新型紡紗的技術進步及產品開發

章友鶴+朱丹萍+趙連英+陳璟

摘要：文章對轉杯紡的技術進步與產品開發、噴氣渦流紡的技術進步與產品應用領域擴展、用創新技術開發環錠紡新型紗線等方面進行了分析探討，主要包括轉杯紡雙分梳輥技術及應用、轉杯紡向高支紗生產拓展、用轉杯紡技術開發色紡紗與花式紗、國產轉杯紡的技術進步、噴氣渦流紡技術進步與發展、噴氣渦流紡紗工藝的優選、噴氣渦流紗的品種開發等方面。

關鍵詞：轉杯紡；噴氣渦流紡；環錠紡

中圖分類號：TS104 文獻標志碼：A

Advancement of New Spinning Technologies and Related Product Development

Abstract： The article elaborates on the advancement of rotor-spinning technology and related product development， the latest development of air-jet vortex spinning technology and the expansion of application fields of relevant products and developing new ring-spun yarns with innovative technologies. Specifically， it mainly discusses double combing roller technology for rotor spinning and related applications； extending the use of rotor spinning technology to producing high-count yarn； developing color-spun yarn and fancy yarn with rotor spinning technology； the advancement of local rotor spinning technology； development of air-jet vortex spinning technology； the optimization of air-jet vortex spinning process； varieties and product development of air-jet vortex-spun yarns.

Key words： rotor spinning； air-jet vortex spinning； ring spinning

在第十八屆全國新型紡紗學術會上，交流內容含蓋了國內院校、科研單位近幾年來在新型紡紗領域的研究成果，生產企業在改進新型紡紗工藝技術、開發新型紡紗線及拓寬應用領域的經驗，部分新型紡紗設備制造企業圍繞提高新型裝備生產效率及裝備自動化程度等取得的進展，充分反映了近幾年來我國新型紡紗（轉杯紡、噴氣渦流紡等）的發展應用和環錠紡采用新技術（集聚紡、花色紡、復合紡等）的進步。尤其是轉杯紡與噴氣渦流紡在色紡上的應用得到了長遠進步，轉杯紡紡制高支紗取得了實質的進展，這些進展在一定程度上反映了新型紡紗技術的今后發展趨勢與方向。現將這次會議的收獲與啟發及會議交流的主要技術議題整理簡述如下，與行業內相關人士共享。

1 轉杯紡的技術進步與產品開發

1.1 轉杯紡雙分梳輥技術及應用

當混紡紗線中兩種纖維的長度與強力等指標差異較大時，在制條以及轉杯紡紗工藝參數的選取中均會遇到多種問題。為了改善轉杯紡生產混紡紗的梳理問題，東華大學設計了雙喂給分梳機構，并在滌棉混紡紗中進行實踐試驗。該分梳機構由兩個喂入分梳輥和輸送系統構成，并與單分輥生產的滌棉混紡紗進行試驗比較結果表明：（1）由于兩種纖維分別在分梳輥處理，棉條梳理用OK40型分梳輥，滌綸條梳理用OK37分梳輥，不但分梳效果提高，且對纖維的損傷減小；（2）滌綸優先向紗線內部轉移形成紗芯，棉纖維趨于紗外層形成包纏纖維，有利于平衡混紡紗內外應力，使紗線結構較為緊密、毛羽減少、強力提高；（3）可以有效改善混紡紗的性能，是轉杯紡技術的一個發展方向。雙分梳輥型號應根據所用纖維品種來選用，以發揮其最大的分梳效果。

1.2 轉杯紡向高支紗生產拓展

近幾年來國內不少紡紗企業，通過工藝裝備的改進及原料的合理選用，成功開發生產32S ～ 40S高支轉杯紗。這次會上有 3 家企業在會上或以論文形式介紹了他們的經驗，引起與會代表的極大關注，認為這是轉杯紡領域的一個創新。在 3 家生產企業中有兩家是用精梳落棉生產高支轉杯紗，1 家是用進口轉杯紡設備生產醫療用高支轉杯紗線。

