1、纺织加工中棉结问题的研究?30?2005 年 6 月婀申锏问蛔碲邵东锋,袁辉(西安工程科技学院,陕西西安 710048)摘要:针对长期以来存在纺织加工过程中的棉结问题进行了研究 ,总结了棉结的定义和分类,分析了棉结的产生和影响因素,阐述了棉结的危害与控制,又对棉结的检测手段进行了探讨.相信会对纺织印染业解决棉结问题起到一定的推动作用.关键词:棉结;危害;控制;检测中图分类号:TS111.97 文献标识码:B 文章编号:10023348(2005)03003004棉花一直是世界纺织纤维中产量最大的纤维,约占总产量的 70%,多年以来棉结一直都是困扰纺织印染业的一个问题.棉结不仅存在于轧棉,清梳等
2、加工工序中,而且给后来的印染加工带来了很大的不便,是最终影响漂染后织物外观的关键因素,大大损害了最终棉制品的价值和质量.1 棉结的定义和分类1.1 棉结的定义目前美国材料试验协会对棉结的定义是:一根或多根纤维缠结,并形成无一定组织的圆形小块状物.但是 J.J.Hebert 等人通过大量研究发现,没有单根纤维自身缠结而产生一个棉结的现象,在多数情况下,棉结至少包括 5 根或 5 根以上纤维,其平均数接近 16 或 16 根以上,他们建议美国材料试验协会应按他们的试验结果对定义加以修正.还有一种区别于棉结的假性棉结,这些棉结虽然没有达到疵点的评分标准,但却使织物风格大受影响,熊军等人对此定义为:织
3、物表面附有的松散的近似棉结的微小纤维结.1.2 棉结的分类关于棉结的分类有多种分法,在 Pemson 的历史着作中,根据若干种棉结的形成原因,指出在原棉中至少存在有 15 种不同类型的棉结.Lerd 也叙述过在棉织物中发现 5 种不同类型的棉结.最近将这些分类缩减为 3 种:(1) 在多数情况下 ,那些仅有纤维材料构成的棉结,主要由于机械操作而形成的,称为机械棉结;(2) 棉结中含有外来材料 ,即在枯叶或棉籽壳一类杂质周围形成的生物或杂质核心的棉结,称为生物棉结;(3)在染过色的织物表面明显分布的起绒性棉结.这些棉结提出了一个新问题,在某些情况下,纤维是充分成熟的,即含将足够的次生胞壁,可吸附
4、始料;而另一些是典型的不成熟的,不可染的纤维.无论何种情况,在整理过的织物上,两者同时显现亮点或白星而占了很大部分.这种棉结可能是由于棉花被弄脏的结果(虫污,过分压紧等),或者是轧辊隔距不适当,或者是在轧棉中伴随产生疵点,不孕籽等.图 1 一种机械棉结的图 2 包含有种子壳屑的生物扫描电镜照片棉结的扫描电镜照片2 棉结的产生和影响因素2.1 籽棉水分过高,这是产生棉结的主要原因之一.含水量过高的籽棉,其纤维弹性差,刚性弱,不仅彼此容易粘连,而且容易粘附在锯齿上,不易收稿日期:20040907作者简介:邵东锋(1973 一)男,陕西蓝田人.西安工程科技学院纺织材料专业硕士研究生.北京坊织第 26
5、 卷第 3 期?31?-图 3 起绒型棉结的扫描电镜照片被刷下来,在反复钩拉过程中,纤维彼此紧密扭结,形成棉结.各类棉结的统计分析见表 1.表 12.2 成熟度不好.棉纤维的物理性能与成纱棉结的关系是以成熟度为中心的.愈是成熟正常的纤维,愈不易形成棉结.这是因为棉纤维的成熟愈好,纤维弹性,刚性亦愈好,在纺纱过程中的抗压,抗弯,抗拉的能力愈好,纤维在受表面摩擦而搓,卷,纠缠成棉结的可能性也就愈小.并且纤维在开松,打击,牵伸过程中承受机械作用力而产生断裂,形成短绒的现象也愈小.经清花工序后,产生的束丝少,棉结也少.当成熟系数在 1.5 以下时,纤维缺乏回挺力,纤维刚性较差.在纺纱过程中纤维的纠缠集
