第六章　其他纺纱新技术

本章知识点

1.自捻纺纱、平行纺纱、喷气纺纱和静电纺微纳米纤维纺纱的发展状况。

2.自捻纺纱、平行纺纱、喷气纺纱和静电纺微纳米纤维纺纱的设备构造特点。

3.自捻纺纱、平行纺纱、喷气纺纱和静电纺微纳米纤维纺纱的纺纱原理。

4.自捻纺纱、平行纺纱、喷气纺纱和静电纺微纳米纤维纺纱的结构特征和纱线性能。

5.自捻纺纱、平行纺纱、喷气纺纱和静电纺微纳米纤维纺纱的产品开发及用途。

6.色纺的原理，色纺纱的特点和产品开发。

第一节　自捻纺纱

一、自捻纺纱概述

（一）自捻纺纱发展概况

自捻纺纱是用两根或两根以上纱条施以假捻，然后拼合成纱的一种纺纱方法，如图6-1所示，适用于羊毛及化学纤维纺纱。

自古以来，不论是古老的手工纺纱，还是传统的锭子纺纱，或是新型的气流纺纱、静电纺微纳米纤维纺纱，一根纱线的捻度方向都是相同的。不是反捻就是正捻，这些都是实实在在的捻度，即真捻。自捻纱则不同，纱线的捻度是有周期性的，一段是反捻，另一段是正捻，在反、正捻之间的一段，没有捻度，叫“无捻区”。这样的加捻形式在纺纱工艺上称为假捻。

自捻纱的另一个特点是多股纱，一般纺纱机纺出的都是单股纱。自捻纱是两根具有同样捻度的纤维条，捻度是正反捻互相交替，呈周期性变化，当它们平行贴紧在一起时，依靠各自退捻回转的力量，互相扭缠在一起，这种作用叫作“自捻”作用。利用这种自捻作用纺的纱，叫自捻纱。一般常用的自捻纱都是双股的。

羊毛及化学纤维长度较长，抱合力较好，用该方法就能纺出有实际用途的纱线来。自捻纺纱是一种非自由端新型纺纱方法，自捻纺纱技术起源于澳大利亚。20世纪60年代初期，联邦科学与工业研究院（CSIRO）的D.E.亨肖（D.E.Henshaw）等人于1961年10月19日在澳大利亚获得自捻纺纱专利（B.P.1015291）。他们早期用于自捻纺纱的加捻机件不是搓辊。搓辊是另一名澳大利亚学者Q.W.沃尔斯（Q.W.Walls）首先应用到自捻纺纱机上的，1964年10月28日，他在澳大利亚申请了搓辊的专利（B.P.1121942），为搓辊的传动配上行星轮系，搓辊的支撑采用空气静压轴承，以及上搓辊架采用枢轴方式支撑以后，自捻纺纱方法与自捻纺纱机开始进入工业实用阶段。

最早生产自捻纺纱机的是澳大利亚的雷普科（Repco）公司，机器名称就是Repco。因此，有人把自捻纺纱称作雷普科纺纱。该公司生产自捻纺纱机的型号中最有代表性的是Repco 891型，后来，公司将自捻纺纱机的生产与销售权全部转让给泼拉脱—萨克洛威尔（Platt-Sacolo Well）公司，后来生产的自捻纺纱机型号定为MK1型及MK2型（相当于Repco 891型）。此后，英国马卡特公司融合预牵伸、主牵伸、自捻、膨化、并纱、络筒于一体，把自捻纺纱机整合为S300纺纱系统，主要用于加工腈纶膨体纱。2006年，马卡特公司把生产权转让给了中国天津宏大纺织机械有限公司。

自捻纺纱技术传入国内是在20世纪70年代初期。上海纺织科学研究院与上海第五毛纺厂首先将其应用于毛精纺。后来，北京、上海、天津、辽宁、广西、江苏等地，除了继续在毛精纺中扩大应用外，还将自捻纺纱技术发展到中长化纤、腈纶膨体纱、苎麻及维纶等领域。这段时间里，国内自捻纺纱技术也创造了一些具有中国特色的项目，其中主要有：中长化纤超大牵伸自捻纺、工艺流程特短的腈纶膨体牵切—再割—自捻纺、行纱路线直上直下的自捻纺纱机双联小型化、以色纺中长化纤为代表的自捻纺纱原料与产品品种多样化等。

