精細(xì)混棉清梳聯(lián)技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用

倪敬達(dá) 崔中浩 李界宏

（1.江南大學(xué)，江蘇無錫，214122；2.青島宏大紡織機(jī)械有限責(zé)任公司，山東青島，266101）

清梳聯(lián)技術(shù)日趨成熟，聲、光、電、氣、變頻、伺服、在線檢測及智能調(diào)整等新工藝技術(shù)和新梳理理論都廣泛應(yīng)用于新型清梳聯(lián)生產(chǎn)線設(shè)計中。當(dāng)前清梳聯(lián)已經(jīng)向著高速、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、節(jié)能的方向發(fā)展，提高了全流程的可靠性、穩(wěn)定性，保證了生產(chǎn)流程的連續(xù)、平穩(wěn)運(yùn)行[1］。隨著小批量、多品種色紡紗及混紡紗的普及，混紡紗對纖維混和均勻度提出了更高要求。條混雖然比例準(zhǔn)確，但是紗線中纖維排列存在固有的缺陷，在清棉流程中急需成熟的精細(xì)混棉工藝來解決。

1 色紡混棉現(xiàn)狀

混紡紗線能夠利用纖維性能取長補(bǔ)短，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和服用性能。通過不同纖維混紡，可增加色紡紗產(chǎn)品的色彩、風(fēng)格和用途；不同化纖的吸濕性能也可互補(bǔ)，改善混紡產(chǎn)品可紡性；在色織產(chǎn)品服用性能得到保障的前提下，可以混用價格偏低的纖維，降低成本[2］。

目前混紡紗、色紡紗的加工方法較多，纖維混和方法也不唯一，紡紗裝備的智能化、連續(xù)化、高效化等先進(jìn)技術(shù)向本色紗生產(chǎn)企業(yè)逐步推廣應(yīng)用較多，而在國內(nèi)色紡和差別化纖維企業(yè)推廣應(yīng)用還很少，致使其企業(yè)與本色紡紗生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)差距進(jìn)一步擴(kuò)大[3］。混紡和色紡行業(yè)中，智能連續(xù)高效的設(shè)備使用較少，尤其是對一些大單量的混和處理，既要做到比例準(zhǔn)確又要實現(xiàn)混和均勻，現(xiàn)在仍需大量人工操作，效率低，勞動強(qiáng)度大。

雖然很多中小企業(yè)仍使用傳統(tǒng)設(shè)備加工混紡紗及色紡紗，形成其生產(chǎn)門檻較低的錯覺，但實際上混紡紗、色紡紗對生產(chǎn)管理和質(zhì)量控制的要求很高[4］。錫萊研究所的研究報告表明，用顏色差異明顯的纖維混和，當(dāng)混紡比偏差變化大于±1%時，會使機(jī)織物中橫檔疵點增加。當(dāng)紗線中某組分混紡比例低于25%時，混紡比偏差要求達(dá)到更嚴(yán)格的±0.5%[5］。以黑白原料混和為例，避免明顯橫檔的混紡比偏差：當(dāng)黑/白混紡比為15/85、85/15 時，混紡比偏差±0.5%；當(dāng)黑/白混紡比為33/67、67/33 時，混紡比偏差±1.0%；當(dāng)黑/白混紡比為50/50 時，混紡比偏差±1.75%?？梢钥闯觯旒彵葹?0/50 以外，其他比例的混紡比偏差有±1%的變化就會導(dǎo)致可見的織物疵點。

纖維常用的混和方法為散纖維混和，即按顏色和混紡比例的要求，分別稱取幾種不同組分的纖維，在成條之前將散纖維充分混和，再按常規(guī)流程紡制成細(xì)紗[6］。散纖維混和一般有3 種方法。一是人工拌花，缺點是勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，且產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，混和均勻性差；但手工混和具有不損傷纖維、不限組分的優(yōu)勢，適合小批量、多品種的特點。二是盤混，將不同顏色或不同規(guī)格的纖維按比例稱重后擺盤，經(jīng)正常的清梳聯(lián)和常規(guī)流程紡紗，是當(dāng)前生產(chǎn)中最常用的纖維混和方法，但混和均勻度差，不適合組分多、性能差異大的原料。三是使用毛紡設(shè)備中的和毛機(jī)，利用其風(fēng)混效果完成纖維混和，再按常規(guī)流程紡紗，是小訂單中常見的纖維混和方法[7］。

