倪敬達(dá) 崔中浩 李界宏
(1.江南大學(xué),江蘇無(wú)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(cè)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(jì)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(duì)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(lái)解決。
混紡紗線能夠利用纖維性能取長(zhǎng)補(bǔ)短,提高產(chǎn)品的質(zhì)量和服用性能。通過(guò)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(jià)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(guó)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]?;旒徍蜕徯袠I(yè)中,智能連續(xù)高效的設(shè)備使用較少,尤其是對(duì)一些大單量的混和處理,既要做到比例準(zhǔn)確又要實(shí)現(xiàn)混和均勻,現(xiàn)在仍需大量人工操作,效率低,勞動(dòng)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(mén)檻較低的錯(cuò)覺(jué),但實(shí)際上混紡紗、色紡紗對(duì)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(bào)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(shí),會(huì)使機(jī)織物中橫檔疵點(diǎn)增加。當(dāng)紗線中某組分混紡比例低于25%時(shí),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(shí),混紡比偏差±0.5%;當(dāng)黑/白混紡比為33/67、67/33 時(shí),混紡比偏差±1.0%;當(dāng)黑/白混紡比為50/50 時(shí),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(huì)導(dǎo)致可見(jiàn)的織物疵點(diǎn)。
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(diǎn)是勞動(dòng)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(shì),適合小批量、多品種的特點(diǎn)。二是盤(pán)混,將不同顏色或不同規(guī)格的纖維按比例稱重后擺盤(pán),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(jiàn)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(guò)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(diǎn)在于,兩道并合往往無(wú)法達(dá)到混和要求,而多道并合不僅需增加并條機(jī)臺(tái)數(shù),且會(huì)導(dǎo)致?tīng)可爝^(guò)度,生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)斷條、缺條、搭條時(shí)還會(huì)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。
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(jí),鋪層在一起的纖維在輸送平簾上從垂直方向測(cè)量,所有點(diǎn)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(shí)抓取各層纖維,由于纖維層每個(gè)時(shí)間段都是等比例抓取,從而保證了纖維混和的均勻度[12]。
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(diǎn)優(yōu)勢(shì)。
纖維原料經(jīng)抓棉機(jī)等設(shè)備初步開(kāi)松后,在精細(xì)混棉機(jī)內(nèi)通過(guò)稱重單元,實(shí)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(kāi)松,保證各組分原料混和均勻。開(kāi)松后的原料經(jīng)風(fēng)機(jī)負(fù)壓抽取,進(jìn)行瞬時(shí)混和,再一次有效地提高了纖維的開(kāi)松度和混和均勻度,確保了混紡的高均勻要求。
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(dòng)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。
主要采用抓棉機(jī)、精細(xì)混棉機(jī)、多倉(cāng)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(shí)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。
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(shí)也能滿足個(gè)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(shí)現(xiàn)柔性化生產(chǎn)模式。
根據(jù)混紡、色紡市場(chǎng)不同的工藝需求,各清梳聯(lián)制造企業(yè)開(kāi)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(shí)際需求可以靈活選配。
多組分自動(dòng)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(shí)現(xiàn)2種~6 種原料的精確混和、各單元自動(dòng)喂入稱重并精確配比。采用“橫鋪直取”方式混和、開(kāi)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(jì),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(gè)喂入稱重單元的產(chǎn)量,配置3 個(gè)稱重單元的多組分自動(dòng)稱重精細(xì)混棉機(jī)可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量高達(dá)1 200 kg/h。多組分自動(dòng)稱重精細(xì)混棉示意圖見(jiàn)圖1。
圖1 多組分自動(dòng)稱重精細(xì)混棉工藝原理圖
