對幾種新型紡紗的分析比較及其應(yīng)用發(fā)展前景的看法(新)

1、對幾種新型紡紗的分析比較及其應(yīng)用發(fā)展前景的看法東華大學(xué) 周慈念 本文所講的新型紡紗是指成紗原理與成紗的主要機構(gòu)以及其成紗結(jié)構(gòu)（指單紗結(jié)構(gòu)）不同于傳統(tǒng)環(huán)錠紡紗的新型紡紗方法。而基本原理與環(huán)錠紡相同的集聚紡，和與紡制類似股線或纜繩結(jié)構(gòu)的賽羅紡與索羅紡、以及化纖長絲與細紗交捻的賽羅菲紡等紡紗技術(shù)就不屬此范圍。即使符合以上條件但實踐證明受技術(shù)關(guān)鍵所制約而沒有發(fā)展應(yīng)用前景的靜電紡紗、渦流紡紗（渦流管凝聚加捻）也不在其內(nèi)。 自上世紀(jì)六十年代以來，以轉(zhuǎn)杯紡紗為代表的各種紡紗新技術(shù)開始面世。其中到目前為止已被廣泛應(yīng)用或已局部應(yīng)用、或有應(yīng)用發(fā)展前景的新型紡紗主要有轉(zhuǎn)杯紡紗、噴氣紡紗、噴氣渦流紡紗和摩擦紡紗等。

2、本文就以上幾種新型紡紗技術(shù)的特點、應(yīng)用范圍和今后發(fā)展前景做些分析比較，談?wù)剛€人的看法與大家一起探討。通過分析探討必將有利于我國紡機制造企業(yè)與紡織生產(chǎn)企業(yè)正確決策其今后技術(shù)、設(shè)備和產(chǎn)品開發(fā)的方向。 由于轉(zhuǎn)杯紡紗已比較廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)，以及全國會議上國內(nèi)外企業(yè)都已進行了較多的技術(shù)交流。噴氣紡紗也通過國內(nèi)外企業(yè)與學(xué)者的報告，大家都有所了解，在這里就不多做贅述，只做相互比較之用。對噴氣渦流紡紗由于國內(nèi)尚未有MVS這種機型的機器引進，過去國內(nèi)雖然也有渦流紡紗研究與生產(chǎn)如天津紡織研究所已形成過中試車間，還有上棉三十一廠等開發(fā)應(yīng)用過。但其機構(gòu)、原理、成紗品質(zhì)、應(yīng)用范圍就不可與現(xiàn)在的MVS機同日而語。所以對MV

3、S這種噴氣渦流紡紗就須在文中略加介紹并作些分析比較。另外對過去已引進過并已有國產(chǎn)化設(shè)備的摩擦紡紗技術(shù)也多作些介紹。因為它在這十多年中已被大家所忽視，但我認為它有它的特點與它的應(yīng)用范圍，是有一定發(fā)展前景的，完全可以在新型紡紗發(fā)展應(yīng)用中占有一席之地的。一、紡紗原理與機構(gòu)1l轉(zhuǎn)杯紡紗轉(zhuǎn)杯紡紗是屬于自由端紡紗原理。纖維條從喂入到加捻點之間必須是不連續(xù)的，否則就是假捻加不上捻度成不了紗。就無法實現(xiàn)高速與大卷裝目的。它是依靠喂給與分梳機構(gòu)實現(xiàn)纖維條分離成不連續(xù)的纖維流，又通過氣流將纖維流輸送到轉(zhuǎn)杯內(nèi)實現(xiàn)纖維與氣流的分離。纖維再集合成連續(xù)須條，籍轉(zhuǎn)杯回轉(zhuǎn)而加捻成紗。由于纖維在抵達轉(zhuǎn)杯并在其內(nèi)壁上加速向下滑移