（二）自捻纺纱设备构造与特点

目前，国内外自捻纺纱机种类虽然很多，但是它们的基本原理则一样，所不同的只是某些部件或传动方式有所变化而已。自捻纺纱机主要由喂入、牵伸、加捻和卷绕四部分组成。

1.原料喂入方式

自捻纺纱喂入的半成品，像环锭纺纱机一样，有粗纱、有条子。国内试制的长毛绒自捻纺纱机，中长纤维超大牵伸自捻纺纱机，喂入的半成品较粗，均采用条子喂入方式。其优点是可以减少换粗纱次数，降低工人的劳动强度，提高劳动生产率。但是，用粗纱喂入也有较大的改进，由于采用了大卷装，粗纱重2～3kg，实际上能接近或达到小条筒的容量，也能起到条子喂入时类似的作用。

因为自捻纺纱机速度较高，所以装有慢速启动装置（又叫寸行机构），以缓和从停车到启动时粗纱的张力变化。

2.改进了的牵伸装置

自捻纺纱机所用的牵伸装置，虽然和环锭纺纱机一样，采用罗拉胶圈型式但是却有不少的变化和改进，其中主要的区别在于：自捻纺纱机用的是宽胶圈，一个胶圈可以控制8～10根粗纱的牵伸，而环锭纺纱机用的是窄胶圈，一个胶圈只能控制一根粗纱的牵伸。

自捻纺纱机的牵伸装置一般采用三罗拉双胶圈，如图6-2（a）所示。化纤中长纤维采用的超大牵伸装置是四罗拉三胶圈式，如图6-2（b）所示。精梳毛纺和长毛绒采用的是单区滑溜牵伸装置，虽然用的也是三罗拉双胶圈，但在中上胶辊须条经过处，却刻有槽，如图6-2（c）所示，并套上胶圈。当上下胶圈加压牵伸时，须条处于刻槽的位置而不致被握持，加之下面又有胶圈的托持，因而须条得以顺利通过，条干比较均匀。在罗拉加压上，国内一般采用摇架弹簧加压，而雷普科纺纱机，采用弹簧加压和空气加压相结合的方法。

由于自捻纺纱的速度高，纤维很容易扩散。为防止飞花和绕罗拉等现象，在牵伸区加装吸风装置。澳大利亚雷普科公司又对吸风系统作了一些改进，将前下罗拉改为表面开孔能吸风的空心罗拉，可消除前罗拉周围的空气紊流，以减少飞花，降低断头并改善条干。其吸风量为6m3/h，负压约为125mm水柱。

3.独特的加捻机构

自捻纺纱机与其他纺纱机的主要区别在于加捻机构。自捻纺纱发展至今，一直以自捻罗拉往复运动对纱条进行搓捻的加捻方式为主，故自捻罗拉往复搓捻的加捻方式在设备运行稳定性和产品质量方面都是有保证的。

（1）搓辊式自捻纺纱机。两根纤维须条经牵伸装置牵伸后从前罗拉引出，将在导纱钩处汇合。在前罗拉与导纱钩之间有一对搓捻辊，搓辊既作往复运动，同时又作回转运动，给须条加上交替的同相假捻。须条在导纱钩处汇合时，由于须条上的假捻具有退捻的扭矩应变力，使两根须条互相捻合在一起，形成自捻纱，如图6-3所示。

自捻罗拉往复搓捻的加捻能力受到自捻罗拉惯性的限制，当自捻罗拉的往复运动速度超过2000次/min以上时，机器就难以承受自捻罗拉的惯性作用力所引起的机器震动，难以持续高速回转。但就目前最高纺纱速度达到300r/min，完全满足高生产效率的要求，在一定时间内仍存在很大的市场空间。但是这些年国内外有人提出了几种其他的自捻加捻方式。

