棉结形成和防治的研讨

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2020年4月18日21:07:48 评论 233 6454字阅读21分30秒
摘要

棉结、杂质是成纱主要的外观疵点,直接影响纱线和后加工产品的外观和质量,对后加工的生产也有相当的影响。

 

棉结形成和防治的研讨

 

本文发表在第23期《梳理技术》杂志上,更多好文章期待您的投稿。
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棉结形成和防治的研讨

 

棉结形成和防治的研讨

刘荣清

 

0      前言

棉结是指由于原料、纺纱加工处理或纺纱工艺不当而形成纤维聚合成结的微型集合体。它一般不能用手扯开。棉纤维和化纤都能形成棉结,但化纤形成的概率较低。纺纱中棉结和杂质不同,两者不能混淆,但有一定的关联性。本文主要研讨原棉的棉结形成和防治问题。

 

1      棉结的危害性

棉结、杂质是成纱主要的外观疵点,直接影响纱线和后加工产品的外观和质量,对后加工的生产也有相当的影响。成纱的杂质在后加工的络筒工序、染整工序尚有除去的机会,如络筒机上的清纱、染整工序的煮练、织物的刷布,通常能部分或大部除去;而棉结在后工序除去的几率较低。多数棉结会形成印染和色织物中明显的小黑点或粗节;未成熟纤维形成的棉结常在印染深色和特深色织物形成“白星”疵点,造成布面色差和色花,甚至造成质量赔偿事故。有关资料介绍大的带籽屑棉结的27.9%可造成细纱的断头。大棉结也会干扰细纱的正常牵伸。因此棉纺厂必须把防治棉结列为日常的主要工作,防治棉结是纱厂永恒的课题。

 

1 g棉纱线的棉结粒数是棉纱评等的技术条件之一。

 

2      棉结的分类

2.1    按棉结色泽分类

一般棉结为本色或白色,也有因原棉色差、霉变、虫害分泌物、沾污而呈黄色、灰色、浅红色和黑色的。

 

2.2    按棉结形态分类

一般棉结呈圆形,也有片状和扁形的以及束丝状的。球状棉结常称棉粒,常由细纱机钢领、钢丝圈不良组合所形成的。

 

2.3    按棉结是否粘连杂质分类

不少棉结带有籽屑或籽壳,两者相连,称带籽屑棉结。图1为一般棉结,图2为带籽屑棉结。带籽屑棉结约占棉结总数的10%左右,因粘附在纱线中,危害很大,是原棉的最大有害疵点。 

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图1    一般棉结

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2    带籽屑的棉结

 

 

2.    按棉结中纤维成熟度分类

棉结可由正常成熟纤维、未成熟纤维、僵棉死纤维单独组成或混合组成。含未成熟纤维和死纤维的棉结,危害性极大。

 

2.5    按棉结松、紧分类

一般可分为松棉结和紧棉结两类,但较难定量区分,显然紧棉结危害性比松棉结大。

 

2.6    按棉结大小分类

Uster条干均匀度仪将棉结列为常发性疵点,并以平均直径(μm)大于原纱+140%,长度以1mm作为参考长度为棉结的起点,将棉结分成+140%+200%+280%+400% 4档,以区别棉结的大小(包括带籽屑的棉结)。棉结大小的影响与纺纱线密度有关,线密度愈小对棉结大小敏感性愈高。Uster MN100型棉结过程控制系统能测定棉结数量及大小,提出不同纱支平均棉结大小控制的临界点,如图3所示,可供参考。图中黑圆点为9.84tex60Ne)的AFIS棉结大小的控制临界值。

 

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3    不同纱支棉结大小的临界点

大棉结会造成后工序阻塞集棉器、导纱器,造成断头或纱疵,其危害性要比小棉结大。

 

3      棉结检测

传统的棉结、杂质的测试用棉网目测法,现已淘汰。目前常用棉条扯成棉网或加简单牵伸装置牵伸成须棉,在装有光源的检验器上目测棉结、杂质。目前仪器检测已经成熟,它样品数量大,测试效率高,可解决人与人之间的目测差异。

 

目前测试棉结杂质的主要仪器如下。

 

1AFIS单纤维测试系统

能快速、方便、正确地测试原棉、棉条和粗纱的棉结、杂质和纤维长度、成熟度等有关指标;测试数据可用Uster统计值比较。Uster AFIS棉结杂质检测法是得到ASTMITMF认可的方法。

 

我国陕西长岭的XJ129型和印度Premier aQura型棉结和短纤维测试仪与AFIS仪基本类同。

 

2YG091型棉结杂质测试仪、NATI棉结杂质测试仪

 

两种仪器结构、原理基本相同。它将棉结分为≥0.5mm、≥0.7mm、≥1mm三类。

 

3Uster720型棉结测试仪

 

