纺纱过程中棉结和短绒率变化规律的探讨
原文刊自：2021年2月
第49卷（总第592期）
探讨纺纱过程中棉结和短绒率的变化规律。制定了 3 个试验方案，用 USTER AFIS Pro2 型单纤维检测仪测试不同工序半制品的棉结和短绒率的指标，在相同工艺、设备、落棉率和环境条件下进行对比分析，将试验所得的棉结、短绒率的变化情况与一般规律和企业标准做对比，判断工艺是否合理。总结了纺纱过程中棉结和短绒率的变化规律。认为：本研究 3 个试验方案的棉结和短绒率变化符合一般规律，说明企业设备状态和工艺配置良好。
纺纱；原棉；棉结；短绒率；杂质；变化规律；去除率；增长率
随着机采棉在纺纱厂的普遍应用，“棉结”成为纺纱厂和织布厂关注度较高的一项指标。这里的“棉结”不仅是条干仪上测试的+200% 棉结，还包括布面上的“棉结”，也有人称为“白星”或 “毛粒”。
为改善棉结，各纺纱企业多从设备专件和工艺采取措施，比如从针布、隔距、速度等方面下工夫，或是提高落棉率以减少棉结和短绒，而从原料选择上减少棉结和短绒只停留在理论层面。这主要有两方面的原因：一是多数企业采购什么棉花就用什么棉花；二是在采购棉花时没有提供短绒和棉结公检数据。为了提高公司产品质量，进一步了解纺纱过程中棉结和短绒的变化规律及对成纱质量的影响，判定工艺参数是否合理，我们进行了 3 个纺纱方案的对比试验。
1 试验方案及工艺流程
1. 1 试验方案
为了排除试验数据的偶然性，选择原棉棉结低、中、高 3 档做 3 个试验方案；结合平时大量试验数据中的一般规律，对 3 个试验方案的数据核对验证，保证数据在置信区间。
方案1原料为50% 机采棉 +50% 手摘棉 。从新疆机采棉和手摘棉中各挑选几包棉结总粒数较低的原棉进行试纺。机采棉棉结总粒数平均212 粒/g，手摘棉棉结总粒数平均 172 粒/g，混和原料棉结总粒数平均192 粒/g，属于棉结低的原棉。
方案 2 原料为 100% 机采棉。从新疆机采棉中挑选几包棉结总粒数在 221 粒/g 左右的原棉试纺，属于棉结中等的原棉。
方案 3 原料为 100% 机采棉。原料中棉结总粒数平均 313 粒/g，属于棉结高的原棉。
1. 2 工艺流程
FA002 型抓棉机 →FA035C 型混开棉机 →FA025 型多仓混棉机 →FA106B 型 开 棉 机 →CS801K 型异纤机→FB171A 型棉箱→A186G 型梳棉机→FA306G 型并条机→SR80J 型条并卷机→CJ40 型精梳机→FA326A 型并条机（带自条匀整）→FA4423A 型粗纱机 →FA507 型细纱机 →SMARO 型络筒机
2 原棉主要指标对比分析
2. 1 原棉主要指标对比
本试验采用同一工艺流程和设备，在相同工艺环境下，采用高、中、低档棉结的原棉，测试并分析半制品及成纱棉结差距大小和变化规律。3 个方案的原棉主要指标见表 1。
在表1所示的原棉指标中 ，前 3 项 是USTER HVI MF100 型大容量纤维检测仪对所用批次原料抽测指标的加权平均值，含杂率和回潮 率 为 公 检 数 据 的 平 均 值 ，后 4 项 为 USTERAFIS Pro2 型单纤维检测仪（以下简称 AFIS）对原料检测指标的平均值。由于半制品棉结和短绒率使用 AFIS 检测，为了便于比较半制品棉结和短绒率的变化，原棉也采用 AFIS 检测棉结和短绒。
