新型纺纱机 发展方向及特点

喷气纺纱技术的发展
(中国纺织工程学会 棉纺织专业委员会)教授级高级工程师秦贞俊

喷气纺纱技术经过近20年的研究和开发，已逐步形成独特的包缠纺纱体系，具有纺纱速度高,纺纱质量好,自动化水平高及工艺流程短等优点。喷气纺纱机最适于加工生产等长纤维的化纤纱及化纤与棉等天然纤维混纺纱，尤其在加工生产差别化纤维化纤纱具有独特的优势，如生产细旦纤维纱等。但不太适应加工生产长度整齐度差的天然纤维。原料适应性不如环锭纱及转杯纱。本文对喷气纺纱技术的有关问题进行了讨论。
1、综述：美国杜邦公司于1936年研制出喷嘴包缠纺纱机，由于某些原因，未能进行工业化生产，四十年后， 日本村田公司在杜邦公司单喷嘴包缠纺技术的基础上研制喷气纺纱，至1980年试制成功，1981年首先在美国西点公司批量生产了40台，经过近10年的发展和不断改进，形成了MJS系列的双喷嘴喷气纺纱机：MJS801、MJS802及MFS802H喷气纺纱机，MJS802H型纺纱速度高达300米/分，MJS802型纺纱速度为200米/分，条干水平明显优于环锭纺纱，可与转杯纺纱相媲美。目前全世界已有3000台喷气纺纱机在运行，美国约占70％左右，其它分布在东南亚、拉丁美洲及西欧诸国。我国八十年代初也有少量引进，大都是MJS801。21世纪初，我国引进了为数不少的MJS802喷气纺纱机。

喷气纺纱机MJS802H及MJS802要比MJS801先进的多，机上设有电子清纱器,自动捻接器,自动清洁器,纱疵分析,断头显示报警及单锭停止喂入等装置。由于是由棉条喂入，取消了粗纱机；另一方面纺纱机本身具备了自动络纱机的一些功能，因此生产的筒子纱可直接供应针织或喷气织机的纬纱或进入织前准备，大大缩短了生产工艺流程，既节省了占地面积(比环锭纺纺节省30%)，又节约了用工(比环锭纺节省50%)。
此外，村田公司还研制了MTS881喷气纺纱捻线联合机，集纺纱,并筒及捻线为一体，形成多功能的双纱捻线联合喷气纺纱机。1995年村田公司还在国际纺织机械展览会上展出了RJS罗拉式喷气纺纱机生产的喷气纱的毛羽长度只有0.5毫米，纱线光洁无疵，曾经被誉为展览会之星，但由于球形罗拉部份的一些问题，还要进一步解决，因此到目前为止，只有MJS802系列的双喷嘴喷气纺纱机形成商品化。目前世界上运行的喷气纺纱机大都是双喷嘴MJS802系列的。MJS喷气纺纱机最适于加工生产等长度的化学纤维，最高纺纱支数可达80英支，最低纺纱支数可以纺10英支左右。
2、喷气纺纱的纱线结构特征与纺纱质量：喷气纺纱的工艺过程是喂入的棉条经过罗拉牵伸后(四罗拉或五罗拉牵伸)，从前罗拉输出的须条达到设计的细度，然后使须条经过第一，第二喷嘴进行加捻。喷嘴中的气流以大约30万转／分的速度进行回转，须条首先经第一喷嘴的气流作用完成凝聚与伸直，然后被第二喷嘴分离出一部分表层纤维，并以一定的捻角和压力包缠在另一部分中芯纤维的外表。如此连续进行，最后以250-300米/分的线速度卷绕成筒子。所形成的包缠捻度属真捻。另外，第一喷嘴与第二喷嘴的旋转气流方向是相反的，其目的是为了在罗拉钳口处造成一定的自由纤维量和纤维前端包缠的必要条件：前罗拉钳口至第一喷嘴，须条捻向与气圈回转方向必须相反；第二喷嘴的气流速度必须大于第一喷嘴的气流速度，这些都是成纱的必要条件。