喷气涡流纺纱线的研发与应用

（一）喷气涡流纺试纺原料

1.天然纤维　大自然中能够称作纤维的有成千上万种，但是目前能够被纺织业广泛使用的天然纤维也就是十几种，其中以棉、毛、丝、麻使用最为广泛。天然纤维最大的特点是外观形态以及力学性能等方面的离散性很大，这给纺纱带来很多特殊的问题。喷气涡流纺由于特殊的纺纱方式，对天然纤维的可纺性能有着更高的要求。

（1）棉。从外观形态上来讲，棉纤维最大的优点是纤维的直径细，其缺点是纤维长度偏短且纤维整齐度偏差；从纺纱原理来讲，在其他条件相同时，纤维越长，其构成纱线的力学性能越好。在保证成纱具有一定力学性能的前提下，棉纤维的长度越长，纱线的毛羽越少，条干等方面的指标也就越好。

在传统环锭纺纱机上生产的纯棉纱线品种多、质量优，已积累了丰富的生产经验，但在喷气涡流纺纱机上生产纯棉或棉混纺纱线却难度较大。主要是由于喷气涡流纺生产纱线对原料要求较高，要求使用原料长度长、纤维细、整齐度高，从而使纱线能达到一定强力；但棉花与化纤比较，长度较短，除长绒棉外多数长度在25～30mm，且有相当数量的短绒（10%～15%），因长度整齐度不高而给生产带来一定困难。

（2）麻。麻纤维种类也很多，主要以亚麻、苎麻、大麻、黄麻、罗布麻为主。麻类纤维的主要特征是细度相对偏粗、缺少卷曲、纤维模量偏高、刚度较大、纺纱毛羽多、纺高支纱难度大。喷气涡流纺可采用亚麻纤维。麻类纤维中亚麻相对较细，单纤维细度一般在12～17μm，但纤维的长度较短，为17～25mm。从力学性能来看，亚麻比较硬脆、刚性大、弹性低、抱合力差、纤维断裂与伸长率小，纤维可纺性较差，成纱支数也难以提高。所以，亚麻纤维生产喷气涡流纺纱需要与纤维素纤维混纺，且亚麻纤维比例建议不超过30。为提高亚麻纤维在喷气涡流纺工序的可纺性，应使用脱胶效果好、麻皮含量少的高档亚麻。在棉纺设备上生产麻纤维，应在生产前对亚麻纤维进行充分的预处理。

（3）羊毛。羊毛主要分为绵羊毛和山羊毛。绵羊毛形态上最大的特点是够长而不够细，且细度差异大。按细度来分，绵羊毛可分为超细毛（直径小于14.9μm）、细毛（直径18～27μm，长度小于12cm）、半细毛（直径25～37μm，长度小于15cm）以及粗毛（直径20～704μm）。超细毛也就是极细羊毛，由于生物育种技术的发展，国际上极细羊毛的细度也是越来越细，有的已经可以达到13μm以下。从力学性能来讲，绵羊毛纤维强度偏低、弹性大、断裂伸长率高。绵羊毛的纺纱性能较差，从生产实际来看喷气涡流纺可以生产一定比例的绵羊毛品种，建议与纤维素纤维混纺，所占比例不超过30%。在棉纺设备上生产毛型纤维，需在生产之前对绵羊毛纤维的长度和养生方面进行充分的预处理，以提高其可纺性。

羊绒纤维属于特种动物纤维，只有出自山羊身上的绒才称作羊绒，也就是山羊绒。羊绒是一根根细而弯曲的纤维，其中含有很多空气，并形成空气层，可以防御外来冷空气的侵袭，保留体温不会降低。羊绒比羊毛细很多，外层鳞片也比羊毛细密、光滑，因此，重量轻、柔软、韧性好。纤维横截面近似圆形，平均细度多在14～16μm，细度不匀率低，约为20%，长度一般为35～45mm，强伸长度、吸湿性优于绵羊毛。若生产喷气涡流纺纱线，建议与纤维素纤维混纺，所占比例不超过30%，羊绒纤维在生产之前同样需要进行预处理，以使纤维可纺性能提高。

2.化学纤维

（1）黏胶纤维。黏胶纤维属于纤维素纤维，它是以天然纤维为原料，经碱化、老化、磺化等工序制成可溶性纤维素黄原酸酯，再溶于稀碱液制成黏胶，经过湿法纺丝制成。目前我国生产的黏胶有普通黏胶纤维、富强纤维和强力黏胶纤维。

