科学使用涡流纺设备,开发好产品:涡流纺和喷气纺的差别

　　1涡流纺技术的发展情况 　　涡流纺纱技术是日本Muratec（村田）公司研制开发的一项纺纱新技术，从研发到投入市场还只 10 多年时间，开始主要在欧美市场应用。据资料介绍，在美国短纤纺纱中转杯纺占 34%，喷气纺与涡流纺占 28%，超过了环锭纺纱比重。主要因为涡流纺具有高效、省工、清洁生产及加工成本较低的优势。
　　我国引进该技术还只有 4 ～ 5 年的时间，早期使用涡流纺纱技术的有山东德州华源、江苏悦达、大生、中纺金维、新疆昌恒等少数企业，生产以纤维素纤维为主体原料（粘纤、天丝®、木代尔）的涡流纺新型纱线。由于其纱线结构独特，生产效率高，用工又少，售价又高于同类环锭纺纱线，引起了浙江省纺织企业经营者的高度关注。从2009年开始至今短短两年时间，浙江已有 10 多家企业引进涡流纺技术，据统计目前已投入生产的有 130 多台，正在办理引进手续安装的尚有 70 多台。至2011年浙江省涡流纺将达到 200台产能，占全国涡流纺纱产能的 2/3 以上，成为国内拥有引进涡流纺纱机最多、生产涡流纺纱线最大的省份。
　　本文将就浙江快速发展涡流纺的原因、生产品种与经济效益、存在问题及进一步发展需注意的问题作分析探讨，旨在抛砖引玉，使涡流纺技术在我国走向健康发展之路。
　　2浙江快速发展涡流纺的原因
　　浙江地处东南沿海，具有市场信息灵及产业结构调整快的优势。从2009年起根据市场的发展趋势，需扩大针织产品加工能力；同时浙江又是劳动力紧缺地区之一，扩大加工能力必须尽量少用工人。基于以上两点，杭州萧山地区企业领导，通过调研考察与交流，并依托当地产业结构调整，无梭织机向针织大圆机转移的机遇，对非棉针织纱需求强劲的趋势，加快了引进喷气涡流纺纱技术、开发生产非棉针织纱的步伐。在两年时间里杭州萧山地区已有 100 余台涡流纺纱机投入生产，生产品种以粘纤针织纱起步，目前正在向T/R纱等多品种开发。通过两年多的生产实践，涡流纺技术与传统环锭纺与新型转杯纺相比较显示出以下几点优势。
　　2.1生产效率高
　　村田涡流纺纱机的设计速度最高是 450 m/min，目前浙江企业实际运行速度在 340 ～ 400 m/min之间（视使用原料与生产品种不同），是环锭纺速度的 16 ～ 20 倍（环锭纺纱速度平均为 20 m/min左右），是转杯纺速度的 3 ～ 4 倍（转杯纺目前纺纱速度 80 ～ 130 m/min）。由于它是在喷气纺技术基础上改进的，故其纺纱速度也比喷气纺高 100 m/min左右。涡流纺纱机目前每台为 80 锭，8 台涡流纺纱机（640 锭）的生产量相当于环锭纺 1 万锭的生产量，是目前纺纱设备中生产效率最高的机器。
　　2.2纺纱工序短
　　目前多数企业的涡流纺纱工艺流程采用清梳联合机（少数为开清棉与梳棉机），经并条工序（三道并合）就可直接纺纱并制成筒纱，取消了环锭纺的粗纱与络筒二道工序，实现了粗纱 � 细纱 � 络筒一体化，是目前纺纱工序最短的流程。
　　2.3用工最少
　　由于涡流纺的生产效率高，纺纱工序又短，且纺纱机自动化程度又高（能自动接头、自动落纱），既可减轻工人劳动强度，又可节约劳动用工。按 8 台涡流纺全流程配置（相当于环锭纺 1 万锭）只需用工 25 人左右（3 班运行），规模较大的浙江天长纺织公司有 30 台涡流纺纱机，只用 80 个工人，折合万锭用工只 20 人。而环锭纺目前万锭用工均在 80 ～ 100 人左右，故其劳动生产率是环锭纺的 3 ～ 4 倍。少用工多出产品，这是解决目前纺织企业招工难的重要措施之一，也是浙江纺织企业经营者发展涡流纺的原因之一。
　　2.4涡流纺纱机的质量控制手段先进
　　机上配有MSC（电子清纱器）或MSC � F（加异纤控制）、VOS（可视化智能主控电脑系统），两者结合使用不仅实现了质量在线管理控制，且实现了简单准备的集中管理，有效地保证了生产纱线质量稳定。
　　2.5涡流纺纱有特色
