论纱线质量与控制

谢家祥

(夏津县润通纺织有限公司，山东 德州 253200)

论纱线质量与控制

谢家祥

(夏津县润通纺织有限公司，山东 德州 253200)

为了指导企业制定合理的纱线质量指标，对纱线质量指标及乌斯特公报进行正确解读，并从原材料控制、工艺过程控制和不稳定因素控制3方面详细分析控制纱线质量的要点，重点分析棉纤维的自然性状、加工性状及其选取与选配方法，提出工艺设计和控制的3个理念和3个原则。指出：纱线质量应以适应织物的要求及最终使用性能为标准，不能盲目追求乌斯特公报水平，综合认识纱线质量涵义，才能制定合理的质量目标；正确解读原料指标对质量的影响，合理选用适宜的纺纱原料；根据原料特性和产品需求制定加工工艺，工艺设计控制要树立全局理念、精准控制理念和稳定控制理念；工艺控制应遵循渐进原则、保护原则和效率原则。

纱线质量；质量指标；乌斯特公报；原料；纤维；开松；梳理；牵伸；卷绕

1 纱线质量认识

纱线质量对纱线生产商和使用商而言是比较敏感的词汇。不同企业的质量决策者对纱线质量有着不同的认识和解读：有的认为质量代表着高成本付出；有的认为质量代表着低成本原料的优良处理进而生产出好的产品；有的认为纱线质量差是原料经过了破坏性的处理。实际上，这些说法都是片面的。纱线质量是选择合适的原料，经过正确的加工工艺，从而生产出适宜的纱线产品。

大部分纱线用来织造织物，而织造效率、质量、后处理质量及其实际使用性能的优劣，也成为评定纱线质量的标准。虽然织物品种千变万化，但从织造原理看，可分为机织和针织两大类；根据织物的组织结构和用途又分为许多种类，且每种织物对纱线质量指标都有特殊的要求。

纱线质量分为广义质量和狭义质量。狭义讲，纱线质量应以所织造织物的要求和该织物的最终使用性能为最高标准。广义讲，除物理性能和适用性外，纱线质量还需涵盖服务及更多涵义，如某批质量指标优良而延期交货的纱线也不能算为质量适宜的纱线。

1.1纱线质量指标

长期生产实践中总结出来的纱线质量指标有几十项，检测分析这些指标，可以预测纱线的适用性。随着技术不断进步，使用各项纱线指标模拟虚拟纱线和织物成为可能，可在使用前形象、直观地观察织物质量及效果，以确定织物的适用性。检测这些纱线指标，并据此对生产过程做出调整，就是为了使纱线最大限度地满足织物的性能需求，避免纱线选用错误和浪费。同时，纱线质量指标并不能完全反映纱线是否满足织物要求，因此不能盲目追求纱线质量指标，或过度追求某些单一指标，如条干CV值。

织造企业对纱线质量的认识和使用不尽相同。第一种情况是管理规范的规模化工厂，选用纱线前对纱线成品从包装(外形、质量)、开包目测(纸管数、纸管破损、管端挂纱和飞花)、纱线质量指标测试到上机试织、织物染色和漂白进行纱线质量的全面检测，以确定适合织造的品种；第二种情况是不解读纱线指标，只相信织物质量，选用前进行试织打样；第三种情况是作坊式工厂，不懂、也不看纱线指标，盲目织造。因此，对纱线质量指标要有综合认识。

1.2乌斯特公报解读

乌斯特公司从20世纪50年代开始提出并实现了对纱线均匀度的电子检测，发展到今天，乌斯特公报(以下简称公报)已成为纱线质量的标杆。那么，公报代表着什么呢？公报是一个涵盖范围较广的(或全球范围)工厂纱线质量指标分布情况统计值。不能单纯的说公报5%水平的纱线好，而公报50%水平的纱线差，如：价格一样的纯棉普梳95%水平的纱线适应的布种，而相同原料、相同工艺生产的公报5%水平的纱线却不适应；异纤含量高的纱线无法满足漂白织物要求，但对染色织物而言却不那么重要；毛羽指数能正确反应布面清晰度等效果，但布匹后期起毛、起球的过程复杂，单一毛羽指标无法正确预测布匹实用性能；纱线在后期织造和使用时，动态摩擦破坏无法由定强拉伸的单纱强力和伸长率完全准确预测；偏移率DR值是影响布面外观的一项重要指标，但公报没有对该项指标进行统计，而实践证明，其与布面效果有极大的正相关性。

