第二节 原料的选配与混和

一、常用纺纱原料的工艺性能

纺织纤维品种很多，性能各异，目前主要分天然纤维（植物纤维和动物纤维）和化学纤维（再生纤维和合成纤维）。表2-2列出了几种常用纤维的主要工艺性质。

表2-2 几种常用纺织纤维的主要工艺性质

续表

二、原料选配的目的和原则

1.原料选配的目的

（1）保持产品质量和生产的相对稳定。为了保持产品质量的稳定，先要使原料的综合性质稳定。若采用单一品种原料进行生产是难以达到的，则只有采用多种原料搭配使用，并使其综合性质保持恒定，才能较长时间保持混和原料稳定，从而保持产品质量和生产过程的相对稳定。

（2）合理使用原料。成纱用途不同，对原料品质和特性方面的要求也不同；不同的纺纱工艺对原料性能的要求也不一样。因此，要合理使用原料，充分利用各成分的长处，弥补各成分的短处，达到互相取长补短，提高产品质量，满足用户的不同需求的目的。

（3）节约原料、降低成本。原料成本一般占纱线成本的70％左右，因此，在保证成纱质量的前提下，在混料中尽可能使用价格较低的原料，以能达到节约原料、降低成本的作用。

（4）增加花色品种。随着纺织科学技术的不断发展，可以利用各种天然纤维和化学纤维的不同性能、规格进行混和，开发不同功能的纺织品或提高产品某方面的质量，增加花色品种，以满足日益增长的衣着、装饰和产业用途的需求。

2.原料选配原则

（1）根据产品用途选配原料。纺织产品多样性及其对纱线的不同要求，使它们对原料有着不同的要求。因此，原料必须根据产品的最终用途进行选配。

纺纱厂纱线的种类很多。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、印染坯布用纱、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要求的特性选配原料。

（2）满足工艺要求、稳定生产。原料选配必须保证正常的生产。一般情况下，混料中各组分的长度、线密度、含杂等性能彼此差异不能过大，以免造成加工困难，影响产品质量和生产率。

三、原料选配方法

（一）配棉

纺织厂一般不用单一唛头的棉纤维原料纺纱，而是将几种相互搭配使用，这种方法即为配棉。传统配棉方法是分类排队法。

1.分类

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，可分若干类，分类时应考虑以下几点。

（1）成纱要求。普梳纱一般选用细绒棉，而精梳纱一般应选用长绒棉。

（2）到棉趋势。对存量不多而来源又少的原棉，尤其是其特性较突出的要少用；存量虽多，但来源困难的原棉也要少用；存量虽少，来源丰富的则可适当多用。

（3）纱线质量指标的平衡。成纱质量指标出现不平衡时，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。

（4）气候变化。气候变化对纺纱工艺及成纱质量影响很大，如夏天高温高湿，加工过程中纤维易缠罗拉、胶辊和针布，断头增多，成纱外观疵点也增多，配棉时宜选用含水较低、成熟度好、杂质较少的原棉。

（5）混合成分性质差异。一般情况下，混合原料中，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2.00～1.25tex（500～800公支），含杂含水差异在1％～2％。

2.排队

排队就是将某种配棉类别中的原棉按地区、性能、长度、线密度和强力等指标相近的排成一队，共排几队。某一队中，在某一批号用完后，依次接替（接批）的原棉不应对混合原料有显著影响。排队时应注意以下几点。

（1）突出主体。主体一般应占70％左右，要避免出现双峰，但允许长度以某几批为主体，而线密度以另外几批为主体。

（2）队数适当。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，队数可少些。一般以5～6队为好，队数少则每队混用百分率大，最大不宜超过25％。

（3）交叉抵补。接批时，有时会遇到后一批的某些性质比前一批差的情况，此时可在另一队选用该项性质较好的一批同时接批。同一天内抽批数不宜超过2批，其混用百分率不宜超过25％。表2-3给出了接批时原棉几个主要性质差异的控制范围。

表2-3 原棉接批时主要性质差异

（二）化学纤维选配

选用各种化学纤维于混料中的目的，是为了充分发挥它们的优良特性，取长补短，满足产品的不同要求，增加花色品种，扩大原料来源并降低成本。化学纤维选配包括品种选择、混纺比例确定及化学短纤维长度、线密度等性质的选择。

