集聚纺纱关键技术的发展.doc

本文刊登于纺织导报第6期集聚纺纱技术发展回顾与展望倪 远（上海东飞当代纺织技术研究所）摘要：本文追溯和回顾了环锭集聚纺纱技术50年来发生发展历程，评述了集聚纺纱技术应用效应和集聚纱线产品特性及品质定位，对几种应用中集聚纺系统进行了特点与机理分析和比较，解析了集聚纺纱技术国产化应用现状与发展趋势，指出了国产化集聚纺有着良好发展契机和空间核心词：集聚纺纱技术；气动负压集聚；柔性集聚元件；刚性集聚元件；机械集聚；毛羽；洁强效应；国产化应用1、环锭集聚纺纱技术概述 环锭细纱机牵伸技术不断朝着提高成纱质量和增大牵伸倍数方向发展，由于牵伸系统技术进步，新设备、新专件、新器材和新工艺不断涌现，成纱品质逐年上升，USTER公报记录值水平逐渐提高，开发高挡纱线品种上获得很大进步。国内细纱大牵伸构造和工艺已达到50150倍第三代世界先进水平。但对于影响纱线品质毛羽项目，始终没有较好解决方案。成纱毛羽未能得到较好控制，反而有所增多，成为当代环锭纺技术发展瓶颈。因而，减少纱线毛羽，特别是有害毛羽，是环锭纺纱技术长期谋求解决课题。为了使牵伸后须条狭窄致密，在牵伸区域中曾采用各种集束器，但效果均不抱负。在下游应用高速化和最后产品档次日益提高今天，更迫切需要解决纱线毛羽危害。实践表白，纱线毛羽重要发生在细纱牵伸前钳口出口处形成三角区，通过牵伸后须条横向宽度拓宽，而气圈纱条较窄，经导纱钩向上传递捻回无法所有到达前罗拉钳口，使须条宽度收缩成加捻三角形，处在须条三角形边沿纤维与中部纤维因位置不同而受力不同，就会发生纤维在须条内外层重复转移，纤维端部因暴露在外形成纱线毛羽。同步纤维在须条内外层重复转移过程中，与须条轴向平行性较差，纤维强力运用系数较低，也是单纱强力远低于纱截面所有纤维强力之和要因。纱线毛羽对纺织品外观、手感和用途均有较大负面影响；对细纱车间和后续工序环境、生产效率也产生不利影响。环锭集聚纺纱技术研发，是使进入加捻区须条充分集聚致密，从而达到提高成纱质量档次目。其基本构造是在环锭细纱机牵伸区与加捻区之间增长一种集聚区，运用负压气流或者运用机械集束器对纤维运动产生集聚效应。使那些处在须条边沿上纤维端，能有效地向须条中心汇集，最后最大限度地减小纺纱三角区。这一集聚过程效果就是使纱条紧密、光洁、毛羽大幅度减少、单纱强力和断裂伸长明显改进、成纱常发性疵点和偶发性疵点明显减少。并且，纱线断裂功、摩擦系数和织物光泽度、表面疵点数、耐磨损度及至染色清晰和精细度等等均有质改进。近十近年来，集聚纺纱技术已成为纺纱这个老式技术领域里最活跃和最具活力一项技术创新，其体现为：其一，从知识产权保护专利申请量上看，从1月至4月中华人民共和国专利局公示以集聚纺纱技术为主题或与之密切有关专利申请不少于480项，而同期国际专利分类体系（IPC）D01H小类（纺纱或加捻）D01H5大组（牵伸设备和机构）共计为1433项，集聚纺纱技术专利申请量占有关纺纱专利总量三分之一强。因而，可以毫不夸张地说，集聚纺纱技术是近阶段纺纱技术领域发展第一热点；其二，从参加研发、设计和实验成员来看，其包括纺机主机厂商、专件器材厂商、院校和科研单位及众多纺纱公司，国际上几乎所有细纱机主机厂商均有配套集聚纺纱设备，国内某些非主机厂商甚至专做或重点致力于集聚纺装备加装改造，并已成为国内集聚纺装备推广应用生力军；其三，从实际应用状况看，近十近年来集聚纺在行业应用量直线上升，纺纱及下游应用获得了卓有成效经济效益和社会效应；其四，从品质特性看，环锭集聚纺纱线在洁、强等品质方面明显优于所有其他纺纱形式纱线，成为名副其实纱线之“王”。对于环锭集聚纺纱技术名称，当前国内纺织业界使用称谓较多，涉及：紧密纺、集聚纺、精密纺、卡摩纺、舒服纺、汇集纺、密实纺、依丽纺等等，普通较为认同“紧密纺”这一通俗称谓。但作为一种术语笔者以为完整地称之谓“环锭集聚纺纱技术”较妥，其相应纱线称为“环锭集聚纱线”，也可简称为“集聚纺”和“集聚纱”。与“集聚纺”相相应英文术语应当为“compact spinning”。但是国外申请人在中华人民共和国提出专利申请中还采用了“compress、compact、condense、bundle”等各种单词各种变化形式来表述“纤维集聚”这一集聚纺技术本质特性，而这些单词意译采用了“汇聚、凝聚、凝缩、集束、集聚、压缩、压实”等词汇。