混紡紗是將兩種或者兩種以上的原料（或者組分）按照一定比例充分混和而紡成的紗線，如果混紡比例不準確，就會直接影響紗線性能。如果紡紗原料中至少有一種的原料（或者組分）是有色纖維，就被稱為色紡紗。色紡紗的色彩也是混紡比例的一種外在表現，如果混紡比例出現偏差會出現色彩差異。因此混紡紗或色紡紗的混紡比例一旦出現偏差，就容易造成巨大的經濟損失。
色紡紗和混紡紗的混和方式有多種，可以在清花、並條，甚至在細紗採用耦合等技術手段來實現。本文主要討論色紡紗和混棉紗的原料在清花進行混和的技術方式。實現原料混和的技術現階段主要有人工稱重混和和自動稱量機混和兩種方式。色紡紗大多數還使用「人工稱量+人工混和」和「人工稱量+半自動機械化混和」的組合方式，混紡紗已經有很多領頭企業開始採用自動稱量設備進行原料精準充分混和。從我們國家紡織產業自動化、智能化、數字化的發展趨勢看，自動稱量技術和設備將會逐漸取代人工稱重混棉方式。
一、人工稱重混棉方式
傳統的人工稱重混棉方式分兩步，首先要對不同組分的原料按混紡比進行人工稱重，然後將稱重好的原料進行投料混和，混和的方式主要有人工手扯混和、抓包機混和、專用機械混和三種。在實際生產過程中，由於要將各組分原料進行推包上稱、稱重、記錄、排包，勞動強度大、工作枯燥，且在稱重過程中不可避免地會出現計量偏差、記錄偏差等問題，甚至有些記錄的數字因書寫潦草而被錯認。另一方面，人工稱重時稱量重量從幾十公斤到上百公斤，使用的電子秤或磅秤稱量精度較低（一般為0.5公斤），長時間不進行校稱，這些主觀、客觀因素都會影響混紡比的精準度和穩定性。
1.1 人工手扯混和
人工混和是由人工將稱重好的不同顏色、不同組分的原料，通過手工撕扯成重量在50克左右的小纖維塊，反覆拌混後進入紡紗流程。這種混和方式效率低、工作強度大、環境差，混和的成本高，當其中某一組分的混紡比較小時，混和色澤的均勻性便難以保證，因此這種方式只適用於小批量的混和，無法適應大規模、大批量的生產，很多企業只是在給客戶打小樣時使用這種方式。
1.2抓棉機混和
抓棉機混和首先由人工將不用顏色、不同組分的原料進行稱重、配比，然後根據設計好的配包方案進行排包，最後通過「圓盤抓棉機凝棉器打包機」等機械設備完成原料的混和與打包。這種混和方式對技術人員的配包技術有較高的要求。因為抓棉機的打手在內圈與外圈、包頭與包尾抓取的原料存在很大的差異，很容易出現混和不勻的問題。有經驗的廠家和技術人員通常通過二次排包來修正各組分的混紡比例，消除因抓棉機抓取不勻造成的色差。在排包時通常要求掌握「縱向分散、橫向看齊、削高填縫、低包松高、一嘜到底」的工藝原則。
這是色紡企業使用最為廣泛的一種混和方式，簡單、方便、靈活，設備的一次性投資小，目前主要應用在麻灰紗和一些對混和均勻度要求不太高的色紡紗品種中。由於圓盤抓棉機抓取的精度較差，原料塊的均勻性差異較大，各組分的纖維不能充分、均勻混和，紗線的色澤均勻性較差。在加工淺色或者深色色紡紗時，經常會出現因抓棉機在包頭、包尾抓取不均勻而產生的「白紗黑點」、「黑紗白點」等質量問題。在加工一些色彩絢麗、多組分小比例混和的色紡紗時，一次混和很難滿足用戶對混和均勻度的要求，這就需要進行二次混和，即將混和後的原料包再經過一次「圓盤抓棉機凝棉器打包機」的工藝流程。
1.3 專用混棉機混和
