现代棉纺纺前生产中离线质量监测管理技术的发展 -纺织技术中心

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现代棉纺纺前生产中离线质量监测管理技术的发展

来源：中国纺机网编辑部　发布时间：2013年09月02日

纺纱部份要监测及控制的质量问题有：棉结、毛羽、不成熟纤维、异纤、单纱强力、不匀率及纱疵等

一、棉结的测定与管理

1、USTER HVI1000试验议HVI（High Volume instruments）开始于美国农业对棉花纤维特性的检测，主要是用于纤维性能的分析与定级，近年来这项技术得到迅速发展，在棉花生产、贸易以及纺织业领域里得到广泛应用，它可对棉纤维的成熟度、细度、含糖率、棉结、杂质、单纤维强力及色泽含杂分等分级等项目快速大容量的检测，提供准确的检测数据，目前USTER HVI1000检测仪已有1100多台遍布全球60多个国家。1998年国际纺织生产联合会举办的棉花检验技术第10次会议正式向国际推荐使用HV1检测仪。USTER HVI1000测试仪还在棉纺厂里参与定等定级及混棉排队等原棉管理，对棉纤维成熟度的检测结果的单位为成熟度指数。对原棉品质质量的监测是搞好纺纱生产提高纺纱质量的第一个重要的离线监测关口。USTER HVI1000试验议（HVI）在原棉管理中具有很重要的作用，首先可把初加工的原棉进行质量检验及分等分级并输入到电子计算机内，做为向纺纱厂或其它有关用户供应原棉的质量及价格的依据。经过长期USTER AFIS棉纤维性质检测仪实际应用认为由于原棉及轧花初加工的一些工艺因素，使皮棉经过轧花厂加工后产生一定数量的棉结及短绒；开清棉是增加棉结及短绒的主要工序，梳棉及精梳是减少棉结的重要工序，除此外，原棉生长受原棉品种、温度、土壤、雨水及光照等条件的影响，棉纤维的成熟度与细度均有差异，会影响初加工及开清棉、梳棉等棉结含量的分布。因此要利用USTER HVI1000及USTER AFIS棉纤维性质检测仪对纺纱厂的库存使用的原棉进行混棉排队，以保持按品种合理用棉，使生产较长期的稳定。（见图1、）

图1、乌斯特统计资料对纺前各工序的棉结的分佈

2、2007年乌斯特乌斯特公报对

纺前各工序的棉结的分佈如图1所示

在开清棉中强调精细抓取，柔和打击，渐增开松的原则，握持打击对棉结增加影响大，自由打击对棉结增加影响小，握持打击，精细开棉棉结增长20%，自由打击棉结增长仅为10%。开清棉工艺流程越长，棉絮受打击次数越多，棉结及短绒增加率亦高。开清棉设备的好坏及合理与否是增加棉结及短绒多少的关键。

3、通过对棉包的逐包检验及对开清棉各工序的半制品棉结的检测。可提供改进开清棉工艺的依据.2007年幕尼黑机2011巴塞罗纳ITMA展出的超短流程的开清棉工艺机组就是在对1999年的工艺的基础上改进的。

4、对生产过程中棉结进行质量监控应用USTER AFIS棉纤维性质检测仪，可以根据纤维长度、棉结、杂质含量等纤维参数的变异对整个生产过程进行控制。通过监测这些参数，可以对不同生产设备的除杂和牵伸进行正确的设置，同时了解每一生产过程的除杂效率及零摸块化技术在测试仪器部件磨损情况。

图2应用USTER AFIS对各工序在制品的棉结含量测试结果的分布图（上右图为转杯纺纱）

二、检测与控制精梳落棉量，

1、检测与控制精梳落棉量是提高精梳条及精梳纱质量的重要途径。精梳机的落棉对于从条卷中排除短纤维、棉结、带籽屑棉结、不成熟纤维、提高精梳条中好纤维占的比例，减少精梳条及纱线中的短纤维及棉结等起重要的作用。不同的精梳机落棉率，会使精梳条及纱线中短纤维、棉结含量不同，好纤维的比例亦不相同，对成纱质量有显著影响，短纤维含量的多少影响纱线的性质，如单纱强力、强力不匀率、断裂伸长、伸长不匀率及强力弱环等物理指示。纱线毛羽与精梳落棉量有关，落棉量加大不仅减少棉结精梳机落棉率加大，棉结含量相应减少，实践中根据产品质量要求生条棉结含量的情况以及精梳制成率对工厂经济效益的影响，适当确定最佳落棉量与棉结含量的比值。如果精梳机落棉率加大能与转杯纺相结合，则加大精梳机落棉率，一方面可进一步减少精梳条