集聚纺纱技术通过变化纤维排列，使成纱物理性能和外观大大改进，确切地说，集聚纺纱技术是实实在在地提高了纤维特性运用率，使原本无序、被挥霍了那某些资源，尽量有序化和运用起来。正是这样，集聚纺纱技术发展，使环锭纺纱线品质有了明显提高。从此开始，环锭纺纱技术增添了强劲活力，从过去到当前，环锭纺纱技术始终是纺纱业主流技术，有了集聚纺纱技术，将来环锭纺纱技术仍将无可代替地保持为纺纱业主流技术地位。2、集聚纺纱技术发展历程当代工业技术发展过程中，创新技术发布必然最早、最权威地浮现于专利文献，集聚纺纱技术也不例外。最早见诸于专利文献，将气动集聚设计用于纺纱技术也许是创造人KLEIN NORMAN E在1961年3月3日申请US3122794号美国专利（图1），而真正将牵伸与集聚分置气动集聚纺纱则出当前二十世纪八年代，如法国创造人JEAN VENOT在1982年1月26日申请US4488397号美国专利（图2），其是置于普通牵伸装置下游一种带三角凹槽气动集聚轮，具备形态集聚与气动集聚双重集聚功能；尚有奥地利创造人伊恩斯特费荷尔于1988年2月15日专利申请，其是运用负压气流动力将细纱牵伸后一根粗纱须条分为两股细纱气动集聚纺纱方式；到1988年9月29日创造人伊恩斯特费荷尔又申请了一项运用正压气流和负压气流同步作用气动集聚纺纱构造奥地利专利（图3），这一构造与当前应用气动集聚技术非常接近。图1 US3122794号美国专利46-罗拉驱动机构 41-集聚与断头负压系统 29-中空牵伸-集聚罗拉 31-吸风小孔 44-笛管图2 US4488397号美国专利6-气流集聚槽轮 7-集聚吸孔 15-吸孔曲线轨迹 -集聚角图3 奥地利创造人恩斯特费荷尔专利申请10-牵伸-集聚罗拉（抽吸鼓） 9-牵伸前胶辊 13-阻捻胶辊 16-导流组件 18-气流导向偏转屏上述几项技术集聚元件都是采用大直径刚性抽吸鼓。从这些专利文献中可以看到，当时将上述气动集聚技术应用于纺纱目重要是增长纱线断裂强度、提高纺纱速度和纺制较细成纱，而未提及改进毛羽。最早见诸于专利文献，将机械集聚设计用于纺纱技术是1961年俄罗斯RU 160973号专利，其与当前应用机械集聚形式非常接近。这也许是最早提出牵伸区与集聚区别置集聚纺纱技术方案。图4 1961年俄罗斯RU 160973号专利3-前罗拉 4-前胶辊 5-阻捻胶辊 14-集聚器随着技术发展，纱线后续应用高速生产过程及成品织物质量对纱线品质规定不断提高，纱线条干均匀度、断裂强度及涉及毛羽在内纱线外观疵点品质项目愈来愈受到业界注重，单纱强力和毛羽几乎是制约高速织造生产率重要障碍。由于集聚纺纱可以同步改进强力有关指标和大幅减少毛羽，因而，此后九十年代十年中，关于气动集聚纺技术被业界注重，由各种集聚元件如金属抽吸鼓、网格圈和带孔皮圈等构成集聚纺纱方案相继设计出来，被用于研发及专利保护。期间，采用机械约束方式机械集聚纺纱技术方案也付之实行。由此，来源于二十世纪六十年代、实用于二十世纪九十年代集聚纺纱技术，进入了一种蓬勃发展期。在1999年巴黎ITMA1999展会上，瑞士立达（Rieter）公司、德国青泽（Zinser）公司、德国绪森（Sussen）公司等初次展出带有集聚纺纱技术细纱机，标志着这个附加在老式环锭纺纱技术上创新技术，开始了商业化运作。随后21世纪初十年中，国内外集聚纺纱技术发展和应用如火如荼。在北京CITME 展会上，瑞士立达（Rieter）公司、德国青泽（Zinser）公司、德国绪森（Sussen）公司、意大利马佐里（Marzoli）公司和日本丰田（Toyota）公司等在中华人民共和国展出了各自集聚纺纱技术细纱机，预示着国外纺织机械阵营正面进军庞大中华人民共和国市场开端。在上海ShanghaiTex 展会上，德国绪森（Sussen）公司展示了运用集聚纺纱技术生产集聚赛络股线EliTwist，还开发了集聚赛络菲尔和集聚赛络包芯纺设备，即集聚纺、赛络纺、包芯纺组合纺纱技术。在北京CITME展会上，国内纺机公司展示了各自开发或仿制集聚纺纱设备，显示了国内纺机公司对新技术学习和研发能力，预示着集聚纺纱技术国产化应用开始。