6、聚,以及带杂质的疵点软僵片,不孕籽,松紧棉束的转化等均是产生棉结的因素.根据统计资料,原棉成熟度系数越低时,成纱的棉结就多.2.3 籽棉卷太紧.这是轧花操作不当形成棉结的重要原因.轧花时喂花过多籽棉卷密度大,被锯齿勾拉并嵌在锯齿凹口的纤维,有可能被两旁紧压的棉籽所拉脱,在棉卷中形成游离纤维,这种游离纤维在各单粒籽棉相对摩擦下,容易形成棉结.另外,由于籽棉卷过紧,纤维被缠紧在锯齿根部不易刷下棉,未刷净的纤维又回到棉卷中,形成棉结.2.4 轧花机械状态或工艺不良.如锯齿形状不正,有缺齿或倒齿;工作面不光滑,有毛刺;毛刷刷棉不净,气流不畅等等,都会使纤维在轧花运行中受阻,在工作面滞留运转时间加长,纤
7、维之间发生反复摩擦,或者由于清花打击过度,纤维彼此扭结,形成棉结.2.5 纤维过细.在纺纱加工中易因受到剧烈的机械作用而断裂,或者纠缠而形成棉结.3 棉结的危害和改善3.1 棉结的危害棉结是纱线的主要质量指标之一,它不仅影响成品外观,而且对于后加工质量,如断头,印染布的质量都有不良影响,特别是棉结在后加工中不易去除,对纺织工艺和成纱的影响较大,使成纱条干不匀,断头增加.纱布上的棉结粒数增多,一般在染色后形成深细点或浅细点,造成纱,布等降级.因而这些棉结又称危害性疵点.直接影响棉纱及其织品的质量.根据 GB/q406-1993棉本色布 标准,棉本色布的评等,以织物的组织结构,幅宽,密度,断裂强力
8、,棉结杂质,棉结疵点各布面疵点各项指标中最差的一项作为棉本色布的品等.根据国家标准 GB/q4111993棉印染布标准,棉印染布质量由内在质量和外观疵点评等.本色布和印染布的布面疵点根据疵点种类,个数计分,分数愈高,疵点愈严重,分数超过规定值就要降等.3.2 棉结的改善3.2.1 纺织过程中棉结的改善(1)清钢落率的合理分配原则对品种不同可作适当调整,一般控制指标如下:清花工序统破籽率应控制在原棉含杂的100% 120%,落棉含杂率55%,除杂效率50%60%,棉卷含杂控制在 1.0%左右,棉卷结构开松良好.梳棉工序后车肚落棉率应控制在棉卷含杂的 150%170%,落棉含杂率40%,盖板花率为
9、棉卷含杂的 200%,棉网清晰度要求达到优,一级率 90%95% 水平,短绒增长率4%.(2)清钢的工艺路线原则根据原料性能来确定,一般如下:清花勤抓,薄喂,多混多松,少翻滚早落,多排.梳棉应高速度,紧隔距,强分梳,低刀大角度,加强四快一正,相应加大锡林与刺辊的速比.(3)减小工序摩擦阻力积极减小清钢工序分梳部件间的摩擦阻力,提高纤维伸直度,改善牵伸过程中纤维的正常位移是减小棉结的重要措施,如棉束通道必须保持光洁,无缠粘挂,气流通畅,风扇速度要比打手一般高30%左右 ,各棉箱的剥棉比应在 1:1.8 以上,彻底消除返花现象,棉箱储棉量在 2/3 左右为宜.梳棉锡林与刺辊速比可适当加大到 1:2
10、 以上为宜.(4)温湿度的控制棉卷回潮应在 6.5%7.5%,并控制清花生产车间相对湿度不能过大,一般不超过 70%.这样可以减小纤维的抱合力,增大纤维的弹性,有利于纤维?32?2005 年 6 月在加工过程中的分梳和转移.梳棉生条回潮率应在6.5%左右为宜,相对湿度可在 60%左右.温湿度的管理,对于棉结杂质也是一个不可忽视的因素.(5)落筒控制生熟条筒在生产过程中不应卷装过满,落筒后棉条高出筒口超过 250mm 时,棉结比较正常的平落筒要增加 15%20%. 因此一定要定长,定时落筒,以免人为造成棉结增加.(6)提高精梳工序的效果一般可排杂质 50%60%, 可排棉结 10%20%.为了减
