现代纺纱工程中棉结问题的讨论(上)

                                

     随着时代的发展，人们对纺织品质量要求越来越高，尤其重视织物的外观质量。在外观质量中，棉结被列为重要的考核疵点，棉结的多少不仅影响纱线及坯布的外观质量，更重要的是由于棉结的存在，会直接影响染色效果造成染疵。因此，在国内外市场产品质量的竞争日益激烈的情况下，特别在我国加入世贸组织后，如何准确的掌握在纺纱工程中棉结的产生及分布状况并相应采取有效措施，减少纱布的棉结杂质、提高织物的外观质量，是当代纺纱技术研究的重要课题。
1999年美国纺织科学研究院应用乌斯特Afis-N棉结检测仪及大容量棉花检验仪（HV1），分别对原棉、开清棉、梳棉、精梳等工序的半制品进行了大量而细致的测试，从原棉到粗纱各工序半制品中的棉结含量进行反复测试，得出棉结含量变化的分布情况如表1

    1、原棉初加工（轧花）造成一定数量的棉结，一般为200粒/克，最低约100粒/克，最高400粒/克。
    2、在开清棉工序中棉结急剧增加，一般为400粒/克，最低200粒/克左右，最高700粒/克左右。
    3、经过合理的梳棉机加工后，生条棉结含量大大减少，一般为80粒/克，高的有200粒/克，低的可达50粒/克。
    4、精梳工序是降低棉结的主要工序，精梳条中棉结一般在20粒/克左右。
    5、其它工序如并条、粗纱等棉结含量变化不大，但都稍有增加。
    总之，经过HVI大量测试得到的结论表明：由于原棉及轧花初加工的一些工艺因素，使皮棉经过轧花厂加工后产生一定数量的棉结；开清棉是增加棉结的主要工序，梳棉及精梳是减少棉结的重要工序，除此外，原棉生长受原棉品种、温度、土壤、雨水及光照等条件的影响，棉纤维的成熟度与细度均有差异，会影响初加工及开清棉、梳棉等棉结含量的分布。
现就有关问题分别讨论如下：
一、 原棉成熟度在纺纱过程中对棉结含量的影响：
    1、原棉成熟度差的纤维强力、弹力都比成熟纤维差，在生产加工中因轧花、开清棉的加工而产生应力时容易断裂及产生棉结。
    国外一纺织研究院将不同成熟纤维在原料中占的比例分成三组即M1R=0.85，M2R=0.75，M3R=0.65进行纺纱试验，试验结果，细纱棉结数列于表2
 
   上表表明，原棉中不成熟纤维占的比例越大，细纱中棉结含量增加越多。
用这三组原棉纺的纱织布，虽然坯布上看不出问题，但染色后发现不成熟纤维含量大的原棉最终产品白点比成熟纤维含量大的原棉织成的织物白点显著增加。
2、原棉细度与成熟度一般由马克隆值表示，原棉成熟度越好马克隆值越高，原棉品种不同，其马克隆值亦不同。
    成熟度高的细绒原棉，弹性好、强力高，在纺纱工艺中棉结产生较少，成熟度低的纤维，由于纤维粗而刚性差，单强低，在经受相同的打击条件下，容易产生棉结及短纤维。
    如开清棉打手速度为820转/分时，由于棉纤维的马克隆值不同，产生的棉结及短绒亦不同，但相应降低打手速度，情况会有改善，见表3

上表表明：纤维细度及成熟度不同，与马克隆值不同，对纱线棉结含量的影响也不相同。
    3、在原棉选用及开清棉、梳棉工艺设计时，即要考虑长度、含杂、短绒等指标外，尤其要注意对原棉马克隆值指标大小的选择，特别在生产加工细绒棉及长绒棉时，马克隆值的大小更为重要，马克隆值选用范围一般在3.8-4.2。在混配棉及纺纱工艺设计时还要注意棉纤维成熟度情况，以确保减少生条棉结使纺纱、织造和染色质量稳定提高。
    二、轧花生产对棉结含量的影响：
    传统的轧花加工不论皮棉的含杂、回潮、色泽及细度的差别如何，其生产工艺基本相同，皮棉经过角钉夕林、锯齿夕林或一组角钉、锯齿混合式夕林的初加工，然后再经过较细密的锯齿夕林的清洁处理。这种传统的轧花生产既没有准确迅速的检测技术，更没有自动质量监控系统，因此，加工后原棉的各项质量指标都不理想。
    1、国外用大容量原棉质量检测仪（HV1）及Afis 检测仪对原棉在轧花前后的质量进行检测，发现不同回潮及含杂的皮棉轧花后质量差异很大。
    假如皮棉回潮分别是4.1%、5.5%、2.4%，进行分组轧花加工试验，发现除了短绒增加外，棉结含量的变化很大。
    在用两道清棉机加工皮棉时，皮棉回潮由8.4%降至4.1%时，棉结减少38%。
2、皮棉轧制方法不同，产生的棉结多少亦不同，国外用Afis-N快速棉结含量测试仪，对皮辊棉及锯齿棉加工同一种皮棉后，产生的棉结含量十分不同，锯齿棉含200-250粒棉结，最高450粒，而皮辊棉只有150粒/克。由于棉结含量不同对下游工序半制品棉结的含量影响很明显。如表4所示：