无论是技术合伙还是仿制研发，都体现出国内纺机厂商乃至整个行业对新技术追随和热衷。在CITME展会展示集聚纺纱机国内细纱机主机厂商涉及经纬纺机榆次分公司、马佐里（东台）纺机有限公司、上海二纺机股份有限公司、山西鸿基实业有限公司、浙江舟山四八零六工厂和浙江日发纺织机械有限公司等。由于多家国内纺机专件厂商加入国产细纱机改装加装集聚纺纱装置行列，集聚纺纱技术国产化应用发展迅猛。究竟，集聚纺纱技术有关研讨会记录资料显示，国内应用集聚纺纱锭数在70万枚左右，涉及国内外纺机厂商20多家。全国集聚纺技术研讨会信息显示不完全记录数据，国内应用集聚纺纱锭超过100万枚。单个棉纺厂最大集聚纺纱锭规模达24万枚左右。全国集聚纺纱技术开发应用研讨会会议报道，国内应用集聚纺纱锭达到260多万枚。即便如此，与身处全球纺织大国、纱锭规模过亿地位相比，国内集聚纺纱纱锭占总纱锭数比例仅为约2.6%，实际应用也许稍不不大于这一数量，而欧美发达国家集聚纺纱锭占总纱锭数比例高达20，可见集聚纺纱应用品有较大发展空间。在上海CITME 暨ITMA展会上，国际上已经产品化五种集聚纺均有样机展示，涉及立达金属吸鼓式、绪森三罗拉吸管网格圈式、丰田四罗拉吸管网格圈式、青泽带孔皮圈式和瑞士罗托卡夫特（Rotorcraft）公司磁性机械集聚式。在上海 CITME 暨ITMA ASIA展会上，集聚纺展示样机数量为历届纺机展会之最，共有18台运营机台，有关参展厂商为3家国外公司和11家国内公司。此外，有不完全资料显示，到立达合计销售金属吸鼓式集聚纺纱锭200多万枚、绪森合计销售三罗拉网格圈负压式集聚纺纱锭300多万枚、罗托卡夫特合计销售磁性机械集聚式150多万枚，此外青泽和丰田也有一定数量市场推广。全球集聚纺应用纱锭预计不少于一千万枚。3、集聚纺纱技术构造分类和集聚机理3.1集聚纺纱技术构造分类集聚构造是集聚纱纺技术核心技术，集聚元件是集聚纱纺技术核心性元件。集聚构造和集聚元件特性和性能决定了集聚纱纺技术质量和类型。依照集聚元件产生集聚作用方式不同，既有集聚纺纱系统可分为两大类：一类是气流集聚型集聚纺纱系统，它是以集聚元件产生负压气流吸力集聚作用；另一类是机械集聚型集聚纺纱系统，它是以集聚元件产生机械压束力集聚作用。在气流集聚型集聚纺纱系统中，按照气流集聚元件构造特性可以进一步分为刚性集聚元件型集聚纺纱系统和柔性集聚元件型集聚纺纱系统两类，如表1。表1 集聚纺纱技术构造分类表集聚纺纱技术构造气动负压同步集聚刚性集聚元件前罗拉吸鼓柔性集聚元件网格圈滤筛带孔皮圈机械约束固定集聚磁性力加压喇叭口集聚国际上较早推出集聚纺系统制造商有六家公司，其中有五家公司采用气流集聚纺纱系统：瑞士立达公司研发ComforSpin集聚纺纱系统、德国绪森公司研发EliTe集聚纺纱系统、德国青泽公司研发AirComTex集聚纺纱系统、意大利马佐里公司研发Olfil集聚纺纱系统和日本丰田公司研发RX240-NEW-EST集聚纺纱系统、以及国内大某些纺机公司集聚纺纱系统，尽管这些构造都属于气流集聚纺纱系统，但实现气流集汇集聚元件构造型式和技术特性并不相似。采用机械集聚纺纱系统是瑞士罗托卡夫特公司RoCoS（Rotorcraft Compact Spinning System）型集聚纺装置，可以以便地附加在任何形式环锭细纱机上。表2列出了国际上六家公司五种集聚纺纱系统。表2 国际上六家公司五种集聚纺纱系统国别瑞士德国德国意大利日本德国公司立达Rieter欧瑞康Oerlikon绪森Suessen马佐里Marzoli丰田Toyota罗托卡夫特Rotorcraft系统或装置名称ComforSpinAirComTexElitecom-PactsetOlfilRX240-NEW-ESTRoCoS集聚纱品牌COM4卡摩纱COMACT4EliTe倚丽纱OlfilNEW-EST新锐纱RoCoS罗卡斯集聚元件抽吸鼓带孔胶圈网格圈网格圈网格圈陶瓷集合器集聚导向吸风斜槽+偏转屏吸风小孔+导流板吸风斜槽吸风斜槽吸风斜槽喇叭口集聚元件驱动形式前罗拉直接阻捻罗拉一级摩擦前罗拉阻捻胶辊二级摩擦前罗拉阻捻胶辊二级摩擦前罗拉阻捻罗拉一级摩擦(磁性加压)3.2集聚纺纱技术集聚机理集聚纺纱技术就集聚办法而言重要分为气动式集聚和机械式集聚两大类，分别采用了两种不同技术手段来达到使进入加捻区须条集聚致密目。