（2）喷气式自捻纺纱机。喷气式自捻加捻方式采用喷嘴和涡流对纱条施加间断的捻回而自捻成纱，型号有PCK-Ⅱ型和PCKA-Ⅲ型。前罗拉送出的单纱条各自通过加捻小气腔接受加捻，经涡流假捻的两根单纱汇合在一起而形成自捻纱。喷气式自捻加捻方式结构简单，安装方便，但其加捻效率受单纱条张力等的影响很大，且为了便于偶尔出现的粗节通过，气腔直径必须偏大，从而使自捻纱的捻度难以控制。采用交替变向的喷气加捻机构以后，纺纱速度达到2km/min。目前，利兹大学的学者已经研究在Repco机器上安装喷气装置生产喷气自捻纱，喷气的频率由计算机控制，所试验的喷气自捻的成纱质量也和自捻罗拉搓辊式自捻的成纱质量相差不大，只是在速度提高时的成纱质量有待进一步提高。随着喷气技术和计算机技术的不断发展，喷气自捻技术很有可能取代自捻罗拉的自捻方式。

1—纱条　2—胶辊　3—槽轮4—摩擦假捻器　5—分纱器

（3）摩擦式自捻纺纱机。法国纺织研究院研制的1984年在米兰展出的RS100型和RS200型包芯自捻纺纱机，其加捻方式采用一个摩擦式假捻器做单方向等速回转，在假捻器前方配置一对槽轮和胶辊控制加捻纱条，使纱条获得交变捻度。摩擦假捻式自捻加捻方式采用恒速回转的摩擦假捻器，辅以周期性地改变假捻器到牵伸前钳口间距离的方法，如图6-4所示，两根单纱条1进入由胶辊2、槽轮3、摩擦假捻器4等组成的加捻组合装置，其中摩擦假捻器4由高效能皮带恒速传动作单方向等速回转，使从假捻器出来的单纱条获得交替变向的捻回，如图6-4所示。假捻器内两根单纱条由固定的分纱器5隔离，经过该分纱器后才汇合自捻成纱。自捻纱的相位取决槽轮两道槽的相位差，这是可以任意调节的。槽轮非槽道部分的周长，应和单纱条从前罗拉走到槽轮表面的距离近似相等。适纺天然纤维与合纤长丝的包芯纱。天然纤维包覆在合纤芯纱表面，所纺出的自捻纱在保持良好天然特性的前提下，具有较高的强度。即使在无捻区，也因有合纤芯纱而强度较好。单纱条断面内的纤维根数可以少至15～18根，所以纺纱线密度范围广，可用于机织和针织。该假捻器在工作过程中，不能积极地将纱条输送向前，纱条由引纱罗拉强行牵引向前运动，因而纺纱张力较大，意外牵伸增加。并且由于在纱条输出方向上假捻器和纱条存在相对运动而产生动摩擦，导致输出纱条的毛羽进一步增加。

（4）胶圈式自捻纺纱机。我国研究人员提出采用两个交叉配置的胶圈和一个带有沟槽的控制罗拉来实现施加给纱条的交变捻度。胶圈自捻的加捻方式其加捻由交叉配置的两个胶圈来完成。胶圈式自捻的加捻方式至今只见提出未见成品机台出售，这有可能是由于胶圈运动的稳定性以及胶圈的磨损寿命限制所造成的。

4.不同于环锭纺纱机的卷绕机构

自捻纺纱机由槽筒直接卷绕成筒子纱，由于加捻后捻缩的关系，槽筒的表面速度应该略低于前罗拉的表面速度。

为使纱线卷绕时的张力一致，设有张力调节装置。这样，可以随不同的纺纱纱线线密度和卷绕速度来调节张力。当筒子从槽筒上抬起时，应沿弧形路线运动，使纱线的张力保持一定，避免筒子突然抬起或放下时引起的断头。

自捻纺纱机可绕成两种型式的筒子，一种是一般的平行筒子，另一种是松式筒子。在做松式筒子时，除了使筒子架横动外，还用一只大直径的筒管。纺纱前，用等于筒管长度2.5倍的针织圆筒布，套在筒管表面，将两端多余部分塞在筒管中空内，再装在筒管架上纺纱。落纱后，从筒管两端翻出针织圆筒布，并包在纱的外面，然后抽出筒管，即成松式筒子。使用时，将布和纱一起进行蒸汽膨化，可节省2～3道工序，同时还可减少捻度在各道工序中的损失。这种松式筒子适合纺腈纶膨体纱。

二、自捻纺纱原理

自捻纺纱属于非自由端纺纱。两根纱条经过一对往复运动的搓捻（现称自捻罗拉）后对两根纱条施加交替的S捻和Z捻，两根同时具有S捻和Z捻的纱条（或具有一定错位）汇合时，两根纱条的退捻力矩加上两根纱条之间的摩擦力而使它相互抱合成股，直至两根纱条的退捻力矩和合股力矩达到平衡为止，这种由于两根纱条的退捻力矩产生自捻作用而形成具有S捻Z捻交替捻向的一根双股纱线称为自捻纱线。