及精梳纱的棉结和短绒，提高精梳纱的品质，另一方面把精梳机落棉用于转杯纺生产转杯纱，在经济上是合算的。国外一些棉纺织企业，为了使精梳条更洁净，进一步降低精梳条中的结杂含量，提高精梳条的质量，加大了精梳落棉量达到18-20%左右或更大，将落棉应用在转杯纺中纺制相应支数的转杯纱，即提高了精梳纱的产品质量，又使精梳落棉得到充分利用，使产品质量与经济效益达到一定的平衡。

2、立达公司的新型E80精梳机的锡林梳理弧长由90度加长到130度是一项重大的改进，增加了梳理面积45% 产质量都有提高，要比提高顶梳板的上下跳动钳次来提高精梳机的产量要有效而现实的多。现在看来，像E8精梳机的锡林梳理弧加长以提高精梳条的产质量的做法是项科学技术的重大改革，是今后进一步提高精梳机的产质量的好方向。

三、对原棉熟度的逐包检验

1、在测试成熟度MR时可应用测试成熟度的传感器，测得成熟度的情况的单位是成熟度比率，转换很方便。棉纤维成熟度对棉纱质量影响很大。

不成熟纤维含量越多会使纱线的棉结短绒增多，从而使纱线和织物的外观粗糙而不均匀，成纱强力也因为不成熟纤维的增多及所造成的短绒增加而降低，使得织造效率降低。此外，还由于不成熟纤维分布不均匀，会造成织物的染色横挡疵点，影响成品织物的外观，因此，棉纤维的成熟度应做为纺纱混配棉的重要控制指标。同时也要应用先进的检测仪器进行逐包检验，并控制与掌握不成熟纤维含量及分布，以稳定与提高产品质量。

成熟度好的纤维在纺纱加工中具有较高的强力及弹性，不成熟的纤维强力弱，在轧花及纺纱过程中容易断裂，从而使平均长度减少，增加短纤维含量。不成熟的纤维刚性亦差，在加工生产中容易造成棉结，使纱及织物外观粗糙而不均匀，在纺纱加工中断头高，不成熟纤维还会产生废纤，成纱强力低、纱疵增多。

2、对不成熟的纤维含量的检控

不成熟的纤维含量多，使织造效率低并影响最终织物的外观及质量。不成熟纤维对后工序化学加工也有

影响，如丝光、印染加工、树脂整理等，成熟的棉纤维丝光的效果均匀，在染色时棉结对染料的亲合力相对低，使染后织物外观出现白点。由于不成熟纤维的分布不均匀，也会使织物产生染色横挡疵点，不成熟纤维定型性差，染料吸收性能较大，染后洗涤时染料对纺织品的外观质量十分重要的影响，织物中存在的各种外观疵点会直接影响纺织品的竞争力。实践表明，有70%影响织物染色效果的原因是原棉本身造成的，其中织物染色后出现的横档疵点更为突出。，对此国内外专家进行了许多有效研究，并取得了极大进展，不成熟纤维在织物中洗掉，形成织物条影轻重的变化及横档疵点。为了控制织物条影轻重的变化及横档疵点，在逐包检验中要达到如下要求

①、每批与批棉包间不成熟纤维含量差别最大不超过0.5%。

②、每批内棉包包与包之间IFC偏差系数差异最大不超过2%，

在上述控制范围，由于不成熟纤维含量百分比的分布造成的横挡疵点会基本消除。纺纱生产也基本稳定.

长岭产的FM10棉纤维成熟度测试仪，是一种快速试棉纤维成熟度的测试仪，可测试棉纤维的成熟度、马克隆值机细度等项指标，但还不能直接反应出不成熟纤维的占的百分比

四、毛羽的检测与作用

纱线的毛羽对纺织产品质量，织造效率及生产环境都有明显的副作用。纺织过程中细纱及络纱是产生毛羽的重要工序，其中细纱的纺纱三角区、钢领钢丝圈卷拈组件及络纱张力等对毛羽的产生有十分显著的影响。在减少纱线毛羽时，要努力降低纱线毛羽值及其分布，使其控制在2007乌斯特公报的25%水平内。纱线的毛羽分布不均匀以及在织造中毛羽形成新的棉结等都会影响染色布的外观质量及织造效率，有的还会形成横档疵点。在纺纱过程中环锭细纱机锭子与锭子、络纱机筒子与筒子之间，纱在线毛羽分布的有差异。由于伸出纱体外的毛羽比纱体内的纤维更容易染色，从而造成坯布染色后的色差，形成横档疵点。喷气织机生产高密织物时毛羽使相邻经纱相互缠连造成开口不清，经纱上３毫米以上的毛羽

