转杯纺工艺及控制技术进步及产品质量控制

    国内外转杯纺纱的发展已有40多年了，近来，随着世界经济贸易的一体化及世界纺织工业转移速度的加快，我国转杯纺产业得到了新的发展。主要表现在转杯纱和纺纱机的市场活跃；产品质量提高；品种多样化；生产能力持续上升；转杯纺纱专业生产企业大量涌现。  
    进入21世纪以来，我国转杯纺纱进入快速增长期，每年以10万头～20万头的速度增长，估计目前国内设备总量不会少于160万头。转杯纺产品有牛仔布，绒类，卡其类，针织品，家纺装饰品，产业用品，废纺产品，非棉类产品（苎麻、紬丝、短毛类纯纺及混纺）。我国转杯纺已经形成一个独立、完整、成熟的产业体系，在转杯纺发展中起着举足轻重的地位与影响，世界转杯纺的重心正在逐步向中国转移。下面就当前转杯纺技术的发展趋势、新型转杯纺设备的性能、产品开发和工艺配置及纺纱质量控制方面的有关问题进行探讨，旨在为转杯纺产品结构的调整、产品质量的提高及转杯纺纱整体技术水平的提升提供一些参考，共同促进我国转杯纺技术持续、健康地发展。

1  转杯纺技术进步

1.1转杯纺技术进步是在转杯纺纱机激烈竞争中不断发展的

1.1.1自排风式和抽气式的竞争 

    捷克自排风转杯纺纱机在20世纪60年代至70年代，统治了整个世界转杯纺纱机的市场。但是西方三大机械厂商避开捷克，独自发展抽气式转杯纺纱机，在20世纪70年代起便在市场上展开竞争。经过30多年的相互竞争，一直到1999年和2004年捷克的Elitex公司（现成了苏拉捷克公司）和Usti公司（现成了立达公司的一部分）先后从自排风转杯纺纱机转向抽气式转杯纺纱机。

1.1.2机型的竞争 

    赐来福公司从1979年推出Autocoro系列全自动转杯纺纱机后，在竞争中不同机型的转杯纺纱机在自动化、转速、头数等方面不断地向前发展。首先是全自动转杯纺纱机和普通转杯纺纱机（包括自排风和抽气式）之间的竞争。在这个竞争中，普通转杯纺纱机的低转速、低质量和人工接头逐渐难以适应不断发展的市场需要，而全自动转杯纺纱机的高昂价格又难以被发展中国家所接受。
从21世纪初，半自动转杯纺纱机崭露头角，并犹如雨后春笋般地发展起来。它把转杯改为抽气式，应用半自动接头技术，使转速发展到6万r/min～11万r/min,纺纱质量可与全自动媲美，而机器价格不到全自动的三分之一。以“全自动转杯纺纱机的质量，普通转杯纺纱机的价格”赢得广大纺纱企业的青睐。

1.1.3创新和保守的技术竞争 

    转杯纺纱技术的发展史实际上就是转杯纺技术不断创新的过程。从罗拉牵伸到分梳辊分梳；从要不要排杂装置到逐步完善排杂回收系统；从自排风到抽气式；从转杯3万r/min到15万r/min；从160头到400头；从纺棉到多原料、多纱号的产品开发；从低级原料、低档产品向中细号针织、机织产品；从普通人工接头到自动、半自动接头；从多故障到少且*，不断地提高设备的稳定可靠性等。在这场竞争中，坚持不懈努力创新的纺机企业，如赐来福公司和立达公司，就得以生存发展。创新与保守的竞争使转杯纺纱机制造业从自由竞争，通过兼并、破产形成垄断集团。

1.2转杯纺纱机的分类及设备的选择

1.2.1 转杯纺纱机的分类

转杯纺纱机按自动化程度分为全自动转杯纺纱机、半自动转杯纺纱机及普通转杯纺纱机，其主要特征见表1。

       表1  不同自动化程度转杯纺纱机主要特征
　　　　　　机型全自动转杯纺纱机半自动转杯纺纱机普通转杯纺纱机
转杯转速/r·min-180000～～10000030000～60000
自动化程度全自动：自动清洁、接头、落筒、在线检测、生产数据打印、电子清纱等半自动：半自动接头、生产数据与工艺显示、电子清纱（有或无）手工操作
代表机型Autocoro系列，R系列BT923，BD-D320，TQF268等BD200，FA601，TQF168等 


