浙江省新型纺织品研发重点实验室 浙江纺织工程学会棉纺专业委员会 章友鹤 赵连英
喷气涡流纺是目前纺纱系统中一项最新的纺纱技术。国外从研发到投入生产，还只有10年时间，由于它与传统环锭纺比较具有纺纱流程短、生产效率高、质量在线监控，自动化、智能化程度高等特点，同时它又比环锭纺企业具有占地面积少、用工省，能耗低等优势，可以缓解国内纺织企业用地、用工紧张及节能降耗等问题，因此虽然它推出时间不长，但在国内得到快速发展，据相关资料显示：国内从2005年少数纺纱企业引进这项纺纱技术以来，至2013年的8年时间里，随着生产企业逐年增加，产能不断扩大，目前已拥有喷气涡流纺设备800余台。尤其是浙江虽然起步比山东、江苏地区晚了二年，但依托民营企业的经济实力及产品变化快的优势，发展速度更快，至2013年来全省已有18家企业400多台喷气涡流纺设备投入运行，产能占全国50%以上。本文根据浙江5年多来使喷气涡流机的生产实践，就使用喷气涡流纺的优势及存在弊端，并对进一步发展喷气涡流纺纱技术，要着力把握的几个问题与同行探析如下，旨在为我国喷气涡流纺纱技术的进一步发展与产品开发尽点微薄之力。
一、使用喷气涡流纺技术的主要优势
从浙江五年多来使用喷气涡流纺技术的实践，它与传统环锭纺技术比较，主要有以下几方面优势
1、纺纱工序缩短。喷气涡流纺纱目前多数企业前纺工序采用清梳联合机（少数为开清棉与梳棉机）与三道并条机，就可直接纺纱并制成筒纱，省却了环锭纺的粗纱与络筒二个工序，实现了粗纱→细纱→络筒一体化，是目前纺纱工序最短的流程。
2、生产效率比环锭纺有显著提高。由于喷气涡流纺纱原理是半自由端纺纱，不象环锭纺受钢领与钢丝圈线速度的限制，故其纺纱速度远高于环锭纺纱。目前浙江使用的都是日本村田公司生产的861型与870型两种涡流纺机，前者设计速度最高为450米/分，后者设计速度为500米/分。目前浙江企业实际运行速度861型在340—400米/分，870型在400—450米/分之间，是环锭纺速度的17～20倍。用6台～7台861型或5台870型涡流纺机生产，其产量可达到环锭纺10000锭的生产量，这是目前纺纱设备中生产效率最高的机器。
3、涡流纺纱产品有一定特色。由于喷气涡流纺的成纱呈内外层包覆结构，由芯纱与外覆纱两部分组成，30%左右芯纱基本不加捻，而占70%的外包纤维紧密的包覆在芯纱上，使成纱光洁、毛羽少，完全可以与环锭纺的紧密纺纱相婫美。用喷气涡流纱加工成针棉织物其优良的抗起毛起球性可比环锭纺纱提高1-2级，且使织物的捻势，纬斜等问题也显著改善，从而使后加工生产的生效率与品质相应提高。这是目前许多针、棉织加工企业喜欢使用喷气涡流纱的重要原因之一，使涡流纱的市场需求不断扩大。
4、可大幅度减少用工。由于喷气涡流纺比环锭纺具有纺纱工序短，生产效率高，设备智能化程度高等优势，既可减轻一线工人劳动强度，又可显著减少用工。据浙江涡流纺企业实际用工分析：配6-7台861型涡流纺机（相当于环锭纺10000锭）平均用工在25人左右，规模越大用工越省。如浙江天长纺织公司1个30台涡流纺车间，（相当于环锭纺4万多锭）只用80个工人（包括车间管理人员）折合环锭纺1万锭用工只20人。目前浙江环锭纺企业用工因设备多数经过改造，普遍采用清梳联与自动络筒机等先进装备，每万锭用工在80-100人之间，故涡流纺企业用工比环锭纺企业可节约2～3倍。用工大幅度减少是解决沿海地区纺织企业招工难的重要措施之一，也是浙江纺纱企业领导积极发展喷气涡流纺的重要原因之一。
