新型紡紗技術的發(fā)展
2008/10/16 9:54:01 編輯：Yanchao
20世紀末轉杯紡、噴氣紡等新型紡紗技術由于電子計算機技術、傳感技術、變頻調速技術與自由端紡紗技術的結合，已發(fā)展的很成熟，形成高科技的紡紗裝備。新型紡紗技術最大優(yōu)勢在于紡紗質量高，條干均勻、紗疵少、毛羽少及產量高等，更重要的是取消了粗紗及絡紗工序，縮短了工藝流程，減少了用工，降低了生產費用。下面對轉杯紡、噴氣紡及渦流紡等新型的紡紗技術進行討論。
1轉杯紡紗技術
新型紡紗體系中轉杯紡發(fā)展最快，技術比較成熟，紡紗質量好(條干均勻、紗疵少)，最終產品受到市場歡迎。由于轉杯紡紗可取消粗紗及絡紗工序，縮短工藝流程，為實現(xiàn)紡紗自動化提供有利條件，因此具有很大的發(fā)展?jié)摿?。全世界目前約有800多萬頭轉杯紡。美國約有100萬頭，其轉杯紡產量約占全國紡紗總量的42％，預計21世紀初轉杯紡產量的比例要突破50％。
高級轉杯紡紗機(Autocor0288Autocor0312及R20等)生產的轉杯紡大多用于針織及機織。德國賜來福公司的全自動絡轉杯紡紗機生產的紗42％用于針織，58％用于機織；美國約72％的轉杯紡用于針織。從發(fā)展趨勢看，轉杯紗今后用于機織的比例將逐年上升。轉杯紡開始只能生產粗支紗，由于轉杯紡紗技術快速進展，很快就能產生30英支以上的紗。西歐轉杯紡支數(shù)為30～40英支、美國為24英支為主。美國轉杯紡紗全部是混紡紗及純棉紗，混紡紗中的比例較大，在60％以上；西歐的轉杯紡紗中混用人造纖維(合纖、粘纖)，紡紗品種所占比例為：純棉紗占55％，滌棉紗占28％；腈棉占5％；純腈綸占6％，粘膠占6％。
從1960年起捷克首創(chuàng)問世第一臺轉杯紡紗機的轉杯速度只有30000～40000轉／分，到了1991年漢諾威展覽會上德國Autocor0288型轉杯紡的速度已高達15萬轉／分，R20轉杯紡紗機的轉杯速度在13萬轉／分，紡紗支數(shù)質量及各種疵點的功能，實現(xiàn)對轉杯紗100％的質量監(jiān)控。高科技的轉杯紡織機除了實現(xiàn)對轉杯紗質量的全檢外，還具有定長、清紗、上蠟、自動接頭、自動換筒及驗結等功能，發(fā)達國家對轉杯紡紗技術的應用十分重視，除了與噴氣織機配套生產牛仔布等重厚織物外，還可以在噴氣織機及高速大圓針織機上加工生產高檔機織布及針織布，形成高檔轉杯紡紗與織造系列的服裝面料產品。
轉杯紡紗機可生產裝飾布、也可生產針織布，多用于制作各種T恤衫，男、女風衣及休閑服，織物重量在130克／平方米到160克／平方米，美國目前已將高檔轉杯紗與生產牛仔布的噴氣織機配套，其牛仔布系列的產品質量已達到盡善盡美的水平。
目前我國轉杯紡紗機自動化程度低，轉杯速度低，只能生產低支紗，或者用來加工落棉，生產副牌紗，與國外轉杯紡紗技術相比，差距很大，因此，發(fā)展高檔次轉杯紡紗技術，生產中支以上的轉杯紗加工服裝面料，應是我國棉紡織工業(yè)技術進步的重要方向。轉杯紡在我國進一步發(fā)展的潛力很大，一方面要積極引進國外先進轉杯紡紗設備，同時也要努力生產國產的高檔轉杯紡紗裝備，以提高紡紗支數(shù)，擴大紗支范圍及紡紗原料的范圍。改變目前只能生產粗支紗的單一局面。
我國轉杯紡紗機頭數(shù)較少，預計2010年會由目前的60萬頭發(fā)展到120萬頭，希望所增加的60萬轉杯頭數(shù)，大部分屬于高檔轉杯紡紗裝備。為適應我國棉紡織產業(yè)結構調整的需要，我國紡機制造企業(yè)應該盡早生產出機、電、儀一體化的高科技轉杯紡紗機?，F(xiàn)就有關問題討論如下：