1.纤维品种的选择

化学纤维品种的选择对混纺产品起着决定性的作用，因此，应根据产品的不同用途、质量要求及化学纤维的加工性能选用不同的品种。如棉型针织内衣用纱要求柔软、条干均匀、吸湿性好，宜选用粘胶纤维或腈纶与棉纤维混纺；棉型外衣用料，要求坚牢耐磨、厚实挺括，多选用涤纶与棉纤维混纺。如果要提高毛纺纱性能和织物耐磨性能，可采用两种化学纤维和羊毛纤维混纺，以取长补短，降低成本。为改善麻织物的抗皱性和弹性，可采用涤纶与麻纤维混纺。

2.混纺比例的确定

（1）根据产品用途和质量要求确定混纺比。确定混纺比要考虑多种因素，主要是产品用途和质量要求。如外衣用料要求挺括、耐磨、保形性好、免烫性好、抗起球性好；而内衣用料则要求吸湿性好、透气性好、柔软、光洁等。此外，还要考虑加工和染整等后加工条件及原料成本等。

涤纶与棉纤维混纺时，比例大多采用65％涤纶、35％棉纤维，其织物综合服用性能最好。

在粘胶纤维与其他纤维的混纺产品中，粘胶纤维的比例一般为30％左右，此时，毛粘混纺织物仍有毛型感；含粘胶纤维70％时，显现粘胶纤维产品的风格，抗皱性极差。涤纶中混用粘胶纤维，可改善织物的吸湿性和穿着舒适性，缓和织物熔孔性，减少起毛起球和静电现象。

腈纶和其他纤维混纺，可发挥腈纶蓬松轻柔、保暖和染色鲜艳的特性，混用比例一般为30％～50％。随着混用比例的增加，织物耐磨性、折皱回复性都变差。

锦纶与其他纤维混纺时，虽然混用比例很小，也能显著提高织物的强力和耐磨性。

（2）根据化学纤维的强伸度确定混纺比。混纺纱的强力除取决于各成分纤维的强力外，还取决于各成分纤维断裂伸长率的差异。不同断裂伸长率的纤维相互混纺，在受外力拉伸时，组成混纺纱的各成分纤维同时产生伸长，但纤维内部所受到的应力不同，因而各成分纤维断裂的时刻不同，致使混纺纱的强力通常比各成分纯纺纱强力的加权平均值低很多。因此，混纺纱的强力与各成分间纤维强力的差异、断裂伸长率差异和混纺比三者有关。

从提高混纺纱强力的角度考虑，各混纺成分纤维的伸长选择应愈接近愈好，以提高各纤维组分的断裂同时性，从而提高各组分的强力利用率。目前，多采用中强中伸涤纶与棉纤维混纺。若涤纶与毛纤维混纺，则应采用低强高伸型，使其伸长率与毛纤维接近。

3.纤维性质选配

化学短纤维的品种和混纺比例确定后，还不能完全决定产品的性能，因为混纺纤维的各种性质，如长度、线密度等指标的不同都会直接影响混纺纱产品的性能。

（1）化学短纤维长度的选择。化学短纤维的长度分棉型、中长型和毛型等不同规格。棉型化学纤维的长度为32mm、35mm、38mm和42mm等，接近棉纤维长度而略长，可以在棉型纺纱设备上加工；中长型化学纤维的长度为51mm、65mm和76mm等，通常在棉型中长设备或粗梳毛纺设备上加工；毛型化学纤维的长度为76mm、89mm、l02mm和114mm等，一般在毛精纺设备上加工。

纤维长度还影响其在成纱截面中的分布。通常较长的纤维容易集中在纱线的芯部，所以选用长于天然纤维的化学纤维混纺，其成纱中天然纤维会大多处在外层，使成纱外观更接近天然纤维。

（2）化学短纤维线密度的选择。棉型化学纤维的线密度为0.11～0.17tex，略细于棉纤维；中长仿毛化学纤维的线密度为0.22～0.33tex；毛型化学纤维的线密度为0.33～1.30tex。中长型与毛型化学纤维均略细于与其混纺的毛纤维。纤维越细，同线密度纱的横截面内纤维根数越多，纤维强力利用率越高，成纱条干越均匀，但纤维过细容易产生结粒。细纤维强度高的，在织物表面容易形成小粒子（起球）。

