棉結與短絨的系統控制與分析

劉 倩

(河北宏潤新型面料有限公司,河北保定，071500)

隨著紡織工業的不斷發展，市場對紗線品質要求越來越高。而紗線棉結不僅直接影響紗線的成紗質量、外觀特征，而且還影響染整加工及紡紗、織造過程的連續性，會造成染色不勻等疵點，并最終影響織物外觀，紗線棉結現已成為衡量紗線品質的主要指標之一[1]。短絨在紡紗過程中如果處理不當，會造成成紗毛羽增加，影響紗線條干均勻度水平、紗線強力。而且在紡紗過程中，由于短纖維不易受控，易糾結、纏繞而產生棉結。

我公司工藝人員充分研究現有紡紗設備的特點，分析各設備關鍵點對于排除棉結、短絨的作用，使其充分發揮作用，結合試驗分析，進行工藝優化，旨在提高成紗質量。

1 研究對象和設備基礎

棉結是由纖維、未成熟棉或僵棉因軋花或紡紗過程中處理不當發生糾纏、集結而形成的黃色、白色的微小顆粒，又稱白星，形狀呈扁形、圓形。棉結數量的多少嚴重影響坯布質量。對于短絨，我公司是以短于16.5 mm的短纖維作為數據分析基礎。

在生產實踐中，降低棉結和短絨是一個系統工程。清梳工序是排除結雜、短絨的重要工序，同時由于打手打擊，又存在產生棉結、短絨的必然。棉結的排除和短絨的產生具有很大的相關性，需要找準結合切入點，多排除，少產生，以達到提升產品質量的目的。并條工序要盡量伸直彎鉤纖維，以免糾結成棉結。精梳工序需充分發揮精梳錫林和頂梳的梳理作用。粗紗和細紗工序應注意對浮游纖維的控制，避免搓揉成棉結。

2 生產過程中主要工藝點

2.1 清棉系統

FA009型抓棉機屬于自由開松，目的是將大棉塊開松成小棉塊，為后道工序排除結雜做準備。抓棉機打手速度在1 000 r/min～1 250 r/min為宜。轉速太高，容易損傷纖維，繼而產生短絨；轉速太低，棉塊得不到很好的開松，不利于后道工序棉結、雜質的去除。

FA105A型單軸流開棉機是第一道主要的除雜設備，由角釘打手和四組塵棒組成，屬自由打擊。本設備的主要目的是排除雜質、僵片、帶纖維籽屑，實現“大雜早落”，同時排除一些纖維棉結和部分短絨。要求打手速度與塵棒隔距、塵棒角度密切配合。打手速度一般控制在450 r/min～550 r/min。對于高含雜、高馬克隆值的纖維，打手速度可適當提高，但最好不要超過630 r/min。打手速度越高，離心力越大，配合塵棒隔距，對于排除雜質的作用越強。但是當打手速度過高時，纖維與塵棒之間作用劇烈，纖維易損傷，失去彈性，在后道工序中易糾結成棉結。

FA029型多倉混棉機主要作用是實現原棉的均勻混和，繼而穩定輸出，以保證穩定供應。其主要的排雜點是棉倉的排雜孔，要保證排雜孔暢通，無堵掛現象，濾塵風量適中，以便排除的細小塵雜能夠順利被吸走。

FA116型主除雜機是清棉工序最重要的開松、除雜機構。它將原棉由塊狀纖維開松為束狀纖維，然后以梳代打，把雜質從纖維內部剝離出來，纖維開松越充分，除雜效率越高。其主要作用點為主刺輥與兩塊分梳板的梳理作用以及三把除塵刀的排除作用。主刺輥速度的一般設計范圍在260 r/min～450 r/min，對于含雜高、馬克隆值高、剛性強、耐打擊的纖維，例如澳棉，可適當采用較高的刺輥速度。保證纖維損傷在可控程度的同時達到開松纖維、去除棉結的目的。對于低馬克隆值纖維、柔性強纖維，適當采用低的主刺輥速度，以減少纖維損傷以及短絨增加。

主刺輥與第一分梳板隔距入口2.5 mm、出口2 mm，與第二分梳板隔距入口1.5 mm、出口1 mm。三把除塵刀隔距的設計以能夠很好地排除雜質、短絨，而不切割、損傷纖維為目的。

FA156A型除微塵機主要去除纖維微塵，同時去除一部分短絨。其工藝設計要點在于氣流作用，減少纖維在網眼板上的揉搓，以減少纖維糾結而成的棉結。工藝要求：FA156A型除微塵機眼觀無返花現象，網眼板無掛花現象，定期保養網眼板，確保無棉蠟。

JWF1171型喂棉箱系統屬于握持打擊，其主要作用是實現對纖維的進一步開松，同時配合喂棉箱網眼板和濾塵吸風作用排除部分塵雜。一般認為其速度不能太高，在530 r/min～600 r/min為宜，以減少對纖維的打擊、損傷，減少短絨的產生。

