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        短纖維紡紗技術(shù)的發(fā)展概述及關(guān)鍵特征解析

        2013-12-19 11:17:06夏治剛徐衛(wèi)林葉汶祥
        紡織學(xué)報(bào) 2013年6期

        夏治剛,徐衛(wèi)林,葉汶祥

        (1.武漢紡織大學(xué) 紡織科學(xué)與工程學(xué)院,湖北 武漢 430200;2.武漢紡織大學(xué) 新型紡織材料綠色加工及其功能化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 430073)

        短纖維紡紗技術(shù)是經(jīng)過一系列機(jī)械作用將無序、散亂的纖維原料加工成具有一定趨向、抱合和線密度的線性集合體,為纖維原料制成片狀或立體織物提供有力保證。短纖維紡紗方法很多,主要有環(huán)錠紡、轉(zhuǎn)杯紡、渦流紡等。本文從技術(shù)發(fā)展的角度介紹環(huán)錠紡、轉(zhuǎn)杯紡和渦流紡技術(shù)原理,分析各技術(shù)局限性和不足,概述針對(duì)突破局限性產(chǎn)生的技術(shù)發(fā)展,總結(jié)紡紗成型技術(shù)發(fā)展動(dòng)因、發(fā)展途徑以及發(fā)展現(xiàn)狀;以此為基礎(chǔ),對(duì)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展做出新展望。

        1 環(huán)錠紡紗技術(shù)原理與發(fā)展

        1.1 環(huán)錠紡紗技術(shù)原理

        環(huán)錠紡技術(shù)屬于握持端紡紗。環(huán)錠紡紗過程中,紗管卷繞紗線時(shí),帶動(dòng)鋼絲圈繞鋼領(lǐng)進(jìn)行回轉(zhuǎn),對(duì)紗條進(jìn)行加捻[1](見圖1)。捻度經(jīng)導(dǎo)紗鉤自下而上傳遞到紡紗三角區(qū),對(duì)前羅拉鉗口輸出的扁帶狀纖維須條進(jìn)行加捻,使得須條內(nèi)短纖維發(fā)生轉(zhuǎn)移并相互抱合形成連續(xù)紗線[2]。環(huán)錠纖維須條成紗時(shí)的纖維轉(zhuǎn)移機(jī)制為:幾何作用[3-4]和張力作用[5-8]。幾何機(jī)制是指扁帶狀纖維須條在加捻作用下發(fā)生圈捻效應(yīng),使須條內(nèi)纖維發(fā)生內(nèi)外轉(zhuǎn)移。環(huán)錠加捻時(shí),上傳捻回經(jīng)導(dǎo)紗鉤時(shí)受到“捻陷”作用[9],致使剛出前羅拉鉗口的加捻須條形成1個(gè)“加捻三角區(qū)”。纖維張力轉(zhuǎn)移是指加捻三角區(qū)外部邊緣纖維紡紗張力大,三角區(qū)內(nèi)部纖維張力小,內(nèi)外纖維會(huì)發(fā)生自調(diào)平衡,外部纖維向內(nèi)轉(zhuǎn)移,內(nèi)部纖維向外轉(zhuǎn)移。一般情況下,1根纖維會(huì)在紗線內(nèi)部轉(zhuǎn)移許多次。

        圖1 環(huán)錠紡紗的細(xì)紗加捻過程Fig.1 Twisting during ring spinning process

        1.2 環(huán)錠紡紗技術(shù)發(fā)展

        紗線毛羽、強(qiáng)度和條干均勻度是紡織企業(yè)最為關(guān)注的紗線指標(biāo),直接決定紗線品質(zhì)。環(huán)錠紡紗過程中紗條力學(xué)性能控制不當(dāng),就會(huì)導(dǎo)致毛羽大幅產(chǎn)生。紗線毛羽過多,導(dǎo)致紗線條干惡化[10],強(qiáng)度明顯下降[11],且毛羽增多會(huì)增加紡紗卷繞,加捻耗能[12],特別是長度大于3 mm的有害毛羽,直接導(dǎo)致紗線織造時(shí)摩擦力過大、開口不清、織物易起毛起球[13],甚至織物染色后色差大[14]等一系列的問題。

