劉榮清

0前言

棉結是指由于原料、紡紗加工處理或紡紗工藝不當而形成纖維聚合成結的微型集合體。它一般不能用手扯開。棉纖維和化纖都能形成棉結，但化纖形成的概率較低。紡紗中棉結和雜質不同，兩者不能混淆，但有一定的關聯性。本文主要研討原棉的棉結形成和防治問題。

1棉結的危害性

棉結、雜質是成紗主要的外觀疵點，直接影響紗線和后加工產品的外觀和質量，對后加工的生產也有相當的影響。成紗的雜質在后加工的絡筒工序、染整工序尚有除去的機會，如絡筒機上的清紗、染整工序的煮練、織物的刷布，通常能部分或大部除去；而棉結在后工序除去的幾率較低。多數棉結會形成印染和色織物中明顯的小黑點或粗節；未成熟纖維形成的棉結常在印染深色和特深色織物形成“白星”疵點，造成布面色差和色花，甚至造成質量賠償事故。有關資料介紹大的帶籽屑棉結的27.9%可造成細紗的斷頭。大棉結也會干擾細紗的正常牽伸。因此棉紡廠必須把防治棉結列為日常的主要工作，防治棉結是紗廠永恒的課題。1 g棉紗線的棉結粒數是棉紗評等的技術條件之一。

2棉結的分類

2.1按棉結色澤分類

一般棉結為本色或白色，也有因原棉色差、霉變、蟲害分泌物、沾污而呈黃色、灰色、淺紅色和黑色的。

2.2按棉結形態分類

一般棉結呈圓形，也有片狀和扁形的以及束絲狀的。球狀棉結常稱棉粒，常由細紗機鋼領、鋼絲圈不良組合所形成的。

2.3按棉結是否粘連雜質分類

不少棉結帶有籽屑或籽殼，兩者相連，稱帶籽屑棉結。圖1為一般棉結，圖2為帶籽屑棉結。帶籽屑棉結約占棉結總數的10%左右，因粘附在紗線中，危害很大，是原棉的*大有害疵點。

圖１一般棉結

圖2牋 帶籽屑的棉結

2.４按棉結中纖維成熟度分類

棉結可由正常成熟纖維、未成熟纖維、僵棉死纖維單獨組成或混合組成。含未成熟纖維和死纖維的棉結，危害性*大。

2.5按棉結松、緊分類

一般可分為松棉結和緊棉結兩類，但較難定量區分，顯然緊棉結危害性比松棉結大。

2.6按棉結大小分類

Uster條干均勻度儀將棉結列為常發性疵點，并以平均直徑（μm）大于原紗+152 0173 3840%，長度以1mm作為參考長度為棉結的起點，將棉結分成+152 0173 3840%、+200%、+280%、+400% 四檔，以區別棉結的大小（包括帶籽屑的棉結）。棉結大小的影響與紡紗線密度有關，線密度愈小對棉結大小敏感性愈高。Uster MN100型棉結過程控制系統能測定棉結數量及大小，提出不同紗支平均棉結大小控制的臨界點，如圖3所示，可供參考。圖中黑圓點為9.84tex（60Ne）的AFIS棉結大小的控制臨界值。

圖3牋 不同紗支棉結大小的臨界點

大棉結會造成后工序阻塞集棉器、導紗器，造成斷頭或紗疵，其危害性要比小棉結大。

3棉結檢測

傳統的棉結、雜質的測試用棉網目測法，現已淘汰。目前常用棉條扯成棉網或加簡單牽伸裝置牽伸成須棉，在裝有光源的檢驗器上目測棉結、雜質。目前儀器檢測已經成熟，它樣品數量大，測試效率高，可解決人與人之間的目測差異。

目前測試棉結雜質的主要儀器如下。

（1）AFIS單纖維測試系統

能快速、方便、正確地測試原棉、棉條和粗紗的棉結、雜質和纖維長度、成熟度等有關指標；測試數據可用Uster統計值比較。Uster AFIS棉結雜質檢測法是得到ASTM和ITMF認可的方法。