部分质量决策者盲目追求纱线质量的公报水平，浪费了大量人力、物力和财力。但公报中的一些半成品质量指标及某些品种的单纱断裂强力指标，对国内工厂而言是相对较难达到的，这也许与统计样本的来源有关。应切实认识到生产线的“软件和硬件”水平，才能帮助质量决策者认识纱线质量，制定合适的质量目标。

2 控制纱线质量的要点

2.1原料控制

原料的物理性能在很大程度上决定了纱线的质量水平。纺纱不一定要用最好的原料，但要用最适宜的。做好原料纤维指标的正确解读和原料的选配、混合，充分利用各种原料间性能的互补，利于工厂稳定控制纱线质量和生产成本。

2.1.1棉花

在生产过程中正确、充分地解读棉纤维的各项质量性状，并应用各品种棉花的优良性状进行合理搭配是做好纱线的关键。棉纤维的质量性状可分为自然性状和加工性状。

2.1.1.1自然性状

由于品种、产地不同，原棉在生长过程中形成了长度、线密度、成熟度、黄度、反射率、强度、断裂伸长率、卷曲率和僵片含量等棉花的自然性状。转基因种植技术的应用，使细绒棉的抗虫、抗害能力增强，单位产量提高，但棉纤维的线密度、长度和卷曲率等指标变差，适纺性能有所降低。马克隆值为A级的棉花成熟度不佳，目前成熟度好的棉花马克隆值多为4.0～4.5，2016年约达4.7。主体长度达30 mm，单纤维断裂强度达30 cN/tex的“双30”棉花非常稀少，给纺纱行业的发展带来很大难度。2017年新疆棉的整体品质有了大幅度改善，“双30”棉花资源丰富，这是由于棉花生产商对质量的关注越来越贴近下游用户的要求，而不是一味追求华而不实的外观指标以增加产品的卖相。

2.1.1.2加工性状

将棉纤维从棉籽上分离的过程称为轧花，轧花过程中形成了棉纤维的含杂率、回潮率、短绒率、长度整齐度、棉结与索丝含量和异纤含量等加工性状。棉花经轧花设备处理(重物分离、籽棉清理、轧花、皮棉清理)抛除杂物、剥离棉籽、排除部分杂质，制成连续的絮状物，并经均匀打包制成便于运输的、可供纺纱厂使用的原棉。轧花加工没有纺纱过程控制的那么精细，导致棉纤维在轧花过程中受到破坏。

a) 不同成熟期的棉花分类采摘和收购环节做得不好，尤其是机采棉，由于棉花品种问题会造成棉花花期和铃期不集中，机采棉的一次性采摘会造成棉花主体品级占有率低。

b) 轧花产量提高，轧花机锯片的高速运行使棉纤维严重损伤。

c) 为了追求棉花的外观质量而提高皮棉清理机速度，增加皮棉清理道数(尤其是机采棉)，使棉纤维大量破坏导致短绒率增加[1]。

这些都严重影响了棉纤维的纺纱性能，给纺纱选用优质棉造成困难。原棉选用中，对高等级棉花不刻意选用轧工质量达P1的棉花，含杂率在2.0%～2.5%，对纺纱来说是可行的。

2.1.1.3棉花的选取和选配

棉花选购的初步检验方法——手感和目测是直观且高效的。手扯长度应接近棉纤维的主体长度；手抓棉花有较强的膨胀感，说明棉花纤维粗，成熟度好或过于成熟，纤维自然卷曲好，刚性大；开包时棉花膨胀力大说明纤维回潮率小或纤维粗。手抓一把棉花，迎着光线看有毛绒感、漫反射光线差，说明纤维短绒率高、整齐度差；若光线亮泽，说明纤维整齐度较好。随着光电和信息技术的应用，AFIS和HVI等棉纤维检测仪器能提供更加精确的物理性能指标，为棉花的选取和选配提供准确的数据依据。精漂汗布、深色汗布等高密、超薄的纬平针织布等精品布种，对纱线各项指标提出了较高的要求。因此，要生产出满足要求的高档纱线，就要选用各项质量指标较好的棉花。以细绒棉为例，要重视以下指标：① 主体长度不小于28 mm；② 短绒率[16 mm(W)]不大于15%；③ 马克隆值为4.2～4.5或4.5～5.0，根据纺纱号数选用；④ 马克隆值极差不大于0.5；⑤ 长度整齐度不小于83%；⑥ 单纱断裂强度不小于28 cN/tex；⑦ 纤维长细比不小于15 mm/dtex，在选用粗或短的纤维时要高度重视。

