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棉结杂质的控制
第一讲 原料选配
许鑑良 （金轮科创股份有限公司）
1 前言
棉纱线质量是纺织企业生存发展的生命线。在我国当前纱线供大于求的激烈市场竞争中，纱线质量更是一个企业生死存亡的关键。
棉纺质量包括： 重量不匀率和重量偏差、单纱强力和单纱强力变异系数、缕纱强力、条干均匀度、棉结杂质和粗细节、纱疵及毛羽等。棉结、杂质仅是纱线质量控制的重要指标之一。
棉纺质量控制是一个系统工程，涉及原料选配、设备状态、工艺配置、温湿度控制及运转操作等各个方面。攻其一点，不及其余的片面做法，往往难以收到显著的效果。对于某一具体企业来讲，必须深入第一线，作详细调查，科学分析，从中找出主要矛盾，采取相应对策。决不能胡子眉毛一把抓，无的放矢。本文将重点阐述原棉形状与棉结杂质的控制。
2 减少纱线结杂的意义
棉结杂质不仅是影响纱线品级和织物外观质量的一个重要因素，也影响染整加工后的布面和色泽，而且会破坏半制品的内在结构。生条中的大部分结杂是带纤维、附毛茸的细小结杂，它们在牵伸过程中牵连、干扰周围纤维运动，以及周围纤维集聚而被包围在纱条之中，形成粗节，恶化成纱条干。结杂在牵伸过程中影响周围纤维的正常运动，降低成纱强力，增加断头和强力不匀率，原棉中手拣含杂率与成纱结杂、成纱条干的关系如表1所示。
由表1可知，随原棉手拣含杂率的增加，成纱结杂增多，条干水平下降。可见减少纱线结杂对提高纱线品级和织物外观，改善染整后布面和色泽，提高成纱强力和条干水平，均有积极意义。
3 棉结分类和组成
3.1 棉结分类
棉结指的是纤维相互扭结，撕扯不开，形如小球的小棉团。按其形态和性质，可分为以下三类：
（1） 松棉结： 棉结结构松散，其周围有较长纤维；
（2） 紧棉结：棉结外观较紧；
（3） 状态棉结： 棉结中含有僵棉、软籽表皮、带纤籽屑等夹杂物。
3.2 棉结的组 成
为研究棉结形成原因，对27.8tex（21Ne）纬纱棉结进行解剖分析。经统计分析，约10%的棉结是由软籽表皮、带纤籽屑或僵棉包覆在纤维中形成。90%是由纤维扭结而形成。其中松棉结占1%，紧棉占约87%。在扭结的棉纤维中，成熟度系数在1％以下的未成熟纤维占扭结纤维总数的60%～80%。棉结中纤维长度60%～75%是16 mm以下短绒。这个测定和分析表明，棉结主要是由未成熟纤维和16 mm以下短绒形成的，但也不排除未成熟的细长纤维，因细长纤维更易扭结、纠缠，一旦形成棉结后，受到打击、撕扯、梳理时，因棉结、乱纤维阻力大，细长纤维被打断、扯断、梳断而成为16 mm以下短绒。
4 原棉性状与结杂
原棉性状指的是纤维长度、长度整齐度、短绒百分率、成熟度、细度或公制支数、单纤维强力、断裂长度、含杂率及含杂种类、数量、色泽、含水率或回潮率和轧工等。原棉性状是影响成纱质量的主要因素之一。原棉性状不同对纱线的各项指标有不同影响，这里将对纱线结杂有影响的主要因素加以论述。
4.1 原棉含杂率及含杂种类
原棉含杂率多少直接影响成纱结杂。表1表明，原棉含杂率增加，成纱结杂增多。所以在开清棉机组开清点较少，设备开清能力有限时，为了降低成纱结杂，应选配含杂率较低的原棉。
国产原棉手摘棉多，锯齿轧棉，含杂率一般在1%～2.5%。美棉机摘棉多，含杂高，常在3%～5%。过高时应增加预处理。配棉时，含杂率差异应控制在1%～2%。
原棉中杂质分两大类： 甲类杂质为棉籽、破籽、不孕籽、尘沙、枝叶等，这类杂质光、大、圆，与纤维粘附力弱，受撕扯、打击易于与纤维分离，只要合理配置工艺，比较容易清除。乙类杂质为索丝、僵棉、棉结、带纤维籽屑、带纤维软籽表皮、短绒、死纤维等。这些杂质与纤维粘附力强，在开清加工中难清除，常成为成纱中结杂，选配原棉时应严加控制，或在加工中采取相应措施，以免影响成纱结杂。