它是Uster HVI大容量测试仪的选择件,可单独使用,测量原棉、生条和精梳条的棉结。它属Uster LVI低容量仪器。轧棉厂、纺织厂可以方便使用。

 

4Uster MN100型棉结过程控制系统

 

它建立在AFIS标准检测基础上,可准确测试棉结数量和大小,测试范围从原料到粗纱,提供控制图表、棉结临界尺寸,与Usterster统计公报比较,成为监控棉结来源、产品质量控制、设备维护、工艺设计等决策时的工具。

 

根据有关文献资料,目测棉结与AFIS测试棉结、NATI型测试棉结均呈显著相关;由此证明仪器检测已经成熟,获公众认可。

 

5)棉结、杂质的在线检测

 

在线检测把检测、控制、调整、分析连在一起是最理想的方案。Trüctzschler公司TC03型等梳棉机在道夫上方、剥棉罗拉下方安置沿整个道夫宽度的电子摄像扫描传感器,能检测棉结、杂质的大小和数量,检测结果由计算机处理、显示、打印,可随时了解棉结杂质动态,监控原料和生产运转状态。

 

4      纺纱工序棉结的变化

Uster公司统计从棉包到粗纱,棉结变化的一般规律见图4

 

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4    棉包~粗纱棉结变化一般规律

 

由图4可见,经开清棉制成筵棉,棉结有较大的增加。梳棉机和精梳机可使棉结大幅度下降。从精梳条至粗纱,棉结没有大的变化,减少棉结重在开清棉、梳棉和精梳三个工序。

 

开清棉工序各机棉结的一般规律见图5。它表明原棉经抓、开、混、清至筵棉,棉结逐步上升,其中原棉~清棉上升斜率较大。

 

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5    棉结在清梳联流程中的变化

 

梳棉棉条棉结的变化,可归结为如下公式:

S=B+C+-C-

式中,S为生条每克棉结数;C+为梳棉产生的每克棉结数;C-为梳棉梳开和排除的每克棉结数。

要求S<B,必须C-> C+

有人认为并条机在牵伸过程中,有可能将分离度和平行度较差的纤维抽扯成棉结,棉结也会显著增加,作者认为似乎还缺乏有力的科学依据。

 

5      棉结形成的主要原因

棉结是由纤维扭缠成团而成,主要原因如下。

1)未成熟纤维弹性差、刚性低、吸湿性强,容易扭结成棉结。

 

2)籽棉中的僵棉、硬籽表皮、虫害棉、含糖棉等经打击分散易形成棉结。

 

3)籽棉、破籽经打击易造成带纤维籽屑棉结。

 

4)轧棉、开清棉打击不良,轧刹会形成束丝,其中经梳棉不能梳开成单纤维状态的,会形成棉结。

 

5)梳理元件间纤维转移不良会造成过度梳理甚至形成返花,产生棉结。

 

6)梳理元件间隔距太大,分梳不足,易形成棉结。元件间自由纤维重复梳理也会增加棉结。

 

7)梳理元件不锋利或有毛刺、缺齿、不光洁,易纠缠纤维重复过度梳理形成棉结。

 

8)棉纤维受潮或回潮率过高,纤维易结块和缠绕造成棉结。

 

9)梳理元件间隔距太小,元件速度过高、打击或梳理力过大,导致纤维损伤、短绒增多,棉结增加。

 

10)细度较小、长度较长的纤维,柔软的纤维易扭结、缠绕而形成棉结,如长绒棉、细旦、超细旦纤维等。

 

6      防治棉结的对策

6.1    原棉

影响棉结的主要因素有原棉的成熟度、细度、短绒率、软籽表皮、僵棉疵点等,它们都与棉结呈显著相关。其中成熟度与细度本身相关密切。成熟系数与棉结的关系见图6。成熟度高,纤维强力好,天然卷曲多,刚性、弹性好,吸湿性小,在开松、打击、分梳过程中,受搓擦、纠缠形成棉结的可能性就小。鉴此降低棉结的重点要控制原棉的成熟度。对棉结要求较高的品级,成熟度系数应在1.55~1.75范围内。

 

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6    成熟度与成纱棉结的关系

 

原棉中的软籽表皮、僵棉的含量直接影响染色布“白星”的多少,一般应低于疵点总量的0.5%

 

回花和再用棉中棉结数比原棉高出几十倍,应按品种要求控制使用,高端产品应停用,再用棉应处理后才能回用。

 

6.2    轧棉

棉花的轧制有皮辊棉和锯齿棉两类。皮辊棉轧棉比较缓和,对纤维损伤少,棉结、束丝较少;但无排杂装置,僵棉、软籽表皮等疵点较多,产量低而制成率高,含短绒率也较高。

 

