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集聚纺纱技术发展回顾与展望倪远（上海东飞当代纺织技术研究所）摘要：本文追溯和回顾了环锭集聚纺纱技术50年来发生发展历程，评述了集聚纺纱技术应用效应和集聚纱线产品特性及品质定位，对几种应用中集聚纺系统进行了特点与机理分析和比较，解析了集聚纺纱技术国产化应用现状与发展趋势，指出了国产化集聚纺有着良好发展契机和空间核心词：集聚纺纱技术；气动负压集聚；柔性集聚元件；刚性集聚元件；机械集聚；毛羽；洁强效应；国产化应用1、环锭集聚纺纱技术概述环锭细纱机牵伸技术不断朝着提高成纱质量和增大牵伸倍数方向发展，由于牵伸系统技术进步，新设备、新专件、新器材和新工艺不断涌现，成纱品质逐年上升，USTER公报记录值水平逐渐提高，开发高挡纱线品种上获得很大进步。国内细纱大牵伸构造和工艺已达到50~150倍第三代世界先进水平。但对于影响纱线品质毛羽项目，始终没有较好解决方案。成纱毛羽未能得到较好控制，反而有所增多，成为当代环锭纺技术发展瓶颈。因而，减少纱线毛羽，特别是有害毛羽，是环锭纺纱技术长期谋求解决课题。为了使牵伸后须条狭窄致密，在牵伸区域中曾采用各种集束器，但效果均不抱负。在下游应用高速化和最后产品档次日益提高今天，更迫切需要解决纱线毛羽危害。实践表白，纱线毛羽重要发生在细纱牵伸前钳口出口处形成三角区，通过牵伸后须条横向宽度拓宽，而气圈纱条较窄，经导纱钩向上传递捻回无法所有到达前罗拉钳口，使须条宽度收缩成加捻三角形，处在须条三角形边沿纤维与中部纤维因位置不同而受力不同，就会发生纤维在须条内外层重复转移，纤维端部因暴露在外形成纱线毛羽。同步纤维在须条内外层重复转移过程中，与须条轴向平行性较差，纤维强力运用系数较低，也是单纱强力远低于纱截面所有纤维强力之和要因。纱线毛羽对纺织品外观、手感和用途均有较大负面影响；对细纱车间和后续工序环境、生产效率也产生不利影响。环锭集聚纺纱技术研发，是使进入加捻区须条充分集聚致密，从而达到提高成纱质量档次目。其基本构造是在环锭细纱机牵伸区与加捻区之间增长一种集聚区，运用负压气流或者运用机械集束器对纤维运动产生集聚效应。使那些处在须条边沿上纤维端，能有效地向须条中心汇集，最后最大限度地本文刊登于《纺织导报》减小纺纱三角区。这一集聚过程效果就是使纱条紧密、光洁、毛羽大幅度减少、单纱强力和断裂伸长明显改进、成纱常发性疵点和偶发性疵点明显减少。并且，纱线断裂功、摩擦系数和织物光泽度、表面疵点数、耐磨损度及至染色清晰和精细度等等均有质改进。近十近年来，集聚纺纱技术已成为纺纱这个老式技术领域里最活跃和最具活力一项技术创新，其体现为：其一，从知识产权保护专利申请量上看，从1月至4月中华人民共和国专利局公示以集聚纺纱技术为主题或与之密切有关专利申请不少于480项，而同期国际专利分类体系（IPC）D01H小类（纺纱或加捻）D01H5大组（牵伸设备和机构）共计为1433项，集聚纺纱技术专利申请量占有关纺纱专利总量三分之一强。因而，可以毫不夸张地说，集聚纺纱技术是近阶段纺纱技术领域发展第一热点；其二，从参加研发、设计和实验成员来看，其包括纺机主机厂商、专件器材厂商、院校和科研单位及众多纺纱公司，国际上几乎所有细纱机主机厂商均有配套集聚纺纱设备，国内某些非主机厂商甚至专做或重点致力于集聚纺装备加装改造，并已成为国内集聚纺装备推广应用生力军；其三，从实际应用状况看，近十近年来集聚纺在行业应用量直线上升，纺纱及下游应用获得了卓有成效经济效益和社会效应；其四，从品质特性看，环锭集聚纺纱线在洁、强等品质方面明显优于所有其他纺纱形式纱线，成为名副其实纱线之“王”。对于环锭集聚纺纱技术名称，当前国内纺织业界使用称谓较多，涉及：紧密纺、集聚纺、精密纺、卡摩纺、舒服纺、汇集纺、密实纺、依丽纺等等，普通较为认同“紧密纺”这一通俗称谓。但作为一种术语笔者以为完整地称之谓“环锭集聚纺纱技术”较妥，其相应纱线称为“环锭集聚纱线”，也可简称为“集聚纺”和“集聚纱”。