11、少精梳棉纱的结杂,应注意提高小卷质量,力求提高纤维伸直平行度,以充分发挥精梳机的梳理作用.适当减少小卷的定量,采用薄喂,可减少棉结的产生,也还可以加密梳针研究,加强梳理以及采用整体锡林,其落棉率一般可在 16%-20%.(7)掌握配用原棉质量通过实践得出,当配棉用百克棉结在 100 粒左右时,成纱棉结能控制在 50 粒水平,当上升到200 粒以上,成纱将产生 20 粒以上的波动,对有害粒数也应加以控制.一般在乙档可配 200 粒以内,在中乙档可配 220 粒以内,假如超过这个范围,成纱粒数将会出现报警,即 120 粒以上了.像这样的棉纱虽然未降级,但棉杂偏多,而被包卷在纱条内外层,直接影响成纱
12、条干.也说明纱的疵点多,这样就会干扰牵伸过程中纤维的正常位移,造成条干不匀,容易产生粗节等纱疵.3.2.2 印染过程中棉结的改善关于改善棉结染色遮盖性的研究,国内外的科研人员曾做了不少工作,归纳起来印染工作者多采用 3 种途径来改善未成熟棉结的染色遮盖性:(1)前处理对染色遮盖性的影响通常,适当的退浆,煮练和漂白是保证染色效果的基础.可是 M.D.Waston 的研究结果表明,前处理工艺中只有碱丝光能够在一定程度上改善未成熟棉的染色遮盖性.氢氧化钠对未成熟棉的作用据说是使纤维的胞壁变厚,而不是将其形态由带状转化为圆柱状,这与成熟棉纤维的情况是不同的.Bailey等曾研究了不同浓度氢氧化钠溶液对
13、未成熟棉结的染色遮盖性的影响,发现用 13%15%的氢氧化钠对织物进行半丝光处理后,能改善棉结的遮盖性,因此确定出 14%的氢氧化钠是最佳碱处理浓度.L.cheek 等人也有与之吻合的结论 .14%的氢氧化钠之所以能改善未成熟棉的遮盖性,这是一方面牺牲了成熟棉纤维的部分染料上染率,另一方面是最大限度地提高未成熟棉纤维的染料上染率.(2)染料结构对棉结染色性的影响实验中发现,有些染料对棉结的遮盖性好,有的则很差.染料对棉结的遮盖性好坏主要与染料的分子结构,染料与纤维素纤维,染料本身的相互作用有关,具体来说,就是与染料和纤维之间的作用力的强弱,以及染料在纤维中的聚集状态有关.人们注意到,对纤维素纤
14、维具有较高直接性和较差移染性的染料遮盖棉结的性能好.L.Cheek 发现,染料分子中伯氢基,仲氨基,酰氨基,脲基及磺酰氨基的数量多者,染料对棉结的遮盖性好.随着染料分子中氨基,酰氨基等基团数的增加,染料和纤维之间形成氢键的机会多,染料对纤维直接性好,表现出较好的棉结遮盖力.卤素取代基对染料遮盖力也有影响,卤素取代基越多,遮盖棉结的性能越好,取代基数量相同时,含溴的染料比含氯的染料遮盖性好.该现象多发生于还原染料.染料的分子形状对遮盖性也有影响.平面型染料一方面有利于染料与纤维的相互作用,另一方面也有利于染料在纤维中的聚集,因而具有较好的棉遮盖性.分子体积大的染料对纤维直接性高,但棉结遮盖性并不
15、好,这可能是染料分子体积过大,阻碍了染料向纤维内部的渗透.(3)阳离子化及其它处理对棉遮盖性的影响为了提高染料在纤维上的固着能力,R.D.Meht 等采用阳离子聚合物涂层的方法对织物进行预处理,然后用直接,活性和酸性染料染色.实验表明,经预处理后,每种染料都可遮盖各种类型的棉结,甚至包括死棉纤维,而且经涂层处理后,织物的手感和主要机械性能基本上不受影响.除此之外,还有人用壳聚糖处理织物以改变死棉的遮盖性,效果也不错.4 棉结的测试直到 1990 年才出现能测棉结的乌斯特(Uster)高级纤维信息系统(FA15 一 N),它不仅可以测原料的棉结数,也可以测纺织厂各道工序中的纤维所含棉结数.这种仪
