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纺纱新技术

纺纱新技术及进展

一、引言

当前由于市场需求疲软，原料价格波动，各项成本攀升，棉纺织行业的升级调整更加刻不容缓。

在这种形势下，纺纱新技术和新原料的应用，成为行业发展的有力支撑点，也成为企业关注的重点。

我国棉纺织行业发展基础较好，形成了较为完整的产业链，其纺织装备也达到了世界先进水平。

但我国棉纺织行业仍处在一个复杂的经济发展环境下，产业内部存在一些问题和困难，也不乏一些外部因素阻碍棉纺织产业的健康发展。

今年原料价格持续下跌，严重影响企业的市场信心，观望情绪浓厚，下单谨慎，市场总体需求不旺，棉纱价格跌幅紧跟原料价格跌幅，行业目前“高价库存，低价产品”的状况严重影响整体赢利能力。

纺织企业正在通过产品研发、新型原料的应用等措施积极应对。

未来我国棉纺织行业将围绕科技发展和可持续发展两个主题，在科技进步、产业升级、结构调整、品牌建设、市场开拓以及效益提升等方面加大力度。

这都离不了纺纱新技术和新原料的应用，这是行业发展的有力支撑点[1]。

二、纺纱新技术的发展现状

1.国际先进纺纱新技术——紧密纺

近年来世界新兴的纺纱新技术——紧密纺已成为纺纱制造业的增长点，国际紧密纺纱技术已趋成熟，并有良好的市场前景。

1999年巴黎国际纺机展首次展出了紧密纺纱技术，目前世界上约拥有50多万锭。

生产这种设备的公司主要有：

瑞士立达集团、瑞士苏拉集团、德国青泽公司、日本丰田公司和意大利康尼泰克斯公司等。

立达集

团最早开发生产，已有几年的生产和销售经验。

1.1紧密纺技术原理及产品特点

紧密纺纱技术是叠加在传统的环锭纺罗拉牵伸与加捻之间对纤维须条的气动凝聚或集聚技术，即气流槽聚型积聚纺纱技术，这一技术是环锭纺纱技术的历史性突破。

紧密纺设备从外形看与传统细纱纺纱设备相似，主要改革的地方是在牵伸部分增加了集聚、吸风和气流导向装置，同时提高了传动系统的自动化程度[2]。

瑞士立达公司、德国苏逊公司、意大利马佐利公司、日本丰田公司和德国青泽公司的紧密纺设备虽形式各不相同，但原理大同小异，都是利用附加装置来缩小细纱前罗拉钳口输出须条的宽度，降低或消除三角区的高度，有效地减少了毛羽和飞花，充分降低了纺纱张力，降低了细纱断头率，从而提高了生产速度和产量[6]。

由于该技术在同等纺纱条件下可以降低捻度，大大提高细纱强力，紧密纱毛羽少、单纱强力高，纱线及织出的织物外观质量精细，光泽、纹路及手感好，并在织造、印染等后道加工过程中体现出明显的优势，是理想的高质量机织和针织用纱。

1.2紧密纱的特点主要有：

⑴毛羽少，光洁度高。

其毛羽一般比普通纱减少70%-80%

⑵强度高，捻度减少。

同样的纱支捻度减少了5%-15%而强力却提高约15%-25%

⑶条干好。

由于纤维的利用率得以提高，乌斯特条干能够达到3%-5%

⑷能代替股线。

由于紧密纱的强度高，其单纱可以替代传统股线。

如16.2tex的紧密纱与8.1×2tex的传统股线具有同等强度，在生产工艺

上可以减少合股工序；

⑸可以减少上浆和上腊量。

由于紧密纱毛羽少，降低了纱线之间的粘缠，因此可以减少上浆量，并可以不上腊；

⑹可以代替同号数的烧毛纱。

紧密纱由于毛羽少，其织物精细、光洁度好，一般可省去烧毛工序。

1.3我国紧密纺技术展望

鉴于紧密纺技术的先进性和紧密纱的优异性能，我国很多棉纺企业不惜重金引进国外的紧密纺细纱机或是对现有的普通环锭纺细纱机进行紧密纺技术改造，但平均每锭1000元的不菲投入使许多中小企业却步。