專用機械混和是在抓棉機混和的基礎上，再增加一道機械拌混工序，原料在拌花機內進行混和，使各組分纖維充分混和後再輸送到打包機進行打包。一般流程是「抓棉機凝棉器（或者風機）專業拌花機械凝棉器打包機」。目前專用的拌花機有很多種，但混和方式基本上採用的是層差混和、程差混和、翻滾混和等幾種。
這種混和方式各組分纖維之間的混和相對較為充分，用戶可以根據自身的生產需求和對混和均勻度的要求，控制原料在「大倉」內的混和時間，混和更充分，解決了因抓棉機因抓取不勻、原料色差、包頭與包尾等因素產生的色差問題。但這種混和方式也存在一些局限性：
（1）各組分原料仍然需要人工稱重計量，準確性不夠，批次與批次之間混紡比波動難以控制，可追溯性差。
（2）各組分原料在大倉內的混和均勻度依賴於混和時間、混和打擊力度，在一定範圍內混和效果與纖維損傷程度、棉結增長率呈正比，即混和時間越長，混和效果越好，纖維越容易產生「色結」。染色纖維本身經過化學染色劑的侵腐，纖維的物理特性下降，在大倉內的一系列混和動作，不可避免地會進一步加劇對纖維的損傷。
（3）專業拌混設備的針對性很強，不同設備的技術特點、混和效果、台時產量也不同，且專用拌混設備體積較大，價格較為昂貴，設備型號眾多、用戶很難準確定位。
1.4 小結
目前色紡紗行業應用最廣泛的仍然是人工稱重混棉方式。該方式具有投入小、適應範圍廣、品種變換靈活等優點。在我國江浙色紡產業集群有一大批色紡技術工人，把控色彩技術嫻熟，能夠在紡紗中間工序進行顏色調整和彌補等工作，從而滿足色紡紗客戶對色彩（混紡比例）的要求。還有相當數量的色紡企業依託龍頭企業代加工色紡紗，混紡原料由龍頭企業提供，生產過程不需要過多考慮混紡比例的問題。加之近幾年由於新冠疫情、國際衝突等使國內外紗線市場大幅震盪，致使絕大多數色紡企業短時間內很難打破傳統的「人工稱重+混和」作業模式。
但從長遠發展的角度來看，人工稱量混和存在著幾個難以克服的短板：
（1）稱量精度不夠精確，混紡比偏差較大、質量波動大。這其中既有電子稱本身精度的誤差，也有人工稱重計量過程中人為因素產生的誤差，這些誤差很難避免。
（2）勞動環境差。隨著社會的快速進步和發展，人工稱重混和勞動強度大，工作環境惡略，色紡、混紡企業招工越來越困難，人力資源緊缺將成為採用傳統人工稱量混和的色紡企業無法繞過的難題。
（3）可追溯性差，很多色紡企業出現質量問題很難進行追溯、查找原因。
（4）無法完全實現設備的自動化、網絡化，生產效率偏低。
二、自動稱量混和方式
自動稱量混和是一組機械設備。先由機械設備根據設定好的工作參數對原料（或者組分）進行稱重計量，原料從稱量單元（或者部件）按混紡比輸出、依次疊加後，再輸送到下一種工序。自動稱量混和具有以下幾個優勢：
（1）由於稱重計量單元對各組分原料是實時小定量稱重、實時輸出，各組分原料按混紡比進行疊加混和，最大程度地保證了各稱量機組有效、充分地混和各種原料。
（2）機械設備計量單元最大程度地減少了人的因素，在降低員工勞動強度的同時，有效避免了人為因素導致的各種誤差。
（3）通常機械計量單元（尤其是稱量斗模式的機械設備）最大的稱重重量≤5000克，最小的稱量重量是1克，精確度高於磅秤和電子秤，能夠有效保證稱量重量的準確定和穩定性，各組分的稱重計量數據還可自動存入資料庫，具備可追溯性。
（4）自動稱量機組的所有工作參數、實時工作動態等都可以接入現代化管理系統，有助於企業實現自動化、網絡化管理，提高生產效率。
按照工作原理的不同，目前國內外市場自動稱量混和技術大致可以分為兩種：
（1）計量混棉系統，其核心是基於檢測喂入棉層的計算重量.