纤维长度在纤维质量对成纱质量的影响中所占权重比是第一位的。乌斯特公司相关试验证明[2]：长纤维与纱线条干均匀度的相关性系数达0.85，与纱线断裂强力的相关性系数达0.88。如果依靠增加纱线捻度来弥补强力缺陷，会造成纱线退绕时捻缩严重，纱线弹性降低，布料粗硬、抗褶疲劳极限降低等不良问题。

短纤维在分梳和牵伸过程中都是不受握持或难于控制的，故棉纤维的短绒率会影响纱线的条干均匀度、断裂强力、毛羽指数、IPI纱疵和偶发性纱疵等指标。对于精梳品种，由于精梳机具有强大的排短绒能力，短绒率指标可适当放宽。

马克隆值是衡量棉纤维线密度和成熟度的一个综合性指标，在棉花选配时要充分解读该指标反映的信息。马克隆值高的纤维线密度大、成熟度相对较好或过于成熟、强力高、初始模量大；马克隆值低的纤维线密度小、成熟度相对较差、强力低、初始模量小。不同马克隆值的棉纤维纺CJ 18.2 tex纱成纱质量对比见表1。

表1 不同马克隆值的棉纤维纺CJ 18.2 tex纱成纱质量对比

混棉马克隆值主体长度/mm断裂强度/(cN·tex-1)整齐度/%条干CV/%细节粗节棉结个·km-1单纱强力/cN3mm毛羽/[个·(10m)-1]A3.762828.784.111.15031131926.7B4.472829.183.711.37031430731.2

试验证明：马克隆值每增加0.5，成纱条干质量变异系数会增加0.2%～0.3%。马克隆值过大的纤维由于初始模量大，不易形变，在加捻过程中总有向纱线表面转移的趋势而形成毛羽；马克隆值过小的纤维由于断裂强度低，在松解和分梳过程中易断裂形成短绒，从而造成成纱毛羽增加。因此，马克隆值过大或过小的纤维，都不利于纱线毛羽的控制。纱线毛羽多会导致浆纱质量不好，织机开口不清，织布时损耗过大(针织厂织造损耗大于3‰时，会造成质量反馈)，布面不清晰，染色不鲜艳、出现横档，漂染后起毛、起球等问题。马克隆值高(4.5～5.0)的纤维可纺中、粗号纱。在应用低品质棉纤维时，要充分注意长细比，一般不小于15 mm/dtex最好，即纤维粗，则长度不可过短；长度短，则纤维不可过粗。

图1 长度差异大的纤维按50%混棉的纤维长度曲线

配棉应选用具有不同性状的多个品种的棉花，以增加纤维的互补性，有利于提高成纱质量，也可降低棉花接批时带来的原料变化差异，保持成纱质量的稳定性，避免本色色差、漂白色差和染色色差疵布的产生。在日常配棉中，除注意“轴向分散、周向散开、削高填缝、抓破即停”等配棉常识外，还应注意在没有多仓混棉机的传统圆盘式抓棉机清花生产线中，成分占比低于10%，占1个包位的品种要拆包放置3个以上抓取点，以保证混棉均匀。而非清梳联生产线，棉卷采取“横放纵取”的操作方法也能提高混棉的均匀性。

2.1.2其它棉型纤维

随着人们对服饰用布的多样性和工业用布功能性要求的提高，越来越多的新型纤维被开发出来并应用到纺织服装领域，差别化、功能性、绿色纤维已成为纺织业的新宠。天然纤维除棉、麻、丝、毛外，出现了竹原纤维；再生性纤维更是多种纤维素纤维和动物蛋白纤维丛生；合成纤维中出现了更多的差别化和功能性纤维；部分矿物纤维也被应用到纺织领域。