锯齿棉打击比较剧烈,易于损伤纤维和揉搓成束丝、棉结,特别容易形成钩形棉束;含杂率较低,但易形成带纤维破籽或籽屑,因有排杂装置,一般短绒率较低,对条干有利。

 

由于皮辊轧棉产量低,因此除长绒棉等对棉结等质量有较高要求的原棉外,一般都用锯齿棉。

 

轧棉工序的温湿度与轧制工艺对棉结、束丝的形成关系重大,轧棉厂应严格掌握轧棉的原棉回潮率和优选生产工艺参数。

 

6.3    开清棉

6.3.1  开清棉流程机组的配置

传统的观点强调提高除杂效率,降低棉卷(筵棉)的含杂率,并以后者为开清棉质量的主要指标,导致开清棉打击点增多,打击速度过快,造成束丝增多,棉结增加,杂质分裂变小而多。现代开清棉机组的配置模式:一般原棉可配置一抓、一开、一混的流程;长绒棉、化纤可配置一抓、一混、一清的短流程模式;中低支纱的纯棉纱、原棉含杂率在3.0%以上的环锭纺及一般转杯纺可增加一道清棉。开清棉机组减少,有利于减少棉结、束丝和短绒。Rieter公司资料介绍,在加工Tencel超细纤维时,用一个打击点时,梳棉机可减少80%的棉结,如增加一个开松点,棉结将增加约20%

 

6.3.2  开清棉机开松除杂打击元件的优选

开清棉开松、除杂打手的形式不同,打击力、打击冲量、穿刺能力、开松、除杂效率都不同。一般认为片状打手打击冲量大,开松剧烈,有棱边,棱角易损伤纤维、打碎杂质、产生束丝对棉结不利。角钉或梳针打手,穿刺能力强,易刺入纤维层,无棱角、棱边,不易损伤纤维。外形较小的梳针角钉打手,具有分梳作用,适用于清棉机。锯齿打手打击冲量居中,宜开松较小棉块,但有棱边、棱角,易损伤纤维,轧碎杂质;处理纤维易嵌入根部,缠绕后形成棉结。

 

据有关试验资料,梳针打手棉结、短绒最少,鼻形打手第二、锯齿打手最多。开清棉工序因纤维仍呈小棉块状态,锯齿打手应慎用。化纤、长绒棉、细旦纤维宜用梳针打手。

 

一般认为自由打击打击力小;握持打击打击力大,易损伤纤维、产生棉结和杂质碎裂。所以抓棉、开棉宜用自由打击,清棉握持打击宜用梳针。因此采用握持打击的豪猪式开棉机已逐步被气流输送自由打击的轴流开棉机取代。

 

6.3.3  开清机开松、除杂元件的速度优选

开清棉流程应遵循逐步开松、循序加速的原则,纤维流程应畅通,防止返花或在相邻机件间反复滚转,造成重复打击而致棉结增加;设备衔接产量要平衡,运转率达90%以上。避免纤维和打击机件剧烈的搓扯和摩擦而使纤维纠缠成束,产生棉结、束丝。要关注棉箱机械纤维反复翻滚而形成的棉结。据资料称,棉箱机械造成的棉结要比轴流开棉机高一倍。

 

此外打手外侧补风要恰当,防止打手绕花,增加棉结束丝。要严防堵车和轧刹。机件、通道要光滑,防止粘花,以及反复打击形成束丝。

 

6.4    梳棉工序棉结的产生和防治

梳棉机主要功能是将纤维分梳成单纤维状态,梳开大部分开清棉形成的棉结和束丝,并排除束丝和棉结。因此总的棉结应该减少,但处理不当也会增加棉结。

 

6.4.1  采用强分梳工艺路线

在梳棉机设备良好状态下,分梳元件锋锐和光洁的条件下,加强分梳可以减少棉结,强分梳主要采取锡林高速,在刺辊~给棉板、锡林~盖板、锡林~刺辊、分梳板之间等采用紧隔距,以达到提高分梳能力和减少返花提高纤维转移率,但需防止过度的梳理而损伤纤维。对长绒棉、化纤、细旦纤维等隔距不能太小,还要防止锡林~盖板隔距过小形成的绕锡林。同时可增加预分梳原件加强分梳作用。

 

6.4.2  优选梳理元件

应根据纺纱纤维、纺纱线密度、梳棉机产量,优选刺辊锯齿和针布类型,这里不作赘述。

 

6.4.3  从低设定刺辊转速,确保纤维良好转移

刺辊速度影响握持分梳强弱和纤维向锡林的转移,对纤维损伤、棉结的形成关系很大。

 

当生条定量为23.8g/5m、梳棉机输出线速119m/min时,刺辊速度与生条棉结的关系见表1

 

棉结形成和防治的研讨

 

