紧密纺纱的原理、性能特点及产品开发

紧密纺纱的原理、性能特点及产品开发

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紧密纺纱的原理、性能特点及产品开发

【摘要】：紧密纺纱技术成功地解决了环锭纺纱产生的毛羽及飞花，

提高了纱线的强力和耐磨强度，纱线外观及物理性能都有很大提高和改善，与普通环锭纺纱相比，在纱的质量和产量方面都具有明显优势，为提高后续织造等工序的效率，改善面料的强度、手感、外观质量等方面提供了可靠保证。瑞士立达公司、德国绪森公司、青泽公司、日本丰田公司等都相继推出了紧密环锭纺纱机。文章对紧密环锭纺纱技术和紧密纺纱在色织、针织方面的使用情况作了介绍。

【关键词】：紧密纺纱、成纱机理、性能特点、产品开发 1 导言

紧密纺纱是近几年发展起来的利用多种形式的纱线凝聚区使加捻三角区减小或消除的纺纱技术。是优化纱线结构的重要有效的纺纱装置。这些装置利用钳口位置的改变，并辅以各种凝聚作用，使纱线在形成过程中的加捻三角区尽量减小或消失。另外还可以减少纱线形成时由于位置不同而形成的张力差异，从而提高纱线强力、均匀度和减少毛羽。这种纱线完全可以进行单纱织造，有利于轻薄均匀的高档织物的开发。

目前所生产的紧密纺纱系统有Rieter公司生产的Comforspin纺纱设备，现已从COMl发展到COM4型。Suessen公司生产的Fiomax特色Elite纺纱设备，有分别适合长短纤维的El型和E2型。还有MAL公司生产的Oifil纺纱设备以及Zinser公司生产的air-com-tex 700纺纱设备。其中在Comforspin纺纱设备和Elite纺纱设备中，是由多孔滚筒或网格胶圈表面由于负压造成的凝聚区对纤维进行凝聚，从而减小加捻三角区。而Oifil纺纱设备以及air-com-tex 700纺纱设备则采用胶圈在受负压作用的中空体上转动，形成凝聚区使纤维凝聚。以下就针对Comforspin和Elite两种紧密纺纱设备的机理作初步探讨。

2 紧密纺纱成纱机理

卡摩纺纱是英文Compact yarn的简译音，意思是紧密纺纱。最早在1999年巴黎展览会上展出了该紧密环锭纺纱机，它是欧洲主要机械制造商如瑞士立达、德国绪森和青泽公司研究出的纺纱设备，其中以瑞士立达公司制造K44 Comforspin的设备较有代表性。 Compact纺纱与传统环锭纺纱前、后纺设备相同，只是细纱机不同。

传统环锭纺纱的方法是纤维由前罗拉和前皮辊的握持钳口输出，在加捻三角区被集聚到纱线结构中，但加捻三角区不可能集聚所有的纤维。这就意味着许多边缘纤维或者丢失掉形成飞花，或者以某种不规则的形式捻合到纱线中，它们对强力的贡献很小，并且影响条干和粗细节、毛羽。而Compact纱则克服传统环锭纺的不足，它是将传统环锭纺中前罗拉用一个带孔的抽吸滚筒代替，并且在滚筒内部安装一个特殊的不运动的斜管，以便气流通过，在滚筒的里面有一个产生负压的抽气系统，从而使气流从外面流人滚筒里面。

传统环锭纺的牵伸是三罗拉上、下皮圈、前后皮辊形成牵伸机构，Compact纺纱是三罗拉、四皮辊、上下长短皮圈构成牵伸系统。卡摩纺的牵伸系统与普通环锭纱最大的区别在于：Compact纺纱的带孔滚筒抽吸鼓上有两个皮辊（分别称前上皮辊和夹持皮辊，前上皮辊位置是向后偏移0.5 mm），两个皮辊的中心距在46~46.5 mm之间。经过牵伸后的须条进入带孔抽吸滚筒上的两个皮辊之间，纤维束受负压气流的压缩与控制，在负压气流与一定角度的吸风口复合作用下，纤维束作横向缩小，使纤维束的宽度柔和地转化为成纱的宽度，并加捻形成纱线。为使须条在前上皮辊与抽吸鼓产生的钳口和夹持辊与抽吸辊形成的钳口之间被较好的控制，瑞士立达在此之间还加了一个抽吸鼓的盖板。如此一来，从夹持辊和抽吸鼓形成的钳口出来的须条马上就被加捻形成纱线。加捻三角区变得非常小，几乎所有的纤维都被有规则地捻合到纱线中。