1.1國在發(fā)展轉杯紡紗時要合理組織與配套紡前設備形成先進的產生線
目前國內外清梳聯(lián)設備已很成熟，生條質量高、重量CV％值為1．5～2％(普通梳棉機為3～4％)、棉結少、梳棉機上配有混合式自調勻整裝置，使生條長短片段不勻率得到很好的控制，因此可作為轉杯紡生產廠的第一道工序。但梳棉機的梳理針布最好選用國外的優(yōu)質針布。以保證梳理效果好，棉結雜質少、產品質量穩(wěn)定。國外的新型梳棉機DK903、DK803、C50、C51、MK5等都比較先進，國產的一些梳棉機如鄭紡機的FA225等，也可以選用。
并條機是轉杯紡紗產生線的第二道工序，國外產的RSB-D30型并條機及HSR-1000機都比較先進，除配有開環(huán)或閉環(huán)自調勻整裝置外還配有質量監(jiān)控系統(tǒng)，發(fā)生質量超限故障立即停車報警，自調勻整裝置很靈敏，傳感器對棉條發(fā)生的探測信號可保持每1．5～4mm勻整一次，這相對于高速并條機，單位時間里控制頻率很高，勻整頻率達毫秒級，因此棉條均勻質量高，可將土25％的棉條均整到土1％以內。這種并條機生產的棉條不必再由試驗室控制支數(shù)偏差，因此在組成新的轉杯紡工藝過程中可不再考慮棉條重量偏差的離線檢測試驗。
根據(jù)國內外經驗，頭道并條機可不配自調勻整裝置，末道并條機配開環(huán)或閉環(huán)自調勻整裝置，編組如下：原棉→清梳聯(lián)→頭并條(國產) →末并條(HSR-1000或RSB-D30)→轉杯紡紗機。
國產并條機像沈陽FA321、單眼FA329型并條機#p##e#速度800～1000米／分，屬國內技術領先水平，其它如寶成、天門、石家莊等地紡機公司也都有新型并條機生產，機器制造精度大大提高，電子技術應用了自調勻整，在線監(jiān)測及PLC控制等新技術，傳動技術也應用了伺服電機及變頻電機，全機密封性能好、凈化水平高、噪音降低等，已取得很大的發(fā)展，這些都是在吸收消化國外先進并條機的基礎上研制開發(fā)的。但與國外先進并條機相比較，設備加工精度、材質、電子元件的穩(wěn)定性及設備運轉的可靠性、穩(wěn)定性等方面需要繼續(xù)努力改進與提高。
考慮到經濟及零配件的供應問題，清梳聯(lián)及頭并條可選用國產機，末并條及轉杯紡機選用德國及瑞士等國外產的設備。
紡前準備工序的產品質量是保證轉杯紡紗質量的重要因素，因此設備配套要力求先進。
1.2選用適宜的紡紗原料是發(fā)揮轉杯紡紗機性能生產優(yōu)質紗的關鍵
轉杯紡紗機適宜的原料要考慮單纖強力、細度及長度等因素，纖維與金屬之間的摩擦系數(shù)，纖維表面結構和纖維彎曲剛度等指標對提高轉杯紡紗速度、質量、生產細支紗也很重要。
為了確保成紗強力及均勻率，轉杯紡紗斷面纖維根數(shù)約有100～110根，因此纖維細度指標起重要作用，棉纖維細度受纖維成熟度影響，成熟度不同纖維細度也不同，纖維細度與紡紗支數(shù)相關。
人造纖維(合成纖維等)適于紡轉杯細支紗，細旦纖維如1旦、1．2旦或更細的纖維在轉杯紡紗時更適應，將細旦人纖與棉混紡可增加紗線斷面中纖維根數(shù)，在同等條件紡紗強度相應增高。
纖維長度對環(huán)錠紡、噴氣紡的影響比轉杯紡大，纖維長度增加對轉杯紡紗強力影響不如環(huán)錠紗顯著。
美國一些紡織研究機構都在致力于提高棉纖維強力、細度及清潔度，以改進棉纖維的綜合質量。我國推廣應用優(yōu)質棉品種也已取得很大的效果，在成熟度、長度及細度上有很大改進。
