜角釘簾,棉層被角釘所抓取,向上輸送到均棉滾筒處,由於兩者隔距很小,棉塊為均棉滾筒扯開,只允許掛在角釘上的小棉塊通過,而將較大的棉塊重行送回棉箱中。被角釘簾子抓取的小棉塊為高速的剝取滾筒剝下,進入下一台機器。剝取滾筒下有塵棒,可以排除雜質。棉箱中的存棉量增多或減少時,可以推動搖板或直接用光電控制喂給機構,從而使棉箱內原棉存量基本穩定,使輸出棉量保持一致。
   氣流除雜機,利用高速氣流的作用使雜質從鬆解狀態下的纖維中除去。這是20世紀60年代發展的新機種,特點是加工時可用纖維散失較少。氣流除雜機是由棉箱開棉機和高速氣流噴口兩部分組成。原棉經棉箱機3個打手的自由打擊後,鬆解的棉流進入矩形截面的壓縮管道,管道截面積後大前小,棉流由增壓風扇吹送,到達前端時具有50米/秒以上的高速,經過120隻頃Q口的急彎矩形管。雜質因慣性大,在高速氣流中不易變換方向而從噴口逸出,棉纖維因慣性小,能隨高速氣流通過上矩形管輸出機外進入凝棉器完成除雜作用。
   多倉混棉機 適宜於紡紗工序簡短、半製品併合機會少和原料差異較大情況下應用,以增進混和作用。機器有6∼12個棉倉,原棉按先後次序逐個喂入,由各倉同時輸出,產生混和作用。

 

梯形除雜機,是一種自由打擊式、對纖維損傷較少的高效除雜機,應用較為普遍。這種機器(如圖5梯形除雜機)一般有 6個平行的角釘滾筒,以45陛?0偉伀衒あC。每個滾筒裝有 4排稀疏的角釘棒,下方配有塵格。原棉由機器下方進入第一滾筒,受角釘棒的打擊,經過塵格排除雜質,並進一步為迴轉方向相同的第二角釘滾筒所剝取和開鬆。纖維材料經 6隻滾筒的重複作用後輸出外。
        

豪豬式開棉機,是具有豪豬錫林的開棉機。豪豬錫林俗稱亂刀打手,一般有16個左右鋼板圓盤分裝在水平軸上,每個鋼板圓盤鉚有12個扁鋼刀片,每個刀片在盤上彎成不同形狀在錫林每一迴轉中,對喂入棉層上軸向各點均能進行打擊,產生開鬆作用(如圖6 豪豬式開棉機),打鬆後的纖維原料沿著打手和塵棒圓周向前輸送,並受到打手和塵棒再次作用,最後由凝棉器、風扇產生的氣流引出機外,雜質則由塵棒的隙縫中排除。        

 

 

 

 

 

 

 

2-2、清棉 Scutching。

為棉紡工程的清棉部工作之一,主要是將纖維各自分離,去除棉結、雜質,使纖維概略平行整齊,做成棉條(生條)。此過程並無法將纖維完全地梳直,並增進棉卷的均勻。

2-2-1、清棉主要目的:

(1)開棉:將緊壓的原棉鬆解成較小的棉塊或棉束,以利混合、除雜作用的順利進行

(2)清棉:清除原棉中的大部分雜質、疵點及不宜紡紗的短纖維。

(3)混棉:將不同成分的原棉進行充分而均勻地混和,以利棉紗品質的穩定。

(4)成卷:製成一定重量、長度、厚薄均勻、外形良好的棉卷。

 

2-2-2、主要機械的名稱:

(1)混棉機械:自動抓包機,由於某種原因1-2隻打手和抓棉小車組成,抓取平臺上多包混合的原棉,用氣流輸送到前方,同時起開棉作用。

(2)棉箱機械:棉箱除雜機(高效能棉箱)繼續混合,開鬆棉塊,清除棉籽、籽棉等較大雜質,同時控制好原棉的輸送量。

(3)43號棉箱,開鬆小棉塊,具有較好的均棉、鬆解作用。

(4)打手機械:
 

1.毫豬式開棉機鬆,進行較劇烈的開棉和除雜作用,清除破籽等中等雜質。

2.直立式開棉機具有劇烈的開棉和除雜作用,但易損傷纖維,產生棉結。目前清花在流程中一般都不採用(一般可作原料予以處理或統破籽處理之用)。

3.混開棉機,兼具棉箱機械和打手機械的性能,且有氣流除雜裝置,有較好的混棉、開棉和除雜作用。

4.單程清棉機,對原棉繼續進行開鬆、梳理,清除較細小的雜質,製成厚薄均勻、符合一定規格重量的棉卷。

清棉機,由打手室和成卷裝置成,機類似於棉箱開棉機,但具有前後儲棉箱,使喂給打手的棉層比較均勻。打手可以有不同形式,如刀片式、梳針式或混合式,如圖7 清棉機所示。打手對由天平羅拉喂入的棉層打擊,打手下圍有塵棒,塵雜由此落下。打鬆後的纖維束由風扇產生的氣流吸附在塵籠表面,由剝棉羅拉剝下,形成棉層向前輸送。天平羅拉下面,有天平杆等組成的均勻調節裝置。成卷裝置將塵籠輸出的棉層經緊壓羅拉壓緊,導向棉卷羅拉,將棉層捲在棉卷軸上做成棉卷。落卷、拔卷、生頭等動作全由自動機構完成。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

清棉聯合機的組合,根據纖維原料種類等級和含雜內容的不同,開清棉聯合機可以選用不同種類的機器和打手形式組合使用。在聯合機中裝有塵棒,以除雜為主要目的的每一台開棉或清棉機,稱為一個除雜點。處理高含雜原棉時,一般設置4個除雜點,而其中1∼2個除雜點設有間道裝置,若加工等級較高的原棉時,可以跳過不用。除雜點的調節一般在開棉部分機械中進行。清棉部分機械通常只有一個除雜點。組合有下列幾個原則﹕1.聯合機中不宜重複使用同一種機台。2.開鬆作用宜由緩到強,以減少纖維損傷。3.為避免雜質碎裂後分散,以致不僅不易除去,反而增加雜質的粒數,不宜過早使用給棉羅拉加壓打鬆原棉的機器。4.轉杯紡用的開清棉聯合機,常裝有比較高效的除塵機,以排除細小塵雜,避免在轉杯中凝集而引起斷頭。

化學纖維僅需除去疵點,但由於化纖摩擦係數較大,容易扭結,需要加強開鬆、混和,宜採用有梳針式鋸齒的打手。當混用多種化纖時混和比例應嚴格控制,可使用稱量棉箱機按比例喂給,或加用多台抓包機,或小量混棉,並在開棉部分機械中運用多倉混棉機。加工原棉與加工化纖的開清棉聯合機的一般組成見圖8 開清棉聯合機組合。

        

 

 

 

 

 

 

 

 

圖8 開清棉聯合機組合

 

清梳聯合機棉紡工程中將開清棉機和多台梳棉機以一定的設備聯合起來,原棉經開清棉聯合機加工後不再成卷,最後的清棉機沒有塵籠和成卷機構,而喂給裝置的打手一般用梳針打手或鋸齒滾筒,有時稱為散纖維喂給機。

配棉系統由方形輸棉管與多個配棉斗組成。配棉斗下方為喂給裝置。喂給裝置有各種形式,其主要作用是儲存由配棉斗落下的棉塊,稍加開鬆後以一定的量喂給梳棉機。

配棉管輸送的原棉,順序分配給各台梳棉機的喂給裝置後,如果有多餘的原棉,則由回棉管送回到儲棉箱,或散纖維喂給機中。有的配棉系統因喂給裝置採用氣壓等控制,可以沒有回棉。

為了適應原料多樣化和紡紗改變品種的需要,開清機械須有更多的靈活性,例如清梳聯合機不宜聯接較多的梳棉機,應有更好的調整裝置和調節系統,並提高自動化程度,如改進自動吸落棉系統等。