在传统的环锭细纱机上,须条在牵伸区内经罗拉加压呈扁平状,当从前罗拉钳口输出时存在一个明显的宽度,由于下部纱条已在钢丝圈的作用下高速回转加捻,此时钳口部位形成了“纺纱三角区”。由于纺纱三角区的存在,加捻过程中须条内各纤维的应力应变分布不均匀,纤维发生内外转移,在一定程度上影响了纱线的物理机械性能,如单纱强力、断裂强力、纤维强力利用率等,更明显的作用是纺纱三角区造成了纤维的两端不能很好地被捻入纱中而形成毛羽,这也是目前环锭纱毛羽问题不能得到根本解决的关键。

紧密纺纱可以消除纺纱三角区,当扁平的须条从前罗拉输出时很快地使其收缩宽度,须条在纤维排列平顺、紧密的情况下被加捻,成纱的结构、物理机械性能以及纤维强力利用率都将得到明显改善。紧密

纺纱技术实质上就是利用上述原理进行收缩前罗拉处须条宽度即集聚纤维的技术。目前国外已经成熟的紧密纺纱技术虽然形式各异,但一个共同点就是在细纱机牵伸输出区通过气流收缩须条的宽度,消除纺纱三角区,从而实现对纤维的集聚作用。

立达公司生产的K44Comforspin细纱机每台为1008锭，为保证从车头到车尾的抽吸负压一致，立达公司设计的抽吸嘴直径从车头到车尾逐渐增大（φ9mm~φ12mm）。

K44型Comforspin卡摩纺细纱机的前罗拉与中后罗拉是由变频电机分开驱动的，它的牵伸系统可任意改变纱线的支数和捻度而不必更换齿轮，只要将参数输入即可，牵伸程序经过控制板操作完成。由于Compact纱是借助于气流的作用将须条聚集在一个受控的路径上，从而形成紧密纺纱，因而细纱车间的空气含尘气流的控制显得尤为重要。

3 紧密纺纱性能特点

紧密纺纱独特的纺纱原理使其成纱结构较传统的环锭纱有了较大改善,表现在纱线的物理机械性能得到进一步提高,如毛羽减少、纤维强力利用率及成纱强力提高,条干CV 降低等,在产品性能和后道加工中均体现出一定的优势。 3.1 紧密纺产品性能

3.1.1 色织用纱

由于高档色织用纱对毛羽、强力等指标都有较高要求,因此,紧密

纺纱在色织用纱上能体现较大优势。紧密纺色织用纱毛羽、纱疵等指标较传统环锭纱有明显改善,成纱强力根据不同的配棉等级也有不同程度的提高。纱线织成的色织物外观清晰度高,手感柔软,颜色分明,条干均匀,光泽增加,适用于高档服装面料。

3.1.2 针织用纱

针织用纱在条干、纱疵、强力、手感、表面光洁度等指标上比机

织用纱有更高的要求,紧密纺纱的性能特点在针织用纱上也能很好地

得到体现。紧密纺针织用纱毛羽、纱疵、成纱强力等指标比传统环锭纱也有明显改善,因紧密纺纱捻度可减少5 %～15 % ,因而使织物手感更柔软,针织布面具有高档、均匀、光亮的外观,花形图案更清晰,织物保形性好。据有关资料介绍,采用紧密纺技术后,成纱可替代同号数的烧毛纱。

3.1.3 双股纱

紧密纺纱生产的股线在毛羽、纱疵、条干等质量指标上同样比传统环锭纱股线有明显优势,股线中单纱的强力、粗节、细节、棉结、毛羽等数值也优于传统环锭纺股线。股线表面光洁、清晰,织物强力高,织纹清晰、手感柔软、保形性好,适宜生产高档产品。 3.2 紧密纺产品的后道加工特点

3.2.1 纱线后加工

由于紧密纺纱线纤维利用率的增加和纱线毛羽的减少,对后加工具有很大的优势,其新型的纱线结构使纱的表面更加稳定,经络筒工序后毛羽增加量明显低于传统环锭纺纱线,筒子卷装内纱线的毛羽不匀率进一步降低,若紧密纺纱配用络筒机毛羽减少装置,筒子纱的性能会更好。同时,对于紧密纱上蜡、烧毛等改善纱线表面光洁度的工序可省略,生产成本明显降低。