合成纖維性能的改進對提高轉杯生產混紡紗質量十分重要，主要應考慮以下幾個問題：
纖維細度從1．5旦變?yōu)?．2旦或1．0旦，提高纖維單纖強度及增加伸長率；
采用適紡的纖維長度；
改進纖維摩擦性能保持纖維在動態(tài)中運行正常，增加纖維伸長率而不降低強度，從而改進纖維的斷裂功。
選擇適當?shù)睦w維紡紗有助于改進轉杯紡的紡紗性能，在許多方面比環(huán)錠紡優(yōu)異得多；正確配用纖維可減少紡紗時的飛花及落棉，減少織物起球，增加紡紗速度，改進織物質量，擴大轉杯紡紗領域，逐步在一些領域里代替環(huán)錠紗。
1.3由于轉杯紗是包纏紡的紗線結構，所以比環(huán)錠紗手感粗硬、影響成品的風格，解決這一問題的途徑有三個方面：
①選取較細纖維紡紗可改善織物手感；
②在后加工整理工序中加入適當柔軟劑；
③適當降低紗線捻度，降低紗線緊密也可改善織物手感。
試驗證明，不同的阻捻器可使紗線捻度不同、手感不同，如德國Autocoro-312轉杯紡紗機應用了KSR4阻捻器使轉杯紗的捻系數(shù)降為3．1，使手感評分最好，接近于同支精紡環(huán)錠紗，因此在轉杯紗上正確選配阻捻器并與后整理添加柔軟劑相配合可顯著改善織物手感。捻系數(shù)太低，強力顯著不足；捻系數(shù)較高，手感較粗硬。
實踐證明：棉纖維馬克隆值在4左右的針織用轉杯紗捻系數(shù)為3．1，采用適當?shù)娜彳泟┤珀栯x子柔軟劑處理，會使織物產生令人滿意的效果。
在噴氣織機上生產機織物時雖然轉杯紗強力比環(huán)錠紗低，但由于轉杯紗條干好、紗疵及毛羽少，織機效率反而比環(huán)錠紗高。轉杯紗針織物強力雖較低，但仍大于國際服裝用的織物標準，因此，在正常工業(yè)化生產品中不會出現(xiàn)問題，織機效率仍保持在相當高的水平。
總之，發(fā)展高檔轉杯紡紗，應作為我國產業(yè)結構調整的重要方向之一。
2噴氣紡紗技術的發(fā)展
由美國杜邦公司在1936年開創(chuàng)研制了單噴嘴紡紗機，在后幾十年中得到不斷的發(fā)展，德國目前生產的Peyfil噴氣紡紗機供應市場，村田公司繼MJS801及MJS802之后發(fā)展推出第三代噴氣紡紗機RJS804在1995年米蘭國際紡織機械展覽會上問世，紡紗質量特別突出，紗體外觀質量好，只有少量0．5毫米以下的毛羽。我國除了早期引進少量的第一代噴氣紡紗機外，2001年又引進了100臺第三代噴氣紡紗機RIS804，建立了10條噴氣紡紗生產線。RJS804噴氣紡紗機是在MJS噴氣紡紗機的基礎上經過改進發(fā)展起來的，原MJS802型噴氣紡紗機是由兩個高速回轉氣流的噴嘴組成，須條在牽伸區(qū)拉細后，從前羅拉引出并進入第一噴嘴的須條達到紡紗設計的細度，在第一、二噴嘴間進行加捻，噴嘴中的氣流以大約30萬轉／分的速度進行回轉，須條在第一噴嘴氣流的作用下完成凝聚與伸直，然后被第二噴嘴分離出一部分表層纖維，以一定的捻角和壓力包纏在另一部分紗芯纖維束的外表，形成包纏的紗線結構，紡紗動作完成。
RJS噴氣紡紗機對MJS噴氣紡紗機的機構作了進一步的改進，RJS噴氣紡紗機的牽伸區(qū)及第一噴嘴基本與MJS相同，而以球形羅拉取代了第二噴嘴，其作用基本上與第二嘴嘴相同，紡紗結構包括#p##e#紗芯纖維束及外層包纏纖維兩部分。