        1.2.1 環(huán)錠紡工藝的優(yōu)化及發(fā)展

        優(yōu)化普通環(huán)錠紡紗工藝能在一定程度上降低紗線毛羽,提高成紗品質(zhì)。針對(duì)普通環(huán)錠紗工藝優(yōu)化的研究首先是從加捻部件鋼領(lǐng)和鋼絲圈開始[15-16];研究結(jié)果表明,紡制不同支數(shù)紗線需配置相應(yīng)鋼絲圈,以確保紡紗質(zhì)量。粗紗牽伸影響紗線品質(zhì),研究不同牽伸系統(tǒng)為提高紡紗品質(zhì)提供技術(shù)參考。牽伸系統(tǒng)中,纖維須條的控制可通過改變牽伸力度實(shí)現(xiàn)[17-18];粗紗所需的最大牽伸力與所牽伸須條纖維之間的摩擦性能有關(guān),纖維間摩擦較大的須條所需的最大牽伸力高[19]。在棉紡主牽伸區(qū)加裝集合器,可加強(qiáng)對(duì)牽伸區(qū)須條控制,防止須條過度隨機(jī)運(yùn)動(dòng)形成牽伸不勻;但需避免集合寬度小于須條所需凝聚寬度,否則會(huì)造成紗線條干惡化[20]。由于牽伸工藝影響環(huán)錠紡紗質(zhì)量[21-24],改進(jìn)細(xì)紗牽伸系統(tǒng)是提高環(huán)錠紡紗質(zhì)量的一個(gè)有效途徑。CHENG等[25]對(duì)環(huán)錠細(xì)紗牽伸系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn),Wang等[26-27]對(duì)毛紡環(huán)錠細(xì)紗牽伸系統(tǒng)改進(jìn),結(jié)果表明,改進(jìn)的牽伸系統(tǒng)能改善紗條牽伸效率,提高紡紗品質(zhì)。

        1.2.2 環(huán)錠紡新技術(shù)的引進(jìn)及發(fā)展

        新型紗線成型技術(shù)研究及其裝備研制對(duì)促進(jìn)環(huán)錠紡技術(shù)的進(jìn)步具有重要意義。

        集聚紡紗技術(shù)[28]是通過對(duì)環(huán)錠紡紗三角區(qū)纖維須條進(jìn)行集聚來減小或消除加捻三角區(qū),有效控制須條邊緣纖維加捻成紗,大幅降低環(huán)錠紗線毛羽的新型紡紗方法。目前主要采用負(fù)壓氣流[29-31]或機(jī)械溝槽[32]2種方式對(duì)環(huán)錠紡紗三角區(qū)須條進(jìn)行集聚,其中負(fù)壓氣流集聚技術(shù)發(fā)展成熟,市場(chǎng)常見緊密紡儀器有Zinser公司的 CompACT3、Rieter公司的K44(Com4)和 Suessen 公司的 Elite等[33];機(jī)械溝槽式緊密紡裝置紡紗穩(wěn)定性較差,目前還未大規(guī)模推廣使用。研究表明[29-31,34],與普通環(huán)錠紗線相比,集聚紡紗線毛羽較低,強(qiáng)度較高,耐磨性好。

        賽絡(luò)紡[35-37]是采用雙根粗紗以一定間距平行喂入細(xì)紗機(jī)同一牽伸機(jī)構(gòu)中進(jìn)行同時(shí)牽伸,從前羅拉鉗口輸出2股須條,在環(huán)錠加捻作用下預(yù)加捻、再并捻成紗。研究[38-40]發(fā)現(xiàn),在一定范圍內(nèi),須條間距較大所紡紗線強(qiáng)度較高、毛羽較少、耐磨性較好。以賽絡(luò)紡技術(shù)為基礎(chǔ),澳大利亞聯(lián)邦工業(yè)與科學(xué)研究院、新西蘭羊毛研究所和國際羊毛局進(jìn)行合作,研發(fā)出索羅紡(Solo-spun),又稱分束紡。該方法是通過在普通環(huán)錠細(xì)紗機(jī)前羅拉的下方加裝分束羅拉,將前羅拉鉗口輸出的纖維須條劈分成3~5束纖維條后再進(jìn)行加捻成紗[41]。分束紡紗時(shí),紗條纖維存在3種運(yùn)動(dòng):纖維束的自加捻、纖維束間的混纖、纖維束間的并捻。正是分束紡有“多股須條先加捻再并捻”的特點(diǎn),使得成紗毛羽降低、紗線強(qiáng)度增大、耐磨性能改善[42]。

