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現代棉紡紡前生產中離線質量監測管理技術的發展

來源：中國紡機網編輯部　發布時間：2013年09月02日
紡紗部份要監測及控制的質量問題有：棉結、毛羽、不成熟纖維、異纖、單紗強力、不勻率及紗疵等
一、棉結的測定與管理
1、USTER HVI1000試驗議HVI（High Volume instruments）開始于美國農業對棉花纖維特性的檢測，主要是用于纖維性能的分析與定級，近年來這項技術得到迅速發展，在棉花生產、貿易以及紡織業領域里得到廣泛應用，它可對棉纖維的成熟度、細度、含糖率、棉結、雜質、單纖維強力及色澤含雜分等分級等項目快速大容量的檢測，提供準確的檢測數據，目前USTER HVI1000檢測儀已有1100多臺遍布全球60多個國家。1998年國際紡織生產聯合會舉辦的棉花檢驗技術第10次會議正式向國際推薦使用HV1檢測儀。USTER HVI1000測試儀還在棉紡廠里參與定等定級及混棉排隊等原棉管理，對棉纖維成熟度的檢測結果的單位為成熟度指數。對原棉品質質量的監測是搞好紡紗生產提高紡紗質量的第一個重要的離線監測關口。USTER HVI1000試驗議（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進行質量檢驗及分等分級并輸入到電子計算機內，做為向紡紗廠或其它有關用戶供應原棉的質量及價格的依據。經過長期USTER AFIS棉纖維性質檢測儀實際應用認為由于原棉及軋花初加工的一些工藝因素，使皮棉經過軋花廠加工后產生一定數量的棉結及短絨；開清棉是增加棉結及短絨的主要工序，梳棉及精梳是減少棉結的重要工序，除此外，原棉生長受原棉品種、溫度、土壤、雨水及光照等條件的影響，棉纖維的成熟度與細度均有差異，會影響初加工及開清棉、梳棉等棉結含量的分布。因此要利用USTER HVI1000及USTER AFIS棉纖維性質檢測儀對紡紗廠的庫存使用的原棉進行混棉排隊，以保持按品種合理用棉，使生產較長期的穩定。（見圖1、）
圖1、烏斯特統計資料對紡前各工序的棉結的分佈
2、2007年烏斯特烏斯特公報對
紡前各工序的棉結的分佈如圖1所示
在開清棉中強調精細抓取，柔和打擊，漸增開松的原則，握持打擊對棉結增加影響大，自由打擊對棉結增加影響小，握持打擊，精細開棉棉結增長20%，自由打擊棉結增長僅為10%。開清棉工藝流程越長，棉絮受打擊次數越多，棉結及短絨增加率亦高。開清棉設備的好壞及合理與否是增加棉結及短絨多少的關鍵。
3、通過對棉包的逐包檢驗及對開清棉各工序的半制品棉結的檢測?？商峁└倪M開清棉工藝的依據.2007年幕尼黑機2011巴塞羅納ITMA展出的超短流程的開清棉工藝機組就是在對1999年的工藝的基礎上改進的。
4、對生產過程中棉結進行質量監控 應用USTER AFIS棉纖維性質檢測儀，可以根據纖維長度、棉結、雜質含量等纖維參數的變異對整個生產過程進行控制。通過監測這些參數，可以對不同生產設備的除雜和牽伸進行正確的設置，同時了解每一生產過程的除雜效率及零摸塊化技術在測試儀器部件磨損情況。
圖2應用USTER AFIS對各工序在制品的棉結含量測試結果的分布圖（上右圖為轉杯紡紗）
二、檢測與控制精梳落棉量，