在老式纺纱过程中，为了使牵伸后须条轴体狭窄致密，早就有各种喇叭口形集束器械被应用于牵伸区域中。由于是在牵伸区中设立集束元件，其工艺特性是牵伸与集聚同步发生。在细纱机主牵伸区中，由于牵伸工艺对纤维变速点前移、集中规定，只能采用加装相对固定和途径短小集棉器作为集束元件。这种集聚方式只能予以须条一种很有限约束，否则会干扰牵伸影响纱条条干均匀度，因而集聚效果并不抱负。集聚纺纱技术明显特性是牵伸不集聚、集聚无牵伸，将牵伸与集聚划分为两个独立功能区域。气动式集聚构造一方面成功应用了牵伸与集聚分置，在牵伸区与加拈区之间增长一种集聚区，应用气体动力学原理以负压气流对须条体发散纤维横向集聚作功，实现须条轴体紧密化；机械式集聚同样采用牵伸与集聚分置，在牵伸区与加拈区之间增长一种集聚区，采用相对直观简洁机械方式约束集聚须条，实现须条轴体紧密化。附加集聚区集聚方式能大幅度地集聚须条，使输出集聚区进入加捻区须条横向尽量地狭窄，从而基本上消除加捻三角区。纵观已经应用集聚纺纱技术构造，基本上具备如下特性：1) 在牵伸区下游设立集聚区；2) 集聚区起始于牵伸区前钳口终结于阻捻钳口；3) 集聚元件对须条产生径向集聚或约束作用；4) 须条通过集聚区过程，在构造或工艺上保证纤维运动平稳受控。3.2.1气动集聚技术作用机理采用气动集聚方式集聚纺纱技术构造是在主牵伸区下游增长一种集聚区，集聚区起始于牵伸区前钳口终结于阻捻钳口，集聚区没有或者较小地设立张力牵伸。汇集区设有集聚元件，集聚元件以等于或略不不大于须条从牵伸区输出线速度运动，负压气流在集聚元件内侧导向构造引导下，通过集聚元件对汇集区纤维产生吸引作用，在须条行进过程中由负压气流将牵伸区输出纤维束宽度集聚到接近成纱尺寸。集聚区中运动纤维，可以分为三种状态：一是头端进入集聚区尾端受牵伸前罗拉钳口控制纤维，其轴向运动受力是尾端受前罗拉钳口推送、前端受须条纤维间内摩擦力引导及集聚元件负压作用引导；二是完全处在集聚区由气流定位在集聚元件上纤维，其轴向运动受力是受须条纤维间内摩擦力引导及集聚元件负压作用引导；三是头端受阻捻钳口握持尾端仍处在集聚区纤维，其轴向运动受力是尾端受须条纤维间内摩擦力引导及集聚元件负压作用引导、前端受阻捻钳口牵拉。汇集区中集聚效应，体当前纤维须条在通过汇集区时纤维受到径向或者说向须条轴体方向集聚位移。解析既有气动集聚纺纱技术中纤维运动和气流对于须条集聚作用过程，都可以表述为： 1) 牵伸后未加捻须条进入集聚区随集聚元件同步迈进；2) 集聚负压气流基本上垂直于集聚元件切向和轴向；3) 集聚气流中轴向分量产生对须条有效集汇集合伙用；4) 须条中发散纤维随轴向分量气流沿集聚元件向须条体轴向移动产生集合效应；5) 集聚过程具备气流作用力和集聚行程（集聚时间）两个效应；6) 须条中纤维在进入阻捻钳口前完毕集聚；7) 输出集聚区进入加捻区须条横向极其狭窄，基本上消除了加捻三角区。气动集聚构造中对集聚效果产生影响参数涉及：1) 负压气流压力值及该负压气流轴向分量值；2) 集聚元件透气率；3) 非金属集聚元件导电率；4) 非金属集聚元件与金属和橡胶摩擦系数；5) 汇集区张力牵伸；6) 气流导向元件导向口形态；7) 纤维通过集聚区时受气流作用过程时间。3.2.2机械集聚技术作用机理机械集聚技术是运用集束元件与须条边沿接触侧向约束力将须条集聚，当前重要应用为磁性力加压喇叭口集聚形式。采用机械集聚方式集聚纺纱技术构造也是在主牵伸区下游增长一种集聚区，集聚区起始于牵伸区前钳口终结于阻捻钳口，集聚区没有或者较小地设立张力牵伸。集聚区中集聚元件以一种进口大出口小三维空间腔体作为纤维通道，运动纤维与相对固定集聚元件产生摩擦接触，集聚元件将牵伸区输出纤维束宽度约束集聚到集聚元件出口尺寸。