　　由于涡流纺成纱机理是内外层包覆纱结构，由芯纱与外包覆纱两部分组成。除纱线强力稍低于环锭纱外，其它质量指标，如毛羽数、纱疵等均优于环锭纺纱线。尤其是包覆纱结构，因毛羽少，加工成针棉织物后，使织物的抗起毛起球性能提高，且织物的捻势、纬斜等问题得到较好解决，从而提高了后加工生产中的品质与生产效率。故涡流纺生产的纱线已受到越来越多针棉织企业的欢迎，市场需求正在扩大。此外，在涡流纺纱机上还可加装包芯纱装置，生产涡流纺包芯纱，增加了涡流纺纱线品种，使其用途进一步拓展。
　　2.6生产成本降低，企业经济效益提高
　　当前传统的纺织行业由于劳动密集与常规产品生产已处于微利态势，急需从劳动密集型向技术密集型、由常规纱线向差别化多功能新型纱线转移，而涡流纺技术的推广应用，由于它具有生产效率高、生产工序短、用工省、产品有特色等优势，能为企业获得较好的经济效益。
　　据初步分析，上一条涡流纺生产线，即配 8 台涡流纺纱机及相应的清梳联、并条机等前纺设备（相当于 1 万锭环锭纺产能），主机设备投资在 2 000 万元左右，比新上 1 万锭环锭纺设备投资只增加 300 万元左右（环锭纺采用带自动落纱长机及托盘式自动络筒机等设备），但因涡流纺生产线设备效率高，配台少，其厂房面积至少可比环锭纺生产线节约 1 000 m2以上，可节省建筑投资费 100 万元。故从建设投资分析，上涡流纺生产线虽比上环锭纺只增加 10% 的资本投入。但从投产后运行成本分析：由于涡流纺生产线用工省、能耗低等因素，其加工成本要低于环锭纺。
　　萧山地区已投产企业实际运行数据：纺 30S 粘纤纱时，涡流纺吨纱加工费在 1 600 ～ 1 700 元左右，而环锭纺吨纱加工费在 2 500 ～ 2 600 元左右，差异为 900 元/t，按一条涡流纺生产线（8 台 × 80 ＝ 640 锭）日产 7 t纱计算，就可多盈利 6 300 元，全年则可多盈利 220 万元，增加的设备投资 1 年左右就可收回。同时因涡流纺纱质量有特色，其卖价也可略高于同规格环锭纺纱线。
　　用工显著减少，加工成本降低，售价又有一定提高，使企业能取得较好的经济回报，这是浙江近几年来快速发展涡流纺产能的重要原因。
　　3涡流纺技术快速发展中存在的问题
　　由于涡流纺技术从引进至国内使用时间尚较短，尤其是浙江省尚只有 2 年时间，对涡流纺机的结构性能特点及其成纱机理，尚未从理论到实际应用上达到科学使用的要求。当前在实际生产中尚存在以下几个问题。
　　3.1对涡流纺成纱机理缺乏足够认识，片面追求速度
　　涡流纺是一种包覆纱的结构，有芯纱与外包纤维两部分组成，对使用纤维的长度、伸直度与外包纤维的包覆程度，均会直接影响成纱的条干均匀度、断裂强度与耐磨性能等指标，如果为了追求产量，盲目增加纺纱速度必然会影响包覆效果，增加纺纱断头，降低成纱强力与耐磨性能，使制成的针棉织物抗起毛起球性能下降，使涡流纺纱特性逊色。而要使涡流纺纱外表包缠纤维得到有效控制，涉及喷孔角度、喷嘴直径、前罗拉与空心锭距离、导引针的长短等工艺参数的优化。而这些工艺参数均与纺纱速度有关，因此要达到科学使用涡流纺纱机，必须要充分认识涡流纺成纱机理，优化各项涡流纺的工艺参数，合理确定纺纱速度，达到质量、效率最大化。
　　3.2生产品种类同多，特色产品少
　　涡流纺纱因其成纱机理决定，用柔性纤维纺纱适应性较好，故起步阶段多数企业都以生产粘胶纱为主体，但随着生产企业增多，产能扩大，再加上转杯纺生产粘纤纱量多面广，用涡流纺生产的粘纤纱与转杯纺粘纤纱相比优势不明显，竞争日趋激烈，盈利的空间逐步缩小。目前有些企业开发T/R涡流纺纱，这也是环锭纺生产较多的一个大路产品，用涡流纺T/R纱来取代环锭纺T/R纱其价格上升空间也很有限，因此涡流纺要取得较好的经济效益，其生产品种不能只走转杯纺与环锭纺同品种的路子，而要向差异化、功能性、多品种发展。
　　3.3前纺设备配置类同，缺乏特点
