1、喷气纺纱和涡流纺纱的产品特点及其发展于修业（中国纺织大学）摘要：喷气纺炒和涡流纺纱是七十年代发展起来的新薪型纺纱。两种纺纱的成纱机理和纱的结构与其它纺纱不同，其 产品有独到之处， 别具风格。本文着重介绍两种纺纱的产品特点，并进行技术经济初步分析，提出两种纺纱今后发展方向。关键词：涡流；涡流纺纱；喷气纺纱；纺纱新方法；产品特性；技术经济分析1 引言喷气纺和涡流纺的原理起源讴早，但作为新型纺纱方法还是七十年代以后分别由日本村田公司（Murata）和波兰罗兹公司（Lods）研制成功的。日本村田公司 1980年推出MJS-801喷气纺纱机，以后分别在历届国际纺织机械展览会上展出。波兰罗兹公司1975年
2、在米兰国际纺织机械展览会上展出过PF一1型涡流纺纱机。这两种新型纺纱有它们的共同点：即都是利用气流旋转形成涡流场对纱条进行加捻。加捻机构都很简单，投有高速回转机件，适应高速生产，纺纱速度一般在l50200米分，但它们又有截然不相同的成纱机理；喷气纺属于非自由端纺纱，纱的结构是假捻一退捻一包缠纱，而涡流纺则是自由端纺纱。由于两种纺纱适纺的范围和产品有局限性，对它的成纱结构及特点人们的认识还不充分，使之研制和发展受到了不同程度的影响。但从纺纱原理和纱的结构来看都有独到之处，它们的产生和进一步发展对纺织工业技术和产品结构的影响将会起着不能忽视的作用2 纱的结构特点及其产品喷气纺纱是把罗拉牵伸输出的须
3、条，经两个气流旋转方向相反的双喷嘴所形成的涡流场推动纱条回转，对纱条进行加捻成纱 1-3。第二喷嘴的气压和旋转能量大于第一喷嘴，第一喷嘴产生的回转气流只能使第二喷嘴对纱条施加的捻度解捻，使这段纱条呈弱捻状态，同时使前罗拉输出须条的边纤维形成半自由状态的开端纤维，然后再以反向包覆在纱的表面。当纱条通过第二喷嘴后，由于假捻而反方向迅速退捻，在退捻力矩作用下，外表包覆的开端纤维更紧密地包缠在纱芯上，成为纱芯纤维基本平行，表面有捻的包缠喷气纱，如图1所示 4、5 。图1 喷气纱的形成喷气纺最适合纺涤棉混纺纱，纺纱号数（tex）可在299tex（2060Nc 英支），纱的强力为同等环锭纱的9095；条干
4、均匀、强力不匀低、纱疵、长毛羽少 6、7 。但纤维一端缠在纱芯上，头端留在纱的表面，呈0.5毫米以下短羽毛较多；适宜制机织和针织物，织物手感硬、挺、膨松、丰满、厚实、透气性好、耐磨、染色性能好。目前国内喷气纺的大宗产品如表1所示。表l 喷气纺纱的产品组物种类 所用纱支及品种 产品及其特点机织类TC 6535，14.6，13texTC 5050，16.2TexTC 6535，18.2TexTC 6535，13.9Tex 仿麻织物，外观丰满、手感硬爽床单，布面匀整、手感厚实、挺括、吸湿性好，略有粗糙感与长丝空织仿毛花昵，色泽鲜艳、毛型感强422212线平布，可作外衣，经防水处理成风雨水衣类针织类
5、TC 6535，16.2TexTC 6040，17.1Tex 汗衫，毛巾编织网眼衫其 他TC 604 0TexTCTC 中长TC 6535，9 Tex包芯喷气纱 烂花仿毛织物磨绒织物仿毛织物股线，强力高、挺括、万米无接头注：T C 6535代表涤（T）与棉（C）混纺，比例为65与35。喷气纱做色织纬磨绒织物类产品就会扬长避短，发挥了喷气纱的膨松 短毛羽多、纤维一端缠在纱芯上的特点； 比同类环锭纱织物显得绒平整、坚牢、厚实、外观纹路立体感强、耐磨、染色性能好等优点。涡流纺纱则是采用刺辊分梳成单纤维，再输送进涡流管内，在涡流场的作用下形成回转的自由端纱尾环，绕涡流管中心回转而加捻成纱 8。如图 2
6、所示。图2 涡流纺纱器这种纺纱方法，实验证明，它对纤维的整齐度和纤维表面性状要求较高，最适宜于纺制腈纶纤维。由于离心力的作用，使涡流管内的纱尾从引纱孔开始形成伞状锥形回转体。如图3所示。图3 锥形纱尾环伞状锥形纱尾环，在涡流场内受气流推动，产生的回转速度为： y=C y纱条回转角速度；涡流回转角速度；d y 纱条直径；r纱条偏离涡流管中心距离；C常数 (与阻力系数、纱条刚度有关) 。从式中可以看出，纱条回转速度 y，即是纱条所获得的捻度，是随纱条偏离涡流管中心距离r 和纱条直径d y（号数）的变化而改变。这一性质使涡流纱的捻度可随纺纱号数的不同而自行调节，通过实验发现这种加捻的特点是捻度与强力