3.2.2 织造加工

紧密纱在织造工序同样体现出一定的优势,首先,其更高的耐磨性和耐脱圈性可使浆纱工序的上浆量大大减少,并保持更低的粘稠性,整经、织造等工序都将获得更高的生产效率,整经断头率可降低,织造断头率有明显下降,大大降低了生产成本,降低了工人劳动强度。同时,

上浆量的减少也符合清洁生产的需要。在针织机上应用紧密纱时,因毛羽少、强力高、条干均匀,针织机的生产效率和针织物的质量也将得到明显提高。

3.2.3 印染加工

由于紧密纺纱线、织物特有的性能特点,在印染、整理工序,染料渗透性加强,织物的光泽和色彩对比度显著增加。同时,较好的强力性能将更适合织物的免烫整理。总之,紧密纺纱线可使最终成品的质量达到一个新的水平。

表1 Compact纺纱与普通纺纱筒纱质量对比：（纯棉50）

品 种 指标 条干CV% 毛羽值H 3mm以上毛羽根数 单纱强力CN 单强不匀CV% 纱线密度（g / cm） 3S

卡摩纺 50 11.88 2.88 76 328.5 7.2 0.65 S普通纯棉 50 12.83 3.8 149 285.4 8.5 0.6 S比较 50 -9.7 -24.2 -49 +15.1 -15 +8.3 S从表1对比中可以看出，Compact纺纱比普通环锭纺纱有下列特点：

（1）成纱毛羽显著减少。从毛羽指数看，降低24.2％，毛羽指数的概念是l cm长的纱

线上所有毛羽长度的总计，是两个长度的比值。但是从每10m毛羽根数来看，降低3mm以上的毛羽根数的比例能达到49％。我们都早巳知晓，3mm以下的毛羽对后工序应用没有多大的影响，最有害的应该是3mm以上的毛羽，卡摩纺纱的特点正好去除比较长的毛羽，留下了比较有用的短毛羽。

（2）强力提高近10％~16％。强力的提高因纱支、原料和工艺的不同，提高的幅度不尽相同。高支纱由于其强力不匀CV％减小，平均强力的提高比率要比低支纱高。

（3）降低了强力不匀CV％。由于其生产工艺的特殊性，纱线条干均匀，随之带来的强力也比较均匀。

（4）降低了条干不匀CV％。我公司所用的新疆长绒棉的公制支数6702，CM50S的公制支数85.47。根据统计理论推算，在成纱中纤维细度相同的条件下，由于成纱各个截面内纤维根数分布不匀，造成

成纱截面极限不匀为85.47/6702 =11.29％。我们实际用瑞士立达K44的细纱机所纺的细纱条干不匀CV％为11.6左右，非常接近理想极限值。

（5）增加了成纱密度，提高了纱线的耐磨性。

另外，Compact纱在后序工序中还表现出以下特点：

（1）改善了面料的起毛起球性。毛羽减少，就意味着起毛起球性的改善。

（2）使纱线取消烧毛工序。节省因烧毛而造成的原料损失6％~10％，并且烧毛工序的取消还意味着烧毛后倒筒工序的省略。 （3）在保证普通纱的质量下，能提高20％左右的产量。瑞士立达K44型细纱机设计最高速度20000转，CM50S的强力高，我们能够将最高锭速开到18500转。如果做针织用纱，在保证普通纱的强力条件下，捻度能比普通纱降低20％，产量能提高20％，并且针织物的手感好。

（4）单纱质量与普通纱相同，合股后的质量要好于普通纱。CM80S普通纱与卡摩纺纱的单纱棉结相同，但卡摩纺纱的股线棉结明显少于普通纱。表2是具体的试验结果。

表2 普通纱与卡摩纱的试验结果

项 目 纱 支 CM80支 CM80/2 COM80支 COM80/2 条干CV% 15.05 10.66 13.49 9.24 细节（km） 41 0 19 0 粗节 （km） 71 3 37 1 棉结（km） 99 17 92 9 单纱强力（cN） 10.7 345 189 412 单强CV% 10.7 7.3 9.4 6.2 伸长率（%） 4.34 4.92 4.79 4.9 注：CM：普通纱；COM：卡摩纱。