2. 2 原棉指标对比分析
方案 1 和方案 2 中原棉长度比方案 3 中原棉短 1. 1 mm 左 右 ，断 裂 比 强 度 比 方 案 3 低 1. 5 cN/tex 左右，短绒率比方案 3 少近 2 个百分点，棉结明显比方案3少 。方案1的棉结比方案 3 的棉结少129 粒/g，比方案3的棉结少42. 9%；方案 2 棉结比方案 3 的棉结少 100 粒/g，比方案 3 的棉结少 33. 2%；这个差异还是比较大的。试验中，主要核查含不同数量基棉结的原棉在纺纱过程中的变化情况。
3 清梳工序中半制品 AFIS 测试指标对比分析
3. 1 筵棉 AFIS 测试指标对比
清棉工序遵循“早开松，早排除，低速度，少损伤，气流顺，转移良”的工艺原则。主要目的是充分开松原棉，尽量排除结杂，减少棉结和短绒的增生。3 个方案中筵棉的 AFIS 测试指标见表 2。
3. 2 筵棉 AFIS 测试指标分析
在清梳联流程中，原棉到筵棉一般棉结增长率在 50%~150% 之间。我们公司控制在 45%以下。方案 1 筵棉较原棉棉结增长率为 22. 1%，方案 2 筵棉较原棉棉结增长率为 19. 4%，方案 3筵棉较原棉棉结增长率为 13. 3%。从表 2 中数据可以看出，原棉棉结越少，到筵棉后棉结增长率越高。总体看来，棉结增长率比较低，符合一般棉结的变化规律。
从原棉到筵棉，16 mm 以下短绒率的变化规律一般是上升趋势，上升幅度在 1. 5 个百分点左右。我们公司一般是持平或略有升降，波动范围在 0. 6 个百分点左右。方案 1 和方案 2 中筵棉的短绒率较原棉短绒率下降了 0. 8 个百分点左右，方案 3 短绒率较原棉短绒率下降了1. 3 个百分点，优于一般变化规律。虽然清棉部分和梳棉部分总落棉率不算高，仅 7. 6%，但从短绒率和棉结指标来看，达到了标准要求。
3. 3 生条 AFIS 测试指标对比
梳棉工序主要工艺原则是要求针布横密纵稀 ，锡 刺 比 偏 大 掌 握 ，转 移 顺 畅 ，采 用“ 柔 性 梳理”。所谓“柔性梳理”，也就是掌握好短绒率与棉结的平衡点，尽量采用强分梳，既要保证纤维的梳理度，又要减少对纤维的损伤。3 个试验方案生条 AFIS 测试数据见表 3，其中清棉部分和梳棉部分的总落棉率均为 7. 6%。
3. 4 生条 AFIS 测试指标分析
一般情况下，生条较筵棉棉结去除率在60%~80%。我们公司日常测试所有机台的生条较筵棉棉结平均去除率在 78%~85% 之间。新包针布棉结去除率在 90%~92%，快到使用周期的针布棉结去除率在 70%~78%。
方案 1 生条较筵棉棉结去除率 81. 0%，方案2 生条较筵棉棉结去除率 80. 4%，方案 3 生条较筵棉棉结去除率 79. 5%。可以看出，筵棉的棉结越低，生条棉结去除率越高。3 个方案棉结去除率符合梳棉棉结变化规律，说明梳棉机的上机工艺合理，与设备状态匹配。
从筵棉到生条，AFIS 测试短绒率变化一般规律是下降 0. 5 个百分点左右。我们公司一般规律是：当原棉短绒率较低时（11% 左右），生条短绒率与原棉的接近，变化范围增长或降低 0. 6 个百分点左右；当原棉短绒率偏高时（15% 左右），生条短绒率减少 1. 5 个百分点左右。方案 1 生条短绒率较筵棉的持平，方案 2 生条短绒率较筵棉的高出 1. 8 个百分点，方案 3 生条短绒率较筵棉的高出 2 个百分点，不符合一般规律。从原棉到筵棉短绒率不升反降 ，从筵棉到生条短绒率增生太高。分析认为，一是清棉工序打击开松不够，梳棉的梳理力度偏大，导致生条短绒率的增生比例大，出现短绒率偏高；二是梳棉短绒排除的少，盖板花落棉少。说明棉结与短绒率的平衡点偏向棉结方向，工艺需要进行微调。