        氣流包纏環(huán)錠紡紗技術(shù)是在環(huán)錠紡紗段采用相應(yīng)的有效裝置形成渦旋氣流,將紡紗段紗條外露毛羽重新纏繞到紗體上,以達(dá)到降低紗線毛羽的目的。氣 流 包 纏 環(huán) 錠 紡 紗 包 括 噴 氣 式[43-44](jet-ring spinning)和吸氣式[45](air-suction ring spinning)2 種實(shí)現(xiàn)方法,實(shí)踐[43-45]證明,氣流包纏環(huán)錠紡紗技術(shù)能有效降低紗線毛羽。

        扭妥紡技術(shù)[46]采用在環(huán)錠紡紗段加裝假捻裝置,增強(qiáng)捻度在加捻三角區(qū)纖維須條上的分布,解決普通紡紗弱捻三角區(qū)加捻力度不足的問題,實(shí)踐[47-48]證明,扭妥紡不但降低紗線毛羽,而且能夠降低紗線扭矩,提高紗線強(qiáng)度。

        1.2.3 新型環(huán)錠紡紗技術(shù)特點(diǎn)

        新型環(huán)錠紡紗技術(shù)的共同點(diǎn)在于:在常規(guī)紡紗溫濕度(溫度20~25℃,相對(duì)濕度 50% ~60%)環(huán)境下,采用優(yōu)化握持加捻作用力的方法增強(qiáng)紡紗過程中的纖維控制,實(shí)現(xiàn)降低紗線毛羽的目的,只是不同新型紡紗方法所采取的具體途徑有所不同。集聚紡主要是利用負(fù)壓氣流和機(jī)械溝槽聚集纖維須條,有效加強(qiáng)對(duì)紡紗須條邊緣纖維的控制;賽絡(luò)紡和分束紡是通過改變成紗三角區(qū)纖維須條幾何形狀,對(duì)分股須條預(yù)加捻度再并捻;氣流包纏環(huán)錠紡是采用渦旋氣流,強(qiáng)制將紡紗段外露纖維頭端重新捻入或纏繞在紗條上;扭妥紡則采用假捻裝置進(jìn)行助捻的方式,在較低捻度紡紗時(shí)故意調(diào)大成紗三角區(qū)須條捻度,優(yōu)化紡紗過程中捻度分布,有效增加成紗所需扭力,控制纖維優(yōu)良成紗。因此,環(huán)錠紡紗技術(shù)發(fā)展的主要特征是以進(jìn)一步提高成紗品質(zhì)為主線。

        上述新型紡紗技術(shù)各有局限和不足:其中賽絡(luò)紡成紗三角區(qū)單根須條上捻度分布較少,紡紗過程易斷頭,且一般情況下2根須條不同時(shí)斷裂,出現(xiàn)單股須條繼續(xù)紡紗現(xiàn)象,紗線品質(zhì)差異大,后續(xù)處理工作繁雜;緊密紡和氣流包纏環(huán)錠紡紗裝備復(fù)雜,紡紗過程消耗大量負(fù)壓氣流,安裝和運(yùn)行成本昂貴[49];負(fù)壓吸風(fēng)管網(wǎng)眼易堵塞,維護(hù)成本高,因此集聚紡技術(shù)似乎成了一種高耗能的環(huán)錠紡紗方法。集聚紡技術(shù)對(duì)高剛度、高彈性卷曲的纖維集聚紡紗效果并不明顯。扭妥紡紗技術(shù)主要用于生產(chǎn)針織紗,產(chǎn)品適應(yīng)范圍較窄。

