紗疵系統分析與控制

謝家祥

(夏津縣潤通紡織有限公司，山東德州，253200)

1 紗疵的分類及危害

紗疵可分為常發性紗疵和偶發性紗疵兩類。

常發性紗疵主要包含細節、粗節、棉結三類紗疵。纖維原料里含有的雜質、并絲塊、纖維糾纏以及工藝處理過程中形成的纖維糾纏等是常發性棉結的主要構成。纖維集合體中的纖維總是以束狀形式存在，我們目前的紡紗工藝并沒有把纖維分離成單纖維狀態，纖維集合體的主體長度是一個定值，正是基于這兩點，牽伸過程中纖維束變速與沿紗線方向的分布總是會出現與纖維主體長度接近的“規律”粗、細不勻。牽伸次數的增加與機械回轉部件的振動都會加劇這種粗、細不勻。另外，纖維糾纏、雜質阻礙纖維正常變速也會造成沿紗線軸向的纖維分布不勻。以上都是產生常發性粗節、細節的原因。因此，從理論上講，常發性紗疵是將纖維加工成紗線過程的必然產物。

偶發性紗疵廣泛地包含了紗線的短片段污染、異纖、細節、粗節、棉結這幾類紗疵。短片段污染、異纖完全是原料生產及紗線加工過程的人為、環境因素造成的。纖維原料整齊度差(包括短纖維與長纖維)以及不合理纖維加工過程對纖維集合體這個缺陷的加劇，使牽伸過程中不良纖維無序散失、無序附入是偶發性細節、粗節、棉結類紗疵的主要構成。人為操作干擾、機械缺陷、紡紗器材性能衰退等是偶發性細節、粗節、棉結類紗疵的另一主要構成。生產現場氣流穩定性、環境溫濕度變化會加劇這類偶發性紗疵的形成。因此，從理論上講，偶發性紗疵是將纖維加工成紗線過程的偶然產物。

紗疵對后期的織造、整理過程以及織物的外觀和使用性能的危害是顯而易見的。首先，大一點的紗疵會在織造或前整理過程中致使紗線斷頭，造成織造破洞、斷經、斷緯、脫圈等，嚴重影響織機效率。小一點的紗疵會浮現于織物表面，形成布面陰影、染色白星、布面橫檔等，嚴重影響布面外觀質量。

2 常發性紗疵的控制

常發性紗疵是將纖維加工成紗線過程的必然產物，在生產環節中通過優選原料、合理工藝設計、提高設備工藝性能、穩定控制生產環境、優選工藝器材、智能化生產流程控制等措施，可以最大限度地降低紗線常發性紗疵的產生。

2.1 原料

原料是決定紗線質量的第一要素，原料長度、整齊度、細度、紗疵含量影響著紗線常發性紗疵的多少。細度細、紗疵含量高的原料紡制的紗線棉結、雜質會高，原料長度短、整齊度差、細度粗紡制的紗線粗節、細節會高。

2.2 工藝與設備

工藝設計的合理與否很大程度上會影響紗線IPI紗疵的產生。工藝設計要遵循“三個理念”(全局控制理念、精準控制理念、穩定控制理念)與“三個原則”(漸進原則、保護原則、效率原則)[1]。

清棉工序主要任務是清除原料中的棉結、雜質、未成熟纖維，并把棉纖維分解成盡可能小的纖維束。單純針對減少常發性紗疵來說，清棉過程清除的棉結、雜質、未成熟纖維越多，紗疵就會越低。

梳棉工序主要任務是進一步清除原料中的棉結、雜質、未成熟纖維，并把棉纖維分解成更小的纖維束或單纖維。還可伸直纖維、平行纖維。棉結、雜質、未成熟纖維清除的多，紗線中棉結含量就會越少。由于棉結、雜質在牽伸過程中會影響纖維正常變速，未成熟纖維會在牽伸過程中不受控制而紊亂變速，這些都會影響紗線粗節、細節的產生。纖維的分離度、平行度、伸直度會影響牽伸過程中纖維沿紗線軸向分布的均勻性與紗線徑向直徑的大小，對粗節、細節影響嚴重。而平行度、伸直度差的纖維在多道牽伸過程中會有糾纏形成纖維棉結的情況，也會影響紗線棉結的產生。