一般认为，化学短纤维的线密度与长度之间符合如下关系式时，化学纤维的可纺性和成纱质量较好：

L=230Tt

式中：L——纤维长度，mm；

Tt——纤维线密度，tex。

四、原料混和方法与计算

（一）混和方法

1.混合的目的与要求

纺纱所用的原料是纤维集合体，纤维之间的长度、线密度、弹性、强力、色泽等都会有差异，为了使最终产品的各项性能均匀一致，必须要求所选配的原料能实现充分的混和。混和如果不均匀，则会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，即要使各种混和原料在纱线任意截面上的含量与设计的比率相一致，而且所有混和原料在纱线任意截面上的分布呈均匀状态。

均匀混和的前提是混和原料被细致地松解，直到单纤维状态。松解越好，纤维块越小，混和就越完善。在混和的初始阶段，原料混和是在大小不等的纤维块之间进行的，所以混和是不充分的。只有当纤维块被进一步松解，直至成单纤维状态时，才有条件在单纤维之间进行充分的混和。因此，在纤维块被松解成纤维束、纤维束又被松解成单纤维的过程中，原料的混和是逐渐完善的。

2.混和方法

（1）纤维包混和（又称“纤混”）。在开清过程中，通过抓棉、多仓、混棉等设备将纤维包中的散纤维混和。

（2）纤维条混和（又称“条混”）。纤维条混和是把两种或两种以上的混和成分分别制成一定线密度的条子，然后在并条机或针梳机上通过并合进行混和的一种方法。如涤纶与棉、毛、麻等纤维的混和，都可采用条子混和。

（二）混纺比计算

1.纤维包混和计算

混纺纱的混纺比是指纱中各纤维组分的干重百分比，但各组分的回潮率可能不等，所以生产中要根据干混比与回潮率计算出各组分在原料中的湿重百分比，以便生产时确定铺放到抓棉机的各种成分原料的重量。

当n种原料采用散纤维包混和时，混纺比计算公式是：

式中：X_i，Y_i——第i种原料湿、干混纺比；

m_i——第i种原料的回潮率。

例1 纺涤/棉（65/35）纱，生产时的实际回潮率：涤为0.4%，棉为7%，求两种纤维的湿重混纺比。

解 已知Y₁=0.65,Y₂=0.35,m₁=0.004,m₂=0.07

代入式（2-1）得涤纶的湿重比例为：X₁=63.54%，棉的湿重比例为：X₂=1-X₁=36.46%。

由例1可见，由于涤的回潮率小于棉的回潮率，因此，涤的湿重混纺比小于设计时的混纺比，而棉的湿重混纺比大于设计时的混纺比。生产时铺放到抓棉机的涤/棉比例应按生产时的湿重比确定各自的投放重量。

2.条子混合的计算

若采用A、B两种条子进行混合，其干重混纺比为：

式中：y,1-y——A、B两种条子的混纺比（干重比）；

n₁,n₂——A、B两种条子的混合根数；

g₁,g₂——A、B两种混条的干重定量。

当n种原料采用条子混合时，混纺比计算公式是：

式中：y_i——第i种原料干混纺比，i=1,2,…,n；

n_i——第i种纤维条根数，i=1,2,…,n；

g_i——第i种纤维喂入条子的干定量，i=1,2,…,n。

根据实测的回潮率，可计算出各种条子的湿重定量，便于生产上掌握使用。

例2 纺涤/棉（65/35）纱，在并条机上进行条混，如果并条机采用6根并合，涤/棉条子的根数为4/2，即涤条4根，棉条2根，求两种纤维条的干重比。

解 已知y=0.65,n₁=4,n₂=2

代入式（2-2）得g₁=0.929g₂。

采用式（2-2）或式（2-3）时，一般可根据经验或要求，合理确定混合条子根数及条子干定量。

（三）混料指标计算

混料后的纤维长度、细度、回潮率等技术指标，可以用各组分纤维相应指标的重量百分率加权平均计算。如各组分混用重量比率（混纺比）为k_i（i=1，…，m），各组分纤维某指标平均值为x_i，则混合原料的该指标平均值为X，可按式（2-4）计算：

如果第i成分某指标x_i的离散系数为C_i，则混料纤维该指标的离散系数C可按式（2-5）计算：

（四）配棉实例

表2-4是某厂J9.8tex和J14.8tex混配棉成分分类排队表。原料分为8队，表中列出了不同日期各队的干混纺比以及混纺比变动后纤维性能各项指标加权平均值。