1、檢測與控制精梳落棉量是提高精梳條及精梳紗質量的重要途徑。精梳機的落棉對于從條卷中排除短纖維、棉結、帶籽屑棉結、不成熟纖維、提高精梳條中好纖維占的比例，減少精梳條及紗線中的短纖維及棉結等起重要的作用。不同的精梳機落棉率，會使精梳條及紗線中短纖維、棉結含量不同，好纖維的比例亦不相同，對成紗質量有顯著影響，短纖維含量的多少影響紗線的性質，如單紗強力、強力不勻率、斷裂伸長、伸長不勻率及強力弱環等物理指示。紗線毛羽與精梳落棉量有關，落棉量加大不僅減少棉結精梳機落棉率加大，棉結含量相應減少，實踐中根據產品質量要求生條棉結含量的情況以及精梳制成率對工廠經濟效益的影響，適當確定最佳落棉量與棉結含量的比值。如果精梳機落棉率加大能與轉杯紡相結合，則加大精梳機落棉率，一方面可進一步減少精梳條
及精梳紗的棉結和短絨，提高精梳紗的品質，另一方面把精梳機落棉用于轉杯紡生產轉杯紗，在經濟上是合算的。國外一些棉紡織企業，為了使精梳條更潔凈，進一步降低精梳條中的結雜含量，提高精梳條的質量，加大了精梳落棉量達到18-20%左右或更大，將落棉應用在轉杯紡中紡制相應支數的轉杯紗，即提高了精梳紗的產品質量，又使精梳落棉得到充分利用，使產品質量與經濟效益達到一定的平衡。
2、立達公司的新型E80精梳機的錫林梳理弧長由90度加長到130度是一項重大的改進，增加了梳理面積45% 產質量都有提高，要比提高頂梳板的上下跳動鉗次來提高精梳機的產量要有效而現實的多。現在看來，像E8精梳機的錫林梳理弧加長以提高精梳條的產質量的做法是項科學技術的重大改革，是今后進一步提高精梳機的產質量的好方向。
三、對原棉熟度的逐包檢驗
1、在測試成熟度MR時可應用測試成熟度的傳感器，測得成熟度的情況的單位是成熟度比率，轉換很方便。棉纖維成熟度對棉紗質量影響很大。
不成熟纖維含量越多會使紗線的棉結短絨增多，從而使紗線和織物的外觀粗糙而不均勻，成紗強力也因為不成熟纖維的增多及所造成的短絨增加而降低，使得織造效率降低。此外，還由于不成熟纖維分布不均勻，會造成織物的染色橫擋疵點，影響成品織物的外觀，因此，棉纖維的成熟度應做為紡紗混配棉的重要控制指標。同時也要應用先進的檢測儀器進行逐包檢驗，并控制與掌握不成熟纖維含量及分布，以穩定與提高產品質量。
成熟度好的纖維在紡紗加工中具有較高的強力及彈性，不成熟的纖維強力弱，在軋花及紡紗過程中容易斷裂，從而使平均長度減少，增加短纖維含量。不成熟的纖維剛性亦差，在加工生產中容易造成棉結，使紗及織物外觀粗糙而不均勻，在紡紗加工中斷頭高，不成熟纖維還會產生廢纖，成紗強力低、紗疵增多。
2、對不成熟的纖維含量的檢控
不成熟的纖維含量多，使織造效率低并影響最終織物的外觀及質量。不成熟纖維對后工序化學加工也有
影響，如絲光、印染加工、樹脂整理等，成熟的棉纖維絲光的效果均勻，在染色時棉結對染料的親合力相對低，使染后織物外觀出現白點。由于不成熟纖維的分布不均勻，也會使織物產生染色橫擋疵點，不成熟纖維定型性差，染料吸收性能較大，染后洗滌時染料對紡織品的外觀質量十分重要的影響，織物中存在的各種外觀疵點會直接影響紡織品的競爭力。實踐表明，有70%影響織物染色效果的原因是原棉本身造成的，其中織物染色后出現的橫檔疵點更為突出。，對此國內外專家進行了許多有效研究，并取得了極大進展，不成熟纖維在織物中洗掉，形成織物條影輕重的變化及橫檔疵點。為了控制織物條影輕重的變化及橫檔疵點，在逐包檢驗中要達到如下要求
①、每批與批棉包間不成熟纖維含量差別最大不超過0.5%。
②、每批內棉包包與包之間IFC偏差系數差異最大不超過2%，
在上述控制范圍，由于不成熟纖維含量百分比的分布造成的橫擋疵點會基本消除。紡紗生產也基本穩定.
