精细混棉清梳联技术创新及应用.pdf

第 51 卷 第 11 期2023 年 11 月Cotton Textile Technology精细混棉清梳联技术创新及应用倪敬达1,2 崔中浩2 李界宏2（1.江南大学，江苏无锡，214122；2.青岛宏大纺织机械有限责任公司，山东青岛，266101）摘要：为了解决传统清棉混棉工艺用工多、占地面积大、配比精度不高，纤维损伤大等问题，结合清棉工序混棉特有的单纤维混和功能，所生产的混纺纱具有优异的染色效果和服用性能等优点，各清梳联制造企业根据不同的工艺需求，将精细混棉工艺充分融合到清梳联工艺，研发了 4个类型智能化多组分精细混棉设备。探讨了精细混棉的工艺特点和优势，介绍了 4种类型精细混棉设备的工艺原理和适用范围，最后总结了适用不同混纺需求的 6种典型精细混棉清梳联工艺流程。应用实践表明，精细混棉清梳联可以满足不同工艺需求的混纺纱生产，实现在清棉工序纤维的精细混和效果，可助力混纺和色纺产品的工艺升级。关键词：单纤维混和；技术创新；精细混棉清梳联；混和均匀度；称重精度；混纺比偏差中图分类号：TS103.2 文献标志码：B 文章编号：1000-7415（2023）11-0071-05Technology innovation and application of fine blending in blowing-carding unitNI Jingda1,2 CUI Zhonghao2 LI Jiehong2（1.Jiangnan University，Wuxi，214122，China；2.Qingdao Hongda Textile Machinery Co.，Ltd.，Qingdao，266101，China）Abstract In order to solve the problems such as fiber blending requiring excessive labor，large land occupation，low accuracy and large fiber damage in traditional cotton picking and blowing processes，combined with the unique single fiber blending function of blending in cotton blowing，the produced blended yarn had excellent dyeing effects and wearability.Four series of intelligent multi-component fine cotton blending equipment were developed by blowing-carding unit manufacturer，which fully integrated the fine cotton blending process and carding unit process according to different process requirements.Process characteristics and advantages of fine blending were discussed.Process principles and applicability of four types fine blending equipment were introduced.Finally six typical fine blending blowing-carding processes suitable for different blending needs were summarized.Application practice showed that fine blending blowing-carding unit could meet needs of different processes of blended yarn production，achieved fine blending effect of fiber in the picking process and help the process upgrade of blended and color spinning products.Key Words single fiber blending，technology innovation，fine blending in blowing-carding unit，blending uniformity，weighing accuracy，blending ratio deviation清梳联技术日趋成熟，声、光、电、气、变频、伺服、在线检测及智能调整等新工艺技术和新梳理理论都广泛应用于新型清梳联生产线设计中。