机械集聚方式汇集区被设立成较短，因而集聚区中运动纤维，可以分为四种状态：一是头端进入集聚区尾端受牵伸前罗拉钳口控制纤维，其轴向运动受力是尾端受前罗拉钳口推送、前端受须条纤维间内摩擦力引导；二是纤维体完全处在集聚区纤维，这是纤维长度短于汇集区弧长纤维，普通为短绒，其轴向运动受力是受须条纤维间内摩擦力引导；三是头端受阻捻钳口握持尾端仍处在集聚区纤维，其轴向运动受力是尾端受须条纤维间内摩擦力引导、前端受阻捻钳口牵拉；四是头端已输出汇集区尾端尚未进入汇集区纤维，这是纤维长度长于汇集区弧长纤维，由于大某些纤维都会经历这种状态，汇集区中始终均有此类纤维运营，因而其对引导后续纤维头端通过汇集区十分有利。解析既有机械集聚纺纱技术中纤维运动和集聚元件对于须条集聚作用过程，都可以表述为： 1) 牵伸后未加捻须条进入集聚区，受前钳口推送和下游须条内摩擦力引导作用迈进；2) 须条边沿纤维与集聚元件腔体内壁产生滑动摩擦接触；3) 集聚元件腔体内壁对纤维产生刚性约束集合伙用；4) 须条中发散纤维受集聚元件约束向须条体轴向移动产生集合效应；5) 集聚过程具备集聚元件约束作用力和集聚长度两个效应；6) 须条中纤维在进入阻捻钳口前完毕集聚；7) 输出集聚区进入加捻区须条横向极其狭窄，基本上消除了加捻三角区。机械集聚构造中对集聚效果产生影响参数涉及：1) 集聚元件工作通道进、出口宽度；2) 集聚元件工作通道约束导程；3) 集聚元件工作通道表面光洁度；4) 集聚元件工作通道形态。4、五种集聚纺纱系统特点4.1ComforSpin卡摩集聚纺特点ComforSpin集聚纺（也注册商标为ComforSpin、Com4和卡摩）系统构造精密、结实、耐用，故障少，生产效率高，运营成本低，维护保养简便，成纱质量稳定。属于高品位集聚纺技术构造。但其加工复杂，制导致本高，且不能在普通细纱机上加装，不便普及。就其集聚性能来说，由于使用了大直径抽吸鼓集聚罗拉作为牵伸前下罗拉，兼有牵伸、集聚和阻捻功能，实现全程集聚，即纤维从前钳口进入集聚区过程始终被抽吸鼓表面所托持，无论对于纤维托持或集聚都没有间断过渡区，非常有助于保持牵伸区输出纤维排列构造，并在足够长集聚区中得到良好集聚。同步集聚过程延续到阻捻钳口下，是所有集聚型式中唯一一种真正全程集聚构造。此外，集聚区是抽吸鼓表面延续，因而在前胶辊钳口到阻捻钳口之间基本上为无牵伸，既不能设立“正”张力牵伸，但也不会由于集聚元件有滑溜而产生“负”牵伸。可拆卸吸风插件，不但以便了维护保养，也为在可选纱线品种变更（如Com4core集聚包芯纱、Com4vario集聚花式纱、Com4twin集聚赛络合股纱以及Com4light经济集聚纱）时，变换气流导向槽提供了便利。ComforSpin集聚纺系统通过更换吸风插件小部件来变换气流导向槽工艺可选项，是所有气流集聚纺系统独创。ComforSpin集聚纺抽吸鼓如图5所示。抽吸鼓既是集聚元件又是牵伸装置前罗拉，由牵伸传动机构直接驱动，整个集聚构造运动平稳无锭差、精密稳固、经久耐用。图5 ComforSpin集聚纺集聚组件1-吸风管 2-吸风插件(负压导流片) 3-前胶辊 4-气流导向偏转屏 5-阻捻胶辊ComforSpin集聚纺系统与其他负压气流集聚构造相比，在如下方面体现优势：1) 采用20世纪60年代提出牵伸与集聚分置和20世纪80年代提出气动集聚技术方案并使之完善。刚性构造、精密稳固、运营稳定、经久耐用。2) 大直径集聚元件与牵伸前罗拉合一，大大超越牵伸前罗拉直径老式应用范畴，突破固有思维，又能保证牵伸品质和牵伸能力。3) 唯一一种同步集聚可以持续延伸到阻捻钳口下部甚至牵伸区与加捻区集聚形式，集聚条件充分必要，全程集聚，集聚区段无失效区。4) 可拆卸更换导流插件，可以以便和低成本地变更集聚槽口工艺配备，实现各种集聚纱线品种变换。5) 同步托持延伸到前罗拉钳口与阻捻钳口，纤维须条全程托持无过渡区。6) 集聚区无需设立张力牵伸，稳定零张力集聚，有效减少锭间差别，保证长片段和管间品质稳定。7) 附加气流导向偏转屏，使垂向气流转换成有效集聚作功侧向分量，大大改进集聚效能。8) 应用较低负压值、较大流量集聚气流，可以与笛管吸风合用一种负压系统。因而，ComforSpin集聚纺系统是一种设计合理，构造紧凑，集聚作用良好，独具特点集聚系统。4.2 AirComTex青泽集聚纺系统特点AirComTex集聚纺（图6）以带孔上胶圈作为集聚元件（图7），上胶圈中间带有一列小孔，为了增长集聚元件上单列小孔对横向发散纤维集聚力，在单列小孔中相间设立了横向加宽异形小孔。