项目1-2 原料的选配与混和
教学目标
1.知道原料选配的目的、原则及其与产品用途的关系；
2.了解纤维品种的选择及选配；
3.了解混和的目的与要求及混纺比例的确定。
任务说明
1.任务要求
通过对本项目的学习，完成以下工作任务：
（1）对纺纱原料的品级、长度、性能进行基本的认识和判别，并能针对不同的原料来分析其对生产过程和产品质量造成的波动。
（2）了解配棉的方法，会进行简单的配棉。
（3）了解原料的三种混和方式及特点，会计算原料的混纺比例。
2.任务所需设备、工具、材料
纺织纤维的测试仪器和各种配套的工具，原棉及棉型化纤等原料。
3.任务实施内容及步骤
（1）认识原棉的品级、长度、细度、强力、回潮率等指标的概念，并进行测试与分类。
（2）了解不同原料对纱线性能差异的影响。
（3）掌握根据不同的纺纱品种，用分类排队法进行的配棉及计算混和原料的比例。
（4）了解原料的混和方式及混和效果的测定。
（5）了解计算机配棉管理系统。
4.撰写任务报告，并进行评价与讨论。
项目导入
纺织纤维有一些与纱线品质、纺纱难易有关的综合性能，称为可纺性能。在正常生产条件下，纤维的可纺性能越好，成纱质量就越高，而且纺纱加工也越容易。纺纱的手段不同，纺出纱线的品质和对纤维可纺性能的要求也不尽相同。手工纺纱对纤维性质的适应性强，而机械纺纱对纤维性能要求严格。现代纺纱对纺织纤维可纺性能是根据产品质量和技术经济指标两方面情况来评定的。纤维的各种单项性质对可纺性能都有影响。
在正常加工条件下将纤维纺成同样粗细的细纱时，一般规律是：细长而强度高的纤维成纱强力高，纱线粗细均匀，质量好；粗短而强度低的纤维成纱强度低，粗细不匀，质量差。如果纺纱细度不同而纱线质量要求相同，则细长而强度高的纤维能纺比较细的纱。纤维纺纱的细度越细，纤维的可纺性能就越好。纤维能纺纱的最细细度称为可纺线密度（棉纺）或可纺支数（毛、麻绢、纺）。纤维的可纺线密度或可纺支数可作为评定天然纤维可纺性能的指标。决定可纺线密度或可纺支数的纤维性能主要是长度、细度和强度。相同品质纤维的可纺线密度或可纺支数并非一成不变，而是随着纺纱技术的发展而变化的。
目前使用棉纺加工设备来加工短纤维总量最大。对棉纤维而言，各种原棉的性质指标和纺纱性能不同，如采用单唛原棉纺纱，当一批原棉在用完后调换另一批时，大幅度地调换原料，势必造成生产和成纱质量的波动。通过结合成纱要求和原料性能实行分类排队，搭配使用原料，从而能保持生产过程和成纱质量的相对稳定。
原料选配是在纺纱生产前对不同品种、等级、性能和价格的纤维原料进行选择，并按一定比例搭配组成混和原料（简称混料）的工艺过程。原料选配是纺纱生产技术管理的起始点，原料占总成本约75%，配棉的合理性问题与产量、质量、成本和生产工艺的稳定性有密切的关系，直接影响企业的经济效益，是企业生产管理的重要关键环节之一。它属于原料管理部门或生产成本控制中心管理部门或原料配送中心管理部门。
一、原料选配的目的、原则及与产品用途的关系
（一）目的和原则
不同产地和批次原棉的主要性质如长度、细度、强力、成熟度、含杂率等，因棉花的品种、生产条件、产地、轧工质量等的不同而有较大的差异。原棉的这些性质与纺纱工艺和成纱质量有密切关系。因此合理选择多种原棉搭配使用，充分发挥不同原棉的特点，而这种将多种原棉均匀地搭配使用的方法称为配棉。
1.配棉的目的 保持产品质量和生产的相对稳定，合理使用原棉，节约原料、降低成本，增加花色品种。
2.配棉的原则 质量第一，全面安排，统筹兼顾，保证重点，瞻前顾后，细水长流，吃透两头，合理调配。
（二）与产品用途的关系
棉纺厂生产的产品是多种多样的，原料选配应该根据不同产品的不同情况和用户的不同需求来进行。
一般情况下，细特纱、精梳纱、单纱、高密织物用纱、针织用纱等对原料的质量要求较高；粗特纱、普梳纱、股线、印花坯布用纱、副牌纱等对原料的质量要求较低；特种用途的纱线应根据不同的用途以及产品所具备的特性选配原料。
二、原棉选配
