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原棉中杂质和灰尘对纺纱及
织造生产的影响
秦贞俊、孙蕴琳
（中日合作大山研究所）
现在棉花收割，国外大都应用全自动棉花收割机，我国也逐步向全自动棉花收割方向发展。长绒棉及细绒棉仍然以人工采集收割。全自动棉花收割含杂量高。全自动收割机分两种：转辊式摘棉机和剥取式摘棉机。转辊式摘棉机可去除棉株茎杆，留下部分叶子；而剥取式摘棉机中只有1/3是棉花，其他2/3是棉株的叶茎和沙子，在以后轧棉工序中必须去除这些杂质，给后加工带来许多不利因素。除了较大杂质外,一些微细杂质及灰尘也对纺纱及织布生产带来许多问题。轧棉厂加工出来的棉花都会含有较多的杂质和灰尘颗粒，因此在纺纱厂要有针对性的清除这些杂质和灰尘。
1 棉纱线中杂质和灰尘的危害性
1.1 杂质和灰尘对纱线的污染
图1及图2表明杂质和灰尘对纱线的污染。不仅影响纱线外观，而且会影响纱线的强力，产生强力弱环。以转杯纱为例，杂质和灰尘是转杯纱产生强力弱环的一个不可忽视的因素之一。图4中杂质约占16%，籽壳屑占7%。图3为纱线中杂质和灰尘含量的波动情况。应用USTER TENSOJET对大量纱线进行测量的结果显示，纱线中的灰尘和籽皮碎片等杂质和灰尘可以引起强力的弱环。如图4所示，对20tex（Nm50，Ne30）纯棉转杯纱，进行200万次断裂强力测试，对69次强力弱环产生的原因进行分类。弱环的平均强力值在7.4cN/tex （最小2.8 cN/tex ，最大9 cN/tex），平均伸长为3.7%，（最小1.89%，最大6%）。由于转杯纱从内向外加捻的这种特殊的纱线结构，杂质会影响纱线加捻，引起强力弱环。
图1 纱中籽棉碎片影响外观
图2 纱中杂质颗粒影响纱线强力
图3 纱线中杂质和灰尘含量的波动情况
图4 纯棉精梳转杯纱强力弱环产生的因素
1.2 杂质和灰尘对紧密环锭纺纱的危害
微细的杂质和灰尘颗粒会堵塞网格圈上的网孔（堵塞COM4网孔罗拉的负压吸孔及Elite的网格圈），影响负压对纤维的凝聚作用，使紧密环锭纱的质量下降。
1.3 杂质和灰尘对后续生产过程的影响
含杂多的纱线对后续生产过程造成影响。在后整理阶段，纱线或织物中污染物，要在98℃氢氧化钠和其他化学助剂的混合液中加以去除，如果预先知道污染的程度，就可以相应地通过调整漂液的浓度和漂洗时间对漂洗过程进行控制。
1.4 杂质和灰尘对机器零件磨损的影响
杂质和灰尘对机器零件的磨损的影响需要长时间连续观察，才能得出统计数据，作为对纱线中杂质和灰尘测量应用的讨论基础。
例如，纱线中灰尘含量与后工序生产过程中纱线通道上的机器零部件磨损间有一定关联，特别是针织机的针织头，纱线经过弯曲部位，灰尘含量增加会导致设备零部件加速磨损。灰尘含量对转杯纺机纺纱器输出导管、环锭纺机钢领钢丝圈、导纱钩、罗拉、皮辊和络筒机导纱部件的使用寿命都有影响。
1.5 杂质和灰尘对环境的影响
纺纱过程中，原棉、半制品及成品中杂质和灰尘，随着加工的深入，一部分逐渐扩散到生产环境中，对环境造成污染，增加车间的粉尘浓度。
2 控制与减少杂质和灰尘的措施
（1）在开清棉机生产线的末端增设除微尘机，可清除一部分杂质和灰尘。我国青纺机的开清棉机组中就设有除微尘机。德国特吕茨勒公司的新式超短流程清梳联机组，设有清除异物、异纤，减少短绒、棉结杂质及灰尘的设备。
（2）现代高产梳棉机如C60、TC-03、MK7等加装尘刀吸管和棉网清洁器等，大大净化了生条，提高了质量。
（3）优化精梳落棉率减少纱线中杂质和灰尘含量。
表1为两种不同落棉率的环锭纺纱线各项指标对比，精梳落棉率降低，纱疵及杂质、灰尘含量均增加。为了计算纱疵减少的百分比，把低落棉率的纱各项指标当作100%。
由表1可见，精梳落棉量增大，可显著减少纱疵、杂质及灰尘的含量，且成纱各个指标减少的百分比类似。
（4）选择转杯纺的纺纱器,提高转杯纺除杂效率，减少杂质和灰尘含量。
