嵌入式復(fù)合紡紗的理解與探討

譚鈞鴻　王濤

摘要：

分析嵌入式復(fù)合紡紗的機理，從其優(yōu)缺點、經(jīng)濟效益、依存條件等方面對其進(jìn)行了分析及提出一些建議。

關(guān)鍵詞：高效短流程嵌入式紡紗；工藝；效益

嵌入式復(fù)合紡紗，也叫“如意紡”，由山東如意集團(tuán)與武漢科技學(xué)院、西安工程大學(xué)共同開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的原創(chuàng)技術(shù)——高效短流程嵌入式復(fù)合紡紗技術(shù)[1]，曾獲2009年度國家科技進(jìn)步獎一等獎。“如意紡”技術(shù)最大的亮點在于它分別打破了毛紡紗支支數(shù)和棉紡紗支支數(shù)的世界紀(jì)錄。以1克羊毛為例，憑借這項技術(shù)，可以把原來意大利人保持的180公支的世界紀(jì)錄提高到500公支；同時還能將長絨棉從原來能紡300英支提高到500英支。目前，“如意紡”技術(shù)已在如意集團(tuán)下屬的毛紡、棉紡、印染和服裝企業(yè)中得到了推廣應(yīng)用，并取得了良好的經(jīng)濟效益。作為載體紡紗與賽絡(luò)菲爾紡紗模式的發(fā)展和創(chuàng)新，下面通過其原理、優(yōu)缺點、存在問題及效益等方面進(jìn)行一些探討。

1 嵌入式復(fù)合紡紗的原理

該技術(shù)核心創(chuàng)新原理是建立了3個加捻三角區(qū)，與原環(huán)錠紡紗技術(shù)只有一個三角區(qū)有極大的不同，它可以大大縮短浮游纖維的握持距離。對環(huán)錠紡紗中各個紗線做受力分析時發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有的環(huán)錠紡紗過程中，只有一個加捻三角區(qū)，各根纖維都必須能夠承受較大的力量，紡紗過程才能夠進(jìn)行。因此，一些較短的纖維成紗就比較困難，捻系數(shù)是影響成純利潤質(zhì)量的主要因素之一[2]。徐衛(wèi)林教授經(jīng)過研究，建立3個加捻三角區(qū)，在三角區(qū)中建立長絲嵌入式系統(tǒng)定位的運行方式，在加捻區(qū)內(nèi)用長絲來提供成紗的足夠強力，其他的纖維則幾乎不用受力（圖1所示）。

嵌入式復(fù)合紡紗通過系統(tǒng)定位技術(shù)合理配置兩根長絲與兩束短纖維須條在前鉗口線的位置，使紡紗過程中長絲不僅對成紗有增強作用，而且能夠穩(wěn)定有效地對加捻成紗過程中的纖維須條進(jìn)行增強。長絲首先對短纖維須條進(jìn)行包纏增強，然后再與另一包纏增強的紗線須條進(jìn)行包纏，所以短纖維在成紗過程中被有效地嵌入到成紗主體中。并且，長絲分布在最外圍，有效地分擔(dān)了大部分紡紗張力，使纖維須條分擔(dān)的紡紗張力大幅度降低，因此提高了短纖維須條的紡紗性能。比較環(huán)錠紡、賽絡(luò)紡、賽絡(luò)菲爾紡和嵌入式復(fù)合紡紗這4種紡紗方式的成紗性能，有利于采取不同的紡紗方式，經(jīng)濟地達(dá)到紗線的用途要求[3]。

2 嵌入式紡紗機理的理解

嵌入式紡紗技術(shù)可以理解為利用、發(fā)展載體紡紗技術(shù)和賽絡(luò)菲爾模式的一種新型紡紗方法，其特點如下。

2.1 載體紡紗

載體紡紗是以一種和幾種纖維為主體，另一種纖維為載體，通過載體纖維將主體纖維混紡或復(fù)合紡紗的一種新的紡紗方法[4]。載體纖維在紗線以后的加工過程中全部或部分溶解或熔解，從而突出主體纖維成紗的功能，并改善主體纖維的可紡性、服用性等。最常用的載體纖維有水溶性維綸、海藻纖維、低熔點滌綸等。載體紡紗應(yīng)用領(lǐng)域較廣。最早使用的是將水溶性維綸長絲作載體，用平行紡空心錠紡制無捻純棉毛巾紗；也可用傳統(tǒng)棉紗與水溶性維綸長絲交并在捻線機上反向加捻，紡制準(zhǔn)無捻毛巾紗。以水溶性維綸長絲采用包纏紡可紡羊毛、兔毛、麻類等可紡性較差的纖維以及紡制空芯紗，制作爛花織物等。利用載體紡紗紡制棉與水溶性維綸混紡紗或包芯紗、賽絡(luò)紡紗、賽絡(luò)菲爾紗，然后溶解維綸可以解決細(xì)特紗因截面中纖維根數(shù)過少而產(chǎn)生紡紗質(zhì)量和斷頭問題，提高紡紗細(xì)度和改善可紡性，國內(nèi)外也屢見報道。嵌入式紡紗利用兩根粗紗做芯紗，兩根維綸長絲作包芯紗，采用賽絡(luò)菲爾模式，確有一定創(chuàng)造性，是載體紡紗技術(shù)的發(fā)展。

