短纖維紡紗技術(shù)的發(fā)展概述及關(guān)鍵特征解析

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)展動因、發(fā)展途徑以及發(fā)展現(xiàn)狀;以此為基礎(chǔ)，對技術(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，帶動鋼絲圈繞鋼領(lǐng)進(jìn)行回轉(zhuǎn)，對紗條進(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，上傳捻回經(jīng)導(dǎo)紗鉤時受到“捻陷”作用［9］，致使剛出前羅拉鉗口的加捻須條形成1個“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)對牽伸區(qū)須條控制，防止須條過度隨機(jī)運(yùn)動形成牽伸不勻;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)量的一個有效途徑。CHENG等［25］對環(huán)錠細(xì)紗牽伸系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，Wang等［26－27］對毛紡環(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，紗條纖維存在3種運(yùn)動: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)勢和局限性

環(huán)錠紡紗屬于握持端紡紗，對纖維成型控制力優(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。由于環(huán)錠紡加捻和卷繞同時進(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，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臺轉(zhuǎn)杯紡樣機(jī)，1967年制造出第1臺可工業(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: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)是自動化程度高、具有自動偵測質(zhì)量、斷頭自停、自動接頭、自動落紗、自動打底紗、張力控制、速度自顯示、自動防火報(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、阻捻盤型號、轉(zhuǎn)杯底部壓力、線密度、捻度)對成紗質(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)勢在于實(shí)現(xiàn)了纖維條的快速、短流程、自動化紡紗。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

針對環(huán)錠紡無法實(shí)現(xiàn)高速、短流程、自動化生產(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個動量矩，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，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自由端紗尾作環(huán)形高速回轉(zhuǎn)加捻，此時不斷喂入的纖維與運(yùn)動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)價值、優(yōu)勢和通用性。

3.3 渦流紡紗技術(shù)優(yōu)勢和局限性

首先，渦流紡優(yōu)勢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，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、卷繞同時進(jìn)行的根本特征，仍無法突破環(huán)錠紡速度瓶頸。

針對環(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。針對環(huán)錠紡紗加捻和卷繞同時進(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，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)展的最主要動因。從

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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