喷气纺纱技术的进展与产品应用

                                

摘要：简要介绍了目前喷气纺纱技术的发展状况、纱线结构、产品特点和国内外应用情况。喷气纺经过20余年的发展，已取得了长足的进步，其产量高、流程短、自动化程度高和纺纱支数高等优点已被广泛认可。 喷气纺纱作为一种新型纺纱技术，其优势已被广为认可。喷气纺纱与传统的纺纱技术相比，具有产量高、流程短、自动化程度高等优点。喷气纺产品有其独特的性能和用途，应用领域广泛。 1 喷气纺纱技术发展概况 　　美国DuPont(杜邦)公司在1936年研制出单喷嘴喷气纺纱机，但未能进行工业化生产。日本Murata(村田)公司在DuPont公司单喷嘴喷气纺纱技术的基础上研制双喷嘴喷气纺纱机，至1980年研制成功，1981年投入商业生产。经过20年的发展和不断改进，形成了MJS系列：MJS 801、MJS 802、MJS 802H和MJS 802HR等喷气纺纱机。该系列喷气纺纱机采用棉条直接喂入牵伸装置，然后进入喷嘴，两个方向相反的高速旋转气流对纱条进行假捻并包缠成纱，纱条引出后，经电子清纱器去除疵点后卷绕成纱。MJS 802型纺纱速度为200 m／min．MJS802H型纺纱速度高达300 m／min。可以纺制7．3～29．2tex(80～20英支)的纱线，适用于化纤和棉的纯纺及混纺，条干水平明显优于环锭纺纱。 　　Murata公司继MJS系列之后推出了第三代喷气纺纱机RJS 804(又称罗拉喷气纺纱机)。RJS喷气纺纱机对MJS喷气纺纱机的机构作了进一步改进，它的牵伸区基本与MJS相同，而包缠加捻的成纱装置则由喷嘴和球形罗拉组成。充气球形罗拉的作用与MJS第二喷嘴的作用相同，即其对须条的加捻方向与喷嘴对须条的加捻方向相反。喷嘴中的空气和充气罗拉的纤维接触表面以相反方向运动。牵伸后的须条离开前罗拉后，进入喷嘴。在喷嘴中高速旋转的气流作用下，主体须条两侧的边缘纤维逐渐缠绕在主体须条所形成的芯纤维上。接着，当芯纤维条通过充气罗拉的握持点时，被暂时加上与包缠纤维捻向相反的假捻。当芯纤维和包缠纤维通过充气罗拉后，芯纤维退捻或成无捻的形态，而包缠纤维紧紧地包缠在芯纤维上，这种包缠效果赋予了纱线强力。输出罗拉和握持罗拉阻止了纱芯上的假捻向卷绕部分传递。　　这种喷气纺纱机生产效率高，对于19．4～1 16．6 tex(30～5英支)的纱线，纺纱的速度可达到400 m／min；当纺制7．3～18．8 tex(80～31英支)的纱线时，纺纱速度可以达到350m／min。 　　另外，由于耗气量大的第二喷嘴被球形罗拉所取代，所以功率消耗低是该喷气纺纱机的另一大特点。因此，RJS 804喷气纺纱机在1 995年米兰国际纺织展览会上引起了极大的轰动。 　　1995年，Murata公司又推出了新一代喷气纺纱机MVS(又称涡流式喷气纺纱机)，在1999年法国巴黎展览会上正式展出，在我国于2002年首次展出。MVS喷气纺纱机包括牵伸、涡流加捻、空心锭子、成纱、卷绕等部分。其成纱机理如下：经牵伸后的纤维束从前罗拉钳口输出，立即进入与前钳口距离很近的螺旋形空气喷管，被喷管中稳定的涡流控制在一起，纤维束在喷管中向前运动到达喷管尾端并伸出到喷管嘴的突出部分。在螺旋形喷管中高速回转的涡流使纤维束加捻。纱体加捻并经过喷嘴后，纤维末端因涡流作用而扩张，经过空心锭子捻搓作用后旋转到纤维纱芯上，加捻作用完成。MVS比以上各种喷气纺纱机的品种适应性大大改进，可以加工14．6～32．4 tex(40～18英支)纯棉纱，纺纱速度高达400 m／min。该喷气纺纱机改变了喷气纱强力较低的弱点，尤其是成纱机理的改变，从而可以加工纯棉纱，这被认为是喷气纺的新突破。