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《棉纺织技术》2019年11月（第47卷，总第577期）火热发售中，欢迎订阅。 订阅方式： 1.在线订阅点击菜单：有我—订杂志 2.拨打订阅热线：029-83553540 探讨系统性降低成纱棉结与毛羽的技术措施。根据纤维加工运行形成的各类状态，宏观着眼，微观着手，从流程、纤维受力点等方面进行分析、归纳，并提出针对性的工艺优化和纺专器材创新及相应的技术措施，以达到高效、快捷地降低成纱棉结与毛羽的目标。 系统性；棉结；毛羽；短绒率；弯钩；握持力；纺专器材 棉结与毛羽是两个不同的概念，一个是纤维收缩成结点，一个是纤维分散成羽状。鉴于纺纱加工多流程特点，由于工艺不当，纤维弯钩紊乱，短绒及索丝增加，在造成棉结增加同时，伴随着毛羽也增加。为提高工作效率，从两个不同概念参数中探索共同点“短绒”的破解方法，即广义上遵循经过实践验证的科学结论大方向，按照减少棉结与毛羽相关措施，专业上探讨纤维定向性、加工流向、纤维弯钩伸直受力方向、顺应柔和开松梳理与牵伸等要求，达到减少短绒、控制毛羽的目的。
纺纱企业在与用户打交道时，一定有这样体会，在实物外观第一道目光检验时，棉结和毛羽指标往往容易受到用户挑剔及索赔，这是因为毛羽H值差异达到1时，在染色后的织物中会看到明显差异。而棉结直接影响织物外观质量，且粗节往往与棉结相伴（与乌斯特检测仪器性能有关），如果在棉结上能满足高品质布面质量要求，则其他相关质量指标也不会差。棉结通常分为原发性棉结（生长不良或者未成熟纤维形成纠缠棉结）与后发性棉结（纤维初加工不良与生产加工工艺不当形成的棉结）。如何控制棉结与毛羽的增长？在排除原发性棉结因素外，首先探讨一下常见的造成棉结的两方面原因。一方面，由于纤维经过数十台（套）设备长流程通道难免出现黏缠挂堵，积聚短绒飞花，纤维方向紊乱，短绒中未成熟纤维居多，加上加工不良产生的索丝，不仅使牵伸过程形成棉结，也会使纱线刮擦扭结成棉结，这些都是生产过程中需要防范的主要棉结。另一方面是不少企业容易忽视的因素，即纤维过度疲劳产生的棉结。在生产差别化纤维及色纺纱品种时，多道梳理或者染色，破坏了纤维应有的初始模量。初始模量降低，抗弯刚度和强力同步下降，在外力作用下容易弯曲变形而相互扭结形成棉结。在原棉马克隆值及细度相同或者相近条件下，原棉及半制品短绒率愈高，纤维在须条中越不易伸直形成毛羽。这是由于短绒率高，纤维抱合力差，抗扭刚度大，在细纱加捻三角区、络筒通道高速刮擦等纺纱张力、加捻力、向心力、钢丝圈摩擦力、气圈离心力作用下，纤维反复发生内外转移，使纤维两端伸出纱体，形成毛羽；同时，纱线与各种通道中器材及部件刮擦会造成毛羽及棉结。棉结和毛羽与加工纤维的短绒率和成纱质量水平存在密切关系。以纯棉14.6 tex普梳纱为例，乌斯特2003公报上棉结、毛羽与短绒对应关系如图1所示。可以看出，随着短绒率的增长，成纱毛羽和棉结都在相应增加。
根据棉结及毛羽形成的机理及规律，理顺纤维运行与受力方向必须贯彻在整个工艺流程中。从宏观上看，任何纤维在纺纱流程加工中应做到系统、定向、柔和、顺畅、洁净等要求，尽量采取经过科学验证既定的原则，以提高工作效率，如针对纤维弯钩的奇数与偶数原则，牵伸倍数、并合数、短绒率的最佳控制等相关原则；而微观上满足纤维握持、转移、纤维受力点、气流的方向以不破坏纤维内外在结构、物理性能，应尽量保持纤维原状态特性，为成纱提供质量完美的半制品。要保持牵伸顺利进行，握持力必须大于牵伸力。纤维握持在加工中有线（面）握持，如双罗拉握持或者罗拉与给棉板（罗拉与胶辊），进行定向开松、梳理、牵伸；有点线握持，如梳棉锡林与盖板间针齿尖在气流作用下控制纤维。