还会使引纬失败。

关于纱线毛羽的特性及其对喷气织机效率和织物外观的影响，国内外早已进行了许多研究，对毛羽数量的测定也相应地研制出各式仪器，乌斯特07年公报是应用乌斯特条干仪—3、4、型条干仪增加测试毛羽摸块测试毛羽H值。

1、德国蔡尔伟格（zweigle）G565型G566型毛羽测试仪是测定纱线毛羽长度及分布状况的最新式仪器。有人对棉、粘胶短纤的普梳及精梳纱进行了测试，认为细纱毛羽长度的分布呈指数规律分布，棉纱约有75%的毛羽及毛圈长度低于1毫米，而仅有1%的毛羽长度超过3毫米。3毫米长及以上的毛羽为有害毛羽。会显著的影响喷气织机的效率。

2、国外纱线毛羽测定的仪器除了德国的G565外，瑞士Uster3-4-5型及最新的试验室USTER OH传感器与USTER TESTER5-S400或USTER TESTER5-S800 型条干仪结合测试纱线毛羽；还有英国锡莱研究所的毛羽测试仪等。

3、国产毛羽测定有YG172A型及BT—2型在线毛羽测试仪，YG172A型YG171B型毛羽仪是在YG171A型基础上进步发展起来的第三代毛羽测试仪。YG172A型仪器与日本DT201及锡莱毛羽仪等原理基本相似，而YG171B型则与G565相似，是目前国内最为理想的毛羽测试仪。可连续测试1—50次，任意选定；毛羽长度一次同时测定1、2、3、4、5、7、10、12毫米，另外有数据自动显示及打印记录机械，可报告平均值，不匀率CV%及毛羽直方图等，我国长岭纺织电子仪器厂生产供应以上检测毛羽的仪器。别特YG172A型毛羽测试仪能对纱线中毛羽的长短、数量及分布进行自动测试和统计分析，适于对短纤纱及上浆后的经纱毛羽的测试，它是利用光电转换原理，把毛羽遮光引起的光的变化转变为电信号，经放大整形处理而形成毛羽计数脉冲，经电子计算机给于转换显示。YG172A毛羽测定仪能反应出毛羽的分布的性质，适合于高速噴气织机的要求，

对噴气织机提高织机效率有作用。

4、纱线毛羽的分布及乌斯特H值的确定

应用德国Wzweigle565型及Wzweigle566型毛羽检测仪对各种类型纱线的毛羽进行大量测试,发现大约有75%以上的毛羽长度低于1毫米,而有害的3毫米以上毛羽仅占1%。根据毛羽分布状况及实际生产质量的要求，确定3毫米及以上的毛羽长度为临界长度或称有害长度，并把临界长度３毫米的毛羽分布情况作为考核纱线毛羽的重要依据。

对毛羽状况进行测定分析，得出纱线毛羽的累计分布符合负指数涵数规律，如图3

乌斯特乌斯特公报对纱线毛羽的参考值早在８９年统计资料中做出明确规定，2007年公报中也规定了参考内容及相关的曲线，有毛羽值Ｈ、毛羽标准差ＳH、变异系数等指标。毛羽值H是指在纱线１厘米测量范围内伸出纱体外的纤维长度，以毫米计算的累计长度，即每厘米长的纱上毛羽长度×毛羽根数。毛羽值H与纱线支数、捻度相关，纱线越细其横截面中纤维根数越少，伸出纱外的毛羽数亦少。纱线捻度越大，毛羽捻入纱体内的机会越大，毛羽亦少。

