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假捻纺纱技术

  假捻纺纱技术目前在行业内被习惯性称为低扭矩纺纱技术。与普通环锭纺相比,假捻纺纱技术是一项综合性价比较高的新型纺纱技术,具备低捻度、低能耗、高产能、低端头、低扭矩等特性,与负压式集聚纺纱的高能耗形成鲜明对比。然而,假捻纺纱工艺的市场应用仍需进一步推广。

  多种技术类别满足不同生产需求

  现有假捻技术结构包括喷气中心旋转、机械中心旋转、轮盘表面摩擦、龙带直线表面摩擦、皮带搓捻和轮盘搓捻6个类型,分为气流假捻和机械假捻两个类别。从假捻元件驱动纱条的方式看又可以分为中心旋转摩擦、单面切向摩擦和双面切向摩擦。假捻过程中,由于假捻元件对纱条的摩擦驱动力使纱条切向产生滚动而获得假捻特性,决定了所有假捻都是由摩擦产生的,由此也决定了假捻元件与纱条间必须通过设置适宜的摩擦系数获得摩擦力。

  气流式假捻结构属于中心旋转形式,每个纺纱锭位设置一套气捻腔,压缩空气通过墙体上的射孔倒入腔内产生旋转的压缩空气,气流驱动穿过腔体的纱条旋转,这种形式类似于喷气纺的假捻结构。

  机械中心旋转式假捻结构在每个纺纱锭位设置一套高速旋捻腔,每个旋捻腔至少需要两个高速轴承支承,并通过支架固定在车面上。

  皮带搓捻假捻结构需要成对甚至成组的皮带对,利用皮带对表面动态夹持纱条进行假捻。皮带表面线速度相对于纱条周长之比,即为单位时间内的假捻捻回数。由于纱条直径和周长较小,按照假捻工艺需要,皮带线速度一般不大于纱条的输出线速度,即可获得成倍大于成纱捻系数的假捻捻系数。

  轮盘搓捻式假捻结构是在纺纱段成对设置以轮盘或轮盘组为假捻元件的假捻装置,其是以轮盘对的端面或轮缘处表面动态夹持纱条进行假捻,轮缘处表面线速度相对于纱条周长之比,即为单位时间内的假捻捻回数。由于纱条直径和周长较小,按照假捻工艺需要,轮缘线速度一般不大于纱条的输出线速度,即可获得成倍大于成纱捻系数的假捻捻系数,因此轮盘及其传动系统的运动速度不高。

  轮盘表面摩擦假捻结构是在纺纱段设置以旋转轮盘为假捻元件的假捻装置,其是以轮盘的轮缘或端面处表面摩擦纱条进行假捻,轮盘切向与前罗拉输出的纱条轴线成大致90度交叉。轮盘表面摩擦假捻方式比搓捻方式假捻效率低,在锭位空间、投资成本等方面没有优势,离产业化应用还有距离。

  龙带切向摩擦假捻结构,采用集体传动方式,利用循环回转经过每个锭位的直线运动段龙带作为假捻元件。龙带切向摩擦假捻结构是相对性价比较高的假捻结构,在优选假捻结构参数和假捻工艺参数的基础上可进行产业化,但须注意知识产权保护问题。

  三项性能优势提高应用空间

  假捻纺纱技术具备两个基本特征。一是加捻点从钢丝圈向导纱钩上游的纺纱段移动,并接近于前钳口;二是假捻捻系数大于成纱捻系数,加捻点上游捻系数成倍高于成纱捻系数。假捻过程是假捻元件动态握持纱条,使纱条轴向以纱条输出速度与假捻元件滑动系数、切向产生滚动摩擦而转动,滑动是纱条体轴向相对于假捻元件的动态握持点或区的移动,滚动是纱条体中心相对于假捻元件接触表面的转动。假捻使得纱条获得过程性或阶段性捻度,从时间或区段的角度看这些捻回是真实存在,但由于纱条两个握持端并未有相位变化,在加捻点上下游的捻度相等相位相反,故在假捻过程结束时真实捻回归零。假捻纺纱技术的工艺特征给纺纱工艺带来了3大优势效应。一是纱条前钳口到加捻点之间的捻度显著增加,三角区长度大幅缩短;二是纺纱段纱条动态张力显著降低;三是纱条体纤维结构产生有益改变。

  分析原因,尽管假捻元件给予纱条的是假捻,但对于这个区段来说,真捻是客观存在的。真捻提前、超额地施加到该段纱条上,这使得原来强力弱环的纺纱三角区附近动态强力显著增强,产生第一个优势效应。纱条纺纱断头产生的主要原因是动态张力大于动态强力,而气圈段纺纱动态张力对原本就是张力强力弱环的三角区纱条来说,不利影响十分显著。假捻元件的设置,基本阻断了气圈段张力的向上传递,三角区张力显著降低并趋于稳定。两个优势效应的叠加使三角区显著缩小、动态强度增加、动态张力降低、纺纱断头显著减少,满足产能提升或纺制低捻纱的生产需求。在传统纺纱纱条路径上,任何导纱元件,如导纱钩、导纱杆等对纱条张力的抑制和对捻度的阻碍总是同时发生,而假捻技术中假捻元件的设置则打破了这种格局,不仅明显减少了成纱外层的缠绕纤维,减少了三角区纤维尾端外露数量和缩短毛羽长度,也使得毛羽显著降低,纤维与纱条轴体密集度提高。