锡林针尖握持的纤维在前固定盖板定向梳理下，满足提供给道夫约60%的后弯钩为主体的纤维顺利转移。理顺的纤维延伸至后道加工过程，体现在并条、粗纱、细纱对纤维须条的握持更加稳定，控制浮游纤维能力强，即牵伸力波动小，不易滑溜。精梳工艺同样考虑钳板握持纤维的可靠性，保证锡林对纤维弯钩的梳理，防止小卷定量过轻、精梳棉网太薄出现破洞破边、钳板握持力欠佳等问题，并造成长纤维不能有效握持而成为落棉。如小卷定量从46.5 g/m加重至50.8 g/m ，精梳短绒率由5.21%增长至5.49%，棉结从20粒/g增加至22粒/g，落棉率从16.0%增加至16.4%。转移与握持是一对矛盾，要寻找平衡点，握持过大不易转移。清梳棉流通过定向气流输送，纤维定向性好对纤维转移更加顺畅，特别是清棉，通过合理补风，加快棉块转移，可以减少清棉流程中索丝和棉结。例如在FA002型抓棉机抓棉斗侧面开补风口以增大补风量和提高吸棉效率，使抓取棉块快速脱离刀片，防止滞留重复打击造成索丝和短绒。同样，将A035型混开棉机与FA106型开棉机出棉口补风改为刀头切线补风也可以使棉束迅速脱离刀片。反过来，转移率高有利于纤维定向度，梳棉机不同车速决定不同转移率，一般车速高，转移率高，最低不小于15%，要兼顾锡林与盖板分梳次数至少2次～3次。高效高产道夫针布必须具备足够抓取、握持力，即转移能力，满足在锡林高速气流下纤维定向顺利引导；同时，道夫齿深加大，容纤量增大，道夫接触纤维长度大，针布握持抓取力大，有利于纤维伸直与转移。道夫转移率过高，锡林返回负荷少，梳理不充分，不利于均匀混和作用，影响条干与重量不匀；道夫转移率过低，易缠绕锡林及刺辊，反复搓转，增加棉结。而当道夫速度和针齿密度减小时，转移率同步降低。加工不同纤维采用不同类型梳棉机应有相应适当的转移率。（1）近几年，器材设计及工艺分析逐步进入关注表面微观层面，满足多种纤维加工不同工艺要求，解决质量问题更加精准。最明显的是针布设计强调单纤维定向控制、梳理、转移，为了提高道夫转移率，锡林针布设计由单齿向双齿、单台阶向双台阶发展，不同齿形组合变化，保证握持、穿刺、释放能力兼顾。例如金轮双齿设计为一个2.0 mm平顶高齿，一个1.7 mm尖顶矮齿，齿密达到1 400齿/（25.4 mm）2，道夫转移率提高至30%，加上针面棱角圆滑，短绒率减少20%左右。为解决纤维素纤维在齿尖部位被握持纤维下滑的难题，研发了驼峰针布，使盖板抽取纤维能力增强，从而提高纤维的分离度和伸直度，改善棉网清晰度，有利于品质提升。（2）白鲨高低双台阶齿形设计使穿透刺入、柔性梳理、释放转移三者结合，减少短绒0.5个百分点～1.0个百分点，转移率提高35%以上，产能提高25%左右。DS齿锡林针布结合驼峰齿和大平顶齿，齿背特殊设计，“一直四大”，即直齿尖，大（长）齿顶、大圆弧、大前角、大齿距，使纤维损伤小，梳理更加柔和，有效梳理长度增加，提高了伸直度和棉结杂质的去除效果，达到托持纤维，防止沉积，控制纤维在特定位置受梳，纤维握持深度保持针尖以下0.05 mm，针面粗糙度控制在Ra 0.06 μm。对机采棉棉结去除率高达90%以上（通常85%左右），生条短绒增加控制在1个百分点以内。DS18系列锡林针布在某企业经过验证，50%PIMA长绒棉+50%新疆细绒棉配棉，JC 9.8 tex纱+200%棉结在15个/km以下，JC 4.92 tex纱+200%棉结在40个/km以下。（3）锦峰针布依据固定盖板的磨损规律，独特构思，模拟活动盖板，开发了带锺趾差固定盖板，对纤维实行渐进梳理，使参与的工作齿数增加，针齿排列以5°或10°错开，纤维呈曲线前行，选用斜纹式或横密式排列，避免纤维束形成“通路”而出现漏梳现象，减少纤维损伤，增强了梳理力。