棉結形成原因與減少途徑

    前言
    棉結是成紗質量考核的重要指標，棉紗的等級技術要求中不僅規定了1 g紗內棉結、雜質總粒數，還規定了棉結粒數。棉結含量的多少不僅影響紗線與織物的外觀質量，而且影響成紗結構與條干均勻度以及細紗斷頭率的多少。棉結含量多是目前許多廠家提高成紗質量所面臨的難題，作者對棉結的形成原因、變化規律、檢測方法與減少棉結的技術措施進行了初步的研究探討。
    1 形成棉結的原因 
    棉結是由單根纖維或多根纖維糾纏而成的圓形小結或粒狀纖維結。其成因是棉纖維、未成熟棉或僵棉因軋花或紡紗過程中處理不善集結而成，形成棉結的根本原因是纖維間的搓轉和擦轉。棉結從其形成原因看，可分為兩大類。 
    第一類是原料造成的，由原料形成的棉結包括雜質、疵點造成的棉結，如棉籽皮上附著的纖維形成的棉結，棉臘粘著形成的棉結及收棉過程中形成的棉結等。棉結數量是評定原棉品級的指標，品級低的原棉，雜質、疵點含量高、纖維細、成熟度差，生產過程中形成的棉結也多。所以，不同的原料所紡紗的棉結、雜質數量無可比性，不能用作衡量紡機性能的指標。
    第二類是加工過程中造成的，是包括原棉粗加工軋花與紡紗生產過程中造成的。由軋花形成的棉結，主要是鋸齒軋花機產生的棉結；紡紗過程中造成的棉結，包括松解纖維時形成的棉結，纖維通道的摩擦阻力和粘、纏、堵、掛形成的棉結，以及彎鉤纖維在牽伸過程中產生的棉結。
    目前對纖維的松解(開松、梳理)有兩種方式，即自由松解和握持松解。纖維在松解過程中，不斷受到軸向和徑向應力的作用而產生應變，部分纖維出現疲勞現象，致使自身強度和抗彎剛度下降，產生彎曲變形而互相扭結形成棉結。自由松解作用柔和，造成的變形小，棉結少；握持松解作用劇烈，造成的變形大，棉結多。試驗證明，經過一次自由打擊，棉結可增加10%；經過一次握持打擊，棉結可增加20%；所以，工藝過程中應盡量減少對纖維的握持劇烈打擊。
    清棉機的打手和梳棉機的刺輥對握持纖維的強烈松解作用，是產生纖維變形和形成棉結的主要部位。如刺輥對給棉板?給棉羅拉握持的棉卷進行梳理時，留下了棉卷中和棉流方向排列一致的被握持的長纖維；而無序的、排列方向不一致的、沒被握持的纖維被刺輥齒帶走，這相當于有序的纖維從無序的棉束中抽出，而抽出過程中雜亂的纖維容易被抽、拉、擦、轉形成大量棉結，這是產生棉結的主要部位，此棉結大多是松散的大棉結。
    精梳機對棉束兩端交替握持梳理，既產生少量棉結，又通過落棉排除了許多棉結。
    自由分梳作用，如錫林與活動蓋板、固定蓋板、道夫間分梳或凝聚纖維時，由于錫林針布表面纖維離心力大，相對的針／齒面隔距大時纖維易脫離針／齒，處于錫林針布與相鄰針布間隙內，失去控制，成為浮游纖維。因相對的針布間存在很大的速差，浮游纖維易受到搓擦成結；浮游纖維的數量影響著搓、擦形成棉結的多少。
    纖維通道的摩擦，易使須條邊緣毛羽形成棉結。由于纖維在清棉、輸棉通道中翻滾摩擦也會使纖維搓轉形成棉結，因此，應使纖維通道光潔，并提高輸棉管道中的負壓，以保證棉流輸送通暢、不堵塞。 
    粘、纏、堵、掛等不正?，F象，常易造成劇烈摩擦，從而導致纖維搓轉和擦轉而形成棉結。如，當錫林、蓋板和道夫針／齒較鈍或帶逆刺時，纖維不能順利轉移，有些纖維浮游在針／齒面之間，受到兩個針／齒面上其它纖維的搓轉，就會形成較多的棉結。當刺輥-錫林的隔距過大，齒部不光潔時，造成錫林刺輥間剝取不良，刺輥返花將纖維帶回到給棉板處，同棉須發生搓轉而使棉結明顯增加；錫林金屬針布齒部軋傷而毛糙，針／齒有油漬銹斑，以及錫林?道夫隔距偏大，轉移率低，將使錫林產生繞花，致使棉結增力口。
