精細混棉清梳聯(lián)技術創(chuàng)新及應用

倪敬達 崔中浩 李界宏

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

清梳聯(lián)技術日趨成熟，聲、光、電、氣、變頻、伺服、在線檢測及智能調整等新工藝技術和新梳理理論都廣泛應用于新型清梳聯(lián)生產(chǎn)線設計中。當前清梳聯(lián)已經(jīng)向著高速、高產(chǎn)、優(yōu)質、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短，提高產(chǎn)品的質量和服用性能。通過不同纖維混紡，可增加色紡紗產(chǎn)品的色彩、風格和用途；不同化纖的吸濕性能也可互補，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、高效化等先進技術向本色紗生產(chǎn)企業(yè)逐步推廣應用較多，而在國內色紡和差別化纖維企業(yè)推廣應用還很少，致使其企業(yè)與本色紡紗生產(chǎn)企業(yè)的技術差距進一步擴大[3］?；旒徍蜕徯袠I(yè)中，智能連續(xù)高效的設備使用較少，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，勞動強度大。

雖然很多中小企業(yè)仍使用傳統(tǒng)設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，當混紡比偏差變化大于±1%時，會使機織物中橫檔疵點增加。當紗線中某組分混紡比例低于25%時，混紡比偏差要求達到更嚴格的±0.5%[5］。以黑白原料混和為例，避免明顯橫檔的混紡比偏差：當黑/白混紡比為15/85、85/15 時，混紡比偏差±0.5%；當黑/白混紡比為33/67、67/33 時，混紡比偏差±1.0%；當黑/白混紡比為50/50 時，混紡比偏差±1.75%。可以看出，除混紡比為50/50 以外，其他比例的混紡比偏差有±1%的變化就會導致可見的織物疵點。

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，缺點是勞動強度大，生產(chǎn)效率低，且產(chǎn)品質量不穩(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。三是使用毛紡設備中的和毛機，利用其風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，再通過并條機并合在一起。并條混和通常使紗線中各組分纖維的比例準確，但并條混和的缺點在于，兩道并合往往無法達到混和要求，而多道并合不僅需增加并條機臺數(shù)，且會導致牽伸過度，生產(chǎn)過程中出現(xiàn)斷條、缺條、搭條時還會導致組分比例失控[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 精細混棉設備混和技術原理

精細混棉機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定比例（質量）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，所有點都是按設定比例（質量）鋪層的，即“不等厚，單層，等比”。精細混棉機中多種組分纖維都是按設定比例鋪層（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 精細混棉清梳聯(lián)優(yōu)勢

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

3.1 混和均勻

纖維原料經(jīng)抓棉機等設備初步開松后，在精細混棉機內通過稱重單元，實現(xiàn)各組分定量混和，機組采用“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)風機負壓抽取，進行瞬時混和，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，精細混棉清梳聯(lián)既極大地降低了工人的勞動強度，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、精細混棉機、多倉混棉機、精清棉機及梳棉機設備，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。精細混棉機組的精確稱量、精細混和，避免了機械拌花，纖維損傷減小。

3.4 應用靈活

精細混棉清梳聯(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 種形式精細混棉設備工藝原理

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 種形式的精細混棉設備，目前都已經(jīng)技術成熟，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混棉機

多組分自動稱重精細混棉機適用于產(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，其稱重精度比達到±1%，混和精度可達1%。喂入稱重單元模塊化設計，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混棉機可實現(xiàn)產(chǎn)量高達1 200 kg/h。多組分自動稱重精細混棉示意圖見圖1。

圖1 多組分自動稱重精細混棉工藝原理圖

4.2 緊湊型自動稱重精細混棉機

緊湊型自動稱重精細混棉機適用于產(chǎn)量要求不高或車間空間緊張的混紡需求。稱重給棉機含有3 個獨立喂入單元，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，3 種纖維依次落料到稱重斗進行自動稱重配比，輸出采用“橫鋪直取”方式，混和精度可達1%，產(chǎn)量可達400 kg/h。緊湊型自動稱重精細混棉示意圖見圖2。