2.2 一種新型的賽絡(luò)菲爾模式

傳統(tǒng)賽絡(luò)菲爾模式[5]中間為一根長絲，現(xiàn)一端采用粗紗，一端采用水溶性長絲，這樣可充分發(fā)揮維綸長絲包纏作用，提高成紗強力，同時把兩股粗紗須條捻合似線，形成成紗內(nèi)層股線結(jié)構(gòu)，起到以紗代線作用。筆者認(rèn)為，“高效短流程”是指該方法紡成紗可直接作股線使用，省去并紗、捻線工序。

3 嵌入式復(fù)合紡紗優(yōu)越性

第一，成功地突破了1.46tex以上特細(xì)號紗的生產(chǎn)，說明了特細(xì)號紗的生產(chǎn)只要在其他條件的幫助下是完全可以實現(xiàn)的，未來0.97tex以上棉紗的生產(chǎn)都有可能成為現(xiàn)實。

第二，在雙維綸絲的幫助下，棉紗單紗的強力提高了至少4倍以上。

第三，成功地抑制住了特細(xì)號紗生產(chǎn)過程中斷頭率較高的現(xiàn)象出現(xiàn)。

4 高效短流程嵌入式紡紗存在的問題[6]

第一，生產(chǎn)操作難度大。生頭難，需多人多次才能生一個頭；擋車難，在加捻三角區(qū)內(nèi)須條斷、絲不斷，斷頭不易察覺。

第二，設(shè)備利用率低下。根據(jù)目前的狀態(tài)，設(shè)備最多只能開50%的錠子；若通過粗紗架改造來保證100%開機，將影響巡回清潔風(fēng)機的運行和車弄檔的操作，同時影響其他機臺操作。

第三，產(chǎn)品的特性。據(jù)如意集團(tuán)介紹，高效短流程嵌入式紡紗應(yīng)該有兩大優(yōu)勢，一是用短纖維紡紗，二是紡特細(xì)號紗。

第四，用短纖維紡粗號紗。前紡很難實現(xiàn)，高效短流程嵌入式紡紗指出只要5mm以上纖維就可以紡紗，沒有指出前紡工序應(yīng)該如何改進(jìn)設(shè)備狀況。事實上，對于5mm以上短纖維采用環(huán)錠紡紗，在紡紗的前工序是不可能生產(chǎn)出適合高效短流程嵌入式紡紗用粗紗的。目前的環(huán)錠紡紡紗對于并條機、粗紗機來說，纖維平均長度只可以實現(xiàn)不低于l6mm纖維的紡紗，而且5%纖維的長度最好在25mm以上。其實紡粗號紗轉(zhuǎn)杯紡更有優(yōu)勢，轉(zhuǎn)杯紡直接用棉條生產(chǎn)筒紗，不但省去了粗紗、絡(luò)筒、并線、倍捻工序，而且高產(chǎn)。

5 高效短流程嵌入式紡紗效益分析

第一，可以利用普梳粗紗進(jìn)行特細(xì)號紗的生產(chǎn)，也可以在生產(chǎn)過程中減少精梳工序。

第二，生產(chǎn)出來的棉紗可以直接進(jìn)行織布，減少了特細(xì)號棉紗必須合股后才可以織布的后工序并線、倍捻過程。

第三，可以使紡織廠采用任何原料進(jìn)行組合紡紗，特別是對于短纖維的紡紗利用具有特別重要的意義，減少了原料的浪費，可以大約降低紡紗成本的20%左右。高效短流程嵌入式紡紗生產(chǎn)的棉紗都是以單紗的形式出現(xiàn)的，而且棉紗本身所適用的織物范圍窄、布的質(zhì)量差，所以這些棉紗單紗價格要比環(huán)錠紡生產(chǎn)的棉紗價格低40%左右。采用高效短流程嵌入式紡紗棉紗的實際效益是很差的，生產(chǎn)粗號棉紗無論紡紗原料采用什么樣質(zhì)量的纖維，其生產(chǎn)成本都會很高，因為維綸長絲無論是多少分特的價格都很高，而且雙維綸絲在棉紗中所占的比例都不小，粗號紗維綸絲的比例只要超過5%，棉紗的價值與成本相比就會虧損。有關(guān)高效短流程嵌入式紡紗專家介紹的可以降低紡紗的20%生產(chǎn)成本的分析可以肯定地說是不正確的，因為他們將很多紡紗的不利因素和最終產(chǎn)品的價值都在按照常規(guī)棉紗來計算和考慮。endprint