以106 tex纱及87 tex转杯纱为例：若转杯纺纱器除杂比较理想，纺纱后 106 tex转杯纱的灰尘含量可减少81%；87 tex纱灰尘含量减少87%。如果条子质量好，纺纱后灰尘含量也就少了。纺纱器除杂效率低,用同一种棉条生产同支转杯纱，灰尘含量只减少了一半。单从去除杂质这点上说，选择好的转杯纺纱器清除杂质的效率，比差的转杯纺纱器要好得多。因此，纺纱器清纱效率对清除纱线污染物含量的作用十分重要。德国AUTOCORO360.480的纺纱器SE12具有高效除杂功能,使纺纱机可生产出高档优质转杯纱，如图5所示。
图5 络筒工序对纱线中的杂质与灰尘含量的影响
图5显示了络筒速度对杂质与灰尘含量的影响。络筒速度在1200 m/min时，纱线的杂质含量比络筒前减少了35%左右。在络筒过程中，松散的杂质比与纱体附着紧密的籽皮碎片更容易从纱线中分离出去。
络筒速度在1200 m/min时，纱线的条干、疵点和强伸特性与低速时没有明显不同。只有络筒速度达到1400 m/min或更高时，才会对纱线条干、疵点和强伸特性产生影响。
（5）络筒速度对普梳环锭纱线杂质和灰尘含量的影响。
在不同络筒速度下，用UT4对纱线中的杂质和灰尘含量进行测试，结果如图5所示，纱线中的杂质含量，通过络筒工序后会明显降低。
3 对纱线及原棉中杂质和灰尘的检测
（1）棉花分级机构和纺织生产厂，使用HVI（大容量测试仪）对灰尘杂质的数量进行测量和分级。
（2）在纱线生产过程中，除了获得原棉污染的信息外，了解整个纺纱过程中污染水平的变异也是质量控制中很重要的方面。图6显示了在精梳环锭纱纺前准备过程中杂质含量的变异情况。由图6可见，许多杂质在梳棉过程中已被去除，精梳落棉率对棉纱清洁也有很大的影响。
（3）应用USTER AFIS检测半制品，可以根据纤维长度、棉结、杂质含量等纤维参数的变异对整个纺前的生产过程进行控制。对不同生产设备的除杂和牵伸进行正确的设置，了解每一生产过程的除杂效率及零部件磨损情况。
例如，在原棉质量及梳棉机参数设置都不变的情况下，梳棉机可根据分布曲线控制棉结。若经梳棉后，棉结增加，就意味着梳棉机针布出现磨损，需要磨针或更换新的针布。通过这样的过程控制，优化保养周期，防止出现未达到质量要求的产品，有效降低成本。
图6 精梳环锭纱纺前准备过程中杂质含量的变化
4 纱线中杂质和灰尘的测量
（1）对纱线的杂质和灰尘的检测是在USTER TESTER4-SX上增加可检测污染物的光电传感器-OI，用常规测量方法，在测量其他质量指标的同时测纱线中杂质和灰尘含量。利用原有的电容传感器，无法区分棉结和杂质颗粒。而OI传感器可以把杂质和灰尘单独区分开，籽棉碎片也可以像杂质和灰尘一样按直径计算数量。
（2）杂质和灰尘颗粒检测结果的一个重要作用，是在纺纱过程结束后，可以根据纱线中植物成分的含量，对除杂效率进行客观的评估。在实际应用中，可按照一定的标准检验结果来购买棉花，根据棉花分级机构的质量标准来评定和选择棉花，也可作为确定棉花价格的最重要因素。
（3）原棉的检测结果，为清棉及纺机参数的设置提供依据。一旦原棉检测结果确定，这些参数通常就不变了。原棉的质量保持不变，在整个生产工序或各工序的原料中的杂质和灰尘含量就应该保持不变。如果原料质量水平稳定，而纱线中的杂质和灰尘含量增加，就表明生产工序出现问题，需要通过适当的纤维检测仪器对整个纺前各过程进行检测，特别是使用USTER AFIS（图6）检测纺纱中半制品的杂质和灰尘的含量。对最终纱线质量进行控制，是现代纺纱厂的一个标准程序。此外，USTER TESTER4-SX可以根据预先定义的报警和控制极限对测量结果进行自动检测，保证对数据进行连续的监测。
5 OI传感器检测作用
USTER TESTER4-SX增加了OI传感器对纱线上的杂质和灰尘进行检测，作为机器及工艺设置的依据，了解机器零部件的磨损情况及对纱线织物质量等提供重要的信息。
（1）OI传感器测量原理:传感器测量原理是基于纱体表面为线性排列的基础上，纱线穿过半球形的白色的测试区域，固定在半球体上的发光二极管发出蓝色的光，照射到测试区域，因为这种光线在杂质颗粒与纱线之间形成强烈的对照( 图7、8) ，所以最适合用来检测杂质颗粒。