江蘇普美紡織公司在會上介紹用精梳落棉成功生產40S轉杯紡紗的經驗，該公司根據精梳落棉的特點，在前紡工藝上采取柔和梳理少傷纖維，在轉杯紡工藝上采取適當降低速度、增加捻度等措施，生產出質量符合用戶要求且價格低廉的高支轉杯紗。從生產實踐中總結出紡好高支轉杯紗的經驗是：原料選擇與配合是基礎，前紡成條是關鍵，轉杯紡工藝是重點，必要的紗線后處理（如上蠟）是保障。

湖北美奧紡織公司在進口全自動轉杯紡紗機上生產的32S ～ 40S紗，雖然強力低于環錠紗15%左右，但其外觀質量如毛羽、棉結、雜質和異纖均優于環錠紗，尤其是醫衛用品用轉杯紗解決了“三多弊端”（棉結雜質多，整經、織造斷頭多）問題，質量顯著提高。該公司生產轉杯紡高支紗的經驗是：在原棉選用時重點控制馬克隆值、單纖維強力及細度，確保成紗纖維根數在100根以上。在轉杯紡工藝上選用小直徑（28 ～ 30 mm）G型紡杯，使紡紗速度提高，紡32S紗時紡杯轉速達到14.5萬r/min，紡40S紗時紡杯轉速達到13.5萬 ～ 14.5萬r/min；32S時紗線捻度為1 050 ～ 1 100捻/m，40S時紗線捻度為1 150 ～ 1 250捻/m，確保成紗強力達到較高水平，以提高織造生產效率。

東華大學與蘇州多道自動化科技公司在國產DS60型半自動轉杯紡紗機上對用精梳落棉生產高支轉杯紗的紡紗工藝進行試驗研究。精梳落棉是棉纖維的二次利用，要使其成紗質量達到使用要求，應重點選用好分梳輥、紡杯及加捻器等關鍵紡紗元件及優化紡紗工藝。他們在試驗研究中，分梳輥選用工作角65°的OK40型號，速度7 000 r/min。由于40S紗設計捻度較高、紗線結構緊密，要選用T型凝聚槽、直徑33 mm的紡杯，速度為7.5萬r/min；選用陶瓷盤香型假捻盤，因其摩擦系數小可減少捻度損失。除了選用關鍵紡紗器材外，在試驗中還采取降低引紗速度、增大捻度及對棉條加濕、提高車間濕度等措施，提高了成紗強力，減少了毛羽。

根據使用原料不同優化紡紗工藝，并優選配置好紡紗關鍵器材，在國產轉杯紡或進口轉杯紡紗機上都能生產出質量符合用戶要求的紗線。

1.3 用轉杯紡技術開發色紡紗與花式紗

在轉杯紡紗機上生產色紡紗的難度要大于生產本色紗，在生產中必須把握好多項關鍵技術：（1）要做好打樣對色工作，建立一套快速打樣對色機制；（2）要重視混色工藝，正確選配混合設備與混色方法；（3）要針對使用原料的性能特點優化工藝設計及元器件配置，使之發揮出最大生產效能；（4）要強化生產中色差、色結、色檔的監控，減少疵品產生，提高正品率；（5）要強化生產現場各項管理，做好清整潔、運轉操作、設備維護及定置管理等工作，杜絕各類疵點產生。

在這次交流會上，東華大學與嘉興學院等科研單位對在轉杯紡紗機上開發花式紗的品種與發展趨勢進行了分析與研討。

（1）在轉杯紡紗機上可生產竹節紗。據相關資料報道：國外在20世紀70 — 90年代都做過在轉杯紡紗機上開發花式竹節紗的研究，2001年德國賜來福公司在奧托康諾轉杯紡紗機上成功開發Fancynation花式紗系統，在實際生產中使用該系統可設計生產多種線密度花式紗。國內東華大學的研究團隊也研究出紡制轉杯紡竹節紗裝置，其原理是通過改變纖維喂入量來紡制竹節紗，并可對竹節長度、粗節倍數和竹節分布等參數進行控制，目前該套裝置已在樣機上試用。