4、，對纖維的伸直度有一定的改善，同時在引出紗條時又要承受轉(zhuǎn)杯的慣性離心力，所以有一定的紡紗張力，才使成紗強力有一定的保證并帶來一些成紗結(jié)構(gòu)上的特點。12噴氣紡紗噴氣紡紗是非自由端紡紗原理即是連續(xù)紡紗。但又要達到成紗加捻和卷繞作用與機構(gòu)分開實現(xiàn)高速與大卷裝這一新型紡紗共同的目的。其關(guān)鍵是如何使紗條獲得捻度和強力。該成紗的捻度是整個紗條還是部分纖維加捻，這是噴氣紡紗方法給我們提供了對成紗捻度新的啟示和認識。其他新型紡紗大都是整個紗條獲得捻度或分層獲得捻度。而噴氣紡紗主要是頭端離開羅拉鉗口而尾端尚被握持的這部分所謂“頭端自由纖維”依靠噴嘴的旋轉(zhuǎn)氣流被包纏到紗芯上獲得“包纏捻度”而成紗。采用二級噴嘴主要

5、是利用第二級噴嘴與第一級噴嘴氣流旋轉(zhuǎn)方向相反且旋轉(zhuǎn)速度（退捻力矩更強）較大的作用。使被第一級噴嘴作用下初始包纏的纖維在通過第二級噴嘴后在退捻方向與初始包纏方向一致的情況下包纏更緊，因而成紗強度就更提高了。13噴氣渦流紡紗本人認為噴氣渦流紡紗原理主要是喂入纖維與加捻點結(jié)合在一起而獲得真捻的一種新的紡紗方法。根據(jù)獲得真捻的原理和方法可以有三種：l、喂入端喂入纖維與加捻點結(jié)合在一起而加捻成紗方法，MVS紡紗基本上屬于此方法。2、喂入端與加捻點之間須條是斷裂成纖維流，而纖維再凝聚到加捻點然后加捻成紗的方法，即我們所稱的自由端紡紗方法。3、加捻點與卷繞端結(jié)合在一起的加捻成紗方法，即傳統(tǒng)的環(huán)錠紡紗方法。由

6、于至目前為止，國內(nèi)尚未引進MVS設(shè)備，因此不能清楚了解該噴嘴加捻的具體裝置機構(gòu)?，F(xiàn)僅根據(jù)其在美國申請的專利上的機構(gòu)介紹，作些紡紗原理上分析。該裝置的機構(gòu)主要特點我認為是須條喂入噴嘴的裝置，見圖1右部分。圖1 噴氣渦流紡紗噴嘴裝置示意圖此乃帶有斜面又偏轉(zhuǎn)一角度并在中心有一針狀物的喂入部件，這是關(guān)鍵部分。因為進入噴嘴后須條依靠壓縮空氣切向渦流將此須條加捻時，則捻度受阻（一是針狀物作用，二是偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生捻陷作用）就不易向前羅拉鉗口傳遞，就不會造成假捻區(qū)。同時須條與針狀物接觸在向下引出時有摩擦阻力，對紗條加捻張力及纖維伸直有利，也即對成紗強力有利。由于畢竟須條邊緣纖維會受氣流影響可能有少量纖維隨加捻而包纏

7、在紗體上。圖中空心錠（空氣軸承壓縮空氣傳動）機構(gòu)。據(jù)介紹此空心錠可轉(zhuǎn)也可不轉(zhuǎn)。那么它起什么作用呢？我認為一是起引導(dǎo)管作用。二是它的頭端組成加捻區(qū)氣室，同時對紗條有一定附加摩擦力矩作用。對所紡不同纖維因其摩擦系數(shù)大小不同，引紗張力也會因此而不同。那么其轉(zhuǎn)與不轉(zhuǎn)也可以起一個調(diào)節(jié)張力作用?？偟奈艺J為此裝置的關(guān)鍵作用是前面的喂入部件。使喂入端纖維進入加捻點而成為真捻紡紗。以上只是我個人的分析，正確的結(jié)論還須通過科學(xué)實驗來認證。今后有條件的話，可以用光學(xué)玻璃與有機玻璃結(jié)合按實際噴嘴裝置機構(gòu)仿制，進行有色纖維紡紗試驗，然后采用高速攝影方法拍攝紡紗動態(tài)過程。再用慢速放映結(jié)合照片觀察那么就可對其紡紗原理做出正

