文/劉榮清
棉結(jié)是指由于原料、紡紗加工處理或紡紗工藝不當(dāng)而形成纖維聚合成結(jié)的微型集合體。它一般不能用手扯開。棉纖維和化纖都能形成棉結(jié),但化纖形成的概率較低。紡紗中棉結(jié)和雜質(zhì)不同,兩者不能混淆,但有一定的關(guān)聯(lián)性。本文主要研討原棉的棉結(jié)形成和防治問題。
棉結(jié)、雜質(zhì)是成紗主要的外觀疵點(diǎn),直接影響紗線和后加工產(chǎn)品的外觀和質(zhì)量,對(duì)后加工的生產(chǎn)也有相當(dāng)?shù)挠绊?。成紗的雜質(zhì)在后加工的絡(luò)筒工序、染整工序尚有除去的機(jī)會(huì),如絡(luò)筒機(jī)上的清紗、染整工序的煮練、織物的刷布,通常能部分或大部除去;而棉結(jié)在后工序除去的幾率較低。多數(shù)棉結(jié)會(huì)形成印染和色織物中明顯的小黑點(diǎn)或粗節(jié);未成熟纖維形成的棉結(jié)常在印染深色和特深色織物形成“白星”疵點(diǎn),造成布面色差和色花,甚至造成質(zhì)量賠償事故。有關(guān)資料介紹大的帶籽屑棉結(jié)的27.9%可造成細(xì)紗的斷頭。大棉結(jié)也會(huì)干擾細(xì)紗的正常牽伸。因此棉紡廠必須把防治棉結(jié)列為日常的主要工作,防治棉結(jié)是紗廠永恒的課題。1 g棉紗線的棉結(jié)粒數(shù)是棉紗評(píng)等的技術(shù)條件之一。
2.1按棉結(jié)色澤分類
一般棉結(jié)為本色或白色,也有因原棉色差、霉變、蟲害分泌物、沾污而呈黃色、灰色、淺紅色和黑色的。
2.2按棉結(jié)形態(tài)分類
一般棉結(jié)呈圓形,也有片狀和扁形的以及束絲狀的。球狀棉結(jié)常稱棉粒,常由細(xì)紗機(jī)鋼領(lǐng)、鋼絲圈不良組合所形成的。
2.3按棉結(jié)是否粘連雜質(zhì)分類
不少棉結(jié)帶有籽屑或籽殼,兩者相連,稱帶籽屑棉結(jié)。圖1為一般棉結(jié),圖2為帶籽屑棉結(jié)。帶籽屑棉結(jié)約占棉結(jié)總數(shù)的10%左右,因粘附在紗線中,危害很大,是原棉的最大有害疵點(diǎn)。
圖1一般棉結(jié)
圖2 帶籽屑的棉結(jié)
2.4按棉結(jié)中纖維成熟度分類
棉結(jié)可由正常成熟纖維、未成熟纖維、僵棉死纖維單獨(dú)組成或混合組成。含未成熟纖維和死纖維的棉結(jié),危害性極大。
2.5按棉結(jié)松、緊分類
一般可分為松棉結(jié)和緊棉結(jié)兩類,但較難定量區(qū)分,顯然緊棉結(jié)危害性比松棉結(jié)大。
2.6按棉結(jié)大小分類
Uster條干均勻度儀將棉結(jié)列為常發(fā)性疵點(diǎn),并以平均直徑(μm)大于原紗+140%,長度以1mm作為參考長度為棉結(jié)的起點(diǎn),將棉結(jié)分成+140%、+200%、+280%、+400% 四檔,以區(qū)別棉結(jié)的大?。ò◣ё研嫉拿藿Y(jié))。棉結(jié)大小的影響與紡紗線密度有關(guān),線密度愈小對(duì)棉結(jié)大小敏感性愈高。Uster MN100型棉結(jié)過程控制系統(tǒng)能測定棉結(jié)數(shù)量及大小,提出不同紗支平均棉結(jié)大小控制的臨界點(diǎn),如圖3所示,可供參考。圖中黑圓點(diǎn)為9.84tex(60Ne)的AFIS棉結(jié)大小的控制臨界值。