7、的关系不象环锭和气流纱那样，曲线斜率小。如图4所示，捻度在较大范围变化对纱的强力影响不大。图4 捻度与强力的关系从图2可以看出，喂入涡流管内的单纤维从喂入口进入，碰到纺纱头而弯曲，再沿纺纱头下滑与纱尾环接触而被抓取，随机地添加在纱尾环上，由于纤维的转移、伸直、凝聚和加捻成纱全部利用气流的吸力和旋转来完成的，所以纱内的纤维平行度和定向性较差，打圈纤维多，表面层纤维则是包卷状态，成闭环形毛羽，纤维在纱中的分布状态如表2所示。表2 纤维在涡流纱内的形态百分比纤维形态环链纱 涡流纱呈圆柱和圆锥螺旋线 77 13前弯和打圈 10 28后弯和打圈 2 I2打 圈 8 28其他（中弯、多根扭结） 3 l9由
8、于上述纱的结构状态，涡流纱强力是同等环锭纱的6070,但涡流纱做起绒织物，其强力却接近环锭纱起绒织物的强力，实验对比资料如表3表4所示。表3 纱的试验纺纱方式 号数（英支） 单纱强力（CN）断裂伸长（）捻度（捻10厘米）缩水（）涡流纱 83.3（7） 75.3 17.5 33.9 2.92环锭纱 83.3（7） l33.0 23.6 26 22涡流纱 36.4（16） 364 15.3 36.8 3.08环锭纱 36.4（16） 585 20.7 42.7 3.12表4 起绒坯布试验密度（根10厘米） 断裂强度（N）起绒用纱 纱号组成 （Tex） 幅宽（厘米）经 纬干重CNm 经 纬厚度（毫米
9、） 耐磨牢度 （转）涡流纱 26.52 棉经83.3 腈纬 112.5 205.1 194.1 450 522.3 343 2.85 42l环锭纱 同上 114 194.5 194.5 431.7 541.9 3I5.6 2.61 416涡流纱 88.82 棉经36.4腈纬 126 190.2 201.2 240.7 354.8 165.6环锭纱 同上 l23 4 194.5 200.8 249 387.1 159.7试验表明，涡流纱织物起绒后的强力只降低5左右，环锭纱织物起绒后的强力降低了40之多。其原因是涡流纱中打圈纤维多，呈闭环形毛羽，纤维两头端均缠绕在纱芯上，起绒后，表面纤维破拉断，不
10、影响承担强力的纱芯；而环锭纱织物起绒时，拉断了纱纤维，纱的强力就会大幅度下降。又因为涡流纱织物起绒后，被拉断的纤维另一端紧紧钩住纱芯，绒面没有僵斑，绒毛平整细密，起绒厚度厚、耐磨、保暖、坚牢、落毛率少，这是涡流纱独特的性质，是其他纺纱不能与之相比的极大优点。目前用涡流纱纺制的产品如表5所示。3 技术经济对比喷气纺纱在国内经过较长时间的生产实践，作了较系统的技术经济分析，并与环锭和气流纺进行了对比，见表6、表7表8所示。表5 涡流纱产品织物种类 所用纱支及品种 产品及其特点腈纶1.5旦3毫米 32.3Tex腈纶1.5旦3毫米 83.3Tex绒窗帘布双面绒童毯腈纶3旦65毫米6旦65毫米 50/5
11、0 182.2Tex 提花腈纶毛毯腈纶3旦65毫米 50%腈纶6旦65毫米 40% 18.2Tex涤纶5旦65毫米 10%涤腈混纺毛毯机织类腈纶3旦65毫米 65%涤纶2.5旦65毫米 35% 83.3，41.5Tex 法兰绒和格子中花呢腈纶1.5旦38毫米 83.3Tex腈纶1.5旦35毫米 36.4Tex腈纶3旦65毫米 53，97.2Tex起绒厚运动衫起绒薄运动衫腈纶起毛围巾针织类腈纶3旦65毫米 90%三角异型涤纶9旦65毫米 10%92.5Tex 涤腈闪光素色拉毛加长围巾其他 腈纶包芯纱 帘子线，输送带，帐篷，人造革里表6 成纱质量对比支别Tex（N） T/C 65/35，14.6（