　　这也是影响涡流纺纱向多品种、差异化发展的原因之一。目前浙江涡流纺的生产企业多数采用清梳联与三道混并的工艺路线，清梳联具有生产效率高、用工省的优势，但它适用大批量单一品种原料加工。而要使涡流纺纱向差异化、功能化纱线发展，使用原料必须是小批量多品种，用清梳联加工很难适应。如要生产高档次与棉混纺或色纺涡流纺纱线，还需要经过精梳工序和开清棉的色棉混合工序，故现有的前纺工艺配置必须要作相应调整，以适应涡流纺纱向多品种发展的需求。
　　3.4生产环境差别较大，控制技术尚未完全到位
　　由于涡流纺生产速度较高，在生产过程中牵伸皮辊、罗拉等表面温度较高，要避免胶辊胶圈出现吸花、缠花等现象，对温湿度的控制非常重要，且要相对稳定。故必须根据外部环境变化及使用原料不同，搞好温湿度的调节与控制工作。目前多数厂虽都配置了空调设备，但因多数系新建企业，对温湿度调节的重要性认识不足，有的企业没有配置专职人员来调节，有的企业为了节约电耗，空调设备时停时开，使生产波动、断头增加，影响生产效率与产品质量的提高。
　　以上几方面问题虽是在发展中出现的，如对涡流纺生产规律的掌握、市场发展的分析判断，管理经验等方面的不足，必须从思想上引起高度重视，在实际工作中切实加以改进，才能使涡流纺技术得到健康的发展。
　　4进一步发展喷气涡流纺技术的几点思考
　　4.1要根据市场的需求搞好涡流纺产品的定位
　　目前我国纺织工业发展速度快，大路产品产能过剩，竞争激烈，而涡流纺纱机是一种新型纺纱技术，质量控制手段先进，生产的纱线具有显著特点，是生产高档纱线与新型纱线提升质量的重要设备。因此要改变目前大批量生产粘纤纱、T/R纱与转杯纺、环锭纺争市场的格局，充分发挥涡流纺的技术优势，把开发差别化、功能化、时尚化高端新型纱线作为产品的定位目标，要坚持小批量、多品种的生产格局。基于上述产品定位笔者认为涡流纺企业规模不宜过大，但对前纺设备的配置必须多样化，要改变目前清梳联 � 并条机的单一前纺工艺，以适应多品种涡流纺纱线生产。总之涡流纺纱线不是以数量来占领市场，而是以高品质、多样化纱线来占领市场，以适应不同用户，尤其是高端用户对纱线的需求。
　　4.2要根据市场的发展来开发多品种涡流纺纱线
　　国内如山东德州华源、江苏悦达、大生等早期的涡流纺纱线生产企业，在涡流纺产品开发上均做出了不少努力，开发出各式特色的涡流纺新型纱线，其共同特点是：避开了与转杯纺、环锭纺产品类同、争市场、拼价格的格局，实现差异化生产，向精、特、新纱线发展。
　　如山东德州华源公司从引进至今 4 ～ 5 年时间，已先后在涡流纺纱机上开发了 10 多种新型纱线，有天丝®/有机棉混纺纱、竹浆纤维、木代尔涡流纺纱，纯涤纶涡流纺纱及涡流纺包芯纱等品种。山东诸城中纺公司在涡流纺纱机上先后开发了棉/ViLoft® /牛奶蛋白/天丝® 四合一与Coolplus®/竹纤/圣麻/木代尔 4 种纤维混纺纱线。江苏悦达纺织公司在 4 台涡流纺纱机上，同时生产纯棉精统纱、T/C纱、T/R纱等 3 个涡流纺纱线，尤其是纯棉精梳涡流纱，由于其条干均匀、毛羽少，受到用户的好评。
　　最近村田公司也提出涡流纺产品开发有如下 4 个重点：① 涤/粘、涤/棉机织用纱，由于纱线毛羽少、条干均匀，制成织物外观清晰，并具有良好耐洗涤性能，用于工作服及家纺床单可发挥特长；② 开发功能性纯涤产品，由于有良好的吸水性及抗起球性能，在针织运动服装上使用可发挥出无可比拟的优势；③ 纯棉产品开发，可利用其吸湿性好及手感偏硬的特点；④ 涡流纺包芯纱开发，用一种非弹性丝生产涡流纺包芯纱技术已比较成熟，且可以弥补涡流纺纱线强力较低的缺陷，是涡流纺产品开发有潜力的品种。
　　根据以上的成功经验与介绍，笔者建议：涡流纺产品开发方向应把握以下 3 点：① 从原料选用上要改变使用常规的粘胶、涤纶，向原料多样化、功能化、多品种（天然纤维、化学纤维、特种纤维）发展；② 从纺纱工艺上要与多种纺纱技术结合，开发涡流纺包芯纱、涡流纺色纺纱、涡流半纺精纺纱等。从涡流纺纺纱机理可知，长丝通过其中间喷嘴时，可受到外包纤维均匀的包覆，真正做到了长丝被包覆在中间，使原环锭纺包芯纱长丝外露的问题被彻底解决；③ 从产品用途上要向针织、机织及半精纺多种用途上开拓。