        1.3 環(huán)錠紡紗技術(shù)優(yōu)勢(shì)和局限性

        環(huán)錠紡紗屬于握持端紡紗,對(duì)纖維成型控制力優(yōu)良,經(jīng)過不斷的研究改進(jìn),進(jìn)一步提高了紗線質(zhì)量。因此環(huán)錠紡紗技術(shù)具有原料適應(yīng)性強(qiáng),成紗結(jié)構(gòu)緊密,成紗強(qiáng)力高的優(yōu)勢(shì)。由于環(huán)錠紡加捻和卷繞同時(shí)進(jìn)行,紡紗速度受到細(xì)紗卷裝限制;雖然近年來行業(yè)內(nèi)不斷加強(qiáng)細(xì)紗長車、自動(dòng)落紗等技術(shù)研究,但是環(huán)錠紡紗速度和加捻效率沒有發(fā)生巨大改進(jìn),紡紗錠速一直維持在15 000~20 000 r/min范圍內(nèi)。

        2 轉(zhuǎn)杯紡紗技術(shù)原理與發(fā)展

        2.1 轉(zhuǎn)杯紡紗技術(shù)原理

        針對(duì)環(huán)錠紡紗速度受到細(xì)紗卷裝限制,紡紗速度較低[50]的致命問題,轉(zhuǎn)杯紡紗技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。轉(zhuǎn)杯紡紗技術(shù)屬于自由端紡紗,其紡紗原理是:棉條經(jīng)給棉羅拉喂入輸棉羅拉,將纖維梳理成平行排列的單纖維狀態(tài);平行排列的纖維經(jīng)過輸纖維通道進(jìn)入轉(zhuǎn)杯,被輸送到轉(zhuǎn)杯錐面內(nèi)壁上,并滑入轉(zhuǎn)杯的凝聚槽;纖維在紡杯中加速到120~220 m/s的速度時(shí),形成1束纖維條;紗線的加捻是由紗線傾斜的另一端繞紗線本身或紡杯軸線旋轉(zhuǎn)而完成,紗線的旋轉(zhuǎn)加捻使轉(zhuǎn)杯凝聚槽內(nèi)的纖維抱合在一起;加捻后的紗線經(jīng)引紗管引出[51](見圖2),經(jīng)導(dǎo)紗和卷取裝置繞成筒紗[52]。由于轉(zhuǎn)杯紡紗技術(shù)紗線加捻和卷繞分開進(jìn)行,與環(huán)錠紡紗相比,紡紗速度大幅提升[53]。表1為環(huán)錠紡紗和轉(zhuǎn)杯紡紗速度的比較。

        圖2 轉(zhuǎn)杯紡紗技術(shù)特征Fig.2 Main features of rotor spinning system

        表1 環(huán)錠紡紗和轉(zhuǎn)杯紡紗速度的比較Tab 1 Rate com parison between ring spinning and rotor spinning

        2.2 轉(zhuǎn)杯紡紗技術(shù)的發(fā)展

        高速、高品質(zhì)和自動(dòng)化一直是紡紗技術(shù)發(fā)展的方向,轉(zhuǎn)杯紡紗技術(shù)經(jīng)過發(fā)展,不斷將其高速、自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)向更高層次提升。

        2.2.1 轉(zhuǎn)杯紡紗設(shè)備的改進(jìn)及發(fā)展

        1965年捷克研制出第1臺(tái)轉(zhuǎn)杯紡樣機(jī),1967年制造出第1臺(tái)可工業(yè)化生產(chǎn)的BD200型轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)[54]。隨后,轉(zhuǎn)杯紡呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢(shì):1978年轉(zhuǎn)杯紡占世界棉紡總量的1.6%,僅1985年其所占比例就上升到4.56%[55]。轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)發(fā)展歷程大致有3個(gè)階段[56]:第1階段的轉(zhuǎn)杯速度較低,一般在30 000~40 000 r/min,轉(zhuǎn)杯頭距和紗線卷裝都較小,無排雜裝置,自動(dòng)化水平較低;第2階段的轉(zhuǎn)杯速度達(dá)到50 000~70 000 r/min,轉(zhuǎn)杯頭距和紗線卷裝都增大,增加了排雜裝置,自動(dòng)化水平提高,代表機(jī)型有日本 Toyoda公司的 HS5T型、HS6T型、HSL6T型,德國 Ingolstadt公司的 RU11型,捷克Elitex公司的BD200RN型、BD200SN型,瑞士 Rieter公司的M1/1型,德國Schlafhorst公司的Autocoro型等;20世紀(jì)80年代開始生產(chǎn)第3代轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī),其特點(diǎn)是自動(dòng)化程度高、具有自動(dòng)偵測(cè)質(zhì)量、斷頭自停、自動(dòng)接頭、自動(dòng)落紗、自動(dòng)打底紗、張力控制、速度自顯示、自動(dòng)防火報(bào)警等功能,例如Schlafhorst公司的 Autocoro-312 型、Autocoro-360 型,Ingolstadt公司的 R20型、R40型,捷克 Basetex公司的 BT902型、BT903型、BT905型,捷克 Elitex公司的 BD-D30型、BD-D310 型、BD-D320 型、BD-D330 型,轉(zhuǎn)杯速度均高達(dá)90 000 r/m in以上,R40 型、Autocoro-312型、Autocoro-360 型 等 轉(zhuǎn) 杯 速 度 最 高 可 達(dá)150 000 r/m in。