与“集聚纺”相相应英文术语应当为“compactspinning”。但是国外申请人在中华人民共和国提出专利申请中还采用了“compress、compact、condense、bundle”等各种单词各种变化形式来表述“纤维集聚”这一集聚纺技术本质特性，而这些单词意译采用了“汇聚、凝聚、凝缩、集束、集聚、压缩、压实”等词汇。集聚纺纱技术通过变化纤维排列，使成纱物理性能和外观大大改进，确切地说，集聚纺纱技术是实实在在地提高了纤维特性运用率，使原本无序、被挥霍了那某些资源，尽量有序化和运用起来。正是这样，集聚纺纱技术发展，使环锭纺纱线品质有了明显提高。从此开始，环锭纺纱技术增添了强劲活力，从过去到当前，环锭纺纱技术始终是纺纱业主流技术，有了集聚纺纱技术，将来环锭纺纱技术图1US3122794号美国专利仍将无可代替地保持为纺纱业主流技术地位。2、集聚纺纱技术发展历程当代工业技术发展过程中，创新技术发布必然最早、最权威地浮现于专利文献，集聚纺纱技术也不例外。最早见诸于专利文献，将气动集聚设计用于纺纱技术也许是创造人KLEINNORMANE在1961年3月3日申请US3122794号美国专利（图1），而真正将牵伸与集聚分置气动集聚纺纱则出当前二十世纪八○年代，如法国创造人JEANVENOT在1982年1月26日申请US4488397号美国专利（图2），其是置于普通牵伸装置下游一种带三角凹槽气动集聚轮，具备形态集聚与气动集聚双重集聚功能；尚有奥地利创造人伊恩斯特·费荷尔于1988年2月15日专利申请，其是运用负压气流动力将细纱牵伸后一根粗纱须条分为两股细纱气动集聚纺纱方式；到1988年9月29日创造人伊恩斯特·费荷尔又申请了一项运用正压气流和负压气流同步作用气动集聚纺纱构造奥地利专利（图3），这一构造与当前应用气动集聚技术非常接近。46-罗拉驱动机构41-集聚与断头负压系统29-中空牵伸-集聚罗拉31-吸风小孔44-笛管图2US4488397号美国专利6-气流集聚槽轮7-集聚吸孔15-吸孔曲线轨迹ɑ-集聚角图3奥地利创造人恩斯特·费荷尔专利申请10-牵伸-集聚罗拉（抽吸鼓）9-牵伸前胶辊13-阻捻胶辊16-导流组件18-气流导向偏转屏上述几项技术集聚元件都是采用大直径刚性抽吸鼓。从这些专利文献中可以看到，当时将上述气动集聚技术应用于纺纱目重要是增长纱线断裂强度、提高纺纱速度和纺制较细成纱，而未提及改进毛羽。最早见诸于专利文献，将机械集聚设计用于纺纱技术是1961年俄罗斯RU160973号专利，其与当前应用机械集聚形式非常接近。这也许是最早提出牵伸区与集聚区别置集聚纺纱技术方案。图41961年俄罗斯RU160973号专利3-前罗拉4-前胶辊5-阻捻胶辊14-集聚器随着技术发展，纱线后续应用高速生产过程及成品织物质量对纱线品质规定不断提高，纱线条干均匀度、断裂强度及涉及毛羽在内纱线外观疵点品质项目愈来愈受到业界注重，单纱强力和毛羽几乎是制约高速织造生产率重要障碍。由于集聚纺纱可以同步改进强力有关指标和大幅减少毛羽，因而，此后九十年代十年中，关于气动集聚纺技术被业界注重，由各种集聚元件如金属抽吸鼓、网格圈和带孔皮圈等构成集聚纺纱方案相继设计出来，被用于研发及专利保护。期间，采用机械约束方式机械集聚纺纱技术方案也付之实行。由此，来源于二十世纪六十年代、实用于二十世纪九十年代集聚纺纱技术，进入了一种蓬勃发展期。在1999年巴黎ITMA1999展会上，瑞士立达（Rieter）公司、德国青泽（Zinser）公司、德国绪森（Sussen）公司等初次展出带有集聚纺纱技术细纱机，标志着这个附加在老式环锭纺纱技术上创新技术，开始了商业化运作。随后21世纪初十年中，国内外集聚纺纱技术发展和应用如火如荼。在北京CITME展会上，瑞士立达（Rieter）公司、德国青泽（Zinser）公司、德国绪森（Sussen）公司、意大利马佐里（Marzoli）公司和日本丰田（Toyota）公司等在中华人民共和国展出了各自集聚纺纱技术细纱机，预示着国外纺织机械阵营正面进军庞大中华人民共和国市场开端。