牽伸最重要的作用是在可控的狀態下，使纖維有序地變速，沿紗線軸向產生相對位移，制成粗細均勻的紗線。牽伸的另一個重要作用是伸直、平行纖維。牽伸力與握持力匹配合理、速度穩定、牽伸效率高、牽伸道數少時，粗細節會少。牽伸的穩定性，牽伸原件的握持性能對紗線的常發性紗疵影響也很大。

2.3 環境

不同纖維的紡紗對環境溫濕度有其特殊的要求，環境適宜與否會很大程度上影響纖維接受工藝處理的能力以及纖維工藝處理的效率。環境濕度過低會使纖維放濕加快，靜電現象嚴重，纖維斷裂、積聚現象增加，飛花與空氣粉塵度增加；而濕度過高又會增加纏繞，這都會增加紗疵的產生。環境溫度也是不容忽視的，溫度每上升1 ℃，棉纖維強力降低0.3%，從而增加分梳中的纖維斷裂幾率，環境溫度為20 ℃～27 ℃時，棉纖維接受打擊、分梳的能力最強[2]。環境溫濕度要根據纖維性質靈活控制。

棉纖維回潮率低時強力下降，回潮率高于7.5%時，纖維與雜質的黏附力增加。由于毛細管現象和胞腔大，不成熟纖維先與成熟纖維黏結在一起，不利于不成熟纖維和雜質的排除。棉纖維溫度低于18.3 ℃時，彈性降低，容易斷裂。溫度高于35 ℃時，棉蠟黏化，纖維與雜質黏結力增強，不利于排除，這也會造成紗疵的增加。

2.4 凝聚與集束

纖維在工藝處理過程中要不斷的被分解、梳理、牽伸，分解后的纖維又需要凝聚在一起才能成為可以利用的規則纖維集合體(纖維網、層)，而凝聚本身就會對纖維間的平行度、分離度、纖維本身的伸直度產生破壞作用，增加最終成紗IPI紗疵的幾率，這是不可避免的，只能通過合理的設計以降低凝聚作用的破壞。

每經過一次牽伸，纖維就會有擴散發生，集束是行之有效的解決措施。但是靜止集束元件上的摩擦產生了不利阻力，并導致寬纖維帶實際上不呈圓形，而呈自身折疊后的形狀[3]，這會使最終紗線IPI紗疵增加。因此要設計合理的集束參數，選用優質的集束器材。

2.5 卷裝與喂入

在現有技術條件下，紗線生產工藝還不能實現纖維集合體在眾多流程設備間的連續生產。不同工序生產的半制品要制成不同的卷裝，以便于運輸與喂入下道工序，卷裝與喂入工藝的合理與否以及由此帶來的人為等不穩定因素的介入，都會不同程度增加紗線的IPI紗疵。

3 偶發性紗疵的控制

3.1 分級紗疵的成因與控制措施

偶發性紗疵產生的原因是復雜、多變的。原料性狀、生產工藝、機械缺陷、紡紗器材性能衰退、生產現場氣流穩定性、環境溫濕度、人為操作干擾等是偶發性細節、粗節、棉結類紗疵的主要構成。我們以USTER QUANTUM 3型電容式電子清紗器為基礎，借助其紗疵分級、統計、紗體概念等功能，展開偶發性紗疵的成因分析與控制措施論述。

A1、A2級紗疵。原料灰塵、含糖量、短絨率、細小雜質含量高(機采棉)是這類紗疵的主要原始因素，清棉、梳棉排除不良是基礎原因，但是這類紗疵最終是在細紗工序形成的。細紗主牽伸區(主要是浮游區)短纖維擴散出紗線主體，隨即無序附入，這兩種情況是紗線中雜質的主要構成。同樣的原料與清梳工藝下，細紗工序靜電、器材臟污、速度快、空氣含塵量高、氣流紊亂會加劇這類紗疵的發生。A1、A2級紗疵放大圖如圖1和圖2所示。