5、可比环锭纺降低生产成本，有利于企业经济效益提高。
从浙江近几年来使用涡流纺企业实践，尽管它一次性投资要略高于相同规模环锭纺，但由于其具有生效率高，生产工序短、用工省及产品有特色等优势，故吨纱加工成本比环锭纺要低。以纺19.7tex（30s）粘纤纱为例：环锭纺吨纱加工费在2500-2600元，喷气涡流纺只1600-1700元，差异在900元/吨，这主要得益于吨纱工资支出减少与电耗略有降低。以浙江萧山地区一家企业实际数据分析，该企业既有环锭纺也有涡流纺，环锭纺万锭用工89人，吨纱工资支出1320元，而喷气涡流纺折合万锭用工27人，吨纱工资支出为450元，比环锭纺少付工资870元/吨。此外用电也从环锭纺的2096度/吨纱，下降到涡流纺的1971度，减少了125度，使吨纱电费支出减少了80-90元。目前生产常规粘纤纱与T/R时由于生产企业多竞争激烈，涡流纱价格与环锭纱价格已接近，使企业效益不如前几年好。故浙江涡流纺企业正在积极调整产品结构，开发色纺纱与多纤混纺等新型纱线，其吨纱利润要比生产常规粘纤纱提高15-20%，使企业仍能获得较好的经济效益。喷气涡流纺的以上5点优势，是浙江近几年来快速发展涡流纺的主要原因。
二、喷气涡流纺生产中的弊端
从浙江近几年来在使用喷气涡流纺实践中，该项技术也存在一定弊端，尤其是在原料适应性及生产品种开发等方面，不如环锭纺适应性强，故它不能全部代替环锭纺与紧密纺。从实际生产中它有以下几方面缺陷。
1、对使用原料要求较“苛刻”。由于其成纱机理是包覆型结构，由外包纤维与芯纤维两部分组成，芯纱部分纤维是不加捻度的，只依赖外包纤维加捻，故纺同样规格纱线，由于有30-40%的芯纤维不加捻，故其成纱强度要低于环锭纱10-20%，并随着纺纱支数越细差异越大。以下是浙江某企业生产三种粘纤纱，环锭纺与涡流纺单纱断裂强度的实测数据：
23.0tex（25s）环锭纺20.1CN/tex、喷气纺18.2CN/tex
18.5tex(32s)环锭纺 19.6CN/tex，喷气纺16.6CN/tex
14.8tex(40s)环锭纺18.7CN/tex喷气纺15.7CN/tex
为了提高涡流纱强度对使用原料要求较高，要纤度细，长度长、整齐度好，一般环锭纺纱用1.67dtex(1.5旦)纤度就可以了，而在喷气涡流纺要求用1.33dtex（1.2旦）纤度甚致更细，且要求长度要长，整齐度要好。如用化纤时对化纤的油剂也有较高要求。用棉花时长绒棉可以达到其线密度与长度要求，但棉花中含有一定量的短绒，故要通过精梳工序去除大部分短绒，提高其长度与整齐度才能使用。这是目前喷气涡流纺中不能大量使用细绒棉的原因之一。
此外，由于喷气涡流纺是用喷气涡流来包覆与牵伸纤维运行，故对初始模量低的柔性纤维纺纱效果较好，而对初始模量较高呈刚性纤维其适纺性较差。如麻类纤维与纤密度高的涤纶等合成纤维，如不经过软化等预处理，纺纱难度较大。这也是目前多数企业用粘胶纤维等为主体原料来生产喷气涡流纱的主要原因。