圖2 緊湊型自動稱重精細混棉工藝原理圖

4.3 自調勻整式精細混棉機

自調勻整式精細混棉機采用風機自動喂入形式，在清棉階段就能實現(xiàn)多種原料的精細混和。自動配比采用自調勻整式結構，一臺機器可以有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 范圍內任意調節(jié)，并通過開松打手將原料開松成棉束。目前國內用量較少，實際運行產(chǎn)量和混和精度數(shù)據(jù)還有待進一步收集。自調勻整式精細混棉示意圖見圖3。

圖3 自調勻整式精細混棉工藝原理圖

4.4 小單型精細混棉機

小單型精細混棉機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。小單型精細混棉示意圖見圖4。

圖4 小單型精細混棉工藝原理圖

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，原料進入混棉倉。混棉初始狀態(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，落入平簾后進行下一輪混和。原料依次進行輸送、提升、拋射、混和過程，如此循環(huán)，直至原料混和均勻。混棉結束，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 精細混棉清梳聯(lián)應用工藝流程

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

5.1 標準多組分精細混棉清梳聯(lián)流程

標準多組分精細混棉清梳聯(lián)流程由圓盤抓棉機→儲棉開松機→多組分自動稱重精細混棉機→多倉混棉機→精開棉機→梳棉機組成，是目前應用最為廣泛的混紡清梳聯(lián)生產(chǎn)線。多組分稱重混棉機可根據(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 標準多組分精細混棉清梳聯(lián)流程圖

5.2 多組分精細混棉直連打包機流程

多組分精細混棉直連打包機流程由圓盤抓棉機→多組分自動稱重精細混棉機→打包機組成，針對人工拌花打包的工藝流程，圓盤抓棉機對纖維進行初步開松后，多組分自動稱重混棉機組直接喂入打包機打包，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 多組分精細混棉直連打包機流程圖

5.3 緊湊型精細混棉清梳聯(lián)流程

緊湊型精細混棉清梳聯(lián)流程由圓盤抓棉機→緊湊型自動稱重精細混棉機→多倉混棉機→精開棉機→梳棉機生產(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 緊湊型精細混棉清梳聯(lián)流程圖

5.4 一線雙品種精細混棉清梳聯(lián)流程

一線雙品種精細混棉清梳聯(lián)由圓盤抓棉機→多組分自動稱重精細混棉機→多倉混棉機×2→精開棉機×2→梳棉機生產(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→多組分自動稱重精細混棉機→多組分自動稱重精細混棉機→多倉混棉機→精開棉機-梳棉機生產(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混棉機預混再全比例混和，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 多品種精細混棉清梳聯(lián)流程

多品種精細混棉清梳聯(lián)流程由小單型精細混棉機+圓盤抓棉機→多組分自動稱重精細混棉機→多倉混棉機→精開棉機→梳棉機生產(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，剩余的原料按照比例要求稱重好放在小單型精細混棉機里混和好，然后再通過多組分稱重混棉機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 多品種精細混棉清梳聯(lián)流程圖

6 結語

精細混棉清梳聯(lián)從工藝理念上已經(jīng)在市場上得到了廣泛認可，應用的紡紗廠已經(jīng)體現(xiàn)出新技術帶來的質量提升、成本降低、品種適應性好，同時也帶來了可觀的利潤。適應不同混紡工藝需求的4 種類型的精細混棉設備都已經(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)，工程技術人員都要重視進一步技術創(chuàng)新，尤其是在技術原創(chuàng)上多下功夫，在精細混棉清梳聯(lián)的自動化、智能化、混和方法、稱重精度、混和精度、品種適應性、柔性組合、混紡專家系統(tǒng)等方面快速進步，以助力紡織強國建設。