A3、A4級紗疵形成的主要原因：梳棉工序清潔、吸風不良，排除及飛散的未成熟纖維積聚成團(粒)后附入棉網被包含在生條里面；粗紗條內的大棉結；粗紗喂入過程中的刮擦造成的紊亂小纖維束；細紗膠輥、膠圈、羅拉及喇叭口臟污而黏附的小飛花經過一段時間沉積后無序附入；牽伸工序吹吸風運行不良(一段時間不工作造成了短纖維、臟污纖維的積聚，然后又在工作時被吹起而附入)；空氣中飛散的小纖維束、線頭附入牽伸區；鋼絲圈掛花、導紗鉤掛花、前區集合器塞花等。A3、A4級紗疵放大圖如圖3和圖4所示。

圖1 A1級紗疵放大圖

圖2 A2級紗疵放大圖

圖3 A3級紗疵放大圖

圖4 A4級紗疵放大圖

B1、B2級紗疵。前紡過程使得纖維破壞是基礎，隔距過緊，纖維束在浮游區擴散、集聚，經過前鉗口后在加捻三角區沒有被有效捻入紗體，或雖然捻入紗體但膨大、突起。也包含了集聚紡集聚區的負壓、器材不良引起的纖維擴散與牽伸不良。靜電、器材臟污、速度快、空氣含塵量高、氣流紊亂也會加劇這類紗疵的發生。B1、B2級紗疵放大圖如圖5所示。

(a)B1級紗疵

(b)B2級紗疵

B3、B4級紗疵主要發生在前膠輥鉗口以外的加捻三角區以及卷繞段，主要產生原因：不良接頭，由于斷頭高、笛管吸風不良、車間空氣中短絨含量高而形成的回絲頭，鄰紗斷頭(包括接頭不及時)造成的紗線頭退捻飛花，空氣中飛起的短絨在浮游區或三角區無序附入(在浮游區附入的呈片狀、團狀，在三角區附入的呈現方向性),鋼絲圈掛花等。B3、B4級紗疵放大圖如圖6和圖7所示。

圖6 B3級紗疵放大圖

圖7 B4級紗疵放大圖

C1、C2級紗疵主要發生在細紗膠圈區、后區，包括吹吸風在內的清潔系統不良引起的空氣中飄浮纖維沉積后又飄起在后區附入，上下膠圈黏附的短纖維壓實、沉積后附入紗條。也包括粗紗退繞過程中小的糾纏棉索附入，粗紗前區牽伸或器材不良而形成的小粗節經細紗牽伸而形成的粗節。C1、C2級紗疵如圖8所示。

(a) C1級

(b) C2級

圖8 C1、C2級紗疵

C3、C4級紗疵主要發生在細紗后區，包括粗紗退繞過程中的糾纏棉索附入，前膠輥鉗口以下至管紗的紡紗段接頭不良，飄浮纖維、飛花、線頭的附入。這個級別的紡紗段附入性紗疵有明顯的方向性(順著紗線輸出的方向)。C3、C4級紗疵如圖9所示。

(a)C3級

(b)C4級

圖9 C3、C4級紗疵

纖維散失、無序附入是產生短粗節偶發性紗疵的直接原因。細紗車間溫濕度設置不良、斷頭率增加、斷頭處理不及時都會使B2、B3、C2、C3級紗疵大幅增加。細紗龍筋清潔不良、飛花積聚及清潔撲打都會引起A4、B4、C4級紗疵的增加。

D1、D2級紗疵主要發生在細紗后區、粗紗前區，細紗后區喇叭口、膠輥在內的器材不良，粗紗前區集合器、膠輥在內的器材不良，也包含了小線頭的附入,粗紗條的人為磨爛、導紗桿處的磨損與附入。D3、D4級紗疵主要發生在前膠輥鉗口以外至管紗的紡紗段較大體積的飄浮纖維、較長線頭的附入，還包含了小的紗線扭結與脫圈。當D3、D4級紗疵表現較高時，說明細紗車間出現了無人值守現象、大量的成形不良現象、人為看車不良等。E級紗疵主要包括了脫圈、磨鋼領紗、雙紗、退繞造成的較長紗線扭結。F、G級紗疵主要是由粗紗、熟條的接頭不良，粗紗、熟條的熟爛，短片段嚴重毛羽紗，雙紗(很大一部分雙紗是以U級上切紗認定被電子清紗器切除的)等造成的。D1、D2、D3、D4、E、F級紗疵如圖10所示。