由于黏胶纤维本身强度较低，通过原液染色后强度更低，因此，需要与强度较高的纤维混纺，可以达到增强效果，并可发挥各种纤维的特性。

（2）涤纶。涤纶即聚酯纤维，由短脂肪烃链、酯基、苯环、端醇羟基构成。涤纶分子中除存在两个端醇羟基外，并无其他极性基团，因而涤纶亲水性极差。采用熔纺法制得的涤纶在显微镜中观察到的形态结构具有圆形的截面和无特殊的纵向结构，在电子显微镜下可观察到丝状的原纤组织。

涤纶具有强度高、抗皱性好、易洗快干等优点，是国内外合成纤维中产能最大和用途最广的纤维之一。但由于涤纶分子结构紧密，初始模量较高，若不经过改性处理，则在喷气涡流纺设备上使用难度较大。为了使涤纶适合在喷气涡流纺纱机上加工，国内外纤维制造商对纤维从物理与化学性能上进行处理，改进纤维的外观结构，推出了超仿棉、吸湿排汗纤维、蜂窝型结构涤纶等。

（二）喷气涡流纺产品

1.喷气涡流纺色纺纱　色纺纱是目前十分流行的一类纱线，它先将纤维染成有色纤维，然后将两种或两种以上不同颜色的纤维经过充分混合后，纺制成具有独特混色效果的纱线，色纺纱能实现白坯染色所不能达到的朦胧的立体效果和质感，还可以最大限度地控制色泽。因此，颜色柔和时尚，能够应对小批量多品种灵活生产的色纺纱，被越来越多地运用于中高档服饰中。

色纺纱由于采用先染色、后纺纱的新工艺，缩短了后道加工企业的生产流程，降低了生产成本。比传统工艺节水减排50%以上，符合低碳环保要求，生产一件普通的衣服，色纺纱可节约4kg水。如果过去的一年，中国所有的纺织品都采用色纺纱的话，可节约5000万吨水，并具有较高的附加值，相对于采用先纺纱后染色的传统工艺，色纺纱产品性能优于其他纺织产品，有较强的市场竞争力和较好的市场前景。

色纺纱染色工艺独特，在纤维染色、配色及多纤维混纺方面具有较高的科技含量。更多新型面料的诞生，促进了服装、家纺产品呈几何级数增长。整个纺织行业中，传统工艺的占比为65%左右，染色纱占20%左右，色纺纱占15%左右，因此，色纺纱的成长空间很大。现在还是靠流通拉动生产，未来如果实现消费拉动生产，则色纺纱的前景就不可估量。

色纺喷气涡流纺纱具有毛羽少、耐磨性佳等优点，制成的织物色彩靓丽，有利于提高纱线的附加值，增加盈利空间。近几年来，浙江纺纱企业加大了对喷气涡流纺色纺纱的开发，其中湖州威达、华孚金瓶、杭州宏扬、杭州奥华等企业已成功在喷气涡流纺机上开发出三大系列色纺纱线。生产品种有以下三大类。

（1）麻灰系列色纺纱。麻灰系列色纺纱有两种：纯黏胶纤维麻灰纱以及黏胶纤维和其他纤维混纺麻灰纱。前者采用原液着色黏胶纤维与本色黏胶纤维混纺，后者是将10%～30%天丝、涤纶、腈纶等强力较高的本色纤维混入原液着色黏胶纤维中，既可提高纱线强力，又可克服黏胶纤维过于柔软的缺点，纱线风格改善，附加值提高。该类纱线可根据用户要求来生产深、中、浅色，通过调整混用本色纤维的比例即可实现，如图3-22所示。目前麻灰系列色纺纱主要用作针织内衣用纱，具有良好的吸湿、透气、亲肤性能。

图3-22　麻灰系列色纺纱

麻灰系列色纺纱（彩图）

（2）彩色系列色纺纱。彩色系列色纺纱是用有色黏胶与其他多色彩纤维混合纺纱而成，有丰彩系列、七彩系列多种，如浙江湖州威达纺织公司（以下简称“湖州威达”）生产的“威彩纱”（图3-23），采用92%的黑色黏胶与8%的七彩涤纶混纺，使纱线与织物呈现出新颖、多彩、靓丽的风格。平湖市华孚金瓶纺织有限公司（以下简称“华孚金瓶”）近几年先后开发了喷气涡流纺闪光纱、亮光纱、点子纱、七彩纱等多种色纺纱，将彩色黏胶与三角异形涤纶、彩色涤纶及彩色涤纶粒子等混纺，混合比例仅10%左右即可使纱线呈现闪光、发亮、多彩色的效果。

图3-23　彩色系列色纺纱——“威彩纱”