由于须条运营至阻捻钳口处胶圈小孔被下罗拉堵塞，存在失缺集聚过渡区，导致集聚作用不能延续到阻捻钳口下方，因而被集聚须条行进到离阻捻钳口尚有一小段距离时，已集聚须条失去集聚力而产生一定回弹性发散，因而，总集聚效果有所影响。但青泽公司称，由于异形小孔设立和集聚作用不延续到阻捻钳口，这样可以保存长度不大于2毫米基本毛羽，从而也保存了短纤纱基本质感。AirComTex集聚纺系统带孔胶圈具备自动清洁功能，带孔胶圈孔不易堵塞，系统构造简洁，且可加装在普通环锭细纱机上。能在前罗拉钳口到阻捻钳口之间设立符合工艺需要张力牵伸，这对纺制纤维长度、刚度不同纱线具备较大灵活性。在前罗拉与阻捻罗拉之间下部托持板，也具备气流偏转屏功能，其可变化气流运动矢量，使垂直气流转换为侧向气流，从而改进集聚效能（图8）。但由于集聚作用不能持续到阻捻钳口下方，且带孔胶圈不能使集聚区内气流导向倾斜于须条运动方向，纤维须条不能绕自身旋转，故总集聚效果稍差。AirComTex集聚纺系统是所有集聚纺系统中唯一一种不能纺制赛络集聚纺集聚构造。 图6 AirComTex集聚纺系统 图4 带孔胶圈 图8 集聚气流矢量4.3 EliTe倚丽集聚纺系统与Olfil集聚纺系统特点4.3.1 EliTe倚丽集聚纺系统特点EliTe集聚纺（图9）采用柔性材料制作网格圈作为集聚元件，由于网格圈是依托输出阻捻胶辊悲观摩擦传动，网格圈运营中易产生滑溜和速度不匀，因而，对网格圈摩擦性能有特殊规定，即网格圈内表面与异形吸管滑动接触规定低摩擦系数，越低越好；网格圈外表面与输出阻捻胶辊接触，并受其摩擦带动规定高摩擦系数，越高越好，才干减少网格圈滑溜和速度不匀。更规定摩擦系数稳定，才干延长网格圈使用寿命和减小锭间品质差别。为了减少网格圈及输出阻捻胶辊磨损，在阻捻钳口下吸管上镶嵌硬质金属或陶瓷材料。阻捻胶辊由前胶辊积极传动。前胶辊上装有积极齿轮，通过中间过桥齿轮传动到固定在阻捻胶辊上被动齿轮。阻捻胶辊加压是由前胶辊加压延伸而来，由牵伸摇架上抬反力所提供。由于网格圈上织物组织孔很细小，类似于滤网构造，因而可以个性化地配备凝聚元件规格，可适于纺制涉及超细旦纤维在内各类纤维。变化前胶辊与阻捻胶辊直径比可变化集聚区内张力牵伸。本系统可将气流导向口设立为倾斜于纤维运动方向。EliTe集聚纺系统集聚元件（网格圈）制导致本低，集聚构造比较简朴，又便于在普通环锭细纱机上改造加装，不变化原细纱机基本构造，因而易于推广使用。它缺陷是集聚元件运营稳定性差，集聚元件（网格圈和负压吸管）易磨损、易堵塞，维护保养成本大；异形吸管兼有集聚、阻捻双重作用，对输出胶辊与前胶辊直径比值规定严格，给胶辊管理带来难度。在持续长时间、较重加压、滑动摩擦下运营，存在摩擦因数、静电因数和磨损率不稳定，容易产生运营速度变异，从而成为影响成纱质量不稳定和系统使用成本重要因数。 图9 EliTe集聚纺系统4.3.2 Olfil集聚纺系统特点意大利马佐里公司推出Olfil集聚纱纺纱系统（图10）与德国绪森公司ELITE集聚纺系统在机构上有诸多相似之处，都是采用网格圈和异形吸管为集聚元件，同属于三罗拉、下吸式气流集聚纺系统。图10 Olfil集聚纺纱系统Olfil系统与EliTe系统不同点重要有四点：1) 气流导向口形式 EliTe系统专门采用了倾斜于纤维运动方向设计，而Olfil系统用是普通纵向直线形式；2) 集聚元件差别 Olfil系统用是较狭窄较薄形织物圈，区别于EliTe系统采用一种称为网格圈；3) 前胶辊到阻捻胶辊传动形式EliTe系统采用齿轮传动方式，而Olfil系统采用同步带传动方式4) 吸管上镶嵌物EliTe系统在阻捻钳口下吸管采用精密陶瓷材料，而Olfil系统采用硬质金属材料。4.4 Toyoda- NEW-EST丰田集聚纺系统特点Toyoda- NEW-EST集聚纺系统（图11）与EliTe集聚纺系统相比，是另一种采用网格圈柔性集聚元件集聚系统。阻捻元件与气流导向元件分离设计，构造较为合理。其特点是：网格圈为内壁摩擦驱动（倚丽集聚纺系统为外表面摩擦驱动），运营稳定性较好。