2、生产纱线品种有一定局限性。由于喷气涡流纺对原料选用要求高，这在一定程度度上限制其生产品种没有环锭纺面广。
①从生产纱线的线密度分析，目前以生产28-14.5tex中细号为主，超过10.7tex(55s)由于组成纱线的纤维根数太少，使成纱强力更低、纺纱难度更大、生产效率低，经济不合算。
②从生产纱线品种分析，目前以粘胶类纤维生产纱线仍占较大比重，由于产品同质化竞争激烈，价格逐年走低，已与环锭纺同价甚致略低于环锭纱。而纯棉及多纤混纺纱、功能性、差异化纤维应用尚有许多技术难题需解决，故目前使用比例尚不高。
③从纱线应用领域分析，目前喷气涡流纱在大园机的针织物上应用是主体，在机织物上应用比例尚较低，尤其作经纱使用时，由于其单纱强度低于环锭纱，也有些技术问题需研究攻克。此外因喷气涡流纱手感较环锭纱硬，故对要求手感柔软膨松风格的织物，如横机制作的羊毛衫，目前尚无喷气涡流纱使用，有待进一步开拓。由于目前使用喷气涡流纱面还不够广，故盲目扩大产能来生产粘纤类等常规产品决非上策之计。
3、纱线质量上仍有一定缺陷。除前述纱线强力较低外，其纱线的条干均匀度也略差于环锭纱。并纱支越细差异越大，尤其是当工艺参数设计不当时易产生细节弱环纱，不但增加纺纱时断头、影响生产效率，且细节弱环纱对后加工的针棉织品的质量影响较大，甚致造成疵品。
4、纺纱工艺要求也高于环锭纺。由于其成纱原理决定，对生产现场的温湿度要求和使用的压缩空气的质量要求很高。这方面的投入和后期运行成本都高于环锭纺。同时喷气涡流纺是半自由端纺纱形式，故它对纤维的前道梳理，并合工艺及前道设备的运行速度提出了比环锭纺更高要求。在清梳联工序要采用柔性梳理工艺，既要充分梳理纤维又要尽量减少纤维损伤，使梳理后的生条质量，能符合纺纱要求。同时对提供喷气涡流纺的条子的纤维伸直平行度要求也较高，故必须采用三道并合工艺，其运行速度要控制在环锭纺并条机的70%左右，故并条设备配置比环锭纺要多一倍左右。
5、节能优势不显著，而原材料消耗要高于环锭纺。前述喷气涡流纺吨纱用电只比环锭纺节省100-200度，主要是使用压缩空气机耗电量较大。而原料消耗以纺粘纤纱为例，吨纱耗用在1030～1040kg要比环锭纱高10-20kg/吨，且生产效率越低、回丝率越高、原料消耗越大。从断头率分析喷气涡流纺断头率远高于环锭纺。据浙江某使用厂实际测试，当设备效率达到97.4%时，每台（80锭）每小时断头率有204根，当生产效率达到98%时断头率也超过100根。如折算到每千锭时断头数均在千根以上，这是喷气涡流纺原料消耗高的重要原因。此外由于目前国内使用的喷气涡流纺机都是从国外引进的，其机物料及器材多数也依赖进口，故机物料消耗成本也较高。
6、喷气涡流纺设备也尚有一定缺陷。浙江省目前使用的都是日本村田公司生产的设备，该机棉条从下而上通过导条架喂入牵伸区，而导条架无积极输送棉条装置，棉条在引出过程极易产生意外牵伸，影响成纱条干均匀度。牵伸机构部位的清洁方法落后，靠档车工手工清洁极不方便，甚致无法做到位。上销钳口只有纺棉与化纤二档隔距，影响多品种开发。此外机上的皮辊皮圈等专用器材，因高速运转磨损较快消耗量较大。这些设备设计上的缺陷有待改进。
三、进一步发展喷气涡流纺技术的几点探析
