本期小编特别与您分享刊登在 《纺织器材》 2023年2期 “纺织器材50年” 专栏的文章《高产梳棉机发展方向的思考》，作者刘古立，来自上海市老科学技术工作者协会纺织专业委员会。
文章介绍了梳棉机和高产梳棉机的发展历程，分析了高产梳棉机的发展现状与技术创新过程、1 m机幅单位产量及不同纺纱类型单位台时产量变化，阐述了因高产引发的不利于质量掌控和柔性化生产、且与并合工艺原则相抵触等发展面临问题，阐明了梳棉机转型发展需突破分梳隔距设置、精度控制等要点，并展望了梳理数字化发展方向。
高产梳棉机的发展
01 技术创新发展变化
高产梳棉机发展变化见表1。
从高产梳棉机发展的时间轴线来看，其发展源于金属针布和罗拉连续剥棉2项技术的创新。
在第二次世界大战期间，因战争规模浩大，用于制作军服、军被及救助伤员的包扎材料等纺织品物资产生巨大供应缺口。纺织厂加紧生产、千方百计提高产量以满足军需，但是，棉纱产量严重受限于梳棉机产能。当时梳棉机台时产量只有约1.5 kg，且使用的锡林、道夫弹性针布每隔2 h～3 h就会出现纤维充塞，导致梳理能力下降、梳理质量恶化，梳棉机停车后须对钢丝针布进行抄针以恢复其梳理能力，产量损失约1/5。为克服抄针造成的损失，欧洲纺织厂开始逐步推广使用金属针布；二战后不久，欧洲半数梳棉机已采用金属针布。
金属针布的应用改变了梳理针布的负荷，不再需要抄针，产量提高，但梳棉机的台时产量并未提高，因为棉网的输出受限于斩刀形式剥棉。斩刀上下摆动进行间歇式剥棉，每次摆动最多只能剥取十几毫米的棉网，而斩刀摆动频率最高只能达到2000次/min。移民英国的匈牙利人安德鲁·瓦加（Andrew Vagar）在20世纪50年代成功研发罗拉剥棉形式的交叉罗拉装置，实现了连续剥棉，突破了梳棉机棉网输出的瓶颈。金属针布的应用和罗拉剥棉形式的成功研发，为梳棉机提高产能扫除了主要障碍。20世纪60年代，围绕提高梳棉机产量重点问题开始发力，经过不断创新，梳棉机性能发生质的飞跃，台时产量增长超过50倍，产能达到高峰。在纺纱流程中，没有其他工序的产能增长能与梳棉相比。高产梳棉机台时产量增长曲线见图1。
02 发展现状
进入21世纪以来，高产梳棉机的发展势头不减。在竞争格局上，德国特吕茨施勒和瑞士立达两大公司为第一集团，中国、印度、意大利等国梳棉机制造商成为第二集团。第一集团凭借强大的研发优势，引领着梳棉技术发展。如抬高锡林中心位置、推行梳棉机宽幅化、制定回转盖板和固定盖板配置形式的标准等。第二集团则采取跟跑第一集团的策略，在研发投入上虽节省成本，但在技术上落后于第一集团4 a～8 a。各梳棉机制造商都持续追求高产，通过抬高锡林、增加机幅宽度，从梳棉机纵向或横向扩大梳理区域，提高梳理能力，力争产能达到更高；在棉条输出上采用导棉装置和棉条牵伸装置，出条速度可达600 m/min。梳棉机呈现多元化形式，突破了传统梳棉机固有的工作宽度、锡林直径以及盖板工作区的盖板根数。不同型号高产梳棉机幅宽、锡林直径及工作区盖板根数统计数据见表2。
在发展趋势上，高产梳棉机的梳理技术与数字化、网络化和智能化日益融合。大量采用传感器技术，通过位移传感器、速度传感器、光电传感器、压力传感器或温度传感器等采集梳棉机状态信息，利用程序控制对设备和生产进行操作、质量、工艺和安全等方面的监控。高产梳棉机联网实现了人、机、物的互联互通和远程监控，在智能化方向上有了突破性进展，如自动调节盖板隔距、自动调节落棉、自动在线磨针等。
03 产量引发的思考
高产梳棉机经过60年的发展，成功实现了梳棉高产化。ITMA2019所展示的TC 19i型和C 80型梳棉机的标称最高产量为300 kg/h，相较早期高产梳棉机而言已达到超高产量；透过表象看本质，目前梳棉机台时产量的增长，主要原因是机幅加宽。如果折算到1 m幅宽的单位产量（见表3），可以看出近20年来高产梳棉机的产量增长速度其实已经放缓。
另外，现实生产中应用的梳棉机产量与梳棉机标称最高产量之间存在巨大差距，由于原料或纺纱品种的不同，梳棉机的常规产量一般为40 kg/h～120 kg/h（见表4）。这在一定程度上反映出高产梳棉机的产量，在现有梳理和输出能力下已趋于临界状态，标称的最高产量虽然还在增长，却已面临难以落地的困境。
高产梳棉机可以提高生条的生产效率、减少设备投资、创造经济效益，但是超高的梳棉机产量会放大高产的弊端，如质量掌控难度越来越大，背离柔性化生产方向越来越远。在目前并条产能无法突破的情况下，超高的梳棉机产量导致1台并条机只能对应并合来自3台或4台梳棉机的生条，与6并或8并的并合工艺原则相抵触。如果无视这些问题，为建立竞争优势而继续追求更高产量，将不利于梳棉机的发展。梳棉机不仅需要高产，还有更多层面需开发，高品质、高效率、高效益和绿色装备将成为今后高产梳棉机发展的刚性需求。
梳棉机转型发展的突破
高产梳棉机时代，梳棉机在先进科技的加持下，各项性能全面提升，但是梳理核心技术，有关物理分梳隔距的设置、精度控制却还是非常原始的纯手工操作，几乎没有科技含量。分梳隔距只能由操作人员通过隔距片凭经验手感隔距的松紧而确定，精确度较低，实际分梳隔距的认定往往会因操作人员不同而产生0.0254 mm～0.0508 mm的差异；分梳隔距被定格在梳棉机冷车状态时所设定的隔距值，而机器运转后的升温和离心力等因素导致的隔距变化都被忽略不计。梳棉机的分梳隔距对梳理起决定性影响，实际分梳隔距的无法精准测定和控制，直接导致产品质量和梳棉机的安全运行无法得到可靠保证。
传统的隔距认知和操作方式直到T-Con技术出现才被撼动，T-Con是德国特吕茨施勒公司在2007年慕尼黑ITMA展出的TC 7型梳棉机上首创推出的分梳隔距数字化技术，它否定了对物理分梳隔距的传统认知，确定隔距不再是静止不变的，而是随着机器温度和速度的变化产生相应动态变化……
本微信节选自《纺织器材》2023年2期《高产梳棉机发展方向的思考》。
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