12、40）T100%9.7（60） T/C 65/35，13（45）T/C 65/35，27.8（21）纱 别实际号数（Tex）重量不匀（%）缕纱强力（N）缕强不匀（%）品质指标单纱强力（CN）单强CV （%）伸长（%）伸长CV （%）MJS14.90.633853.826402336.359.06.95RS14.71.364419.15306024813.4710.29.09MJS9.740.753264.61342020311.758.99.86RS9.712.043804.59399023311.3510.06.72MJS13.011.202675RS12.871.472975MJS20.9
13、01.432815RS20.951.733145乌氏条干CV（ %）细节（个/1000米）粗节（个/1000米）棉结（个/1000米）16.3417515058817.7216340657317.55336959419.1236036860717.51 17.8 16.71 18.41对比分析表明：喷气纱强力约低于环锭l0 ；重不匀率、强不匀率、条干、结杂都优于环锭纱，也优于气流纱，乌氏试验的棉结有时珞高于环锭，喷气纺产量是环锭纺的7.358.53倍；占地面积比环链减少25左右，比气流纺减少15左右；用人工约减少60；设备投资比国产环锭纺设备高近2倍与环锭纺引进设备的投资相近；用电比国产环锭高
14、4050，与引进设备相当，低于气流纺；机物料消耗费比环锭低30；综合成本因国内电价高、工资低而高出环锭67。表7 喷气纺技术经济分析一各 项 目 指 标产量（kg/千锭时）占地面积（米 2/时吨纱）劳动定额（人万锭）设备投资（）单位产量的设备投资（万元时吨纱）单位产量耗电（度吨纱）机物料消耗费（元万锭）机型Tex(Ne)27.8(21S)Tex(Ne)13(45S)Tex(Ne)27.8(21S)Tex(Ne)13(45S)Tex(Ne)29 (20S)Tex(Ne)27.8(21S)Tex(Ne)27.8(21S)国产环锭 37.9 12.48 10179.0 25576.8 358.8 1
15、00 772.32 1502.92 9.61进口环锭 112.36 262401 2092.55喷气纺MJS-801278.46 106.47 7683 21306.6 156.06 404.3 2151.64 2118.62 6.80气流纺SQ1HS-5T66.5991.429047.48107.49 251.891265.882953.21 2387.41表8 喷气纺技术经济分析二各 项 目 指 标产量（kg/千锭时）占地面积（米 2/时吨纱）劳动定额（人万锭）设备投资（）单位产量的设备投资（万元时吨纱）单位产量耗电（度吨纱）机物料消耗费（元万锭）机型Tex(Ne)27.8(21S)Tex
16、(Ne)13(45S)Tex(Ne)27.8(21S)Tex(Ne)13(45S)Tex(Ne)29 (20S)Tex(Ne)27.8(21S)Tex(Ne)27.8(21S)国产环锭 100 100 100 100 100 100 100 100 100进口环锭 31.32 262401 139.23喷气纺MJS-801735 853 75.48 83.3 43.49 404.3 278.59 140.97 70.76气流纺SQ1HS-5T175.7241.288.8829.95 251.89163.91382.38 158.85涡流纺在世界范围内纱锭不多，难作系统的分析，波兰早期曾对涡流纺
17、、气流纺、环锭纺三者作过对比分析，见表9所示。国内对国产涡流纺纱机与环锭细纱机也做过比较，见表10、表l1所示 从初步分析看出，涡流纺产量是环锭纺的8倍，单位面积产量是环锭的2.4倍；耗电略高于环锭，低于气流纺；投资费用也低于环锭和气流纺。表9 涡流纺技术经济分析环 锭 气流纺 涡流纺项 目 PJ-310型细纱机 BD-200M型 与环锭百分比（%）PF-1型 与环锭百分比（%）纱支Tex（公支）年产量（吨）锭 数生产面积（米 2）直接生产工人（人/班）总功率（千瓦）1公斤纱加工用费（兹罗提/公斤）直接生产工人的劳动生产率（公斤/工时）投资费用（1吨纱/千罗兹提）千瓦耗电的纱产量25（40）2