另一種混和方法是并條混和，即將不同顏色或不同組分的纖維分別加工成生條，再通過并條機(jī)并合在一起。并條混和通常使紗線中各組分纖維的比例準(zhǔn)確，但并條混和的缺點在于，兩道并合往往無法達(dá)到混和要求，而多道并合不僅需增加并條機(jī)臺數(shù)，且會導(dǎo)致牽伸過度，生產(chǎn)過程中出現(xiàn)斷條、缺條、搭條時還會導(dǎo)致組分比例失控[8-11］。研究表明，在同樣環(huán)錠色紡紗情況下，條混獲得的彩條狀熟條在環(huán)錠紡加工流程中缺乏有效的混和，相較于散纖維混和，產(chǎn)生色差較大。

2 精細(xì)混棉設(shè)備混和技術(shù)原理

精細(xì)混棉機(jī)組采用橫鋪直取的原理，其中橫鋪指的是纖維按照比例鋪層，將不同成分的纖維按設(shè)定比例（質(zhì)量）在水平面上鋪層，每一層纖維的厚度最終取決于其纖維的比例、纖維特性及所處層級，鋪層在一起的纖維在輸送平簾上從垂直方向測量，所有點都是按設(shè)定比例（質(zhì)量）鋪層的，即“不等厚，單層，等比”。精細(xì)混棉機(jī)中多種組分纖維都是按設(shè)定比例鋪層（疊加）的。直取指的是鋪疊后的纖維層被打手從垂直方向上同時抓取各層纖維，由于纖維層每個時間段都是等比例抓取，從而保證了纖維混和的均勻度[12］。

3 精細(xì)混棉清梳聯(lián)優(yōu)勢

精細(xì)混棉清梳聯(lián)是將精細(xì)混棉設(shè)備融入清梳聯(lián)流程，使清梳聯(lián)具備精細(xì)混棉功能，與傳統(tǒng)混紡色紡混棉工藝相比，精細(xì)混棉清梳聯(lián)有以下幾點優(yōu)勢。

3.1 混和均勻

纖維原料經(jīng)抓棉機(jī)等設(shè)備初步開松后，在精細(xì)混棉機(jī)內(nèi)通過稱重單元，實現(xiàn)各組分定量混和，機(jī)組采用“橫鋪直取”方式由梳針打手柔和開松，保證各組分原料混和均勻。開松后的原料經(jīng)風(fēng)機(jī)負(fù)壓抽取，進(jìn)行瞬時混和，再一次有效地提高了纖維的開松度和混和均勻度，確保了混紡的高均勻要求。

3.2 節(jié)省人工

相較于傳統(tǒng)的混紡工藝，精細(xì)混棉清梳聯(lián)既極大地降低了工人的勞動強(qiáng)度，又減少了用工數(shù)量，既提高了混紡紗和色紡紗的生產(chǎn)效率，又拓展了適紡性能。

3.3 流程短

主要采用抓棉機(jī)、精細(xì)混棉機(jī)、多倉混棉機(jī)、精清棉機(jī)及梳棉機(jī)設(shè)備，縮短了色紡和混紡紗流程，節(jié)省了固定投資，同時也節(jié)省了占地面積。精細(xì)混棉機(jī)組的精確稱量、精細(xì)混和，避免了機(jī)械拌花，纖維損傷減小。

3.4 應(yīng)用靈活

精細(xì)混棉清梳聯(lián)流程既能滿足大批量色紡、混紡的生產(chǎn)需求，同時也能滿足個性化小批量定制的需要。精細(xì)混棉清梳聯(lián)可以根據(jù)需求靈活配置，滿足不同原料的不同配比需求，使精細(xì)混棉清梳聯(lián)可以實現(xiàn)柔性化生產(chǎn)模式。

4 4 種形式精細(xì)混棉設(shè)備工藝原理

根據(jù)混紡、色紡市場不同的工藝需求，各清梳聯(lián)制造企業(yè)開發(fā)了4 種形式的精細(xì)混棉設(shè)備，目前都已經(jīng)技術(shù)成熟，紡紗廠根據(jù)自己的實際需求可以靈活選配。

4.1 多組分自動稱重精細(xì)混棉機(jī)

多組分自動稱重精細(xì)混棉機(jī)適用于產(chǎn)量要求高且連續(xù)生產(chǎn)的混紡需求，可在清棉階段實現(xiàn)2種~6 種原料的精確混和、各單元自動喂入稱重并精確配比。采用“橫鋪直取”方式混和、開松、輸出，其稱重精度比達(dá)到±1%，混和精度可達(dá)1%。喂入稱重單元模塊化設(shè)計，可根據(jù)原料配比和產(chǎn)量情況選擇喂入單元數(shù)量。根據(jù)每個喂入稱重單元的產(chǎn)量，配置3 個稱重單元的多組分自動稱重精細(xì)混棉機(jī)可實現(xiàn)產(chǎn)量高達(dá)1 200 kg/h。多組分自動稱重精細(xì)混棉示意圖見圖1。