同时，将盖板梳理后区约三分之一针布改为光滑平台，形成纤维提升释放区，让梳理纤维尾端翘起，为下一次齿尖梳理提供良好条件，尤其适用纺制纯棉细特纱。（4）对于一些纤维素及化学纤维表面摩擦性能差、道夫掉棉网、不易握持等问题，道夫针布设计重点集中在两个方面：一是在道夫针齿侧面加横纹，可以通过调整纹路数量提高握持力，防止转移不良，棉网断裂；另一种不加横纹，改变齿尖形状，如鹰嘴形、弧形和组合形，采用基本齿形与特色齿尖组合设计，通常基本齿形工作角为60°，而新型道夫针布齿尖工作角则为25°～45°。HOLL公司较早开发圆弧形变角齿尖，明显提高齿尖转移凝聚纤维的能力。控制短绒总原则为“一减一排”，“一减”就是以工艺加工中减少短绒为主线积极式做法，对提高产能、降低成本更有现实意义；“一排”，既然已经产生了短绒，排是不得已的消极措施，尽管会增加用棉成本，为保证成纱质量，把低于12.7 mm的纤维设法排除掉。减排重点从清棉工序或清梳联开始抓起。以清梳联为例，工艺流程中抓、混、开、清对应的单机设备短绒率增长基本上与棉结增加呈现同步增长，掌握以下八个方面规律，减排短绒可以明显抑制棉结产生。一是开松纤维方式，贯彻自由开松、短流程为主的工艺流程，如清梳联采用较少打击点，试验还证实自由开松比握持打击短绒减少1个百分点以上，棉结减少50%以上。二是把握清梳联流程中短绒剧烈增加的程度，从大趋小的规律：主除杂机或者清棉机→抓棉机→双轴流开棉机→喂棉箱→多仓混棉机→单轴流开棉机，以此选择搭配更加合理简洁的短流程。三是利用打手形式对纤维打击强度造成短绒增加趋势规律：翼式＞刀片＞齿片＞锯齿＞角钉＞梳针。少用有棱边棱角毛刺的锯齿形打手，选用梳针式打手或者锥形锯齿，可以明显减少短绒。将A035型混开棉机平行U形打手改为圆柱钉打手可以明显减少索丝。传统豪猪矩形刀片加工成熟度差或者纤维细度细的纤维时，索丝增加，短绒与棉结同步上升。如改为鼻形打手，刀片数从228片增加至1 230片，W交叉排列，具有梳打效果。除杂效率从19.1%提高至27%，棉卷棉束质量从31 mg下降至14 mg，棉卷短绒率从18.2%下降至16.5%。梳针刺辊能够柔和穿刺棉层，减少纤维损伤，比锯齿节约1个百分点的落棉，棉结减少20%；植针式固定盖板与锯齿式固定盖板相比，随着齿密增加，车速提高，前植针式固定盖板梳针对纤维层的流动阻力增加，握持力同步增加，有利于纤维定向伸直，黑板棉结与短绒率好于锯齿式固定盖板。四是选用专用器材与气流结合的模式排除短绒与结杂。棉网清洁器具有排泄和平衡锡林表面纵向气流作用。例如通过对棉网清洁器采用开车动态调节，使短绒杂质在棉网清洁器中呈现喷射状，并适当减少棉网清洁器除尘刀与锡林隔距，同时适当增大导向盖板（或导板）与锡林隔距，增加尘刀切割气流附面层厚度，多排短绒及杂质。五是优化工艺速度及速比。速度决定打手及锯齿对纤维作用程度，应少损伤纤维。锡林、盖板及刺辊最佳速度配置才能获得最少棉结杂质。速比强调两方面：一是清棉三辊筒速度比优化，早期一、二、三辊筒速比多数按1∶1.7∶1.7，容易出现纤维回流而增加棉结，改为1∶2∶2回流基本解决；二是锡林与刺辊速比满足刺辊纤维全部转移，防止搓转形成棉结。根据实践，纯棉线速度比在2.1～2.2，化纤在2.3～2.5。六是改善棉层棉束定向度的合理工艺。从每台清棉单机做到顺序喂入，为避免受伤纤维，放大握持开松点隔距。传统清棉棉卷的定向度好于清梳联棉层的定向度，在梳棉机刺辊处产生的短绒少。而将传统梳棉逆向喂给改为顺向喂给，可减少梳理棉卷分层差异，做到柔性控制棉层，有利于减少纤维损伤，减少短绒。