確定了棉型?綸、滌綸和羊毛A/T/W 80/10/10、 18 tex的紡紗工程流程,分析了影響開清棉工序成卷品質的因素,通過合理配置開清棉工程,採取可行性措施,解決了A/T/W 80/10/10 、18 tex混紡紗在開清棉工序粘卷、纏繞、堵車、條幹不勻的難題。

 

2-3、混棉 Mixing。

是棉紡工程中的清棉部工作之一,主司混合品質相似但種類不同的棉纖維。

在棉紡織廠,原棉不僅占紡紗成本的65%∼85%,且其性能直接影響成紗品質的優劣,故配棉與混棉歷來都受到特別重視。製程若只在原棉檢驗、選配、排列及棉包配盤圖上下工夫,而清棉工程輸出的筵棉是否與配盤圖上的成分趨同往往不去深究。在客觀上,迄今為止尚未出現能檢測成分混和程度的試驗儀器,使得對這一問題的研討增加了難度。傳統習慣上,對開清棉機組,著重的課題是對纖維原料的開、清,著眼點是根據原棉含雜率、有害疵點等考慮如何提高除雜效率。因此,清棉工程中纖維混和的重要性常被忽略。生產經驗告誡我們:若清棉系統對不同成分纖維的混和作用欠佳的話,必將引起成紗質量一系列的問題,如單強不勻、黃白紗、重量不勻波動大等,而這些問題都是用戶關心和紡紗生產正常運轉的關鍵。上述原料選配,只是不同成分纖維混和方案的制訂與組織,而實施中,則因清棉加工機械特性及工程管理條件而異,其結果必將在成紗質量中體現出來。故對清棉工程中不同成分纖維混和技術的研討理應引起重視。現就此一問題進行一些探討。

 

 

2-3-1、對清棉工程混棉的要求

  為達到混和均勻且能長期穩定的目的,對清棉系統中不同成分纖維的混和有三個理想條件:

(1)在輸出筵棉的任一橫截面內,各不同成分纖維占有的比率與配包盤混棉成分配比趨同﹔

(2)筵棉單位重量的差異小,即離差值小﹔

(3)趨近于無限長的筵棉長度范圍內任一設定長度重量的變異系數較小。

  以上三個理想條件實際是個沒有量化的模糊要求,在實際紡紗生產中缺少量化的檢測儀器的條件下,唯有在�趨同�、�較小�上做一些定性分析,當其他生產條件不變時,纖維混和的效果只能靠成紗質量來驗証。

2-3-2、混和方式分析

從紡紗工程角度看,清棉工程功能有二:開、清與混、凝。原料纖維一進入清棉系統,開、凝、混、清幾乎同時作用,有的單機只是側重于某一功能而已。一般地講對清除纖維中的結、雜、塵絨研究的較多,對絮凝、混和研究的較少。

清棉排列具有可變動性,根據各單機特點,各生產廠都可推出多種不同功能的排列組合,故對某一固定方式進行評述是很困難的,也會失之偏頗。

2-3-3、纖維混和機械

清棉工程中,側重纖維混和的機械主要是:開、混結合的抓棉機、中間過渡的軸流開棉機、以纖維混和為主的棉箱混棉機及多倉混棉機,現對以上各機混和特點簡述如下:

1.抓棉機:抓棉機功能已做過分析,現僅就圓盤式與往復式簡述之。

2.圓盤抓棉機:時序巡回抓棉,棉包成分排列無重復性,混棉成分、包數受圓盤面積限制,抓取棉塊大、產率低、管道棉流不通暢,但全成分抓棉量小,若雙盤并聯抓取,產率可望近倍提高。

3.往復抓棉機:時序往復抓棉,棉包成分排列在兩端重復,排包量大,可混成分數較多,抓棉塊小,產率高,管道棉流通暢。

4.軸流開棉機:因單、雙錫林而有單、雙軸流之分。輸入棉束按時序在機內繞軸向螺旋線前進,在機內旋轉三圈至六圈后順次輸出,前進中對棉束進行自由打擊,進一步鬆解棉束并除去大雜,彌補抓棉機無除雜功能的缺陷。

5.棉箱混棉機:箱內純棉通過斜釘帘抓取混和和斜釘帘、均棉帘(羅拉)分撕回棉混和。棉塊喂入有三種方式:A006B(C)型機橫鋪直取式,台灣明正蝸式均勻分配器和德國赫格特(Hergeth)交叉混棉方式。A006B型機因形不成橫向有效鋪層,效果不佳。明正方式以蝸式均勻分布帶凝棉器等,似有進步,但未改變箱內翻滾隨機混棉。赫格特箱頂凝棉器用計算機控制與抓棉機聯動,理論上似較理想連。

6.多倉混棉機:能實現層間混和,因喂入、輸出方法不同分為三種方式:一是逐倉時差輸入,同時輸出(FA022-8型機或MPM8型機)﹔二是多倉同時喂入,移差導致時差輸出(FA025型機或B7/3型機)﹔三是逐倉時差輸入,移差輸出(MM6型機)。故MM6型機可有較長的時差混和時間。多倉的倉數設定對混棉成分數有直接影響(方式一、方式三),屬隨機混和性質,方式二因使用具有隨機性的斜釘帘抓取,屬半隨機混和性質。

2-3-4、混和過程的完善

  不同成分纖維的混和,在開、清系統中有三個過程。

1.瞬時混和:同一時刻,各不同纖維成分的混和。單打手抓棉機打手同時抓取不同成分棉包時產生,雙打手抓棉可擴大到0.4 m抓距(BDT019型機),故往復抓棉機瞬時混和作用甚微。而雙盤並用的圓盤抓棉機,其瞬時混和作用遠優于其他各機型。

2.短片段混和:不同纖維成分的棉束(棉層)在短距離內(約0.5 m∼1.0 m)的混和。前述橫鋪直取理論是可取的,因形不成橫向鋪層,實際很難實現。交叉混棉理論配以計算機控制技術應屬理想,因落下瞬間及在棉箱中受控棉層相互摻雜,再經斜釘帘自由隨機抓取,效果被大打折扣。B7/3型、MPM型、MM型多倉采用縱排縱取,從理論到實際都存在嚴重缺陷,有待完善。迄今為止,待開發效率較高的非隨機短片段混和機械。

3、長片段混和:不同纖維成分棉束(棉層)在較長距離內(約5 m∼6 m)的混和。同時具有時差喂入、移差輸出功能的混棉機,能獲得較長的長片段混和,MM型多倉要優于其他機型。若能同時考慮速差的喂入、輸出 ,可有更佳效果,但技術難度較大。

2-3-5、隨機與非隨機混和

  傳統上,開清系統對不同成分纖維的混和都是隨機混和。而今技術進步了,觀念應隨之轉變,下述條件使可控制的非隨機混和成為可能。

  (1)抓棉機時序抓送不同配棉成分的棉束﹔(2)輸料風機按時序抽吸、排送棉束,棉流在管道內能暢通無阻﹔(3)軸流開棉機能按時序吸入、排出棉流,機內不存棉,能不破壞抓棉送出時序﹔(4)多倉混棉機可按抓棉時序在倉間進行不同成分纖維層的排列,實行受控的層間混和﹔(5)計算機技術可使抓棉至多倉間的受控聯動成為可能。

 曾進行過對比性計算,受控的非隨機混和其機率較隨機混和要高出許多。

 

 

2-4、梳棉Carding

鬆的棉卷可經過梳棉機的作用,使棉纖維相互梳理平齊,同時再被清理一次,而製成棉網,再經由梳棉機之喇叭口凝聚而成為棉條,稱為生條(Sliver)。棉纖維由於梳棉機中之錫林與針板表面針布中針之相互運動,而造成梳理及剝取等效果。

1、主要目的:

(1)分梳:將棉塊分解成單纖維狀態,改善纖維伸直平行狀態。

(2)除雜:清除棉卷中的細小雜質及短絨。

(3)混合:使纖維進一步充分均勻混合。

(4)成條:製成符合要求的棉條。

 

2、主要機械名稱和作用:

(1)刺輥:齒尖對棉層起打擊、鬆解作用,進行握持分梳,清除棉卷中雜質和短絨,並初步拉直纖維。齒尖將纖維帶走,並轉移給錫林。

(2)錫林、蓋板:

