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提高盖板针布钢针握持力的探讨

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1、概  述
锡林与盖板针布的分梳作用对棉网的质量影响很大,在梳理中完好的针布分梳元件是梳棉机输出理想棉网的前提。棉纺用户中反映盖板使用一段时间后钢针松动,底布松弛,出现转向、倒针现象,致使纤维充塞(或沉积)盖板针间,不能抄(针)出,直接削弱针布的梳理效能。在比较Graf、ECC和HL三个产品基础上,结合本公司产品特点,从盖板针布的制造工艺入手,对底布、钢丝材料选用及对可能产生植针质量问题的植针机件——植针打孔针头形状规格与针头板结构和工艺进行研究,经过一年多的可行性对比试验优化,并经试用推广,取得了良好效果。
2、盖板针布钢针松动底布松弛原因
2.1   底布
底布是盖板针布的基础部分,它除了要稳定地握持钢针外,还要具有一定弹性,使梳针进行强分梳时,受力变形后迅速恢复。
2.1.1  底布厚度不均匀
一定厚度的底布是握持钢针的基础。由于胶合层厚薄悬殊,表面硫化橡胶出现缩松、气孔、嵌有硬杂物、脱胶分层,造成凹凸块面,表面粗糙导致对纤维的摩擦力和充塞不同,使钢针受力不匀。
为了比较截切型盖板针布底布厚度与握持钢针稳定性的关系,计算了底布厚度(ζ)与钢针总高(A)的比值,如表1。这样的规律,底布厚而钢针短的比值大,底布薄而钢针长的比值小。这个比值的大小可以简单地反映出底布对钢针握持的稳定程度,计算结果表明MCZ24稳定值高。
2.1.2 底布的组织结构不一
底布中棉布、麻布和硫化橡胶层,其坯布没有一定的定型处理,各层坯布的断裂伸长率和强度等物理性能差异较大,钢针受到各层坯布的握持力也不相同。在梳理力的反复作用下,植针针孔扩大,钢针握持力下降,甚至出现负角,产生乱针。
2.2   钢丝
2.2.1 钢丝的软硬度不匀
同卷钢丝硬度极差大(≥80HV0.2)。盖板针布在梳理过程中偏软的针布钢丝受梳理力的作用后迅速拉大动角(尤以截切盖板针布为最)甚至倒针,受脉冲梳理力作用的钢针与底布脉冲接触,造成钢针与底布交接处应力集中,底布疲劳硬化、产生老化裂纹而使钢针动摇。
2.2.2 钢丝线径变异、弯曲、截面尺寸差异大
同卷钢丝在植针中出现不同截面形状,甚至截面尺寸变化达到一个钢丝线径号(CWG)。在同样的针孔中由于钢丝的几何形状和尺寸不同,减弱底布对钢针的握持力,使植针出现碰针、坏针频数高。
2.3   针头形状规格与针头板结构
2.3.1 针头形状规格与针布钢丝截面形状尺寸不相适应
盖板针布选用的钢丝截面形状一般分为两种,即双凸面形和扁平形。传统的植针工艺,沿用的打孔针头为两头针。由于每个植针工磨制手法不同,针头的形状大小变化很大,因此同一盖板针布产品在各台植针机上生产,底布对植入钢丝的松紧也不同。
设打孔针头打入底布最大孔径为D,穿入的钢针截面尺寸分别为:扁平型(θ)0.255×0.63、双凸面形(ε)0.305×0.405,则最大间隙(宽容)量分别为da=D-0.255、db=D-0.305。间隙量分别为dθ=0.63-0.255=0.375,dε=0.405-0.305=0.1。显然,纺化纤的截切盖板针布用扁平钢丝,比纺棉的盖板针布用双凸面钢丝植入底布中所占活动间隙要大得多。当钢丝受到纤维的反复脉冲梳理力作用,钢针松动发生倒针、转向的几率以截切盖板针布为多(纺化纤),与用户反映相符。
2.3.2 打孔针头与针头板配置不当
传统的植针工艺,打孔针头与针头板为自行配制,针头和针头板紧密度由植针工敲击掌握,打孔针头几经更换就相当于给针头板孔打击扩孔多少次,随着针头板的反复连续使用,针头板孔相应扩大,与之结合的针头基部粗度增大。这样打入底布的孔洞就大。显然植进钢针握持就松。
由于打孔的两头针材料,淬火不规范、软硬极差大,磨制针头时凭观察和经验,硬度(回火色)很不统一,再加针头基部与针头板绞制孔相配的锥度精度不一致,致使打孔植针过程中,针头磨损程度不一样或产生针头松脱针头板现象,加大了打入底布的孔径和深度差异。底布对植进钢针抱合力也相应降低。另外针头与针头板位置(角度)没有完全符合产品工艺要求制作。造成打入底布孔深不足,引起植针根基浮脱底布或针布经磨针时出现“脱针”。
2.4   梳棉工艺引起盖板针布钢针握持能力下降
(1)原棉质量差,原棉中破籽、带纤籽壳多、及异纤混杂;
(2)工艺与盖板针布选配不当;
(3)强分梳使钢针变形,底布疲劳,针布失去原有的弹性握持能力。
3、改进措施
3.1   采用新型底布
(1)使钢针受力变形后,针孔扩大减小。
(2)既能使底布具有较大的握持力,又能抱合钢针具有足够的回弹性。