圖3 不同紗支棉結(jié)大小的臨界點(diǎn)
大棉結(jié)會(huì)造成后工序阻塞集棉器、導(dǎo)紗器,造成斷頭或紗疵,其危害性要比小棉結(jié)大。
傳統(tǒng)的棉結(jié)、雜質(zhì)的測試用棉網(wǎng)目測法,現(xiàn)已淘汰。目前常用棉條扯成棉網(wǎng)或加簡單牽伸裝置牽伸成須棉,在裝有光源的檢驗(yàn)器上目測棉結(jié)、雜質(zhì)。目前儀器檢測已經(jīng)成熟,它樣品數(shù)量大,測試效率高,可解決人與人之間的目測差異。
目前測試棉結(jié)雜質(zhì)的主要儀器如下。
(1)AFIS單纖維測試系統(tǒng)
能快速、方便、正確地測試原棉、棉條和粗紗的棉結(jié)、雜質(zhì)和纖維長度、成熟度等有關(guān)指標(biāo);測試數(shù)據(jù)可用Uster統(tǒng)計(jì)值比較。Uster AFIS棉結(jié)雜質(zhì)檢測法是得到ASTM和ITMF認(rèn)可的方法。
我國陜西長嶺的XJ129型和印度Premier aQura型棉結(jié)和短纖維測試儀與AFIS儀基本類同。
(2)YG091型棉結(jié)雜質(zhì)測試儀、NATI棉結(jié)雜質(zhì)測試儀兩種儀器結(jié)構(gòu)、原理基本相同。它將棉結(jié)分為≥0.5mm、≥0.7mm、≥1mm三類。
(3)Uster720型棉結(jié)測試儀
它是Uster HVI大容量測試儀的選擇件,可單獨(dú)使用,測量原棉、生條和精梳條的棉結(jié)。它屬UsterLVI低容量儀器。軋棉廠、紡織廠可以方便使用。
(4)Uster MN100型棉結(jié)過程控制系統(tǒng)
它建立在AFIS標(biāo)準(zhǔn)檢測基礎(chǔ)上,可準(zhǔn)確測試棉結(jié)數(shù)量和大小,測試范圍從原料到粗紗,提供控制圖表、棉結(jié)臨界尺寸,與Usterster統(tǒng)計(jì)公報(bào)比較,成為監(jiān)控棉結(jié)來源、產(chǎn)品質(zhì)量控制、設(shè)備維護(hù)、工藝設(shè)計(jì)等決策時(shí)的工具。
根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)資料,目測棉結(jié)與AFIS測試棉結(jié)、NATI型測試棉結(jié)均呈顯著相關(guān);由此證明儀器檢測已經(jīng)成熟,獲公眾認(rèn)可。
(5)棉結(jié)、雜質(zhì)的在線檢測
在線檢測把檢測、控制、調(diào)整、分析連在一起是最理想的方案。Trüctzschler公司TC03型等梳棉機(jī)在道夫上方、剝棉羅拉下方安置沿整個(gè)道夫?qū)挾鹊碾娮訑z像掃描傳感器,能檢測棉結(jié)、雜質(zhì)的大小和數(shù)量,檢測結(jié)果由計(jì)算機(jī)處理、顯示、打印,可隨時(shí)了解棉結(jié)雜質(zhì)動(dòng)態(tài),監(jiān)控原料和生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