从表2可以明显地看出，卡摩纱经过合股以后，棉结减少明显比普通纱比例大。这是因为卡摩纱本身毛羽少，在后工序加工过程中，因摩擦原因而导致毛羽集聚形成棉结的机率要少得多。 （5）瑞土立达K44纺纱机与德国绪森公司在国产FA506型细纱机上改造的紧密纺纱的对比结果如表3。

表3 瑞士立达的K44细纱机与绪森的改造细纱机的试验结果 项 目 纱 支 机型 CM50 CM60 K44 绪森 K44 绪森 条干CV% 11.9 11.89 12.73 13.22 细节1 2 4 7 粗节 9 8 24 18 棉结 30 32 65 44 毛羽 H 2.93 2.88 2.65 2.97 （km） （km） （km） 捻度 25.8 25.5 27.2 26.7 强力（cN） 329 325 263 256 强力CV% 7.6 8.1 8.3 8.9 3mm以上的毛羽根数 8.94 9.5 8.94 8.83 从表3试验结果来看，瑞士立达的K44细纱机与绪森的改造细纱机，在提高强力和减少毛羽方面相差无几。

4 紧密纺产品开发

紧密纺目前来说还是一项新技术,其成纱原理、纱线性能、产品特征都区别于传统的环锭纺,且需要较高的经济投入,因此,有针对性地进行产品开发是很重要的。在进行紧密纺生产时,应根据紧密纺的原理和成纱特征进行原料选配的研究,并进行专项工艺试验,包括生产流程(普梳或精梳) 和工艺参数的配置,努力通过有关工艺措施使紧密纺的技术优势和产品优势得到最大程度的显现,从而去争取最终的经济优势。

用Compact纱生产的色织面料，为高档面料。除布面颗粒清晰，

毛羽少，光泽好，耐磨性好，手感滑爽外，在降低成本，提高效率．解决普通环锭纺纱不能满足质量要求方面，具有明显的优势。

4.1 在青年布中的应用

由于色织布纬纱要先经松式络筒倒成松式后染色，纯棉筒纱的染

色时间大约在8~9h，其间经水的数次冲刷，传统纺纱上的长毛羽（特别是3mm以上的毛羽）被水冲而积聚到一块，染色后再经过一遍紧式络筒，长毛羽将牢牢的聚在一起。这样的纬纱用在经、纬向对比反差不大的品种上能掩盖一部分，用在经向浅色、纬向深一色的青年布上，纬向就形成一个个短的粗节或大的棉结，布面效果特别差。曾经有多次此类面料被客户拒收，我们没有其它的好办法，只好用股线代替。但股线的价格是单纱的近两倍，为了保持长期的业务关系，我们又必须如此。现在将纬向换成Compact纱，问题就迎刃而解了。

4.2 在纯棉免烫面料中的应用

近年来，人们崇尚回归自然，对“绿色纺织品”，的需求越来越

迫切，天然棉纤维制品一直是世界上最畅销的纺织品。由于其具有透气性好、吸湿性强、穿着舒适、手感柔软、生物降解等特点，深受人们的喜爱。但棉纤维弹性差，穿着和洗涤中容易起皱，不挺括，不美观，给人们的生活带来诸多不便。为此，人们采用免烫整理，来达到防皱的效果。但大部分树脂反应后，面料的强力将降低30％~ 50％之间，不能满足高质量要求。对于CM40S纱，可以用长绒棉代替，但CM50S长绒棉就只能用Compact CM50S才能满足要求。

4.3 在提高针织物手感和色织物质量和手感方面的应用

由于Compact纱强力高、毛羽少，大大提高了针织机和织布机的

效率。特别是对于针织机来说，其原纱不上浆，毛羽少，就意味着飞花少，减少飞花织人布面造成疵点的概率，大大提高了针织物的布面质量。在相同强力条件下，Compact纱比普通环锭纺纱，可以降低捻度，提高细纱机产量。

5 结语

紧密纺作为一种新型纺纱方法,因其特有的成纱原理及在生产、产品和经济效益中表现出的明显优势正引起国内外的普遍关注。国外已成功地开发出该技术,并被国内纺织企业引进且显现出明显的技术优势和经济效益。我们应抓住良好时机,深入消化吸收国外的成熟技术,加强自行研制开发,并在有关配套技术问题上积极攻关,尽快形成拥有我们自己知识产权的一整套紧密纺纱技术。

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