4.2 原棉成熟度
成熟度是棉纤维品质的重要指标之一。它对于纤维强力、细度、天然卷曲、弹性、色泽、含杂、吸湿性、染色能力等都有很大的影响。成熟度系数的范围在0～5之间。正常纤维的成熟度系数在1.5～2之间。小于1.5的为欠成熟纤维或不成熟纤维，完全不成熟的纤维成熟度系数为0。成熟度系数大于２的为过成熟纤维。
成熟度差的原棉有以下特性：
（1） 纤维强力低，伸长虽较大，但纤维断裂长度小，经不起打
击、撕扯，纤维在开松、分梳、牵伸过程中，承受机械力作用时易产生断裂，形成短绒。而短绒是形成成纱棉结的主要因素之一。
（2） 不成熟纤维胞壁厚度薄，支数高，弹性、刚性、抗弯曲性
能差，纤维在开松、分梳、牵伸过程中，受各种机件表面摩擦、搓转、翻滚、卷绕时，易纠缠形成束丝和棉结。
（3） 成熟度差，原棉含杂疵（软籽表皮、僵棉等）也多，品质
低，使成纱杂质增多。表2为原棉成熟度系数与原棉杂疵、成纱棉结的关系。
由表2可见，成熟度系数下降，纤维细度增加，短绒率增多，僵棉、软籽表皮增多，成纱棉结增加。
棉花生长和收获期不同，成熟度差异很大，一般中期花成熟度不匀率较小，低级原棉的成熟度不匀率较大。混合棉成熟度不匀率大，因混合不匀，使成纱结杂波动大，故配棉时，同一唛头中原棉成熟度差异应控制在0.15。
（4） 成熟度差的原棉中腔大，易吸湿。吸湿后使杂质与纤维粘
附性强，难清除。纤维与纤维间粘附增大，难被抽拉分解，经搓、揉易形成束丝。纤维刚性降低，更易搓擦成棉结，使成纱结杂增多。
成熟度系数与成纱棉结的关系如图1所示。由图1看出，随原棉成熟度系数提高，成纱棉结显著减少。
在加工过程中，随加工工序的前进，棉结中纤维成熟度系数降低。如图2所示。
4.3 原棉短绒与棉结
形成棉结的另一因素是短绒。短绒部分来自原棉，部分是在开松、梳理、牵伸过程中纤维断裂而形成。短绒形成棉结的原因有：
（1） 短绒多，纤维在须条中不易平直，容易形成毛羽，经摩擦而扭结，形成棉结。
（2） 短绒在须条加工中易于飞散，粘附在通道部分的各种机件上，在皮辊、罗拉、锭壳、皮圈上积聚飞花，再经纱条摩擦而扭结，形成棉结。
（3） 较大部分短绒是脆弱的未成熟纤维，未成熟纤维刚性差，受打击，搓擦易扭结。基于这些原因，配棉时应控制短绒率。选配时，短绒率一般应该≤12%。
4.4 原棉细度与长度
原棉细长，刚性差，抗弯能力弱，受强烈打击易纠缠形成萝卜丝，再经搓擦，易形成棉结，成熟度差的细长纤维更易形成棉结。纤维细长，纤维易纠缠，杂质易包覆，开松不易，除杂亦难，落棉少。某厂用新疆长绒棉（8400公支×41 mm）纺7.3 tex （80Ne）纯棉双股纱时，棉结杂质多的主要原因就在于此。因此，配棉时，选用原棉并非越细越长越好，而是应恰如其分地选配原棉的长度和细度。一般情况下，可参考表3。
由表3可见，纱号越细，所配原棉品级越好，长度越长，细度越细。随纱号增大，品级降低，长度减短，细度粗（支数低）。
同一配棉方案中，各唛头间原棉品级差异控制在1～2级，纤维支数差异控制在500～800公支，长度差异控制在2～4 mm，最好在1～2 mm。
纺细旦化纤时，由于长细比（L/D，L以in表示，D以旦表示）远大于“1”，很易产生棉结，往往棉结很多。此时，若细度不变，长度适当减小，就可显著降低棉结。
4.5 原棉轧工与棉结杂质
原棉轧工形式对棉结的影响明显。锯齿轧棉，籽棉卷在前胸板、棉籽栅、抱合板和阻壳肋条构成的籽棉箱内不断翻转，籽棉卷与前胸板、抱合板，籽棉卷与阻壳肋条、棉子栅及棉籽与棉籽间产生剧烈摩擦、搓转，因此很易形成棉结、紧束丝。故锯齿轧棉的束丝、棉结比皮辊棉多。这些疵点在清梳开松、梳理过程中，不易排除，且因纤维在锯齿轧棉中受打击而疲劳，易纠缠。所以，锯齿棉纺纱产生的棉结较皮辊棉多。在成纱棉结多时，选配原棉是可以少用锯齿棉，多用皮辊棉。