        2.2.2 轉(zhuǎn)杯紡紗工藝的優(yōu)化促發(fā)展

        對(duì)纖維條進(jìn)行優(yōu)異分梳和除雜是生產(chǎn)高品質(zhì)轉(zhuǎn)杯紗的關(guān)鍵[57],一般情況下轉(zhuǎn)杯速度越快、轉(zhuǎn)杯直徑越大,越易造成包纏纖維聚集成棉結(jié),紗線條干指標(biāo)顯著惡化[58];因子分析法已被用來考察各轉(zhuǎn)杯紡機(jī)器參數(shù)(包括轉(zhuǎn)杯速度、轉(zhuǎn)杯型號(hào)、阻捻盤型號(hào)、轉(zhuǎn)杯底部壓力、線密度、捻度)對(duì)成紗質(zhì)量的影響[59-62]。這些研究為優(yōu)化轉(zhuǎn)杯紡紗工藝參數(shù),生產(chǎn)高品質(zhì)轉(zhuǎn)杯紗線提供參考。

        2.2.3 采用多組分復(fù)合紡紗法促發(fā)展

        轉(zhuǎn)杯紡紗線結(jié)構(gòu)內(nèi)緊外松,纖維強(qiáng)力利用率不夠,因此轉(zhuǎn)杯紗最主要的缺點(diǎn)是斷裂強(qiáng)度低[63]。人造長絲結(jié)構(gòu)均勻,強(qiáng)力高,被廣泛用于增強(qiáng)紗線強(qiáng)力,采用長絲復(fù)合紡紗的方式可有效提高轉(zhuǎn)杯紗線強(qiáng)度。

        短纖維與長絲進(jìn)行轉(zhuǎn)杯復(fù)合紡紗的方式有3 種:包纏[54];包芯[64];包纏 包芯[65]法。其中長絲包纏轉(zhuǎn)杯短纖紗體表面,所得紗線耐磨性非常高;包芯是保證轉(zhuǎn)杯短纖紗外觀情況下增強(qiáng)紗線強(qiáng)度;包纏 包芯法則可用于生產(chǎn)花式紗線。如圖3所示,采用張力器調(diào)節(jié)喂入飾紗和芯紗長絲張力,在轉(zhuǎn)杯內(nèi)與短纖維進(jìn)行復(fù)合成紗,紗線表面產(chǎn)生圈圈效果。

        圖3 轉(zhuǎn)杯紡紗技術(shù)生產(chǎn)圈圈紗Fig.3 Producing loop yarn via rotor spinning system

        2.2.4 轉(zhuǎn)杯紡紗技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)分析

        與環(huán)錠紡紗相比,轉(zhuǎn)杯紡紗的優(yōu)勢(shì)在于實(shí)現(xiàn)了纖維條的快速、短流程、自動(dòng)化紡紗。然而,轉(zhuǎn)杯紡紡紗技術(shù)在高品質(zhì)、超高支紡紗發(fā)展方面不及環(huán)錠紡,至今仍未突破短纖維轉(zhuǎn)杯紡紗高支、高強(qiáng)、高光潔紗線的局限。