自捻纺纱的基本原理是将两根须条的两端握持，同时施以假捻，形成两根具有正、反捻交替的单纱，此时，纱条受外来加捻力矩的作用，各断面被连续相对扭转，使其中纤维产生一定的变形，从而将外力对其所做的功转化成变形能。这种能量大部分储存在纱线内，力图使纱线退捻而向加捻前的状态回复。当加捻纱线被对折悬垂而呈一定程度的非约束状态时，变形能开始释放，迫使纱线向退捻的方向回转。由于两根纱线同时退捻反转，即形成两股纱条自捻的双股纱线，如图6-5（a）所示。如果使两根纱线在纱线形成输出端距离不等，则会形成具有一定相位差的自捻纱，如图6-5（b）所示。

自捻纺纱的工艺过程如图6-6所示。由前罗拉1输出的两根须条，一端受前罗拉握持，一端受汇合钩3的握持，在两个握持点中间有一对既做往复运动又做连续回转运动的自捻罗拉2（搓辊）。须条受自捻罗拉2的搓动，在自捻罗拉两侧分别形成两根同时具有S捻向的纱条和两根同时具有Z捻向的纱条。当两根同时具有S捻向的纱条离开自捻罗拉而在汇合导纱钩处相遇时，由于两根纱条各自的退捻力矩产生了自捻作用而相互捻合成一根具有Z捻向的股线。而当两根同时具有Z捻向的纱条离开自捻罗拉在汇合导纱钩处相遇时，也会由于两根纱条各自的退捻力矩产生自捻作用而相互捻合成一根具有S捻向的股线。

三、自捻纺纱工艺及纱线结构与性能

（一）自捻纺纱工艺控制

捻度和强力是自捻纱质量的主要指标，影响的因素很多，现将其主要因素作一简要分析。

1.成纱捻度控制分析

（1）加捻罗拉动程和周期长度。试验证明，在周期长度相同时，加捻罗拉往复动程越大，捻度也越大。随着动程加大，纤维条的捻度也相应增加。往复动程短，则捻度也较小。

（2）加捻罗拉的压力。加捻罗拉的压力越大，捻度就越高。加工纤维的直径越粗，需要的压力也越大。但是当压力增加到一定程度后，对捻度的影响逐渐减弱。对细支纱来说，罗拉加压超过300g时，加捻效率的增加，就不明显了；但对粗支纱来说，罗拉加压超过300g时，捻度还会增加。调节罗拉压力是调节捻度多少的一个重要方法。

（3）前罗拉到加捻罗拉之间的距离。前罗拉到加捻罗拉之间距离增大，则纤维条进入加捻罗拉时易断头，纤维松散，很难搓上捻。所以要求这个距离尽可能小一些，这个距离越小，断头波动越小，一般控制在4.5～5cm为宜。

（4）加捻罗拉到汇合导纱钩间的距离。加捻罗拉到汇合导纱钩间距离越小，捻度越大。实际上，最低要1cm。试验证明，超过3cm时，对捻度的影响逐渐减弱。

（5）纤维条的张力。前罗拉与加捻罗拉之间的纤维条，增加一点牵伸来加大纤维条的张力，则捻度也会显著增加。这是由于张力较大，能使纤维条紧缩，断面呈圆形，便于加捻的缘故。试验也证明，加捻罗拉到导纱钩之间的张力，对捻度也有同样的影响。但张力不能过大，否则易断头。

（6）纺纱速度。加捻罗拉转动的快慢对捻度的影响较大。速度增加，则捻度降低。自捻纺纱机在慢速启动和正常运行时，纱线捻度就有明显的差异。慢速时，捻度大，应减轻罗拉的压力，使捻度减小；快速时应加大罗拉的压力，使捻度增加。但罗拉加压也有一定的限制，因而纺纱速度进一步提高也就受到了限制。

（7）加捻罗拉间隔。纤维条捻度大小，直接依赖于：两个加捻罗拉的间隔。这种间隔即使变化很小，对捻度也有较大的影响。加捻罗拉间隔较大时，半周期捻度较小；间隔较小时，则半周期捻度较大。