七是高产梳棉机转速有一定限速范围。立达公司规定，考虑到纤维、锡林辊筒热膨胀等，当锡林速度超过500 r/min，与锡林相关隔距都应增加0.05 mm，否则易损伤长纤维。因此，追求高产、重定量可能带来短绒与棉结同步增加。八是鉴于清梳联筵棉棉束定向度差，为避免损伤纤维，刺辊与给棉板隔距适当放大。此外，应考虑梳棉喂棉箱能否模拟清棉棉卷尘笼气流定向吸附原理，改善喂入梳棉机棉层棉束方向的一致性。其实，梳棉工序梳理排除棉结与短绒增加是一对矛盾，只能最小程度控制梳理过程短绒的增长。国外相关机构对梳棉机牵伸倍数以及并合数对成纱质量影响做过研究。梳棉牵伸倍数对成纱质量有着较大的影响，梳棉机牵伸倍数高，对棉条中纤维纵向排列在进一步牵伸过程中得到改善，减少前、后弯钩纤维数量，伸直度提高增加纤维叠合程度，成纱更加紧密，提高纤维间摩擦因数，不仅强力提高，毛羽与棉结也得到改善。由于牵伸区中慢速纤维数量总是比快速纤维多，牵伸时快速纤维从慢速纤维中抽出，后端受慢速纤维摩擦力影响得以伸直，即后弯钩比前弯钩容易伸直。牵伸倍数愈大，后弯钩伸直作用越好。预并不同并合数影响精梳条短绒率，某试验6根并合短绒增长率0.82%，低于8根并合短绒增长率1.09%。梳棉高产条件下需解决锡林梳理负荷重、损伤纤维的问题，预梳理部件显得十分必要。刺辊加装固定分梳板能够增加排除棉结杂质及短绒，由于刺辊上约70%纤维束相对于机器方向取向角为5°以内，分梳板可以提高纤维束的定向度，为棉流进入锡林主梳理区创造条件，将大棉束变为小棉束。而刺辊与分梳板隔距大小会影响棉束定向度，过小影响气流，损伤纤维；过大，不能有序控制纤维束方向。按照经验：A186系列、FA201系列梳棉机隔距选用0.5 mm～1.5 mm，而高产梳棉机由于清梳联开松棉束较小（3 mg左右），隔距可适当偏小掌握，在0.5 mm～1.0 mm。相关研究显示：纺化纤使用梳针分梳板较之小漏底更加有利于成纱毛羽的减少。相关实践证实，固定盖板具有平衡锡林表面横向气流作用，防止纤维横向移动紊乱。加装后固定盖板采用较宽松隔距比过紧隔距可以减少纤维损伤，通过柔性预梳，有利于纤维束定向，也有利于棉束减小和均匀，而对纤维损伤不大，在进入锡林与弹性盖板分梳区时，因定向度提高而导致纤维束在该区分梳时不易损伤纤维。如果不加固定盖板，定向度差，棉束较大，均匀性也差，易造成梳理时被强行拉断。对于中低速梳棉机注意后固定盖板根数不宜过多，否则梳理面过长，遇上刺辊开松度差，同样会造成纤维损伤，甚至棉结增加。在梳棉机低产条件下（20 kg/台·h～30 kg/台·h），从生条到粗纱的伸直度变化如下:生条 60.14%，头并80.89%，二并 82.14%，三并 91.72%，粗纱 93.72%，精梳后头并 93.68%。纤维伸直平行度愈差，则纤维相互交叉纠缠，摩擦力愈大。锡林速度提高，伸直度降低。梳棉机产量和定量增加，后弯钩增多，前弯钩减少，平均伸直度减小。要提高生条中纤维平行伸直度，传统低速梳棉机收小前下罩板下口与锡林道夫间隔距，增大道夫与压辊张力牵伸至1.15倍以上就会使弯钩纤维减少，在头道并条中紧棉结减少20%，松棉结减少10%左右。梳棉机高产条件下（40 kg/台·h以上）工艺不当，生条的平均伸直度不到50%，头并后平均伸直度也仅 60%左右，无方向性，纤维很乱，所以导致并条后棉结成倍增加。并条后棉结增加的根本原因是生条中纤维的分离度和平行伸直度差。并条以后牵伸工艺适应纤维弯钩的调整，仅是一种弥补措施，提高棉网的分离度和平行伸直度才是降低并条后棉结增加的根本。（1）提高生条中纤维平行伸直度，减少弯钩,采取增大道夫到圈条器的棉网张力牵伸，适当拉直后弯钩纤维，防止头并后棉结成倍增加。