  五大因素影响技术结构性价比

  然而目前,假捻纺纱技术依旧没有业界较为认可、相对性价比较高的技术方案。在普通环锭细纱机上附加假捻纺纱装置,主要有空间占用、投资成本、运行成本、操作性能和知识产权等几个方面的应用条件影响技术结构的性价比。

  产业化应用中,任何附加结构的加装,若以不减少纺纱锭位为出发点,那么空间占用一定是第一决定因素。现有细纱机上纺纱段的安装空间非常有限,单锭结构的宽度不能大于70mm,上下游方向不能影响卷装容量。集体传动的假捻结构在细纱机车头车尾有限的空间,需要考虑容纳驱动系统的装置。皮带组搓捻和轮盘组搓捻等假捻结构,体积庞大,结构复杂,无法在细纱机每个单锭上安装使用。

  投资成本是指硬件及知识产权使用费用等一次性投资成本。根据结构复杂程度和零件价格估算,单锭价格在50元以下应该会被业界接受。如果长期具有高附加值下游应用订单,这一价格也有提升空间。然而,气流中心旋转等假捻结构的硬件部分的实际售价普遍偏高,造成该技术难以实现规模化生产。

  运行成本主要是能源和易损件的消耗,对于假捻纺纱技术,能耗是最主要的运行成本。当前,节能降耗已经成为一项重要的技术经济指标,假捻作为环锭纺的一个重要附加功能,对于能耗的考虑自然不容轻视。以经过优化负压系统的集聚纺纱结构为例,其单锭功能耗控制在4W左右,假捻装置的单锭附加功耗应该低于集聚纺纱装置,才能被业界接受。然而,气流中心旋转、机械中心旋转等结构的能耗都比这一指标高,导致其难以规模化应用生产。

  操作便利性能包括操作和控制的便利性。操作的便利性主要是接头和落纱操作,如气流中心旋转、机械中心旋转、皮带组搓捻和轮盘组搓捻等假捻结构的接头操作极不便利,令用户难以接受。类似的气流中心旋转由自动络筒的PERLA-A结构是周向开口,喷气涡流纺是接头机械手电脑协同操作,其需要配备类似储纬器的储纱机构或单锭独立控制系统。对于占用纺纱段空间较大的假捻结构,会影响落纱操作时间。

  专利保护不是根本上制约产业化应用的因素,只是需要将专利使用费计入投资成本,或运行成本。因此,应当考虑由此造成的成本上升因素,对产品利润的冲击以及投资回报期的延长。

  柔性织物发展为假捻纺纱提供良机

  除了特殊需要低扭矩或柔软性成纱的市场应用外,市场不一定能给假捻纱以明显的附加值,这就要求假捻纱在纺纱过程中要通过增产和节能等优势效应,在去除附加成本后获得利益。同时,假捻纺纱技术用于生产普通纱也会产生一定的有益效应。现有大多数以环锭纺纱形式为基础的复合纱线,如包芯纱、赛洛沙、竹节纱和集聚纱等,都可以与假捻纺纱技术再复合进行纱线加工,产生新的复合纱线效应。

  假捻结构和假捻纱线的应用效应与集聚结构和集聚纺纱的应用效应相提并论,目前并不能被业界大众所接受。但从各项技术经济指标综合考量,两者都是各具特色的纱线品种,集聚纱优势主要在于低毛羽和高强力特性,而假捻纱的优势主要在于低捻度和低扭矩特性。集聚纺纱技术的主要发展契机是纱线毛羽改善对高速织造和织物低毛羽和高强力性能的影响。假捻纺纱技术在成纱特性的应用面上可能逊于集聚纺纱,但纱线的特殊性能、投资运行成本相对较低和对纺纱条件改善的优势,是其持续发展的重要潜力。

  如今,假捻纺纱技术的主要发展契机是织物柔软、舒适和针织物外观的改善,顺应了消费方式和消费观念的转变。特别要指出的是,与集聚纺纱技术发展早期投资成本较高随后逐步降低类似,随着规模应用的推进,假捻纺纱技术的投资成本也会逐步降低,预期将会有一个数量级的差距,这将是假捻纺纱技术凸显性价比的重要潜能。可以肯定的是,假捻纺纱技术对纺纱过程和成纱的诸多有益影响已经引起了业内的关注,其后续发展尚欠一股“东风”。

  原有传统技术与工业新技术的结合,以及消费方式与观念的转变,使假捻纺纱技术具有广阔的技术和商业发展空间。随着下游应用的拓展和自身价值的发掘,其应用将在并不景气的市场氛围中突出亮点,并将在下一波经济复苏中展现风采。(中国纺织网)

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