紡紗過程中棉結和短絨率變化規律的探討

趙建奎 張志強 閆海娜 姚雅寧

（河北宏潤新型面料有限公司，河北保定，071500）

隨著機采棉在紡紗廠的普遍應用，“棉結”成為紡紗廠和織布廠關注度較高的一項指標。這里的“棉結”不僅是條干儀上測試的+200%棉結，還包括布面上的“棉結”，也有人稱為“白星”或“毛粒”。

為改善棉結，各紡紗企業多從設備專件和工藝采取措施，比如從針布、隔距、速度等方面下工夫，或是提高落棉率以減少棉結和短絨，而從原料選擇上減少棉結和短絨只停留在理論層面。這主要有兩方面的原因：一是多數企業采購什么棉花就用什么棉花；二是在采購棉花時沒有提供短絨和棉結公檢數據。為了提高公司產品質量，進一步了解紡紗過程中棉結和短絨的變化規律及對成紗質量的影響，判定工藝參數是否合理，我們進行了3 個紡紗方案的對比試驗。

1 試驗方案及工藝流程

1.1 試驗方案

為了排除試驗數據的偶然性，選擇原棉棉結低、中、高3 檔做3 個試驗方案；結合平時大量試驗數據中的一般規律，對3 個試驗方案的數據核對驗證，保證數據在置信區間。

方案1 原料為50% 機采棉+50% 手摘棉。從新疆機采棉和手摘棉中各挑選幾包棉結總粒數較低的原棉進行試紡。機采棉棉結總粒數平均212 粒/g，手摘棉棉結總粒數平均172 粒/g，混和原料棉結總粒數平均192 粒/g，屬于棉結低的原棉。

方案2 原料為100%機采棉。從新疆機采棉中挑選幾包棉結總粒數在221 粒/g 左右的原棉試紡，屬于棉結中等的原棉。

方案3 原料為100%機采棉。原料中棉結總粒數平均313 粒/g，屬于棉結高的原棉。

1.2 工藝流程

FA002 型抓棉機→FA035C 型混開棉機→FA025 型多倉混棉機→FA106B 型開棉機→CS801K 型異纖機→FB171A 型棉箱→A186G 型梳棉機→FA306G 型并條機→SR80J 型條并卷機→CJ40 型精梳機→FA326A 型并條機（帶自條勻整）→FA4423A 型粗紗機→FA507 型細紗機→SMARO 型絡筒機

2 原棉主要指標對比分析

2.1 原棉主要指標對比

本試驗采用同一工藝流程和設備，在相同工藝環境下，采用高、中、低檔棉結的原棉，測試并分析半制品及成紗棉結差距大小和變化規律。3 個方案的原棉主要指標見表1。

表1 3 個試驗方案原棉主要指標對比

在表1 所示的原棉指標中，前3 項是USTER HVI MF100 型大容量纖維檢測儀對所用批次原料抽測指標的加權平均值，含雜率和回潮率為公檢數據的平均值，后4 項為USTER AFIS Pro2 型單纖維檢測儀（以下簡稱AFIS）對原料檢測指標的平均值。由于半制品棉結和短絨率使用AFIS 檢測，為了便于比較半制品棉結和短絨率的變化，原棉也采用AFIS 檢測棉結和短絨。

2.2 原棉指標對比分析

方案1 和方案2 中原棉長度比方案3 中原棉短1.1 mm 左右，斷裂比強度比方案3 低1.5 cN/tex 左右，短絨率比方案3 少近2 個百分點，棉結明顯比方案3 少。方案1 的棉結比方案3 的 棉 結 少129 粒/g，比方案3 的棉結少42.9%；方案2 棉結比方案3 的棉結少100 粒/g，比方案3 的棉結少33.2%；這個差異還是比較大的。試驗中，主要核查含不同數量基棉結的原棉在紡紗過程中的變化情況。

3 清梳工序中半制品AFIS 測試指標對比分析

3.1 筵棉AFIS 測試指標對比

清棉工序遵循“早開松，早排除，低速度，少損傷，氣流順，轉移良”的工藝原則。主要目的是充分開松原棉，盡量排除結雜，減少棉結和短絨的增生。3 個方案中筵棉的AFIS 測試指標見表2。

表2 3 個方案中筵棉的AFIS 測試指標對比

3.2 筵棉AFIS 測試指標分析

在清梳聯流程中，原棉到筵棉一般棉結增長率在50%～150%之間［1］。我們公司控制在45%以下。方案1 筵棉較原棉棉結增長率為22.1%，方案2 筵棉較原棉棉結增長率為19.4%，方案3筵棉較原棉棉結增長率為13.3%。從表2 中數據可以看出，原棉棉結越少，到筵棉后棉結增長率越高。總體看來，棉結增長率比較低，符合一般棉結的變化規律。