由此可见,刺辊低速和高速均对棉结不利。有关研究结果指出:金属针布的转移系数,仅为0.2~0.3,意味着一根纤维经锡林3~5转才能转移到道夫。因此提高锡林与刺辊速比,可提高刺辊转移率,防止返花搓擦成结。高产梳棉机两者速比应保证在2倍以上。多刺辊梳棉、刺辊转速很高,容易产生棉结,宜慎用。

 

6.4.4  减少纤维搓擦纠缠和返花、绕花产生的棉结

锡林盖板梳理属自由梳理,如针齿有毛刺、轧伤、倒齿、锈蚀会造成纤维嵌、挂、缠、搓形成绕花,反复梳理造成棉结。要做到锡林刺辊、盖板棉网清洁器无毛刺,锋利、光洁。

 

6.4.5  强化棉结的排除

盖板对排除带纤维籽屑、带纤维软籽表皮等棉结具有特殊功能,该类棉结较多时应加快盖板速度,尽量发挥前后固定盖板、棉网清洁器、刺辊预分梳板去除棉结的作用。刺辊部分应尽量排除破籽、僵棉和细小杂质。

 

6.5    精梳工序棉结的产生和预防

1)精梳准备与棉结的关系

精梳准备工艺对棉结的影响不容忽视。预并条~条并卷工艺纤维分离度、平行度高,能减少落棉、多排除短绒和棉结,但易粘卷,必须相应控制总并合数和总牵伸倍数。

 

2)落棉率与精梳条棉结

精梳落棉能大量排除棉条中的棉结和短绒,精梳落棉率应根据产品质量要求、纺纱线密度及用户需要、产品成本等综合制定。落棉率也可作为控制棉结的一种手段,按原料变动等客观变化适时调整。

 

3)关注锡林针齿规格、质量、顶梳及毛刷状态。

除梳理隔距、定位、定时外,锡林规格、锋利度、光洁度、顶梳规格及状态,毛刷质量均对棉结的清除直接相关。应予关注并择优选用。

 

7      有关工序棉结的参考指标

1)开清棉、梳棉、精梳棉结增减率:

开清棉、梳棉、精梳棉结增减率分别为:≤+80%,≥-80%,≥-20%

 

2Uster AFIS不同统计值的棉结见表2

 

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8      结语

1)棉结对纺纱及后加工产品危害甚大,特别是带籽屑的棉结;含低成熟纤维的棉结和大棉结、紧棉结。织物中杂质经煮练及刷布,50%以上能被除去。纺纱应以减少棉结为重点。

 

2)减少棉结应从原料开始,重点应控制马克隆值及原棉成熟度和轧工以及短绒率。高端产品宜用1~3级成熟度良好的、含棉结、束丝少的原棉,并采用精梳工艺。回花、精梳落棉、盖板花等再用棉含有大量棉结和短绒,仅适合中粗支纱等中低档产品搭用。纤维回潮率高易产生棉结,轧棉清梳车间应控制较低的相对湿度。

 

3)开清棉工序应重点减少棉结和束丝、短绒的产生。梳棉工序应把梳开棉结、排除棉结和防止棉结的产生三者并重。精梳工序应以清除短绒为主。

 

4)防治棉结涉及原料、工艺、设备及器材、管理及环境诸方面必须综合治理。

 

参考文献:

1]许鑑良.棉结杂质的控制[M].梳理技术专题选编(上)①,2006年:135168

2]孙鹏子,等.带籽屑棉结去除的研究[M].梳理技术专题选编(上)①,2006年:6570

3Rieter公司资料.天丝超细纤维的加工.2008

4]刘荣清.AFIS PRO单纤维测试系统的原理和应用[J].上海纺织科技,2006(6)24

5]刘荣清.原棉检测的发展和展望[J].纺织导报,2009(4)101104

6M GazzahB Jaoachi.徐佐良译.AfisNati测梳棉棉结的相关性[J].梳理技术,200912,总第17期:6364

7]熊伟,等.清梳联工序棉结产生规律及控制措施[J].棉纺织技术,20048):1013.▲

 

 

棉结形成和防治的研讨

《梳理技术》于2017年更名为《纺织技术》,杂志创刊于2000年,由金轮针布公司和原上海纺科院部分老专家,在梅自强院士(已故)的指导下联合创办。黄锡畴(已故)、许鑑良、孙鹏子(已故)、周建平先后任主编。并拥有一支国内外学界权威、行业技术专家组成的编委队伍。《纺织技术》每期发行一万多份,读者覆盖高校、科研机构、纺织企业各层面。成为纺织行业梳理领域内公认的具有极高专业性、权威性的技术刊物。《纺织技术》的宗旨是助力纺织行业进步,致力于行业技术的突破与提升,积极倡导学术争鸣,为技术交流提供平台,坚持免费提供给读者的原则,愿与广大客户和各界朋友携手共创梳理技术美好未来!

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