短纤维种类及工艺设计对成纱质量的影响分析

石振宇

［五极纺织科技（上海）有限公司,上海201114］

0 引言

随着生活水平的提高，人们对纺织品的使用性能和品质要求越来越高，对外观光洁、布面无疵点的要求也越来越高。在对成纱质量的影响因素分析过程中，发现纱线条干、棉结、毛羽、纱疵等技术指标对织物的外观和性能有着显著的影响。因此，为满足消费者的需求，如何生产出高质量的纱线成为技术人员急需研究解决的一个重要课题。

对于混纺针织用纱来讲，影响成纱质量的因素很多，主要体现在以下几个方面：原材料中棉的成熟度、棉纤维长度、短纤维含量；化学纤维的卷曲率、卷曲度、含油率、比电阻等[1]；设备的自动化程度；梳棉、精梳针布的配置、胶辊硬度、网格圈的目数、温湿度、速度等[2]。本文主要针对短纤维种类这一因素，通过试验的方法对原棉、生条和精梳条中短纤维的质量分数对成纱质量的影响进行研究分析，寻找影响成纱条干、棉结、毛羽和强力的关键因素，同时结合产品质量定位，采用合理有效的工艺生产出符合质量要求的产品。

1 试验

1.1 试验原理

短纤维对成纱质量的影响主要在于原料本身，或在纺纱过程中产生的一部分短纤维成为棉条中的一部分，在牵伸过程中不被罗拉所握持，呈游离纤维，从而造成纱的粗节、细节，最终导致纱条干不匀称，影响织物的外观。因此，合理控制短纤维的质量分数对提高纱线质量具有重要的意义[3]。

1.2 试验原料

试验选用的棉花为中国新疆棉和澳大利亚澳棉，以及兰精公司的Modal（莫代尔）纤维（1.3 dtex×39 mm）。

1.3 仪器和设备

USTER公司的AFIS单纤维检测仪、HVI棉花大容量测试仪两种仪器（以0.5英寸，即12.7 mm，定义短纤维）。其中，AFIS单纤维检测仪主要检测半制品短纤维的质量分数，HVI棉花大容量测试仪主要测试原棉中短纤维质量分数。

1.4 纺纱工艺流程[4-7]

1.4.1 Modal纤维纺纱工艺

A002圆盘式自动抓棉机→A006B自动混棉机→FA025多仓混棉机→A036C梳针辊筒开棉机→A092A型双棉箱给棉机→A076型成卷机→A186F梳棉机。

1.4.2 棉纤维纺纱工艺

（1）一纺环锭纺清梳精工艺：A002C圆盘式自动抓棉机→A006B自动混棉机→A035混开棉机→A036C梳针辊筒开棉机→A092A型双棉箱给棉机→A076C型成卷机→A186C梳棉机→A272F并条机→A191B条卷机→A201C精梳机。

（2）一纺紧密纺清梳精工艺：A11立达自动抓棉机→B1开棉机→B7∕3多仓混棉机→B60清棉机→A70喂棉机→C51梳棉机→SB2并条机→A191B条卷机→A201C精梳机。

1.4.3 棉与Modal混纺纱工艺

1.5 测试方法

断裂强力和断裂伸长率参照GB∕T 3916—2013《纺织品卷装纱单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定》执行。

乌斯特条干值（CV）、细节、粗节、棉结及毛羽值（H）参照GB∕T 3292.1—2008《纺织品 纱线条干不匀试验方法第1部分：电容法》执行。

进口棉花的短绒率及棉结参照SN∕T 4491—2016《进出口棉花短绒率测定光电仪测试法》执行。

2 结果与讨论

2.1 短纤维种类成纱质量的影响

2.1.1 原棉短纤维

原棉中短纤维质量分数是影响纱线质量的一项重要指标。本文所选原棉为100%新疆棉（厂编配棉代号为-34）和100%澳棉（厂编配棉代号为-63）。在相同的流程（一纺环锭纺清梳精工艺）和相同工艺参数条件下，其原棉短纤维指数（SFI）和JC50∕MOD50 40SK紧密纺主要成纱指标关系见表1。

表1 原棉短纤维质量分数对成纱质量的影响

由表1知：随着原棉产地的不同，所获得的纱线质量也不同；随着短纤维指数（SFI）由8.84%增加到11.20%，成纱毛羽值H由2.89增加到3.39，增加了17.3%，强力由311 cN下降至299 cN，下降了3.86%，而纱线的条干CV值却无明显变化，这与紧密纺细纱机牵伸装置所用德国绪森公司的HPGX3010型摇架对短纤维的控制能力强有关。可见不同的原棉短纤维对纱线的毛羽和强力影响较大。

2.1.2 生条短纤维

梳棉工序对整个纺纱起着至关重要的作用，尤其生条中的棉结杂质和短纤维的质量分数对后道工序有很大的影响，所以梳棉工序要尽可能多地排除已有短纤维，减少短纤维的产生。在实际生产中，A186梳棉机的运转速度一般根据纤维种类进行控制，其中：锡林转速的选择为棉纤维360转∕min，Modal纤维230转∕min；刺辊转速的选择为棉纤维900转∕min，Modal纤维830转∕min；盖板速度的选择为棉纤维277 mm∕min，Modal纤维 184 mm∕min。对比 JC50∕MOD50 40SK紧密纺主要成纱指标，所得生条短纤维质量分数对成纱质量的影响结果见表2。

