环锭假捻纺纱技术应用效应与发展展望-FZDB

环锭假捻纺纱技术应用效应与发展展望 黄建明 赵 培 倪 远 上海申达进出口有限公司 上海申孚纺织有限公司 上海东飞现代纺织技术研究所摘要：本文分析了假捻纺纱技术两个工艺特征和三大工艺效应，在介绍假捻工艺参数时引入了假捻/成纱捻系数比值的参数，在应用效应方面归纳了六个优势项目，解读了假捻纺纱技术的行业规划和需求属性，比较了集聚纺纱与假捻纺纱技术的特征和性价比，明确了假捻纺投资运行成本低和纺纱条件改善的优势，创见性地提出了两种纺纱新技术投资运行成本具有数量级差距的概念关键词：假捻技术；低捻度；低扭矩；新结构纱线；工艺特征；假捻/成纱捻系数比值；优势效应；发展展望；投资运行成本；纺纱条件1、假捻纺纱技术的工艺特征环锭假捻纺纱技术的基本工艺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，假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摩擦、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的，但由于纱条两个握持端均未有相位改变，在假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。

把假捻结构和假捻点引入纺纱段可以形象地比拟为“加捻接力赛”的第一棒，其虽然未有真捻加在成纱上，但却将捻度在时间和空间上提前、超额地给予了纱条，并且是给予了纱条形成的起步段、纱条加捻最远、最弱的环节。

2、假捻纺纱技术的工艺参数在假捻纺纱技术中，由于附加了直接作用于纱条的假捻元件，在相关研究中引入了一个纺纱工艺参数，即假捻元件线速度D 与纺纱速度Y 之间的比值，称为D/Y 值。

成纱捻系数和D/Y 值成为影响假捻纺纱性能的主要因素。

通过分析和计算，可以知道D/Y 值与理论假捻螺旋角βf 及理论假捻捻系数αf 的关系。

假定单位时间内假捻元件与纱条接触点运动长度D ，作用于输出纱条长度Y 所产生假捻捻度的效率为100%，那么就有：理论假捻螺旋角βf =tg -1 D/Y理论假捻捻系数αf =假捻捻度×Tex1/2 =D/(纱条周长×Y/10)×Tex1/2 =D/(纱条直径×3.142×Y/10)×Tex1/2 =D/(0.0037×Tex 1/2×3.142×Y/10)×Tex 1/2=D/ Y ×860式中纯棉纱线直径＝0.0037×Tex 1/2 （cm ）当D/Y 一定时，理论假捻捻系数αf 也为定值。

当D/Y=1或D=Y ，即假捻元件线速度等于前钳口输出速度时，理论假捻螺旋角βf =45度；对于纯棉纱线理论假捻捻系数αf =860。

即任何线密度的纱线，以及任何捻系数、纱条输出速度或锭子速度等工艺参数，该值基本上为定值，除了不同纤维原料因密度不同而稍有本文发表于 《纺织导报》2012年 第11期变化外。

螺旋角βf为35～45度，理论假捻捻系数αf=602～860，理论假捻捻系数与成纱捻系数之比αf/αy在1.82～3.74之间，该比值是纺制低捻纱和低扭矩纱影响纺纱性能的重要因素。

初步实验表明，αf/αy为3以上时，成纱残余扭矩可以基本消除（表1中有底纹的区间）。

当然，假捻过程――或者说假捻元件与纱条间的动态接触一定存在着滑溜，实际假捻捻系数要小于理论假捻捻系数，即假捻效率一定小于100％，这取决于假捻元件对纱条的摩擦驱动力、纱条线密度和纤维刚度等。

另外，D/Y值大于一定值后，D/Y值越大，假捻效率会越低。

3、假捻纺纱技术的工艺效应假捻纺纱技术的上述工艺特征给纺纱工艺带来了三大优势效应：一是纱条前钳口到假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。

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了，这使原来强力弱环的纺纱段三角区附近动态强力显著增强，这是第一个优势效应；纱条纺纱动态张力的降低是第二个重要的优势效应，纺纱断头发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。

上述两个优势效应的叠加使纱条三角区显著缩小（图1）、动态强度增加、动态张力降低、纺纱断头显著减少。

更进一步，上述纺纱条件的改变使得在给定的断头率条件下，成纱可纺最小捻度降低、纺纱锭速可以提升，满足产能提升和纺制低捻纱的生产需求。

图1 普通环锭纺纱与环锭假捻纺纱的三角区形态对比在传统的纺纱纱条路径上，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滞总是同时发生的，假捻技术中假捻元件的设置打破了这种格局。

第三个优势效应是纱条体中的纤维结构形态的改变，这可以从纱条表面和内部结构两个层面分析：从纱条表面来看，由于高捻系数使图1中纱条的三角区大幅缩短，使走出钳口线的纤维端迅速有效地卷入纱条，明显减少成纱外层的缠绕纤维，也减少了三角区纤维尾端外露数量和缩短毛羽长度；同时牵伸假捻后的纱条受到假捻元件对纱条轴体表面切向的摩擦滚动驱动，由于纱条与假捻元件之间存在着正压力，纱条表面的毛羽被这种滚压作用强制缠绕在纱体上，使假捻纱的毛羽特别是长毛羽显著降低（图2右图），并使纤维与纱条轴体密集度提高（图3右图）。