能在集聚区设立固定张力牵伸，且张力牵伸不受前胶辊和输出阻捻胶辊直径影响。但气流导向口不能延续到阻捻钳口下，故集聚作用不能持续到阻捻钳口下方，对集聚效果稍有影响。图11 Toyoda- NEW-EST集聚纺系统为便于更换网格圈，阻捻下罗拉为四锭一节，中间带有小齿轮小罗拉，其由带有固定齿轮前下罗拉通过中间介轮传动。由于每四锭一组阻捻下罗拉上齿轮、中间介轮和前下罗拉固定齿轮均运营在高速状态，其精度、维护状态都会对成纱条干不匀及其锭间差别产生影响。新型RX240- NEW-EST型集聚纺纱机作了改进，输出阻捻罗拉位置前移，异形吸管由双通道改为单通道，日本丰田公司称其为最新锐集聚纺纱系统。4.5 RoCoS罗卡斯集聚纺系统特点RoCoS集聚纺是一种机械式集聚系统（图12），集聚构造核心是精密硬质陶瓷集聚器，其选用氧化锆材料制造，内腔体为三维曲面构造，并在集聚器两侧镶嵌高性能钕铁硼稀土永磁体，永磁体磁性吸力使集聚器底部弧面紧压罗拉表面。集聚器光滑底部弧形是依照前下罗拉表面圆弧进行精密设计加工，使得在磁性力作用下能紧贴在前罗拉表面，形成一种截面渐次收缩纤维须条通道，并将集聚器出口尽量向前延伸到接近于阻捻钳口处，纤维与集聚器两者间为滑动接触。集聚器喇叭口工作面极其精准光洁，从前钳口输出起到阻捻钳口入口止是按照特殊流体曲线形态设计。由于既有环锭细纱机牵伸区与加捻区之间空间所限，使得机械集聚纺纱装置集聚构造相称紧凑，无论是前胶辊、阻捻胶辊还是集聚器，均在尺寸方面尽量缩小，以便在不影响或少影响牵伸和加捻功能前提下，尽量延长集聚长度。图12 RoCoS集聚纺系统（新1.2版本）机械集汇集聚纱纺纱系统最大特点是节能和构造简洁，纯机械集聚不必负压气源，构造简朴实用，成本低。但机械式集聚构造集聚元件为磁性力加压固定构造，与气动集聚构造原理和机理相比，喇叭口集聚是一种“硬性”压缩，而气动集聚为“柔性”凝聚。由于集聚过程中对须条中纤维头端没有同步顺直作用，纤维头端与固定集聚元件碰撞接触产生不利影响，并且过于紧凑构造使集聚导程短、集聚过程时间短和集聚导角大，因而难以充分集聚，对集聚效果有一定影响，严重时对条干均匀度和IPI疵点产生恶化。其集聚器对纱支适应范畴较窄，更换品种需要备用集聚元件而增长成本，前胶辊与阻捻胶辊小直径配备也增长了运营成本。此外阻捻胶辊过于前下冲，对输出纱条产生摩擦，具备阻捻效应，也给接头操作带来不便。RoCoS集聚纺可以通过更换集聚元件变化纺纱工艺和品种，如集聚赛络纺装置（图13 Twin RoCoS）及集聚包芯纺装置（图14 Core RoCoS）。 图13 Twin RoCoS集聚赛络纺装置 图14 Core RoCoS集聚包芯纺装置机械式集聚构造以二十世纪六十年代雏形设计为母本，由瑞士罗托卡夫特公司率先成功应用，其得益于气动集聚构造牵伸与集聚分置成功实践和集聚纱线洁、强效应。其是已被商业应用气动集聚纺技术外唯一被成功进行大规模商业应用机械集聚纺纱构造。5、集聚纺纱系统性能比较和构造分析5.1集聚纺纱系统综合比较对既有集聚纺纱系统性能作比较如表3所示：表3 既有集聚纺纱系统性能作比较序号集聚纺纱系统类型比较项目 集聚元件 负压气流集聚型机械集聚型抽吸鼓带孔胶圈网格圈-三网格圈-四陶瓷集合器1集聚失效区无较小有有较小2汇集区纤维无托持过渡区无有有有无3集聚力能倾斜于纤维流运动方向能不能能能不能4集聚区张力牵伸不需需要需要需要不需5集聚导程足够好较好较好较好差6集聚入口宽度宽窄较宽较宽窄7集聚元件纱支与工艺适应性好普通好好差8适于加工各类纺纱纤维普通普通好好好9纱线品种可选性（如集聚赛络纺等）可选不可选可选可选可选10集聚元件运营稳定性好普通差较差较好11集聚元件使用寿命好普通差较差较好12细纱机加装和复原以便不能较差较好普通好13负压气源压力低低高高无14投资成本高较高较低 普通低15运营成本低稍高高较高最低（表中网格圈-三为绪森三罗拉吸管网格圈构造，网格圈-四为丰田四罗拉吸管网格圈构造）5.2气动柔性与刚性集聚元件构造性能分析5.2.1柔性集聚元件构造性能柔性集聚元件简易、制导致本低、集聚构造相对简朴，又便于在普通环锭精纺机上加装，因而易于被制造厂商和使用公司所接受，这也许正是国内诸多纺机公司竞相仿制因素。