当前清梳联已经向着高速、高产、优质、节能的方向发展，提高了全流程的可靠性、稳定性，保证了生产流程的连续、平稳运行1。随着小批量、多品种色纺纱及混纺纱的普及，混纺纱对纤维混和均匀度提出了更高要求。条混虽然比例准确，但是纱线中纤维排列存在固有的缺陷，在清棉流程中急需成熟的精细混棉工艺来解决。1 色纺混棉现状混纺纱线能够利用纤维性能取长补短，提高产品的质量和服用性能。通过不同纤维混纺，可增加色纺纱产品的色彩、风格和用途；不同化纤的吸湿性能也可互补，改善混纺产品可纺性；在色织作者简介：倪敬达（1982），男，正高级工程师，收稿日期：2023-06-30】【71第 51 卷 第 11 期2023 年 11 月Cotton Textile Technology产品服用性能得到保障的前提下，可以混用价格偏低的纤维，降低成本2。目前混纺纱、色纺纱的加工方法较多，纤维混和方法也不唯一，纺纱装备的智能化、连续化、高效化等先进技术向本色纱生产企业逐步推广应用较多，而在国内色纺和差别化纤维企业推广应用还很少，致使其企业与本色纺纱生产企业的技术差距进一步扩大3。混纺和色纺行业中，智能连续高效的设备使用较少，尤其是对一些大单量的混和处理，既要做到比例准确又要实现混和均匀，现在仍需大量人工操作，效率低，劳动强度大。虽然很多中小企业仍使用传统设备加工混纺纱及色纺纱，形成其生产门槛较低的错觉，但实际上混纺纱、色纺纱对生产管理和质量控制的要求很高4。锡莱研究所的研究报告表明，用颜色差异明显的纤维混和，当混纺比偏差变化大于1%时，会使机织物中横档疵点增加。当纱线中某组分混纺比例低于 25%时，混纺比偏差要求达到更严格的0.5%5。以黑白原料混和为例，避免明显横档的混纺比偏差：当黑/白混纺比为 15/85、85/15 时，混纺比偏差0.5%；当黑/白混纺比为33/67、67/33 时，混纺比偏差1.0%；当黑/白混纺比为 50/50 时，混纺比偏差1.75%。可以看出，除混纺比为 50/50以外，其他比例的混纺比偏差有1%的变化就会导致可见的织物疵点。纤维常用的混和方法为散纤维混和，即按颜色和混纺比例的要求，分别称取几种不同组分的纤维，在成条之前将散纤维充分混和，再按常规流程纺制成细纱6。散纤维混和一般有 3 种方法。一是人工拌花，缺点是劳动强度大，生产效率低，且产品质量不稳定，混和均匀性差；但手工混和具有不损伤纤维、不限组分的优势，适合小批量、多品种的特点。二是盘混，将不同颜色或不同规格的纤维按比例称重后摆盘，经正常的清梳联和常规流程纺纱，是当前生产中最常用的纤维混和方法，但混和均匀度差，不适合组分多、性能差异大的原料。三是使用毛纺设备中的和毛机，利用其风混效果完成纤维混和，再按常规流程纺纱，是小订单中常见的纤维混和方法7。另一种混和方法是并条混和，即将不同颜色或不同组分的纤维分别加工成生条，再通过并条机并合在一起。并条混和通常使纱线中各组分纤维的比例准确，但并条混和的缺点在于，两道并合往往无法达到混和要求，而多道并合不仅需增加并条机台数，且会导致牵伸过度，生产过程中出现断条、缺条、搭条时还会导致组分比例失控811。研究表明，在同样环锭色纺纱情况下，条混获得的彩条状熟条在环锭纺加工流程中缺乏有效的混和，相较于散纤维混和，产生色差较大。2 精细混棉设备混和技术原理精细混棉机组采用横铺直取的原理，其中横铺指的是纤维按照比例铺层，将不同成分的纤维按设定比例（质量）在水平面上铺层，每一层纤维的厚度最终取决于其纤维的比例、纤维特性及所处层级，铺层在一起的纤维在输送平帘上从垂直方向测量，所有点都是按设定比例（质量）铺层的，即“不等厚，单层，等比”。精细混棉机中多种组分纤维都是按设定比例铺层（叠加）的。直取指的是铺叠后的纤维层被打手从垂直方向上同时抓取各层纤维，由于纤维层每个时间段都是等比例抓取，从而保证了纤维混和的均匀度12。3 精细混棉清梳联优势精细混棉清梳联是将精细混棉设备融入清梳联流程，使清梳联具备精细混棉功能，与传统混纺色纺混棉工艺相比，精细混棉清梳联有以下几点优势。