噴氣紡紗作為一種新型紡紗技術(shù), 其優(yōu)勢已被廣泛認可。國內引進(jìn)噴氣紡紗技術(shù)已有 30 年,對噴氣紡成紗機理、紡紗工藝及紗線(xiàn)結構與性能也逐步認識。本文對噴氣紡的理論研究、生產(chǎn)實(shí)踐及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)做了概述,并簡(jiǎn)單介紹了MVS紡的發(fā)展。
As a new spinning technology, air-jet spinning’s advantages have been widely recognized. The performance of air-jet spinning machine, the yarn forming mechanism, the spinning process and the yarn structure and characteristics were gradually well mastered. In this paper, the theoretical research, production practices and product development about air-jet spinning were outlined and the development of MVS spinning was described briefly.
噴氣紡是目前國內外紡紗領(lǐng)域中一種重要的新型紡紗技術(shù)。噴氣紡,又稱(chēng)MJS,由日本Murata(村田)紡織機械公司研發(fā)與生產(chǎn)。其成紗過(guò)程是:采用棉條喂入,經(jīng)皮圈羅拉牽伸,通過(guò)雙噴嘴加捻,直接繞成筒子,省略了粗紗、絡(luò )筒等工序,具有紡紗流程短、占地面積省、用工少等優(yōu)點(diǎn)。噴氣紡從20世紀80年代開(kāi)始推向市場(chǎng),已有近 30 年的歷史。與其它紡紗技術(shù)相比,其具有速度快、產(chǎn)量高、成紗毛羽少等優(yōu)點(diǎn)。
噴氣紡紗技術(shù)真正得到發(fā)展,特別是得到市場(chǎng)認可,是近 10 余年內的事情。村田紡織機械公司在長(cháng)期研制噴氣紡紗機的基礎上,于1995年又推出了新一代噴氣紡紗機MVS(又稱(chēng)噴氣渦流紡),并在1999年法國巴黎展覽會(huì )上正式展出。與此同時(shí),日本Toyota(豐田)公司推出TYS型噴氣紡紗機,日本Toray(東麗)公司研制出AJS - 101型噴氣紡紗機。而國內于80年代末,研制出我國的第一代自行設計的噴氣紡紗機SFA5802A型。目前,Rieter(立達)公司也已進(jìn)行了長(cháng)期的噴氣紡紗研究,并在機器設計、紡紗過(guò)程分析等方面有了一定的基礎。噴氣紡的規模從全世界角度來(lái)說(shuō)還相對較小,但噴氣紡經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,已取得了長(cháng)足的進(jìn)步和業(yè)界的一定認可。
1研究現狀
噴氣紡的理論研究已經(jīng)較為成熟,國內噴氣紡引進(jìn)已30 多年。上世紀80至90年代我國很多學(xué)者就對噴氣紡進(jìn)行了初步的研究,當時(shí)其研究主要集中在工藝和試紡性等方面,產(chǎn)品開(kāi)發(fā)主要是滌棉混紡紗及純滌綸紗。由于產(chǎn)品僅局限在滌棉及純滌產(chǎn)品上,體現不出噴氣紡的優(yōu)勢,因而其發(fā)展較為遲緩。
近十幾年來(lái)國內對噴氣紡在成紗機理、流場(chǎng)、噴嘴結構參數、紗線(xiàn)結構及性能等方面都有了較系統的研究,對影響其成紗性能的因素進(jìn)行了深入的探討和分析。另外,不斷地加大進(jìn)行噴氣紡紗生產(chǎn)實(shí)踐和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的力度,特別是大規模地用噴氣紡紡制纖維素纖維紗取得了理想的效果。與傳統的紡紗技術(shù)相比,噴氣紡紗具有產(chǎn)量高、流程短、自動(dòng)化程度高、試紡范圍廣等眾多優(yōu)點(diǎn),產(chǎn)品性能和用途獨特,故近年來(lái)發(fā)展非常迅速。
1.1理論研究
近年來(lái),理論研究主要在流場(chǎng)、機理、成紗結構等 方面。
