摘要：解析了多种混和机器原理，包含抓棉混和、随机混和、时差混和、气流混和、平铺直取、换向混和等，并通过流程案例予以说明。认为：针对不同的纤维原料和产品要求，实现纤维均匀混和需采用不同的工艺组合方案。
关键词：纺织纤维；混和技术；混和原理
纤维是构成纱线和织物的基本单元，纱线和织物的生产制造过程就是纤维的排列组合过程。纺纱是将纤维线性排列组合的过程；非织造是将纤维平面排列组合的过程；传统织布是继纺纱之后，再将纱平面排列组合的过程。纱线和织物的质量在很大程度上取决于纤维是否均匀分布，不仅是线面几何尺寸（粗细厚薄）均匀一致，更重要的是内部各种纤维的均匀分布。而纤维的均匀分布又取决于生产加工过程中是否能有效混和。可见，无论是对于纺纱，还是近年来迅猛发展的非织造，纤维混和技术都是至关重要的。
一、纤维混和设备和原理
（一）混和机器
（1）抓棉机。抓棉机有圆盘式和往复式，其混和原理的共性是：抓棉小车扫过并列的各组分原料表面，通过高速回转的打手与负压吸风的作用，依次以薄层小块形式抓取各组分原料，循环往复，送入前方机器的储棉箱内。即通过依次小块循环抓取，实现各组分原料棉块交错混和。
两种抓棉机的工作原理特征也有不同之处。a.往复式抓棉机。紧压密实的各组分原料棉包并排无间隙，可实现小块均匀抓取，即棉块轻小、均匀一致，这对纤维原料均匀混和有利，但抓棉小车往复抓取，小车到达顶端返回时，存在两端组分重复抓取问题，这对各组分纤维原料均匀抓取混和不利。通过合理排包可缓解这一问题。对于大批量、少组分、原料为密实棉包式的品种生产，往复式抓棉机有优势。b.圆盘式抓棉机。矩形棉包在圆盘中扇形排列无法实现无间隙，棉包间隙导致各组分原料在圆盘中不能均密度分布，小车循环表层抓取原料时，会出现棉块大小不一致。但对于色纺半精纺等原料组分多元化、差异化的产品生产时，经常是将多组分原料初步预混后再投入抓棉机。这种情况圆盘式抓棉机有优势。因为初步预混后的原料比较松散，可避免分布间隙问题，圆盘式抓棉机大都有围墙板，可约束松散原料外溢出小车抓取工作区。
（2）棉箱混棉机。棉箱混棉机的混和原理是通过机械、气流的作用，对输入箱体内的纤维原料进行横铺直取，或通过随机翻腾运动等，实现各组分纤维原料的交错混和。
（3）多仓混棉机。普通多仓混棉机的工作原理是：时差混和或路差混和。即：不同时间进入机器各棉仓的纤维原料同时输出棉仓；或同时间进入机器各棉仓的纤维原料输出机器的时间不同，因为各棉仓的纤维原料经过的路程不等同。通过机器设置的时间差、路程差造成纤维原料前后交错，实现混和。
还有一种升级版多仓混棉机的工作原理是：单唛单仓喂入，各仓自控输出，按比例混和。各组分纤维原料分别喂入机器相对应的棉仓，纤维原料经过棉仓输出时，各棉仓的输出口均配有一个自动控制输出装置，可按工艺设定控制输出纤维层的厚度，从而实现各组分纤维原料按层厚比例进行铺层混和。显然，相比普通多仓混棉机，升级版多仓混棉机更能按比例精细混和，但原料组分受限于仓数，其设备投资成本比较高，纺纱企业少有实际应用。
（4）称重混和机组。多台称重机与一台混和输送机组成的联合机组的工作原理是：单唛单称投放，按比例混和。先将各组分纤维原料分别喂入对应的称重机，再由称重机按设定混比重量依次称取投放在混和输送机的输送帘上，循环投放混和。显然，这种联合机组的设备投资成本更昂贵，纺纱企业实际应用的比较少，多应用于非织造生产线，其原料组分受限于称重机台数，比较适合大批量纤维原料的精细混和。
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（二）混和原理
各种纤维混和机器包含多种混和原理，除了上述抓棉混和、随机混和、时差混和、横铺直取，还有气流混和、平铺直取、换向混和等。