8、確的結(jié)論。在這里我想提出一個問題與大家探討，那就是不同纖維例如化纖純紡與棉的純紡或其混紡，由于化纖纖維長度與棉纖維的整齊度不同，此裝置的加捻點與牽伸裝置的前羅拉鉗口之間隔距是否要做些調(diào)節(jié)？否則紗條加捻后，成紗強度即紗體外包纏纖維數(shù)量的多少是否會受影響？從村田公司資料上介紹的幾個成紗樣品上看，紡純棉主要還是精梳紗及混紡紗，我認為裝置對纖維長度與整齊度還是有一定要求的。14摩擦紡紗摩擦紡紗首先是由Ernst Fehrer博士創(chuàng)立于1953年的FEHRER公司所發(fā)明研制和生產(chǎn)的一種屬自由端紡紗原理的新型紡紗方法。該設(shè)備命名為DREF系列的摩擦紡紗機。至目前為止已生產(chǎn)了DREF2、DREF3和 DRE

9、F2000型這三種機型。后兩種機型可紡包芯紗和一些花色紗。但這些花色紗在原理上已屬包纏紡紗。該紡紗頭由4個部分組成：喂入機構(gòu)、開松機構(gòu)、凝聚加捻塵籠和卷統(tǒng)部分。見圖2。圖2 摩擦（塵籠）紡示意圖該方法特點是一對起凝聚與加捻作用的塵籠（打成上千萬小孔的滾筒），塵籠內(nèi)裝有針對一對塵籠楔形部分的吸嘴。依靠外界風(fēng)機在此處產(chǎn)生負壓，使開松后向下輸出的纖維流在該處沿塵籠軸向凝聚（留下纖維，分離氣流）同時籍同向旋轉(zhuǎn)的塵籠表面與須條表面產(chǎn)生的摩擦力矩將凝聚須條加上捻度而成紗。如果是在塵籠楔形握持線上通過長絲或紗線，那么凝聚的纖維就包在外面成為包芯紗。另外還可加裝超喂裝置和加裝由計算機控制的牽伸裝置間歇或快慢變

10、速地喂給包覆纖維，由此可紡成起圈、結(jié)子、竹節(jié)等花色紗。至于英國制造的Master-spinning摩擦紡紗機，由于原理相同，機構(gòu)略有不同，它希望能夠紡較細的紗，看來要達到這個目標(biāo)是比較難實現(xiàn)的。所以至目前還未見有新的報導(dǎo)和機器展出或生產(chǎn)應(yīng)用。二、適紡原料與紗支和速度以上幾種新型紡紗適紡的原料和紗支及紡紗速度范圍可見表1。紗支與紡紗速度的比較可見圖3。表1 幾種新型紡紗的比較名稱轉(zhuǎn)杯紡紗噴氣紡紗噴氣渦流紡紗摩擦紡紗適紡原料天然纖維人造纖維再生纖維及以上纖維的混紡纖維長度1060mm滌棉混紡滌綸100%及其他化纖纖維長度51mm以下滌/粘、純棉化纖/棉纖維長度44 mm以下可紡所有天然、人造、再生

11、和特種纖維纖維長度1015 mm適紡紗支17010tex(Ne3.560)297.25tex(Ne2080)2910tex(Ne2060)DREF2型100-3952tex(Nm0.2510)FS2/92國產(chǎn)機(Nm0.2515)DREF3型33.3166.6tex包芯紗DERF0501001502002503003504004505101520253035404550556065707580(Ne)M V SM J SOE-Rotor紗 支紡 紗 速 度(m/min) 0.25 15 (Nm)圖3 幾種紡紗方法的適紡紗支和速度三、成紗結(jié)構(gòu)與特性3l轉(zhuǎn)杯紗與塵籠紗結(jié)構(gòu)同屬自由端紡紗原理的轉(zhuǎn)杯紡

12、紗與摩擦（塵籠）紡紗其成紗結(jié)構(gòu)基本是相同的。用相同原料的條子分別紡成轉(zhuǎn)杯紗與塵籠紗，并通過浸沒描跡法觀察示蹤纖維在成紗中的幾何排列形態(tài)，根據(jù)不同形態(tài)加以分類，其結(jié)果如表2所示。表2 各類示蹤纖維的根數(shù)百分率纖維類別塵籠紗轉(zhuǎn)杯紗棉67%滌33%棉67%滌33%圓錐形螺旋線纖維0.651.972.343.23圓柱形螺旋線纖維3.271.3214.0216.77屬于圈錐形、圓柱形螺旋線，但頭、尾端有各種缺陷的纖維前打圈或前彎勾9.158.557.027.74中打圈或中屈曲3.923.294.093.23后彎鉤3.273.959.3614.19前、后彎勾或前、后打圈5.8814.474.681.94前