在相同落棉率的情况下，方案1的生条棉结比方案3 的减少 42. 9%，方案2的生条棉结比方案 3 的减少 32. 9%，与原棉差异比例接近。
4 预并工序的半制品AFIS 测试指标对比分析
4. 1 预并条 AFIS 测试指标对比情况
并条工序在纺纱过程中的重要性越来越受到广大同行的重视。随着检测技术的提高，我们发现除了并合、牵伸、混和、成条作用外，并条工序还具有较好的改善纤维平行伸直度和减少棉结的作用。所以，预并工艺原则为“低并合数，大后区牵伸倍数，大后区罗拉隔距”。主要目的是改善纤维的平行伸直度，减少纤维拉伤，打开活棉结。但如果纤维过于平行伸直，易出现黏卷现象。这也是精梳准备工序总牵伸倍数最好控制在 8. 5 倍以下的原因。表 4 为 3 个方案中预并条 AFIS 测试棉结和短绒率的情况。
4. 2 预并条 AFIS 测试指标分析
一般情况下，我们公司预并条较生条棉结去除率为 12%~18%。方案 1 棉结较生条的棉结去除率为 22. 5%，方案 2 棉结较生条的棉结去除率为 27. 7%，方 案 3 棉 结 较 生 条 的 棉 结 去 除 率 为18. 6%。3 个方案预并工序的棉结去除率都比较好，前两个方案棉结去除率比例高，与基数小有一定关系。
方案 1 和方案 2 的棉结改善情况明显比方案3 好。方案 1 比方案 3 棉结减少 45. 6%，方案 2 比方案 3 棉结减少 40. 4%，比原棉减少比例略有增大。所以除了梳棉、精梳工序外，预并（普梳流程中也称头并）工序也是减少棉结的关键工序，必须引起足够的重视。
预并工序的短绒率与生条短绒率基本相当，变化较小。预并到条并卷的棉结与短绒率变化也不大，基本持平，符合正常变化规律，不再赘述。
5 精梳条的 AFIS 测试指标及相关数据
5. 1 精梳条 AFIS 测试指标对比
精梳工序遵循“低落率，少产生，多排除”的工艺原则。精梳工序是用棉消耗的主要工序，落棉率和半制品及成纱指标的平衡是关键，所以精梳落棉率要尽量低，同时尽量减少短绒的产生，并尽可能多地排除棉结和短绒。纺制相对低端的精梳纱时，精梳工序落棉率一般控制在 13%~15% 之 间；纺制相对高品质的精梳纱时，一般精梳落棉率控 制 在 18%~21%。表 5 为 3 个 方 案 的 精 梳 条AFIS 测试指标，精梳落棉率均为 18%。
5. 2 精梳条 AFIS 测试指标分析
一般情况下从生条到精梳的短绒、结杂变化规律为 ：短 绒 去 除 率 ≥45%，棉 结 去 除 率 ≥75%。我 们 公 司 控 制 标 准 为 ：短 绒 去 除 率30%~50%，棉结去除率 60%~80%。精梳落棉率是影响去除率的主要因素。
方案 1 精梳对梳棉棉结去除率为 77. 5%，方案 2 精梳对梳棉棉结去除率为 78. 7%，方案 3 精梳对梳棉棉结去除率为 72. 9%，符合精梳对梳棉棉结去除率的范围。方案 1 精梳对梳棉短绒去除率为 41. 6%，方案2精梳对梳棉短绒去除率为50. 5%，方案 3 精梳对梳棉短绒去除率为 40. 8%，符合精梳对梳棉的短绒去除率范围。