1.將經過刺輥鬆解的纖維進行分梳,使之成為單纖維狀態,具均勻混合作用。

2.除去纖維中殘留的細小雜質和短絨。

3.製成品質較好的纖維層,轉移給道夫。

(3)道夫:

1.剝取錫林上的纖維,凝聚成較好的棉網。

2.通過壓輥及圈條裝置,製成均勻的棉條。

 

 

3、梳棉工程進行順利,紡紗品質之關鍵

今天由於高速化、高產量的發展常常造成棉品質降低、因此梳棉機性能要求越高、則梳棉作用越變得敏感,而使品質產生負面的影響。現今所有使用梳棉機的觀念起源於西元1770年,而自1850年開始才有梳棉機器的出現。自1965年以來產量一直在提升,已從原本的5kg/hr提升自目前的80∼100kg/hr。

(1)單纖化

清花工程只是將原料開成棉塊,梳棉機必須再將棉塊開成單纖維並再去雜質,已利下道工程進行。清花工程可以把大棉塊變成小棉塊,已目前的技術尚不能將棉塊梳理成單纖維。

  單纖維化的目的,有利於雜質知去除。清花工程中一般只能將附著於棉塊上之雜質,藉由打擊、氣流、靜電、等除塵的方法,將雜質去除,如圖示,梳棉工程,由於單纖化的結果,可將夾雜在棉花中之雜質梳理出來、以方便去除。             

(2)去除雜質

大部分雜質的去除作用主要在刺琨(Taker-in rollor)。只有少部分的雜質被帶至蓋板上剝除,或在其他區域去除。新式梳棉機可達到的清潔度相當高,約80∼95%。再加上清花工程,清潔度可達到95∼99%。棉條上仍有約0.05∼0.3%的雜質含量。梳棉機上去除雜質的位置:

刺琨(Taker-in rollor)主要工作區:

蓋板:去除游離的短纖

斬刀:利用剝取棉網時之震動去除雜質:

輔助分梳元件:位於錫林與蓋板,或錫林與道夫之間。

(3)去除塵埃

大部分的塵埃可於清花工程中被去除,梳棉機通常是移除了大部分在纖維上的籽纖維屑或微塵,很明顯的,纖維與金屬、纖維與纖維間的摩擦,是分離灰塵得主要因素。而這兩者皆符合梳棉機的考量,故梳棉機是良好的除塵機。

棉花中的雜質可分成:含雜:>500μ

            灰塵:50∼500μ

            微塵:15∼50μ

            呼吸塵:<15μ

其中,微塵能藉著梳棉機去除。呼吸塵則目前梳棉工程無法過濾,其實也不用過濾,其對後道工程並無影響。

(4)去除棉粒

清花工程中由於機台與機台間的作用,而增加了棉粒的數量,而梳棉機可降低棉粒的數量降低。我們通常錯誤的認為棉粒可以再梳棉機上去除、事實上,大部分的棉粒被梳開了,僅少部份的未被梳開的棉粒背梳棉機上的針板所剝除,表示處理過程中棉粒的多少變化很大。使棉粒減少的辦法如下:

使針布間隔距離縮短

選擇較尖針布

尋求最佳化的轉度

放慢道夫數度

降低產量

棉粒產生的原因,是因為摩擦造成。在清花工程中,棉塊表面的纖維與清花機之間摩擦而產生棉粒或纖維與纖維間的摩擦,此與織物表面起毯的現象類似。棉粒數的多寡被用來作為判對是否需要更換針布之依據。針布作用過大與針尖磨損均會影響到棉粒數的增加。

(5)減少短纖

短纖只能在其被壓入針布時被去除。因其不會附著於金屬隔距上,故問題是發生在針板上,選擇長纖或短纖是由於較長的纖維與錫林針布接觸較大,因此長纖會被錫林連續抓取與移動,換句話說,短纖的表面與錫林的作用面積小;它們雖然停在針布上、但蓋板會帶走浮游於針布上的短纖。

梳棉機將短纖去除的量非常少。梳棉機能去除1∼2%的蓋板下腳。這在絲毛長度圖上市沒有意義的,通常不正確的絲毛長度檢測誤差值通常大於此值。

(6)纖維的混合

梳棉機很難改善長周期的混棉效果,因為原料停留在機台上的時間太短。然而它改進橫方向的混合。除OE精紡紗機之外,梳棉機是唯一可進行單一纖維混合的機台。形成棉網之前,乃由錫林連續性的旋轉而達到纖維與纖維間的混合。

(7)纖維的順向化

梳棉機能使纖維間先為平行化,但其效果很難評斷,因為棉網上的纖維呈現不平行的排列。纖維平行化的主要在錫林上進行,但會形成棉網時針尖與針尖的作用消失於錫林與道夫的作用之下。因此梳棉機僅能使部份纖維延纖維軸順向化,但卻不能使之完全平行。

(8)形成棉條

為了方便堆積原料、傳送原料,做進一步處理,故必須將纖維體做成一中間產物即棉條。一般來說 生條的重量約每亨克3 ktex(新式)或6 ktex。

(9)單錫林梳棉機

  梳棉機的設計包含使用於長纖(毛紡系統)或一般工廠所見的短纖(棉紡系  統)梳棉機。由於棉紡系統梳棉機有來回循環式的蓋板,也被稱為旋轉式蓋版梳棉機(REVOLVING FLAT CARD)。梳棉機(CARD)的名子源自拉丁文。

(10)雙錫林梳棉機

  正如其名,雙錫林梳棉機是由兩台梳棉機組合而成,第一台梳棉的道夫將原  料送至第二台梳棉的刺琨。使用雙錫林的梳棉機可改善混棉效果及品質,但必須付出相當大的代價、例如機器成本高、維護保養和額外的機器空間增大。

 

 

(11)梳理、剝取原理

自19世紀以來,各種梳理機又有許多改進和發展,出現了多種專用梳理機。梳理機可分為兩大類,即迴轉蓋板式梳理機及羅拉式梳理機。前者主要用於梳棉和棉型化學纖維(包括中長纖維),後者主要用於梳理羊毛和其他長纖維。一切梳理機都有喂給、預梳、主梳、剝取,成形圈條(捲繞)等基本機構。迴轉蓋板式梳理機上的主要分梳機件之一是蓋板﹔羅拉式梳理機上的主要分梳機件之一是工作輥(工作羅拉)。各種分梳機件的表面都包覆不同類型和規格的針布,以滿足梳理的要求。梳理機的產量水平以輸出機件的速度和網狀纖維薄層單位長度的重量來衡量。纖維網的結構扭結、雜屑粒數等,反映梳理後半製品的品質水平,而梳理機排除落物的數量直接關係到技術經濟效益。

 

A.梳理

在紡紗過程中,用兩個表面帶有針齒的工作機件(針板)把纖維叢鬆解為單根狀態,使纖維排列初具方向性、除去雜質和疵點,並製成纖維條的工程過程。良好的梳理對改善紗條結構,提高成紗品質和節約原料等都有重要的作用。

   在古代,人們用手工紡製麻、毛和棉紗時發現,只有使纖維叢鬆解並潔淨,才能紡出細而勻的紗和減少紡紗時的斷頭。最初,人們用手工扯鬆纖維並揀去雜質疵點,以後逐步使用各種簡單的工具,如以弓弦或帶傾斜針齒的梳板來鬆解、分梳纖維叢。根據加工纖維的不同性狀,可使用各種粗細與密度的針齒。梳理時,將纖維平鋪在兩塊梳板上,用另一塊針尖相對的梳板,反覆多次地梳理,直到纖維分開並理直。然後,將其中一塊梳板調換方向,使針尖呈交叉狀態,移動梳板剝下纖維層並做成纖維條,以供紡紗。在此基礎上,再用表面帶有針齒的迴轉滾筒配合固定的弧形針板分梳纖維,滾筒朝針齒傾斜方向轉動,使置於滾筒和固定針板間的纖維得到分梳。然後停轉滾筒,移開針板,用棒(或梳櫛)將滾筒上的纖維層剝下,做成條子。針隙間充塞的短纖維、雜質等定期予以清除。自18世紀中葉起逐漸發展成現代的梳理機械,都是採用兩個針板對纖維叢進行分梳、剝取和成條的。

