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原棉性能对纱线质量影响的基础理论分析

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纺织面料网   tex.org.cn   日期:2012-09-17

【摘要】从原棉的各项指标着手,理论上分析原棉性能对纱线质量的影响,对企业生产具有一定的理论指导意义。

我国使用棉花纺纱织布已有5000多年的历史,目前棉花仍是纺织工业的第一大宗原料。棉纤维作为一种具有良好吸湿性、透气性、保暖性及柔软性的天然纤维素纤维,在纺织材料领域一直扮演着重要角色。在纺纱生产中选配原棉时,棉纤维的长度(短绒率、长度整齐度)、马克隆值(细度、成熟度)、强力、断裂伸长率、棉结、杂质、回潮率、色泽和含糖等指标与成纱质量关系密切,直接影响成纱质量。然而,决定成纱质量的各个棉纤维指标之间相互影响、相互作用,共同决定成纱的质量水平。客观评价棉纤维的单个物理性能指标对成纱质量的影响,对实际生产过程有着现实的指导意义。

1棉纤维长度(整齐度、短绒率)

棉纤维长度是指伸长纤维两端间的距离,即纤维伸直但不产生伸长时的长度。棉纤维长度是反映棉花品质优劣的一项重要指标,同时也是决定棉纤维纺纱使用价值高低的主要因素之一。纤维长度影响到成纱中纤维间接触面的大小,如果纤维与纤维之间的接触面大,当纱线受到外力拉伸作用时,纤维的滑脱率减少,这时使纱线拉断的因素是以纤维拉断为主,滑脱次之,故成纱强度得到提高。

棉纤维长度整齐度是对棉纤维长度分布状态的描述,是反映棉纤维长度分布的集中性与离散性的指标。整齐度好,说明棉纤维长度分布比较集中,对纺纱生产和成纱质量有利。整齐度好的原棉不仅对梳理有利,而且在清梳和精梳工序中有较少的落棉;纤维在牵伸过程中,浮游纤维也较少,可减少细纱断头率,降低棉纤维绕罗拉、绕胶辊、绕皮圈的现象。棉纤维整齐度差时,在牵伸区域中过长的纤维易被拉断,而过短的纤维不受前后罗拉控制呈游离状态,使成纱条干不良或成为落棉,影响成纱强力。

棉纤维长度低于某一界定长度的纤维重量占纤维总重量的百分率称为短绒率。短绒率是表示棉纤维长度整齐度的一项指标,国内外规定有所不同:我国规定小于16mm以下的棉纤维为短绒,国际规定小于12.7mm(0.5英寸)的棉纤维为短绒。短绒率对成纱的强力、条干均匀度、外观疵点等影响很大。因此成纱中存在短绒,可增加纤维间的滑脱机会,降低成纱的强力;在牵伸过程中,短绒往往不易被前后罗拉控制,成为游离状态的纤维,造成成纱条干均匀度差变。

纤维长度越长,长度整齐度越高时,成纱条干越好;纤维长度很短,特别是长度整齐度很差时,由于牵伸过程中大量短纤维成为浮游纤维,致使纱线条干恶化,成纱品质下降。

2马克隆值(成熟度、细度)