除此之外，加捻罗拉包覆的橡胶材料是否有弹性、工作温度的高低、安装的是否精确等，对捻度也有影响。

2.成纱强力影响分析

影响自捻纱强力的因素，主要有以下几方面。

（1）捻度的大小。捻度的大小对纱的强力有较大的影响。随着平均捻系数的增加，强力也相应地增加。但如果捻度过大，强力随之下降。因此，应根据织物的要求，采取适当的捻系数。

（2）相位差。在一定范围内，相位差逐渐增大，纱线强力也增加，但自捻捻度却逐渐下降，因此，在某种程度上又抵消了强力增加的效果。所以在考虑相位差时，要同时注意捻度的变化。对于半周期捻度相同的纱，如果无捻区错开的距离为22mm，可使纱线强度提高约0.5cN/Tex。因此，相位差是增加纱线强力的一个重要方法。

（3）纤维的长度和线密度。在一定的捻度条件下，纤维越长、越细，纱线的强力就越大。所以自捻纺纱对纤维长度和线密度的要求，比环锭纺纱更为严格。以棉花为例，棉纤维长度较短，自捻纱无捻区长度一般为10～20mm，为棉纤维长度的1/3～1/2。所以棉纺自捻纱强力很低，纺纱断头也高。因此，自捻纱主要用于纺毛和中长纤维，在棉纺中不宜采用。

（二）自捻纱的结构

常规自捻纱的结构特点如下。

（1）捻向。自捻单纱与自捻纱的捻向都是交替变化的，但捻向相反。

（2）无捻区。在捻向交替变化的过渡区内无捻或者少捻。自捻单纱和自捻纱都有无捻区。当两根自捻纱条汇合时，如两者捻向相同的各片段完全重合时（即S捻与S捻、Z捻与Z捻、无捻区与无捻区重合），这样形成的自捻纱称为同相自捻纱，同相自捻纱由于其无捻区正好是两根单纱无捻区重叠的地方，因此，突出了自捻纱的弱点，会影响成纱的条干和强力，从而使纱的断头率高、质量差。

当两根自捻单纱汇合时，使两者捻向相同的各片段相互错开一段距离所形成的自捻纱称为相差自捻纱。即一根单纱对另一根单纱的相对位置比同相自捻纱移过一段长度，也即两根单纱的周期性相对位置（即相位）错开，其错开距离的大小称为相位差。相差自捻纱的无捻区不再和单纱的无捻区相重合，而是把原有的两根单纱无捻区的薄弱点分散开来，避免了单纱无捻区与自捻纱无捻区的重叠，从而消除了成纱的薄弱环节，因此，相差自捻纱的成纱质量和可纺性有所提高。

下面分别介绍单纱条、自捻纱条和自捻股线的捻度及其分布。

1.单纱条的捻度

一般工艺上掌握的捻度实际上是一种捻度平均值，是指半周期长度内的总捻数，称为半周期捻数。

单纱条在前罗拉与搓捻辊之间获得的半周期捻数T可按单纱条的直径计算：

式中：h为搓捻辊动程（在搓捻辊输出半周期长度单纱条期间的横动路程），cm；d为单纱条直径，cm；p为单纱条截面的圆周长度，cm。

搓捻辊对单纱条所加的捻度在进入搓捻辊和汇合导纱钩之间时被反向捻回抵消了一部分。因此，实际进入导纱钩时所得捻数要少于式（6-1）计算值，下面简要说明这一点。根据研究可得出，进入汇合导纱钩并由导钞钩输出纱条上半周期的总捻回数T为：

式中：U为喂入段长度，cm；V为输出段长度，cm；L为自捻纱的周期长度，即搓捻辊往复一次纱条通过的长度，cm。

当U→∞，V→0，纱条的捻度最大，T的极限值Tmax为：

事实上，U在5cm左右，V在1.5cm左右，所以不能满足上述要求。如果把L看作变数，取T对L的偏导数并使它等于0，可得，这时T值最大，即：

理论加捻效率η：

即进入汇合导纱钩的单纱条半周期捻回数为：，其值小于。

在T的表达式中，如U、V、L和h不变，唯一影响T值的自变量是p。而p∝（Tt为纱线线密度），所以：

在搓捻机构中，纱线捻系数K在生产中会保持在一个恒定水平上，不必像环锭纺那样在纱线线密度改变时，需要去调整前罗拉转速和锭子速度之间的比值。因此，自捻纺的适纺线密度范围相当大。