表2 生条短纤维质量分数对成纱质量的影响

由表2可知：当生条短纤维的质量分数由6.9%降低到5.3%（降低了23%）时，纱线黑板结杂和棉结分别由24∕19降低到20∕16，黑板结杂降低了17%、棉结降低了16%,而条干CV值和毛羽值却变化不大。说明适当降低生条短纤维的质量分数可以降低纱线黑板结杂和千米棉结数（+200%）。

2.1.3 精梳条短纤维

公司使用JC40（100%澳棉）精梳条做相对应试验,在相同的流程和相同的工艺条件下，分别调整精梳机精梳落棉率为15%、17%和20.5%，同时观察JC50∕MOD50 40SK紧密纺指标变化，以此来说明精梳短纤维对成纱指标的影响，其主要指标见表3。

表3 精梳短纤维质量分数对成纱质量的影响

由表3可知：随着精梳落棉率由15%提高到17%时，精梳短纤维的质量分数由3.5%下降到3.2%，下降了8.6%；成纱千米棉结（+200%）由24个∕km下降到20个∕km，下降了16.7%。当精梳落棉率由17%提高到20.5%时，精梳短纤维的质量分数由3.2%下降到1.8%，下降了43.8%；成纱千米棉结（+200%）由20个∕km下降到14个∕km，下降了30%，成正相关的关系；而拉伸强力有所上升，条干CV值比较接近。这说明精梳短纤维的质量分数对千米棉结（+200%）的影响较大，对强力影响其次。

综合上述试验分析可知：原棉短纤维的质量分数（SFI）对成纱的毛羽和强力影响较大，对成纱的条干CV值影响较小；生条中短纤维的质量分数对成纱黑板结杂和千米棉结（+200%）的影响较大,对成纱条干CV值和成纱毛羽值的影响不大；精梳条中短纤维的质量分数对千米棉结（+200%）的影响较大，对纱线的强力影响次之，对纱线条干CV值的影响不大。

2.2 工艺改进方法

在生产过程中，若短纤维含量过高，不利于确保成纱质量时，需要对工艺进行改进。当精梳条100%澳棉的工艺路线经过一纺紧密纺清梳精时，可通过快速试纺获得各工序的短纤维含量。工艺改进前原料半成品的棉结、短纤维指标及纺纱所得的JC50∕MOD50 40SK紧密纺指标详见表4和表5。

由表5可知，工艺改进前的成纱质量较差。为了提高纱线质量，根据上述的试验结果分析，发现可通过控制短纤维的质量分数来改善成纱的质量。

2.2.1 清花工序B11

将开棉机B11的工艺参数“清洁强度”由0.3降为0.2，同时为减少纤维损伤，将B11的工艺参数“相对落棉率”由6调为5，适当降低相对落棉率。通常认为，当原棉短纤维质量分数较高时，应提高相对落棉率，但由于B11开棉机尘棒为三角形，一旦提高相对落棉率，尘棒张开，纤维与尘棒棱角接触，易损伤纤维，造成短绒增加。

2.2.2 梳棉工序

在梳棉工序操作中可通过降低锡林和刺辊速度来改进工艺。将锡林速度由450转∕min降低到400转∕min，将刺辊速度由1 060转∕min降低到930转∕min，同时加长给棉板的工艺长度，由17 mm调整为19 mm，可以减少纤维的损伤程度。但经过试验发现，加长给棉板并不能降低短纤维的含量，这可能与棉纤维比较短、不能很好握持有关。试验结果见表6。

通过表6的试验对比，按照本次配棉的指标，梳棉机C51选用锡林转速400转∕min,刺辊速度选用930转∕min，给棉板工艺长度仍然选用17 mm。试验还发现，当梳棉C51盖板的速度由0.25 m∕min提高到0.29 m∕min时可提高盖板花率，降低生条短纤维。但当速度提高到0.32 m∕min时，短纤维的量反而升高，可能是盖板速度太快，部分纤维两端被盖板和锡林同时握持而拉断损伤纤维有关，试验结果见表7。通过表7试验，最终确定立达梳棉机C51盖板的速度为 0.29 m∕min。

2.2.3 精梳工序

在精梳工序操作中可通过提高落棉率来改进工艺。将落棉率由17%提高到19.5%，并检查精梳机的针齿状态，更换掉容易挂花的锡林针布，做好清洁卫生。工艺改进后测试各工序短纤维的指标见表8，所得JC50∕MOD50 40SK紧密纺的指标见表9。

由表5和表9可知：工艺改进后，纱线的条干CV值由11.41%降低到10.93%，降低了4.2%；粗节（+50%）由15个∕km下降到5个∕km，降低了67%；千米棉结（+200%）由51个∕km下降到16个∕km，降低了69%。

表4 工艺改进前原料半成品棉结、短纤维含量指标

表5 工艺改进前JC50/MOD50 40SK紧密纺指标

表6 梳棉给棉板高低与短纤维含量的关系

表7 梳棉盖板速度与梳棉短纤维含量的关系

表8 工艺改进后原料半成品棉结、短纤维指标

表9 工艺改进后JC50/MOD50 40SK紧密纺指标

3 结论

（1）原棉短纤维的质量分数与纱线的毛羽和强力有较强的相关性。生条短纤维的质量分数与成纱的黑板结杂和千米棉结（+200%）有较强的相关性。精梳短纤维的质量分数与纱线的千米棉结（+200%）和强力有较强的相关性。

（2）JC50∕MOD50 40SK紧密纺针织纱通过优化工艺，控制短纤维的标准为：原棉短纤维质量分数＜11%、生条短纤维质量分数≤8%、精梳短纤维质量分数≤2%，从而制得的成纱质量可以满足中高端针织用纱的要求。