從原棉到筵棉，16 mm 以下短絨率的變化規律一般是上升趨勢，上升幅度在1.5 個百分點左右。我們公司一般是持平或略有升降，波動范圍在0.6 個百分點左右。方案1 和方案2 中筵棉的短絨率較原棉短絨率下降了0.8 個百分點左右，方案3 短絨率較原棉短絨率下降了1.3 個百分點，優于一般變化規律。雖然清棉部分和梳棉部分總落棉率不算高，僅7.6%，但從短絨率和棉結指標來看，達到了標準要求。

3.3 生條AFIS 測試指標對比

梳棉工序主要工藝原則是要求針布橫密縱稀，錫刺比偏大掌握，轉移順暢，采用“柔性梳理”。所謂“柔性梳理”，也就是掌握好短絨率與棉結的平衡點，盡量采用強分梳，既要保證纖維的梳理度，又要減少對纖維的損傷。3 個試驗方案生條AFIS 測試數據見表3，其中清棉部分和梳棉部分的總落棉率均為7.6%。

表3 3 個試驗方案中生條AFIS 測試指標對比

3.4 生條AFIS 測試指標分析

一般情況下，生條較筵棉棉結去除率在60%～80%。我們公司日常測試所有機臺的生條較筵棉棉結平均去除率在78%～85%之間。新包針布棉結去除率在90%～92%，快到使用周期的針布棉結去除率在70%～78%。

方案1 生條較筵棉棉結去除率81.0%，方案2 生條較筵棉棉結去除率80.4%，方案3 生條較筵棉棉結去除率79.5%。可以看出，筵棉的棉結越低，生條棉結去除率越高。3 個方案棉結去除率符合梳棉棉結變化規律，說明梳棉機的上機工藝合理，與設備狀態匹配。

從筵棉到生條，AFIS 測試短絨率變化一般規律是下降0.5 個百分點左右。我們公司一般規律是：當原棉短絨率較低時（11%左右），生條短絨率與原棉的接近，變化范圍增長或降低0.6 個百分點左右；當原棉短絨率偏高時（15%左右），生條短絨率減少1.5 個百分點左右。方案1 生條短絨率較筵棉的持平，方案2 生條短絨率較筵棉的高出1.8 個百分點，方案3 生條短絨率較筵棉的高出2 個百分點，不符合一般規律。從原棉到筵棉短絨率不升反降，從筵棉到生條短絨率增生太高。分析認為，一是清棉工序打擊開松不夠，梳棉的梳理力度偏大，導致生條短絨率的增生比例大，出現短絨率偏高；二是梳棉短絨排除的少，蓋板花落棉少。說明棉結與短絨率的平衡點偏向棉結方向，工藝需要進行微調。

在相同落棉率的情況下，方案1 的生條棉結比方案3 的減少42.9%，方案2 的生條棉結比方案3 的減少32.9%，與原棉差異比例接近。

4 預并工序的半制品AFIS 測試指標對比分析

4.1 預并條AFIS 測試指標對比情況

并條工序在紡紗過程中的重要性越來越受到廣大同行的重視。隨著檢測技術的提高，我們發現除了并合、牽伸、混和、成條作用外，并條工序還具有較好的改善纖維平行伸直度和減少棉結的作用。所以，預并工藝原則為“低并合數，大后區牽伸倍數，大后區羅拉隔距”。主要目的是改善纖維的平行伸直度，減少纖維拉傷，打開活棉結。但如果纖維過于平行伸直，易出現黏卷現象。這也是精梳準備工序總牽伸倍數最好控制在8.5 倍以下的原因。表4 為3 個方案中預并條AFIS 測試棉結和短絨率的情況。

表4 3 個試驗方案預并條AFIS 指標對比

4.2 預并條AFIS 測試指標分析

一般情況下，我們公司預并條較生條棉結去除率為12%～18%。方案1 棉結較生條的棉結去除率為22.5%，方案2 棉結較生條的棉結去除率為27.7%，方案3 棉結較生條的棉結去除率為18.6%。3 個方案預并工序的棉結去除率都比較好，前兩個方案棉結去除率比例高，與基數小有一定關系。

方案1 和方案2 的棉結改善情況明顯比方案3 好。方案1 比方案3 棉結減少45.6%，方案2 比方案3 棉結減少40.4%，比原棉減少比例略有增大。所以除了梳棉、精梳工序外，預并（普梳流程中也稱頭并）工序也是減少棉結的關鍵工序，必須引起足夠的重視。