 

B.梳理作用

梳理的基本作用是分梳和剝取。針板對纖維叢進行梳理時,首先使針齒刺入纖維叢或使纖維與針齒相接觸,因此兩針面隔開的距離(隔距)應該很小。同時針齒應具有傾斜角度,符合針面運動時分梳、剝取纖維作用力的要求。

 

C.分梳

分梳作用中用幾個針齒分別表示兩個互相靠近的針面(見圖 1),齒的傾斜方向為針尖對針尖,當兩個針面作分梳作用,圖1 分梳作用,a所示的方向運動時,纖維叢分別與兩針面接觸或被刺入。由於針面的相對運動,使纖維叢先是張緊,產生向針根方向移動的分力,因而被兩個針面同時握持,隨著針面的相對運動,纖維叢被鬆解。兩個針面各自抓取一部分纖維,這種作用稱為分梳。圖1 分梳作用,b和c的針面運動都是分梳作用。它們的共同點是,兩個針面的針尖對針尖,兩個針面的相對運動方向均與圖1 分梳作用,a相同。圖1 分梳作用,b的兩個針面相當於錫林與蓋板或錫林與工作輥(見梳理機)的針面。經過分梳作用後,兩針面都抓取一部分纖維,數量多寡與針的角度、密度和針面運動速度等有關。被一個針面握持的纖維,其尾端從另一針面針隙抽出時,有如梳理頭髮那樣被理直。對於每一個纖維叢來說,通常一次分梳不能達到單纖維狀態,須經多次連續分梳。纖維叢一旦被鬆解,原來與纖維黏附的或較小的雜質即被分離出來,在適當的部位掉出或沉入針根,或在離心慣性力作用下排除。

 

在分梳時,如果一個針面的運動速度較慢,在相對運動中與另一針面較多的梳針相作用,這些梳針上的纖維都有一部分被慢速針面所抓取,使單位針面的纖維量增多,這種作用稱為凝聚。在紡紗生產中,除採用兩個針面分梳外,也可利用一個針面(或針排)對各種握持狀態下的纖維叢進行鬆解和梳直,稱為握持分梳,如梳理機刺輥、開毛輥、針梳機的針排對纖維的作用便是。

 

D.剝取

經過兩個針面的相互作用,將被一個針面握持的纖維全部移向另一針面,稱為剝取。產生剝取作用的兩個針面,針齒方向為針尖對針背成交叉狀態,如圖2 剝取作用,a所示。當兩個針面相對運動時,纖維被張緊,針面Ⅰ上的纖維張力有向針根方向的分力,故被針面Ⅰ抓取,針面Ⅱ上的纖維張力有向針尖方向的分力,故纖維有向針尖滑出的趨勢。因此原來在針面Ⅱ上的纖維離開針面Ⅱ而移向針面Ⅰ,被針面Ⅰ所抓取,圖2 剝取作用,b和c的針面配置均屬剝取作用。由於相對運動不同,圖2 剝取作用,b表示針面Ⅰ剝取針面Ⅱ上的纖維,c表示針面Ⅱ剝取針面 Ⅰ上的纖維。產生剝取作用的兩針面的針向是針尖對著針背,相對運動的方向和速度必須使一個針面能握持纖維,而另一針面能使纖維滑出,移向另一針面。為使針面間的剝取作用完善,須適當配置針面間隔距、針的密度、針的傾斜角和相對運動速度等,以適應不同長度和性質的纖維。在某些情況下,由於纖維在梳理過程中沉入錫林針面的針根,其他針面不能對纖維產生作用,使梳理過程難以進行。因此需要加裝提昇輥(稱風輪或刷毛輥),把纖維提昇到針面上來,提昇作用如圖3 提昇作用所示。提昇作用一般發生在錫林和提昇輥兩個針面間,針向為針背對針背。提昇輥針面稍稍插入錫林針面,提昇輥的表面速度較高。當提昇輥針面插入錫林針面,接觸到沉入錫林針根的纖維時,便以較快的速度將纖維提昇,然後迅速離去,提昇輥針面不帶走纖維。在使用鋸齒式針齒的梳理機上,由於纖維不易沉入針根,因而無提昇的必要。

 

 

 

 

 

梳理過程由於纖維叢的分梳需多次連續進行,通常在梳理過程中應用若干梳理單元。圖 4 錫林、工作輥、剝取輥組成的梳理單元是由錫林、工作輥和剝取輥三個圓形針面組成的一個梳理單元。一般錫林的直徑較大,可在一個錫林上配若干組梳理單元,組成羅拉梳理機的分梳區。

在一個梳理單元中,纖維通過錫林和工作輥針面時,由於分梳作用,部分纖維被錫林帶走,另一部分被工作輥帶向剝取輥,並被剝取。

錫林將剝取輥上的纖維取下,與後喂入的纖維混合,再次進行分梳。如果錫林針面上單位面積的纖維量(克/米2)為Q ,從剝取輥得到的纖維量為Q b,則錫林導向工作輥的纖維量為Q +Q b,再次分梳時,被工作輥從錫林針面上抓取的纖維如仍為Q b,則Q b對Q +Q b的比值K稱為分配係數,即K =Q b/(Q +Q b)。K 值大,表示有較多的纖維受到反覆分梳,混和與均勻作用也較好。

 

 

 

如果在錫林針面上配置若干根狹長的平針面(稱蓋板),則組成另一形式的分梳區。每根蓋板以不同的間距配置在錫林上方較大的弧面上,蓋板的運動速度很低,不斷與錫林進行分梳。在蓋板與錫林的針面間不斷產生纖維的交換和轉移,使分梳、混和等作用連續進行。
    經過充分分梳的纖維應及時剝下,製成纖維條。常用稱為道夫的另一圓形針面,與錫林針面發生分梳作用,使部分纖維被道夫抓取,轉行出去,而另一部分則仍隨錫林返回分梳區。由於道夫針面的運動速度很低,在單位時間內錫林帶向道夫的纖維量Q (克)中,道夫只凝聚其中的一部分q (克),所佔的比率稱為道夫轉移率 ﹕
        

 
    錫林的每一轉中,纖維不但在工作輥(蓋板)分梳區受到分梳,而且在從錫林向道夫轉行過程中也受到分梳。纖維在進入錫林針面以後,並不是經分梳區一次分梳就全部轉移到道夫上去的,大多數纖維又被錫林帶回分梳區,隨著錫林的轉動,反覆受到分梳後才分批轉移出去。從纖維開始進入錫林針面直接移到道夫針面上稱為纖維的梳理過程。這個過程包括分梳區的分梳和剝取以及道夫上的分梳和凝聚。

    在梳理過程中,分梳和轉移相互聯繫,相互制約。如果道夫的轉移率較小,錫林上一定有較厚的纖維層。錫林與道夫相互作用後,有較多的纖維回到分梳區與新喂入錫林的纖維再一起受到反覆分梳。如果道夫的轉移率過小,分梳區針面負荷過大,則對梳理工作的質量不利。

    梳理中,針面間纖維數量具有動態的平衡過程。在穩定狀態下,單位時間中喂入的纖維量應與轉移到道夫上去的纖維量相等。如果喂入的纖維層重量有波動,在某一時刻忽然有短暫的增加,分梳區的許多針面如工作羅拉或蓋板等能接受其中的一部分,使道夫單位針面上的纖維量增加不多,道夫凝聚的纖維量不會與喂入量增多部分相等。此時喂入量大於輸出量,其差額被分梳區針面抓取而�貯存�起來。這些纖維隨後也陸續由道夫轉移出去。錫林針面上的喂入纖維量加上返回的纖維量,直接影響到分梳區針面上的纖維量。從道夫凝聚出去的纖維量決定於錫林出分梳區後的針面纖維量。喂入的與輸出的纖維量由分梳區得到調節而處於平衡的狀態。是為梳理過程的均勻作用。