隨著(zhù)計算機技術(shù)的發(fā)展和數值計算流體力學(xué)的出現,數值模擬成為研究氣流/纖維兩相流動(dòng)的重要手段,建立符合纖維特征的數學(xué)模型,采用合適的數值計算方法,對所建立的模型進(jìn)行模擬計算,研究噴嘴內纖維運動(dòng),揭示了氣 流/纖維在噴嘴中的兩相流規律。采用理論分析與模型試驗相結合的方法對噴氣紡加捻器內的流場(chǎng)進(jìn)行了研究,探索了流場(chǎng)的壓力和速度分布規律,即氣體流動(dòng)規律,并且對高速氣流場(chǎng)及纖維在氣流場(chǎng)中的運動(dòng)進(jìn)行數值模擬,包括纖維/氣流兩相流數學(xué)模型的建立、噴嘴中高速氣流場(chǎng)的數值模擬以及纖維在噴嘴氣流場(chǎng)中運動(dòng)的模擬等內容,并利用理論研究的結果對噴氣紡紗的參數進(jìn)行優(yōu)化設計,包括工藝參數、噴嘴結構參數和纖維參數。流場(chǎng)的理論分析能夠較好地結合纖維的運動(dòng)、成紗的性能、紡紗器結構等方面的研究。
對噴氣紡包纏捻度形成機理,有兩種學(xué)說(shuō) ——“假捻、退捻、包纏”學(xué)說(shuō)和“時(shí)差、捻差”說(shuō),普遍認為噴氣紗的包纏捻度理論的形成機理應為兩者結合。
對于噴氣紗結構的表述,普遍接受的觀(guān)點(diǎn)是噴氣紗是由兩層結構組成,無(wú)捻或少捻的紗芯和外部的包纏纖維,靠包纏纖維包纏或者捆扎內層纖維而成紗。實(shí)際上,可以把噴氣紗中纖維的形態(tài)結構分為 3 類(lèi):第一類(lèi)結構為均勻包纏纖維,第二類(lèi)結構為隨機包纏纖維,第三類(lèi)結構為未包纏纖維。
1.2生產(chǎn)實(shí)踐
初步估計,目前,世界上已擁有噴氣紡紗機 20 萬(wàn) ～ 25 萬(wàn)頭,大部分在歐美等國家,這些國家在環(huán)錠紡很少的狀況下,噴氣紡有較大的使用量。亞洲國家有 5 萬(wàn)多頭,一些新型的紡紗生產(chǎn)國家近幾年發(fā)展較快。我國有噴氣紡紗機 2 萬(wàn)多頭,分布在多個(gè)地區,近幾年又有進(jìn)一步增加的趨勢。
噴氣紗既能做針織產(chǎn)品,又能做機織產(chǎn)品,品種適應廣。應用比較多的有:針織T恤產(chǎn)品,布面勻整豐滿(mǎn),無(wú)歪斜,條影少,條干疵點(diǎn)少,抗起球,涼爽透氣,立體感強;床上用品,利用噴氣紗條干好、硬挺的特點(diǎn),可以獲得布面勻整、手感厚實(shí)、挺括透氣性好的效果;休閑類(lèi)產(chǎn)品,如雙面休閑裝、運動(dòng)裝等。
根據噴氣紗的特點(diǎn),還可開(kāi)發(fā)獨特風(fēng)格的產(chǎn)品。如利用噴氣紗織物的硬挺、粗糙等特點(diǎn),將其加工成仿麻類(lèi)織物以及縐織物、仿毛產(chǎn)品等。
值得指出的是,噴氣紡雖然具有工藝流程短、產(chǎn)量高、用工少、條干均勻、抗起球等特點(diǎn),但同時(shí)也具有用電多、機物料消耗大、強力低、手感硬、折舊費用高等缺陷,從紡紗成本分析,與環(huán)錠紡紗相比要高 1 000 元/t以上,因此,在當今紡織企業(yè)利潤率大幅縮水的情況下,如何降低成本是其能否進(jìn)一步推廣應用的關(guān)鍵。筆者認為,最重要的就是要找到適合噴氣紡的產(chǎn)品。
近幾年來(lái),用噴氣紡紡各種纖維素纖維取得了理想的效果,包括粘膠、Modal、Tencel® 等,可以純紡或者混紡,主要原因有:一是纖維素纖維的面料往往較為柔軟,對某些產(chǎn)品缺少必要的硬挺度,二是對于噴氣紗面料往往較為硬挺,手感粗糙,有麻的風(fēng)格。因此,用噴氣紡紡纖維素纖維及其產(chǎn)品,結合了纖維素纖維的“軟”和噴氣紗的“硬”,使其產(chǎn)品風(fēng)格既不太軟又不過(guò)硬。例如,利用Lyocell等新型纖維紡Tencel® 14.8 tex、HLF Lyocell 14 tex及Tencel®/C14 tex噴氣紗,成紗強力高,條干均勻,手感柔滑,織物挺爽,紋路清晰,適宜制作高級時(shí)裝,產(chǎn)品附加值高。