(a)D1級

(b) D2級

(c)D3級

(d) D4級

(e)E級

(f) F級

圖10 D1、D2、D3、D4、E、F級紗疵

H級紗疵主要是粗紗膠輥、羅拉不良造成的粗紗細節，包含了粗紗退繞過程中的嚴重意外牽伸，以及賽絡紡加捻三角區處嚴重的纖維散失。I級紗疵主要是并條的膠輥、羅拉、壓輥不良，人為的器材設置不良(如膠輥軸承套沒放正造成的加壓不良、壓力棒安裝不良)，并條接頭不良，外界因素致使熟條劈開、分裂造成的熟條細節，自調勻整調整不良引起的勻整細節。

3.2 紗體分析

紗體是USTER公司引入的一個直觀反映紗線截面變化及紗疵分布的可視化友好界面。我們從紗體圖可以獲得以下信息。

紗線粗細的變化。相同原料下，紗線號數越小，代表紗線本體基數越小，相對紗線本體，輕微的截面變化就會展現出較大的變異系數。所以，紗線號數越小，紗體越寬。同原料、同工藝、同設備下紡制的C 28.1 tex與C 18.5 tex紗線紗體圖如圖11、圖12所示。

圖11 C 28.1 tex品種

圖12 C 18.5 tex品種

紗線原料長度變化。牽伸過程中纖維束變速與沿紗線方向的分布總是會出現與纖維主體長度接近的“規律”粗、細不勻。這種不勻展現在紗體圖上就是接近纖維主體長度處表現出最細、出現頻率最高的細節。所以，原料纖維長度越長，該細節出現的位置越沿橫坐標靠右，紗體展現的較寬。我們也可以從該部位出現的橫坐標長度來估算原料纖維長度。棉與棉型化纖紗線紗體圖如圖12、圖13所示。

圖13 棉型化纖品種

紗線生產環節出現問題。紗體從左至右應為平滑曲線，哪個部位出現陡變，說明該部位對應的生產環節出現了問題。變異區陡變如圖14所示， 原料短絨、粉塵含量高；分梳工藝不合理，使更多的纖維遭到破壞或沒有有效排除，這都能引起該區域變異區變寬、陡變。但是，不能一看到紗體橫坐標較小的區域變異區陡變就認為是原料或分梳不良。圖14就是因為細紗車間相對濕度低、空氣含塵量、短絨量增加而形成的陡變。

圖14 紗體陡變

紗線密集型短毛羽、微塵含量以及原料清潔度的變化。淺綠色變異區寬說明紗線密集型短毛羽多、微塵含量高、原料污染相對嚴重。相對來說，集聚紡或化纖純紡紗線的該區域會比較窄。純棉普梳集聚紡品種紗體圖如圖15所示，純棉精梳集聚紡品種紗體圖如圖16所示。可以看出，同樣的原料，淺綠色變異區純棉普梳集聚紡品種比純棉普梳品種要窄，而純棉普梳集聚紡品種與純棉精梳集聚紡品種相比，淺綠色變異區差不多，但純棉普梳集聚紡品種緊靠變異區的小紗疵表現比較密集。這是因為密集型短毛羽減少，使小紗疵更明顯地暴露，而純棉精梳集聚紡品種小紗疵明顯少一些。

圖15 純棉普梳集聚紡品種

圖16 純棉精梳集聚紡品種

我們做一些實例分析，通過這些來了解紗體出現異常的生產環節，并學會長期觀察、分析、積累經驗，以便在問題發生時能及時、準確地找到問題根源。

賽絡紡加捻三角區纖維大量散失造成細節增加，其紗體圖如圖17所示。

圖17 大量細節產生

C1級紗疵區域紗體陡變、變寬，其紗體圖如圖18所示。經過仔細查找、分析，是因為一道并條圈條斜管內(外側)有毛刺引起掛花，掛花體積增加到一定程度，當接觸到條子后就會被條子帶走，而這種掛花是浮在條子表面的，在后面多道的牽伸過程中，不會被有效握持，故不會被牽伸成很長的紗疵，最后就呈現出紗體變異的形態。