2.自捻纱的捻度

在单纱条捻度求得的条件下，可用近似方法求得自捻纱的捻度。设单纱的捻系数α大致与自捻纱相等，并令单纱条捻度为t，自捻纱捻度为T；单纱条的线密度为Tt1，自捻纱的线密度为Tt2。则：

所以：

因纱条的直径与线密度的平方根成正比，因此，两者捻度之比等于两者直径的反比。假定自捻纱的断面接近圆形，密度和单纱条相同，则自捻纱的直径约为单纱条的2倍，即：

所以：

实际的自捻纱捻度等于1/1.4～1/1.5乘以单纱条的捻度。

3.自捻股线的捻度

自捻股线有三种捻度，即单纱捻度、自捻捻度和追加捻度（其中还包括对偶捻度）。根据国外经验，追加捻度Ta（每米捻度）为：

式中：Tt为自捻股线的线密度，tex。

根据国内的经验，追加捻度Ta为：

Ta=（0.7～0.8）×同品种环锭捻线的捻度

（6-14）

（三）自捻纱的分类

自捻纱的历史虽然不长，但种类却不少。从纱线构成来看，自捻纱的品种有以下十个（S代表短纤维条，m代表化纤长丝，T代表加捻，包括自捻）。

（1）ST纱。即通常所说的自捻纱，也就是双股短纤维自捻纱。这种纱强力较低，一般只能用于某些针织品，不能用于机织。但也可用上浆的方法提高纱线强力，用于机织产品。也可用相差自捻纱，即将无捻区错开的方法，来提高强力。一般相位差为90°的自捻纱，可获得较高的强力。这种纱可用ST90来表示。

（2）STT纱。即通常所说的加捻自捻纱。STT纱是将具有正、反方向捻度的自捻纱经复加捻后，使其成为具有同一捻向的股线。它与双股环锭纱的性质非常类似，它的牢度和织造性能基本相同，这种纱线使用比较广泛。

（3）（2ST）T纱。即四股自捻纱。（2ST）T纱也就是将两根自捻纱经复加捻后制成，可用以制造高质量的机织物。

（4）STm纱。即一根短纤维条与一根长丝，经自捻而成。

（5）（STm）T纱。即将一根短纤维条与一根长丝制成的自捻纱，再施行单向加捻，形成夹丝纱。

（6）（2STm）T纱。将两根STm纱，经合股加捻后，形成两根纤维条和两根长丝合在一起的股线。

（7）（ST）2股纱。将两根自捻纱，再自捻在一起，形成四股纱。为了提高纱线质量，第二次自捻时，必须有相位差。这样纱线强力高，稳定性好。可直接用于机织、簇绒产品，但织物上纹路比较明显。

（8）（ST）m纱。即将一根自捻纱和一根长丝再自捻而成的纱线，也就是两根纤维条和一根长丝的捻合体。单丝能将无捻区包缠起来。这种纱可直接用于织造地毯。

（9）STmm纱。即赛络菲尔（sirofil）自捻纱，也就是包丝自捻纱，由一根纤维条和两根长丝组成。纱线强力和耐磨度高，可用于针织物和机织物。

（10）（STm）2纱。将两根STm纱自捻在一起，形成两根纤维条和两根长丝自捻纱。

在这十种纱线的生产过程中，（1）～（6）只需一个搓捻机构即可，而（7）～（10）则需要在自捻纺纱机上有两个搓捻机构，一般在生产中，自捻纱和加捻自捻纱应用较多。

（四）自捻纱的性能

由于自捻纱的结构特性，纱线中存在弱捻区，自捻纱的断裂强力和伸长率都比较低，与环锭纺纱线相比，羊毛、腈纶、涤纶自捻纱的断裂强力依次降低81.25%、49.33%、31.39%。涤纶、腈纶等能直接采用自捻纺加工方式，而羊毛和苎麻不能直接采用自捻纺纱，必须和其他原料复合自捻。要使纱线拉伸性能符合要求，2种原料的组分中涤纶含量需满足：毛/涤纶纱中占60%以上，麻/涤纶纱中占71%以上，但腈纶/涤纶纱的纤维配比不受限制。加捻自捻纱的性能主要取决于复加捻度的大小。从强力上说，纱线强力随复加捻度的增加而增加，当捻度达到临界值时，其强力最大；如果捻度继续增加，则强力反而下降。从织物的质量来说，复加捻度也有直接影响，复加捻度大，条影比环锭纱织物多，手感发硬，外观不好看；复加捻度小，织物又会产生斑纹。因此复加捻度要适当，试验证明复加捻系数一般在3.5～4为宜。有的试验证明，复加捻度值最好以纱线断裂伸长趋于最大时为好，用这种纱线织造的织物外观较好。