經過以上對清棉系統的分析和調整，我公司生產某一批次新疆機采棉品種時的試驗數據見表1。

表1 清棉系統經過各主要除雜點后棉結雜質

主要除雜點短絨率/%棉結/粒·g-1雜質/粒·g-1經過FA105A后經過FA116后經過FA156A后經過JWF1171后13.813.913.714.429940437239135303135

由表1可以看出，經過FA116型主除雜機梳理后，棉結數量上漲，這是因為經過FA116型主除雜機梳理后，有害的大棉結被梳理成無害或者危害較小的小棉結，一個變成兩個或者多個，雖然有一定的排除，但是整體數量增多。經過FA156A型除微塵機的排除作用，數量減小，但不明顯。JWF1171型喂棉箱主要是開松作用，同時對纖維有所打擊，故而棉結數量小幅度上升。

由此，經過清棉的開松作用，棉結、雜質、短絨得到充分暴露，等待梳棉工序的梳理排除。

2.2 梳棉系統

梳棉機主要任務就是排除棉結、短絨，成紗棉結質量的優劣主要由梳棉工藝決定。梳棉機結構復雜，工藝點多。

梳棉機給棉、刺輥部分是梳棉機主要的落雜部分。落雜區由三部分組成，給棉板與刺輥隔距點到第一除塵刀與刺輥隔距點的距離稱為第一除雜區；第一除塵刀與刺輥隔距點到分梳板距離稱為第二落雜區；分梳板出口與三角小漏底之間的距離稱為第三落雜區。第一落雜區主要排除大雜質和纖維棉結；第二落雜區以排除短絨為主。第一、第二除塵刀的位置和與刺輥之間隔距決定第一、第二落雜區弧長大小，弧長越長，附面層越大，相對應落物越多。即第一落雜區長有利于雜質和纖維棉結的排除，第二落雜區長有利于短絨的排除。生產中要根據原棉性質和落物狀態加以調節，分配棉結、短絨的排除量。

生產中，刺輥速度工藝設計和刺輥針布狀態對棉結和短絨有很大影響。刺輥速度高，有利于棉結、短絨的排除[2]，但是另一方面也會加大對纖維的損傷，即排除的同時損傷纖維，增加短絨。刺輥針布鋒利有利于開松纖維，排除雜質、棉結，但是容易損傷纖維，增加短絨。

給棉板與刺輥隔距的工藝設計也影響短絨的增加。此處刺輥開松作用屬于握持開松。隔距越小，刺輥對纖維的開松作用越強，但是容易損傷纖維，增加短絨。通常此處隔距設計為0.556 mm～0.712 mm為宜。

錫林、蓋板的作用主要是對纖維進行梳理，重點在于將大棉結梳理成小棉結，將活棉結梳理成單纖維。與錫林、蓋板針布的鋒利度和隔距有很大關系。針布鋒利，隔距準而緊，有利于將纖維棉結梳理開，減少棉結。但是要避免纖維損傷，揉搓，增加短絨。生產中，錫林至蓋板間五點隔距常設定為0.203 mm、0.178 mm、0.178 mm、0.178 mm、0.203 mm，上下浮動0.025 mm。該隔距不宜過緊，以免對針布產生損傷，隔距一致最重要，不能有一頭大、一頭小的喇叭口隔距。

錫林、蓋板速度也對棉結、短絨的產生起著重要作用。速度越高，單位時間內作用在纖維上的針齒數越多，梳理力越強。下面以試驗數據為依據，分析錫林，蓋板速度的選擇。

錫林速度 390 r/min 430 r/min

短絨率/% 11.7 11.9

棉結/?！-191 71

結雜總數/?！-198 75

由以上數據可以看出，錫林速度增加，棉結數量大幅度減少，這是因為錫林速度增加，單位時間內對纖維的梳理力度增大，棉結被梳理成單纖維，或者在離心力的作用下被排除，生條棉結質量水平較好。因此，我們選定錫林速度430 r/min時，進行蓋板速度優化試驗，結果如下。

蓋板速度 310 mm/min 366 mm/min

短絨率/% 11.9 12.0

棉結/粒·g-171 65

結雜總數

/粒·g-175 68

由以上數據可以看出，蓋板速度增加，對纖維梳理力增大，棉條棉結減少。

由此，我公司設定錫林速度430 r/min，蓋板速度366 mm/min。

錫林與后固定蓋板主要作用是實現對纖維的預梳理，減輕錫林與活動蓋板壓力，同時借助棉網清潔器作用排除小雜。錫林與前固定蓋板作用主要是進一步梳理纖維，同時借助前棉網清潔器作用排除短絨。前后棉網清潔器的排除作用與其隔距設計相關。一般前棉網清潔器隔距設計0.254 mm，后棉網清潔器隔距設計0.381 mm。