圖1 多組分自動稱重精細(xì)混棉工藝原理圖

4.2 緊湊型自動稱重精細(xì)混棉機(jī)

緊湊型自動稱重精細(xì)混棉機(jī)適用于產(chǎn)量要求不高或車間空間緊張的混紡需求。稱重給棉機(jī)含有3 個獨(dú)立喂入單元，可按需要配比喂入2 種~3種原料，每個品種喂入不同的儲棉箱，在每個稱重周期內(nèi)，3 種纖維依次落料到稱重斗進(jìn)行自動稱重配比，輸出采用“橫鋪直取”方式，混和精度可達(dá)1%，產(chǎn)量可達(dá)400 kg/h。緊湊型自動稱重精細(xì)混棉示意圖見圖2。

圖2 緊湊型自動稱重精細(xì)混棉工藝原理圖

4.3 自調(diào)勻整式精細(xì)混棉機(jī)

自調(diào)勻整式精細(xì)混棉機(jī)采用風(fēng)機(jī)自動喂入形式，在清棉階段就能實現(xiàn)多種原料的精細(xì)混和。自動配比采用自調(diào)勻整式結(jié)構(gòu)，一臺機(jī)器可以有2 倉~8 倉，通過檢測各倉輸出羅拉處的棉層密度，根據(jù)配比情況，主動調(diào)整各倉輸出羅拉速度控制輸出量，實現(xiàn)精確配比。每個倉的喂棉量可以在3 kg/h~300 kg/h 范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，并通過開松打手將原料開松成棉束。目前國內(nèi)用量較少，實際運(yùn)行產(chǎn)量和混和精度數(shù)據(jù)還有待進(jìn)一步收集。自調(diào)勻整式精細(xì)混棉示意圖見圖3。

圖3 自調(diào)勻整式精細(xì)混棉工藝原理圖

4.4 小單型精細(xì)混棉機(jī)

小單型精細(xì)混棉機(jī)采用人工稱重喂入的方式，適用于不同品種、不同等級、不同顏色纖維的混和，特別適合小訂單、工藝試紡和中試紡的需求，每次最大混棉量在300 kg。小單型精細(xì)混棉示意圖見圖4。

圖4 小單型精細(xì)混棉工藝原理圖

由圖4 可見，將人工稱重配比好的原料經(jīng)翻斗輸送至開松區(qū)域，經(jīng)開松打手開松，原料進(jìn)入混棉倉?；烀蕹跏紶顟B(tài)，原料經(jīng)平簾輸送，角釘簾提升至剝混位置，剝混打手將原料剝離，并向后拋射，依次經(jīng)混棉打手混和并拋向后方，落入平簾后進(jìn)行下一輪混和。原料依次進(jìn)行輸送、提升、拋射、混和過程，如此循環(huán)，直至原料混和均勻?；烀藿Y(jié)束，角釘簾由混棉狀態(tài)擺動至出棉狀態(tài)，原料就會通過角釘簾輸送至下一道工序。

5 精細(xì)混棉清梳聯(lián)應(yīng)用工藝流程

根據(jù)近些年精細(xì)混棉設(shè)備和精細(xì)混棉清梳聯(lián)在市場上的推廣和紡紗品種開拓情況，總結(jié)了6種典型的工藝流程應(yīng)用場景。

5.1 標(biāo)準(zhǔn)多組分精細(xì)混棉清梳聯(lián)流程

標(biāo)準(zhǔn)多組分精細(xì)混棉清梳聯(lián)流程由圓盤抓棉機(jī)→儲棉開松機(jī)→多組分自動稱重精細(xì)混棉機(jī)→多倉混棉機(jī)→精開棉機(jī)→梳棉機(jī)組成，是目前應(yīng)用最為廣泛的混紡清梳聯(lián)生產(chǎn)線。多組分稱重混棉機(jī)可根據(jù)生產(chǎn)需求配置2 組~6 組稱重單元，配置儲棉開松機(jī)可以保證原料的開松度，具有一定的儲棉功能，保證自動稱重單元的稱重精度。具體流程示意圖見圖5。

圖5 標(biāo)準(zhǔn)多組分精細(xì)混棉清梳聯(lián)流程圖

5.2 多組分精細(xì)混棉直連打包機(jī)流程

多組分精細(xì)混棉直連打包機(jī)流程由圓盤抓棉機(jī)→多組分自動稱重精細(xì)混棉機(jī)→打包機(jī)組成，針對人工拌花打包的工藝流程，圓盤抓棉機(jī)對纖維進(jìn)行初步開松后，多組分自動稱重混棉機(jī)組直接喂入打包機(jī)打包，解放勞動力，流程短，省時省工，原料配比精度高。具體流程示意圖見圖6。