13、彎鉤，中打圈或中屈曲8.506.581.751.29后彎鉤，中打圈或中屈曲3.271.322.921.94前、后彎鉤，中打圈4.583.951.170.65前端卷纏，后端正常轉(zhuǎn)移3.271.321.751.29后端卷纏，前端正常轉(zhuǎn)移1.3108.192.58前卷纏，中打圈或中屈曲1.311.3202.58前卷纏，中打圈或中屈曲，后彎鉤00.6600前卷纏，后彎鉤000.581.29前彎鉤，后卷纏00.662.340前彎鉤，中卷纏002.340中卷纏001.750前、后卷纏0.650.662.340.65前、后卷纏，中打圈0.650.6600合計45.7647.3950.2839.37不規(guī)則纖維

14、前對折3.272.633.516.45后對折01.972.923.87糾纏（整理卷纏）纖維32.6831.5810.5310.97外包或包纏纖維7.197.8916.3719.35平直纖維7.195.2600合計50.3349.3333.3340.64從表中可見，對成紗強力起主要作用的圓錐形螺旋線纖維和圓柱形螺旋線纖維，轉(zhuǎn)杯紗都多于塵籠紗，而對折、平直、糾纏、打圈等不規(guī)則纖維轉(zhuǎn)杯紗則少于塵籠紗。（與轉(zhuǎn)杯紗相比，塵籠紗表面沒有包纏纖維而存在著一定數(shù)量沒有轉(zhuǎn)移的平直纖維）所以塵籠紗的強力比轉(zhuǎn)杯紗低。從成紗捻度分析，兩種紗都是捻度分層結(jié)構(gòu)，即成紗截面內(nèi)各層捻度是不相同的；總的是外層捻度少而向內(nèi)層逐漸

15、增多，呈外松內(nèi)緊的結(jié)構(gòu)。分析以上兩種自由端紡紗方法的成紗結(jié)構(gòu)，為什么塵籠紗中不規(guī)則纖維多，強力較低，主要是凝聚機構(gòu)不同而造成的。轉(zhuǎn)杯紡雖然使分離的纖維要保持定向伸直凝聚也難，但至少在轉(zhuǎn)杯內(nèi)滑移到凝聚槽并以凝聚槽的線速度運動，相比輸送氣流中的纖維速度還是加速的。對纖維在凝聚時伸直度破壞較少。而塵籠凝聚，一方面纖維運動方向與塵籠軸線凝聚方向呈垂直或略小于90，另一方面纖維運動至凝聚區(qū)速度是減至零或略有向引紗方向有一個分速度，總之是大大降速。這就是形成紗中對折、卷曲、打圈等不規(guī)則纖維要增多，成紗強力下降的主要原因。對摩擦（塵籠）紡粗支和極粗支紗時，因紗中纖維數(shù)量多，對成紗強力的影響不大，不會影響其產(chǎn)

16、品強度，但若要紡中細支紗，這就是難以克服的障礙和弊病。所以英國Platt公司的Master-spinning至今未能投入應(yīng)用，恐怕這是主要原因。由此可見，摩擦（塵籠）紡應(yīng)該揚長避短，在紡粗支紗和極粗支紗的領(lǐng)域中有其一席之地和獨特優(yōu)勢。至于捻度分層結(jié)構(gòu)則是由于這兩種紡紗方法都是在紗尾上添加纖維的同時又對其加捻而形成的。32 噴氣紗與噴氣渦流紗結(jié)構(gòu)噴氣紗從紡紗原理上分析它是依靠部分頭端自由的纖維包纏在紗體外面而成紗的，是先假捻初包后真捻緊包。國內(nèi)外研究工作者用掃描電子顯微鏡拍攝和采用示蹤纖維投影法觀察來統(tǒng)計噴氣紗中各種包纏形態(tài)及纖維在紗中排列形態(tài)的，其比例可見圖4和表3。圖4 噴氣紗的成紗結(jié)構(gòu)表3