18、560163204552439414.709.3834.400.42525（40）256048002824266614.1115.3830.100.605626070871648814225（40）256019202664237613.2917.3921.90.5255853807018564124表10 涡流纺技术经济分析各机型锭（台）数指标涡流纺 环锭纺项 目84锭 84锭 84锭 84锭 400锭纺纱号数（Tex）千锭时实际产量（kg）纺纱速度（米/分）效率（%）98.41813.31409998.419001549998.4110081739998.4111201909998.4112
19、4.824.986机台数开清棉（列）梳棉机（台）头道并条（台）二道并条（台）粗纱机（台）细纱机（台）涡流纺纱机（台）络筒机100锭（台）1306363130665.43130664.83130664.8313066414占地面积合计（米 2）挡车人数（人/班）功率（千瓦/台）48521214852126441192544119258624817表l1 涡流纺纱技术经济分析机 型 涡流纺 环锭纺 涡流纺与环锭纺之比纺纱速度（米分） 140 154 172 190 25 140 154 172 190产量单锭（克/时）单位面积（公斤/米2）8180.859000.9310081.0511201.1
20、51250.486.61.87282.28.82.4单位耗电（度/公斤） 0.3 0.31 0.27 0.25 0.25 1.2 1.24 1.1 0.984 前景展望根据国内外喷气纺生产实践，证明该机技术先进，涤棉混纺中细支纱的产品有一定特色，特别在磨绒织物更有优越性，可以代替部分环锭纺的产品。由于喷气纺在纺纯棉纱时的强力较低，使之应用范围和发展受到一定限制。1988年日本村田公司对MJS-881改进了牵伸装置和喷嘴结构，推出了MJS-802、MJS-881新型的喷气纺纱机，可纺涤棉，也可纺纯棉中细支纱和双纱合股及花式线。该机纺纱质量如表12所示。表12 MJS-802，MJS-881纺纯棉
21、纱的质量指标项 目 MJS-802 MJS-881支别Tex（Ne）单纱强力（CN）单强不匀CV%强度（CN/Tex ）伸长（%）伸长不匀（%）19.6（29 72）175.47.48.86.629.914.7（39 61）123.58.28.25.5110.617/2（34/2）200（双股末加捻）7.75.819.4/2（30/2）250.7（双股末加捻）7.65.9乌氏条干CV%细节（个/1000米）粗节（个/1000米）棉节（个/1000米）9.514113710.8626306411.411317毛羽2mm（个/1000米）4 mm（个/1000米）357 252这种新机型虽然纺纱质
22、量（单强）还不高，但它的出现使喷气纺纱技术的发展前景极为可观；如果能在牵伸装置和喷嘴设计进一步研究，使纺纱质量进一步提高，并使应用范围更广泛，在其他类纤维纺纱（毛、麻）领域中也能应用，将对整个纺纱工艺技术和产品结构起着巨大的影响。而涡流纺，目前存在着对纤维的整齐度、纤维表面性状要求较高，纺纱支数偏低，强力电不高、条干较羞，适纺产品范围狭窄等问题，有待进一步研究 但是。它能生存至今的原因是：可以纺腈纶纱做起绒织物优于各种纺纱的起绒织物。从纺纱原理看也是有生命力的。一旦技术关键得到突破，就尝有所前进参考文献：1 中原悌二村田MJS纤维机械学会志，1982；35（9）：4144162 加藤久明MJS
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