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纺纱新技术发展现状及趋势
 纺纱活动伴随着人类文明的推进而发展。回顾纺纱技术的发展历程,离不开开松、梳理、牵伸和加捻四大原理,目前纺纱技术也基本没有完全突破这些原理,只是在实现方式上有所区别或者在细节方面有所丰富。从动力驱动和控制技术的角度来看,由于蒸汽机、电动机、变频技术和伺服电机等的应用,极大提高了纺纱效率和成纱质量的稳定性。

  当前的纺纱产业界,环锭纺仍占主导地位,而转杯纺和喷气涡流纺也得到了迅速发展,成为新型纺纱中的主力军。环锭纺的发展出现了集聚纺、低扭矩纺、全聚纺、聚纤纺、赛络纺和数码纺等,而新型纺纱技术中出现了静电纺、转杯纺、摩擦纺、喷气涡流纺、自捻纺和离心纺等新方法。本文分别就环锭纺纱与新型纺纱两种体系来分析近年来纺纱新技术的进展,并展望未来的发展趋势。

  1 纺纱新技术的进展

   

  1.1 环锭纺纱新技术的发展现状

   

  迄今为止,环锭纺依然是纺纱技术应用的主体,其优点和不足均非常明显。环锭纺的优势体现在成纱结构合理、适纺号数范围广等方面,尤其是在特细号纱领域。其缺点是工序长、纺纱速度受限、卷装尺寸受限、用工相对较多。以下从3方面阐述环锭纺新技术的发展。

   

  1.1.1 环锭纺的改良技术

   

  近年来,集聚纺、低扭矩纺(假捻纺)、柔洁纺、复合纺和数码纺等技术的涌现和应用,使环锭纺纱技术得以进步与改良,成纱质量得到提高与改善。集聚纺通过缩小纺纱三角区而大幅减少纱线毛羽,自1999年进入市场以来,已在环锭纺中占有相当大的比例。低扭矩纺纱结合了缆形纺和假捻技术,改善了纱线的残留扭矩,也得到了一定范围的应用。柔洁纺在纺纱三角区设置柔化接触面,使纤维须条在湿热作用下改善纱线的扭转刚度。数码纺是通过独立驱动后罗拉、中罗拉和前罗拉构成2个~3个独立牵伸通道,对2组~3组粗纱喂入进行精确控制后用于生产段彩纱或色纺纱。

   

  1.1.2 设备自动化与智能化进展

   

  随着信息技术的发展与进步,在“两化融合”和“工业4.0”的背景下,纺纱加工过程基本可实现自动化,很多工序也实现了连续化,正朝数字化、信息化和智能化方向发展。清梳联、粗细联、细络联等技术已得到广泛使用,单机的自动化水平也得到长足进步,用工显著减少,在一些示范生产线上,万锭用工已降至10人以内。同时由于纺纱生产过程中数字化与信息化不够,缺少对纤维在各工序的全面在线监测与控制,距离真正意义上的智能化尚有不小的差距,特别是在工艺智能设置与生产过程中的自我学习、自我诊断和自我决策等方面还有很长的路要走。

   

  1.1.3 纺纱器材与专件的进步

   

  绝大多数纺纱器材与专件是在纺纱过程中与纤维集合体直接接触的,对纺纱过程与质量有很大影响,其作用不容小觑。近年来纺纱器材与专件也有很大进步。如针布在材料、加工、后处理和齿形设计等方面均有进展,可实现柔性分梳、保护纤维、超强耐磨、提高寿命等;钢领和钢丝圈采用特种合金材料和特殊后处理技术,显著延长其使用寿命;胶辊在材料配方、多种纤维适应性和周期研磨技术等方面取得了较大进展;在其他方面,也出现了集聚纺纱罗拉、网格圈、导条器、压力棒、低扭矩纺纱加捻器和柔顺纺纱须条处理器等新器材与专件。由于纺纱过程中需要监测,纺织器材、专件与传感器的结合是未来的一个重要工作,既起到器材与专件的作用,又起到传感器的用途。目前纱管安装无线射频已有应用。

  1.2 新型纺纱新技术的发展现状

   

  一般将除环锭纺以外的纺纱技术称为新型纺纱,在20世纪曾经出现过10余种新型纺纱方法,由于各种因素,目前在行业应用的主要是转杯纺和喷气涡流纺,摩擦纺也还有一定应用。

   

  1.2.1 转杯纺

   

  转杯纺技术的进展可以用“高速,细号,高自动化和产品多元化”来概括。转杯纺早期只能加工低档原料纺制副牌纱,如今发展到已可以使用好原料生产中高档纱,并在中粗号纱领域占有相当份额。纺纱速度进一步提高,半自动转杯纺纱机转杯速度达到100 000 r/min~120 000 r/min,全自动转杯纺纱机转杯速度则高达150 000 r/min~200 000 r/min,最高引纱速度可达300 m/min。纺纱号数也从原来的58.3 tex下降到14.6 tex,拓展了适纺范围。转杯纺纱机自动化程度非常高,如采用数字化自动接头系统、电子清纱器在线监控、单头驱动控制、自动落纱和负压稳定系统等,极大减少了用工。此外,低捻装置、转杯花式纱的技术也有进展,通过低捻装置的应用,可以有效降低转杯纱的捻度,增加纱线的柔软度。转杯竹节纱等产品的开发,也丰富了转杯纱的产品种类。

  1.2.2 喷气涡流纺

   

  喷气涡流纺最早是由村田公司在其喷气纺的基础上研制成功的,其初衷是开发能够纺制纯棉纤维的“自由端喷气纺”技术,实际上目前的喷气涡流纺既不适合纺制普梳纯棉纱,也不是完全的自由端加捻,准确地说是半自由端加捻。与转杯纺类似,喷气涡流纺也具有流程短、速度快、设备自动化和智能化程度高、节省用工等多方面的优势。喷气涡流纺的纺纱速度可达550 m/min以上,纱线毛羽较少,表面光洁。其缺点是对纤维原料的要求较高,特别是对长度整齐度指标要求很高。喷气涡流纺适合纺制中细号纱,现在处于快速发展阶段,在关键器材、产品开发、工艺研究方面还有待于深入研究。

   

  1.2.3 摩擦纺