1、要根据市场的需求搞好产品定位。前述喷气涡流纺是一种新型纺纱技术，质量控制手段先进，生产的纱线具有毛羽少，耐磨性与抗起毛起球性好的特点，是生产新型纱线与提升质量档次的重要设备。因此要充分发挥设备的技术优势，改变目前大批量生产粘纤纱与T/R纱与环锭纺争市场的格局，要以开发差别化、功能化、时尚化的高端新型纱线作为产品定位目标，坚持小批量、多品种的生产格局。基于上述产品定位，涡流纺企业规模不宜过大，即使生产规模大的企业也要划小生产单元，使每个单元生产不同品种。但对前纺设备配置必须多样化，如浙江奥华纺织公司只有30台喷气涡流纺机，但前纺有6条生产线并配置38台梳棉机，既可适应批量大的品种生产，又能适应小批量生产，为多品种生产创造了良好的工艺装备条件。从浙江近几年来涡流纺发展分析，涡流纺纱线不应以生产规模、生产量来占领市场，而应以生产高品质、多样化纱线来占领市场，以适应不同用户，尤其是中高端用户对涡流纺纱线的要求。
2、要根据市场的发展来开发多品种涡流纺纱线。涡流纺技术从引进到批量生产已有7-8年时间，国内山东华源、江苏悦达、大生等是最早引进涡流纺技术的企业，它们均在涡流纺产品开发上作出了不懈努力，从引进初期以生产粘纤纱为主向多品种、精、特、新纱线发展，规避了与转杯纺、环锭纺产品类同，争市场，拼价格的格局。由于实现了差异化生产，使企业取得了较好经济效益。浙江许多涡流纺生产企业近几年来在学习他们先进经验的基础上，也从起步时的生产粘纤纱与T/R纱的基础上，根据市场的需求逐步向多品种、差异化功能性等涡流纺纱线发展，取得了初步成绩。目前已在批量生产的有涡流纺色纺系列纱线，多组分纤维混纺的涡流纺纱线，用功能性的涤纶、晴纶纤维生产功能性涡流纺纱线，用天然、莫代尔、竹纤等高性能纤维素纤维生产的涡流纺纱线及涡流纺包芯纱等五大系列纱线。逐步改变了以粘纤为主体原料生产涡流纱的局面。既适应国内外市场发展对新型纱线需求，也使企业获得良好的经济回报。有的如宏杨、奥华等企业生产各具特色的涡流纺纱线已打入国际市场，出现供不应求局面。从浙江近几年在涡流纺纱产品开发中，我们认为涡流纺产品开发上应把握以下三点：
①从原料选用上要改变千篇一律的使用常规的粘胶、涤纶纤维，向原料多样化、功能化多品种（天然纤维化学纤维、特种纤维）发展。
②从纺纱工艺上要与多种纺纱技术结合，如开发涡流纺包芯纱，色纺纱、半精纺纱等。从涡流纺纺纱机理可知，长丝通过其中间喷咀时，可受到外包纤维的均与包覆，使长丝被包覆在中间，克服了环锭纺包芯纱长丝外露的问题。
③从产品用途上要向针织、机织、家纺、半精纺等多种领域开拓，扩大市场分额。
3、要重视涡流纺纱工艺研究，优化设备配置与工艺参数，使涡流纱的质量与生产效达到最佳状态。从近几年国内大专院校对涡流纺成纱机理研究与企业生产实践表明：影响涡流纺纱质量与生产效率主要有以下四个因素。
①、涡流纺纱时，如喂入条子中纤维的弯钩和棉结多，则纱芯纤维定向度差，易产生强力弱环及细节。如条子中短绒含量高，还将导致涡流纺生产中纤维散失使成纱强力下降。而要提高喂入条子质量取决于梳棉过程中对纤维的良好梳理与转移，因此涡流纺前纺工艺装备配置十分重要，不能偏面追求高速高产，目前浙江18个生产企业，清梳联采用国产设备占2/3，采用进口设备的只5-6家企业，生产实践表明：采用进口清梳联虽有产量高，配台少的优势，但对纤维损伤比国产清梳联要多，反映到成纱质量不如国产设备，其性价比也不如国产设备。