在上海ShanghaiTex展会上，德国绪森（Sussen）公司展示了运用集聚纺纱技术生产集聚赛络股线EliTwist，还开发了集聚赛络菲尔和集聚赛络包芯纺设备，即集聚纺、赛络纺、包芯纺组合纺纱技术。在北京CITME展会上，国内纺机公司展示了各自开发或仿制集聚纺纱设备，显示了国内纺机公司对新技术学习和研发能力，预示着集聚纺纱技术国产化应用开始。无论是技术合伙还是仿制研发，都体现出国内纺机厂商乃至整个行业对新技术追随和热衷。在CITME展会展示集聚纺纱机国内细纱机主机厂商涉及经纬纺机榆次分公司、马佐里（东台）纺机有限公司、上海二纺机股份有限公司、山西鸿基实业有限公司、浙江舟山四八零六工厂和浙江日发纺织机械有限公司等。由于多家国内纺机专件厂商加入国产细纱机改装加装集聚纺纱装置行列，集聚纺纱技术国产化应用发展迅猛。究竟，集聚纺纱技术有关研讨会记录资料显示，国内应用集聚纺纱锭数在70万枚左右，涉及国内外纺机厂商20多家。全国集聚纺技术研讨会信息显示不完全记录数据，国内应用集聚纺纱锭超过100万枚。单个棉纺厂最大集聚纺纱锭规模达24万枚左右。全国集聚纺纱技术开发应用研讨会会议报道，国内应用集聚纺纱锭达到260多万枚。即便如此，与身处全球纺织大国、纱锭规模过亿地位相比，国内集聚纺纱纱锭占总纱锭数比例仅为约2.6%，实际应用也许稍不不大于这一数量，而欧美发达国家集聚纺纱锭占总纱锭数比例高达20％，可见集聚纺纱应用品有较大发展空间。在上海CITME暨ITMA展会上，国际上已经产品化五种集聚纺均有样机展示，涉及立达金属吸鼓式、绪森三罗拉吸管网格圈式、丰田四罗拉吸管网格圈式、青泽带孔皮圈式和瑞士罗托卡夫特（Rotorcraft）公司磁性机械集聚式。在上海CITME暨ITMAASIA展会上，集聚纺展示样机数量为历届纺机展会之最，共有18台运营机台，有关参展厂商为3家国外公司和11家国内公司。此外，有不完全资料显示，到立达合计销售金属吸鼓式集聚纺纱锭200多万枚、绪森合计销售三罗拉网格圈负压式集聚纺纱锭300多万枚、罗托卡夫特合计销售磁性机械集聚式150多万枚，此外青泽和丰田也有一定数量市场推广。全球集聚纺应用纱锭预计不少于一千万枚。3、集聚纺纱技术构造分类和集聚机理3.1集聚纺纱技术构造分类集聚构造是集聚纱纺技术核心技术，集聚元件是集聚纱纺技术核心性元件。集聚构造和集聚元件特性和性能决定了集聚纱纺技术质量和类型。依照集聚元件产生集聚作用方式不同，既有集聚纺纱系统可分为两大类：一类是气流集聚型集聚纺纱系统，它是以集聚元件产生负压气流吸力集聚作用；另一类是机械集聚型集聚纺纱系统，它是以集聚元件产生机械压束力集聚作用。在气流集聚型集聚纺纱国别公司系统或装置名称集聚纱品牌集聚元件瑞士立达RieterComforSpinCOM4卡摩纱抽吸鼓吸风斜槽+偏转屏德国欧瑞康OerlikonAirComTex德国绪森SuessenElitecom-PactsetEliTe倚丽纱网格圈意大利马佐里MarzoliOlfilOlfil日本丰田ToyotaRX240-NEW-ESTNEW-EST新锐纱网格圈德国罗托卡夫特RotorcraftRoCoSCOMACT4RoCoS罗卡斯陶瓷集合器集聚导向带孔胶圈吸风小孔+导流板网格圈吸风斜槽吸风斜槽吸风斜槽喇叭口集聚元件驱动形式前罗拉直接阻捻罗拉前罗拉阻捻前罗拉阻捻一级摩擦胶辊二级摩擦胶辊二级摩擦前罗拉阻捻罗拉一级摩擦(磁性加压)系统中，按照气流集聚元件构造特性可以进一步分为刚性集聚元件型集聚纺纱系统和柔性集聚元件型集聚纺纱系统两类，如表1。表1集聚纺纱技术构造分类表集聚纺纱技术构造气动负压同步集聚机械约束固定集聚刚性集聚元件前罗拉吸鼓网格圈滤筛柔性集聚元件带孔皮圈磁性力加压喇叭口集聚国际上较早推出集聚纺系统制造商有六家公司，其中有五家公司采用气流集聚纺纱系统：瑞士立达公司研发ComforSpin集聚纺纱系统、德国绪森公司研发EliTe集聚纺纱系统、德国青泽公