    全自动、半自动和普通转杯纺纱机在产量、自动化程度上存在着很大的差别。普通转杯纺纱机在21世纪以前是我国的主要机型，其中自排风式转杯纺纱机的数量zui多。近年来，随着转杯纺技术的发展，普通转杯纺纱机正在逐步被全自动和半自动转杯纺纱机取代，主要原因如下：
       （1） 普通转杯纺纱机转速低、产量低。
       （2） 自排风式转杯纺纱机转杯内积杂多等因素，造成成纱质量稳定性差。
       （3） 接头纱疵、竹节纱疵、纺纱纱疵较多。
       （4） 自动化程度低，特别是接头技术。
       （5） 卷装一般较小，成形较差，若改为大卷装则由于转杯转速低，产量少，占地面积大，在经济上仍不合适。 
    近几年来，普通转杯纺纱机市场已大幅下降，但对于纺制非棉类纤维产品、低档粗号纱以及对转杯转速要求不高时，利用普通转杯纺纱机生产仍可降低生产成本，获得较高的经济效益。

1.2.2半自动与全自动转杯纺纱机的比较（见表2）

       表2半自动与全自动转杯纺纱机的比较
全自动转杯纺纱半自动转杯纺纱
国外代表机型Autocoro系列，R系列BT923，BD-D320 
国内代表机型无TQF268；RFRS10
适纺转杯转速/r·min-190000～12000060000～100000
适纺纱号/tex72～1897～18
成纱质量基本相同基本相同
接头效率/%80～10080～100
接头质量佳略低于全自动
自动化程度佳一般
劳动生产率佳一般
生产成本高低
机器价格约500万元（360头）约90万元～180万元（240头） 


    在2001年～2003年期间我国引进了Autocoro系列和R系列转杯纺纱机约300多台，10万多头，这对促进我国转杯纺纱的技术进步，产业升级起着重要的作用。但由于其昂贵的价格，较高的生产成本，以及欧元升值等因素，使我国纺纱企业望而止步。半自动转杯纺纱机虽然从21世纪才开始发展，但由于其在产品质量、设备生产率、机器价格、生产成本、投入产出比等方面的综合优势，很快占据了我国转杯纺纱机市场的主导地位，也成为我国转杯纺产品设备结构调整、技术进步的主要机型。

1.3我国转杯纺技术进步方向

1.3.1转杯纺用纤维原料继续朝着多元化、混合型及综合合理利用的方向发展 

    转杯纺的纤维原料以棉和化纤为主，但麻、毛、丝、新型化纤原料的开发，特别是新型化纤原料（天丝、莫代尔、超细纤维、差别化纤维、功能性纤维）的开发，将会给转杯纺带来新的生命力。在产品开发中，特别要利用转杯纺具有高度并合的优点进行多种纤维的混和利用，要利用转杯纺更适合长、短、粗、细纤维混纺的特点。此外，转杯纺要合理利用传统环锭纺不宜纺制的低档纤维原料，合理回用废棉、下脚、再用纤维等。

1.3.2 转杯纺产品向、中细号针织和机织纱方向发展

1.3.3转杯纺设备向自动化、多功能化发展

       （1） 国产全自动转杯纺纱机的研制继续深入发展。
       （2） 半自动转杯纺纱机朝着进一步提高转速，改善接头质量，增加机台的头数以及多功能化方向发展。
       （3） 研制转杯纺设备，有中、长纤维转杯纺纱机，包芯复合纱转杯纺纱机，竹节纱转杯纺纱机等。