目前，美国已经有120台(每台72头)，经使用反映良好。所以涡流式喷气纺有望在今后得到很大的发展。 　　此外，Murata公司还研制了MTS 881喷气纺纱并纱联合机，集纺纱、并筒为一体，形成多功能的双纱并合喷气纺纱机。时至今日，Murata公司的喷气纺纱机成功地形成商业化生产。 　　德国Suessen(绪森)公司于1987年10月在巴黎国际纺织展览会上推出了Plyfil双纱喷气纺纱机。该喷气纺纱机集高倍牵伸、纺纱、并纱和络筒于一体。须条经过牵伸后，进入喷气纺纱区的纺纱器。在气流的作用下旋转管使得纤维尾端向同一方向以螺旋形将纤维包缠在一起，形成纱线。纱线从喷气纺纱区出来，经导纱器合并后卷绕到圆形筒子上。在整个纺纱过程中，纤维始终受到积极控制。Plyfil纺纱工艺的特点是：它既具有常规喷气纺的优点，又避免了喷气纱手感较硬的缺点，在后道倍捻机的工艺过程中，Plyfil纱内的微量包缠纤维大部分被反向捻回所抵消。因此，使纺出的股线具有蓬松性。Plyfil双纱喷气纺纱机有Plyfil 1000和Plyfil 2000两种机型。Plyfil 1000型喷气纺纱机适用于棉、化纤及其混纺，2000型适用于羊毛、毛型化纤及其混纺。1000型喷气纺纱机可纺支数为25／2～82．3／2 tex(40／2～12／2公支)，输出速度为50～250 m／min；2000型喷气纺纱机可纺支数为10／2～25／2 tex(100／2～40／2公支)，输出速度为150～350m／min。 　　与此同时，日本Toyota(丰田)公司推出TYS型喷气纺纱机，每台有120锭，双面上行式，锭距为230 mm。牵伸形式与Murata生产的MJS型相似，为三罗拉双短皮圈摇架加压，但其空气喷嘴加捻器部分只有一个喷嘴。其最高纺纱速度为200 m／min，适纺支数为9．7～58．3 tex(60～10英支)，适纺纤维长度为38 mm以下。在加工13 tex(45英支)涤棉混纺纱时，速度为155 m／min，较为稳定。 　　日本Toray(东丽)公司研制出AJS一101型喷气纺纱机。每台120锭，双面下行式，锭距为190mm，其牵伸型式为四罗拉双短皮圈，SKF摇架加压，加捻器部分也为单喷嘴。其适纺支数为9．7～58．3 tex(60～10英支)，适纺纤维长度为38 mm以下。在加工13 tex(45英支)涤棉混纺纱时，速度为155 m／min，较为稳定。 　　日本Toray(东丽)公司研制出AJS一101型喷气纺纱机。每台120锭，双面下行式，锭距为190mm，其牵伸型式为四罗拉双短皮圈，SKF摇架加压，加捻器部分也为单喷嘴。其适纺支数为9．7～58．3 tex(60～10英支)，纤维长度在38 mm左右，纯或涤棉纱较适宜， 　　纺纱速度为150～180 m／min，最高为200 m／min，因是单喷嘴，耗气量较少，但该机占地面积较大。 　　我国自80年代初期起，也先后有东华大学、天津纺院、上海市纺织科学研究所等单位开始了对喷气纺的研究，分别在旧细纱机上改造或生产了简易的喷气纺纱机，对有关的工艺参数和喷嘴的结构进行了深入的研究。但我国的喷气纺纱设备还完全依赖进口，过高的设备价格已经成为制约我国喷气纺发展的主要因素之一。目前上海太平洋集团、浙江泰坦等单位已经开始研制自行设计的喷气纺纱机，相信国产喷气纺纱机不久将问世。 2 喷气纺纱线结构 　　一般的观点认为，喷气纺的成纱机理是"假捻一退捻一包缠"。纱线的结构由芯纤维和包缠纤维两部分组成。纱线的结构和物理性能主要由以下两点决定：一是包缠纤维的量(包缠纤维与芯纤维的比率)；二是对芯纤维缠绕的程度(包缠强度)。其纱线的结构和物理性能之间的关系如表1 表1 纱线结构与物理性能的关系