一般说来，加捻自捻纱的捻度不匀率比环锭纱大，特别是短片断不匀比较突出。加捻自捻纱的强力接近于环锭纱，但其断裂伸长较环锭纱为高，织物弹性和覆盖能力也较好。

四、自捻纺纱适纺性与产品开发

（一）自捻纺纱适纱性

自捻纺纱的特点主要有以下几点：一是自捻纱的输出速度最高达到300m/min，其4锭产量相当于80～100锭环锭细纱机的产量，是一种高产的新型纺纱方法；二是因高速部件少，其能耗为环锭纺的2/3左右，且机器噪声低；三是工艺流程短，新型的S300纺纱系统一道可代替粗纱、细纱、络筒、并纱、捻线、蒸纱六道工序，且筒子卷装可直接用于针织；四是适纺纤维长度为70～110mm，根据自捻纱结构特点，纤维越长越利于纺纱；五是自捻纺纱过程纺纱张力小，故可相应提高原料的可纺性和使用价值；六是自捻纱不仅可生产隐条呢、变形斜卡其、人字呢等中长织物用纱，而且可纺特殊风格的品种，如原液染色纱、雪花呢、疙瘩纱等，也可采用一般腈纶与高收缩腈纶相混，纺制腈纶膨体自捻纱。

和其他事物一样，自捻纺纱并不是十全十美的，存在的缺点和问题如下，一是捻度不匀，即使追加捻度后，不匀的问题并没有根本解决，纱线强力和耐磨性能都不如环锭纱线，因而自捻纱的产品有一定的局限性；二是使用的原料受到一定的限制，一般说来，自捻纺适用于长纤维或中长纤维，不大适用于棉花等短纤维；三是生产效率低，由于自捻纺断头后，整台机器就要停止生产，使生产效率降低，纱线越粗，效率越低。例如，纺72支纱时，环锭机的效率为96%，自捻纺为88%；纺20支纱时，环锭纺为91.596%，自捻纺则为82%。一般说来，由于纺纱粗细的不同，自捻纺的效率比环锭纺低6%～10%。虽然英国利兹大学试验的粗纺自捻纺纱机有单根断头自停装置，不会整台停车，但尚未正式用于生产。

（二）自捻纺纱的产品开发

国外用自捻纺纱技术生产的产品，主要是毛精纺与毛型腈纶膨体纱类，且较多地用于针织，也可用来加工粗羊毛以织制地毯。

1.膨体腈纶类

膨体腈纶类是生产量最多的一类自捻纺产品，包括服装用布、装饰用布、围巾、毛毯、枕巾、披肩、毛巾等。这类产品采用膨体腈纶为原料，一般在化纤厂经牵切拉断直接成条。来自化纤厂的膨体腈纶牵切条俗称混合条，由40%高收缩纤维和60%常规纤维组成。在纺成自捻纱线后经汽蒸处理，其中高收缩纤维回缩，常规纤维便蓬松膨胀，形成既丰满又柔软的腈纶膨体纱。膨体腈纶类产品大多为17tex×4（2ST）自捻线，是在自捻纺纱机上将两根ST纱，通过第二次一定相位的汇合直接进行并纱，然后又通过捻线机的少量追捻纺成的。因为是四股并合，纱线均匀度好，加上其（2ST）T结构，追捻无须经过退捻再加捻，有利于克服自捻纱线的弱点，而且由于追捻捻度少，手感较理想。四股自捻截面结构松紧一致，吸色深且均匀。这类产品的纱线一般要求较粗，经拉毛、起绒等处理后，由于自捻纱线捻度分布不匀所引起的织物表面条干不匀及反光效应不甚理想等，都能得到一定程度的掩盖。膨体腈纶自捻纱线可用于装饰用布（窗帘布、沙发布等）、服装用布（粗花呢、花式呢等）、围巾、毛毯、枕巾、毛巾被、披肩等。

