(完整版)不同纺纱方法的成纱结构和特性

不同纺纱方法的成纱结构和特性

当前棉纺领域有5种实用的、倍受关注的纺纱方法，即传统环锭纺、转杯纺、喷气纺、涡流纺和改进环锭纺——紧密纺。环锭纺纱方法已有逾一个半世纪的历史，而后四者是在近几十年甚至是近几年发展起来的，统称为新型纺纱方法。不同的纺纱方法无论在产量、质量方面，还是在成纱结构和特性方面，都有各自非常独特之处。

1 成纱机理

1.1 传统环锭纺

环锭纺纱是将牵伸、加捻和卷绕同时进行的一种纺纱方法，粗纱在牵伸系统中被牵伸至所要求纱支的须条，再经钢领、钢丝圈的加捻和卷绕形成一根纱线。由于牵伸作用，主牵伸区中的须条宽度是所纺纱线直径的数倍，此时各根纤维抵达前钳口线时呈自由状态。当这些纤维离开前钳口线后即被捻合在一起，这样就形成了一个纺纱加捻三角区。此纺纱加捻三角区阻止了边缘纤维完全进入纱体，部分边缘纤维脱离主体形成飞花，较多的边缘纤维则是一端被捻入纱体，而另一端形成毛羽。这些纤维不但对纱线的均匀度、弹性等性能起消极作用，且对纱线的强力极其不利。另外，在加捻时处于三角区外侧的纤维受到的张力最大，而在中心的纤维受到的张力最小，故成纱时这些纤维的初始张力不等，从而影响成纱的强力。这些都是传统环锭纺纺纱三角区造成的缺陷。

1.2 转杯纺

转杯纺又称气流纺，属于自由端纺纱方法。直接喂入纺纱器的棉条经分梳辊分梳成了单纤维状，纤维靠分梳辊的离心力和纺杯内负压气流的作用脱离分梳辊表面经输棉管道而进入纺杯，并在凝聚槽中形成一个完整的纤维环，纤维环随着纺杯高速旋转，在接头纱的作用下，随着捻度不断的传递和连续剥离纤维束而成纱。

1.3 喷气纺

喷气纺纱以日本村田公司制造的MJS（Murata Jet Spinner）机型为代表。棉条直接喂入牵伸装置，经牵伸后的须条进入喷嘴，两个方向相反的高速旋转气流对纱条进行假捻并包缠成纱，纱条引出后经电子清纱器去除疵点后被卷绕在筒子上。

1.4 涡流纺

涡流纺纱是继MJS之后，村田公司推出的新一代的喷气纺纱技术MVS（Murata Vortex Spinning）。涡流纺的成纱原理是棉条直接喂入牵伸装置，经牵伸后的须条从前罗拉钳口输出，立即被纺纱器的直喷嘴中涡流所产生的负压吸入，形成芯纤维，当纤维的末端脱离前罗拉时，因涡流作用而扩张，覆盖在空心锭子表面，并沿着固定的空心内壁回转，随着纱条的向前运动，纤维末端缠绕于纱芯上使纱线获得捻度而成纱。

1.5 改进环锭纺——紧密纺

紧密纺（Compact Spinning）亦称集聚纺。它主要是在环锭细纱机牵伸装置前增加了一个纤维凝聚区，从牵伸装置前罗拉钳口线迁移出来的纤维束集聚在一条线上，基本消除了前罗拉至加捻点之间的纺纱加捻三角区，很好地解决了传统环锭纺纱存在的成纱强力、毛羽和飞花等关键问题，并给后续加工和产品质量带来一系列益处。不同的机器制造商提供了多种用于凝聚这些纤维的专利，但其原理基本相同，都是旨在通过集聚作用，使须条中的纤维特别是边缘纤维和浮游纤维得到有效的控制，大大降低牵伸须条带的宽度，从而基本消除纺纱