（2）如前所述，大牵伸倍数条件下不利于前弯钩伸直。故头、预并并合根数应少。只有并合数少，才能减小总牵伸倍数。一般可控制在 5根～6 根，使头、预并的总牵伸控制在 6 倍以内。提高前弯钩的伸直效果，故后区牵伸倍数应尽量增大，一般可在 1.8倍～2.0倍以内（E后=1/3E总）,以使前区牵伸控制在不大于 3.5 倍。伸直度系数提高后，棉结和杂质显著降低，棉结降低42.85%,效果显著。（3）后弯钩纤维的伸直理论表明，后弯钩纤维的原始伸直度系数、牵伸倍数增大时，伸直度系数提高越快，对后弯钩纤维的伸直效果越好。故并合数宜大不宜小。只有并合数多，或者采用较重定量喂入，牵伸倍数才有可能增大。一般并合数均为8根，可使总牵伸倍数控制在8倍～9倍。以利于后弯钩的伸直。后区牵伸倍数在 1.15倍～1.2倍之间，以便集中前区一次牵伸。二并的后区小牵伸，前、后区紧隔距，压力棒直径较大时，对提高伸直度系数有利。 （4）在精梳梳理过程中，锡林针齿牢固度好于顶梳，能够承受较大梳理力，要求喂入小卷纤维层中以前弯钩为好，顶梳悬梁结构，被动梳理适合后弯钩纤维。为保证精梳机锡林擅长梳理前弯钩、顶梳适合梳理后弯钩，根据生条中纤维多数出现后弯钩，所以准备工序工艺选择偶数道，一般选择二道。同时，预并无需最大限度去伸直纤维，防止小卷退绕时黏卷，并保持多数纤维呈现前弯钩。（5）粗纱机选用D型牵伸，将须条牵伸与集束功能分开，充分发挥主牵伸区伸直平行作用，稳定在前弯钩纤维为主，适当加大粗纱捻系数，保持纱体表面光洁度有利于减少成纱毛羽。（6）细纱牵伸工艺普梳细纱，喂入的粗纱以后弯钩居多，应采用类似二并的牵伸工艺原则，即粗纱重定量、大捻系数、细纱后区大隔距、小牵伸。前区紧隔距、小钳口、重加压、强控制、大牵伸，可显著降低成纱棉结，减少粗细节，改善成纱条干CV 值。但从降低毛羽角度，总牵伸倍数过大，造成纤维扩散，不利于减少毛羽。应选择偏小口径集棉器以控制毛羽。梳棉至细纱之间的工序设备道数应符合奇数配置，以保证普梳喂入细纱机粗纱条的是前弯钩居多的纤维，否则会增加成纱棉结与毛羽。梳棉至精梳之间的工序设备道数应符合偶数配置，否则由于伸直度不良导致落棉增加。精梳棉条纤维伸直度达到97%以上，奇偶工艺道数不必遵循。纤维如果过度打击、梳理或者多次染色造成内在与表面疲劳损伤，在后道经过高速气圈、高速络筒大张力部件刮擦，就会有造成棉结的风险隐患。某企业加工Modal纤维时，因为细纱管纱棉结达不到要求，采取梳棉机进行二道梳理方式，Modal纤维本身柔软，生产中静电大，转移差，造成后道条干CV值明显变差，经过二道梳棉条干CV值超过8.5%，即使通过二道并条，条干CV值仍超出4.3%。说明纤维过度梳理、挤压拉扯或搓揉使纤维疲劳增加，易纠缠成结，影响实物质量。其实，该企业细纱管纱上半部出现的棉结（被企业称之粒粒纱）与钢丝圈选择不当有关。最终采用EM型钢丝圈并合理更换周期，彻底解决了问题。以减少纤维损伤为目的，抑制意外短绒产生，排除短绒保证质量为手段。前纺尤其梳棉应以减少棉结及去除棉结为主，减少成纱毛羽则确保粗纱“三度一少”良好，即分离度、平行度、伸直度好，棉结与短绒少；保证粗纱条光洁。按上述要求来指导微观上纺纱全流程纤维运行较合理，如对纤维的柔和开松、梳理、牵伸，可靠握持、定向及针、齿尖梳理、弯钩伸直、瞬时转移、气流排短绒及杂质。应遵循定向性技术要求，重视器材微观创新设计与工艺效果，包括刀、针、齿尖的光洁无毛刺，兼顾握持与转移纤维双重性能，并通过系统工艺配置进行优化。
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