马克隆值是棉纤维成熟度和细度的综合反映,是棉纤维成熟度和细度的函数,是指在特定条件下一团棉花透气性的度量。马克隆值高的棉纤维断裂比强度好,能经受开清棉机械的打击,易清除杂质,不易产生棉结和索丝,成纱条干均匀,外观光洁,疵点少,成品制成率高。但马克隆值过高,会影响成纱强度;马克隆值过低的棉纤维往往成熟度差,染色性能差,容易产生有害疵点。棉纤维的成熟度是指纤维细胞壁的增厚程度,即纤维素在细胞壁中充满的程度。胞壁越厚,成熟越好。除纤维的长度指标外,断裂比强度、细度、天然转曲数量、弹性、吸湿性、染色能力等指标都与成熟度有着密切的关系,因而棉纤维的成熟度被称为棉纤维的综合性能指标。成熟度高的棉纤维形态饱满、天然转曲多,手感好,成纱强力高。在纺织过程中能经受机械打击,易清除杂质,不易产生棉结和索丝,飞花和落棉少,成纱条干均匀,成品制成率高,弹性较好,而且织物耐磨性好,吸色性能好,织物染色均匀;成熟度差的棉纤维,纤维僵直、缺乏回挺力、纤维容易扭结,成纱棉结多,吸色性差,容易在深色织物上显现白星,影响外观。成熟度中等的棉纤维,由于纤维较细,纤维间抱合力大,因而成纱强度较高;成熟度过低而单强下降大的棉纤维成纱强度不高;成熟度过高的棉纤维偏粗,转曲少,抱合差,对成纱强力不利,成纱强度亦低。


棉纤维细度与成纱强度关系密切,同支数的纱,纤维愈细,则截面内纤维根数愈多,纤维间相互重叠的地方多,抱合力愈强,纤维不易滑脱,成纱强度高。但纤维的细度必须与纤维的断裂比强度相适应,若用成熟差的薄壁纤维纺纱,由于单纤维强度低,使成纱强度反而降低,因而这样的细纤维无助于成纱强度的提高。棉纤维细度与成纱条干均匀度关系也很大,当成纱中不计纤维细度的变异时,纤维越细,成纱的条干不匀率越低。但当纤维越细,在纺纱过程中容易扭结或者折断,清棉、梳棉处理不当时容易产生大量短纤维,并在高速牵伸时造成棉结,使外观疵点增多,纱条中包卷了棉结,形成粗节纱,反而对成纱条干均匀度不利。

3棉纤维的断裂比强度和断裂伸长率

棉纤维的断裂比强度是指束纤维受到拉伸直至断裂时,所显示出来的每单位线密度所受的力。棉纤维具备一定的强度,这是具有纺纱性能的必要条件之一,也是表示纤维性能的重要指标之一,与棉纤维的成熟度、细度等指标有着密切的关系。因为棉纤维在纺纱过程中,不断地受到外力的作用,要使其纺制成一定形状、一定粗细、一定强力的纱线,这就决定组成纱线中的单纤维必须具有一定的强度。

棉纤维的强度不单决定于纤维的粗细,而且与棉花类别、品种等有关。一批原棉中,单根纤维的强度与纤维的其他指标一样,存在很大的差异,因此要求得到的单纤维的强度应具有代表性,必须测定相当多的根数。在棉纺织厂的实际生产过程中,为快速测定棉纤维的强度,一般都用束纤维强度换算单根纤维的强度。在其它条件相同的情况下,单纤维强度高,纤维本身断裂困难,则组成的纱线强力高;纤维过粗或富有刚性,单纤维强力虽高,因纱条截面中纤维根数减少,成纱强力增加较小;单纤维强力低或强力不匀率大,成纱中弱环增多,成纱强力降低,并且在加工过程中容易形成棉结和索丝,同时短纤维含量和落棉量增多;单纤维强力虽然偏低,而转曲抱合力等正常,细度适中时,对成纱强力的影响较小。

断裂伸长率表明纤维在断裂时伸长程度的指标。是指纤维在外力的作用下,到断裂时所增加的长度与未拉伸前长度的百分比。一般来说,断裂伸长率数值越高,表明抵抗外力拉伸而形变的程度大。对于棉纱及织物来说,可增强其自身弹性。