加捻三角区，生产出新型高质量的紧密环锭纱。

2 纱线结构形态

不同纺纱方法有不同的成纱机理，纤维在纱线中的排列形态以及纱线的紧密度亦不相同。图1为不同纺纱方法的成纱电子显微照片，从中可以看出明显的差异。

2.1 传统环锭纺纱线结构

传统环锭纱中纤维基本上呈螺旋线排列，由于存在纺纱加捻三角区，纤维不能全部被加捻到纱体中去，较多边缘纤维一端被捻入纱体，另一端露在纱条外面形成毛羽，因而虽然环锭纱结构较为紧密，但纱条表面相对来说显得杂乱无序，光洁度较差。

2.2 转杯纺纱线结构

转杯纱在加捻过程中，加捻区的纤维缺乏积极握持，呈松散状态，因而纤维伸直度差，纤维内外转移程度低。纱的结构分纱芯和外包纤维两部分。纱芯结构与环锭纱相似，比较紧密；外包纤维结构松散，无规则地缠绕在纱芯外面。因此与传统环锭纱相比，转杯纱结构比较蓬松，外观较丰满。

2.3 喷气纺纱线结构

喷气纱是一种双重结构的纱，一部分是几乎平行、无捻的芯纤维，另一部分是包缠在芯纱外部的包缠纤维。喷气纱的结构较为蓬松，纤维间的间隙较大，包缠纤维与芯纤维的比例约为1∶9，包缠纤维将向心的应力施加于芯纤维条上，给予纱体必要的聚合力以承受外部应力。

2.4 涡流纺纱线结构

涡流纱也是一种双重结构的纱，纱条的芯纤维是平行排列的、无捻度，依靠旋转气流的作用使末端纤维包覆缠绕于芯纤维外部加捻成纱。但与喷气纱不同的是，涡流纱的外层覆盖纤维比重大（约60 %），以致内部未加捻的纤维几乎被完全覆盖，表面纤维排列则更近似于环锭纱。

2.5 紧密纺纱线结构

紧密纺纱线中的纤维排列最为整齐清晰，从一定意义上讲，可能是纱线中理想化的纤维排列方式。由于气流的收缩和聚合作用，纤维的端头均捻入纱线内，成纱结构最为紧密，纱线外观光洁、毛羽少，纱线加捻螺旋结构清晰可见，纤维几乎没有内外转移。这是集聚纺纱

最显著的特性。这种纱线结构的改善是通过纺纱加捻三角区的消除而获得的。

3 纱条特性

不同的成纱加捻过程，产生不同的纱线结构，也产生不同的产品特性。

3.1 强力

纱线强力取决于纤维间的抱合力和摩擦力。如果纤维的形态及其排列状态不良，即有弯曲、打圈、对折、缠绕等纤维存在，就相当于减短了纤维长度，削弱了纤维的接触程度，因而易产生纤维间的滑移，降低纱线强力。

经试验得知，如以环锭纱强力为1，那么其它种类纱线的强力为：转杯纱0.8 ～0.9，喷气纱0.6 ～0.7，涡流纱0.8，紧密纺纱强力最高为1.15。图2直观地反映了不同纱线的强力对比情况。

3.2 毛羽

纺织产品的手感和特性主要由毛羽多少决定。从生产试验可清楚地看到：长度小于2 mm 的毛羽对生产过程和织物的外观质量影响不大，相反会使织物具有一种天然的柔软手感。但是，长度超过3 mm以上的毛羽却是影响纱线质量的潜在因素。相对于传统环锭纱，气流纱、涡流纱、紧密纱的1 ～2 mm的毛羽均有降低，而喷气纱由于缠绕纤维数量低，无捻纱芯覆盖少，因而有较多的短毛羽，当然，具体在纺纱过程中可以通过调整工艺参数来控制毛羽的数量。

图3为不同纺纱方法的成纱毛羽数的比较。与传统环锭纱相比，非传统纺纱的有害毛羽数（＞3 mm）显著降低，其中紧密纱约减少80 %，喷气纱约减少85 %，涡流纺纱则减幅达90 %以上，因而新型纱线均具有良好的后加工特性。由于新型纱线结构使纱线表面更加稳定，后加工的毛羽增加量显著低于传统纱线。特别是作为经纱，在浆纱时可节约浆料约50 %，大大提高织机效率，降低织造成本。有资料介绍，在美国使用新型纱线每100 m布织造成本可降低2.4美元，飞花减少72 %。