    從道夫剝下的纖維網(或輸出的纖維條)中的纖維,基本上保持它在針面上的形態,部分地伸直,其軸向近於運動方向。多數纖維呈彎曲狀,稱為纖維彎鉤。按纖維網的運動方向,近半數纖維有後端彎鉤,由針齒握持所造成,其餘為前端彎鉤、兩端彎鉤等。纖維以這種形態連成網狀薄層,結構應清晰均勻(即纖維相互間不成簇狀,且分布勻稱)。各種纖維彎鉤的比例,反映纖維由錫林向道夫轉移過程的情況和針齒對纖維的握持性能。纖維彎鉤的形成,對於梳理以後到紡成紗的工序道數和紗的結構也有影響。

   上述過程中各機件的速度、相互間的間距和所用針齒的規格,應與纖維叢的鬆解程度相適應。對不易梳理的纖維和品質要求高的紗線,可以經過多道的梳理。合成纖維、羊毛和麻等,為減少靜電現象,避免纖維的損傷、扭結,梳理前可加入適量乳化液。

  梳理工程對紡紗生產的穩定性、成品質量和技術經濟效益影響甚大。由於各種新型纖維和產品的發展,梳理工程近年來進展迅速。出現了多種新的梳理機,包括運用新的梳理機件如固定分梳板,以及高效梳理單元的新型組合。發展了金屬針布,彈性針布也有改進。

梳理工程的研究方向,主要是提高梳理工作效能,避免形成疵點,使製成的纖維條重量均勻,纖維充分分離並減少纖維的損傷。例如,進一步研究梳理元件或針布及其相互作用,探討梳理過程中喂入纖維的數量和受力關係等。此外,探索新的梳理元件與梳理單元的組合方法,也是重要的方向。

 

(12)圈條

紡紗生產中把纖維條圈放在條筒中的一種捲繞工程過程。纖維條結構鬆散、抱合力小、強度低,一般是以無張力鬆弛狀態圈放在條筒中。先將纖維條引入圈條盤上的喇叭口(如圖1 圈條機構示意圖) ,然後經小壓輥壓緊,通過圈條盤斜管進入條筒,按有規律的運動進行鋪放稱為圈條。圈條時,圈條盤作等速迴轉,圈條盤中心和條筒中心有一偏心距e ,條筒本身也作等速迴轉,所以纖維條在條筒內的相對軌跡呈擺線形(如圖2 圈條軌跡 )

 

 

 

 

 

 

 

 

,後一圈纖維條覆蓋在前一圈上,並沿圓周方向挪過一個移距d 而相互錯開,d 大致等於纖維條的直徑或寬度。後一圈的內圓和前一圈的外圓在點A 處相切(如圖2,a 圈條軌跡),也即在點A 處兩圈纖維條既不覆蓋又無空隙僅錯開一個移距。圈條軌跡的曲率中心基本上就在圈條盤中心。如條筒中心為O ,則

        

 
        

 
條筒每轉一圈(即2π角)可容納i 個θ ﹕
        

 
    

即條筒每轉一圈可容納纖維條圈,應等於圈條盤轉速與條筒轉速之間的傳動比。也就是說,圈條盤每轉轉時條筒轉一轉,纖維條就在條筒內鋪滿一層,以後沿著筒高方向層層相疊。圖2,a 圈條軌跡 顯示圖片圈條直徑大於條筒半徑稱為大圈條﹔圖2,b 圈條軌跡 顯示圖片圈條直徑小於條筒半徑稱為小圈條。小圈條的曲率半徑較小、條筒容量也小,但圈條盤尺寸小、機構比較輕巧。條圈在條筒中除在點 A 及其對稱點B 處是相切而不相疊,此外,在其餘各點都有不同程度的重疊。越近條筒中心重疊越嚴重。因此中孔太小就必然會造成孔周圍的纖維條擁積而過分隆起,以至妨礙整個條筒容積的有效利用。纖維條在空條筒中開始圈放時,因條筒較深纖維條缺少控制而成形紊亂,因此常在筒底設置一個彈簧托盤,保證圈條成形正確也有利於下道工序順利退繞。圈條盤每轉一周,要求所鋪圈長等於或稍大於同一時間內小壓輥的輸出長度,保持很小的緊張狀態。如果圈條盤速度太慢,纖維條將堵塞斜管﹔反之盤速太快斜管內的纖維條將過分緊張,易被拉長產生意外牽伸。加工化纖條時可以使用曲線斜管避免堵塞。

條筒每轉一周會對纖維條加上一個拈度。為避免這個拈度可使條筒倒順轉或作公轉平移運動而不自轉。有的機構圈條盤作自轉和公轉運動而條筒靜止不轉。化學纖維生產過程中,也利用各式圈條機構把絲束鋪放在盛絲筒中,靠喂絲器和盛絲筒運動的複合使容器鋪滿。

 

(13)羅拉式與針板式梳棉機差異性

A.迴轉式蓋板梳理機

又稱梳棉機。喂入梳棉機的半製品是清棉機製成的棉卷(對於清梳聯合機來說,喂入梳棉機的是散纖維),棉卷羅拉將棉卷逐層退解(如圖1 迴轉式蓋板梳棉機工作原理圖),經給棉板和給棉羅拉握持喂給刺輥進行預梳和除雜,然後由刺輥轉移給錫林,帶向錫林和蓋板工作區接受分梳。分梳後的纖維,被錫林帶出工作區,並將其中一部分轉移給道夫,然後由剝棉羅拉剝取成棉網,通過嗽叭口、大壓輥收攏壓縮成棉條,經圈條器圈入條筒。另一部分被錫林帶走的纖維,同給棉刺輥部分喂入的纖維合併後,重新進入錫林蓋板工作區進行分梳。梳棉機的結構分為三個部分 ﹕

1.預梳部分,包括刺輥、給棉羅拉、給棉板、除塵刀和小漏底等部件﹔

2.主梳部分,包括錫林、蓋板、道夫和大漏底等部件﹔

3.成條部分,包括剝棉羅拉、嗽叭口、大壓輥和圈條器等部件。

     給棉羅拉表面有軸向直型溝槽,兩端設有加壓裝置。給棉板前端的弧面與給棉羅拉配合,形成壓力拑口,以利於握持給棉。

刺輥是預梳部分的主要部件,為中空滾筒,表面包嵌鋸齒條,轉速較高。

刺輥下方的除塵刀和帶有網眼或塵棒的弧形漏底,用以托持纖維並排除雜質和短絨。錫林和道夫均為中空滾筒,表面包覆針布。錫林的直徑較大,是全機的主體。蓋板和錫林是主梳部分的主要部件,蓋板總根數一般為106∼110根,和錫林相互作用的工作蓋板為41∼43根。蓋板外形狹長,截面呈T字形。蓋板工作面包覆針布,其兩端與支承曲軌的接觸面做成踵趾弧面,弧面前後高低相差0.5∼0.9毫米。同錫林相互作用的各蓋板的進口隔距大,出口隔距小,使分梳作用逐漸增強。所有蓋板通過鏈條連結傳動,緩慢地自後向前迴轉循環,輪流起分梳作用。越出工作區的蓋板針面上抓取的短絨、雜屑和部分可紡纖維,由蓋板斬刀剝下,成為蓋板落棉。清潔後的蓋板返回機後,重新進入工作區,因此稱迴轉式蓋板梳理機。錫林下方的大漏底由兩塊三角形塵格和弧形光板組成,用來托持錫林表面的纖維層和排出部分短絨雜屑。

錫林、刺輥、蓋板、道夫和剝棉羅拉表面包覆的針布或鋸條的種類、針齒的密度和角度以及針面之間的隔距是根據工程要求決定的。由於道夫的表面速度為錫林的1/15∼1/30,錫林表面的部分纖維被凝聚在道夫表面,剝棉羅拉剝取道夫表面上的纖維層經轉移羅拉引出成為棉網。上下軋輥表面光潔堅硬,對棉網中殘留的細小雜質疵點有一定的軋碎清除作用。圈條器用於將棉條有規則地圈放在棉條筒內(見圈條)。

 

 