在精梳落棉率相同的情况下，方案 1 棉结、短绒都与方案 2 比较接近；但与方案 3 相比，方案1棉结较方案 3 的少 52. 6%，方案 2 棉结较方案3 的少 47. 4%，比原棉和预并时的差异呈进一步增大的趋势。
5. 3 精纺落棉分析
实际精梳工序在排除短绒的同时也产生短绒，所以只有对精梳落物进行分析才能确定精梳产生了多少短绒。一般精梳落棉率中短绒含量在75% 左右，有效纤维含量在 25% 左右。随着精梳落棉率的增加，精梳落棉中有效纤维含量逐渐增加。如果超出范围就要进行仔细分析 ，查找原因。对精梳落棉进行分析是研判精梳工序落棉率及工艺是否合理的辅助手段。
6 末并和粗纱 AFIS 测试指标对比
现在末并一般都带自调匀整功能，过精梳后一般用一道并条。工艺原则多为“按后弯钩伸直理论，总牵伸宜大不宜小，后区牵伸宜小不宜大，采用重加压，紧隔距”。3 个方案熟条的 AFIS 测试指标见表 6。
粗纱工艺原则为“偏小掌握总牵伸倍数，小后区牵伸，大后区隔距，中等捻系数，强控制主牵伸区”。主要目的是改善成纱+140% 棉结。对粗纱人工退捻后用 AFIS 测试其指标，结果见表 7。
由表 6 和表 7 可见，熟条和粗纱棉结、短绒变化都比较小，与精梳工序比略有上升，幅度较小，这里不做重点探讨。
7 管纱指标对比及分析
7. 1 管纱指标对比情况
细纱工序采用小后区牵伸倍数，大后区罗拉隔距，中区强控制，专件状态优良，普通隔距块。细纱用同台同锭进行 3 个方案的对比试验。以JC 14. 6 tex 集聚纺针织纱为例进行对比，细纱设计捻度 78. 0 捻/10 cm。管纱和筒纱都在标准实验室中用 USTER ME100 型条干仪进行测试，用YG063E 型自动强力仪测试强力。3 个方案的管纱测试指标对比情况见表 8。
7. 2 细纱指标对比分析
从管纱棉结上看，虽然检测所用仪器和检测棉结内容不完全相同，但与精梳的棉结高低还是相 对 应 的 。方 案 1 较 方 案 3 的 +200% 棉 结 少66. 5%，方 案 2 较 方 案 3 的 +200% 棉 结 少52. 6%，从比例上看，这 3 个方案棉结差异比例还是呈增大趋势。从条干 CV 和单纱强力上看，与短绒含量、纤维长度、单纱强力等相关指标是相符的。
8 筒纱指标对比及分析
8. 1 筒纱指标对比
将 JC 14. 6 tex 集聚纺针织纱的管纱用同台同锭同工艺进行络筒，在同一标准实验室中的相同仪器测试，3 个方案的筒纱指标见表 9。
8. 2 筒纱棉结增长率
一般情况下细纱到络筒后棉结是增长的。我们公司中粗号纱棉结增长率在 37% 以内，细号纱棉结增长率在 65% 左右；半制品短绒含量越高，棉结增长幅度越大。方案 1由管纱到筒纱+200%棉 结 增 长 率 为 27. 8% ，方 案 2 由 管 纱 到 筒纱 +200% 棉结增长率为 35. 3%，方案 3 由管纱到筒纱+200% 棉结增长率为 36. 7%。从这个数据来看，增幅在标准范围之内。
单从棉结这个指标来看，原棉的棉结对成纱棉结影响十分突出，在清棉、梳棉、精梳落棉率完全相同的情况下 ，方案1原棉棉结比方案3少42. 9%，但成纱+200% 棉结少了 68. 7%，扩大了1. 6 倍。方案 2 原棉棉结比方案 3 少 33. 2%，但成纱+200%棉结比方案3少53. 1%，也扩大了1. 6倍。