与传统纺纱技术相比，紧密纺设备能耗与传统设备差不多，但产量比传统设备提高了10%-15%，用电量有增加，并增加了易损件的成本。

目前我国规模较大的紧密纺项目是总投资8.6亿元的河南华林集团25万锭紧密纺，去年项目一期工程开工了5万锭精纺生产线，预计项目全部建成后，精梳纱年产量可达全国市场50%的份额。

此外其他省份也有已引进的紧密纺生产线。

2.缆型赛络复合纺纱

采用缆型赛络复合纺纱技术所纺制的纱线与传统的缆型纺纱线及传统的赛络纺纱线相比，其条干相当，而缆型赛络复合纺纱线的毛羽，纱线的抗起球性能，纱线的耐摩擦性能都明显好于单纯的缆型纺纱线或者单纯的赛络纺纱线。

目前缆型赛络复合纺纱技术已经在实际生产中得到了应用并取得了比较满意的效果。

2.1缆型塞络复合纺的基本原理

缆型赛络复合纺纱的基本原理示意见图1。

图1

节点1以上部分，是纤维束，节点1以下，节点2以上赛络纺部分的纱线叫缆型纺单纱，而节点2以下部分的纱线称为成品纱，见图1。

细纱机采用双粗纱喂入，两股粗纱在牵伸区域始终保持一定的距离平行向下运动。

当经过牵伸的须条出细纱机的前箝口后，每一组须条立即被分割轮分割成2股以上的纤维束。

纤维束先在加捻力的作用下绕着纤维束自身的回转中心旋转，接着汇交在节点1并合后再绕着这些纤维束的中心加捻成单纱，最后两股单纱再汇交在节点2并合加捻成成品纱。

很显然这是缆型纺和赛络纺的联合。

结构的改变引起性能的变化，缆型赛络复合纺纱技术将缆型纺和赛络纺结合起来，使纱线具有更复杂的结构从而提高了纱线的抗起球耐摩擦的性能，明显减少了纱线的毛羽，改善了织造条件，提高了织造效率，改善了面料的外观。

本方法已经申请了专利。

毫无疑问，作为环锭纺纱新技术的一种深化，缆型赛络复合纺纱将为毛纺行业提供了一种新型实用的新技术。

2.2纱线性能的变化

缆型复合纱线的结构相当复杂，在缆型纺部分，由于纤维束随时变化着，缆型纺单纱中间既有散纤，也有一截一截或长或短的带有一定捻度的纤维束，不是所有的纤维束都贯穿到的。

纱线中纤维的排列相当复杂，纤维束位置不一引起纤维的张力不一，而张力不一又引起纤维的内外层转移，这些纤维束上下两端都与其他纤维纠缠在一起，相互牵连形成了一种三维纤维网络，且有着自锁的结构，根本无法用传统的退捻方法从单纱中分离出来。

而在赛络纺部分，两股缆型纺单纱相对稳定的加捻汇交组合成成品纱线。

结构的变化引起了纱线的性能变化。

在缆型复合纺中，纤维前后有三次加捻，纤维的转移更为充分，而在第一次加捻中被挤进内部的短纤维很难再被挤出到纱线的外面，减少了纤维头端的外露[3]。

再者，相对与传统纱线而言，缆型赛络复合纺纱线中纤维之间径向压力更大，抱合更好，于是纱线的强力得以提高。

最后外露纤维头端在三次加捻两次交汇中进一步被捕捉裹缠在纱线内部，从而进一步减少了纱线的毛羽。

3.新型包绕纺包芯纱的开发与研究

目前在细纱机上纺制包芯纱已是一项比较成熟的技术,许多科研院所和工厂都提出过改造方案和纺制方法。

纺制包芯纱的方法是一种新的纺纱方法,是将花式纺纱机上的部分部件和生产花式纱线的方法引入到传统细纱机上,是传统和现代的结合。

用这种方法纺制的包芯纱除具有普通包芯纱的性能特点外,还具有新的特点和优点。

3.1纺纱设备

改造后的细纱机如图2所示,其最大特点是将花式纺纱机上的部分部件引入到传统细纱机上,也就是在传统的细纱机上加装一根芯纱罗拉和相应的芯纱张力器、螺旋导丝钩和成形嘴,且该设备的中罗拉和后罗拉沿牵伸方向可以大幅度的前后移动,所以牵伸区的范围很大,适合牵伸各种不同长度的纤维,这是该设备的第二大特点。