我國陜西長嶺的XJ129型和印度Premier aQura型棉結和短纖維測試儀與AFIS儀基本類同。

（2）YG091型棉結雜質測試儀、NATI棉結雜質測試儀

兩種儀器結構、原理基本相同。它將棉結分為≥0.5mm、≥0.7mm、≥1mm三類。

（3）Uster720型棉結測試儀

它是Uster HVI大容量測試儀的選擇件，可單獨使用，測量原棉、生條和精梳條的棉結。它屬Uster LVI低容量儀器。軋棉廠、紡織廠可以方便使用。

（4）UsterMN100型棉結過程控制系統

它建立在AFIS標準檢測基礎上，可準確測試棉結數量和大小，測試范圍從原料到粗紗，提供控制圖表、棉結臨界尺寸，與Usterster統計公報比較，成為監控棉結來源、產品質量控制、設備維護、工藝設計等決策時的工具。

根據有關文獻資料，目測棉結與AFIS測試棉結、NATI型測試棉結均呈顯著相關；由此證明儀器檢測已經成熟，獲公眾認可。

（5）棉結、雜質的在線檢測

在線檢測把檢測、控制、調整、分析連在一起是*理想的方案。Trüctzschler公司TC03型等梳棉機在道夫上方、剝棉羅拉下方安置沿整個道夫寬度的電子攝像掃描傳感器，能檢測棉結、雜質的大小和數量，檢測結果由計算機處理、顯示、打印，可隨時了解棉結雜質動態，監控原料和生產運轉狀態。

4紡紗工序棉結的變化

Uster公司統計從棉包到粗紗，棉結變化的一般規律見圖4。

圖4牋棉包~粗紗棉結變化一般規律

由圖4可見，經開清棉制成筵棉，棉結有較大的增加。梳棉機和精梳機可使棉結大幅度下降。從精梳條至粗紗，棉結沒有大的變化，減少棉結重在開清棉、梳棉和精梳三個工序。

開清棉工序各機棉結的一般規律見圖5。它表明原棉經抓、開、混、清至筵棉，棉結逐步上升，其中原棉~清棉上升斜率較大。

圖5牋 棉結在清梳聯流程中的變化

梳棉棉條棉結的變化，可歸結為如下公式：

S=B+C₊-C_-

式中，S為生條每克棉結數；C₊為梳棉產生的每克棉結數；C_-為梳棉梳開和排除的每克棉結數。

要求S，必須C_-> C₊

有人認為并條機在牽伸過程中，有可能將分離度和平行度較差的纖維抽扯成棉結，棉結也會顯著增加，作者認為似乎還缺乏有力的科學依據。

5棉結形成的主要原因

棉結是由纖維扭纏成團而成，主要原因如下。

（1）未成熟纖維彈性差、剛性低、吸濕性強，容易扭結成棉結。

（2）籽棉中的僵棉、硬籽表皮、蟲害棉、含糖棉等經打擊分散易形成棉結。

（3）籽棉、破籽經打擊易造成帶纖維籽屑棉結。

（4）軋棉、開清棉打擊不良，軋剎會形成束絲，其中經梳棉不能梳開成單纖維狀態的，會形成棉結。

（5）梳理元件間纖維轉移不良會造成過度梳理甚至形成返花，產生棉結。

（6）梳理元件間隔距太大，分梳不足，易形成棉結。元件間自由纖維重復梳理也會增加棉結。

（7）梳理元件不鋒利或有毛刺、缺齒、不光潔，易糾纏纖維重復過度梳理形成棉結。

（8）棉纖維受潮或回潮率過高，纖維易結塊和纏繞造成棉結。

（9）梳理元件間隔距太小，元件速度過高、打擊或梳理力過大，導致纖維損傷、短絨增多，棉結增加。

（10）細度較小、長度較長的纖維，柔軟的纖維易扭結、纏繞而形成棉結，如長絨棉、細旦、超細旦纖維等。

6防治棉結的對策

6.1原棉

影響棉結的主要因素有原棉的成熟度、細度、短絨率、軟籽表皮、僵棉疵點等，它們都與棉結呈顯著相關。其中成熟度與細度本身相關密切。成熟系數與棉結的關系見圖6。成熟度高，纖維強力好，天然卷曲多，剛性、彈性好，吸濕性小，在開松、打擊、分梳過程中，受搓擦、糾纏形成棉結的可能性就小。鑒此降低棉結的重點要控制原棉的成熟度。對棉結要求較高的品級，成熟度系數應在1.55~1.75范圍內。