彩色系列色纺纱——“威彩纱”（彩图）

（3）多纤混纺色纺纱。由于黏胶纤维本身强度较低，通过原液染色后强度更低，如与强度较高的纤维混纺，可以达到增强效果，并可发挥各种纤维的特性。如湖州威达开发的“威涤纱”采用1.33dtex×38mm彩色涤纶与有色黏胶纤维进行混纺，“威尔纱”采用1.33dtex×38mm莫代尔与有色黏胶纤维混纺，由于两种纤维的强度均大于黏胶纤维，使混纺纱的强度显著提高。尤其是与莫代尔的混合，使用“威尔纱”制成的织物手感滑爽、透气、舒适，档次提升，是黏胶纱制成织物的升级产品。

2.喷气涡流纺改性涤纶纱线　目前浙江的纺纱企业，除普遍采用阳离子易染涤纶来生产“阳粘”混纺纱外，杭州奥华纺织有限公司与上海德福伦化纤有限公司合作研发了多种功能的涤纶喷气涡流纺纱线。库思玛是德福伦研发的超仿棉纤维，由于纤维的异形截面形成多排水通道，使纱线具有较强的吸湿排汗及快速干爽的功能，彻底改变常规涤纶吸湿性差、不透气的弊端（图3-24）。(www.xing528.com)

图3-24　采用库思玛纤维制成的服装

3.喷气涡流纺纯棉及棉混纺纱　由于喷气涡流纺生产纱线对原料要求较高，要求使用原料长度长、纤维细、整齐度高，从而使纱线能达到一定强力，但棉纤维与化纤比较，长度较短，除长绒棉外多数长度在25～30mm，且有相当数量的短绒（10%～15%），因长度整齐度不高而给生产带来一定困难。但近几年江苏悦达、百隆东方、华孚金瓶等纺纱企业先后在喷气涡流纺纱机上成功开发出精梳高支喷气涡流纺纯棉及棉混纺色纺纱，为扩大棉纤维在喷气涡流纺上的应用迈出可贵的一步。

4.喷气涡流纺麻类纤维混纺纱　麻类纤维的缺点是刚性大、断裂伸长率低、抗皱性能差，用喷气涡流纺纱机生产麻类纱线的难度较大。但近几年国内许多纺纱企业在开发喷气涡流纺麻类纤维混纺纱中进行了积极的研究和探索。从以上企业的生产实践可知，开发喷气涡流纺麻类纤维混纺纱应把握好以下几点关键技术。

（1）必须做好生产前对麻类纤维的预处理，改善纤维的力学性能，增强其柔软性。

（2）合理设计纺纱参数，由于麻类纤维较粗，为保持纱线截面根数，纺制纱线应以中低支数为主，一般不应该超过19.7tex。

（3）控制好麻纤维的混纺比例，用于出口的麻类织物，麻的混纺比例应小于50%；用于国内麻类服饰，麻的混用比例应控制在30%～35%。混用麻的比例越高，喷气涡流纺纱生产的难度越大。

（4）要根据麻纤维的特性来优化纺纱工艺设计，前纺工序要加强对麻纤维的梳理，排除麻纤维中有害疵点，麻纤维混用比例纺制时应与其他纤维分别进行清梳工序处理，在并条机上混合（即条子混棉）。

（5）在喷气涡流纺机生产时要加大喷嘴压力，适当降低纺纱速度，使麻纤维能良好包覆。

5.喷气涡流纺毛针织用纱　开发毛针织物用纱是近几年国内喷气涡流纺企业提升产品档次、扩展应用领域的一个热点。毛针织用纱都会混用一定比例的羊毛或羊绒，提高产品的附加值。当前毛针织用纱大多采用半精纺工艺生产，但由于纱线中纤维离散度高，在穿着过程中易起毛起球。由于喷气涡流纺技术生产的毛针织物用纱是表面包覆结构纱线，具有毛羽少、耐磨性好的特性，较好地克服了环锭纺生产的纱线易起球掉毛的弊端。

6.功能性喷气涡流纺纱线　功能性纱线是指由对人体健康有一定功能的纤维纺纱而成，如吸湿排汗、抗菌、亲肤、防紫外线、发射负离子等功能。近几年来，许多纺织企业不仅在环锭纺生产中开发多功能性纱线，在喷气涡流纺生产中也开发出各种功能性纱线。开发功能性纱线一般采用多纤混合纺纱，使各种纤维的优良性能充分发挥。2017年中国国际纺织纱线展览会上，山东一家纺纱企业展出一款“莱爽麻”喷气涡流纺纱线，采用天丝、亚麻、羊毛3种高品质纤维混合纺纱。还有浙江宏扬集团近期开发的“煦暖纱”，它是线密度为37tex的中空涤纶／咖啡炭改性涤纶／莫代尔混纺纱等。