3.1混和均匀纤维原料经抓棉机等设备初步开松后，在精细混棉机内通过称重单元，实现各组分定量混和，机组采用“横铺直取”方式由梳针打手柔和开松，保证各组分原料混和均匀。开松后的原料经风机负压抽取，进行瞬时混和，再一次有效地提高了纤维的开松度和混和均匀度，确保了混纺的高均匀要求。3.2节省人工相较于传统的混纺工艺，精细混棉清梳联既极大地降低了工人的劳动强度，又减少了用工数量，既提高了混纺纱和色纺纱的生产效率，又拓展了适纺性能。3.3流程短主要采用抓棉机、精细混棉机、多仓混棉机、精清棉机及梳棉机设备，缩短了色纺和混纺纱流程，节省了固定投资，同时也节省了占地面积。精细混棉机组的精确称量、精细混和，避免了机械拌】【72第 51 卷 第 11 期2023 年 11 月Cotton Textile Technology花，纤维损伤减小。3.4应用灵活精细混棉清梳联流程既能满足大批量色纺、混纺的生产需求，同时也能满足个性化小批量定制的需要。精细混棉清梳联可以根据需求灵活配置，满足不同原料的不同配比需求，使精细混棉清梳联可以实现柔性化生产模式。4 4种形式精细混棉设备工艺原理根据混纺、色纺市场不同的工艺需求，各清梳联制造企业开发了 4 种形式的精细混棉设备，目前都已经技术成熟，纺纱厂根据自己的实际需求可以灵活选配。4.1多组分自动称重精细混棉机多组分自动称重精细混棉机适用于产量要求高且连续生产的混纺需求，可在清棉阶段实现 2种6 种原料的精确混和、各单元自动喂入称重并精确配比。采用“横铺直取”方式混和、开松、输出，其 称 重 精 度 比 达 到 1%，混 和 精 度 可 达%。喂入称重单元模块化设计，可根据原料配比和产量情况选择喂入单元数量。根据每个喂入称重单元的产量，配置 3 个称重单元的多组分自动称重精细混棉机可实现产量高达 1 200 kg/h。多组分自动称重精细混棉示意图见图 1。4.2紧凑型自动称重精细混棉机紧凑型自动称重精细混棉机适用于产量要求不高或车间空间紧张的混纺需求。称重给棉机含有 3 个独立喂入单元，可按需要配比喂入 2 种3种原料，每个品种喂入不同的储棉箱，在每个称重周期内，3 种纤维依次落料到称重斗进行自动称重配比，输出采用“横铺直取”方式，混和精度可达1%，产量可达 400 kg/h。紧凑型自动称重精细混棉示意图见图 2。4.3自调匀整式精细混棉机自调匀整式精细混棉机采用风机自动喂入形式，在清棉阶段就能实现多种原料的精细混和。自动配比采用自调匀整式结构，一台机器可以有2 仓8 仓，通过检测各仓输出罗拉处的棉层密度，根据配比情况，主动调整各仓输出罗拉速度控制输出量，实现精确配比。每个仓的喂棉量可以在 3 kg/h300 kg/h 范围内任意调节，并通过开松打手将原料开松成棉束。目前国内用量较少，实际运行产量和混和精度数据还有待进一步收集。自调匀整式精细混棉示意图见图 3。4.4小单型精细混棉机小单型精细混棉机采用人工称重喂入的方式，适用于不同品种、不同等级、不同颜色纤维的混和，特别适合小订单、工艺试纺和中试纺的需求，每次最大混棉量在 300 kg。小单型精细混棉示意图见图 4。由图 4 可见，将人工称重配比好的原料经翻斗输送至开松区域，经开松打手开松，原料进入混棉仓。混棉初始状态，原料经平帘输送，角钉帘提升至剥混位置，剥混打手将原料剥离，并向后抛图 1多组分自动称重精细混棉工艺原理图图 2紧凑型自动称重精细混棉工艺原理图图 3自调匀整式精细混棉工艺原理图图 4小单型精细混棉工艺原理图】【73第 51 卷 第 11 期2023 年 11 月Cotton Textile Technology射，依次经混棉打手混和并抛向后方，落入平帘后进行下一轮混和。原料依次进行输送、提升、抛射、混和过程，如此循环，直至原料混和均匀。混棉结束，角钉帘由混棉状态摆动至出棉状态，原料就会通过角钉帘输送至下一道工序。5 精细混棉清梳联应用工艺流程根据近些年精细混棉设备和精细混棉清梳联在市场上的推广和纺纱品种开拓情况，总结了 6种典型的工艺流程应用场景。5.1标准多组分精细混棉清梳联流程标准多组分精细混棉清梳联流程由圆盘抓棉机储棉开松机多组分自动称重精细混棉机多仓混棉机精开棉机梳棉机组成，是目前应用最为广泛的混纺清梳联生产线。多组分称重混棉机可根据生产需求配置 2组6组称重单元，配置储棉开松机可以保证原料的开松度，具有一定的储棉功能，保证自动称重单元的称重精度。