（2）稱棉斗混棉系統，其核心是對原料重量的稱重。
2.1 計量混棉系統
該混棉系統基於立達自動稱量技術，可以在線連續稱量、連續生產。其原料重量的計量原理類似於梳棉機的自調勻整系統，在測量原料厚度變化的基礎上，通過將纖維細度、長度等物理參數納入內部運算，計算出輸出棉層的實時重量，以控制給棉羅拉轉速，調整輸出的原料重量，達到稱重混和的目的。
在一台設備內部配置有多組計量模塊，每一組計量模塊對應著一種原料（或者組分）。每個模塊均配有獨立的計量系統，分別控制原料儲存倉和原料輸出裝置。
（1）模塊計量系統控制原料儲存倉內的原料，在儲存倉內形成相對穩定的原料流。
（2）模塊計量稱重系統控制一組喂棉羅拉，一個是可移動的壓棉羅拉，一個固定羅拉，計量系統通過檢測原料密度的變化來控制喂棉羅拉速度，使該計量模塊輸出的原料重量與對應混和組分的比例相吻合，並使混紡比保持相對穩定。計量混棉系統的工作原理示意圖見圖1。
圖1 計量混棉系統原理示意圖
瑞士立達公司樣本資料介紹，基於該計量控制系統混棉機的混和精確度偏差小於1 %，能向4條獨立的梳棉線喂入不同混比的原料，最大產量可達1000公斤/小時。該系統依賴於強大的計算系統，對車間的溫濕度環境、纖維的整齊度等都有較高的要求。
2.2 稱棉斗混棉系統
稱棉斗混棉控制系統是由多台自動稱量機和一台帘子混棉機組成，屬於在線半連續生產。每一台自動稱量機對應一種原料(或者組分)，由電氣控制系統根據設定的稱重工藝參數對原料（或者組分）進行稱重，每稱完一斗原料(或者組分)後，等待帘子混棉機行走到指定位置後，自動稱量機的稱棉鬥打開，原料下落在位於稱量機下方的帘子混棉機上，然後自動稱量機的稱棉斗關閉，同時帘子混棉機的平簾向前移動一個工位。
不同組分的原料在帘子混棉機平簾上依次疊加混和，然後走到下一台自動稱量機稱量棉斗下方，等待另一種原料（或者組分）下落混和。稱量混和結束後，疊加混和的原料在平簾作用下向前運動，經過帘子混棉機的均棉打手進入後道工序，目前一台帘子混棉機理論上最多可以配6台各種型號的自動稱量機（如圖所示），但在大多數的實際應用中，通常是一台帘子混棉機配3台自動稱量機組成一套自動稱量系統。自動稱量系統的工作原理見圖2。
圖2 自動稱量系統的工作原理示意圖
從自動稱量機的工作原理來分，大致可以分為平簾喂給式自動稱量機、氣流喂給式自動稱量機兩大類。
2.2.1 平簾喂給式自動稱量機
平簾喂給式自動稱量機，其原料喂給結構、混棉結構類似於傳統的FA035型、FA017B型混棉機，在混棉機械出口下方配置有自動稱量部件，其工作原理見圖3。將需要混和的原料堆放在設備的平簾上，平簾自動緩慢將原料輸送到設備內部，然後通過傾斜的角釘簾將原料提升，均棉打手將較大的原料塊打擊剝落，大的原料塊不停地被角釘簾提升、被剝棉打手剝落，從上面翻滾下來與緩慢喂入的原料塊形成夾層、翻滾混棉的效果。剝棉打手將被角釘簾帶入的小原料塊從角釘簾上剝取下來落入稱量棉斗內，稱棉斗實時稱量棉斗內原料的重量，當稱量重量接近設定重量時，控制系統及時關閉棉斗上方的活門，同時停止角釘簾喂給工作，從而儘可能保證稱量斗稱量的重量與設定重量一致。
圖3 平簾喂給自動稱量機原理示意圖