　　4.3要加强涡流纺纱工艺研究，优化工艺参数，
　　这样才能使涡流纱的质量与生产效率达到最佳状态。近几年来国内许多大专院校与科研单位对涡流纺成纱机理与影响涡流纱质量因素作了许多有益研究，影响涡流纺成纱性能的因素有以下几方面。
　　（1）涡流纺纱时如果喂入条子中纤维的弯钩和棉结多，则纱芯纤维定向度差，易产生强力弱环及细节，如短绒含量高还将导致涡流纺生产中纤维散失，纱线偏轻强力下降。而要提高喂入条子质量取决于梳棉过程中对纤维的良好梳理与转移，因此涡流纺前纺工艺的重点是提高纤维伸直度、减少纤维损伤和短绒的增加。
　　（2）从喷嘴结构参数分析：喷嘴压力、螺旋曲面角度和引导针在空心管距对涡流纱强度也有较大影响。尤其是主喷嘴压力是影响纱线性能的关键因素，这是因为涡流纺纱体系利用涡流对纤维加捻，喷嘴压力大，纱线的包缠紧密，无包缠纤维减少，因而纱线强力提高；但压力太大纱线呈规则包缠反而使纱线强力及强力CV值恶化，因此喷嘴压力要适当，并应根据所用纤维品种及生产支数来优选。
　　（3）纺纱速度的高低也极大影响纱线性能。纺纱速度快，纱线包缠纤维量减少，且大多数包缠纤维呈现无规则包缠状态，使成纱条干恶化、强力与抗起球性能下降。纺纱速度低，纤维在涡流场的时间长，纤维转移更加充分，包缠更加紧密，使纱线有更高的强力与更大的伸长。因此不根据所用纤维性能与生产品种片面追求速度是不可取的。
　　（4）纤维的长度整齐度好，包缠效果提高，纱的条干与光洁度均能改善。反之如纤维伸直、平行度差，长度分布不匀，使纤维脱离前罗拉约束时间有差异，也易造成涡流纺纱线包缠不匀，直接导致粗细节增加，甚致超过环锭纺与转杯纺纱线。此外，纤维材料有钢性与柔性之分，如涤纶等合成纤维刚性较强，其喷嘴压力、直径及喷孔角度、前罗拉与空心锭距离、导引针的长短等工艺参数都要相应调整。总之根据原料的不同性能来优选工艺参数是涡流纺能否生产出优质纱线的重要环节，企业必须在原料选配与工艺上下工夫，也可与学校及科研单位合作来加强试验研究。
　　4.4要创造一个良好的生产环境
　　由于涡流纺生产品种的质量要求较高，对车间环境也有较高要求，空气干净、温湿度条件稳定且上下波动小是生产顺利进行的重要条件。为避免涡流纺纱机在高速运转中出现胶辊、胶圈吸花、缠花等现象，故涡流纺车间必须相应配置空调与除尘设备，并增加送风换气次数。根据山东德州华源纺织公司经验，涡流纺生产现场温度要控制在 26 ～ 30 ℃左右，相对湿度控制在 50% ～ 60% 之间，最好采用多风机系统加上自动控制，有条件企业要配置人工制冷设备，来控制车间温湿度波动。此外，涡流纺纱机运转中自身有较大排风量（每台 6 000 m3/h），这种排风性质与紧密纺负压系统相似，可以用一级转笼设备处理后回到空调室，既可节能还可稳定车间相对湿度，使车间保持空气清洁的环境，这对稳定生产、提高纺纱质量均有好处。
　　4.5要加强生产现场管理，重视员工素质的培训提高
　　这是实现涡流纺生产优质高效的保证。涡流纺设备是目前纺纱中最先进装备，自动化智能化设施齐全，要用好先进装备，对员工素质有较高要求，同时因设备使用时间较短，许多先进技术尚未充分应用，因此必须用现代化管理理念、做好员工培训工作，提高员工质量意识与技术素质，尽快掌握涡流纺使用技术，强化生产现场管理各项工作，实现产品质量与效率最大化。
　　5结语
　　（1）涡流纺是一项先进技术，几年的生产实践证明它比传统环锭纺具有生产效率高、纺纱工序短、用工省等多方面优势，尤其是少用工对纺织工业今后持续发展有积极意义。
　　（2）发展涡流纺必须搞好产品定位，要以开发高端新型纱线为目标，以高品质多样化来占领市场，适应不同用户，尤其是高端用户对纱线的需求。
　　（3）要生产优质涡流纺纱线必须重视工艺研究，优选用料、优化工艺，把握好速度、效率、质量三者关系，创造一个良好生产环境，实现产品质量与生产效率最大化。