喷气纺纱加捻的原理属于包缠纺纱的范畴，纱芯部分的纤维基本平行伸直，而外表则形成纤维对纱芯的包缠，两个喷嘴的回转气流方向相反，使得成纱的包缠纤维数达到30%左右，包缠纤维数量越多，未被包缠的纤维数量越少，纺出纱的强力越大。实践证明，喷气纺加工粗支纱的强力明显低，而生产细支纱时，包缠纤维占的比例要比生产粗支纱时多得多，因此成纱强力高。纺纱速度越高，包缠纤维占的比例越高，成纱强力越高。细旦纤维的喷气纱的纺纱中形成的包缠纤维数量多，因此成纱强力也越高。
喷气纱由于是包缠纱，因此具有独特的特征，如伸长小，缩卒低，膨松性好、条干均匀，纱疵少，单强比环锭纱低15~20%，股线要低10~15%。3毫米以上轧羽很少，纱的表面光滑，单纱耐磨性差等。(见表1表2)

回丝：从2%减少到0.2%
对于单纱强力问题，国外进行了反复研究，并在无梭织机上进行对比实验．认为尽管喷气纱单纱强力比环锭纱低20%左右，然而在织造中由于喷气纱的条子均匀度好、纱疵少，毛羽少，因此在织造时的断头却比环锭纱低．所以美国目前大约有90%的喷气纱用于喷气织机的经纱或纬纱．
日本村田公司最初生产的MJS801，其适纺原料范围小，多为涤棉混纺纱，对棉纤维适应性差：MJs802及MJS8021t喷气纺纱机增加了棉型喷嘴，试图专门用于加工纯棉纱，扩大对整齐度差的棉纤维纯纺纱的适应性，使纺纱强力有较明显的提高．但实际上很少应用．因此用喷气纺纱机生产纯棉纱存在较多困难．
3、喷气纺纱织物的手感粗硬问题一直是喷气纺的研究课题，它不仅影响成品的风格，而且限制了喷气纱的应用范围，目前，国外在应用喷气纺纱枚术加工细旦纤维方面开创了新的途径，发现喷气纺加工的细且纤维纱及其织物手感有明显的改进。因为生产相同纱支的细旦纤维纱．不仅增加了纱线横截面内的纤维根数，增大了缠结纤维更具有柔软可弯曲性，从而使喷气纱及织物整理后的手感得到改善。此外，国外许多厂家还在纺织纤维添加柔软剂，以减少纤维间的摩擦，使成品的手感得到改善．
美国与日本村田公司经过对喷气纺纱技术的大量研究，认为用喷气纺纱机加上的细旦纤维纱及织物具有以下的优势：
3.1手感柔软：用喷气纺生产的细旦纤维及织物手感柔软，纤维越细，手感越柔软，国外许多厂家应用细旦喷气纱生产名牌衫衬布料。
3．2纺纱速度高：用喷气纺生产细旦纤维纱的纺纱速度可相应提高．如普梳涤棉(65/35)纱，纤维细度为0.8旦时，纺纱速度可达300万转份以上；相同支数纱若纤维细度为1.5旦，纺纱速度仅在250万转/分左右．用环锭纺加工细旦纤维时车速则要相应降低，以减少毛羽及棉结，转杯纺目前尚不适应加工细旦纤维．
3．3强不匀低、奈干好 用喷气纺生产细旦纤维纱时，纤维越细，强不匀越低，条干越好，强力增加。
3．4毛羽少采用喷气纺纱，纤维越细，毛羽越少，特别是2毫米以上的毛羽明显减少．
总之，喷气纺纱的纤维越细，纱线的毛羽、强力及均匀度等重要指标明显得到改进，纺纱质量越好。细旦纤维可生产出于感柔软、平滑的纱线及织物．
3．5织物起球少：在一般情况下，纤维越细则织成的织物越易起球．但织物起球现象很大程度上与纺纱手段有关，实践证明：加工细旦纤维，其环锭纺、喷气纺与转杯纺纱的三种织物相比较以转杯纱起球较严重，而喷气，纺纱的织物起球现象最少．这是因为细旦纤堆采用喷气纺纱时毛羽很少.