B.羅拉式梳理機

這類梳理機的種類很多,有精紡梳毛機、粗紡梳毛機、梳麻機等。梳毛機 以粗紡梳毛機組為例,它包括自動喂毛機、預梳機構、2∼4節梳理機、過橋機構和分條機構等部分。其中最主要的是,梳理機自動喂毛機均勻喂入的作用﹔預梳機構處於機組的喂入端,始起開鬆和預梳作用﹔過橋機構在前後梳理機之間,起混和均勻作用﹔分條機構在機組的輸出端,把毛網分成窄條,並搓拈成粗紗。

    粗紡梳毛機組中的預梳機構和第一節梳理機(如圖 2 粗梳毛紡羅拉式梳理機示意圖所示)。自動喂毛機以定量喂給纖維混料,引入預梳部分後由喂毛簾緩緩送到上、下喂入羅拉(釘輥)之間,並引入開毛輥(刺輥)。開毛輥的速度比喂入羅拉大數十倍,可以對混料進行分扯。在下喂入羅拉下方靠近開毛輥處有清潔羅拉,將下喂入羅拉所掛的纖維剝下轉交給開毛輥,避免纏繞羅拉。開毛輥把開鬆過的混料轉交給預梳部分,它由預梳錫林(又稱胸錫林)、兩個開毛工作輥和兩個剝毛輥組成,在預梳錫林與工作輥之間起分梳作用,把開鬆過的混料分梳成更小的纖維塊和纖維束,部分混料可能變成單根纖維。剝毛輥的作用是把工作輥上的毛層剝下交給預梳錫林,接受重複的分梳作用。預梳錫林上的纖維層由運輸輥轉交給梳理機的大錫林。在預梳錫林和運輸輥的下方有托毛輥,以減少預梳錫林的落毛量。

 

 

 

 

梳理機由大錫林、工作輥、剝毛輥、提昇輥、道夫和斬刀等組成。大錫林部分是完成梳理任務的主要構件,圍繞錫林上半部的周圍配置4∼6對工作輥(工作羅拉)和剝毛輥(剝毛羅拉),運輸輥兼作第一個工作輥的剝毛輥,共構成4∼6個梳理單元,梳理作用和預梳部分相同。對纖維的梳理作用逐漸細密,纖維層中的單纖維含量越來越多。最後一個梳理單元有提昇輥(又稱風輪)和上、下擋風輥各一。在提昇輥與大錫林之間起提昇作用,即提昇輥針尖略插入錫林針間,將其中纖維提昇到針面上,為纖維層向道夫轉移。上、下擋風輥是用來控制提昇輥氣流,以減少其對毛層結構的破壞。在大錫林的前方有道夫,兩者針齒的配置產生分梳凝聚作用。大錫林上的纖維必然有一部分轉移到道夫上形成毛網,由斬刀剝取下來向前輸送,經過橋機構喂入下一節梳理機,接受進一步的梳理。梳理機的節數根據原料性狀和所紡品種要求而定。

     梳麻機,亦是一種羅拉式梳理機。由於麻纖維的性狀和羊毛不同,梳麻機與羅拉梳毛機相比,喂給、梳理和輸出機構都有一定的特點,例如﹕黃麻纖維束長、強力高、含雜多,分梳輥筒上都覆蓋剛性較強的針板。黃麻頭道梳麻機的喂給機構由喂麻簾子、一對溝槽羅拉和喂麻羅拉、給麻板(俗稱鐵托板)組成。纖維束在喂給機構的握持下,受到錫林上梳針的強烈梳理,受到分梳,並將麻束扯斷成工程纖維。梳理單元(工作羅拉和錫林、剝取羅拉)較少,一般為2∼4對,布置在錫林下方,以利於去除雜質。纖維經梳理後製成的麻條,由自動成卷機構繞成麻卷。在第二道梳麻機上喂入10∼12個麻卷,以改善麻條的均勻度並進行配麻、混麻。在輸出部分有時還採用雙道夫,以增加纖維的轉移率,有利於產品質量的提高。

梳理機的工作效率隨著分梳元件和梳理工程的改進而不斷提高。20世紀50年代研究高速強分梳工程,更提高了梳理機的生產能力。為適應廣泛使用金屬針布和高速的要求,梳理機已普遍配備了道夫變速(快慢速)裝置,方便了運轉操作﹔採用自調勻整裝置(見牽伸自調勻整,改善纖維條長短片段重量的不勻狀況﹔採用自動換筒和各種安全、工程自停裝置,以降低工人勞動強度﹔增加了吸除落棉、飛花和粉塵的設備,改善了勞動環境,減少了紗疵。現代的梳理機繼續向優質、高產、低耗的方向發展。由於梳理機針面間隔距很小,運轉速度越來越高,人們對提高機件加工精度、提高針布質量、確保分梳作用的穩定性和可靠性更加重視。在高速度運轉條件下,針布防軋安全、吸棉除塵等裝置還有待進一步完善。梳棉機上附加分梳件、雙聯機組、清梳、梳併聯接等措施也逐漸得到採用。有些國家把機幅加寬,增強主梳部分的分梳能力,改善分梳機件,提高清除草雜能力等,列為探索中的課題。

 

(14)針布

表面為針或齒的各種梳理機件包覆物,是紡紗的重要機件之一。分彈性針布和硬性針布兩大類。彈性針布由底布和植於其上的許多梳針所製成。硬性針布包括鋼針植於木板上的針板和類似鋸條狀的金屬針布。各類針布包覆在機件表面上後成為一平整而鋒利的針面,用以分梳纖維,也可用於開鬆、除雜等方面。依紡紗原料加工要求的不同,可選用不同類型和不同規格的針布。

針布的使用已有200多年的歷史。早在 18世紀以前,人們就用兩塊平整的、植有針齒的條狀木板梳理各種纖維。之後,簡單的梳理工具逐漸發展為梳理機械,各類針布也相繼出現。1922年法國潑拉脫兄弟公司首創金屬針布,從50年代起用於棉和化學纖維紡紗。經過不斷改進製造工程,金屬針布的平整度、鋒利度、光潔度和耐磨度大為提高,齒形等工程參數的設計也有改進。

A.彈性針布

把鋼絲截切彎成U形穿過底布而成(圖1 彈性針布)。底布要求堅實、富有彈性、對鋼針握持力強,並且植針後不會弓起。底布一般是由3∼9層織物(主要是棉、毛、麻布)膠合而成,用於棉紡時表面覆加一層硫化橡皮,用於毛紡時表面覆加一層較厚的毛氈或耐油合成橡膠。鋼針的截面有圓形、三角形、橢圓形和扁形等多種,用中、高碳鋼絲製成,表面鍍鋅或鍍錫,以防生鏽。針尖需淬火,使之耐磨,鋼針表面必須光潔。針布包捲後為使針面平整和鋒利,需經平磨和側磨。植針要求排列整齊,縱、橫、斜線清晰。

 

 

 

彈性針布主要用於粗紡梳毛機、開綿機、圓梳機和一部分梳棉機上。梳棉機上的蓋板針布大多採用特殊的片狀彈性針布(圖2 蓋板針布)。A是蓋板針布的寬度,B是鐵骨的寬度,C是植針寬度。A和B必須配合,使包覆後針面平整。彈性針布針間容易充塞纖維,降低梳理效能,需要定期用抄針工具把充塞的纖維抄去,稱為抄針。針尖使用日久會變鈍,需用磨輥定期磨礪,稱為磨針。把各類針布包覆到梳理機件上去的操作,稱為包針布。針布的使用和維護保養工作需要相應的輔助設備和工具。

 

 

 

B.金屬針布

其針齒與基部是一體的,結構簡單(如圖3 金屬針布)。齒尖大的如鋸齒形之金屬鋸條,小的如細針形,密度比彈性針布高,但齒深較淺,適紡性能強,使用範圍廣。圖4 金屬針布齒形照片是部分金屬針布齒形的照片,圖中針布編號1∼4適用於梳毛機錫林和道夫,5∼10適用於梳棉機錫林和道夫,11適用於剝取羅拉,12適用於刺輥。金屬針布的材料為優質碳素鋼或低合金鋼。齒尖淬火後的金相組織為一級細針狀馬氏體,基部比較軟,為球狀珠光體,可使包捲平整。