（2）在轉杯紡紗機上生產AB紗。AB紗是一種花色紗，它是用 2 根不同顏色的條子同時喂入轉杯紡牽伸區而紡制出不同色彩的紗線。這種紗線的外觀類似與兩根不同顏色的紗線加捻成的股線，也可以用兩種不同染色性能的條子，同時喂入紡成紗后通過染色顯現出AB效果。

（3）轉杯紡生產混色紗的研究。浙江嘉興學院材紡學院近幾年對轉杯紡生產混色紗的成紗機理進行了較深入的試驗研究。它是在普通轉杯紡紗機上采用兩個組合式喂入羅拉，分別控制兩組纖維須條，以不同或相同的速度喂入到分梳區被分梳輥分解，梳理后的單纖維從分梳輥上脫離隨氣流通過輸送管進入紡杯，然后纖維沿杯壁斜面滑移到凝聚槽內，經凝聚混合形成同向排列的纖維須條，從引紗管吸入區被甩到凝聚槽與已凝聚的須條相接觸，并隨著紡杯的回轉加捻引紗與須條搭接在一起，隨引紗的輸出，引紗的捻度被傳送給須條形成轉杯混色紗。該方法可在轉杯紡紗機上實現喂入顏色不同的纖維條或是組分不同的纖維條，并做到在紗線的橫截面及長度方向均有短片段不同顏色的組合，提高紗線中色纖維的混色效果，生產出段彩混色紗或混纖紗。

國外在轉杯紡紗機上開發花色紗線已形成系列化，國內在轉杯紡紗機上開發花式紗線尚處于起步階段，與國外尚有一定差距，因此采用產學研三結合攻克技術關鍵，開發出品種多、花樣新的轉杯紡花式紗線，是轉杯紡技術發展的一個重點。

1.4 國產轉杯紡的技術進步

目前，全自動與半自動轉杯紡紗機具有智能化、自動化、用工少等優勢。國外由于人工費昂貴，故采用全自動轉杯紡紗機比例較高；但在國內目前使用的全自動轉杯紡紗機都是從國外引進，價格貴、投資回報周期長，且對使用原料與管理的要求較高，多數企業難以承受，故目前以使用半自動轉杯紡紗機為主體。在這次技術研討會上，蘇州多道公司與浙江日發紡機公司等都介紹了國產轉杯紡紗機的技術進步與設備的性能特點，反映出近幾年來在制造技術與使用性能上均有較大提高，已可與國外進口的半自動轉杯紡紗機相媲美。

蘇州多道公司介紹的SD60型半自動轉杯紡紗機，在穩定性、先進性和設計合理性等方面充分吸收了國內外同類機型的優點，主要有以下幾特點。

（1）紡紗器采用先進的DS20大排雜開放式結構，可使用戶使用原料范圍進一步擴大、維修成本降低。

（2）在提高接頭質量上，開發氣功接頭系統，通過氣功控制機構，實現快速高質量接頭，同時具備斷紗自動抬起功能。該機也可選配數碼接頭系統，通過系統補償、優化接頭方案，大小紗均可獲得優異接頭質量。

（3）設計電子自動換管裝置，通過程序實現紡紗狀態下換筒管，避免落筒后再次生頭。

（4）轉杯支撐采用進口的直接軸承，使轉杯的轉速最高可達11萬r/min，引紗速度最高180 m/min，為生產高支轉杯紗創造了條件。

（5）整機通過科學設計，車頭、車尾、中段采用整體框式焊接結構，穩定性好，每臺可配置紡紗器480頭，是目前國內外半自動轉杯紡紗機中頭數最多的機型。

（6）采用新型風室機構，使工藝負壓穩定，經檢測整機各紡紗器出紗口負壓相差很小，頭尾壓差在0.6 KPa。由于負壓穩定，工藝風機能耗降低明顯，機臺能耗低于同類設備5%左右。