預并工序的短絨率與生條短絨率基本相當，變化較小。預并到條并卷的棉結與短絨率變化也不大，基本持平，符合正常變化規律，不再贅述。

5 精梳條的AFIS 測試指標及相關數據

5.1 精梳條AFIS 測試指標對比

精梳工序遵循“低落率，少產生，多排除”的工藝原則。精梳工序是用棉消耗的主要工序，落棉率和半制品及成紗指標的平衡是關鍵，所以精梳落棉率要盡量低，同時盡量減少短絨的產生，并盡可能多地排除棉結和短絨。紡制相對低端的精梳紗時，精梳工序落棉率一般控制在13%～15%之間；紡制相對高品質的精梳紗時，一般精梳落棉率控制在18%～21%。表5 為3 個方案的精梳條AFIS 測試指標，精梳落棉率均為18%。

表5 3 個方案精梳條AFIS 指標對比

5.2 精梳條AFIS 測試指標分析

一般情況下從生條到精梳的短絨、結雜變化規律為：短絨去除率≥45%，棉結去除率≥75%［2］。我們公司控制標準為：短絨去除率30%～50%，棉結去除率60%～80%。精梳落棉率是影響去除率的主要因素。

方案1 精梳對梳棉棉結去除率為77.5%，方案2 精梳對梳棉棉結去除率為78.7%，方案3 精梳對梳棉棉結去除率為72.9%，符合精梳對梳棉棉結去除率的范圍。方案1 精梳對梳棉短絨去除率為41.6%，方案2 精梳對梳棉短絨去除率為50.5%，方案3 精梳對梳棉短絨去除率為40.8%，符合精梳對梳棉的短絨去除率范圍。

在精梳落棉率相同的情況下，方案1 棉結、短絨都與方案2 比較接近；但與方案3 相比，方案1棉結較方案3 的少52.6%，方案2 棉結較方案3 的少47.4%，比原棉和預并時的差異呈進一步增大的趨勢。

5.3 精紡落棉分析

實際精梳工序在排除短絨的同時也產生短絨，所以只有對精梳落物進行分析才能確定精梳產生了多少短絨。一般精梳落棉率中短絨含量在75%左右，有效纖維含量在25%左右。隨著精梳落棉率的增加，精梳落棉中有效纖維含量逐漸增加。如果超出范圍就要進行仔細分析，查找原因。對精梳落棉進行分析是研判精梳工序落棉率及工藝是否合理的輔助手段。

6 末并和粗紗AFIS 測試指標對比

現在末并一般都帶自調勻整功能，過精梳后一般用一道并條。工藝原則多為“按后彎鉤伸直理論，總牽伸宜大不宜小，后區牽伸宜小不宜大，采用重加壓，緊隔距”。3 個方案熟條的AFIS 測試指標見表6。

表6 3 個方案的熟條AFIS 測試指標對比

粗紗工藝原則為“偏小掌握總牽伸倍數，小后區牽伸，大后區隔距，中等捻系數，強控制主牽伸區”。主要目的是改善成紗+140%棉結。對粗紗人工退捻后用AFIS 測試其指標，結果見表7。

表7 3 個方案的粗紗AFIS 測試指標對比

由表6 和表7 可見，熟條和粗紗棉結、短絨變化都比較小，與精梳工序比略有上升，幅度較小，這里不做重點探討。

7 管紗指標對比及分析

7.1 管紗指標對比情況

細紗工序采用小后區牽伸倍數，大后區羅拉隔距，中區強控制，專件狀態優良，普通隔距塊。細紗用同臺同錠進行3 個方案的對比試驗。以JC 14.6 tex 集聚紡針織紗為例進行對比，細紗設計捻度78.0 捻/10 cm。管紗和筒紗都在標準實驗室中用USTER ME100 型條干儀進行測試，用YG063E 型自動強力儀測試強力。3 個方案的管紗測試指標對比情況見表8。

表8 3 個方案管紗指標對比

7.2 細紗指標對比分析

從管紗棉結上看，雖然檢測所用儀器和檢測棉結內容不完全相同，但與精梳的棉結高低還是相對應的。方案1 較方案3 的+200% 棉結少66.5%，方 案2 較 方 案3 的+200% 棉 結 少52.6%，從比例上看，這3 個方案棉結差異比例還是呈增大趨勢。從條干CV和單紗強力上看，與短絨含量、纖維長度、單紗強力等相關指標是相符的。

8 筒紗指標對比及分析

8.1 筒紗指標對比

將JC 14.6 tex 集聚紡針織紗的管紗用同臺同錠同工藝進行絡筒，在同一標準實驗室中的相同儀器測試，3 個方案的筒紗指標見表9。

表9 3 個方案的筒紗指標對比

8.2 筒紗棉結增長率

一般情況下細紗到絡筒后棉結是增長的。我們公司中粗號紗棉結增長率在37%以內，細號紗棉結增長率在65%左右；半制品短絨含量越高，棉結增長幅度越大。方案1 由管紗到筒紗+200%棉結增長率為27.8%，方案2 由管紗到筒紗+200%棉結增長率為35.3%，方案3 由管紗到筒紗+200%棉結增長率為36.7%。從這個數據來看，增幅在標準范圍之內。