（2）从喷咀结构参数分析，主喷咀压力是影响纱线性能的重要因素，喷咀压力大，纱线包缠紧密、无包缠纤维减少，使成纱强力提高，但压力过大纱线呈无规则包缠，反而使纱线强力及强力CV%值恶化，因此应根据所用纤维性能及生产号数来优选喷咀压力。
（3）纺纱速度高低也是影响纱线质量的重要因素。纺纱速度快，外包缠纤维量减少，且大多数包缠纤维呈无规则状态，使成纱条干恶化，强力及抗起球性能下降。因此纺纱速度应根据所用纤维性能及生产品种来优选，偏面追求高速度也是不可取的。
（4）从纤维参数分析：前述用于涡流纺的纤维要纤度细、长度长，整齐度好，有利于提高包缠效果，使纱的条干均匀度与光洁度均能改善。反之，如纤维伸直、平行度差，长度离散大，致使纤维脱离前罗拉控制时间有差异，也易造成纱线包缠不匀，直接导致粗细节增加。此外，前述纤维材料有柔性与钢性之分。使用不同性能原料时，其喷咀压力直径及喷孔角度，前罗拉与空心锭距离，引导针的长短工艺参数都应相应调正。总之，根据使用原料的不同性能来优选纺纱工艺参数等是提高设备生效率、生产出优质纱线的重要环节。
4、发展喷气涡流纺技术要坚持效益为先的原则。如何实现效益最大化，①是产品开发要应地制宜，切忌“千篇一律”无特色。因为纱线生产主要是为后加工企业服务，目前各地针棉织加工企业均已形成一定特色，如江苏吴江地区是国内化纤机织物主要加工基地，生产的涡流纺纱线主要是来取代原环锭纺用纱。而浙江省是国内针织物生产基地，尤其是用色纺纱需求量较大，故浙江涡流纺企业应重点在开发色涡流纱上下功夫，扩大产能满足需求。又如浙江义乌、诸几是国内袜子重要生产基地，涡流纱在袜子上应用可提高其使用耐磨性，是涡流纱开发的潜在市场。②是涡流纺企业规模也要应地制宜，既要建成一些规模较大企业，体现其用工省优势。但更多的是要建成一批能应适应小批量，多品种各具特色的中小型企业，发挥其应变能力强，生产品种多的优势。③是对前纺配套设备也要根据生产品种来配置。要以经济实用，适应小批量、多品种，翻新品种快的要求，不能偏面追求设备越先进越好，高投入不能出高效益是得不偿失的。使用喷气涡流纺先进技术实现高效益是追求目标。
四、结语
1、喷气涡流纺是纺纱系统一项先进技术，从几年生产实践证明它比传统环锭纺具有生产效率高，纺纱工序短，用工省等多方面优势，尤其是少用工对纺织工业今后持续发展有积极意义。
2、发展喷气涡流纺必须搞好产品定位，要以开发高端新型纱线为目标，以高品质、多样化来占领市场，适应不同用户，尤其是高端用户对纱线的需求。
3、要生产优质涡流纺纱线必须重视工艺研究，优选用料、优化工艺，把握好速度、效率、质量三者关系，并要创造好一个良好生产环境，实现产品质量与生效率最大化。
参考文献：
1、章友鹤等：涡流纺开发新型纱线的趋势及相在技术的探析《纺织导报》20135期。
2、田光祥：喷气涡流纺与环锭纺、转杯纺三种纺纱方法综合对比分析《喷气涡流纺产业发展研讨会资料汇编》2013年9月江苏盛评
3、洪新强：涡流纺纱投资产品市场及符合经济效益分析《喷气涡流纺产业发展研讨会资料汇编》2013年9月江苏盛评
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