RIS804噴氣紡紗機的紡紗部分是由噴嘴及球形羅拉兩部分組成，纖維束經過牽伸后，連續(xù)不斷地離開前羅拉進入噴嘴，依靠噴嘴中高速回轉的氣流作用，一小部分包纏纖維束從主纖維束中分離出來并纏繞在紗芯束上，接著當纖維束通過球形羅拉握持點時，紗芯纖維束形成包纏方向相反的假捻，紗芯包纏纖維束通過球形羅拉時，紗芯纖維束上的扭矩減少，包纏纖維較緊地包覆在纖維上；噴氣紡紗機的主要動作完成。這種包纏作用實質是使紗獲得一定的強力。輸出及握持羅拉阻止了紗芯上的假捻向卷繞部分的傳遞。
RJS804噴氣紡紗機主要具有以下優(yōu)點：
(1)產量高
當紡紗支數(shù)為5～30英支時(粗支紗)，引出速度高達400米／分；紡紗支數(shù)為31～80英支時(細支紗)，引出為350米／分，而轉杯紡紗的最高速為200米／分左右。
(2)能耗低
RJS804噴氣紡紗機的能耗僅為轉杯紡紗機的能耗的30～50％，比環(huán)錠紡能耗低20～30％。
(3)產品質量好
①RJS804噴氣紗的毛羽很短，僅為0．5毫米；而環(huán)錠紡紗的毛羽長度有不少在3毫米及以上。
②RJS噴氣紗的條干CV％值，粗細節(jié)及棉結等項指標均優(yōu)于環(huán)錠紗。
③由于RJS噴氣紗的結構與環(huán)錠紗不同，因此單紗強力一般比環(huán)錠紗低10～20％，但由于噴氣紗具有紗疵少，單強不勻低，條干好及最低強力高的優(yōu)點，因此在很大程度上彌補了單紗強力低的不足。用RJS804噴氣紗在噴氣織機上織布時，其布機的效率卻高于同支環(huán)錠紗織造同規(guī)格織物的效率。
④織物質量好：用RJS噴氣紗織布，織出的布，布面毛羽少、棉結少、粗細節(jié)紗疵少，布面外觀質量，大大超過環(huán)錠紗織物，比MJS噴氣紗所織制的布質量也要好。在1995年米蘭國際紡機展覽會上展出的用RJS804噴氣紡紗機生產的純棉紗同時在展出的噴氣織機上織布，布面光滑平整、紋路清晰，布面十分美觀。因此RJS804噴氣紡紗機被譽為1995年米蘭國際紡織機械展覽會的展覽之星。
(4)適用品種
主要適于生產滌棉或純化纖中高支紗，最高可紡80支紗。多用于生產襯衫用布、高檔床單布及穆斯林布等。噴氣紡生產的細旦纖難噴氣紗具有手感柔軟、強力均勻及條干好、毛羽少、織物起球少的優(yōu)點。噴氣紡還可以生產阻燃及防熱的織物。噴氣紡紗技術雖然不太適應生產純棉紗，對纖維長度的整齊度要求較高。但對于生產化學纖維，包括Lyocell纖維生素，大豆纖維等長纖維，尤其是細旦化學纖維等差別化纖維具有獨特的優(yōu)勢，隨著世界人口的增加，對化學纖維的依賴性更加明顯，化學纖維對解決人們服裝用布、裝飾用布及工業(yè)用布所占的比例將會快速增加。因此噴氣紡紗技術將會得到相應的發(fā)展。
美國擁有全世界噴氣紡紗機總數(shù)的2／3，約有2000臺。其它還有1000臺左右部分在東南亞、拉美及西歐諸國。美國大部分是將噴氣紡紗機與轉杯紡紗機組成新型紡紗企業(yè)，專門生產新型紗。美國的轉杯紗及噴氣紡的產量約占美國全部紗線總產量的1／2。我國要適當?shù)陌l(fā)展噴氣紡紗技術，建立一定容量的噴氣紡紗機的生產線也是我國今后產品結構調整的方向之一。
3渦流紡紗技術
村田公司在研制開發(fā)的851MVS型渦流紡紗機是一種真捻無結頭的渦流紡紗技術。在1999年法國巴黎展覽會上正式展出。
3．1渦流紗捻度的形成
渦流紡紗機包括牽伸、渦流加捻、空心錠子、成紗、卷繞四部分。其加捻過程如下：
①直接將熟條喂人到渦流紡紗機的牽伸機構，牽伸后的束纖維從前羅拉鉗口立即進入與前羅拉鉗口很近的螺
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