具体流程示意图见图 5。5.2多组分精细混棉直连打包机流程多组分精细混棉直连打包机流程由圆盘抓棉机多组分自动称重精细混棉机打包机组成，针对人工拌花打包的工艺流程，圆盘抓棉机对纤维进行初步开松后，多组分自动称重混棉机组直接喂入打包机打包，解放劳动力，流程短，省时省工，原料配比精度高。具体流程示意图见图 6。5.3紧凑型精细混棉清梳联流程紧凑型精细混棉清梳联流程由圆盘抓棉机紧凑型自动称重精细混棉机多仓混棉机精开棉机梳棉机生产线组成，既可以根据纺纱品种的 2 种或 3 种不同原料配比实现自动精确配比，又可以节约占地面积，应用范围广，适用于各种混纺比。具体流程示意图见图 7。5.4一线双品种精细混棉清梳联流程一线双品种精细混棉清梳联由圆盘抓棉机多组分自动称重精细混棉机多仓混棉机2精开棉机2梳棉机生产线2组成，根据纺纱品种的 2 种或 3 种不同原料配比，一套多组分自动称重混棉机组可以同时纺两种不同配比品种的混纺纱线。具体流程示意图见图 8。5.5小比例混纺清梳联工艺流程小比例混纺清梳联工艺流程由圆盘抓棉机多组分自动称重精细混棉机多组分自动称重精图 5标准多组分精细混棉清梳联流程图图 6多组分精细混棉直连打包机流程图图 7紧凑型精细混棉清梳联流程图图 8一线双品种精细混棉清梳联图】【74第 51 卷 第 11 期2023 年 11 月Cotton Textile Technology细混棉机多仓混棉机精开棉机-梳棉机生产线组成，针对小比例混纺工艺，先部分比例通过多组分自动称重精细混棉机预混再全比例混和，从而解决小比例原料在称重过程中产生的误差偏差大从而导致原料混和精度差、效率低的问题。具体流程示意图见图 9。5.6多品种精细混棉清梳联流程多品种精细混棉清梳联流程由小单型精细混棉机+圆盘抓棉机多组分自动称重精细混棉机多仓混棉机精开棉机梳棉机生产线组成，适合多个品种（6 种及以上）不同混纺比的原料。将占比大的两种原料分别放在圆盘抓棉机，剩余的原料按照比例要求称重好放在小单型精细混棉机里混和好，然后再通过多组分称重混棉机与其余两种原料按照比例混和。此流程既可以满足多品种精细混和的要求，又能提高产量。具体流程示意图见图 10。6 结语精细混棉清梳联从工艺理念上已经在市场上得到了广泛认可，应用的纺纱厂已经体现出新技术带来的质量提升、成本降低、品种适应性好，同时也带来了可观的利润。适应不同混纺工艺需求的 4 种类型的精细混棉设备都已经工艺成熟，并柔性融入到了清梳联工艺流程中，解决了混纺、色纺的用工多、占地多、能耗大、混和均匀度差、混和稳定性差等问题，引领了混纺和色纺产业的工艺升级。不管是清梳联制造企业还是纺纱企业，工程技术人员都要重视进一步技术创新，尤其是在技术原创上多下功夫，在精细混棉清梳联的自动化、智能化、混和方法、称重精度、混和精度、品种适应性、柔性组合、混纺专家系统等方面快速进步，以助力纺织强国建设。参考文献：1石庚尧.清梳联设备的特点和发展趋势 J.纺织导报，2009（3）：24-26，28-30，32-35，38-39.2龙永生.降低色纺纱棉结的技术措施 J.棉纺织技术，2020，48（4）：30-33.3曾祥松，杨晓华，章友鹤，等.我国色纺纱生产技术与 产 品 创 新 探 析J.棉 纺 织 技 术，2022，50（1）：34-39.4杨克孝，刘东升，孙江挺，等.不同纺纱方法对色纺纱质量的影响分析 J.棉纺织技术，2021，49（11）：67-69.5瞿建增.新型计量式混棉机 J.国外纺织技术，1999（4）：34-35.6刘建农，郑敏博，沈均，等.色纺纱混和方式及工艺优化 J.棉纺织技术，2021，49（10）：59-63.7王曦，焦国珍，胡力主，等.纤维混合方法和纺纱方法对色纺纱色差的影响 J.上海纺织科技，2022，50（12）：49-52.8周金香，黄建光，顾婷，等.不同纺纱技术的色纺纱结构与性能分析 J.上海纺织科技，2015，43（5）：33-36.9刘建林.减少涤纶色纺纱纱疵的技术措施 J.现代纺织技术，2022，30（3）：117-121.10 桂亚夫.色纺梳理工艺探讨 J.棉纺织技术，2012，40（11）：61-63.11 严旭新，黄玉强，于文菡，等.新型色纺精细混棉工艺流程研究 J.棉纺织技术，2015，43（6）：49-52.12 桂亚夫.纺织纤维混和技术探讨 J.棉纺织技术，2018，46（11）：26-29.图 9小比例混纺清梳联工艺流程图图 10多品种精细混棉清梳联流程图】【75