    牽伸時須條中分離度、平行伸直度差的纖維易糾纏、抽拉成棉結，彎鉤纖維是牽伸時棉結增加的主要原因。凝聚到道夫針布表面上、被抓牢的纖維露出端又被錫林分梳，當它們隨道夫走出凝聚區到被剝棉羅拉剝取而形成棉網之間，受梳一端在前，被握一端在后，針布上的纖維后彎鉤較多。纖維彎鉤部分被道夫握持，而伸直部分露在道夫針布外，伸直部分會被道夫回轉形成的氣流吹彎，使部分后彎鉤纖維成為~型彎鉤纖維，彎鉤纖維越多，使須條在牽伸過程中形成的棉結越多。
    此外，開清棉工序加工時所形成的棉團、索絲以及未被排除的帶纖維雜質、短纖維和有害疵點，在梳棉工序也易轉化為棉結。飛花落在須條上形成的棉結，機械上缺陷，如膠圈磨損或裝配不良，錠?廣偏心,鋼絲圈磨損等也可能造成棉結。 
    2 排除棉結的方法
    通過落棉排除和分梳松解棉結，開清落棉、梳棉車肚落棉和蓋板花、精梳落棉是排除棉結的主要區域；梳理作用能有效消除纖維糾纏、減少棉結；通過錫林?蓋板的細致梳理，把一些松散的棉結梳解為單纖維，大棉結分解為單纖維或小棉結；同時，短絨也有所增加。
    3 減少棉結的措施 
    把“雜亂無章”的纖維通過開松、梳理、牽仲變成排列有序的單纖維條，棉結不斷去除又會逐步產生，棉結的產生是不可避免的；但應盡量減少棉結的產生和多去除棉結。形成棉結的原因是多方面的，應系統考慮，以使各紡紗元件、器材狀態良好是基礎，合理配置工藝參數是保證，良好的機械狀態與合理的工藝設計可顯著降低成紗棉結。
    梳棉工序把纖維束分梳為單纖維，必然會新增許多棉結；而錫林?蓋板的細致分梳又能把松棉結梳解成細小棉結或單纖維；因此，梳棉是產生、排除、梳解棉結的關鍵工序。因為生條中的棉結和雜質直接影響紗線的結雜和布面疵點，對于并、粗、細各工序牽伸時纖維的運動，對于細紗加捻卷繞時的鋼絲圈的正常運動都有影響，造成條干不勻和紗疵；所以，必須控制并減少生條中的結、雜粒數，提高分梳質量是減少棉結的有效途徑。
    減少生條中棉結的關鍵是做到“精平車，緊隔距，鋒針／齒；實現強分梳，控浮游，減搓、擦，少產生，多排除”。即精細平裝機器，進行專件修理，確保上車工藝，提高錫林、刺輥、道夫的靜、動平衡、圓整度與蓋板針面的平整度，保持分梳隔距緊而準確，這是基礎。選用優質針布，適時磨針，使梳棉針布的針／齒鋒利、光潔、完好，提高齒尖抓取、握持、梳理、轉移纖維的能力，這是關鍵。達到了緊隔距、鋒利的針／齒，就能提高分梳質量，控制纖維浮游，減少搓擦成結；能提高纖維的伸直平行度，減少牽伸過程中產生棉結；在錫林與刺輥之間，緊隔距可提高刺輥上纖維束向錫林轉移，減少刺輥返花在給棉板處與喂人棉層搓擦成結。在錫林、道夫間緊隔距，可提高道夫轉移率，減少錫林上返回負荷，從而減輕錫林、蓋板間負荷，提高錫林、蓋板間一次分梳的能力，降低了棉結。同時，通過錫林、蓋板間的細致梳理，把棉流中的松散棉結多梳解、消除而減少棉結。 
    提高梳理質量的關鍵在針布，針布是梳棉工序提高產量與質量、減少棉結的核心元件，其齒形規格、制造質量、規格搭配、鋒利度與耐磨性直接影響成紗質量；采用優質鋒利的針布能顯著減少棉結。新型針布齒條具有矮、淺、尖、薄、密、小等特點，其分梳能力強，分梳細致，提高了分梳纖維和梳解棉結的能力，纖維轉移好，減少了浮游纖維搓擦形成的棉結。試驗證明，應用新型針布后，生條棉結含量降低2%～60%，提高了生條中纖維的伸直平行度和分離度，減少后工序牽伸過程中產生的棉結，使成紗棉結減少。
    隨著針布使用期的延長，其磨損日益加劇，齒尖變鈍而不鋒利；針／齒因軋傷而不光潔；使得棉結增加。應定期槍測分析針布的性能狀況，合理確定磨針周期與更換周期，使針／齒保持鋒利狀態，及時磨針或更換針布是控制棉結的重要措施之一。