此外,用噴氣紡開(kāi)發(fā)包芯紗也有其獨特的優(yōu)勢,包芯紗是一種以長(cháng)絲為紗芯(也可以短纖維為紗芯)外包短纖維的復合紗,包芯紗充分利用了各種纖維的優(yōu)勢與特點(diǎn)。噴氣紡紗是一種由高速回轉的壓縮氣流對須條進(jìn)行假捻包纏成紗的紡紗方法,特殊的成紗機理形成了噴氣紗特殊的成紗結構,噴氣紡紗的這種兩重結構特點(diǎn),使得噴氣紡紡包芯紗有一定的優(yōu)勢。噴氣包芯紗的紡制過(guò)程中,芯紗處于氣流漩渦的中心,逐漸被隨氣流旋轉的外圍短纖維層層包纏起來(lái),從而避免了環(huán)錠紡包芯紗在加捻中由于內外層纖維受力差異,存在的內外纖維轉移現象,因此,噴氣包芯紗是真正意義的包芯紗。噴氣紡紗的特殊的包纏成紗機理和包纏紗結構,使噴氣紡包芯紗的包覆效果較好。
總之,新型纖維及其混紡產(chǎn)品在噴氣紡技術(shù)上的成功應用,是近幾年噴氣紡得以快速發(fā)展的關(guān)鍵,多樣化新型纖維給噴氣紡技術(shù)的發(fā)展提供了新的發(fā)展機遇,使得其產(chǎn)品也呈現出多元化的發(fā)展趨勢,也為新型纖維找到了一種很好的紡紗技術(shù)。
2噴氣渦流紡(MVS)
MVS(噴氣渦流紡)是Muratec Vortex Spinner的簡(jiǎn)稱(chēng),其最初的設計目的是村田公司為了解決噴氣紡紗體系對纖維長(cháng)度的適應性差、只能紡滌綸及其滌棉混紡紗、不能生產(chǎn)純棉紗的不足,在噴氣紡的基礎上發(fā)展起來(lái)的另一類(lèi)噴氣紡紗機。作為一種更新型的紡紗技術(shù),噴氣渦流紡體現了較好的紡紗特性,其成紗有著(zhù)和環(huán)錠紗類(lèi)似的外觀(guān)特性,紗線(xiàn)條干好,毛羽少。
噴氣渦流紡紗的研究始于 20 世紀后期,國內外的紡織學(xué)者對噴氣渦流紡紗進(jìn)行了有益的探索。有關(guān)噴氣渦流紡成紗機理、紗線(xiàn)結構等的研究已相對比較成熟,國內外很多企業(yè)也引進(jìn)噴氣渦流紡進(jìn)行大批量商業(yè)化生產(chǎn)。
目前,噴氣渦流紡在世界范圍內已銷(xiāo)售 300 多臺,分布在 11 個(gè)國家,其中美國有 250 余臺(每臺 72 頭),經(jīng)使用反映良好。國內浙江、福建、山東等地的企業(yè)已經(jīng)或者正在引進(jìn)噴氣渦流紡,所以,噴氣渦流紡有望在今后得到很大的 發(fā)展。
噴氣渦流紡(MVS)與噴氣紡(MJS)在紡紗器機構上有較大的區別,研究發(fā)現,噴氣渦流紡其成紗過(guò)程是尾端自由端纖維的包纏加捻,雖然仍有部分無(wú)捻或少捻的紗芯,但紗芯的比例遠遠低于噴氣紗,而且,噴氣渦流紗中的包纏纖維的形態(tài)也不同于噴氣紗中的包纏纖維,因此,認為噴氣渦流紡具有明顯的自由端紡紗特征,但中心仍有未斷裂的一定量的連續纖維。噴氣渦流紡可以看成是部分自由端紡紗、半自由端紡紗或亞自由端紡紗。
筆者認為,噴氣渦流紡(MVS)仍然屬于噴氣紗技術(shù)的范疇,將其稱(chēng)為渦流紡,與傳統的渦流紡造成混亂,而兩者的紡紗過(guò)程與機理完全不同。立達公司最新推出的噴氣紡紗機,其在紡紗器結構上與村田公司的MVS較為相近。國內學(xué)者大都稱(chēng)為“噴氣渦流紡”,本文認為較為準確,既說(shuō)明了其紡紗過(guò)程,又與噴氣紡、傳統渦流紡有較好的區別。
雖然,噴氣渦流紡可以紡純棉紗,這也是其優(yōu)于噴氣紡的一個(gè)重要方面,但實(shí)踐證明,MVS仍然以紡棉型化纖為好,特別是纖維素纖維及其混紡。有企業(yè)開(kāi)發(fā)的多組分紗具有良好的風(fēng)格,如:Modal/滌綸/亞麻、精梳棉/粘膠/毛、粘膠/維綸/天絲®、Coolplus® /竹/圣麻® /Modal等噴氣渦流紗。此外,由于噴氣渦流紡的成紗過(guò)程更利于對芯紗的包覆,因此,用噴氣渦流紡開(kāi)發(fā)的包芯紗有著(zhù)更好的包覆效果。
目前,噴氣渦流紡發(fā)展較快,很多企業(yè)看好其未來(lái)市場(chǎng),并在投資建設,因此,筆者認為,進(jìn)一步加強對后續面料的開(kāi)發(fā),研究其適合的面料,拓寬市場(chǎng),增加后續產(chǎn)品品種及附加值,已成為當務(wù)之急,因為噴氣渦流紡的建設投入相對較高,一旦市場(chǎng)上出現較多的噴氣渦流紗,將會(huì )影響其附加值。
3結語(yǔ)
噴氣紡紗是一種新型紡紗技術(shù),與傳統的紡紗技術(shù)相比具有一定的優(yōu)點(diǎn),產(chǎn)品有其獨特的性能和用途,應用領(lǐng)域廣闊。隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步,特別是適合其紡紗特性的纖維與品種的進(jìn)一步開(kāi)發(fā),噴氣紡優(yōu)勢將愈加顯現,會(huì )得到更大更快的發(fā)展。