Uster公司統(tǒng)計(jì)從棉包到粗紗,棉結(jié)變化的一般規(guī)律見圖4。
圖4 棉包~粗紗棉結(jié)變化一般規(guī)律
由圖4可見,經(jīng)開清棉制成筵棉,棉結(jié)有較大的增加。梳棉機(jī)和精梳機(jī)可使棉結(jié)大幅度下降。從精梳條至粗紗,棉結(jié)沒有大的變化,減少棉結(jié)重在開清棉、梳棉和精梳三個(gè)工序。
開清棉工序各機(jī)棉結(jié)的一般規(guī)律見圖5。它表明原棉經(jīng)抓、開、混、清至筵棉,棉結(jié)逐步上升,其中原棉~清棉上升斜率較大。
圖5 棉結(jié)在清梳聯(lián)流程中的變化
梳棉棉條棉結(jié)的變化,可歸結(jié)為如下公式:
S=B+C+-C-
式中,S為生條每克棉結(jié)數(shù);C+為梳棉產(chǎn)生的每克棉結(jié)數(shù);C-為梳棉梳開和排除的每克棉結(jié)數(shù)。
要求S<>< span=''>,必須C-> C+<>
有人認(rèn)為并條機(jī)在牽伸過程中,有可能將分離度和平行度較差的纖維抽扯成棉結(jié),棉結(jié)也會(huì)顯著增加,作者認(rèn)為似乎還缺乏有力的科學(xué)依據(jù)。
棉結(jié)是由纖維扭纏成團(tuán)而成,主要原因如下。
(1)未成熟纖維彈性差、剛性低、吸濕性強(qiáng),容易扭結(jié)成棉結(jié)。
(2)籽棉中的僵棉、硬籽表皮、蟲害棉、含糖棉等經(jīng)打擊分散易形成棉結(jié)。
(3)籽棉、破籽經(jīng)打擊易造成帶纖維籽屑棉結(jié)。
(4)軋棉、開清棉打擊不良,軋剎會(huì)形成束絲,其中經(jīng)梳棉不能梳開成單纖維狀態(tài)的,會(huì)形成棉結(jié)。
(5)梳理元件間纖維轉(zhuǎn)移不良會(huì)造成過度梳理甚至形成返花,產(chǎn)生棉結(jié)。
(6)梳理元件間隔距太大,分梳不足,易形成棉結(jié)。元件間自由纖維重復(fù)梳理也會(huì)增加棉結(jié)。
(7)梳理元件不鋒利或有毛刺、缺齒、不光潔,易糾纏纖維重復(fù)過度梳理形成棉結(jié)。
(8)棉纖維受潮或回潮率過高,纖維易結(jié)塊和纏繞造成棉結(jié)。
(9)梳理元件間隔距太小,元件速度過高、打擊或梳理力過大,導(dǎo)致纖維損傷、短絨增多,棉結(jié)增加。
(10)細(xì)度較小、長度較長的纖維,柔軟的纖維易扭結(jié)、纏繞而形成棉結(jié),如長絨棉、細(xì)旦、超細(xì)旦纖維等。
6.1原棉
影響棉結(jié)的主要因素有原棉的成熟度、細(xì)度、短絨率、軟籽表皮、僵棉疵點(diǎn)等,它們都與棉結(jié)呈顯著相關(guān)。其中成熟度與細(xì)度本身相關(guān)密切。成熟系數(shù)與棉結(jié)的關(guān)系見圖6。成熟度高,纖維強(qiáng)力好,天然卷曲多,剛性、彈性好,吸濕性小,在開松、打擊、分梳過程中,受搓擦、糾纏形成棉結(jié)的可能性就小。鑒此降低棉結(jié)的重點(diǎn)要控制原棉的成熟度。對(duì)棉結(jié)要求較高的品級(jí),成熟度系數(shù)應(yīng)在1.55~1.75范圍內(nèi)。
圖6 成熟度與成紗棉結(jié)的關(guān)系