圖6 多組分精細(xì)混棉直連打包機(jī)流程圖

5.3 緊湊型精細(xì)混棉清梳聯(lián)流程

緊湊型精細(xì)混棉清梳聯(lián)流程由圓盤抓棉機(jī)→緊湊型自動稱重精細(xì)混棉機(jī)→多倉混棉機(jī)→精開棉機(jī)→梳棉機(jī)生產(chǎn)線組成，既可以根據(jù)紡紗品種的2 種或3 種不同原料配比實現(xiàn)自動精確配比，又可以節(jié)約占地面積，應(yīng)用范圍廣，適用于各種混紡比。具體流程示意圖見圖7。

圖7 緊湊型精細(xì)混棉清梳聯(lián)流程圖

5.4 一線雙品種精細(xì)混棉清梳聯(lián)流程

一線雙品種精細(xì)混棉清梳聯(lián)由圓盤抓棉機(jī)→多組分自動稱重精細(xì)混棉機(jī)→多倉混棉機(jī)×2→精開棉機(jī)×2→梳棉機(jī)生產(chǎn)線×2 組成，根據(jù)紡紗品種的2 種或3 種不同原料配比，一套多組分自動稱重混棉機(jī)組可以同時紡兩種不同配比品種的混紡紗線。具體流程示意圖見圖8。

圖8 一線雙品種精細(xì)混棉清梳聯(lián)圖

5.5 小比例混紡清梳聯(lián)工藝流程

小比例混紡清梳聯(lián)工藝流程由圓盤抓棉機(jī)→多組分自動稱重精細(xì)混棉機(jī)→多組分自動稱重精細(xì)混棉機(jī)→多倉混棉機(jī)→精開棉機(jī)-梳棉機(jī)生產(chǎn)線組成，針對小比例混紡工藝，先部分比例通過多組分自動稱重精細(xì)混棉機(jī)預(yù)混再全比例混和，從而解決小比例原料在稱重過程中產(chǎn)生的誤差偏差大從而導(dǎo)致原料混和精度差、效率低的問題。具體流程示意圖見圖9。

圖9 小比例混紡清梳聯(lián)工藝流程圖

5.6 多品種精細(xì)混棉清梳聯(lián)流程

多品種精細(xì)混棉清梳聯(lián)流程由小單型精細(xì)混棉機(jī)+圓盤抓棉機(jī)→多組分自動稱重精細(xì)混棉機(jī)→多倉混棉機(jī)→精開棉機(jī)→梳棉機(jī)生產(chǎn)線組成，適合多個品種（6 種及以上）不同混紡比的原料。將占比大的兩種原料分別放在圓盤抓棉機(jī)，剩余的原料按照比例要求稱重好放在小單型精細(xì)混棉機(jī)里混和好，然后再通過多組分稱重混棉機(jī)與其余兩種原料按照比例混和。此流程既可以滿足多品種精細(xì)混和的要求，又能提高產(chǎn)量。具體流程示意圖見圖10。

圖10 多品種精細(xì)混棉清梳聯(lián)流程圖

6 結(jié)語

精細(xì)混棉清梳聯(lián)從工藝?yán)砟钌弦呀?jīng)在市場上得到了廣泛認(rèn)可，應(yīng)用的紡紗廠已經(jīng)體現(xiàn)出新技術(shù)帶來的質(zhì)量提升、成本降低、品種適應(yīng)性好，同時也帶來了可觀的利潤。適應(yīng)不同混紡工藝需求的4 種類型的精細(xì)混棉設(shè)備都已經(jīng)工藝成熟，并柔性融入到了清梳聯(lián)工藝流程中，解決了混紡、色紡的用工多、占地多、能耗大、混和均勻度差、混和穩(wěn)定性差等問題，引領(lǐng)了混紡和色紡產(chǎn)業(yè)的工藝升級。

不管是清梳聯(lián)制造企業(yè)還是紡紗企業(yè)，工程技術(shù)人員都要重視進(jìn)一步技術(shù)創(chuàng)新，尤其是在技術(shù)原創(chuàng)上多下功夫，在精細(xì)混棉清梳聯(lián)的自動化、智能化、混和方法、稱重精度、混和精度、品種適應(yīng)性、柔性組合、混紡專家系統(tǒng)等方面快速進(jìn)步，以助力紡織強(qiáng)國建設(shè)。