（1）气流混和。气流混和是指利用风扇产生的高速气流带动各组分纤维块翻腾运动，以达到交错混和的目的。这一原理在普通棉纺流程中应用不多，但在色纺、半精纺、毛纺和非织造中有应用。相比采用机械方式混和，气流混和更柔和，有利于保护纤维不受损伤，但它要求原料经过初步开松分解，呈现为能在气流作用下产生飘浮的小团块状态。
（2）平铺直取。平铺是指将进入棉箱的纤维原料在水平面上平铺，垂直向上层层叠放，形成多层平铺状的纤维叠层，直取是指从纤维叠层的一侧同时抓取各层纤维，即在垂直面上寸寸向内推进抓取混和。
（3）换向混和。通常，平铺直取的过程是平铺形成纤维叠层后，在纤维叠层的前侧垂直面上寸寸向内推进抓取混和，如果将其改为在纤维叠层的左侧（或右侧）垂直面上寸寸向右（或向左）推进抓取混和，即纤维原料由整体纵向向前运动改换为横向向左或向右运动，运动方向转换90°，这就是换向混和。
二、工艺组合举例
在实际生产中，为了使纤维混和达到工艺要求的均匀程度，通常会将两种或多种混和原理组合运用。因为纤维混和难度取决于原料性能差异程度、组分多少及各组分比例等。针对不同的纤维原料情况，需采用不同的工艺组合方案，既要实现纤维混和均匀的质量要求，又要考虑投资生产成本，这需立足原料情况、产品要求、投资运营性价比、现有场地条件等，优选最佳组合方案。没有哪一种混和机器和原理适合所有需求。举例讨论如下。
（1）流程一：往复式抓棉机→多仓混棉机。这种一抓一混工艺流程是最常见、最普通的纤维混和工艺流程，适合最普通的原料和相对单一的长线大单品种生产，如纯棉纱或纯涤纶纱的长线大单品种。
（2）流程二：分段往复式抓棉机→两台多仓→混棉机→两台称重机→混和输送机多仓混棉机。这是比较高级的纤维精细混和流程。异性纤维原料经分段往复式抓棉机抓取，分别送入两台多仓混棉机，再分别经称重机精确称重后落入混和输送机混和，之后送入多仓混棉机进一步混和。该流程适用范围：异性纤维原料，长线大单品种，纺纱或非织造均可。
（3）流程三：分段往复式抓棉机→多台称重机（双喂式→）→混和输送机→换向混和机多仓混棉机。这一流程的特征是将抓棉混和、称重混和、换向混和、多仓混和等多种方法串联，能确保多组分纤维精细均匀、按比精准混和。双喂式称重机可以接受抓棉机送料，也可以本机直接投料，可灵活掌控。国外某大型纺纱企业对该流程情有独钟，引入多条生产线。
（4）流程四：双棉箱换向混和机→打包机→圆盘式抓棉机棉箱混棉机。该工艺过程是多组分纤维原料先经过双棉箱换向混和机预混打包，多组分小量按比精准称取预混打包，即小量一摊一混一包，之后再将预混后的纤维包投入圆盘抓棉机，抓棉混和、棉箱混和。该流程是色纺等差异化产品的小批量生产专用流程，适合原料多组分、差异化、含小比例成分、纤维易损伤，特别是小品种纺纱的高难度混和需求。
纤维混和技术对于纺纱、非织造都是至关重要的。混和机器原理包含抓棉混和、随机混和、时差混和、气流混和、平铺直取、换向混和等。混和难度取决于原料性能差异程度、组分多少及各组分比例等。为了使纤维混和达到工艺要求的均匀程度，通常会将两种或多种混和原理组合运用，不同的纤维原料和产品要求情况需采用不同的工艺组合方案，没有哪一种机器和原理适合所有需求。制定纤维混和技术方案时既要考虑纤维混和均匀的质量要求，又要关注投资生产成本等。
参考文献:
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[3]杜衍涛.NomexⅢA纤维壳聚糖纤维混纺纱工艺探讨[J].棉纺织技术,2017,45(08)
论文作者:孙淑君
论文发表刊物:《防护工程》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/21
标签：混和论文; 纤维论文; 原料论文; 均匀论文; 平铺论文; 纺纱论文; 原理论文; 《防护工程》2018年第34期论文;