長嶺產的FM10棉纖維成熟度測試儀，是一種快速試棉纖維成熟度的測試儀，可測試棉纖維的成熟度、馬克隆值機細度等項指標，但還不能直接反應出不成熟纖維的占的百分比
四、毛羽的檢測與作用
紗線的毛羽對紡織產品質量，織造效率及生產環境都有明顯的副作用。紡織過程中細紗及絡紗是產生毛羽的重要工序，其中細紗的紡紗三角區、鋼領鋼絲圈卷拈組件及絡紗張力等對毛羽的產生有十分顯著的影響。在減少紗線毛羽時，要努力降低紗線毛羽值及其分布，使其控制在2007烏斯特公報的25%水平內。紗線的毛羽分布不均勻以及在織造中毛羽形成新的棉結等都會影響染色布的外觀質量及織造效率，有的還會形成橫檔疵點。在紡紗過程中環錠細紗機錠子與錠子、絡紗機筒子與筒子之間，紗在線毛羽分布的有差異。由于伸出紗體外的毛羽比紗體內的纖維更容易染色，從而造成坯布染色后的色差，形成橫檔疵點。噴氣織機生產高密織物時毛羽使相鄰經紗相互纏連造成開口不清，經紗上３毫米以上的毛羽
還會使引緯失敗。
關于紗線毛羽的特性及其對噴氣織機效率和織物外觀的影響，國內外早已進行了許多研究，對毛羽數量的測定也相應地研制出各式儀器，烏斯特07年公報是應用烏斯特條干儀—3、4、型條干儀增加測試毛羽摸塊測試毛羽H值。
1、德國蔡爾偉格（zweigle）G565型G566型毛羽測試儀是測定紗線毛羽長度及分布狀況的最新式儀器。有人對棉、粘膠短纖的普梳及精梳紗進行了測試，認為細紗毛羽長度的分布呈指數規律分布，棉紗約有75%的毛羽及毛圈長度低于1毫米，而僅有1%的毛羽長度超過3毫米。3毫米長及以上的毛羽為有害毛羽。會顯著的影響噴氣織機的效率。
2、國外紗線毛羽測定的儀器除了德國的G565外，瑞士Uster3-4-5型及最新的試驗室USTER OH傳感器與USTER TESTER5-S400或USTER TESTER5-S800 型條干儀結合測試紗線毛羽；還有英國錫萊研究所的毛羽測試儀等。
3、國產毛羽測定有YG172A型及BT—2型在線毛羽測試儀，YG172A型YG171B型毛羽儀是在YG171A型基礎上進步發展起來的第三代毛羽測試儀。YG172A型儀器與日本DT201及錫萊毛羽儀等原理基本相似，而YG171B型則與G565相似，是目前國內最為理想的毛羽測試儀?？蛇B續測試1—50次，任意選定；毛羽長度一次同時測定1、2、3、4、5、7、10、12毫米，另外有數據自動顯示及打印記錄機械，可報告平均值，不勻率CV%及毛羽直方圖等，我國長嶺紡織電子儀器廠生產供應以上檢測毛羽的儀器。別特YG172A型毛羽測試儀能對紗線中毛羽的長短、數量及分布進行自動測試和統計分析，適于對短纖紗及上漿后的經紗毛羽的測試，它是利用光電轉換原理，把毛羽遮光引起的光的變化轉變為電信號，經放大整形處理而形成毛羽計數脈沖，經電子計算機給于轉換顯示。YG172A毛羽測定儀能反應出毛羽的分布的性質，適合于高速噴氣織機的要求，
對噴氣織機提高織機效率有作用。
4、紗線毛羽的分布及烏斯特H值的確定
應用德國Wzweigle565型及Wzweigle566型毛羽檢測儀對各種類型紗線的毛羽進行大量測試,發現大約有75%以上的毛羽長度低于1毫米,而有害的3毫米以上毛羽僅占1%。根據毛羽分布狀況及實際生產質量的要求，確定3毫米及以上的毛羽長度為臨界長度或稱有害長度，并把臨界長度３毫米的毛羽分布情況作為考核紗線毛羽的重要依據。
對毛羽狀況進行測定分析，得出紗線毛羽的累計分布符合負指數涵數規律，如圖3
烏斯特烏斯特公報對紗線毛羽的參考值早在８９年統計資料中做出明確規定，2007年公報中也規定了參考內容及相關的曲線，有毛羽值Ｈ、毛羽標準差ＳH、變異系數等指標。毛羽值H是指在紗線１厘米測量范圍內伸出紗體外的纖維長度，以毫米計算的累計長度，即每厘米長的紗上毛羽長度×毛羽根數。毛羽值H與紗線支數、捻度相關，紗線越細其橫截面中纖維根數越少， 伸出紗外的毛羽數亦少。紗線捻度越大，毛羽捻入紗體內的機會越大，毛羽亦少。
圖3紗線毛羽的累計分布圖
圖3中X─毛羽的設定長度（X-長度的毛羽根數）N(x)=Ae-bx-
式中：N(x)─等于或大于-1 A、B─反映紗線毛羽特性作為評價毛羽的指數