道夫轉移作用主要體現在梳棉機出條速度上，出條速度越高，梳棉機產能越高，纖維在錫林上重復梳理幾率越小，纖維受到損傷小，可減少短絨增加。但是由于產能高，單根纖維受到梳理力減弱，棉結、雜質相對較多。

要增大道夫與錫林的轉移率就要保證道夫與錫林隔距準確以及道夫針布的平整度，一般該點隔距設計為0.102 mm～0.127 mm。

梳棉工序還要關注纖維的伸直度，尤其棉網清晰度，不能有破洞、云斑。梳棉工藝配置道夫與光羅拉之間的牽伸在1.02倍～1.04倍，且設計兩個光羅拉之間的隔距在0.102 mm～0.127 mm，光羅拉與大壓輥之間的牽伸在1.23倍～1.25倍。檢測導棉膠圈的張力，確保導棉膠圈和剝棉羅拉的速度同步。

在實際生產中，當檢測梳棉機棉結出現臺差時，應測試棉結持續高機臺的棉結去除率，從而來判斷梳棉機的狀態及清棉設備的狀態。

2.3 精梳工序

精梳工序是對半制品進一步梳理和排除結雜短絨的工序。實踐證明，精梳工序對于短絨的排除作用比較強，在錫林和頂梳作用下，對于雜質的排除作用遠高于對于棉結的排除作用。

精梳工藝設計點比較多，減少棉結、雜質的工藝設計基本原則是加強對纖維的梳理作用，增加作用在單位纖維根數上的梳理針齒數[3]。主要工藝選擇：盡量選擇比較小的工藝給棉長度；選擇較高的梳理錫林密度(如選擇112°錫林)；為保證精梳梳理效果，要做好精梳錫林選型和梳理隔距的準確；選擇較高的精梳頂梳密度(如30針/cm或32針/cm)，確定好頂梳刺入纖維須叢的深度，一般在-0.5 mm～0.8 mm為宜。定期更換精梳錫林毛刷，保證毛刷的清潔作用良好，錫林不糊花，不發毛。毛刷的作用是清除錫林上的結雜、短絨，保持下次梳理正常，精梳毛刷應始終處于良好的運轉狀態，其直徑必須保持同臺一致。

精梳機的給棉方式與短絨、棉結的關系也非常密切，一般來說，選擇后退給棉，落棉率在12%～25%可調，短絨去除率在70%～80%，棉結去除率在40%～50%；選擇前進給棉，落棉率在6%～12%可調，短絨去除率在50%～60%，棉結去除率在50%以上。生產中，要根據機型的特點、產品成本和質量的要求，確定精梳落棉率和給棉方式[4]。

2.4 并條至細紗工序

并條、粗紗、細紗工藝要結合纖維品質長度合理確定羅拉隔距和握持距，以不損傷纖維為前提，盡量伸直彎鉤纖維為目的，以牽伸開活棉結為最佳狀態，結合不同的棉纖維性能，多做試驗，做到區別對待設計工藝。

頭道并條并合根數在6根～8根為宜，適當加大后區牽伸到1.8倍左右，加大后區牽伸隔距，可有效伸直彎鉤纖維[5]，保證棉結經過并條工序是負增長狀態。二道并條采用小的后區牽伸倍數(1.2倍左右)，起到整理纖維的作用，發揮并條前區對纖維的伸直作用。

粗紗工序可適當加大粗紗捻系數，一方面可以緩解粗紗伸長對于紗線細節的影響，另一方面可以增強纖維的抱合力，在細紗牽伸過程中可以起到控制浮游纖維的作用。

細紗工序主要加強對纖維的控制，在細紗生產不吐“硬頭”的前提下，加大對纖維的控制力。除了前文提到的加大粗紗捻系數，細紗工序還可以縮小后區牽伸倍數，以盡可能使纖維不受控區域前移，接近前鉗口。細紗工序壓力棒隔距塊的使用明顯提高了產品質量，減少了成紗棉結。另外，加大搖架壓力，使用低硬度的膠輥和彈性好的膠圈，都可以有效延展摩擦力界，縮短纖維不受控區域，減少棉結。

3 結論

綜上所述，棉結和短絨是紡織生產中的兩大要素，在清棉、梳棉系統中，兩者既矛盾又統一。統一是指在排除作用中，兩者借助于打手速度和塵棒或除塵刀作用一起排除。矛盾在于去除棉結雜質應盡量開松纖維，以便棉結、雜質暴露便于排除，而打擊過大，又容易損傷纖維，增加短絨。精梳工序主要以排除短絨為主，其次是雜質，排除棉結的作用最小。在并條、粗紗工序，以合理確定工藝隔距為主，做到既不能損傷纖維、增加短絨，又要盡量拉直彎鉤纖維和牽伸開活棉結為宜，拓展摩擦力界，實現對纖維的有效控制，以減少牽伸棉結。