17、 噴氣紗中各種包纏纖維比例種類包纏形態(tài)數(shù)量（%）總量(%)螺旋包纏螺旋緊包纏30266243螺旋松包纏1257規(guī)則螺旋包纏1960無規(guī)則包纏捆扎包纏14262493紊亂包纏1067無包纏螺旋無包纏7401264平行無包纏524棉100%，Ne40/1，（15/1tex） 天絲（Tencel）100%，Ne24/1（25/1tex）（精梳紗，美國陸地棉） （1.3dtex 38mm）莫代爾（Modal）混紡，Ne30/1（20/1tex） Lyocell/Modal，Ne40/1（15/1tex）（莫代爾50%，精梳棉50%） （1.7dtex 38mm）滌綸混紡，Ne30/1（20/1tex）

18、 滌綸100%，Ne20/1（30/1tex）（普梳棉60%，滌40%） （1.7dtex 38mm）圖5 自由端噴氣紗結(jié)構(gòu)從噴氣渦流紗的結(jié)構(gòu)來看，見圖5所示，紗的表面并不像噴氣紗那樣有明顯的螺旋線包纏捆扎的纖維。須條中大部分纖維似乎是整體加捻，略有少量的包纏纖維接近環(huán)錠紗的結(jié)構(gòu)。而包纏處纖維就有戳出紗體部分。據(jù)資料介紹，由于壓縮空氣可以吹走12mm以下的短纖維和纖維屑，完全消除了3mm以上的毛羽，具有精梳的效果。33成紗特性以上四種新型紡紗的成紗結(jié)構(gòu)與環(huán)錠紗相比有以下的特性。l）成紗均勻度都優(yōu)于環(huán)錠紗。轉(zhuǎn)杯紗與摩擦（塵籠）紗由于是自由端紡紗，在紡紗過程中有排除塵雜的機會，所以成紗的潔凈度也優(yōu)

19、于環(huán)錠紗。2）成紗直徑要粗于同支的環(huán)錠紗。主要是轉(zhuǎn)杯與塵籠紗結(jié)構(gòu)松，纖維的伸直度差，而噴氣與噴氣渦流紗由于外包纏纖維的原因也使紗體直徑要比環(huán)錠紗略粗些。3）成紗的細節(jié)、粗節(jié)和棉結(jié)要少于環(huán)錠紗。4）成紗的耐磨性優(yōu)于環(huán)錠紗。5）成紗的染色性也較環(huán)錠紗好。6）成紗的強力都要低于環(huán)錠紗，但強力不勻率也低于環(huán)錠紗，所以不影響織造效率。7）噴氣紗3mm以上長毛羽少于環(huán)錠紗，比較光潔但手感較硬。摩擦塵籠紗紗體表面有松纏的纖維比較毛糙。四、產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用領(lǐng)域以上四種新型紡紗從其適紡原料、適紡紗支范圍，另外從紡紗速度、質(zhì)量、用工和動力消耗等經(jīng)濟因素（本文未作對比，主要缺少科學(xué)的符合實際的可比數(shù)據(jù)）和其成紗結(jié)構(gòu)特

20、性來考慮這四種紡紗方法各自可以應(yīng)用在發(fā)揮其優(yōu)勢的領(lǐng)域和產(chǎn)品。4l轉(zhuǎn)杯紡紗與摩擦紡紗轉(zhuǎn)杯紡紗與摩擦紡紗都以適紡原料比較廣（棉、毛、絲、麻、化纖及其混紡纖維長度與細度差異大的纖維）的優(yōu)勢。成紗特性大多都優(yōu)于環(huán)錠紗。從經(jīng)濟優(yōu)勢考慮，轉(zhuǎn)杯紡紗主要應(yīng)用在紡制Ne330范圍。在此范圍幾乎可覆蓋應(yīng)用環(huán)錠紗的產(chǎn)品。由于轉(zhuǎn)杯紡紗大家都已比較熟悉，其產(chǎn)品在國內(nèi)歷屆全國會議及刊物上都有交流報道。所以在本文就不做具體介紹。下面著重敘述摩擦紡紗；摩擦紡紗除以上優(yōu)勢外，還因其喂入至少是2根以上可多達6根的條子。而且喂入的各根條子可以是相問顏色的相同原料，也可以是不同纖維和不同顏色的原料。因此可紡混色紗與多組份的混紡紗。同

