籽屑棉结在纱线生产中的影响（上）

                                

序
本文译自“乌斯特质量管理研究”（USTER Quality Management Studies）丛书第三册（No.3 Sep 1995），“籽屑棉结在纱线生产中的影响”（The Influence of Seed Coat Neps in Yarn Manufacturing），（乌斯特AFIS棉结）。
（注：“籽屑棉结”又称“带纤维籽屑”）
本文介绍了：
—— 籽屑棉结产生的原因、特点；
—— AFIS-N模块检测籽屑棉结的原理和方法；
—— 籽屑棉结对纱线质量及其最终织物的影响；
—— 籽屑棉结粒数与乌斯特条干均匀度棉结（+200%）的相关性。
—— 开棉、清棉和梳棉对籽屑棉结的清除的影响，以及影响清除籽屑棉结的主要部件、主要工艺参数。
—— 如何提高设备的清除效率，以利于籽屑棉结的清除。
—— AFIS-N梳棉工序过程控制表在传统的梳棉保养计划中的应用，可以实现减少不必要的保养和设备改造工作，节约大量的设备改造资金，降低生产成本。例如第17页例。
    采用传统梳棉保养计划时，30台梳棉机每台一年需保养大修一次，总共30次，总的预算费用是$75,000，而在应用了AFIS-N控制图表后，保养次数由30次减至18次，共节约费用$30,000。针布研磨次数由60次减至21次，共节约$9,750；两项共节约$39,750。节约资金占总预算的44.2%，即节约了44.2%的资金。
    随着棉花采摘方式（）的改变，原棉中的带纤维籽屑数量在大量增加，尤其是美棉中带纤维籽屑数量一直是很高的。带纤维籽屑数量对梳棉过程中棉结清除效率和最终织物外观的影响日益加剧。
    本书对AFIS在生产中的应用提供了有益的信息，不仅仅对梳棉工序有益，也同样可以应用到精梳工序。
                                                       

马军
                                                     
                                                      1999．07

一. 引 言
    纺织工业为了调整它的重要的经济增长点，它面临着新的和迎接资产调整的挑战。由于世界贸易惯例和消费者消费观念的改变，生产水平的挑战和生产目的，加工方式的观念的快速更新；消费者的鉴赏力和审美水平的改变，亚洲、东欧和南美中等水平的消费者的数量在增加，这些消费者购买高档“地位”的纺织品，并且要求有极大的选择性和质量。
    为了保证跟上产业的发展需要，轧花与纺织设备的速度明显增加，因此，纤维受到更多的应力的影响。就加工原料的差异而言，这些差异是较小的，很大的方面与籽屑棉结的存在有关。这些粒子是籽屑在轧花期间分离纤维时形成的。许多籽屑附着着大量的纤维，这些籽屑在加工期间会造成清除困难，剩下的棉籽壳存在于清花和梳棉以后的条子上，会造成纱线疵点和断头，并广泛地降低最终产品的质量。这个研究的目的是，介绍在梳棉工序影响籽屑棉结的清除和清除部件的信息，并讨论获得这些结果的细节。
二. 背 景
    高级的纤维信息系统AFIS（The Advanced Fiber Information System）发展到测量传统的纤维棉结（纠缠纤维），常常把它叫做棉结。近年来，棉结分类技术有了进一步的发展突破。棉结分类系统是最新增加到AFIS系统的标准模块组件。AFIS系统从轧花棉，通过梳棉和精梳条提供更多的棉结类型疵点的信息。
三. 籽屑棉结的检测方法
    如图1 所示，纤维分离器将试样分开，形成三个主要的部分：飞花，杂质和微尘。飞花信道容纳纤维、短纤维、棉结和有纤维附着的籽屑；杂质信道容纳杂质、微尘，少许纤维碎片和大量少量附着或没有附着纤维的籽屑。在开松期间随纤维剩下的籽屑，被AFIS称作带籽屑纤维。这些批量的籽屑棉结，大多数可能在开棉、清花和精梳工序期间随好纤维留下。大量的籽屑，称作籽屑碎片，是AFIS杂质中左边部分，并且大多数能从纤维中清除掉。AFIS棉结分类模块检测籽屑棉结的粒数和尺寸。分类模块能够辨认不同的由纤维、纤维块、籽屑棉结等产生的电信号波形。这个改进的棉结模块采用一个数字信号处理器（DSP），分辨所有传进来的波形，计算棉结尺寸。图2a所示，一个典型的棉结波形值，用标准棉结模式判断。图2b所示同一信号被DSP系统分析。DSP系统有记录和分析已存在的棉结信号的全部信息的能力，因此，在样品特性附近提供许多的信息。分类软件以一个标准的波形比较各样品波形，测定大部分与标准波形相似的波形进行分类。这些标准波形是检测运行通过模块传感器的籽屑棉结与棉结，和检验多数模拟使用手检纤维棉结和籽屑棉结的基础（参考波形）。