（7）配備智能化管理系統，具有生產管理功能，同時機器配有電子清紗器，實現在線檢測，有效控制紗線質量。

由于國產半自動轉杯紡機技術進步明顯，與國外半自動轉杯紡紗機已處于同等水平，且有良好的性價比，可使企業獲得良好的經濟效益，故會上許多代表認為，今后轉杯紡產能的發展以國產半自動轉杯紡紗機為主。

2 噴氣渦流紡技術進步與產品應用領域擴展

在這次新型紡紗學術會上，日本村田公司對噴氣渦流紡的技術進步與發展、青島大學等研究團隊對噴氣渦流紡紡紗工藝研究、國內紡紗企業對噴氣渦流紡生產品種及應用領域等方面進行廣泛的交流與探討。

2.1 噴氣渦流紡技術進步與發展

村田公司生產的噴氣渦流紡紗機雖正式投入市場還只10多年時間，但已從初期生產的MVS851型到2010年生產的MVS861型，至目前推出的MVS870型第三代機型，技術不斷進步。尤其是MVS870型不但紡紗速度更快，設計速度為500 m/min，且每臺頭數擴大到96頭，生產效率比861型提高了20% ～ 25%。用 5 臺870型噴氣渦流紡紗機可以生產相當環錠紡10 000錠的產能。在設備技術上有兩項重大突破：（1）包芯紗裝置可以生產渦流紡包芯紗，質量優于環錠紡包芯紗；（2）針對渦流紡紗機在生產紗支粗及剛性大的滌綸難點，增設了纖維清油機構，使生產滌綸及剛性大的粗支紗可紡性顯著改善，從而擴大渦流紡生產滌綸的應用范圍。

2.2 噴氣渦流紡紗工藝的優選

由于噴氣渦流紡是用棉條喂入紡紗，紡紗工藝流程比環錠紡短，故對所用原料要求較高，青島大學對原料的細度、長度及外層纖維比例等對噴氣渦流紡紗線質量的影響進行較深入的試驗研究。

（1）通過建立噴氣渦流紡的力學模型，發現紡制相同支數的紗，粗纖維紡的噴氣渦流紗其抗扭截面系數、抗彎截面系數均大于細纖維所紡的噴氣渦流紗，說明用細纖維紡成的噴氣渦流紗手感柔軟，可克服噴氣渦流紗手感較硬的缺點。

（2）通過不同長度纖維所紡噴氣渦流紗性能對比分析，纖維長度34 mm時紗線毛羽最少，纖維長度36 mm時紗線條干均勻度最好，出現粗細節機率也最小。而纖維長度38 mm時噴氣渦流紗質量較差。故纖維長度不是越長越好，應選用長度32 ～ 36 mm的纖維。

（3）噴氣渦流紡內外層纖維比例與成紗硬度關系密切。試驗用內層纖維29%與34%兩種比例，對紗線的動、靜態懸垂系數與硬挺度作分析，試驗表明：外層纖維比例越大、內層纖維比例越小，紗線手感越硬；外層纖維所占比例越小，紗線手感越柔軟。故應根據所用纖維性質及織物對手感的要求來設計內外層纖維所占比例。

2.3 噴氣渦流紗的品種開發

噴氣渦流紡技術引進初期，都是以生產粘纖或粘纖混紡紗為主導產品，從成紗機理分析：它對柔性纖維適紡性好，對剛性纖維紡紗難度較大，故生產品種有局限性。隨著噴氣渦流紡產能擴大，同品種生產競爭激烈、效益下滑，迫使紡紗企業開發噴氣渦流紡新穎紗線來擴大其應用領域。

（1）創新開發色紡紗。有麻灰系列、彩色混紡系列、多纖混紡系列，并均在渦流紡紗中占有重要地位，用噴氣渦流紡色紡紗制成織物毛羽少、表觀光潔，產品檔次顯著提升。

（2）創新開發功能性紗線。目前在噴氣渦流紡使用的功能纖維有咖啡碳滌綸、超仿棉纖維及蜂窩滌綸、竹炭改性滌綸等，噴氣渦流紡開發功能性紗線多數是以混紡為主，如用蜂窩滌綸、竹炭改性滌綸與木代爾 3 種纖維混紡紗，制成的織物除了具有吸濕快干及抗菌保健等功能外，還使織物具有手感滑爽、布面光澤靚艷等特點，深受消費者歡迎。