21、時位于喂入不同位置（上、下、左、右）的條子，其纖維經(jīng)開松后到達塵籠凝聚的紗尾上就分別處在紗尾的不同位置。例如上層條子和左邊條子的纖維（紗線輸出）方向在右邊，容易處在紗尾尖端（細端），反之處在輸出的粗端。也就是說，纖維處于紗芯還是紗表面的位置，這可以根據(jù)成紗品種和產(chǎn)品要求人為地掌握。摩擦紡紗通過加裝輔助的裝置可以比較方便地紡制圈圈紗、包芯紗和竹節(jié)紗等花色紗。它最大特點是在以上四種新型紡紗中最適宜紡其它紡不能紡的3Ne以下的粗支和極粗支紗。由于摩擦紡紗有以上這些優(yōu)勢和特點，所以它較適合于應(yīng)用在裝飾和產(chǎn)業(yè)以及特種用途的紡織品領(lǐng)域。具體可應(yīng)用在以下幾大類產(chǎn)品：1）各類毯制品2）以廢棉為原料的清洗抹布與

22、拖把3）裝飾織物、室外篷布4）簇絨地毯的第二層底布5）過濾材料6）替代石棉用作重磅勞動防護服、墊片、離合器及剎車的襯片等。7）地毯、纜繩及制鞋工業(yè)中的襯墊紗線。8）航天、汽車及工程用夏合材料9）傳送帶10）特種用途、軍工用品等42噴氣紗與噴氣渦流紡紗這兩種紡紗方法都適宜紡制Ne2060范圍的紗支。不同的是前者只適紡化纖和化纖與棉的混紡紗，后者是可紡純棉和化纖及其混紡。根據(jù)噴氣紗的結(jié)構(gòu)與特性，適宜開發(fā)以下一些產(chǎn)品：l、襯衫面料 這類產(chǎn)品主要利用噴氣紗手感較硬，所以其織物就具有硬挺度好和透氣性好的特點2、床上用品主要利用噴氣紗條干好、硬挺的特點，其質(zhì)量具有布面均勻，手感挺括的效果。同時具有透氣性好

23、，耐磨性高及吸濕性好的特點。3、室內(nèi)裝飾用品可用短滌包芯紗，織物在經(jīng)爛花處理制成爛花布，該產(chǎn)品立體感強、懸垂性好，光澤柔和，適宜做窗簾、桌布等。4、風(fēng)雨衣面料5、仿麻類織物6、針織T恤衫該產(chǎn)品具有布面勻整豐滿，條干疵點少，穿著涼爽透氣等優(yōu)點。至于噴氣渦流紗由于其成紗結(jié)構(gòu)類似環(huán)錠紗，所以產(chǎn)品領(lǐng)域基本適應(yīng)于環(huán)錠紗產(chǎn)品。結(jié)語從以上幾種新型紡紗的成紗原理與機構(gòu)。適紡范圍及成紗結(jié)構(gòu)與特點等方面的比較分析可以得出以下幾點看法與大家共同商榷討論。1迄今為止，以及從今后的發(fā)展趨勢來看，傳統(tǒng)的環(huán)錠紡紗本身還在不斷地向前發(fā)展，例如牽伸裝置的改造與提高。高速鋼領(lǐng)、鋼絲圈材質(zhì)與結(jié)構(gòu)及錠子的改進，甚至細絡(luò)聯(lián)的研制，以及近年來集聚紡的出現(xiàn)，都增加了與新型紡紗的競爭力。特別是在紡細支紗的領(lǐng)域，因為紗中纖維數(shù)量少，對纖維運動控制要求較高，對紗中纖維伸直度、加捻后紗的緊密度、紗中纖維之問的抱合力要求也就更高。而其他新型紡紗的成紗強度與它的差異就在細支紗領(lǐng)域拉得更大。同時還有一個適紡性問題。所以，是否可以這樣說在紡Ne60以上紗支（保守些或者說在紡Ne45以上）的純棉紗，目前的所有的新型紡紗是不可以替代環(huán)錠紡紗技術(shù)