总之，用各种功能性纤维多组分混合纺纱，能显著改变单纤维纱线存在的功能单一、用途狭窄的缺陷，为拓宽喷气涡流纺纱应用领域创造了良好条件，但在开发功能性纱中，首先要控制好功能性纤维使用比例，发挥其功能性；其次根据各种功能性纤维的特点，采用相应的混合方法，纤维性能相近的可采用全混法，即在开清棉工序中混合，纤维性能差异较大的采用条混为宜。

7.缝纫线与装饰织物用纱

（1）缝纫线。为提高缝制张力，目前服装缝纫线多采用涤纶作纱线原料，先纺成单纱再合股成线，但纺纱工艺流程长，需要消耗大量的人力与能源成本。山东省高密市元信纺织有限公司在青岛大学专家指导下，在喷气涡流纺设备上成功纺制了涤纶缝纫线。虽其单纱强力虽略低于环绽纱，但通过合股后其强力增加率大于环绽纺，二者均能达到国家标准一等品的强力要求，甚至达到优等品标准。在纱线毛羽方面，无论是采用喷气涡流纺生产的单纱或股线，其毛羽指数均远少于环绽纺，能显著减少因毛羽问题对缝制过程造成的危害。同时，用喷气涡流纺来生产缝纫线可比环绽纺减少30%的用工、30%的能耗，从而降低生产成本，提高经济效益，为喷气涡流纺使用领域的拓展增加一条新的途径。

（2）装饰织物用纱。随着人们生活质量的提高，对室内装饰织物的需求量日益增加。例如，沙发布、窗帘布、地毯等均需要采用阻燃性好、耐污染能力强的纱线做原料。杭州萧山万盛纺织有限公司先后在喷气涡流纺纱机上开发出阻燃涤纶、腈纶及亚麻混纺的中低支（29.5～59tex）装饰织物专用纱线，既显现出粗犷、悬垂、挺括的风格，又有阻燃、耐光性好、防污等功能，投放市场后受到装饰织物加工企业的欢迎，市场前景看好。

8.包芯纱与花式纱

（1）包芯纱。包芯纱是一种复合纺纱，在环锭纺细纱机上生产已有较长历史，有弹性包芯纱与非弹性包芯纱两种。但这两种包芯纱在成纱质量上仍存在一定的弊端，如芯丝与外包纤维配对不当，很难保证长丝包覆在纱线中间，经常会造成芯丝外露。在后道染色加工中易出现不上色的瑕疵，喷气涡流纺技术的发展为其提供了很好的解决方案。

近几年来，德州华源、杭州奥华、百隆东方等企业先后在喷气涡流纺纱机上成功研发出多种纤维组合与各种规格的包芯纱，芯丝不仅有弹性和非弹性之分，并有单芯丝与双芯丝，生产的包芯纱规格与性能各异，可在各种服饰上使用，拓宽了包芯纱的应用领域。

（2）喷气涡流纺花式纱。花式纱是目前十分流行的一种新型纱线，它与色纺纱的不同之处在于，其不但有色泽变化而且有纱线形态结构的变化。百隆东方最近在喷气涡流纺机上成功开发出彩点纱和段彩纱等纱线。

①彩点纱。与环锭纺生产彩点纱的原理相似，喷气涡流纺生产彩点纱有两种方法，一种是在清花工序混棉中加入一定比例的彩色粒子，再按常规色纺纱的工序制成彩点纱；另一种是将混有彩色粒子的条子和普通条子在并条机中进行混合，在喷气涡流纺上制成色彩斑斓的彩点纱。彩点纱产品如图3-25所示。

图3-25　彩点纱产品

彩点纱产品（彩图）

②段彩纱。用喷气涡流纺生产段彩纱的方法与环锭纺不同，它是将不同颜色的条子先制成段彩条子，直接在喷气涡流纺纱机上纺出段彩纱。因喂入喷气涡流纺纱机的条子已经具有段彩风格，通过涡流纺的高倍牵伸拉长拉细，使纺出的段彩纱呈等线密度状态，粗细均匀，有立体效应，较好地克服了环锭纺生产段彩纱易产生短粗节与长细节等缺点，用喷气涡流纺段彩纱制成的服装外观别致。段彩纱产品如图3-26所示。

图3-26　段彩纱产品

段彩纱产品（彩图）