原棉中的軟籽表皮、僵棉的含量直接影響染色布“白星”的多少,一般應(yīng)低于疵點(diǎn)總量的0.5%。
回花和再用棉中棉結(jié)數(shù)比原棉高出幾十倍,應(yīng)按品種要求控制使用,高端產(chǎn)品應(yīng)停用,再用棉應(yīng)處理后才能回用。
6.2軋棉
棉花的軋制有皮輥棉和鋸齒棉兩類。皮輥棉軋棉比較緩和,對(duì)纖維損傷少,棉結(jié)、束絲較少;但無排雜裝置,僵棉、軟籽表皮等疵點(diǎn)較多,產(chǎn)量低而制成率高,含短絨率也較高。
鋸齒棉打擊比較劇烈,易于損傷纖維和揉搓成束絲、棉結(jié),特別容易形成鉤形棉束;含雜率較低,但易形成帶纖維破籽或籽屑,因有排雜裝置,一般短絨率較低,對(duì)條干有利。
由于皮輥軋棉產(chǎn)量低,因此除長絨棉等對(duì)棉結(jié)等質(zhì)量有較高要求的原棉外,一般都用鋸齒棉。
軋棉工序的溫濕度與軋制工藝對(duì)棉結(jié)、束絲的形成關(guān)系重大,軋棉廠應(yīng)嚴(yán)格掌握軋棉的原棉回潮率和優(yōu)選生產(chǎn)工藝參數(shù)。
6.3開清棉
6.3.1開清棉流程機(jī)組的配置
傳統(tǒng)的觀點(diǎn)強(qiáng)調(diào)提高除雜效率,降低棉卷(筵棉)的含雜率,并以后者為開清棉質(zhì)量的主要指標(biāo),導(dǎo)致開清棉打擊點(diǎn)增多,打擊速度過快,造成束絲增多,棉結(jié)增加,雜質(zhì)分裂變小而多?,F(xiàn)代開清棉機(jī)組的配置模式:一般原棉可配置一抓、一開、一混的流程;長絨棉、化纖可配置一抓、一混、一清的短流程模式;中低支紗的純棉紗、原棉含雜率在3.0%以上的環(huán)錠紡及一般轉(zhuǎn)杯紡可增加一道清棉。開清棉機(jī)組減少,有利于減少棉結(jié)、束絲和短絨。Rieter公司資料介紹,在加工Tencel超細(xì)纖維時(shí),用一個(gè)打擊點(diǎn)時(shí),梳棉機(jī)可減少80%的棉結(jié),如增加一個(gè)開松點(diǎn),棉結(jié)將增加約20%。
6.3.2開清棉機(jī)開松除雜打擊元件的優(yōu)選
開清棉開松、除雜打手的形式不同,打擊力、打擊沖量、穿刺能力、開松、除雜效率都不同。一般認(rèn)為片狀打手打擊沖量大,開松劇烈,有棱邊,棱角易損傷纖維、打碎雜質(zhì)、產(chǎn)生束絲對(duì)棉結(jié)不利。角釘或梳針打手,穿刺能力強(qiáng),易刺入纖維層,無棱角、棱邊,不易損傷纖維。外形較小的梳針角釘打手,具有分梳作用,適用于清棉機(jī)。鋸齒打手打擊沖量居中,宜開松較小棉塊,但有棱邊、棱角,易損傷纖維,軋碎雜質(zhì);處理纖維易嵌入根部,纏繞后形成棉結(jié)。
據(jù)有關(guān)試驗(yàn)資料,梳針打手棉結(jié)、短絨最少,鼻形打手第二、鋸齒打手最多。開清棉工序因纖維仍呈小棉塊狀態(tài),鋸齒打手應(yīng)慎用?;w、長絨棉、細(xì)旦纖維宜用梳針打手。
一般認(rèn)為自由打擊打擊力小;握持打擊打擊力大,易損傷纖維、產(chǎn)生棉結(jié)和雜質(zhì)碎裂。所以抓棉、開棉宜用自由打擊,清棉握持打擊宜用梳針。因此采用握持打擊的豪豬式開棉機(jī)已逐步被氣流輸送自由打擊的軸流開棉機(jī)取代。