這類自動稱量機結構簡單，具有一定儲棉、開松與混和功能。配置機台少，價格相對便宜，工作時需要人工將原料堆放在平簾上，由於設備本身的開松、除雜、喂給相對粗放，喂入原料沒有經過精細開松，纖維塊的重量差異很大，因此在實際生產過程中每斗稱量重量的偏差相對較大。目前特呂茨勒的B0－W型、鄭州的W1001A型、JWF1064系列等自動稱量機均採用這種結構。
2.2.2 氣流喂入式自動稱量
氣流喂入式自動稱量機在輸棉風機的作用下通過氣流將原料塊從抓棉機（或者開棉機）輸送到上部儲棉箱內，並通過壓力傳感器（或者光電）控制喂給原料的數量，見圖4。自動稱量機進行稱量工作時，上棉箱的棉層在雙給棉羅拉（或者四給棉羅拉）的握持下均勻地向下輸出，過均棉打手的打擊，使喂給的棉層變成均勻度很高的小原料塊落入稱棉斗內，稱棉斗實時稱量棉斗內原料塊的重量，當稱量重量接近設定重量時，控制系統及時關閉棉斗上方的活門，同時停止給棉羅拉的喂給，從而保證稱量斗稱量的重量與設定重量一致。
圖4 氣流喂入式自動稱量機原理示意圖
這種結構的自動稱量機在使用過程中需要搭配抓棉機、輸棉風機（或者凝棉器），要求一台自動稱量機必須配置一台輸棉風機（或者凝棉器），組分相同的自動稱量機可以共用一台抓棉機。為了保證自動稱量機更加精準穩定地工作，推薦在抓棉機與自動稱量機之間在配置一台開棉機，將抓棉機抓取的原料進一步開松成為小而均勻細小的原料塊，可以根據生產需求選擇是否配置開棉機或者配置何種結構的開棉機。近兩年國內市場上的氣流喂入式稱量機，具體機械結構千差萬別，但是稱量的基本工作原理是相同的。
2.3 小結
從自動稱量混和技術的工作原理和國內的應用情況來看，稱量機組的稱量精度從低到高依次是：計量單元式自動稱量設備、平簾喂入式自動稱量設備、氣流喂入式自動稱量設備。當然，這只是相對於稱量工作原理而言的，在實際生產過程中，設備的稱量精度不僅與其結構原理相關，還與設備的加工裝配精度、運算模型和電氣控制系統、設備使用情況、操作和維護保養水平、混和原料的物理特性、車間溫濕度環境等因素有著密切的關聯。
目前色紡、混紡企業生產在使用自動稱量設備的過程中存在以下幾方面的共性問題：
（1）設備一次性投資較大，缺乏相關的熟練工和技術管理人員，無法發揮自動稱量機械設備的優勢。
（2）更換品種不方便，更換品種前需要對設備和輸送管道進行徹底的清理，不適合小批量、多品種、頻繁更改品種的加工生產方式。
（3）混紡比受限於自動稱量設備，配置三台自動稱量機的稱量線，只能同時混和兩種或三種組分的原料，當用戶需要混和的原料組分多於三種時，要先把小比例的兩種組分預先混和成一種組分再使用。
（4）混紡比制約著自動稱量設備的產量。自動稱量機生產線的產量在很大程度取決於原料的混紡比，配置三台自動稱量機的生產線，當三種組分原料在1：1：1（或者接近）時產量最高，其中一個組分混紡比例越小，稱量機組的生產效率和產量就越低。
（未完待續）
來源：董志強 鄭州宏大新型紡機有限責任公司
編輯：中國紗線網新媒體團隊
END
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