不同纤维在生产中经过改性处理，虽增加了其特殊功能，但在一定程度上影响了纤维的适纺性；此外，还有部分纤维做改性处理是为了增加其可纺性。在纺纱时要注意以下指标：长度、线密度、强度、卷曲数、比电阻、含油率、回潮率、疵点含量、超长和倍长纤维含量、软化点和熔点等，应针对不同的纤维性能制定不同的生产工艺。长度、线密度、强度和卷曲数决定了纱线的强力，影响工艺过程中的喂取隔距、分梳隔距、分梳部件速度设定以及转移的难易和成形的好坏；比电阻、含油率和回潮率影响加工过程的静电效应、通道部件表面污渍的积累和偶发性纱疵的产生；疵点含量、超长和倍长纤维含量影响原料消耗；软化点和熔点影响工艺过程中的分梳和加捻部件的速度，对软化点过低的纤维要避免温度过高而造成的纤维软化、熔结。

2.2工艺过程控制

2.2.1工艺过程

环锭纺纱生产工艺主要分为清理、分梳、牵伸和成纱四个主要过程和其它附加加工过程。

2.2.1.1纤维初加工——清理，传统上称为清花。主要是通过抓取，将棉纤维喂入生产线；经打击、松解、分离后，使其分解成单位体积较小的块、片、束，以便于喂入下一工序进行精细分梳；通过排除体积较大的非纤维物质和长度较短的短绒及未成熟纤维，提高纤维的清洁度；同时，伴随着混合作用将不同配棉的纤维块均匀离散。

2.2.1.2纤维基础加工——分梳。主要是通过精细梳理，提高纤维取向度、分离度、伸直度和整齐度；将体积更小的非纤维物质和长度更长的未成熟纤维排除出纤维集合体；同时，伴随着转移、凝聚，把小纤维束或单纤维进一步混合、离散。分梳的本质是为成纱提供单体质量和整体结构优良的纤维集合体。

2.2.1.3纤维终端加工——牵伸。主要是通过可控的纤维变速把纤维条变细。牵伸提高了纤维的伸直度、平行度和分离度，使纤维均匀分布在纱线截面内；同时，伴随着并合作用将单纤维再进行一次充分混合，而集束作用增加了纤维条的抱合力；牵伸还可排除一部分微尘和不受控的纤维。

2.2.1.4纤维成纱加工——强力的给予。在环锭纺纱过程中，强力的给予基本是通过加捻实现的(曾经有过粘合方式的强力给予)。纤维集合体经过系列加工后，无论单位截面积内纤维数量多或少，在未施加强力给予前，只能称之为纤维层、纤维丛或纤维条；加捻后才称之为粗纱或细纱。

2.2.1.5纤维附加加工——混合、卷装和成形。附加加工是伴随着主要加工过程进行的，混合作用主要是提高性状相同的纤维块、纤维束甚至单纤维在纤维集合体中的离散度，有利于纱线在较长的纵向长度上，保持每一短片段纱线物理性能一致，避免造成强力变异、质量变异及染色性能差异等质量缺陷导致投诉的发生。混合有多种形式，主要加工过程中伴随着混合、转移、凝聚或并合，都有纤维混合作用。卷装是为了便于生产线上的工序制品在不同加工工序间的运输和喂入。成形主要指成纱的最终成型加工工序，而随着电子清纱器能力的提高和广泛应用，赋予了成形加工更深的意义。

2.2.2工艺控制

成纱工艺是一门试验性工程学科。根据原料特性和产品需求，通过理论指导和工艺试验，制定合理的加工工艺是优化工艺加工方法的正确理念。工艺方法是否合理，要辩证地接受、辩证地运用许多研究成果和方向，不能盲目地将未经充分验证的工艺方法进行推广，这需要质量决策者格外注意。

2.2.2.1工艺控制理念

工艺控制理念主要有以下3点。

a) 全局控制理念。工艺设计从生产过程开始就要立足全局，关注每一道工艺加工处理对最终产品的影响，而不要为了改善各阶段流程半成品的指标去改变整体工艺设计的完整性。

b) 精准控制理念。要精准地控制每道加工工艺，因为每道工序的失误最终都会体现在纱线上，要极力避免用后道工艺加工补救上一工序的失误。

c) 稳定控制理念。对用户而言，质量稳定性比质量本身更加重要。在制定加工工艺时，要避免处于控制最好而适应性差的临界状态，要尽可能保持质量的稳定性。

2.2.2.2工艺控制原则

工艺控制原则主要有以下3点。

a) 渐进原则。清理中的打击、开松遵循渐进开松，分梳中的分离、梳理遵循渐进梳理，牵伸也应分不同工序渐进进行。

b) 保护原则。纺纱过程流程长、工序多，清理中的纤维输送、分梳中的纤维转移和牵伸中的纤维集束都应合理设计工艺参数，对纤维进行保护。

c) 效率原则。纤维的清理、分梳和牵伸都会对成纱质量产生负作用。如何在工艺处理中最大限度提高纤维加工的有效性，降低工艺加工的负作用，可以定义为工艺效率，如清理中的开松效率、分梳中的梳理效率以及牵伸中的牵伸效率。