棉花是纺织工业的主要原料，纺织厂称为原棉。原棉的品质包括品级、长度、细度、马克隆值、强力、回潮率和含杂率等。
（一）传统配棉方法
传统的配棉方法，棉纺厂一般采用分类排队法。
1.分类 所谓分类就是根据原料的性质和各种纱线的不同要求，将适合生产某种产品或某一特数和用途纱线的原棉挑选出来划分为一类。一般可按超高、高、中、低特纱分类，分类时应考虑以下几点：
（1）成纱要求。
（2）到棉趋势。
（3）纱线质量指标的平衡。原棉质量指标往往会出现不平衡，如某项指标好而其他指标不好，或多项指标好而某项指标特差，则在配棉时应做相应的调整，使其混和棉的平均指标保持基本一致，并通过试纺与前期对比基本保持一致。
（4）混和成分性质差异。混和原料中，各成分纤维的线密度、长度、含杂和含水等项指标彼此差异一般情况下不宜过大。通常品级差异应在1～2级以内，长度差异在2～4mm，线密度差异在0.07～0.09dtex（500～800公支），含杂含水差异在1%～2%。
2.排队 所谓排队就是将某种配棉类别中的各原棉按地区、性能、长度、线密度和强力等指标相近地排成一队。使原棉接批时，性质差异较小，具体可参考表1-2-1来进行控制。
表1-2-1 原棉接批时性质差异的一般控制范围
在排队中应注意掌握以下几个问题：
（1）以性质接近的某几队为主体成分。在配棉中应以某几个队的某些性质接近的作为原棉的主体成分，如纤维的细度或长度等，一般主体成分应占70%左右，要注意不可出现双峰，但允许长度以某几队为主体，而线密度以另外几队为主体成分。
（2）队数要适当。总用棉量大或每批原棉量少，则队数多些；原棉性质差异小时，则队数可少些。一般当采用人工小批量生产，队数最好少些，不超过4队为宜；当采用抓棉机混棉时使用6～8队为宜；原料质量差异大时，队数宜多些；产品色泽要求较高时，队数宜多些；成纱质量波动较大时，队数宜多些。队数少则每队混用百分率大，最大不宜超过25%。
（3）交叉替补。接批时，有时会遇到同队后一批的某些指标比前一批差的情况，此时，在该队接替时，同时对该项指标较好的另一队采用增大比例或更高指标接替。同一天内换批数一般不宜超过2批，其混用百分率不宜超过25%。
（二）计算机配棉系统
计算机配棉系统早在20世纪80年代就开始研究，在80年代后期开始应用于生产，但由于运算速度慢及使用的人员水平要求高等问题，实际应用受到很大的限制。
自2005年后，随着计算机运算速度高速提升和人机对话开发软件的大量上市，第二代计算机配棉系统开始研发，现已开始大量应用。其内部运算的方法还是使用“分类排队”的方法，只是应用设计好的计算机软件替代了大量的、烦琐的人工计算。
计算机配棉系统一般包含原棉管理库存管理子系统（图1-2-1）、配棉计算子系统（图1-2-2）、生产计划子系统（图1-2-3）、成纱质量管理子系统（图1-2-4）、权限管理子系统（包含参数设置内容）五大子系统。图1-2-5为用棉量表。
使用计算机配棉系统的优点：
1.省时省力 可省去配棉时大量的烦琐计算，解决了人工计算耗时长、数据处理易出错的问题。当采用计算机配棉系统进行配棉时，现有不少这类专用软件，从接到生产任务开始，由人工计算需化数小时变为只需5～10min，便可完成一个纱线品种的配棉方案设计，大大提升了企业对市场的反应速度。
2.节约原棉使用成本 人工计算时，往往会有较大的质量剩余不能挤出。采用计算机配棉系统进行配棉，成纱质量要求不变的情况下，降低配棉成本在0.25～0.095元/kg（标准棉“328”价格为12000元/吨时）。
3.用工人数减少 当生产规模超过20万锭时就相当明显。
使用计算机配棉系统的缺点：储棉的唛头较少、企业规模较小时（如10000万锭以下），往往很难发挥其优越性，甚至无法使用。
一般中小型企业可利用Office中的Excel来进行配棉，也可大大提高配棉速度，质量剩余也有明显下降，采用的方法还是“分类排队”法，当使用设计好的运算模板，在0.5h左右的时间也可完成一个类近10个配棉方案的制订，供对比，选择最优。