表4：不同轧花方法生产的原棉及各工序棉结含量对比
    3、美国许多轧花设备由电子计算机控制质量的监控，不同回潮及含杂的皮棉，经传感器检测后，由电子计算机控制轧花工艺流程，应用蔡尔伟格尔智能型监控体系，实现轧花生产的在线监控。对不同回潮、和含杂的原棉优化工艺进行针对性的轧花工艺加工，轧后，原棉棉结含量减少。
    一套智能型轧花监控技术，在三个空气运输通道中设置传感器，自动监控皮棉加工，可实现人机对话，在线调节、喂入及轧花速度，配备适当机组优化轧花生产，以适应不同回潮及含杂等情况的皮棉加工。
    国外轧花生产的在线监控技术，主要完成纤维棉结、籽壳屑棉结、含杂及短绒等指标的控制，是轧花生产的重大进步。
4、发达国家对原棉质量的管理已步入逐包检验阶段，应用大容量棉花质量检验仪（HV1）。对于棉结含量因季节、成熟度、产地采摘及轧花方法不同而存在的差异，经过逐包检验摸清原棉质量情况、棉结含量差别，使整个国家或地区的原棉质量完全处于管理之中，确保纺纱及织布的产品质量。如美国一纺织厂对进厂的棉包进行逐包检验，发现包与包之间棉结含量存在显著差异，见表5

    表5中第3及第7组棉结含量特别高，则剔除不用，使原棉棉结含量稳定在210水平上，保证了纺纱质量。纺纱生产也可根据逐包检验结果，优化清梳棉工艺，采取相应的减少棉结的工艺措施，及正确的混棉方法，使进入车间生产的原棉质量在生产中得到稳定。
    三、开清棉技术对减少棉结的作用：
    1、在清梳联中，原棉经过开清工序后，棉结随原棉开松度的增加而增加，一般开清棉中棉结的增加与原棉中棉结含量相关，当原棉棉结较少时，开清棉工序中棉结增加比率较大。原棉棉结较多时则开清棉后棉结增加反而较低，但不论如何，原棉中棉结含量都是增加的。
如表6所示6

    2、在开清棉中强调精细抓取，自由打击，渐增开松的原则，从表6中可看出握持打击对棉结增加影响大，自由打击对棉结增加影响小，握持打击，精细开棉棉结增长20%，自由打击棉结增长仅为10%。开清棉工艺流程越长，棉絮受打击次数越多，棉结增加率亦高。如表7所示：

表7  短流程的开清棉中各单机对棉结增加的影响
3、先进的抓包机具有精细抓取、初步开松特点，抓取棉束的重量可达到0.059克，而一般打手抓取的重量则为0.27克，新型抓包机的升降动程最小可控制在0.1毫米，抓取棉束重量可达25-30毫克，使抓包机实现精细均匀的抓取，为下游开松除杂创造条件。新的短流程中，由于精细抓取，使被抓取的棉束杂质、纤维棉结、带籽屑的棉结以及各种杂质充分暴露在外，经过自由打击的单轴流或双轴流开棉机时，可使结杂早落，大颗粒的杂质不被打碎而落下，从而减轻了下游开清棉单机的除杂负荷。
    4、新型短流程开清棉中，以自由打击的高效清棉取代传统的开清棉机组，如豪猎开棉机、6滚筒开棉、棉箱给棉及双罗拉开棉等。短流程一方面减少握持打击，降低了棉纤维受伤及产生棉结的机会，另一方面还要达到柔和开清棉、高效除杂的目的。短流程开清棉机组除杂效率达70%，棉结增加率在50-150%。
5、新型开清棉机组减少与杜绝了棉花在生产中的翻滚，提高管道中的负压，保证花絮运输通畅，不堵不塞并提高了单机的开清棉功能，做到柔和开松、除杂。如精细开棉机具有渐增性开松的特点，像德国开清棉流程中CVT3等精细开棉机中三组开松罗拉的速度逐个增加包复的梳针或锯齿密度一个比一个细，使原棉在精细开棉中受到渐增性的开松除杂，一方面具有高效开松除杂功能，另一方面纤维受到柔和的加工相对减少了棉结及短纤。
    6、各部打手速度，尤其握持打击的打手速度，应根据纤维细度，成熟情况进行相应调整。马克隆值大的纤维成熟度好，强力高，考虑到除杂、打手速度可增高一些，而马克隆值低、成熟度差的纤维，应适应调低打手速度，应尽力避免用角钉打手，采取以梳代打的工艺或鼻形打手进行开松除杂，以减少棉结的产生。
    立达公司及特吕茨勒公司都是世界上具有先进开清棉机组的清梳联生产厂，开清棉及清梳联技术已很成熟。我国郑纺机、青纺机是吸收国外先进清梳联技术的基础，消化生产的具有中国特色的清联开清棉设备，也比较先进。都十分注意开清棉对棉结的问题并作了许多合理改进。
    在开清棉生产中要优化开松度的适当工艺，达到即要有效开松梳理，清除杂质，又要少损伤纤维，少增加棉结的两者兼顾的目的。