圖18 C1級紗疵區域紗體異常變異

某品種F級紗疵大量增加，其紗體圖如圖19所示。經過掃錠查找，確認細紗機上對應錠子，進一步查找發現是該錠位對應粗紗有規律性短粗節，進而找出供應該品種粗紗機(就1臺粗紗供應)有1個前膠輥嚴重啃傷所致。

大量紗疵出現的長度在1 cm～2 cm，粗于基紗200%～400%左右的紗疵紗體圖如圖20所示。經過長期觀察發現，前區緊隔距、環境相對濕度低、膠輥膠圈臟污、下膠圈松弛等方面原因綜合作用，使該類紗疵爆發。下膠圈臟污使下膠圈黏帶更多的纖維，當通過下膠圈與前羅拉間隙時，緊隔距形成的過小間隙、下膠圈張力松弛、相對濕度小造成的靜電吸附會使纖維在這里積聚，當纖維積聚到一定的數量，便會隨牽伸須條捻入紗線，形成1 cm～2 cm、外觀較為堅實、但與紗線又不能成為一體的紗疵[4]。

圖19 F級紗疵大幅增加

圖20 1 cm～2 cm紗疵大幅增加

3.3 異纖紗體分析

USTER QUANTUM 3型電子清紗器也提供了異纖紗體概念。經過仔細長期觀察和總結，我們也能從異纖紗體中發現一些有價值的信息，對生產預測與調整很有幫助。

對于純棉原料，異纖紗體的高度能體現原料的白度，當紗體較低時，說明棉花色澤較白，反之亦然。如果短時間內成紗異纖紗體高度變化較大，紗線就會有本色色差發生的危險。混紡紗線由于化纖色澤較白，異纖紗體高度呈現較低，如圖21所示。同樣的原料，如果原料運輸過程被泥土污染或棉花加工過程皮棉清理不良，生產車間內空氣粉塵含量高，煙、煤灰紗等都會引起紗體高度增加。也正因為如此，精梳品種由于原料清潔度較高，紗體也會比普梳品種低，如圖22、圖23所示。

圖21 滌棉混紡品種

圖22 純棉精梳品種

圖23 純棉普梳品種

USTER QUANTUM 3型電子清紗器異纖清除還提供了植物性纖維過濾器(VEG)。當開啟該功能時，電子清紗器便能把不必要清除的植物性纖維過濾掉，從而節省了切除次數，提高了生產效率。開啟VEG功能后，異纖紗體也會呈現高度變低，其紗體圖如圖21所示。未開啟VEG功能的紗體圖如圖24所示，而VEG紗體也會因為紗線中有機植物性纖維的多少而呈現不同的高度，如圖25、圖26、圖27所示。

圖24 未開啟VEG功能的滌棉混紡品種

圖25 滌棉混紡VEG圖

圖26 純棉精梳VEG圖

圖27 純棉普梳VEG圖

4 結語

紗疵的影響因素眾多，紗疵的控制是一項繁瑣的系統工程。“人、機、料、法、環”五大因素均對紗疵的產生起著至關重要的作用。

電子清紗器是去除紗線偶發性紗疵強有力的彌補手段，但電子清紗器是以犧牲生產效率為前提，以危害更小的接頭換取危害較大的紗疵，電子清紗器并不是偶發性紗疵的控制措施。在電子清紗器清除門限的設定中，也應根據紗線的需求做一個合理預估，以最小的犧牲換取用戶的認可。

電子信息技術的應用使電子清紗器具備了強大的在線監測與統計分析功能，使我們可以借助它，通過長期的經驗積累來監測并找出紗線生產過程中偶發性紗疵產生的原因，以達到有的放矢，精準發現偶發性紗疵產生的原因并及時采取措施。