實踐證明：單色染色織物相鄰兩個用緯紗的筒子紗毛羽值H相差１及１以上時， 織物染色后會出現色差橫檔，雖然在原色布上這種毛羽分布的差別不明顯，但染色后會有明顯差別。
毛羽的標準差ＳH是考核毛羽分布的第二指標，是描述紗線卷裝內部毛羽變異的數值，相對于筒子卷裝紗而言，相鄰兩個筒子的緯紗間毛羽的差別也會影響織物的外觀。
毛羽的變異系數是CVh描寫整體毛羽分布的情況，是考核批量生產的紗線毛羽分布的均勻情況 在生產實踐中要特別注意解決毛羽H值及標準差ＳH的考核， 要努力消除錠子之間、 筒子之間毛
羽H值的差別，縮小毛羽分布的離散程度。改善整體毛羽分布的均勻度。
純滌綸短纖維純紡或混紡紗，由于毛羽存在會引起織物起球影響織物外觀，希望H值要要更小。
五、紗線的斷裂強力特性的檢測
1、單紗強力指標的重要性
隨著無梭織機速度不斷的提高，織機對原紗質量的要求也越來越高，特別是噴氣織機，引緯率已達3000米/分，織機轉速達到800-1000轉/分，有的高達1800轉/分以上，這種高速織機由于速度快，開口小、經緯紗張力大、緯紗的噴射張力大，因此對原紗質量提出更高的要求。日本編織協會織布技術委員會認為對原紗質量的要求首先是原紗的抗拉強度，其它質量指標如接頭、毛羽、不勻、結雜等均次之，瑞士蘇爾壽魯蒂公司認為40精梳紗斷裂強度應大于是18CN/tex，斷裂強度不勻率應小于10%，斷裂伸長率應大于5%。噴氣織機用紗的斷裂強度指標要求達到2007烏斯特公報的5%以內。但國內外許多織造廠家及有關織造技術的研究單位認為保證織機高效運行，單獨考核平均強力機單強不勻率兩項指標是很不夠的，應當認真考核關于原紗抗拉強力指標的最低強力（強力弱環）。許多國外紡織品貿易商在中國購買原紗時特別指出要考核原紗最低強力的指標。事實上，即使單紗強力值及強力離散程度都很理想，也會由于最低強力的存在而造成原紗斷裂，從而影響織機效率。對于原紗強力弱環問題早已引起國內外紡織生產及研究單位的高度重視，也取得很大的進展。
2、大容量原紗抗拉強力試驗儀的作用
⑴、為了真實反映原紗強力弱環的數量，瑞士烏斯特公司開發研制成功高速單紗強力機USTER TENSOJET,，這種高容量單紗強力試驗儀，最大試驗速度為400米/分，一小時可進行30000次單紗強力試驗，比目前普通試驗儀試驗速度快速238倍。國外早已把USTER TENSOJET-4高速強力作儀為考核原紗質量，把好原紗質量關口，提高織機效率的重要手段。
⑵、USTERTENSOJET-4高速
單紗強力儀是把好原紗關的重要儀器
①、測試速度高：如前所述USTERtensojet-4每小時可測3萬次試樣，最大檢測速度為400米。在USTERTENSOJET-4高速強力機試驗過程中由于是大容量的快速試驗，可發現一些偶發性的強力及伸率弱環，這是用抽樣試驗及數理統計的方法得不到的資料。但這些偶發性的強力機伸率弱環卻是后道工序提高生產效率的重要問題。
②、 USTERTENSOJET-4高速強力機還在試驗中可摸擬噴氣織機引緯時的噴射張力，當最大噴射張力與緯紗強力弱環相遇時必然會產生斷頭?，F代紡織廠的生產速度成幾倍的增加，這就意味著在經緯紗上的負荷峰值的增加，也成為引起紗線斷頭降低生產效率的主要因素，應用USTERTENSOJET-4高速強力機的摸擬噴氣織機引緯時的噴射張力的作用可迅速準確的發現為數不多的強力及伸率弱環。
③、根據產生斷頭的情況可對生產過程中強力弱環產生的原因進行分析并加以改進，大約有57-61%的強力弱環是紗在線的細節（細于正常原紗直徑的40%）造成（表3），細節產生的斷頭的種類有短細節、長細節及粗節細節的接合處三種。其它還有短粗節、植物性纖維、飛花、異纖、弱拈、及夾有結雜及大顆?；覊m的紗等，可根據紗線強力弱環產生原因分析改進。
經過長期生產試驗表明有61.03%的斷裂點是發生在細節處。但有些細節并不發生斷裂，還表明斷裂點不一定都發生在細節處。即斷裂點與細節并不完全吻合。約有39%的斷裂點發生在弱捻、粗節、結頭等處。轉杯紡紗有57%的斷裂點是發生在細節處。

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