1.3.4转杯纺企业向规模集约化发展 

    近来，大型转杯纺企业（如新疆天山集团、浙江科尔公司、山东魏桥集团、江苏华芳集团等）不断涌现，这些企业拥有几十台、几百台转杯纺纱机，配置的前纺开清棉、梳棉、并条设备，拥有良好的生产环境，配置专业生产技术人员，使产品上档次、有规模、高质量、低成本，逐步成为我国转杯纺产业的*。我国温州地区有1000多台转杯纺纱机加工再用纤维原料，形成集约化地区生产。转杯纺企业向规模集约化发展有利于促进转杯纺技术进步，提高产品质量，增加效益。

1.4提高我国转杯纺纱技术的途径

       （1）独立自主地发展国产转杯纺纱机和引进*进转杯纺纱机相结合，国产转杯纺纱机始终占据70%以上的主导地位。
       （2）要加强纺机厂、纺纱厂、高等院校、科研单位、专件厂之间的紧密结合，加快我国转杯纺纱技术的进步。
       （3）注重学术、技术的研究和交流，推动转杯纺纱技术的发展。

2  转杯纺产品开发 

   现在转杯纺的适纺原料及产品十分广阔。我国转杯纺纱的适纺原料以棉、化学纤维（粘胶、涤纶、腈纶等）及其混纺产品为主，同时非棉类天然纤维原料如短麻、短毛、紬丝等及其混纺纱也很多。转杯纺显著的经济效益促进了转杯纱产品的开发，同时转杯纺纱机设备性能的提高也促进了转杯纺新产品的开发和纱线品质的提升。
2.1棉类转杯纱及其制品（见表3）

       见表3  棉类转杯纱及其制品
类别品种主要特点纱号/tex
牛仔布靛蓝、轻薄、花式、弹力、改性布面丰满、平整挺刮、厚实，纹路清晰28～108
绒类织物灯芯绒、仿平绒、彩条绒、彩格绒、印花绒布等OE纱捻度内紧外松，有利于起绒、割绒、印染、色泽鲜艳、布面明快光洁28～58
纱卡、平布、绒毯粗纱卡、中纱卡、粗平布、中平布、线毯、挂毯、领衬布布面光洁、手感厚实、色泽鲜艳、强力稍低、耐磨性好28～58
床上用品印花床单、被单、床罩、枕套等布面光洁清晰，染色鲜艳、手感厚实、耐磨24～58
装饰布沙发布、窗帘、台布、餐布、花边、贴墙布等厚实、耐磨、色泽鲜艳28～84
针织品衫、裤、袜、手套、运动服、文化衫、汗衫、T恤等均匀、光洁、毛羽少、针织工序断头少18～96
产业用品PU革底布、帐篷、汽车内用布绒毛直立、布面匀整36～84
废纺产品劳动手套、帆布原料成本低有竞争力，但强力稍低58～97


2.2非棉类转杯纱及其制品 

    非棉类纤维产品主要是指毛、麻、丝及其与化学纤维混纺制成的产品。非棉类纤维长度差异大，长度在38mm以下的非棉类纤维基本上可用棉型转杯纺设备及其前纺制条工艺。长度在38mm～80mm的非棉类纤维可选用毛型转杯纺设备及其相应的前纺制条工艺。

2.2.1毛类转杯纱及其制品（见表4）

       表4  毛类转杯纱及其制品
类别原料混纺比例/%纱号/tex制品性能


羊毛纯羊毛100125～63麦尔登呢、交织呢呢面细腻厚实，光泽鲜艳，弹性好成本低，但容易起毛、起球
毛、粘胶、涤、腈
95～20
97～32维罗呢、*呢、女衣呢、花呢、三合一呢
兔毛兔毛、羊毛、棉、涤、腈
95～20
77～33顺毛呢、三合一呢、西服、套裙、夹克等布面丰满，弹性好，柔软保暖，但容易脱毛
羊绒纯羊绒
100
71～45短顺毛大衣呢、围巾、内衣呢面平整，柔软舒适，但捻缩大，强度低。
牦牛绒牦牛绒、腈纶65/3574～63针织绒类织物呢面平整，强度低