 

 

 

 

金屬針布的幾何參數對分梳、轉移等性能有重要影響。主要參數有﹕齒形、工作角、齒高、齒頂面積和密度。它們主要決定於原料性能、滾筒直徑和速度、所紡紗號和產量等因素。

1.齒形﹕主要有直齒(圖4 中編號2,4,7,10,12)、直齒平底(5,6)、弧背和短工作面(1,3,8)、凸背(9)、山型齒(11)等。一般棉紡錫林用直齒(工作面、背面為直線),齒根部為平底形或小圓形﹔毛、麻、絹和化纖用弧背,道夫一般都用直齒。

2.工作角﹕大小與滾筒直徑、速度和纖維性能等有密切關係,工作角較小時,抓取纖維能力強。例如,為了增加纖維向道夫轉移,道夫上針齒的工作角度可較小,錫林速度較高時工作角也較小,以平衡纖維在針尖上的離心慣性力。

3.齒高﹕即齒深,與齒密有關,密度高的齒較淺。用於棉紡時,為防止嵌入破籽和短絨,針齒較淺。

4.齒頂面積﹕小則鋒利,有助於穿刺、分梳等作用。一般棉紡和化纖紡要求齒頂面積小些,毛、麻紡為防止針齒損傷,齒頂面積可隨其用途適當加大。

5.齒密﹕針面上單位面積的針齒數。它由鋸條縱向齒距和基部厚度來決定,兩者宜調節合適。棉紡用金屬針布的密度較毛紡、麻紡等高。在多聯梳毛機上,針布的配置為先稀後密,使梳理程度逐步細緻並防止損傷纖維。選用金屬針布應考慮有利於各類纖維的分梳和轉移。梳毛時因毛纖維長分梳力大,為加強轉移作用,錫林選用短工作面齒形,適當增加齒頂面積。棉紡和化纖紡纖維易轉移,錫林選用穿刺和分梳作用較強的針布。金屬針布的密度、工作角與齒深必須調節合適,錫林與道夫、錫林與工作輥、道夫與剝取輥等相互間選配也應得當,方能得到理想的分梳、轉移作用。一般棉紡比毛紡、麻紡等錫林針布密度較高,工作角較小,齒深較淺。道夫的工作角比錫林為小,密度較稀,齒也較深,有利於轉移作用,為防止嵌破籽棉或雜質,應採用直齒平底齒形。

 

(15)麻紡針板

主要用於黃麻和亞麻梳理機。一般由弧形木板植上鋼針製成(圖5 麻紡針板的結構),也有用鋁合金代替木板,可延長使用壽命。在加工黃麻等粗硬纖維時,為了防止板面磨損和鋼針鬆動,在木板表面覆一層金屬薄板。木板宜選用質輕、堅韌並有彈性的木材(如梔木、櫸木、細麻栗等),取無節、木紋順直的木料,經整形和防霉防蛀處理,表面塗清漆。木板的內圓與滾筒表面相同,每塊木板的弧長是被包覆滾筒圓周的若干分之一。針板的植針角,即工作角為α,製造時主要根據軸心角β定位。鋼針的材料為高碳鋼,將鋼絲截斷磨尖,經淬火並用皮拋光,使其直徑、長度、硬度和表面光潔度都符合工程要求。鋼針截面形狀有﹕扁形、圓形和根部鼓形等數種。鋼針與木板是近乎緊密配合。鋼針的直徑和長度,排列的形式和各項規格參數均依用途而定。

 

 

 

(16)梳棉工程(Carding)與精梳工程(Combing)之差異

  Carding(梳棉工程):此為自由梳理,無法將纖維完全地梳直。主要是將纖維各自分離,去除棉結、雜質,使纖維梳成平行狀態。通常只有經過梳棉工程的,都為低支數紗。

  Combing(精梳工程):此為握持梳理,較可以將纖維梳直。將原本經過梳棉工程中,未去除的短纖維,在此工程中,梳理平直纖維,同時再度清除遺留下的短纖維,加以平直排列而有規則的重合。紡60支以上的高支紗,大多都會經過精梳工程。

 

(17)梳理及剝取作用

A.正的相對位置 -

針頭對針頭(point to point)的作用(梳理作用)

VA>VB(A)的纖維被(B)伸直而移至(B)針上。

針背對針背(back to back)的作用

VA<V?SUB>B(A)的纖維被(B)推上來,集中於針頭的現象。

    同時,(B)針的纖維亦可能移至(A)的傾向。

 

B.負的相對位置-

針頭對針背(point to back)的作用(剝取作用)
VA>VC(C)的纖維被(A)剝取而移至(A)針上。
VA<VC(A)的纖維被(C)剝取而移至(C)上。

 

 

說明:(point to point)(point to back)(back to back),均需另加考慮針與針之間的隔距(gauge or setting)、針的傾斜角度與長度(作用角及針高)、每吋針數(作用點),而進行纖維?的分離、梳直的梳理作用。

 

 

(18)梳棉機之刺輥、錫林、針板、道夫之針尖、針背運動方向,錫林與道夫間之作用

喂棉板尖端(feed plate nose)和刺輥間為剝取作用。

刺輥(take-in roller)兼具開棉、分梳、除塵作用。

利用錫林的離心力和氣流,使道夫收集纖維,它們之間有「凝集作用」。

從doffer 針頭的表面將纖維剝下,成一蜘蛛網的稀膜狀之棉網(web)。

Cylinder將take-in roller上帶來的纖維剝取,由於兩者針頭是同方向傾斜,Cylinder的表面速度高於take-in roller,2至5倍,兩者之gauges為0.007至0.009吋。

Cylinder的表面用FC(flexible card clothing)與MCC(metallic card clothing)針布包覆。

清除針布間遺留的短纖與塵屑,謂之抄針或抄車(stripping)

take-in roller迴轉速度400rpm-600rpm;Cylinder迴轉速度180-200 rpm或240-320rpm;flat與cylinder迴轉同向,兩端用鏈條連結延cylinder上面緩慢速度(1.5-3 吋/分鐘)移動;doffer迴轉速度8rpm-12rpm;doffer stripping comb作上下運動每分鐘1500-2000次。

 

2-5、條卷()

主要目的:

1.併合和牽伸:一般採用21根予並進行併合、牽伸,提高小卷中纖維的伸直平齊程度。

2.成卷:製成規定長度和重量的小卷,要求邊緣平整,退解時層次清晰。

 

2-6、精梳(Combing)

精梳的目的是要除去較短的纖維,使所製出的精梳棉條(Combed Sliver)擁有著較均一長度的纖維,以便紡製出更精細、更均一的精梳條。我們常在反覆的併條過程中,加上此一精梳過程。精梳紗的價格通常比較貴,這是因為大約會有四分之一的短纖維,會在精梳過程中梳理除去,這是一個相當大的成本消耗。

主要目的:

1.除雜:清除纖維中的棉結、雜質和纖維疵點。

2.梳理:進一步分離纖維,排除一定長度以下的短纖維,提高纖維的長度整齊度和伸直度。

3.牽伸:將棉條拉細到一定粗細,並提高纖維平行伸直度。

4.成條:製成符合要求的棉條。

精梳條的纖維伸直度由生條的50%,提升到85─95%.