(3)设计专用棉纱的织物组织,底布成型工艺采用特性粘合方式(本征粘合)。主要利用胶粘剂和被胶粘材料的原子或分子之间的相互作用力引起的粘合。底布断裂强力与断裂伸长极差显著降低,底布厚度均匀,减少由于钢针变形所造成盖板针面不平整而影响与锡林的隔距,影响盖板针布梳理效能的发挥。
3.2   采用优质钢丝
(1)钢丝材质采用X高碳钢或Y高碳低合金钢。
(2)钢丝截面形状,盘卷通条一致,其强度和刚度相似,表面致密,手感光滑。钢丝规格尺寸公差,双凸面钢丝≤±0.01;扁平钢丝≤±0.02。
(3)实验测试,选用比利时贝卡尔特B-普通耐磨级钢丝,抗拉强度为1990 N左右,极差≤65 N,维氏硬度为520HV0.2左右,极差≤20HV0.2,植针行列(状态)稳定。淬火组织为细针状马氏体。钢丝线径规格基本一致。公司自制钢丝性能及尺寸与贝卡尔特接近。
3.3   采用植针新工艺
(1)打孔针头材料选用Z高碳低合金钢,针头尖端锋利、耐磨又有韧性。
(2)针头形状规格与盖板针布产品需用的钢丝线径截面尺寸及底布厚度匹配,每个产品对应统一的打孔针头,针头规格。各型产品与针头规格的配置。
(3)针头基体为抛物线,磨制成符合植针工艺要求的标准化系列针头形状规格。针对盖板针布不同规格钢丝线径设计的打孔针头。
设计打入底布的棱形针孔与盖板针布用双凸面钢丝线径的工艺配合形式。可见钢丝定位准确,能促使底布抱合紧密,并有利于底布弹性的恢复。
(4)针头与针头板结构配置。
方法:
①打孔针头与针头板的规格按盖板针布产品要求选择。
②针头和针头板结构如图4所示,紧配方式为胶粘结合,针头锥度大端d1与针高H按产品确定。
③制作工艺的装备、夹具、操作规程需标准、规范、专业。
作用:
①限制人为植针孔的变化,主要消除针头板孔扩大、打孔针头变粗、植针底布孔大。
②同一产品不同植针机用针头或针头板可以互换,实现针头形状规格一致;针头板规格与针孔大小一致;针头和针头板针孔胶粘工艺一致;针头板同针头排结构工艺一致,提高产品工艺一致性。
③针头耐磨性、针头板利用率提高。统一了针形参数(植角、针宽)。
3.4   改善梳理工艺,消除盖板针布充塞、乱针而产生的底布弹性疲劳
(1)梳棉机定量恰当,配置工艺应合理,减轻盖板针布负荷,推行柔性梳理。
(2)改善清花工序对原棉的除杂作用,减少纤维损伤,在梳棉过程中,将短纤维和杂质抛出、转移和分离,防止高速运转中短绒进入盖板针隙间。
(3)降低纤维粘度、提高其可纺性。苏丹棉和美棉含糖量高(国产棉中的新疆棉含糖量也偏高)。如果消糖措施不力,纤维粘度偏高,可纺性就差,纤维就会缠绕在钢针上,形成挂花、沉积。
(4)合理选用盖板针布,特别是截切型盖板针布。不同套针高极差很大,按照材料力学受载悬臂梁原理,钢针挠度是与高度三次方成正比,即距离针基钢针越高挠度越大,抗弯性能也就越低,因此必须避免混套包夹而引发梳棉时与金属针布接针。
4、新植针法的效果
4.1   盖板针布的钢针握持力测试
当均匀旋转右端千分尺网纹螺帽,微分筒读出的是钢针下膝基部渐渐平行脱离底布的距离。试验设计拉出长度分别为0.5、0.6、0.8,左端表面数值显示了各拉出长度时的拉力(N)。
4.2   底布对钢针握持力的测试
同一类底布的盖板针布产品,采用不同的植针工艺方式,底布对钢针握持力。
(1)选用国产II型6层橡皮面底布,分别采用新植针工艺与传统植针工艺。
II型底布分别采用植针新工艺与传统工艺进行植针,底布对钢针的握持力:前者比后者平均高0.2N。
(2)选用国外ECC 6层橡皮面底布,分别采用新植针工艺与传统植针工艺。
ECC 6层底布分别采用植针新工艺与传统工艺进行植针,底布对钢针的握持力为:前者比后者平均高0.1 N。
4.3   盖板针布对钢针握持力的比较
不同织物与工艺制成的同类底布采用植针新工艺,作盖板针布对钢针握持力的比较。
(1) 采用植针新工艺,分别选用6层橡皮面底布II型与I型8。
不同织物材料与工艺制成的同类底布采用植针新工艺,底布对钢针的握持力为:新底布II型比底布I型平均高0.2 N。
(2)采用植针新工艺,分别选用6层橡皮面底布IV型与III型。
不同织物材料与工艺制成的同类底布采用植针新工艺,底布对钢针的握持力:新底布IV型比底布III型平均高0.3 N。
4.4   不同生产厂家盖板针布对钢针握持力测试比较
金轮盖板针布MCZ24产品的钢针握持力比国内A、B、C三家厂商要大。
4.5   采用新材料与植针新工艺生产的盖板针布产品使用情况
通过对盖板针布产品的试用跟踪,采用植针新工艺与新型底布和钢丝,盖板针布底布对钢针的握持力明显提高。
5、结 语
盖板针布的钢针握持力在制造上主要与底布、钢丝质量、植针工艺等有关,在使用上与盖板针布选用和梳理工艺有关,因此控制或消除盖板针布的钢针松动、倒伏、底布松弛、钢针转向可采用新型底布,选择优质钢丝,应用新植针工艺,合理选用盖板和梳理工艺解决。

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