喷气纺纱和涡流纺纱的产品特点及其发展知识分享.doc

此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除
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l50～200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29～9tex（20～60Nc英支），纱的强力为同等环锭纱的90～95％；条干均匀、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
T／C 65／35，14.6，13tex
T／C 50／50，16.2Tex
T／C 65／35，18.2Tex
T／C 65／35，13.9Tex
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
42／2×21／2线平布，可作外衣，经防水处理成风雨水衣类
针织类
T／C 65／35，16.2Tex
T／C 60／40，17.1Tex
汗衫，毛巾
编织网眼衫
其 他
T／C 60／4 0Tex
T／C
T／C 中长
T／C 65／35，9 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 65／35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：
ωy=ω－C
ωy——纱条回转角速度；ω——涡流回转角速度；dy ——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ωy，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dy（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
纤维形态
百分比％
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
由于上述纱的结构状态，涡流纱强力是同等环锭纱的60％～70％,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
起绒用纱
纱号组成（Tex）
幅宽
（厘米）
密度（根／10厘米）
干重
CN／m
断裂强度（N）
厚度
（毫米）
耐磨牢度（转）
经
纬
经
纬
涡流纱
26.5／2 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
88.8／2 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
机织类
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
50/50 182.2Tex
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
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
针织类
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
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（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（%）
MJS
14.9
0.63
385
3.8
2640
233
6.35
9.0
6.95
RS
14.7
1.36
441
9.15
3060
248
13.47
10.2
9.09
MJS
9.74
0.75
326
4.61
3420
203
11.75
8.9
9.86
RS
9.71
2.04
380
4.59
3990
233
11.35
10.0
6.72
MJS
13.01
1.20

2675

RS
12.87
1.47

2975

MJS
20.90
1.43

2815

RS
20.95
1.73

3145

乌
氏
条
干
CV（%）
细节（个/1000米）
粗节（个/1000米）
棉结（个/1000米）
16.34
175
150
588
17.72
163
406
573

17.55
336
95
94
19.12
360
368
607
17.51

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7.35~8.53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40~50％，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6~7％。

表7 喷气纺技术经济分析一
各 项 目 指 标
机型
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）
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
100
772.32
1502.92
9.61
进口环锭

112.36
262~401

2092.55

喷气纺MJS-801
278.46
106.47
7683
21306.6
156.06
404.3
2151.64
2118.62
6.80
气流纺
SQ1
HS-5T
66.59
91.42

9047.48

107.49

251.89
1265.88
2953.21

2387.41

表8 喷气纺技术经济分析二
各 项 目 指 标
机型
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）
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
100
100
100
100
100
100
100
100
100
进口环锭

31.32
262~401

139.23

喷气纺MJS-801
735
853
75.48
83.3
43.49
404.3
278.59
140.97
70.76
气流纺
SQ1
HS-5T
175.7
241.2

88.88

29.95

251.89
163.91
382.38

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、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
项 目
环 锭
气流纺
涡流纺
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）
2560
16320
4552
43
941
4.70

9.38

34.40

0.425
25（40）
2560
4800
2824
26
661
4.11

15.38

30.10

0.605

62
60
70
87

164

88

142
25（40）
2560
1920
2664
23
761
3.29

17.39

21.9

0.525

58
53
80
70

185

64

124
表10 涡流纺技术经济分析
各机型锭（台）数指标
项 目
涡流纺
环锭纺
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（%）
98.41
813.3
140
99
98.41
900
154
99
98.41
1008
173
99
98.41
1120
190
99
98.41
124.8
24.9
86
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）
1
30
6
3

6
3
1
30
6
6

5.4
3
1
30
6
6

4.8
3
1
30
6
6

4.8
3
1
30
6
6
4
1

4
占地面积合计（米2）
挡车人数（人/班）
功率（千瓦/台）
485
21
21
485
21
26
441
19
25
441
19
25
862
48
17
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）
818
0.85
900
0.93
1008
1.05
1120
1.15
125
0.48
6.6
1.8
7
2
8
2.2
8.8
2.4
单位耗电（度/公斤）
0.3
0.31
0.27
0.25
0.25
1.2
1.24
1.1
0.98
4 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）
175.4
7.4
8.8
6.62
9.9

14.7（39 61）
123.5
8.2
8.2
5.51
10.6
17/2（34/2）
200（双股末加捻）
7.7

5.8

19.4/2（30/2）
250.7（双股末加捻）
7.6

5.9

乌氏条干
CV%
细节（个/1000米）
粗节（个/1000米）
棉节（个/1000米）
9.51
4
11
37
10.86
26
30
64
11.4
1
13
17

毛羽
2mm（个/1000米）
4 mm（个/1000米）
357

252

这种新机型虽然纺纱质量（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] 中原悌二村田ヴェシトスヒナヴ—‘MJS’纤维机械学会志，1982；35（9）：414～416
[2] 加藤久明MJS系の多样化．纤维机械学会志．1985；38（2）：95～102
[3] KellerA H，The New Airjet OE spinning system from Japan．Int Text．Bull，1981；（4）：407～408
[4] Teiji Nakabara．Thc New Airjet OE spinning system from Japan．Int Text Bul1，1982；（1）：75
[5] Stalder H short staple spinning system：Possibilities and limitations．Text．Month．1984；（9）：12～ 16、20～21、23
[6] P Lennox-Kerr Better than rotor？Text．Asia．1981：12（6）59
[7] The Editors Page Spinning Star at OTEMAS Text．Asia，1981；12（10）：10
[8] 陈文龙．涡流纺纱的试验研究 上海纺织科技．1983；（3）：全文

只供学习与交流