2.2.2麻类转杯纱及其制品（见表5）

       表5  麻类转杯纱及其制品
类别原料混纺比例/%纱号/tex制品性能

苎麻纯苎麻10095～45纯麻纱条干均匀、强力低
麻、棉、紬丝、天丝、涤、毛75～3583～33细布、斜纹、针织、机织面料粗犷、挺刮、透气、舒适　

亚麻纯亚麻10045漂白布滑爽、易洗、快干、卫生
麻、棉、涤、腈55～15针织面料、细布、粗纺时装呢
大麻麻、棉、涤、毛55～2045～28劳动布、针织品、混纺花呢粗犷、硬挺、保健
罗布麻麻、棉、紬丝75～5059～36平布、内衣、针织品保健、抗菌
黄麻麻、棉、涤、粘50～2580～50服装、装饰布粗犷、硬挺



2.2.3 丝类转杯纱及其制品（见表6）

       表6  丝类转杯纱及其制品
类别原料混纺比例/%纱号/tex制品性能
绢丝绢纺3号绵10036～1 6针织品、T恤、披肩、
休闲服条干好、柔软、丝感好
绢丝、羊绒85～55
紬丝纯紬丝10097～25牛仔布、休闲服、女裙、衬衫、T恤、文化衫丝粒有立体感、丝感舒适、飘逸
丝、棉、麻、毛、粘胶、涤80～7072～40粗线密度针织品综合两种纤维的风格
柞蚕丝丝10058～38针织品、文化衫、T恤柞丝感


2.3 针织用纱和机织用纱 

    全自动转杯纺纱机和半自动转杯纺纱机的发展，使我国转杯纺装备落后的面貌发生了显著的变化。由于转速的提高，转杯纺适纺号数已从过去的97 tex～36tex发展到29 tex～14.5tex，改写了原来转杯纺“吃下脚料，生产低档纱”的历史。纺好中细号OE纱是一个系统工程，它涉及到纤维原料、前纺工艺、半制品质量和转杯纺设备与工艺。

2.3.1纤维原料 

    纺制29tex～14.5texOE纱使用的纤维原料主要是棉、粘胶、涤纶、新型化学纤维，可以进行纤维的混纺。纤维性能指标有长度、细度、强度及伸长、天然卷曲、原棉含杂、成熟度及摩擦性能等，生产中细号纱时，这些指标对环锭纺和转杯纺的可纺性及成纱质量有不同的影响。纤维各性能指标对转杯纺纱的影响程度从大到小依次为：强伸性，细度，成熟度，（天然卷曲），长度，含杂，摩擦性能；纤维各性能指标对环锭纺纱的影响程度从大到小依次为：长度，强伸性，细度，成熟度，（天然卷曲），摩擦性能，含杂。

       纺制中细号棉转杯纱时，则需选用强伸性（强力和伸长）好、细度细、成熟度好、长度整齐的棉纤维原料。某公司纺制C18texOE纱的配棉成分见表7。 

     表7  C18texOE纱的配棉成分
产地技术等级比例/%含杂率/%马克隆值品质长度/mm匀度短绒率/%断裂强度/cN·tex-1
乌兹别克228202.84.534.51251.913.421.5
西非228252.13.633.11049.416.321.0
墨西哥227301.94.332.61019.715.725.6
美国227102.54.033.5999.615.820.1
印度228153.54.933.01173.912.022.9
配棉2.434.233.31094.714.822.7


       纺中细号棉转杯纱时需注意纱横截面纤维的根数：
       纱截面纤维的根数＝纱的线密度/纤维线密度×10 
       OE纱截面的根数一般需要大于130根。针织纱由于捻度低，纱截面纤维根数需多些。若以130根为限，则中细号转杯纱采用的纤维应细于表8中的数值。 

     表8  中细号转杯纱采用的纤维细度
纱的线密度/tex2924201816141210
纤维线密度/dtex2.21.81.51.41.21.00.90.8

　　 
     生产实践表明，纺20 tex粘胶OE纱时，不能全部采用1.5dtex的粘胶纤维，需混用一部分1.2dtex的粘胶纤维方可获得较好的纺纱效果。当然，若纤维柔软性好、卷曲多、表面摩擦因数大些，则选用的纤维线密度可稍大些。一般说来，纤维细度细些，纱截面根数多些，有利于转杯纺纱的稳定性，改善成纱条干均匀度、强力和手感。