皮辊轧棉时，籽棉在推花板作用下，紧靠皮辊和定刀，纤维靠皮辊表面粘附进入皮辊定刀间被握持，棉籽在冲击刀冲击下被击落，籽棉翻转少，不易形成束丝和棉结，但皮辊剥棉带纤维破籽，带纤维籽屑，软籽表皮，黄根、短绒多，除杂较差，含杂较多。这些疵点在开清棉加工中较难清除，即成为成纱中杂质的主要来源，故皮辊棉成纱杂质多。
同一种籽棉，用皮辊轧棉机和锯齿轧棉机分别加工，就轧出的皮棉质量和纺纱质量作比较，则锯齿棉主要优缺点是：皮棉含带纤维杂质较少，杂质在清梳中被打碎的程度小，含短绒少，整齐度好，长度略长，色泽较好，但棉结束丝、丝团多，成纱的棉结杂质总数少，强力高，条干好，用棉量少，但成纱棉结较多。
选配原棉时，应针对成纱中棉结和杂质的矛盾主要方面，选配锯齿棉或皮辊棉。
4.6 原棉回潮率与结杂
原棉回潮率影响纤维刚性、强力和摩擦系数等。棉纤维回潮率增加，纤维刚性下降，单强和摩擦系数增大，纤维与杂质粘附力大，开清棉加工中，纤维纠缠难开松，受打击易扭成束丝。杂质粘附，不易排除。纤维受搓转易成棉结。所以回潮率过高，成纱棉结和杂质增加。原棉回潮率和除杂的关系如表4所示。
由表4可见，原棉回潮率增加，开棉机中落棉含杂率下降。这是因为回潮率高的原棉难开松，杂质粘附力强，纤杂难分离所致。此外，原棉回潮率过高还会造成棉卷粘卷、绕皮辊等。因此，选配原棉时，回潮率必须适当，才能发挥机械效能，获得品质优良的纱线。一般原棉回潮率最好是在８％～９％，棉卷回潮率控制在７％～８％。回潮率过高的原棉应预先松包，让它自然蒸发，或晒棉。回潮率超过１０％时，需经烘棉预处理后再使用。
棉纤维的品种、种植、产地气候、地理条件、收获期不同，原棉回潮率差异较大。成熟度差的原棉其回潮率较高。同一配棉方案中，各唛头的回潮率差异不宜太大，否则导致混棉不匀。一般在同一配棉方案中，含水率差异控制在１％～２％。
５ 回花和再用棉使用
充分利用回花及再用棉可节约用棉和降低成本，但其和用量须根据纱号品种质量要求调整，避免过多使用而影响成纱质量。
回花包括碎棉卷、废棉条、粗纱头和皮辊花。回花中原棉成分与混合棉中相同，纺纱性能除机械性能稍差外，没有什么不同，比较清洁。一般只要数量不过多，混合又均匀，就不会影响棉纱品质。其中皮辊花应当撕开，用皮辊花机清除纱头后再使用。粗纱头有捻度，需经粗纱头机处理后再回用。废棉条应扯断后再使用。碎棉卷可直接回用。回花一般本支回用。但用量最好不超过５％。使用过多，纤维经反复打击、撕扯、摩擦，纤维疲劳，又烂又熟，极易形成棉结。所以在成纱棉结多时，回花使用量应加以控制。开清机械中角钉对松紧不一的原棉有选择性抓取，松的先抓，紧的后抓。为避免这种情况，所产生混合不匀，回花应打包后使用。
再用棉包括统破籽、斩刀花、抄针花、精梳落棉等。开清机组车肚的统破籽，杂质多纤维少，内含大量破籽、棉籽、不孕籽、僵棉、籽屑等。抄斩花，含杂较多，含有大量棉结、束丝、带纤维籽屑、带纤软籽表皮、籽屑、短绒等。精梳落棉中含带纤维疵点与棉结、短绒多。这类纤维因含杂多，必须经过开清机组预处理后再降支使用，否则严重影响成纱结杂。一般使用原则是高细号纱中禁用。高细号纱的再用棉降至中号纱使用。中号纱的再用棉降至粗号纱使用。最好是将再用棉经预处理，与低级棉搭配后，用转杯纺纱机纺副５８．３ tex(10 Ne）纱。在降支回用时，用量最大不超过总混棉成分的３％。但３６.5 tex以上(16 Ne以下）粗号纱和转杯纺副58.3 tex(10 Ne)纱中可尽量多用。
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