纱线结构 一 二 三 四 物理性能 强力最大 强力值高 部分脱离 强力最低 伸长最大 伸长值小 伸长值最小 伸长值最大 纱线硬 纱线柔软 纱线柔软 有毛织物的感觉 用途 针织和机织 针织和机织 股线使用 春夏季以外的特殊料

在生产过程中根据产品的需要改变工艺参数，可得到相应结构和物理性能的喷气纱。 3 喷气纺产品的特点 　　3．1喷气纱的性能特点 　　由于喷气纺特殊的成纱机理，因而喷气纱的结构和物理性能与环锭纱有明显的不同(表2)。 表2 喷气纱与环锭纱的性能比较

内在质量 表面性能 外观质量   强度 强不匀 伸长 刚度 手感 表面磨擦系数 耐磨性 蓬松 粗细 均匀度 毛羽 环锭纱 高 大 小 小 软 低 差 紧 多 劣 多 喷气纱 低 小 大 大 硬 高 好 松 少 优 少

喷气纱的单纱强力低一直是喷气纺技术发展的瓶颈。日本Murata MJS喷气纺纱机纺制的100％合纤的单纱强力一般为同一原料环锭纺的80％～90％，合纤／棉混纺为80％～90％，长绒棉为70％～80％，精梳棉为60％～70％，普梳棉为50％～60％。 　　3．2 喷气纱织物的特点 　　用喷气纱织造的织物与环锭纱织物相比主要有以下特点。 　　(1)喷气纱织物拉伸强度和撕破强度比环锭纱织物低3％～5％，但布面光洁，抗起球性好，可达3～5级。 　　(2)由于纱的蓬松性好，织物的吸湿性能提高，用于床上用品及毛巾织物既舒适又能洗涤后快干。 　　(3)喷气纱的蓬松性使得其对浆液的吸收性好，上浆率可以减少10％以上。 　　(4)织物染整时可染性好，染料可减少50％。 　　(5)由于捻力矩小，织物缩水率降低1％，染整加工后缩水率也可以降低l％左右。 　　(6)因为纱的捻回角小，故织物外观光洁、手感较硬。 　　3．3 喷气纱产品的应用 　　由于喷气纱芯纤维无捻度捻向、条干均匀、粗节少，重不匀小，特别适于针织产品。喷气纱针织物无歪斜，条影少，缩水率低，布面匀整丰满。针织产品主要有：运动装、双面休闲装、儿童服装、针织T恤衫和内衣产品。 　　由于喷气纱具有毛羽少、强力均匀、条干疵点少等优点，故适合于无梭织机的使用。喷气纱机织产品主要有两大类：一是生产色织磨绒类衬衫面料、外衣类防雨府绸或仿麻类夏令服装面料等产品；另一类是家纺产品，可以生产被套、床罩、枕套等床上用品和窗帘、台布等装饰用品，适用于宾馆及家庭房间的布置。 　　虽然传统喷气纺技术不大适应生产纯棉纱，但对生产化学纤维，尤其是细旦化学纤维等差别化纤维具有独特的优势。随着世界人口的增加，对化学纤维的依赖性将更加明显，化学纤维在服装用布、装饰用布及产业用布中所占的比例将会快速增加。因此喷气纺技术及其产品也会得到相应的发展。 4 国内外喷气纺的应用状况 　　4．1 国外喷气纺的应用状况 　　喷气纺的规模从全世界角度来说还相对较小。目前，无论从已有的锭数(头数)还是从纱的产量来说环锭纺都是主角。但喷气纺经过20余年的发展，已取得了长足的进步和广泛的认可。据统计，截止到2001年底，全世界共有喷气纺纱设备约22万头，分布在36个国家和地区，其中北美约占73％，亚洲约占19％，中南美洲、欧洲、澳大利亚、非洲约占8％。 　　美国是拥有喷气纺纱机最多的国家，总数约有15万头，占全世界总量的70％。喷气纺被美国作为纺织业优先发展的项目。有资料介绍，1999年美国新安装的纺纱设备中，喷气纺为38％，转杯纺为35％，环锭纺为27％。 　　4．2国内喷气纺的应用状况 　　1985年江苏丹阳棉纺厂首次引进10台日本村田MJS801喷气纺纱机，其后，湖北、天津、西安等地累计引进133台。 　　近期，喷气纺在我国又有了较大的发展。2000年，原国家纺织工业局为积极推广这项纺纱新技术，实施了"引进新型纺纱技术--喷气纺纱设备"的实验性项目，选定9家企业，分别引进日本村田MJS 802HR型喷气纺纱机10台。　　　　2001年江苏通裕、淮阴清棉和上海十七棉等公司引进的设备正式投入使用，国内喷气纺纱设备总数增加到163台。且还在增加，估计2002年底已增加至200台左右。目前，已有不少厂家将引进喷气纺纱机作为下一步技术改造的内容。 　　我国是个棉纺大国，拥有棉纺锭逾4 000万枚，而喷气纺仅占总纺纱能力的0．4％，因此，从总体上讲，我国喷气纺纱的发展明显落后于美国或亚洲其他国家。 5 结论和展望 　　喷气纺纱是一种新型的纺纱技术，经过20余年的发展，技术已经相对成熟，并正在不断发展。其产量高、流程短、自动化程度高和纺纱支数高等优点已被广泛认可。随着转杯纺纱机的速度提高，自动接头装置的应用，喷气纺纱机相对其他纺纱的成本将下降；加之我国目前对提高劳动生产效率，加快纺织行业的技术密集程度的要求，相信喷气纺将在我国逐步发展，并且占有一定的比例。