（3）開發多種天然纖維組合的渦流紡紗線。如何擴大天然纖維在渦流紡紗中的應用，是提高產品附加值及擴大噴氣渦流紡紗應用領域的重要途徑。目前已批量生產的有亞麻棉混紡紗，亞麻、羊毛、天絲？三合一混紡紗及粘纖與羊絨混紡等品種。這些天然纖維混紡紗使各種天然纖維優良性能充分發揮，產品檔次提升，可用于制作高檔服飾。

（4）創新開發包芯紗。渦流紡成紗機理是包覆結構，用噴氣渦流紡紗機生產包芯紗可克服環錠紡生產包芯紗芯絲易外露等弊端。故國內用噴氣渦流紡紗機生產包芯紗的企業逐步增多，外包纖維除粘膠外也可用天絲？、木代爾、竹漿纖維等，芯絲除錦綸外，也可用滌綸絲與氨綸絲等彈性纖維。浙江奧華公司創新用滌綸絲+氨綸絲的雙芯絲在渦流紡紗機上生產包芯紗，使紗線性能更優良。與會專家認為，在噴氣渦流紡紗機上生產包芯紗比環錠紡有明顯優勢，是噴氣渦流紡開發新穎紗線的一個方向。

（5）開發裝飾織物與針織用紗。這是國內近幾年來在噴氣渦流紡紗機上開發的兩種新穎紗線。尤其是噴氣渦流紡紗機清油機構為生產裝飾布用的滌綸粗紗創造了良好條件。此外浙江威達紡織集團針對半精紡紗線易掉毛起球的弊端，在噴氣渦流紡紗機上開發生產腈/毛混紡紗，由于掉毛與起球現象顯著減少，受到加工企業好評，生產量正在不斷擴大。

我國噴氣渦流紡已從使用原料單一、生產品種少、用途狹隘的狀態，向用多種纖維、多色纖維、多品種及多用途方向發展，規避了與環錠紡紗線同質化競爭。由于企業效益增加，產能也相應得到擴大，噴氣渦流紡在紗線應用領域中已占有一定地位。

3 用創新技術開發環錠紡新型紗線

我國在環錠細紗機上采用緊密紡技術已超過2 000萬錠，占環錠紡總錠數的20%以上。用緊密紡生產的紗線也從純棉精梳紗拓展到化纖紗及各種混紗紗等品種，在提高成紗強力、改善條干均勻度及減少毛羽等方面，取得顯著效果。但多年實踐也暴露出用緊密紡細紗機紡紗的能耗與機物料消耗增加、日常維護成本提高等弊端。

在本次交流會上，江蘇萬寶紡機公司介紹了最新研發的“脈聚緊密紡裝置” ，該裝置具有以下幾個特征：

（1）在保證成紗品質同時集聚負壓能耗可降低40%，預測每萬錠每年節電可達18萬元；

（2）集聚紡紗裝置的吸管和吸氣槽，由于減少了網格圈與吸管的接觸面積，降低網格圈的摩擦，從而可延長網格圈使用壽命在20%以上，降低了日常維護成本；

（3）負壓吸管上設置的自動清潔槽口，增加了對網格圈內層面帶花的自動清潔功能，從而可延長對網格圈清潔周期200%以上；

（4）該技術可以用于三羅拉或四羅拉集聚紡紗裝置，適用范圍較廣。

此外為了減少緊密紡細紗機膠輥磨損，中瑞聚氨酯科技公司在會上介紹聚氨酯膠輥性能及在緊密紡細紗機應用效果。從浙江常山紡織公司、杭州益利隆紡織公司使用證明，在緊密紡細紗機上使用聚氨酯膠輥，由于其耐磨性、回彈性均優于腈膠錕，可減少膠錕輥中凹，延長使用壽命 2 ～ 3 倍，同時還可適當降低牽伸區加壓，節約能耗10%左右，故業內人士認為緊密紡紗與聚氨酯膠輥配套是最佳的選擇。