圖6牋成熟度與成紗棉結的關系

原棉中的軟籽表皮、僵棉的含量直接影響染色布“白星”的多少，一般應低于疵點總量的0.5%。

回花和再用棉中棉結數比原棉高出幾十倍，應按品種要求控制使用，高端產品應停用，再用棉應處理后才能回用。

6.2軋棉

棉花的軋制有皮輥棉和鋸齒棉兩類。皮輥棉軋棉比較緩和，對纖維損傷少，棉結、束絲較少；但無排雜裝置，僵棉、軟籽表皮等疵點較多，產量低而制成率高，含短絨率也較高。

鋸齒棉打擊比較劇烈，易于損傷纖維和揉搓成束絲、棉結，特別容易形成鉤形棉束；含雜率較低，但易形成帶纖維破籽或籽屑，因有排雜裝置，一般短絨率較低，對條干有利。

由于皮輥軋棉產量低，因此除長絨棉等對棉結等質量有較高要求的原棉外，一般都用鋸齒棉。

軋棉工序的溫濕度與軋制工藝對棉結、束絲的形成關系重大，軋棉廠應嚴格掌握軋棉的原棉回潮率和優選生產工藝參數。

6.3開清棉

6.3.1開清棉流程機組的配置

傳統的觀點強調提高除雜效率，降低棉卷（筵棉）的含雜率，并以后者為開清棉質量的主要指標，導致開清棉打擊點增多，打擊速度過快，造成束絲增多，棉結增加，雜質分裂變小而多。現代開清棉機組的配置模式：一般原棉可配置一抓、一開、一混的流程；長絨棉、化纖可配置一抓、一混、一清的短流程模式；中低支紗的純棉紗、原棉含雜率在3.0%以上的環錠紡及一般轉杯紡可增加一道清棉。開清棉機組減少，有利于減少棉結、束絲和短絨。Rieter公司資料介紹，在加工Tencel超細纖維時，用一個打擊點時，梳棉機可減少80%的棉結，如增加一個開松點，棉結將增加約20%。

6.3.2開清棉機開松除雜打擊元件的優選

開清棉開松、除雜打手的形式不同，打擊力、打擊沖量、穿刺能力、開松、除雜效率都不同。一般認為片狀打手打擊沖量大，開松劇烈，有棱邊，棱角易損傷纖維、打碎雜質、產生束絲對棉結不利。角釘或梳針打手，穿刺能力強，易刺入纖維層，無棱角、棱邊，不易損傷纖維。外形較小的梳針角釘打手，具有分梳作用，適用于清棉機。鋸齒打手打擊沖量居中，宜開松較小棉塊，但有棱邊、棱角，易損傷纖維，軋碎雜質；處理纖維易嵌入根部，纏繞后形成棉結。

據有關試驗資料，梳針打手棉結、短絨*少，鼻形打手第二、鋸齒打手*多。開清棉工序因纖維仍呈小棉塊狀態，鋸齒打手應慎用。化纖、長絨棉、細旦纖維宜用梳針打手。

一般認為自由打擊打擊力?。晃粘执驌舸驌袅Υ螅讚p傷纖維、產生棉結和雜質碎裂。所以抓棉、開棉宜用自由打擊，清棉握持打擊宜用梳針。因此采用握持打擊的豪豬式開棉機已逐步被氣流輸送自由打擊的軸流開棉機取代。

6.3.3開清機開松、除雜元件的速度優選

開清棉流程應遵循逐步開松、循序加速的原則，纖維流程應暢通，防止返花或在相鄰機件間反復滾轉，造成重復打擊而致棉結增加；設備銜接產量要平衡，運轉率達90%以上。避免纖維和打擊機件劇烈的搓扯和摩擦而使纖維糾纏成束，產生棉結、束絲。要關注棉箱機械纖維反復翻滾而形成的棉結。據資料稱，棉箱機械造成的棉結要比軸流開棉機高一倍。

此外打手外側補風要恰當，防止打手繞花，增加棉結束絲。要嚴防堵車和軋剎。機件、通道要光滑，防止粘花，以及反復打擊形成束絲。

6.4梳棉工序棉結的產生和防治

梳棉機主要功能是將纖維分梳成單纖維狀態，梳開大部分開清棉形成的棉結和束絲，并排除束絲和棉結。因此總的棉結應該減少，但處理不當也會增加棉結。

6.4.1采用強分梳工藝路線

在梳棉機設備良好狀態下，分梳元件鋒銳和光潔的條件下，加強分梳可以減少棉結，強分梳主要采取錫林高速，在刺輥~給棉板、錫林~蓋板、錫林~刺輥、分梳板之間等采用緊隔距，以達到提高分梳能力和減少返花提高纖維轉移率，但需防止過度的梳理而損傷纖維。對長絨棉、化纖、細旦纖維等隔距不能太小，還要防止錫林~蓋板隔距過小形成的繞錫林。同時可增加預分梳原件加強分梳作用。