但是与刚性集聚元件与构造相比，柔性集聚元件运营稳定性差、集聚元件（网格圈和吸管）易损、维护工作量较大，同步，柔性集聚构造需要气流负压值较高，能耗较高。网格圈式集聚元件网孔密度越大、网孔就越小，其需要集聚负压就越高。从柔性网格圈式与金属抽吸鼓式两种集聚纺纱装置对集聚负压设定可以看出两者差别，柔性网格圈式负压设定范畴普通为200400毫米水柱，金属抽吸鼓式负压范畴在50200毫米水柱，普通在6090毫米水柱就能较好工作。可见两者负压中间值之比达4倍左右。两种集聚纺纱设备用于集聚吸风电机装机容量，网格圈式要比金属抽吸鼓式高诸多。柔性网格圈式吸风系统属于高负压低流量配备；金属抽吸鼓式吸风系统属于较低负压较高流量配备，金属抽吸鼓式吸风系统可以与细纱机上断头吸风采用同一吸风及管道系统。网格圈这一柔性集聚元件在集聚纺纱系统中，具备持续长时间、较重加压、滑动摩擦等应用特性，应用中存在着“三对三”不稳定，即摩擦系数、静电因数和磨损率对锭间、时间和环境工况（温湿度及机件污染）不稳定，从而会影响到纺纱质量，如成纱重量不匀、毛羽和断裂强度等品质项目。这些年来网格圈作为核心集聚元件，国内在应用中不断改进。网格圈改进在纤维材质耐磨、低摩擦和抗静电等方面有不少进步，如采用涤纶丝、尼龙丝、抗静电涂碳尼龙丝、夹织金属丝等；在织造构造上有经纬向组织构造（平纹、斜纹等）、轴向变密度构造、融结法和胶结法等各种创新。但使用中对网格圈技术规定也许是苛刻，因而至今未能实现真正意义上突破。以EliTe集聚纺系统为例分析，网格圈驱动力来自于阻捻钳口上部阻捻胶辊，胶辊靠加压紧压于网格圈上，压力小则驱动力局限性，压力大则网格圈与吸管接触压力大，网格圈在吸管上滑动摩擦阻力也大。阻捻钳口处吸管材质为耐磨合金或陶瓷嵌件，这一摩擦副是网格圈重要磨损点。网格圈还与吸管其他环绕某些及网格圈张力器相摩擦。长时间滑动摩擦，导致网格圈内表面层磨损，随着磨损积累，使得具备抗静电和良好表面状态表层被磨灭，后期磨损将加速进行。由于锭位间存在着压力差和表面磨损状态差别，使得网格圈运营滑溜不稳定和锭间不一致性始终存在，国内仿制吸管网格圈负压集聚构造，不得不把集聚区张力牵伸设立在1.041.14倍之间。正是由于网格圈驱动打滑，使网格圈运动滞后于阻捻胶辊，浮现实际张力牵伸工作在1.0状态，只有通过提高设计张力牵伸来弥补这一缺陷。但仍无法解决网格圈运营速度变异，其对纱线重量不匀和锭间不匀（CVb）影响不可忽视。尽管理论上以为集聚区适当张力牵伸有助于弯曲纤维伸展，某些实验也证明其对条干有着微小改进，但这仅是针对具备无托持过渡区和集聚失效区集聚形式，而这些集聚形式由于存在着实际张力牵伸不稳定性，其对品质不利影响远比这种微小改进为大。5.2.2刚性集聚元件构造性能刚性集聚元件虽然有着结实耐用、表面形态好、传动可靠、运营稳定和操作维护简便等优秀特性，但是以大直径前罗拉抽吸鼓为刚性集聚元件和构造设计也存在：集聚构造复杂、在普通精纺机上难以改装，集聚元件加工难度大、投资成本高等问题。刚性集聚元件集聚纺系统由于负压气流流量大，生产环境中尘埃和飞花容易积聚到集聚元件和吸风系统，因而其对生产环境空气干净度和集聚元件清洁维护规定较高。这些弊端在主线上影响了其推广应用。除了改装和投资成本问题外，刚性集聚元件和构造优越性是显而易见。因而对于气动集聚纺纱技术后续发展，应当致力于对刚性集聚元件和构造进一步创新与研发，在改进集聚效能、优化构造和减少成本方面进行有益摸索。6、集聚纺纱技术效应6.1集聚纱线效应集聚纺纱技术在纱条加捻前改进纤维分布状况和完善须条构造使之抱负化，是通过附加在环锭纺罗拉牵伸与加捻区之间汇集区对须条集聚来实现，其对纱线品质改进效应，可以用两个字来概括：洁、强。洁：纱线光洁毛羽、特别是长毛羽数大幅度减少，毛羽数变异改进； 纱线干净条干改进，常发性疵点减少； 环境干净生产过程飞花减少、生产环境有效改进； 布面干净毛羽减少使后续工序疵点增量减少。强：纱线断裂强度提高、强力变异减小，生产过程断头减少，成品强度增大； 纱线断裂伸长增长、强伸变异减小，纱线负荷增强、成品耐磨耐疲劳； 纱线断裂功增大，成品强度增长、成品耐磨耐疲