3，6，细旦纤维纺纱的棉结问题：在美国，生产涤棉混纺产品，涤纶纤维的细度一般多为0.1~1．0旦，但纤维长度应相应减少。如采用细度[9旦*长度]．25英寸(32毫米)，可显著减少棉结：细旦纤维在梳棉机上加工时，如果长度和细度的关系不恰当，纤维较细而长度较长容易产生棉结。这是梳棉机加工细旦纤维时最敏感的问题．因此，在梳棉机上加上细旦纤维时，要适当的缩短纤维的长度。以减少棉结的增加．同时，要比采用1.2旦*1．5英寸纤维的纺纱强力要高。
归纳起来，用喷气纺纱机生产细旦涤纶的涤棉屁纺纱，有如下优点：纺纱速度可增加10~20%；提高了成纱强力；改进了纱线的均匀度；织物手感柔软，起球少。由于喷气，纺纱技术的不断改进、产品质量不断提高、适纺范围不断扩大以及加工细旦纤维的优势，在市场对高密细薄织物的需求日益增加的形势下，喷气纺纱越发显示出其重要地位及广阔的友展前途。
4、喷气纱的特殊用途：
4．1 与环锭纺不同，喷气纺纱具有双重结构，它由纱芯及包缠纤维组成，包缠纱的结构使纱具有独特的性质，从而使织布技术获得新的发展潜力，例如：这种包缠技术可用来产生一种沿纱的长度方向表面收缩的效果．这种纱织入布中，会产生出一种优美的绉纹作用，而不需使纱线具有高度的捻缩．这种表面收缩的效果，是由纱线里很小一部分的高收缩纤维所造成的，这种收缩变化对纱的结构及特性影响不大，而包缠作用使得一些平行的纤维束缠结在一起．高收缩的现象及其包缠作用，使织成的布面呈现绉纹效应。
4．2 喷气纱在无梭机织领域里占有独特的地位，当喷气织机使用喷气纱作经纱时，具有明显的优势，由于它的开口高度十分小，假如经纱上的纱疵或毛羽很多时，织机的效率会很低，而喷气纱的毛羽和纱疵比环锭纱要少得多，因此开口时纱线很少相互纠缠在一起．实践证明，当应用喷气纱作经纱时，经纱张力可减少10％，且织造时断头减少．使织机的效率显著提高。
4．3 近期，更多的喷气纱用来织造穿着舒适的轻薄隔热织物，传统的阻燃，防热织物要经过化学处理，其织物重量要增加15~20％，而应用喷气纱，可采用具有抗高温性能的纤维作为芯纱，外面包缠低阻温性能的纤维，例如：棉、羊毛、晴纶／高强腈纶及混纺纤维．芯纱的纤维仅占全部纤维的20~25%。用这种喷气纱织造的织物，可以阻燃，遇火时外层包缠的纤维熔化或燃烧，而纱芯部分却保留基本完整状态，外层燃烧后形成的网络将炭化部分夹持住．这些网络可以封闭氧气及其它气体的进入，从面起到防火阻燃作用。
4．4 将精细陶磁粉末处理后的涤纶短纤维作为包缠纤维，包缠在棉纤维或其它普通化纤纱芯上，所形成的包芯纱具有对紫外线的屏蔽作用．用这种纱织成的织物及服装不仅抗紫外线辐射，而且由于精细陶瓷粉末发射一种远红外线波，对人体还有保健医疗作用。
5、喷气纺纱体系的投资及经济效益
5．1经济效益比较：美国在喷气纺纱的经济效益方面进行了研究，对喷气纺纱机与环锭纺纱，细纱一一络纱联合生产线以及转杯纺纱机进行了大量的数字对比，当环杯纺纱机以25000转/分的高速度运转，细络联的速度分别为17000转/分和25 000转/分，喷气纺与转杯纺的纺纱成本相近，但比环杯纺、细络纺的纺纱成本要低的多．转杯纺纱机的线速度最高为200米/分，而喷气纺的速度MJS802型可达250米/分，MJS802H可高达300米/分，由于纺纱速度高，而使成本相应的降低．而且转杯纺的速度会因纺纱支数降低而明显降低．而喷气纺的速度在纺纱支数改变时变化不大。由于机织用纱的强力要求较高，因此在纺织机用纱时的速度要比纺制针织用纱的速度略低．喷气纺纱机还具有比转杯纺耗能低的优点，其单锭耗能仅为一头转杯纺的1/4。如果喷气纺的前罗拉引出速度为25 0米/分，则仅耗用喷气气流转速能力的10%，喷嘴里的气流一般达到30万转/分，因此纺纱速度的潜力很大，即使线速度为300米/分，也远未达到极限。
5．2投资比较：由于喷气纺与转杯纺一样取消了粗纱喂入，改为条子喂入，而且机器本身还具备了自动络筒机的一些基本功能，因此喷气纺纱的工艺流程大大缩短．
全引进方案中，喷气纺与环锭纺设备投资相比较，引进喷气纺纱机不仅投资少，且占地面积也相应减小．因此建厂投资费用将大大降低，可节省投资30%以上．其他由于机器设备少，平时维修费用及维修工作量也大大减少。
结语：综上所诉，喷气纺具有速度高、产量高、质量好，生产费用低及投资费用低的优势，但喷气纺纱机最大的弱点是对整齐度差的纤维的适应性差，仅适用于等长度的化学纤维，如涤沦纤维，莫代尔纤维等。目前的喷气纺纱机尚不能够生产纯棉纱而只能够生产纯化纤纱以及化纤与棉混纺纱，经济附加值很低，经济效益差．目前我国高档差别化纤维的品种、数量及质量尚不能够很好的满足喷气纺的纺纱要求，因此利用喷气纺纱机生产高档次的高附加值的差别化纤维的喷气纱，受到原料发展速度的制约，因此，我国应根据差别化纤维的发展速度适当的发展喷气纺，喷气纺纱技术的发展速度要与差别化纤堆及再生纤维素纤维的供应量相适应，以更好的发挥喷气纺纱技术的优势．