（2）乌斯特公司生产的USTER TESTER 4-SX纱线检测仪，采用了两个新的光电传感器，OI（光学~杂质）传感器检测纱线中的杂质和灰尘及它们的数量和大小；另一种OM（光学~多功能）传感器，可检测纱线的直径、纱线的精细结构、纱线圆度及其他参数。目前在纺织生产中，这种纱线杂质和灰尘的检测技术还未被广泛应用。
图7 OI传感器检测原理
图8 杂质/灰尘与纱线直径对比
（3）OI传感器提供纱线的下列质量测试项目
每千米及每克纱线中的杂质数量；
以μm表示的杂质平均尺寸；
每千米及每克纱线中的灰尘数量；
以μm表示的灰尘平均尺寸；
用直方图表示的杂质和灰尘数量。
像其他疵点（细节、粗节和棉结）一样，杂质和灰尘的数量用传统的每1000 m为单位，同时为了能够与USTER AFIS 的杂质和灰尘的测量结果直接进行对比，也包括以克为单位的检测结果。
（4）光电传感器测量的质量指标见表2。
（5）OI传感器不能检测异纤和隐藏在纱线内的黑色毛发，所以异纤不是USTER TESTER4-SX常规检测项目。
（6）USTER TESTER4-SX检测纱线杂质和灰尘的平均直径，并用μm 计算平均颗粒直径，检测范围为100~1750μm。像其他的乌斯特仪一样，USTER TESTER4-SX作为世界纺织生产联合会对杂质和灰尘精确检测的基本仪器。图8为在20tex棉纱上检测到的最小、最大直径的杂质和灰尘颗粒与纱直径对照图，同时也给出了杂质和灰尘的极限直径。
（7）USTER TESTER4-SX为全自动纱线质量参数测试仪，测试速度400 m/min，此外，OI传感器可提供与测试速度无关的具有重现性的检测结果。
6 结束语
实践表明，微细杂质和灰尘对纺纱、织布带来许多问题。轧花厂出来的棉花都会含有一定的杂质和灰尘颗粒，在纺纱厂要针对性的清除这些杂质和灰尘。经过USTER TESTER4-SX的检测，纱线中杂质和灰尘颗粒在不同纱支中都是存在的，在纺前过程中要尽量排除，以期进一步提高纺纱及织物质量,减少对机器的磨损，提高机器的使用寿命。对于杂质和灰尘颗粒的检测，USTER TESTER4-SX增加了OI传感器，可以对纱线的杂质和灰尘进行可重现性的检测。对纱线中杂质和灰尘含量的检测结果，可为机器及工艺的设置、了解机器零部件的磨损及控制纱线和织物质量，提供重要的依据，是当代高科技技术。尤其在生产较高挡次纺织品时，应当在USTER TESTER4-SX上增加可检测污染物的光电传感器OI，开展对全部纱线的杂质和灰尘的检测。
预计OI传感器可能还会有其他的优势和应用领域。在“从纤维到织物”的系列工程中，随着人们对纺织品质量要求的日益提高，OI传感器在21世纪将迈出重要的一步。成为对纺纱工程纱线及半制品质量检测的必要工具。
参考文献：
［1］秦贞俊.现代棉纺纺纱新技术［M］．上海,东华大学出版社2008(7):252－257．
［2］Wolfman Soll USTER TESTER 4-SX Application Report.USTER资料1999.9:556 ．
［3］Perava.Analyse of coincidence between thin places and breaking pointin yarn.text inst 1999(1) :21－32．
［4］Penra.measuring technology of the yarn masuring.text inst 1998(2):16－21．
［5］秦贞俊.现代梳棉机梳理技术的发展［Ｊ］.棉纺织技术。2006（2）：45－48．
［6］乌斯特公司2006技术资料．
《梳理技术》于2017年更名为《纺织技术》，杂志创刊于2000年，由金轮针布公司和原上海纺科院部分老专家，在梅自强院士（已故）的指导下联合创办。黄锡畴（已故）、许鑑良、孙鹏子（已故）、周建平先后任主编。并拥有一支国内外学界权威、行业技术专家组成的编委队伍。《纺织技术》每期发行一万多份，读者覆盖高校、科研机构、纺织企业各层面。成为纺织行业梳理领域内公认的具有极高专业性、权威性的技术刊物。《纺织技术》的宗旨是助力纺织行业进步，致力于行业技术的突破与提升，积极倡导学术争鸣，为技术交流提供平台，坚持免费提供给读者的原则，愿与广大客户和各界朋友携手共创梳理技术美好未来！