 

在整個紡紗的過程中,精梳工程並不是一必要的工程,但是這個工程對紗線的整個外觀,以及所製出的布料有著極大的影響。棉纖維如果經過了精梳工程即稱為精梳棉紗(combed cotton yarn)。而羊毛纖維未經過精梳工程所紡製的紗稱為紡毛紗(woolen yarn),經過精梳工程之羊毛紗則稱為梳毛紗(worsted yarn)。下表是將經過精梳之紗(combed yarn)與未經過精梳只經過梳理工程之紗(carded yarn)的比較:

一般紗(Carded Yarn)

所使用之纖維:

短的短纖

紗線之狀況:

中至低的撚度,擁有較多凸出的短纖維,較蓬鬆、較柔軟、較凌亂。

 

布料之狀況:

受到張力可能會變形。

布料由柔軟至硬的都可能。

羊毛毛氈及布料廣泛地運用。

精梳紗(combed yarn)

 

長的短纖

 

中製高的撚度,擁有較少凸出的短纖為頭,纖維平行排列,織得較細密、耐久性較好、強力較好。

 

表面較平滑,重量較輕,不易鬆破。

容易保持外形,不易變形。

布料從薄至外套厚皆可。

 

2-7、併條(Drawing or Doubling)

併條為將數條生條一起喂入併條機(drawing frame)中,經過一道、二道或三道(passage)牽伸(draft)的作用,而製出一熟條(drawn sliver)。這個過程可使棉條中之纖維更為平齊,棉條更加均勻。它是利用併條機中四對羅拉,每對羅拉運轉速度越來越快,逐步加大牽伸率所造成之效果。

 

主要目的:

1.併合:一般用6-8根棉條進行併合,改善棉條長片段不勻。

2.牽伸:把棉條拉長抽細到規定重量,並進一步提高纖維的伸直平行程度。

3.混合:利用併合與牽伸,使纖維進一步均勻混合,不同嘜頭、不同工程處理的棉條,以及棉與化纖混紡等均可採用棉條混紡方式,在併條機上進行混和。

4.成條:做成圈條成型良好的熟條,有規則地盤放在棉條桶內,供後工序使用。

 

 

※牽伸原理(drafting)、浮游纖維(floating fiber)、牽伸波(drafting wave)、彎鉤纖維(end hook fiber)、皮圈牽伸(apron draft)、牽伸界域(draft zone)、節或頭(head)、眼(delivery)、分段(segment)

※羅拉直徑(dimension)與隔距(gauge)之關係

2-8、粗紡(Roving)

為棉紡工程的前紡部工作之一,主要是將熟條藉著粗紡機牽伸的作用,而使棉條亨克(hank)減細,減少棉條的體積,並予以微量撚迴使拉細的棉條抱合在一起,而形成約為細鉛筆粗之粗細尺寸,熟條牽伸至某種程度之細度,紡成粗紗(Roving)。

主要目的:

1.牽伸:將熟條均勻地拉長抽細,並使纖維進一步伸直平行。

2.加撚:將牽伸後的生條施以適當的撚回,使紗條具有一定的強力,以利粗紗捲繞和細紗機上的退繞。

工序:drafting、twisting、winding、lifting、building

Twisting:T.P.I.與 S(錠子每分鐘轉數)、L(每分鐘前羅拉送出長度)的關係

T=K√N K:twist multiply

Winding:flyer leading and bobbin leading

 

2-9、精紡(Fine Spinning)又稱為細紡

粗紗的撚度及粗細皆不符合紗線的需求,因此需要將它再牽伸,再加撚,以達到所要求的細度及撚度,這個過程則稱為精紡。精紡可製出單一股紗,但也可製出多股紗。為棉紡工程的後紡部工作之一,主要是減少粗紗體積以達到所需細度,再加以撚迴,紡成細紗(Yarn)。

主要目的:

1.牽伸:將粗紗拉細到所需細度,使纖維伸直平行。
2.加撚:將熟條加以撚回,成為具有一定撚度、一定強力的細紗。
3.捲繞:將加撚後的細紗捲繞在筒管上。
4.成型:製成一定大小和形狀的管紗,便於搬運及後工序加工。

※機種:鋼領式精紡機(ring spinning)、走錠式精紡機(mule spinning)、帽錠式精紡機(cap spinning)、錠翼式精紡機(flyer spinning)、壺錠式精紡機(pot spinning)

※羅拉架為何要傾斜的理由?

※鋼領式精紡機構造與作用,如下圖所示:

 

 

牽伸作用與先纖維群排列變化為何?浮游纖維如何控制?

三線式高牽伸之目的與原理?apron的功能?如何控制drafting weave?

Super high drafting system(兩對apron、紡細支紗、50倍以上)

Spindle、bobbin、lappet、thread guide、traveller、lappet lifting motion、ring、ballooning、separator(anti-balloon device)、building motion or copping motion

細紗張力變化與ring、traveller and balloon磨擦之關係?與管紗直徑變化有何關係?

 

 

空氣式無錠精紡機(open-end spinning frame):

特點:省略粗紡直接以熟條或精梳條喂入;加撚速度可達2-4萬rpm;纖維群經高速旋轉的滾筒(drum),利用內部氣流施行抱合(doubling)及加撚,減少纖維損傷之缺點,紗之均勻度 U%較 Ring spinning frame 為佳;直接繞成筒子紗,可減少1/2-1/3的作業程序;斷頭紗,接頭方便。

 

傳統製紗過程常因紡製機械技術的進步而有所改良,比方說1960年所發展的The mackie direct spinner麥克直接紡紗機,即直接可將棉條喂入此機中,不需經過粗紡,而紡製成紗線。Open End Spinning簡稱OE精紡機,也是可以直接由棉條喂入,不經過粗紡即製成紗線。它是利用機器中的角釘羅拉,使棉條被打散。分離的纖維即被氣流傳送到高速旋轉器中,並集結在其內層表面的凹槽上而形成一纖維層,旋轉器的旋轉所產生之離心力使纖維脫離凹槽,並被加撚成紗。這種方式之生產速度比傳統式快約4倍,但是紗線較為粗硬。

2-10、絡筒(Coning or Winding)

主要目的:

1.捲繞和成形:將管紗(線)捲繞成容量大、成型好並具有一定密度的筒子紗(cheese)。
2.除雜:清除紗線上部分疵點和雜質,以提高紗線的品質。
※tension device、slub catcher、stop motion

※筒子紗缺點:蛛網(cobweb or back wind)、盡頭突出(bulge)、表面繞成帶狀(ribbon)、環形(ring shaped)、鐘形(bell shaped)、斷頭過多

 

2-11、撚線(Twisting)

主要目的:

1.加捻:用兩根或多根單紗,經過併合,加拈製成強力高、結構良好的股線。

2.捲繞:將加捻後的股線捲繞在筒管上。

3.成型:做成一定大小和形狀管線,便於搬運和後工序加工。

※20s/2

 

2-12、搖紗(Reeling)

將絡好筒子的紗(線)按規定長度搖成絞紗(線),便於包裝,運輸及工序加工等。

※每840碼為一大絞(Hank)即一亨司,搖紗機紗框一圈54 inch(1.5碼), 一大絞為560圈(即840碼)

※一大絞分成七小絞(lea),每小絞長120碼(繞80圈)

※落紗(doffing):搖紗機上搖紗完畢後,用紮絞線紮好絞紗,並取出絞紗。

機種:輪式落紗(wheel doffing)與橋式落紗(bridge doffing)。

Ref.五洲出版社,實用紡紗學,陳仁寔著,p.344。

 

2-13、成包(Baling)

主要目的:將絞紗(線)、筒子紗(線)按規定重量、團數包數、只數等打成一定體積的小包、中包、大包、筒子包,便於儲藏搬運。
※棉紗大打包(baling)通常以40小包為1大包,每小包10磅重,又稱一件,20小包為1中包。

※絞紗在打小包之前,須先打成紗團(),又稱?紗。

Ref.五洲出版社,實用紡紗學,陳仁寔著,p.344∼346。

2-14、紡紗工程檢驗內容

1.原棉(含化學纖維):

a.長度(staple length)

b.強力及伸長(strength and elongation)

c.細度(fineness)

d.成熟度(maturity)

e.含水量(moisture of content)

 

2.半成品:

a.棉卷均勻度(lap evenness)

b.清花落棉量(waste of opening beating)

c.棉網棉結(neps of card-web)

d.棉條、粗紗均勻度(evenness)

 

3.成品:

a.支數(yarn count)

b.單紗強力(single thread strength):yarn tensile strength tester and lea strength tester

c.小絞強力(lea strength)

d.撚度(twist)

e.外觀(appearence)

f.細紗均勻度(evenness)

g. 細紗回潮率(moisture regain)

 

micronaire:μg/in

grain balance:

ventilation:

temperature and humidity: spray device、nozzle、air conditioning

lumen and lux:

 

Ref.五洲出版社,實用紡紗學,陳仁寔著,p.355∼369。