图3纱线毛羽的累计分布图

图3中X─毛羽的设定长度（X-长度的毛羽根数）N(x)=Ae^-bx-

式中：N(x)─等于或大于-1 A、B─反映纱线毛羽特性作为评价毛羽的指数

实践证明：单色染色织物相邻两个用纬纱的筒子纱毛羽值H相差１及１以上时，织物染色后会出现色差横档，虽然在原色布上这种毛羽分布的差别不明显，但染色后会有明显差别。

毛羽的标准差ＳH是考核毛羽分布的第二指标，是描述纱线卷装内部毛羽变异的数值，相对于筒子卷装纱而言，相邻两个筒子的纬纱间毛羽的差别也会影响织物的外观。

毛羽的变异系数是CVh描写整体毛羽分布的情况，是考核批量生产的纱线毛羽分布的均匀情况在生产实践中要特别注意解决毛羽H值及标准差ＳH的考核，要努力消除锭子之间、筒子之间毛

羽H值的差别，缩小毛羽分布的离散程度。改善整体毛羽分布的均匀度。

纯涤纶短纤维纯纺或混纺纱，由于毛羽存在会引起织物起球影响织物外观，希望H值要要更小。

五、纱线的断裂强力特性的检测

1、单纱强力指标的重要性

随着无梭织机速度不断的提高，织机对原纱质量的要求也越来越高，特别是喷气织机，引纬率已达3000米/分，织机转速达到800-1000转/分，有的高达1800转/分以上，这种高速织机由于速度快，开口小、经纬纱张力大、纬纱的喷射张力大，因此对原纱质量提出更高的要求。日本编织协会织布技术委员会认为对原纱质量的要求首先是原纱的抗拉强度，其它质量指标如接头、毛羽、不匀、结杂等均次之，瑞士苏尔寿鲁蒂公司认为40精梳纱断裂强度应大于是18CN/tex，断裂强度不匀率应小于10%，断裂伸长率应大于5%。喷气织机用纱的断裂强度指标要求达到2007乌斯特公报的5%以内。但国内外许多织造厂家及有关织造技术的研究单位认为保证织机高效运行，单独考核平均强力机单强不匀率两项指标是很不够的，应当认真考核关于原纱抗拉强力指标的最低强力（强力弱环）。许多国外纺织品贸易商在中国购买原纱时特别指出要考核原纱最低强力的指标。事实上，即使单纱强力值及强力离散程度都很理想，也会由于最低强力的存在而造成原纱断裂，从而影响织机效率。对于原纱强力弱环问题早已引起国内外纺织生产及研究单位的高度重视，也取得很大的进展。

2、大容量原纱抗拉强力试验仪的作用

⑴、为了真实反映原纱强力弱环的数量，瑞士乌斯特公司开发研制成功高速单纱强力机USTER TENSOJET,，这种高容量单纱强力试验仪，最大试验速度为400米/分，一小时可进行30000次单纱强力试验，比目前普通试验仪试验速度快速238倍。国外早已把USTER TENSOJET-4高速强力作仪为考核原纱质量，把好原纱质量关口，提高织机效率的重要手段。

⑵、USTERTENSOJET-4高速

单纱强力仪是把好原纱关的重要仪器

①、测试速度高：如前所述USTERtensojet-4每小时可测3万次试样，最大检测速度为400米。在USTERTENSOJET-4高速强力机试验过程中由于是大容量的快速试验，可发现一些偶发性的强力及伸率弱环，这是用抽样试验及数理统计的方法得不到的资料。但这些偶发性的强力机伸率弱环却是后道工序提高生产效率的重要问题。

②、 USTERTENSOJET-4高速强力机还在试验中可摸拟喷气织机引纬时的喷射张力，当最大喷射张力与纬纱强力弱环相遇时必然会产生断头。现代纺织厂的生产速度成几倍的增加，这就意味着在经纬纱上的负荷峰值的增加，也成为引起纱线断头降低生产效率的主要因素，应用USTERTENSOJET-4高速强力机的摸拟喷气织机引纬时的喷射张力的作用可迅速准确的发现为数不多的强力及伸率弱环。

③、根据产生断头的情况可对生产过程中强力弱环产生的原因进行分析并加以改进，大约有57-61%的强力弱环是纱在线的细节（细于正常原纱直径的40%）造成（表3），细节产生的断头的种类有短细节、长细节及粗节细节的接合处三种。其它还有短粗节、植物性纤维、飞花、异纤、弱拈、及夹有结杂及大颗粒灰尘的纱等，可根据纱线强力弱环产生原因分析改进。

经过长期生产试验表明有61.03%的断裂点是发生在细节处。但有些细节并不发生断裂，还表明断裂点不一定都发生在细节处。即断裂点与细节并不完全吻合。约有39%的断裂点发生在弱捻、粗节、结头等处。转杯纺纱有57%的断裂点是发生在细节处。