6.3.3開清機(jī)開松、除雜元件的速度優(yōu)選
開清棉流程應(yīng)遵循逐步開松、循序加速的原則,纖維流程應(yīng)暢通,防止返花或在相鄰機(jī)件間反復(fù)滾轉(zhuǎn),造成重復(fù)打擊而致棉結(jié)增加;設(shè)備銜接產(chǎn)量要平衡,運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)90%以上。避免纖維和打擊機(jī)件劇烈的搓扯和摩擦而使纖維糾纏成束,產(chǎn)生棉結(jié)、束絲。要關(guān)注棉箱機(jī)械纖維反復(fù)翻滾而形成的棉結(jié)。據(jù)資料稱,棉箱機(jī)械造成的棉結(jié)要比軸流開棉機(jī)高一倍。
此外打手外側(cè)補(bǔ)風(fēng)要恰當(dāng),防止打手繞花,增加棉結(jié)束絲。要嚴(yán)防堵車和軋剎。機(jī)件、通道要光滑,防止粘花,以及反復(fù)打擊形成束絲。
6.4梳棉工序棉結(jié)的產(chǎn)生和防治
梳棉機(jī)主要功能是將纖維分梳成單纖維狀態(tài),梳開大部分開清棉形成的棉結(jié)和束絲,并排除束絲和棉結(jié)。因此總的棉結(jié)應(yīng)該減少,但處理不當(dāng)也會(huì)增加棉結(jié)。
6.4.1采用強(qiáng)分梳工藝路線
在梳棉機(jī)設(shè)備良好狀態(tài)下,分梳元件鋒銳和光潔的條件下,加強(qiáng)分梳可以減少棉結(jié),強(qiáng)分梳主要采取錫林高速,在刺輥~給棉板、錫林~蓋板、錫林~刺輥、分梳板之間等采用緊隔距,以達(dá)到提高分梳能力和減少返花提高纖維轉(zhuǎn)移率,但需防止過度的梳理而損傷纖維。對(duì)長絨棉、化纖、細(xì)旦纖維等隔距不能太小,還要防止錫林~蓋板隔距過小形成的繞錫林。同時(shí)可增加預(yù)分梳原件加強(qiáng)分梳作用。
6.4.2優(yōu)選梳理元件
應(yīng)根據(jù)紡紗纖維、紡紗線密度、梳棉機(jī)產(chǎn)量,優(yōu)選刺輥鋸齒和針布類型,這里不作贅述。
6.4.3從低設(shè)定刺輥轉(zhuǎn)速,確保纖維良好轉(zhuǎn)移
刺輥速度影響握持分梳強(qiáng)弱和纖維向錫林的轉(zhuǎn)移,對(duì)纖維損傷、棉結(jié)的形成關(guān)系很大。
當(dāng)生條定量為23.8g/5m、梳棉機(jī)輸出線速119m/min時(shí),刺輥速度與生條棉結(jié)的關(guān)系見表1。
由此可見,刺輥低速和高速均對(duì)棉結(jié)不利。有關(guān)研究結(jié)果指出:金屬針布的轉(zhuǎn)移系數(shù),僅為0.2~0.3,意味著一根纖維經(jīng)錫林3~5轉(zhuǎn)才能轉(zhuǎn)移到道夫。因此提高錫林與刺輥速比,可提高刺輥轉(zhuǎn)移率,防止返花搓擦成結(jié)。高產(chǎn)梳棉機(jī)兩者速比應(yīng)保證在2倍以上。多刺輥梳棉、刺輥轉(zhuǎn)速很高,容易產(chǎn)生棉結(jié),宜慎用。
6.4.4減少纖維搓擦糾纏和返花、繞花產(chǎn)生的棉結(jié)
錫林蓋板梳理屬自由梳理,如針齒有毛刺、軋傷、倒齒、銹蝕會(huì)造成纖維嵌、掛、纏、搓形成繞花,反復(fù)梳理造成棉結(jié)。要做到錫林刺輥、蓋板棉網(wǎng)清潔器無毛刺,鋒利、光潔。