运算模板的设计内容包括：运算设计和链表比较设计、输出设计（与word链表）。运算主要为加权平均计算及VBA宏观的应用、IF类语句，最后将运算最佳结果通过输出连接到word文档。
三、原料混和
（一）混和的目的与要求
要求所选配的原料能达到充分的混和。混和不均匀，直接影响成纱的线密度、强力、染色及其外观质量。因此，均匀混和是稳定成纱质量的重要条件。
均匀混和包括满足“含量正确”和“分布均匀”两种要求。
1.混和的目的
（1）使每种配料成分在混和料中的任何部分或在制品的任何截面内，保持一定的比例关系。
（2）使混和料的任何组成部分或单元体内各种成分的纤维能均匀分布，均匀混和是保证质量的前提。
2.混和的原则
先松后混，多包取料，不同原料不同处理，上、表一致，混和方法力求简单。
（二）混和方法
目前国内棉纺厂采用的混和方法主要是以下三种。
1.小批量混和 一般为人工处理，主要用于小批量生产。其优点是混和比例可靠，混和均匀；缺点是工人劳动强度大。
2.棉包混和 在棉纺厂开清棉车间，用抓包机或小量混棉的方法进行混和。一般用于纯纺对象的大批量生产。优点是混和易均匀，缺点是混和比例不易控制。
3.棉条混和 当两种及两种以上的原料差异很大时，开始生产时先分别进行加工成条后，再采用在并条工序中用条子进行混和。如色纺纱，涤、棉纱等多种原料纺纱。这种混和方式最适用于非纯纺对象的大批量生产。其优点是混和比例易控制、均匀度相对较高；缺点是棉条易过熟、工艺相对较复杂、管理要求高，尤其是多组分中存在小比例混和的原料。
（三）条子混和比例的计算
1.湿重混纺比
式中：A′——甲纤维在湿重时的混用百分比；
B′——乙纤维在湿重时的混用百分比；
A——甲纤维在干重时的混用百分比；
B——乙纤维在干重时的混用百分比；
WA——甲纤维混纺时，实测回潮率；
WB——乙纤维混纺时，实测回潮率。
2.干定量比
式中：GA——甲纤维条的干定量，g/5m；
GB——乙纤维条的干定量，g/5m；
NA——甲纤维条的喂根数；
NB——乙纤维条的喂根数；
A——甲纤维在干重时的混用百分比；
B——乙纤维在干重时的混用百分比。
3.回用混纺回花后的纤维条的干定量比 混棉时回用回花量M（%）加入生产乙纤维条的棉堆中：
式中：GA——甲纤维条的干定量，g/5m；
GB——乙纤维条的干定量，g/5m；
NA——甲纤维条的喂根数；
NB——乙纤维条的喂根数；
A——甲纤维在干重时的混用百分比；
B——乙纤维在干重时的混用百分比；
M——回花占乙纤维料的百分比。
例：纺涤/棉（65/35）14tex纱，头道并条使用6根并合，现已确定涤条的干定量为GB=18.6g/5m，置于涤条中的回花的使用量为M=0.05。求：不使用回花时棉的干定量GA应为多少?使用回花后的干定量GA又为多少?如实际回潮率为公定回潮率则其湿定量分别为多少?并画出两种须条在并条机上的放置图。
解：（1）根据 GA/GB=（NA/NB）×（A/B）
则有 GA/18.6=（4/2）×（0.35/0.65）
GA=18.6×2×（0.35/0.65）=20.03g/5m
（2）根据 GA/GB=[ANB（1-M）]/BNA回花量M（%）加入生产涤条的纤维堆中，
则有：
GA/18.6=[0.35×4（1-0.05）]/（0.65×2）
GA=18.6×（1.33/1.3）=19.03/5m
（3）根据GA′=GA×（1+WA）=19.03×（1+0.085）=20.65g/5m
GB′=GB×（1+WB′）
W′B=（1-M）×WB+M（A×WA+B×WB）
WB′=（1-0.05）×0.004+0.05（0.35×0.085+0.65×0.004）=0.00546
则有：GB′=GB×（1+WB′）=18.6×（1+0.00546）=18.702/5m
答：不使用回花时的GA=20.03g/5m；当使用回花后GA=19.03g/5m；棉条湿重定量GA′为20.65g/5m；涤条湿重定量GB′为18.702g/5m；图1-2-6为两种须条在并条机上的放置图。