在目前環(huán)錠紡設(shè)備狀況下，無論怎樣改進(jìn)紡紗工藝和紡紗器材質(zhì)量，由于自然纖維本身存在缺陷，要使得特細(xì)號紗在紡紗過程中可以順利進(jìn)行，就必須保證特細(xì)號棉紗單紗截面內(nèi)纖維根數(shù)必須大于15根以上，否則紡紗是難以順利實現(xiàn)的。

6 高效短流程嵌入式紡紗所依存的條件分析

首先，必須是在水溶性雙維綸長絲的作用下進(jìn)行。其次，必須是采用雙賽絡(luò)紡紗的原理進(jìn)行。再者，必須保證雙維綸絲和生產(chǎn)性纖維有足夠的加捻，而且這種加捻的捻度要比賽絡(luò)紡紗、緊密紡紗、賽絡(luò)緊密紡紗的捻度大30%以上，因為紡紗過程中生產(chǎn)性纖維本身實際所被加捻的捻度相對較少。另外，必須有嚴(yán)格的張力對雙維綸絲進(jìn)行控制，才可能有效地控制好“如意紡”維綸絲的喂入和紡紗維綸絲與纖維的加捻、卷繞張力。而且，必須采取強有力的措施對兩根不同位置喂入的粗紗在紡紗過程中的運行張力保持一致，也必須采用電子激光的探測形式防止雙粗紗、雙維綸絲其中的一根在紡紗過程斷頭。還有，高效短流程嵌入式紡紗的卷繞加捻部分必須是導(dǎo)紗鉤氣圈控制孔變小，而且管紗升降采用氣圈控制環(huán)。除此之外，高效短流程嵌入式紡紗的纖維從前羅拉吐出來后最好的方式是使纖維具有集聚作用，也就是像緊密紡紗一樣對纖維進(jìn)行集聚。最后，高效短流程嵌入式紡紗因為成本關(guān)系，一般都用于特細(xì)號紗的生產(chǎn)，由于特細(xì)號紗粗紗在牽伸過程中所產(chǎn)生的纖維在牽伸區(qū)域纖維根數(shù)數(shù)量較少，加強對牽伸區(qū)域纖維游離、擴散的控制、減少紡紗斷頭和增強棉紗的有效加捻具有特別重要的意義。

7 探討

首先，嵌入式復(fù)合紡紗用雙粗紗喂入，粗紗機開臺要增加一倍以上；紡紗捻系數(shù)太高，需要增加熱定捻工序；制成率低，耗費大量水溶性維綸長絲，需要對細(xì)紗機紗架及喂入部件改造；細(xì)紗牽伸倍數(shù)過大，質(zhì)量較難保證；細(xì)紗容易產(chǎn)生缺股斷頭，必須依靠能切除長細(xì)節(jié)的電子清紗器來切除；四股纖維成紗接頭操作要求較高。

綜上所述，“如意紡”較適用于附加值較高的“高端紗”的紡制。應(yīng)用在山羊絨、木棉、兔毛等難紡纖維的中細(xì)特紗開發(fā)和稀密織物的開發(fā)，如圍巾等裝飾織物、羊絨類織物的開發(fā)最為適合。其次，是考慮水溶性維綸的回收或利用，效益更顯著。另外，嵌入式復(fù)合紡紗作為我國原創(chuàng)新工藝、新技術(shù)，應(yīng)該大力推廣，從生產(chǎn)中不斷改進(jìn)工藝，不斷創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)：

[1] 山東如意科技集團(tuán)有限公司，武漢科技學(xué)院，西安工程大學(xué).從創(chuàng)新理論到成功實踐——嵌入式復(fù)合紡紗設(shè)備的研制要點[J].中國紡織，2009，（7）：128-130.

[2] 蔣國華.苧麻/蠶絲Sirofil紡紗探討[J].紡織學(xué)報，2001，（5）：23-24.

[3] 陳軍，徐巧林，徐衛(wèi)林，等.幾種紡紗方式對成紗性能的影響[J].上海紡織科技，2010，（2）：1-2，5.

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[6] 熊偉，趙陽.高效短流程嵌入式紡紗的綜合分析[J].紡織器材，2009，（3）：52-56.

（作者單位：廣州纖維產(chǎn)品檢測研究院）endprint