4原棉的疵点和杂质

原棉疵点包括索丝、棉结、软籽表皮、带纤维籽屑等。原棉杂质是原棉中夹杂的非纤维性物质,如不孕籽、棉籽、破籽等。原棉中的带纤维籽屑、不孕籽和棉结等细小杂质轻而小,清钢工序不易清除,但易分裂,使成纱杂质增多,棉纱中的粗节大多数是由于棉结杂质包卷在内形成的,使棉纱条干不均匀,疵点、杂质增多。原棉中带纤维籽屑、棉结、僵瓣等是造成棉纱粗节的主要原因。实践证明,1g棉纱中的疵点粒数比1g原棉中的疵点粒数要多数倍。由于棉结杂质是棉纱评级的主要指标之一,而且最终影响成品质量,所以必须严格控制原棉的疵点和杂质。

5原棉的回潮率

棉纤维回潮率的高低与成纱的强力、疵点、条干的均匀度都有密切的关系。回潮率高,纤维的刚性降低,棉块不易开松,纤维容易互相纠缠形成棉结,纤维与杂质黏附,除杂困难。在清花工序中增加打击次数,势必损伤纤维或分裂杂质,增加落棉,成熟差的纤维尤为显著;回潮过低时,在棉纺过程中,纤维易被打断或损伤,短绒增多,增加飞花和断头,易起毛羽,而且易产生静电,不易梳理,牵伸困难,给成纱强度、条干均匀率带来危害;回潮率适当时,有利于牵伸和加捻后纤维间的抱合,可以提高成纱强力和条干均匀度。如果配棉成份中,各成份间的回潮率差异过大,不仅会造成原棉松弛,混合不匀,而且会导致原棉成团、成片,增大操作难度,使各种半制成品质量不佳,成纱强力不匀,疵点杂质增多,条干不匀率增大。棉纤维要有适当的回潮率,保证成纱质量。


6棉纤维的色泽

棉纤维色泽指颜色和光泽。品质好的原棉,色泽洁白或乳白,富有丝光,不带或微带染污棉;颜色呈阴红或阴黄少丝光的棉花为次;灰褐色无光泽而发呆者为最劣。色泽的好坏一般反映着棉纤维断裂比强度的大小和成熟度的好坏,凡丝光好、洁白或乳白的棉纤维,成熟度良好,断裂比强度也高,成纱质量好。

棉纤维的颜色差异在配棉交接上不可忽视,不然会直接造成黄白纱,使布面出现横档。例如由于存放年限不同,陈棉色泽乳白偏黄,而新棉洁白或乳白,当新、陈棉混合使用时,由于色泽差异过大,容易产生黄白纱。所以,在配棉成分更替时,更替百分率不能过大。

7棉纤维的含糖

长久以来,高含糖棉的黏性问题一直困扰着纺织工业的生产,在纺纱过程中因棉花的黏性导致在并条、粗纱和细纱机上产生“三绕”现象(绕皮辊、绕皮圈、绕罗拉),引起成纱条干不匀率和断头率增加。棉花的含糖分为内源糖和外源糖,内源糖又称生理糖,属于植物本身因素的糖分,这些糖分主要分布在棉纤维中腔的内壁上,不会产生黏性问题;外源糖属于外来的糖分,如昆虫分泌物、植物受伤部位分泌的黏液和棉叶蜜腺分泌物等。这些物质分布在棉纤维的外表面,是产生黏性缠绕的根源。棉纤维含糖高,在高温高湿情况下融化发黏,造成纺织机械脏物积累,引起频繁停工清污;纤维黏性大,纺纱过程缠绕现象严重,容易产生断头,甚至无法生产。因而应经常进行原棉含糖检测。降低黏性的传统方法是对黏性棉堆放处理,降低温、湿度,将黏性棉和非黏性棉混合使用或采取喷洒消糖剂预处理等。

8结语

总之,棉纤维各种物理性能与纺纱二I=艺、棉纱品质的关系非常密切,不是简单的线性关系,而是非常复杂的、互相影响的非线性关系。因此,在原棉进厂检验时,要对原棉的各项品质进行测定,综合各项指标进行配棉、以利于纺纱,从而提高原棉的利用率,提高成纱质量。



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