对于纺纱厂来说这样的设备改造既经济又实用。

图2改造后的细纱机

3.2纺纱方法

细纱机构如图3所示,根据图示,整个纺纱过程为,芯纱经芯纱喂入罗拉喂入,通过螺旋导丝钩,水平从右到左穿入成形嘴,与从前罗拉口输出的经牵伸过的饰纱成一定角度汇合,通过控制芯纱和牵伸输出饰纱之间的速比,经环锭加捻[3],实现纤维对长丝的包绕,纺成包芯纱。

这里芯纱所走的路线和速比的控制都是运用花式纱的纺纱技术。

用这种方法纺制包芯纱,关键的原理就是不让捻度传递到饰纱上,防止包绕纤维和芯纱同时加捻且并线。

为了不让捻度传递到饰纱上,采取了以下措施。

①在前罗拉的出口处下面加装了一个水平的成形嘴,芯纱从中穿过,在出口处与饰纱成一定角度汇合,饰纱以散纤维状从侧面平顺的搭接到芯纱上,对其进行包绕,所以捻度传递不到饰纱上。

②适当增大纺纱段的张力[5]。

纺纱段的张力越大,芯纱在包绕区域的伸直状态越好,有利于饰纱包绕芯纱,另外,较大的纺纱张力能对饰纱起到一个牵拉的作用。

当然,纺纱段的张力也不能太大,否则芯纱断头率较大,具体可适当增加钢丝圈的重量。

③芯纱的捻度及捻系数要选择的大一些,有利于饰纱包绕到芯纱上。

图3细纱机改造示意图

3.3纱线结构特点

⑴纱线表面毛羽少,光滑。

由于在前罗拉出处没有加捻三角区,且该纺纱方法对饰纱有去除杂质和短纤的作用,所以留在纱线表面的短纤维头端少,且钢丝圈对纱线表面有刮平的作用。

⑵饰纱的捻度小于芯纱的捻度。

将纱线解捻后,芯纱和饰纱明显分开,呈平行状,且芯纱上有残余捻度。

⑶纱线手感偏硬,纱线表层结构类似于摩擦纺包芯纱的表面结构。

由于芯纱捻度较大,且饰纱是以平顺的方式包绕芯纱的,所以纱线硬挺,适合做夏季轻薄针织物,凉爽而硬挺,可以克服针织物的缺点;并且经后处理后手感会变佳,也适合做机织物。

4.纺纱新技术——Uniplex

最近，杜邦和瑞士SSM开发了一种新的技术，可大大减少传统的纺纱工序。

传统的短纤纱纺纱方法是一个多工序的过程，包括梳棉，牵拉和纺纱。

这种过程既长又复杂，而且灵活性不高。

最后纱线的质量不仅依赖原料的特质，而且和每道纺纱工序有关。

这意味着每道工序及其相应设备必须和喂纱原料的类型相适应，同时每道工序必需严格控制和检测。

为了将21世纪的新技术应用到这个历史悠久的行业，杜邦和SSM公司共同研究出了一种减少纺纱步骤的新技术——Uniplex短纤纱工艺技术[7]。

Uniplex是一种集6步工序于一台机器的技术，即将预拉伸、牵伸、牵切、再切、加捻、络纱于一台机器的技术。

采用uniplex技术使得新型人造纤维短纤纱的制造成为可能，并使现有的传统工艺难以加工的短纤纱（包括微纤维、缝纫线、混纺化纤色纱、芳族聚酰胺纤维以及双组分纤维）也能经济地生产出来。

有了Uniplex技术，可以通过使用不同种类的喂纱原料的组合得到常规短纤纱。

大多数人造纤维（比如尼龙、聚酯、弹性纤维、芳纶纤维等）不用改变单个纺纱部件（如转子、气流机阻捻盘、或环形纺纱机的飞轮）就可以纺出来。

Uniplex工艺的优势有：

消除了所有和短纤纱纺纱过程有关的半成品库存问题；加快了生产速度，从数周减为数小时；减小了空间需求。

这项技术有很大的市场前景。

微细纤维因为其织物柔软、触感良好而广受好评，但微细纤维采用传统纺纱工艺很难生产，但是采用Uniplex技术，PES、PA和PP微细纤维都能经济地生产出来，并具有优越质量。