6.4.2優選梳理元件

應根據紡紗纖維、紡紗線密度、梳棉機產量，優選刺輥鋸齒和針布類型，這里不作贅述。

6.4.3從低設定刺輥轉速，確保纖維良好轉移

刺輥速度影響握持分梳強弱和纖維向錫林的轉移，對纖維損傷、棉結的形成關系很大。

當生條定量為23.8g/5m、梳棉機輸出線速119m/min時，刺輥速度與生條棉結的關系見表1。

由此可見，刺輥低速和高速均對棉結不利。有關研究結果指出：金屬針布的轉移系數，僅為0.2~0.3,意味著一根纖維經錫林3~5轉才能轉移到道夫。因此提高錫林與刺輥速比，可提高刺輥轉移率，防止返花搓擦成結。高產梳棉機兩者速比應保證在2倍以上。多刺輥梳棉、刺輥轉速很高，容易產生棉結，宜慎用。

6.4.4減少纖維搓擦糾纏和返花、繞花產生的棉結

錫林蓋板梳理屬自由梳理，如針齒有毛刺、軋傷、倒齒、銹蝕會造成纖維嵌、掛、纏、搓形成繞花，反復梳理造成棉結。要做到錫林刺輥、蓋板棉網清潔器無毛刺，鋒利、光潔。

6.4.5強化棉結的排除

蓋板對排除帶纖維籽屑、帶纖維軟籽表皮等棉結具有特殊功能，該類棉結較多時應加快蓋板速度，盡量發揮前后固定蓋板、棉網清潔器、刺輥預分梳板去除棉結的作用。刺輥部分應盡量排除破籽、僵棉和細小雜質。

6.5精梳工序棉結的產生和預防

6.5.1精梳準備與棉結的關系

精梳準備工藝對棉結的影響不容忽視。預并條~條并卷工藝纖維分離度、平行度高，能減少落棉、多排除短絨和棉結，但易粘卷，必須相應控制總并合數和總牽伸倍數。

6.5.2落棉率與精梳條棉結

精梳落棉能大量排除棉條中的棉結和短絨，精梳落棉率應根據產品質量要求、紡紗線密度及用戶需要、產品成本等綜合制定。落棉率也可作為控制棉結的一種手段，按原料變動等客觀變化適時調整。

6.5.3關注錫林針齒規格、質量、頂梳及毛刷狀態。

除梳理隔距、定位、定時外，錫林規格、鋒利度、光潔度、頂梳規格及狀態，毛刷質量均對棉結的清除直接相關。應予關注并擇優選用。

7有關工序棉結的參考指標

7.1開清棉、梳棉、精梳棉結增減率：

開清棉、梳棉、精梳棉結增減率分別為：≤+80%，≥-80%，≥-20%。

7.2Uster AFIS不同統計值的棉結見表2。

8結語

（1）棉結對紡紗及后加工產品危害甚大，特別是帶籽屑的棉結；含低成熟纖維的棉結和大棉結、緊棉結?？椢镏须s質經煮練及刷布，50%以上能被除去。紡紗應以減少棉結為重點。

（2）減少棉結應從原料開始，重點應控制馬克隆值及原棉成熟度和軋工以及短絨率。高端產品宜用1~3級成熟度良好的、含棉結、束絲少的原棉，并采用精梳工藝?；鼗ā⒕崧涿?、蓋板花等再用棉含有大量棉結和短絨，僅適合中粗支紗等中低檔產品搭用。纖維回潮率高易產生棉結，軋棉清梳車間應控制較低的相對濕度。

（3）開清棉工序應重點減少棉結和束絲、短絨的產生。梳棉工序應把梳開棉結、排除棉結和防止棉結的產生三者并重。精梳工序應以清除短絨為主。

（4）防治棉結涉及原料、工藝、設備及器材、管理及環境諸方面必須綜合治理。

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