6.4.5強(qiáng)化棉結(jié)的排除
蓋板對(duì)排除帶纖維籽屑、帶纖維軟籽表皮等棉結(jié)具有特殊功能,該類棉結(jié)較多時(shí)應(yīng)加快蓋板速度,盡量發(fā)揮前后固定蓋板、棉網(wǎng)清潔器、刺輥預(yù)分梳板去除棉結(jié)的作用。刺輥部分應(yīng)盡量排除破籽、僵棉和細(xì)小雜質(zhì)。
6.5精梳工序棉結(jié)的產(chǎn)生和預(yù)防
6.5.1精梳準(zhǔn)備與棉結(jié)的關(guān)系
精梳準(zhǔn)備工藝對(duì)棉結(jié)的影響不容忽視。預(yù)并條~條并卷工藝?yán)w維分離度、平行度高,能減少落棉、多排除短絨和棉結(jié),但易粘卷,必須相應(yīng)控制總并合數(shù)和總牽伸倍數(shù)。
6.5.2落棉率與精梳條棉結(jié)
精梳落棉能大量排除棉條中的棉結(jié)和短絨,精梳落棉率應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求、紡紗線密度及用戶需要、產(chǎn)品成本等綜合制定。落棉率也可作為控制棉結(jié)的一種手段,按原料變動(dòng)等客觀變化適時(shí)調(diào)整。
6.5.3關(guān)注錫林針齒規(guī)格、質(zhì)量、頂梳及毛刷狀態(tài)。
除梳理隔距、定位、定時(shí)外,錫林規(guī)格、鋒利度、光潔度、頂梳規(guī)格及狀態(tài),毛刷質(zhì)量均對(duì)棉結(jié)的清除直接相關(guān)。應(yīng)予關(guān)注并擇優(yōu)選用。
7.1開清棉、梳棉、精梳棉結(jié)增減率:
開清棉、梳棉、精梳棉結(jié)增減率分別為:≤+80%,≥-80%,≥-20%。
7.2Uster AFIS不同統(tǒng)計(jì)值的棉結(jié)見表2。
(1)棉結(jié)對(duì)紡紗及后加工產(chǎn)品危害甚大,特別是帶籽屑的棉結(jié);含低成熟纖維的棉結(jié)和大棉結(jié)、緊棉結(jié)??椢镏须s質(zhì)經(jīng)煮練及刷布,50%以上能被除去。紡紗應(yīng)以減少棉結(jié)為重點(diǎn)。
(2)減少棉結(jié)應(yīng)從原料開始,重點(diǎn)應(yīng)控制馬克隆值及原棉成熟度和軋工以及短絨率。高端產(chǎn)品宜用1~3級(jí)成熟度良好的、含棉結(jié)、束絲少的原棉,并采用精梳工藝?;鼗?、精梳落棉、蓋板花等再用棉含有大量棉結(jié)和短絨,僅適合中粗支紗等中低檔產(chǎn)品搭用。纖維回潮率高易產(chǎn)生棉結(jié),軋棉清梳車間應(yīng)控制較低的相對(duì)濕度。
(3)開清棉工序應(yīng)重點(diǎn)減少棉結(jié)和束絲、短絨的產(chǎn)生。梳棉工序應(yīng)把梳開棉結(jié)、排除棉結(jié)和防止棉結(jié)的產(chǎn)生三者并重。精梳工序應(yīng)以清除短絨為主。
(4)防治棉結(jié)涉及原料、工藝、設(shè)備及器材、管理及環(huán)境諸方面必須綜合治理。
完
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