多种多样以及各种组合的长丝纱可作为Uniplex单道加工工序的喂纱原料。

这给常规短纤的无限变化创造了可能，从而带来了更广阔的市场和机会。

三、纺织工程的未来和希望

随着我国社会和经济的快速发展，我国高等教育已从精英教育逐渐进入大众化教育阶段，正呈现市场化、信息化、国际化等发展趋势，纺织工程专业人才的培养也要积极适应这种发展趋势的要求。

纺织企业要应对市场经济和国际竞争的挑战，就要拓宽产品领域，不能局限于某一个很窄的范围，而且不能只进行单一的生产，而要具有新产品研发和产品营销的能力。

这样,延续了几十年的小专业划分，已不能满足纺织快速发展对纺织专业人才专业知识面的要求。

纺织技术的快速发展和高新技术向纺织工业的渗透,加上纺织品功能的不断延伸，对纺织工程专业人才的专业知识面及业务素质提出了更高、更新的要求。

因此，纺织工程专业的发展趋势必然要适应这种要求。

3.1中国的纺织业走向世界

发生在20世纪40年代和70年代的两次产业革命彻底改变了纺织制造技术的根本面貌。

前一次产业革命给纺织送来了新材料和材料科学,这一高新技术的嫁接使纺织品的产品体系发生了根本性的变化，从那时候起，研究人员学会了怎样根据自己的需要去制造最适用的纤维和产品；而后一次革命，则给纺织送来了基于智能技术和机电一体化技术的现代制造技术,使纺织制造业的生产力水平得到了意想不到的提升。

过去,开发一个新的提花布,从设计到生产大约需时15天-20天,而现在由于数码纺织技术的介入,只要15min-20min就可以完成；过去,生产一种新印花布,从花型设计到制版印花至少要数天或数十天,而且还要多道工序予以配合,但现在由于使用了基于数字化技术的计算机集成制造系统,也只要十多分钟就能完成。

目前,这些新技术、新产品虽还处在不断取代、完善及丰富的过程中,但普及不会超过10年-20年。

现在企业界感到最急于解决的倒是怎样培养出一批能够理解、掌握和运用这些创新技术的专业人员的问题,除了其质量还要数量。

在我国改革开放之前,中国的纺织业在世界上是没有地位的,但改革开放不久,纺织品就在我国的出口产品中名列榜首,但那时在世界上仍没有举足轻重的地位。

到了改革开放20年后的今天,纺织虽然在中国的出口产品中已降到次要地位,但中国却已经成为世界上最大的纺织服装生产国,全世界有1/3以上的人穿的都是中国制造的服装。

3.2纺织工程的希望

改革开放20年来,纺织业取得了历史性的巨大成就,已成为我国最重要的支柱产业之一。

纺织纤维加工总量从1978年的300万吨发展到目前的近1000万吨,居世界第一位,纺织品曾多年居全国出口商品之首。

作为国民经济的重要部分,全国现有中等规模以上的纺织企业2万余家,2001年纺织工业总产值（不变价）8895亿元,占全国工业总产值的10.5%；纺织品服装出口533亿美元以上,占全国商品出口总额的20.1%；实现利润268亿元,占全国工业利润的5.8%。

我国也是世界最大的纺织生产国和贸易国,是影响全球纺织品服装贸易的重要力量,仅1999年,纺织品出口创汇达480亿美元,是仅次于机电出口产品的第二大宗出口商品。

现在,我国进入WTO无疑将给纺织业带来巨大的发展机遇,已有专家做过预测,中国加入WTO以后,纺织品出口将大幅度增加,纺织业将是我国得益最大的工业,其就业需求将会在现有基础上增加26%以上。

参考文献

[1]姚穆，等.纺织材料学[M],北京：

中国纺织出版社，2000.422.

[2]程隆棣，等.吸气槽聚型集聚纺纱技术初探[J],上海纺织科技，2004，

（2）:

16-20

[3]张文赓，陈铭右.加捻过程基本理论[M].北京：

纺织工业出版社，1983.42.

[4]上海市毛麻纺织科学技术研究所.缆型赛络复合纺纱[M],上海：

上海科学技术出版社，2009：

78-79.

[5]费学博.理论力学[M].北京：

高等教育出版社，1999.53.

[6]上海市纺织科学研究院.气流纺纱理论与实践[M],上海：

上海科学技术出版社，1984.45.

[7]现代纺织技术·第12卷.2004，（5）：

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