        3 渦流紡紗技術(shù)原理與發(fā)展

        針對(duì)環(huán)錠紡無法實(shí)現(xiàn)高速、短流程、自動(dòng)化生產(chǎn),轉(zhuǎn)杯紡無法實(shí)現(xiàn)高支、高強(qiáng)、高光潔紗線生產(chǎn)的問題,渦流紡紗技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,一定程度上突破了上述紡紗局限,緩解了技術(shù)矛盾。

        3.1 渦流紡紗技術(shù)原理

        渦流紡紗技術(shù)是由日本村田(Murata)公司以噴氣紡紗技術(shù)為基礎(chǔ)研發(fā)而來[66-68]:在 1個(gè)單獨(dú)渦流腔體內(nèi)(見圖4),通入的氣流與渦流腔的中心軸線有1個(gè)動(dòng)量矩,在渦流腔內(nèi)形成渦流;也可借助1組螺旋形導(dǎo)向片使引入腔內(nèi)的空氣形成渦流。高速回轉(zhuǎn)的渦流沿渦流腔軸向運(yùn)動(dòng),與切向通道送入的纖維流同向回轉(zhuǎn),達(dá)到軸向平衡。在平衡位置上渦流推動(dòng)自由端紗尾作環(huán)形高速回轉(zhuǎn)加捻,此時(shí)不斷喂入的纖維與運(yùn)動(dòng)著的紗尾相遇凝聚到紗尾上,紗條即連續(xù)加捻成紗。所紡紗線經(jīng)一對(duì)輸出羅拉積極輸出,最終通過往復(fù)導(dǎo)紗器繞成筒紗。

        圖4 渦流紡紗技術(shù)原理圖Fig.4 Vortex spinning princip le.(a)Illustration of vortex spinning;(b)Vortex spinner

        3.2 渦流紡紗技術(shù)的發(fā)展

        MVS810型渦流紡紗機(jī)是由日本村田(Murata)公司在噴氣紡的基礎(chǔ)上研制而來,并于1997年在大阪世界紡機(jī)展(OTEMAS'97)上推出。在此基礎(chǔ)上更新的 MVS81T用于雙股須條渦流紡紗[69-70]。之后,村田推出了MVS851型渦流紡紗機(jī)。與以往紡紗機(jī)不同,該款紡紗機(jī)不能用于紡制嵌芯紗(core yarn),但紡紗機(jī)上配備空氣捻接器,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)紡紗。經(jīng)過改進(jìn),2003年村田公司推出MVS861,紡紗速度高達(dá)450 m/m in。MVS851和 MVS861因具備空氣捻接、自動(dòng)紡紗特征,被定義為第2代渦流紡紗機(jī)。2011年村田公司推出第3代渦流紡紗機(jī)MVS870,其特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)價(jià)值、優(yōu)勢(shì)和通用性。

        3.3 渦流紡紗技術(shù)優(yōu)勢(shì)和局限性

        首先,渦流紡優(yōu)勢(shì)在于其所紡紗線具有環(huán)錠紗的外觀結(jié)構(gòu)[71],且毛羽比環(huán)錠紗要少[72],紗線耐磨性也較高[73-74],渦流紡紗線強(qiáng)力明顯高于轉(zhuǎn)杯紗,而低于環(huán)錠紗[50,75],渦流紗體中纖維堆砌密度低[76],壓縮回彈性優(yōu)異[50]。另一方面,渦流紡紗技術(shù)裝備具備且超過轉(zhuǎn)杯紡紗技術(shù)裝備的紡紗速度、自動(dòng)化程度等[77]。

        研究表明[78-79]:現(xiàn)行渦流紡紗設(shè)備更利于紡制低支紗,特別是抱合力較大的滌綸短纖維的渦流紡成紗。然而對(duì)于純棉、羊毛和苧麻等抱合力較差的纖維,渦流成紗性能較差[80]。渦流紡也屬于自由端紡紗,高支紗紡制過程中須條纖維含量較少時(shí),易出現(xiàn)加捻抱合力不足,紡紗斷頭率高,甚至無法紡紗。因此,渦流紡技術(shù)適用范圍受到纖維種類、紗線品種等因素的限制。