9 短绒率和棉结变化规律分析
9. 1 精梳流程前纺工序棉结变化规律
在纺纱过程中棉结的一般变化趋势为：从原棉到筵棉，棉结呈增长趋势，增长比例在 40% 左 右 ；从筵棉到生条，棉结是减少趋势，去除率为80% 左右；从生条到预并，棉结是减少趋势，去除率为 12%~18%。因为平时检测预并条到条并卷棉结变化不大，从预并条到精梳棉结是明显减少趋势，去除率主要与精梳落棉率高度相关，一般棉结去除率为 60%~80%，末并到粗纱棉结变化不大，略有增长。
图 1 为 USTER 公报精梳流程前纺工序棉结变化规律图，图 2 为 3 个方案精梳流程前纺工序棉结变化图。预并与条并卷的小卷棉结杂、短绒基本持平，所以两个图有可比性。
从图 1 和图 2 来看，不管原棉中棉结含量高低，每道工序其变化趋势是一致的。3 个方案中，各工序变化规律和幅度都相符。说明各工序对棉结的控制十分合理，设备状态和工艺完全匹配。
需要特别指出的是，除了梳棉、精梳工序外，预并（普梳流程也称头并）对棉结也有一定的改善。虽然改善棉结的主工序还是梳棉和精梳，但是预并的作用也不能忽视。其他工序主要控制棉结少增长为主。
9. 2 精梳流程前纺工序短绒率变化规律
图 3 为 USTER 公报精梳流程前纺工序重量短绒率变化规律图，图 4 为 3 个方案精梳流程前纺工序短绒率变化图。
从图 3 可以看出，由原棉到筵棉，短绒率是增长的，增长幅度在 1. 5 个百分点左右。从筵棉到精梳，短绒率是逐渐下降的，筵棉到生条、生条到条卷，短绒率下降幅度都在 0. 5 个百分点左右。从条卷到精梳，短绒率明显减少，减少幅度在 2. 5个百分点~3. 5 个百分点，这主要与条卷短绒含量有关。精梳、并条、粗纱工序短绒率变化不大，基本持平。
从图 4 中还可以看出，由原棉到筵棉，短绒率呈下降趋势；方案 2 和方案 3 由筵棉到生条短绒率呈上升趋势，方案 1 短绒率持平，与图 3 中的规律不相符，说明清棉工序的开松差，打击力度小。由筵棉到梳棉短绒率增长有两个原因，一是清棉开松不够，梳棉梳理力度大，短绒率增长多；二是为了节棉，梳棉盖板花排除少。由于从原棉到生条短绒率整体增量不大，在 1 个百分点之内，与图3 中规律增长幅度相同，可略做调整，少量增加盖板花量，达到多排，提高出条速度，减小梳理力度。后面几个工序短绒变化与图 3 规律完全相符 ，说明后面工序的设备状态和工艺配置是合理的。
9. 3 成纱棉结变化情况
管纱与筒纱的棉结检测仪器与前纺工序不同，没有可比性，但一般呈正相关。管纱到筒纱棉结是增长趋势，一般中粗号纱增长比例在 37% 以 内，细号纱增长比例在 65% 左右。
10 结束语
从 3 个方案每道工序的棉结、短绒率变化情况看，除生条短绒率增长部位有不同外，其他完全符合各自变化规律，说明工艺配置与设备状态比较匹配。从棉结角度分析，原棉的棉结改善一个较小的比例，成纱棉结会改善一个较大的比例。在梳棉工序之后，每过一道工序，3 个方案的棉结差异率逐渐增大。原棉中棉结基数不同，变化有差异。因此，改善棉结要从优选原料开始，从每道工序上攻关，特别是除了梳棉与精梳工序外，要重视预并工序的作用。从短绒率角度看，只要棉结满足要求，控制好短绒增长率即可。总之，需掌握好棉结与短绒的平衡。
资料来源：《棉纺织技术》