單從棉結這個指標來看，原棉的棉結對成紗棉結影響十分突出，在清棉、梳棉、精梳落棉率完全相同的情況下，方案1 原棉棉結比方案3 少42.9%，但成紗+200%棉結少了68.7%，擴大了1.6 倍。方案2 原棉棉結比方案3 少33.2%，但成紗+200%棉結比方案3少53.1%，也擴大了1.6倍。

9 短絨率和棉結變化規律分析

9.1 精梳流程前紡工序棉結變化規律

在紡紗過程中棉結的一般變化趨勢為：從原棉到筵棉，棉結呈增長趨勢，增長比例在40%左右；從筵棉到生條，棉結是減少趨勢，去除率為80%左右；從生條到預并，棉結是減少趨勢，去除率為12%～18%。因為平時檢測預并條到條并卷棉結變化不大，從預并條到精梳棉結是明顯減少趨勢，去除率主要與精梳落棉率高度相關，一般棉結去除率為60%～80%，末并到粗紗棉結變化不大，略有增長。

圖1 為USTER 公報精梳流程前紡工序棉結變化規律圖，圖2 為3 個方案精梳流程前紡工序棉結變化圖。預并與條并卷的小卷棉結雜、短絨基本持平，所以兩個圖有可比性。

從圖1 和圖2 來看，不管原棉中棉結含量高低，每道工序其變化趨勢是一致的。3 個方案中，各工序變化規律和幅度都相符。說明各工序對棉結的控制十分合理，設備狀態和工藝完全匹配。

圖1 精梳流程前紡工序AFIS 測試棉結變化規律

圖2 3 個方案精梳流程前紡工序AFIS 測試棉結變化

需要特別指出的是，除了梳棉、精梳工序外，預并（普梳流程也稱頭并）對棉結也有一定的改善。雖然改善棉結的主工序還是梳棉和精梳，但是預并的作用也不能忽視。其他工序主要控制棉結少增長為主。

9.2 精梳流程前紡工序短絨率變化規律

圖3 為USTER 公報精梳流程前紡工序重量短絨率變化規律圖，圖4 為3 個方案精梳流程前紡工序短絨率變化圖。

圖3 精梳流程前紡工序短絨變化規律

圖4 3 個方案精梳流程前紡工序短絨變化

從圖3 可以看出，由原棉到筵棉，短絨率是增長的，增長幅度在1.5 個百分點左右。從筵棉到精梳，短絨率是逐漸下降的，筵棉到生條、生條到條卷，短絨率下降幅度都在0.5 個百分點左右。從條卷到精梳，短絨率明顯減少，減少幅度在2.5個百分點～3.5 個百分點，這主要與條卷短絨含量有關。精梳、并條、粗紗工序短絨率變化不大，基本持平。

從圖4 中還可以看出，由原棉到筵棉，短絨率呈下降趨勢；方案2 和方案3 由筵棉到生條短絨率呈上升趨勢，方案1 短絨率持平，與圖3 中的規律不相符，說明清棉工序的開松差，打擊力度小。由筵棉到梳棉短絨率增長有兩個原因，一是清棉開松不夠，梳棉梳理力度大，短絨率增長多；二是為了節棉，梳棉蓋板花排除少。由于從原棉到生條短絨率整體增量不大，在1 個百分點之內，與圖3 中規律增長幅度相同，可略做調整，少量增加蓋板花量，達到多排，提高出條速度，減小梳理力度。后面幾個工序短絨變化與圖3 規律完全相符，說明后面工序的設備狀態和工藝配置是合理的。

9.3 成紗棉結變化情況

管紗與筒紗的棉結檢測儀器與前紡工序不同，沒有可比性，但一般呈正相關。管紗到筒紗棉結是增長趨勢，一般中粗號紗增長比例在37%以內，細號紗增長比例在65%左右。

10 結束語

從3 個方案每道工序的棉結、短絨率變化情況看，除生條短絨率增長部位有不同外，其他完全符合各自變化規律，說明工藝配置與設備狀態比較匹配。從棉結角度分析，原棉的棉結改善一個較小的比例，成紗棉結會改善一個較大的比例。在梳棉工序之后，每過一道工序，3 個方案的棉結差異率逐漸增大。原棉中棉結基數不同，變化有差異。因此，改善棉結要從優選原料開始，從每道工序上攻關，特別是除了梳棉與精梳工序外，要重視預并工序的作用。從短絨率角度看，只要棉結滿足要求，控制好短絨增長率即可。總之，需掌握好棉結與短絨的平衡。