16、器的主要优点在于它能大大节约时间,用这种仪器测棉结所花时间只是人工点数棉结数所花时间的 50 分之一.纱线中的棉结数可以用 Uster 条干均匀度仪测得,棉卷中的棉结可以用锡林针板采用目测计数法测得.据报道,有一种新的棉结测试法,只需将试样分成质量相等的若干分,人工点数每一份中是否含有棉结直到出现不含棉结的试样(比如第 N 份试样才不含棉结),前面的 N 一 1 棉结数(个)/每份纤维样品的质量(g):logaN.使用这种方法测棉纤维的棉结数被证明是很有北京翁炽第 26 卷第 3 期?33?效的.纺织厂各准备工序中的纤维所含棉结数都可以用这种方法测得.在从原棉到生条的生产过程中取 22 个样品
17、做试验,结果,用传统的人工点数法和由新方法所测得的结果之间的关系系数为 0.93.5 结语棉结是纺织印染加工中的常见问题,其产生和危害贯穿纺织印染加工的始终,无论哪道工序出现问题,都会影响后来工序和产品最终质量,只有从纺织到印染的各道工序加强注意,采取措施降低或消除棉结,才能保证棉制品的最终质量与风格.参考文献J.1989,(4):3-4.:2熊军.假性棉结初探J. 棉纺织技术,2000,(12):725727.3蒋忠诚.棉结产生的因素初探J.四川纺织科技,1989.(2):28 30.4钱樨成译. 棉纤维成熟度及其重要性研究J.棉纺织技术,2002,30(3):61-62.5李维芳.浅析棉结
18、的产生与降低J.重庆纺织,1994,(4):18-20.?:6HA_SSEONG,JAE-PILKIM.PrepngChitoOligosaccharidesasAntimicrobialAgentsforCottonJ.TextileResearchJournal,2001,69(7):483-488.7YKuwahara,KTokunaga,Sehitosan.HybriddeodorantagentforfinishingtextilesJ.HasebeAatccReview,2001.1(11):2327.1Hebe.,JJ.Mi.棉结的剖析 .国外纺织技术纺织分册1?DiscUssi
19、0nonnePlntextileProcesslngSHAoDongfeng.YUANHui(XianUniversityofEngineeringScienceTechnology,Shanxixian710048,China)Abstract:Studiedthenepproblemwhichexistedintextileforalongtime,summarizethedefinitionandclassificationofthenep,analyzethecauseandinfluencefactors,expoundtheharmandcontrolofthenepaSwella
20、sdiscusstheexaminemethod.ItwilltakeanimpulsepartinsolvethenapproblemintextileprocessingKeywords:nep;harm;control;examination(上接第 21 页) 艺及性能研究J.中国纺织大学,2000,26(1):32-36.集喜赫6姚春秀,柯勤飞 ,吸附性白细胞滤材表面润湿性能的测x 瓢试J.产业用纺织品,2000,18(7):12-15.1贺福敏.滤除血液中白细胞的非织造布J.产业用纺7杨超.介质阻挡放电对血液过滤材料表面改性的研织品,1994,12(5):27-30.究(硕士论文)D. 东华大学,2001.2杨海华,柯勤飞 .血液过滤用非织造布的发展J.非织8唐晓亮,冯贤平,黎志光等.常压介质阻挡放电间隙的造布,1999,13(2):19-22.选择及其在材料表面改性中的应用J. 物理实验,