这些理念原则对工艺控制和纱线质量至关重要。

2.3不稳定因素的控制

因素控制对控制纱线质量起关键作用。若原料选取和工艺加工方法都正确且合理，则因素控制会使这种合理选取和正确方法得以稳定持续。纱线生产过程中有一些因素是相对稳定、可控的，如设备工艺性能等；但也有一些因素是相对不可控、不稳定的，如人为及环境变化等。这些因素的控制直接影响纱线的最终质量。传统纺纱行业依靠精细管理对人为因素进行控制，但随着设备自动化程度的提高，信息化、智能化技术在纺纱行业中的应用，不但降低了生产用工，提高了生产效率，更重要的是降低了不可控的人为因素对纱线质量的影响。此外，智能化技术在空调控制系统中的应用，保证了生产环境相对稳定，降低了环境变化对纱线质量的影响。

3 结语

3.1纱线质量的实现始于选择合适的原料，经过正确的加工工艺，最终生产出适宜的纱线产品。纱线质量应以适应织物的要求和最终的使用性能为最高标准；此外，纱线质量还包括了纱线优良的物理性能和适用性以外的服务及更多涵义。

3.2纱线质量指标能正确但不全面的反映纱线的最终使用性能，不能盲目追求乌斯特公报水平，质量决策者应对纱线质量有综合认识，才能制定出合理的质量目标。

3.3原料指标的正确解读和原料的选用对纱线质量至关重要，原料的物理性能在很大程度上决定了纱线的质量水平，纺纱不一定要用最好的原料，但要用最适宜的。

3.4配棉应选用具有不同性状的多个品种的棉花，增加纤维的互补性，以保持成纱质量的稳定；非棉纤维应针对不同的纤维性能制定不同的生产工艺。

3.5根据原料特性和产品需求，通过理论指导和加工试验，制定合理的加工工艺是优化工艺加工方法的正确理念；工艺设计和控制要树立全局理念、精准控制理念和稳定控制理念，遵循渐进原则、保护原则和效率原则的工艺控制原则。

3.6信息化、智能化技术在纺纱行业中的应用，降低了不可控的人为因素对纱线质量的影响。

[1] 谢占林,徐红,曹吉强.皮棉清理次数对机采棉纺纱性能的影响[J].棉纺织技术，2014，42(4)：17-20.

[2] Eric Hequet，Dean Ethridge.棉纤维长度分布对成纱质量的影响[D].马军，译.International Textile Center,Texas Tech University，2006：1-9.

[3] 姜怀.纺织材料学[M].2版.北京：中国纺织出版社，2001：196.

QualityControlofYarn

XIE Jiaxiang

(Xiajin Runtong Textile Co.,Ltd.,Dezhou 253200,China)

To guide enterprises to develop yarn quality index wisely and have a correct interpretation of the yarn quality index in Uster report,essentials controlling yarn quality are given from the raw material control,process control and unstable factors in details in controlling yarn quality.Highlighted analysis is given of the natural cotton fiber traits,processing traits and selection method,3 ideas and 3 principles are given as to the process design and control.It is pointed out that yarn quality should regard the weaving requirements and end use performance as the standard,and blind pursuit of Uster yarn quality index is not invited.Only by comprehensive understanding of the yarn quality index can ideal quality objectives be formed.Correct interpretation of raw materials index on quality and rational selection of raw materials suitable for spinning are both important.Proccess design should be made according to the characteristics of raw materials and the product requirements.Design of process control should be based on overall situation and precise plus stable control process.Processes should follow the principles of gradualness,protection and efficiency.

yarn quality;quality index;Uster report;raw materials;fiber;opening;carding;drafting;winding

TS104.2

B

1001-9634(2017)06-0035-05

2017-05-27

谢家祥(1974—)，男，山东夏津人，工程师，主要从事纺纱工艺和质量管理控制方面的工作。