图2 239捻系数普通环锭纺纱与假捻纺纱外观显微影像对比图3 5克轴向张力下29Tex239捻系数Tencel纱的截面显微影像对比对纱条内部来说，一方面如图3右图中纱体径向密度增大，另一方面当假捻捻度（局部真捻）超额地施加到纱条上后，使纱条乃至其中纤维轴向产生过度的预扭转，纤维排列结构受到较大的改变，纤维扭转角成倍地增大使纱条经历一个“矫枉过正”的作用过程，导致成纱扭矩降低甚至消失的状况，即所谓的扭矩平衡效应。

必须注意到，普通环锭纺纱以239捻系数是难以正常纺纱的。

纱条表面和内部结构形态的改变给纱条多项品质和性能带来改善。

4、假捻纺纱技术的应用效应各种形式的纺纱过程中，加捻对纱条产生很多决定性的影响。

环锭纺纱过程的加捻，即纱条两个头端相位相对改变是一个较为困难的事，这主要是环锭纺纱加捻过程是带卷装进行的。

那么利用假捻方式，即动态纱条局部区段的相对相位改变也会使纺纱过程和纱条产生诸多影响。

假捻的工艺技术和经济效应涉及到的产量、质量、原料、品种甚至下游应用等，如纺纱断头、张力、捻度、锭速、输出速、强力、钢令直径、卷装容量、纱支、原料等级及外观毛羽，甚至针织物的起皱与线圈歪斜（纱线扭矩）。

假捻纱的市场应用目前尚待进一步推广，假捻纱相对低捻度的节能和/或增产效应是显而易见的，这将与负压式集聚纺纱的高能耗形成成本、耗能和环保方面的鲜明对比。

与普通环锭纺相比，假捻纺纱技术不失为一种综合性价比较高的新型纺纱技术：低捻度、低能耗、高产能、低断头、柔软性、低扭矩等，及其其中的交叉选项。

1）低捻度是指成纱最低可纺捻系数大幅降低，其有可能是可纺捻系数最低的纱线品种；2）低能耗是指在给定强力和产能情况下，因捻系数降低而使锭速降低而节能，其有可能成为单位能耗最低的纱线品种；3）高产能是指在给定强力和锭速情况下，因捻系数降低、输出速增加而增产，其同时也有节能效应；4）低断头是指在设置成倍大于成纱捻系数的假捻捻系数情况下，三角区附近纱条捻度增大、强力弱环消除、张力降低而使断头减少；5）柔软性是指在给定成纱强力或最低可纺捻系数情况下，低捻度成纱呈现的柔软性；6）低扭矩是指在给定成纱强力或最低可纺捻系数情况下，低捻度成纱呈现的低扭矩、及成倍高于成纱捻系数的假捻捻系数使纱条中纤维结构改变带来的低扭矩和扭矩平衡效应。

上述选项的应用并不仅适于纺制低捻纱和低扭矩纱，有些应用对普通纱也会产生有益效应。

5、假捻纺纱技术应用的行业规划、需求与获奖纺织工业十二五科技进步纲要/第三部分十二五纺织工业科技进步的重点任务/二、实施内容/（三）纺纱、织造/推广重点：棉纺行业重点推广十一五期间取得技术突破的紧密纺、（假捻）低扭矩环锭纺、喷气、涡流纺等新型纺纱技术，丰富纱线品种和品质。

《纺织工业十二五发展规划》明确提出，加强嵌入式纺纱、多组分纤维复合混纺、新结构纱线加工等技术的研发，重点推广紧密纺、（假捻）低扭矩环锭纺、喷气、涡流纺等新型纺纱是棉纺织行业发展的重点。

在中国棉纺织行业协会主办的2011年全国纺纱新技术、新纤维应用研讨会上明确了未来我国纺纱新技术的发展目标。

到十二五末，我国纺纱新技术将实现新型结构纱线400万吨、紧密纺纱线280万吨、喷气涡流纺纱线40万吨、假捻低扭矩技术500万锭的目标。

以产量与普通环锭纺相同保守估算，平均纺制40英支棉纱万锭年产量为1200吨估算，对于十二五末假捻低扭矩纺纱500万枚的规模，假捻低扭矩纱线的年产量可达60万吨以上。

在最近发表的“我国纺织行业共性技术研发和扩散机制的现状与主要问题”一文中提到，根据中国纺织信息中心国家软科学研究计划项目（基金项目）：行业共性技术研发与扩散机制研究的调查结果显示，当前纺纱企业的技术共性需求共二项中，首项便是假捻低扭矩纺纱技术。

最新发布的“纺织之光”2012年度中国纺织工业联合会科学技术奖建议授奖项目中，与假捻纺纱技术相关的两个项目获奖：“新型超柔紧密纺关键技术研发及产业化”获二等奖，“扭妥纺工业化成套技术推广及其产业化”获三等奖。

这是自“低扭矩环锭单纱生产技术及其应用”项目获“纺织之光”2009年度一等奖以来又一次出现在“纺织之光”奖项中的假捻纺纱技术应用。

6、假捻纺纱技术发展展望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主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某些有益效应。

现有大多数以环锭纺纱形式为基础的复式纱线，如包芯纱、赛络纱、竹节纱和聚集纱等，都可以与假捻纺纱技术再复合加工纱线，产生新的复合纱线效应，如同聚集纺与其它纺纱形式生产环锭集聚～～纱的复合应用一样，如果有必要，假捻纺纱技术也能在这些基础上进行复合应用，生产环锭假捻～～纱（如环锭假捻赛络纱、环锭假捻集聚纱）及至环锭假捻集聚～～纱（如环锭假捻集聚赛络纱）等等。

当然这只是从技术的角度赋予纺纱形式一种可以明确表述纺纱工艺过程的称谓，至于纱线的商业名称那就另当别论了。

把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，目前看来并不能为业界大众所接受。