緊湊型自動(dòng)稱重精細(xì)混棉機(jī)適用于產(chǎn)量要求不高或車(chē)間空間緊張的混紡需求。稱重給棉機(jī)含有3 個(gè)獨(dú)立喂入單元,可按需要配比喂入2 種~3種原料,每個(gè)品種喂入不同的儲(chǔ)棉箱,在每個(gè)稱重周期內(nèi),3 種纖維依次落料到稱重斗進(jìn)行自動(dòng)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(dòng)稱重精細(xì)混棉示意圖見(jiàn)圖2。
圖2 緊湊型自動(dòng)稱重精細(xì)混棉工藝原理圖
自調(diào)勻整式精細(xì)混棉機(jī)采用風(fēng)機(jī)自動(dòng)喂入形式,在清棉階段就能實(shí)現(xiàn)多種原料的精細(xì)混和。自動(dòng)配比采用自調(diào)勻整式結(jié)構(gòu),一臺(tái)機(jī)器可以有2 倉(cāng)~8 倉(cāng),通過(guò)檢測(cè)各倉(cāng)輸出羅拉處的棉層密度,根據(jù)配比情況,主動(dòng)調(diào)整各倉(cāng)輸出羅拉速度控制輸出量,實(shí)現(xiàn)精確配比。每個(gè)倉(cāng)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(guò)開(kāi)松打手將原料開(kāi)松成棉束。目前國(guó)內(nèi)用量較少,實(shí)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(jiàn)圖3。
圖3 自調(diào)勻整式精細(xì)混棉工藝原理圖
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(jí)、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(jiàn)圖4。
圖4 小單型精細(xì)混棉工藝原理圖
由圖4 可見(jiàn),將人工稱重配比好的原料經(jīng)翻斗輸送至開(kāi)松區(qū)域,經(jīng)開(kāi)松打手開(kāi)松,原料進(jìn)入混棉倉(cāng)。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(jìn)行下一輪混和。原料依次進(jìn)行輸送、提升、拋射、混和過(guò)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(dòng)至出棉狀態(tài),原料就會(huì)通過(guò)角釘簾輸送至下一道工序。
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(chǎng)上的推廣和紡紗品種開(kāi)拓情況,總結(jié)了6種典型的工藝流程應(yīng)用場(chǎng)景。
標(biāo)準(zhǔn)多組分精細(xì)混棉清梳聯(lián)流程由圓盤(pán)抓棉機(jī)→儲(chǔ)棉開(kāi)松機(jī)→多組分自動(dòng)稱重精細(xì)混棉機(jī)→多倉(cāng)混棉機(jī)→精開(kāi)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(chǔ)棉開(kāi)松機(jī)可以保證原料的開(kāi)松度,具有一定的儲(chǔ)棉功能,保證自動(dòng)稱重單元的稱重精度。具體流程示意圖見(jiàn)圖5。
圖5 標(biāo)準(zhǔn)多組分精細(xì)混棉清梳聯(lián)流程圖
多組分精細(xì)混棉直連打包機(jī)流程由圓盤(pán)抓棉機(jī)→多組分自動(dòng)稱重精細(xì)混棉機(jī)→打包機(jī)組成,針對(duì)人工拌花打包的工藝流程,圓盤(pán)抓棉機(jī)對(duì)纖維進(jìn)行初步開(kāi)松后,多組分自動(dòng)稱重混棉機(jī)組直接喂入打包機(jī)打包,解放勞動(dòng)力,流程短,省時(shí)省工,原料配比精度高。具體流程示意圖見(jiàn)圖6。
圖6 多組分精細(xì)混棉直連打包機(jī)流程圖
緊湊型精細(xì)混棉清梳聯(lián)流程由圓盤(pán)抓棉機(jī)→緊湊型自動(dòng)稱重精細(xì)混棉機(jī)→多倉(cāng)混棉機(jī)→精開(kāi)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(jiàn)圖7。
圖7 緊湊型精細(xì)混棉清梳聯(lián)流程圖
一線雙品種精細(xì)混棉清梳聯(lián)由圓盤(pán)抓棉機(jī)→多組分自動(dòng)稱重精細(xì)混棉機(jī)→多倉(cāng)混棉機(jī)×2→精開(kāi)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(dòng)稱重混棉機(jī)組可以同時(shí)紡兩種不同配比品種的混紡紗線。具體流程示意圖見(jiàn)圖8。
圖8 一線雙品種精細(xì)混棉清梳聯(lián)圖
小比例混紡清梳聯(lián)工藝流程由圓盤(pán)抓棉機(jī)→多組分自動(dòng)稱重精細(xì)混棉機(jī)→多組分自動(dòng)稱重精細(xì)混棉機(jī)→多倉(cāng)混棉機(jī)→精開(kāi)棉機(jī)-梳棉機(jī)生產(chǎn)線組成,針對(duì)小比例混紡工藝,先部分比例通過(guò)多組分自動(dòng)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(guò)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(wèn)題。具體流程示意圖見(jiàn)圖9。
圖9 小比例混紡清梳聯(lián)工藝流程圖
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(pán)抓棉機(jī)→多組分自動(dòng)稱重精細(xì)混棉機(jī)→多倉(cāng)混棉機(jī)→精開(kāi)棉機(jī)→梳棉機(jī)生產(chǎn)線組成,適合多個(gè)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(pán)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(guò)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(jiàn)圖10。
圖10 多品種精細(xì)混棉清梳聯(lián)流程圖
精細(xì)混棉清梳聯(lián)從工藝?yán)砟钌弦呀?jīng)在市場(chǎng)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(lái)的質(zhì)量提升、成本降低、品種適應(yīng)性好,同時(shí)也帶來(lái)了可觀的利潤(rùn)。適應(yīng)不同混紡工藝需求的4 種類(lèi)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(wèn)題,引領(lǐng)了混紡和色紡產(chǎn)業(yè)的工藝升級(jí)。
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(dòng)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(guó)建設(shè)。