    適時修磨蓋板踵趾面，使蓋板針面保持合適的踵趾差(0．56 mm)以縮小錫林與蓋板針面間的整體隔距而加強分梳，減少針面間的浮游纖維搓轉形成棉結，能收到很好的效果。目前還有許多棉紡廠的梳棉機蓋板的踵趾面已嚴重磨損，踵趾差較大，使得工藝上錫林與蓋板隔距較小，實際上錫林與蓋板針面間的隔距卻較大，未能實現緊隔距、強分梳，因而生條棉結增加。有的廠蓋板鏈條已磨損變長，錫林?蓋板隔距易變動而不準確，以至影響梳理質量而增加棉結。對這些廠來說，及時修磨蓋板踵趾面和更換鏈條，是減少棉結的有效措施。
    無附加分梳件的梳棉機可適當增加前、后固定蓋板附吸風裝置，以提高梳理質量，排除細小微塵雜，減少棉結產生。
合理控制車肚落棉、蓋板花與精梳落棉多排除棉結，能減少成紗棉結。
    蓋板反轉或提高蓋板運轉速度，能有效減少棉結。
    根據原棉的特性選擇工藝參數，如纖維細、成熟度差時應低速度、柔開松，不使用三翼刀片和豪豬打手，用轉速低的三翼梳針打手；刺輥、道夫低速度，控制刺輥與錫林的速比；速比小，棉結多；速比大，棉結少；純棉應控制在1：2左右。 
    4 棉結的檢測方法與變化情況
    在我國的棉紡織企業中，目前多數廠家采用傳統的手感目測法檢測紡織各工序半成品及成品的棉結雜質含量；少數廠家采用AFlS單纖維測試系統檢測。目測法的棉結被定義為一根或多根纖維緊密，結合成的圓形小結或粒狀纖維結，又稱白星，是在纖維檢驗室人工將被檢測試樣松散后，放在黑色玻璃板上，利用上方投射的光線，看到黑色玻璃板上不能被松散的白點即視為棉結。這種棉結是由許多根纖維扭結在一起才能被目力辨認的纖維團，1個大棉結還可能被分解為多個小棉結，檢測的結果取決于測試人員的眼力。單根纖維的直徑近20／／m，單根纖維形成的小棉結直徑近60／Jm，由于人眼分辨率的限制，許多客觀存在的細小棉結不能被目測到。棉結單個之間的重量差異很大，測試報道生條小棉結只有棉卷大棉結粒重的1．4%；只測大棉結，不測小棉結，不能反映棉結的真實情況。
    AFIS單纖維測試系統將棉結定義為核心部分投影直徑超過規定值(100μm)的非單根纖維即為棉結，由二根纖維形成的即不容易被肉眼所識別的小棉結就能被測出，這樣的棉結比目測的棉結小得多，使大小棉結均能被測出，能反映棉結的真實情況。
    由于存在對棉結的定義和測試方法不相同，目測的1個棉結可被AFlS測為許多個棉結；因此，目測的棉結數量較小，AFlS測的棉結數量很大；使測試的棉結數量差異很大。由于不同方法所測的棉結數據無可比性，所以棉結的數據一定要注明測試方法。
    由于各廠的原料、設備、工藝等情況千差萬別，所以棉結的產生情況也各不相同。目前的文獻報道認為，兩種檢測法檢測的棉結的變化情況是不相同的；目光檢測法檢測的棉結數是隨加工工序的增加而呈增多的趨勢；而AFIS單纖維測試系統檢測出的棉結是隨加工工序的增加而減少的趨勢；兩種趨推測的結果是相反的。
    我們認為從棉結的產生情況來說，不考慮排除與包裹或覆蓋，不考慮棉結的大小與能否被檢測到，纖維中存在的棉結是隨著加工工序的增多而增加。理想的結果是減少棉結的產生，應加強棉結的排除，從而使棉結在清棉工序逐步增多，梳棉工序產生了大量的棉結，但去掉多于產生的，使生條棉結有所減少(精梳產品在準備工序增多，精梳條因產生少于排除而有所減少)，在并、粗都有所增加，細紗因包裹覆蓋的棉結多于產生的，用目測法測紗的表面棉結有所減少。
    日前，文獻報道對梳棉工序棉結的變化爭議很大,有的學者認為梳棉是產生棉結的主要工序，生條棉結比棉卷棉結增加10多倍；有的認為梳棉是減少棉結的主要工序，它可以減少喂人棉卷棉結的近80%；我們認為梳棉工序棉結增加或減少的關鍵在于梳棉的梳理質量；梳棉正常，少產生、多排除，則生條棉結減少；梳棉不正常，產生多、排除少，則生條棉結增加。 
    5 結束語
    棉結主要是棉纖維在軋花與清梳過程中產生的，握持松解是產生棉結的主要部位，棉結增加或減少的關鍵在梳棉的梳理質量，核心在針布。棉結的變化只有理想的趨勢，而無固定的規律，實際生產中是隨加工原料和紡機的性能變化的。