        4 短纖紡技術(shù)發(fā)展展望

        環(huán)錠紡技術(shù)發(fā)展主要是圍繞提高紗線品質(zhì),解決紗線毛羽、扭矩、高支紗等難題進(jìn)行創(chuàng)新,充分運(yùn)用了集聚、氣流包纏、分束、助捻等功能方式,與普通環(huán)錠紡紗技術(shù)有機(jī)組合,強(qiáng)化對(duì)紡紗過程中纖維紗條的成型控制,形成了緊密紡、氣流環(huán)錠包纏紡、賽絡(luò)紡、纜型紡和扭妥紡等新型環(huán)錠紡紗技術(shù)。然而各新型環(huán)錠紡紗技術(shù)有各自適用范圍和適用環(huán)境,仍未突破各種原料、紗支、環(huán)境等條件的限制,實(shí)施普適性紡紗。新型環(huán)錠紡紗技術(shù)是基于普通環(huán)錠紡紗加捻、卷繞原理,未改變傳統(tǒng)環(huán)錠紡紗加捻、卷繞同時(shí)進(jìn)行的根本特征,仍無法突破環(huán)錠紡速度瓶頸。

        針對(duì)環(huán)錠紡紗技術(shù)發(fā)展的原料普適性瓶頸問題,建議加強(qiáng)影響纖維原料性能的因素和機(jī)制研究,結(jié)合纖維在線成型力學(xué)及其控制研究,努力從克服纖維本身紡紗不利因素的角度,在線提升紡織纖維的成紗性能[81],找到適用于各種纖維原料進(jìn)行環(huán)錠高品質(zhì)成紗的新途徑。針對(duì)環(huán)錠紡紗加捻和卷繞同時(shí)進(jìn)行而限制紡紗速度的問題,建議研究握持加捻途徑,豐富握持加捻新方案設(shè)計(jì),為形成超高速握持紡紗新技術(shù)積累和奠定基礎(chǔ)。

        轉(zhuǎn)杯紡和渦流紡主要是圍繞超高速、全自動(dòng)等紡紗特征進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展,已實(shí)現(xiàn)短纖維須條的短流程高效成紗;特別是渦流紡紗技術(shù),還徹底解決了紗線毛羽問題,生產(chǎn)出光潔的紗線。然而,自由端紡紗受原理限制,成紗過程中纖維內(nèi)外轉(zhuǎn)移和相互抱合不足,紡紗強(qiáng)力較低,仍無法滿足高支、超高支紗線的生產(chǎn)。

        針對(duì)自由端紡紗出現(xiàn)的瓶頸限制,建議采用多功能技術(shù)組合、多組分原料復(fù)合的途徑,有效協(xié)同自由端紡紗特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),進(jìn)行組合式創(chuàng)新,尋找原料握持加捻和自由端加捻協(xié)同復(fù)合運(yùn)作的新思路、新方法。

        5 結(jié)論

        本文通過介紹環(huán)錠紡、轉(zhuǎn)杯紡和渦流紡紡紗原理,分析技術(shù)局限性和不足,認(rèn)為追求高效、節(jié)能、高品質(zhì)成紗是短纖維紡紗技術(shù)發(fā)展的最主要?jiǎng)右?。?/p>

        工藝優(yōu)化、裝備改進(jìn)、多技術(shù)滲透組合的角度,概述包括環(huán)錠紡、轉(zhuǎn)杯紡、渦流紡等短纖維紡紗技術(shù)的發(fā)展,目前,集聚、氣流包纏、分束、助捻等功能方式已充分運(yùn)用,采用新技術(shù)進(jìn)一步提高紗線品質(zhì)是環(huán)錠紡紗技術(shù)發(fā)展的主要特征,超高速紡紗仍舊是環(huán)錠紡紗技術(shù)未解決的瓶頸問題;轉(zhuǎn)杯紡和渦流紡主要是圍繞超高速、全自動(dòng)等進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展,二者都未突破高支、超高支紗線生產(chǎn)的瓶頸問題。針對(duì)環(huán)錠紡、轉(zhuǎn)杯紡和渦流紡技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)和遇到的瓶頸問題,提出改善纖維原料性能,充分發(fā)揮多功能技術(shù)組合和多組分原料復(fù)合,推動(dòng)短纖維紡紗技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和完善。Fibers and Polymers,2011,12(4):534-540.

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