四. 籽屑棉结在纱线质量上的影响
    近年来，AFIS由兹路韦基•乌斯特进行实验改进，它能测定纤维棉结。纤维棉结包括两种类型的棉结：棉结和籽屑棉结。后者导致了影响用UT-3测量的在+200%范围内常发性疵点（IPI）值。图3显示，用UT-3测量的纱支数为Ne30（20tex）、Ne22（27tex）、Ne16（37tex），在+200%常发疵点与棉结总粒数/克、纤维棉结粒数/克和籽屑棉结粒数/克之间的相关系数r2，只有籽屑棉结在这个试验中认为有高度相关。由于籽屑棉结的原因，多数+200%常发性疵点被UT-3记录到，这尤其符合相当于纱线支数变细（直径减少）棉结增多。
UT-3的+200%常发性疵点籽屑棉结的对比。
    由于籽屑棉结隐藏在纱线结构内部，它为后来的加工增加困难。图4显示，通过一个典型的工厂加工工序的棉结和籽屑棉结水平。籽屑棉结的清除效率同以前使用的总棉结粒数被确定在下列同一型式。梳棉擅长清除大多数籽屑棉结，随后再在精梳附加清除一些。
    图5显示说明在籽屑棉结尺寸分布上清除的结果。在这里，绘制了条子中籽屑棉结与原料中籽屑棉结的比率。从500μm到2000μm的棉结清除约70%。可是对于小尺寸范围的棉结，它呈现的那个比率是在增加，在小尺寸上的籽屑棉结粒数也可能增加。这符合理论上梳棉中大量籽屑被打碎成小籽屑的趋势，小的籽屑棉结的清除是困难的。
五. 开棉、清棉、梳棉对籽屑棉结的影响
    在个别工厂试验期间，研究梳棉对籽屑棉结的清除的影响。从不同的方面获得不同批号的锯齿棉和皮辊棉9包。各包棉花送进现代化的开清棉系统生产4.3ktex的梳棉条。在梳棉机本身调整不同的工艺部件：刺辊到锡林的隔距；主锡林到盖板和道夫的隔距；锡林速度和盖板速度。研究结果发现：锡林速度（梳棉机生产输出—产量）；盖板隔距和盖板速度三部分，影响大多数籽屑棉结的清除。实验的细节如下：
    9包陆地棉和比马棉，首先在USTER HVI（HVI 900）上试验，依次获得每包棉花的质量特性参数（看表6）。这些棉包，马克隆值的范围从2.7到4.9；断裂强度从23.3到32.8g/tex，长度从1.03英寸(27mm)到1.13英寸(28.7mm)。
    每包棉在两种梳棉速度下梳理：100磅/小时（45千克/小时）和120磅/小时（54.4千克/小时）。每包棉在两种盖板速度（5英寸/分钟和9.75英寸/分钟）下梳理。最后每包棉在三种不同的盖板隔距（盖板到主锡林）：0.08、0.01和0.014英寸下梳理每种工艺生产4.3ktex的条子，在条子上研究籽屑棉结和传统的纤维棉结（表7）。
    下图表明（图8、9和10），三种梳棉机工艺参数在籽屑棉结和传统棉结清除上的影响。三种梳棉机工艺参数是：梳棉机产量（用磅/小时或千克/小时表示）。盖板速度和盖板到主锡林隔距。
    在进一步的分析中，采用各种梳棉隔距对9包原棉进行加工处理，数据呈现了从44%~86%的不同的籽屑棉结的清除效率。开棉和清棉工序没有影响籽屑棉结的清除（表11）。
六. 最佳优化梳棉对籽屑棉结的清除
    在以上章节中加工条件分析，采用最好的和最坏的两种工艺参数条件，评价籽屑棉结的清除性能，如下：
    9个棉包各取一部分，在AB两种工艺条件下加工，生产3种气流纺纱（Nec10S、22S和30S）和3种环锭纺纱（Nec22S、30S和40S），这些纱在UT-3和UT-R上进行试验。用两种条件生产的条子上籽屑棉结水平的差异显示在图12。总的来说，籽屑棉结的水平在生条下降50%，然而纤维棉结的水平减少近50%（图12）。由于两种工艺参数，气流纱的强力增加（图13），然而环锭纺纱的强力不变（图14）。图14显示，采用条件A 环锭纺纱质量—纱线外观指数有相当的改善。高指数值表明更好的纱线外观。虽然与环锭纺纱不在同一水平上，工艺参数A改善了气流纺纱的外观指数。