膨体腈纶自捻线的各类产品，都有一个毛型感要求，在这方面与环锭纺产品相比还是有差异的，除了要从自捻纱线结构方面采取措施外，不改变或尽量少改变腈纶牵切混合条中的纤维长度将会有好处。采用再割来减短纤维长度，主要是为了适应现有中长自捻纺纱机的超大牵伸机构。从发展来看，应设法使牵伸机构去适应纤维长度以及合理解决喂入条子的定量问题。

2.色纺中长化纤类

色纺中长化纤产品是由中长化纤经原液染色后纺制的自捻纺产品。中长化纤包括涤纶、腈纶与黏胶纤维等化学纤维，一般是几种化纤混纺。在自捻纺纱中，应根据产品品种的需要选择混纺纤维的种类与比例，在纤维的性能上主要考虑纤维的长度与细度。

选择纤维长度时，应考虑中长散纤维要经过传统的棉纺前纺设备的加工，平均纤维长度应在76mm以下，否则现有的梳棉机工艺等难以适应。但也不能过短，若短于60mm，则由于自捻纱有无捻区，自捻纱强度就会过低而增加自捻纺与捻线追捻加工中的断头。大量实践证明，用于自捻纺的中长化纤，其纤维长度应控制在65～76mm，适当增加纤维长度可以使自捻纱（ST纱）及自捻线（STT纱）的强度等指标明显改善。所以，配有独立前纺设备的中长化纤自捻纺车间，均把纤维长度控制在71～76mm，但有些中长自捻纺车间因与环锭中长合用前纺，纤维长度仍为65mm左右，其纺出自捻纱线的强度等指标偏低。通常，涤纶、黏胶纤维等中长纤维大多采用平切（等长）。纺纱时，应将两种以上长度不同的纤维混用，不要采用一种等长纤维。自捻纺用中长化纤的细度，应以每根单纱条断面内纤维平均根数不少于35根为宜。不同原料混纺时，与传统纺纱一祥，纤维可以粗细不同。

色纺中长化纤类自捻纺产品可用来生产细特全涤派力司、纺毛花呢、啥味呢、法兰绒、银枪大衣呢、丝毛呢以及针织产品等。

3.羊毛类

根据纤维的长度来看，自捻纺可以用于毛纺，但发展并不是很快。主要原因可能是毛纺产品的原料成本在产品总成本中占的比重很高，且一般属于高档产品。由于自捻纱在质量上有某些缺陷，难以提高产品的质量和档次，故在毛纺上的应用受到一定限制。用于自捻纺的毛纤维原料一般需满足下述两项要求。

（1）若采用纯毛纺，则单纱条断面内平均纤维根数应不少于37根。一般，用于毛精纺织物的毛纤维细度应在26μm或更细。但粗羊毛也可以通过自捻纺做地毯、装饰布等产品。若用毛与化纤混纺，则单纱条断面内平均纤维根数应多于35根。

（2）用于自捻纺的毛纤维平均长度应在60mm以上，短于20mm的纤维含量应在10%以下。

目前，除长毛绒外很少用纯羊毛纺自捻纺精纺产品，大多采用毛与化纤混纺，如毛/涤、毛/黏花呢等，自捻纺线线密度大多为17tex×2～28tex×2，但也有供衬衫用的10tex×2的自捻纱线。国内曾生产过三股自捻毛/涤花呢，通过三根单纱条的相位差调节，在一定程度上克服了自捻结构上的缺陷，加上便于多种颜色搭配，风格新颖，具有立体感。同时，国内还生产过涤/黏疙瘩纱钢花呢，在成品表面分布着彩色疙瘩点子，既可掩盖自捻纱的反光不匀，又可使成品别具风格。

4.苎麻类

苎麻是我国的特产，做夏季衣料有良好的服用性能。按自捻纺纱的要求，苎麻纤维的长度是足够的。苎麻纺纱工艺在采用精梳以后，纤维整齐度也能满足要求，但苎麻纤维的细度不太理想，而苎麻纱用做夏季服装科又要求细度细，这是一个矛盾。即使有些地区生产的苎麻纤维较细，可达0.53～0.64tex（1800～1900公支），但根据自捻纱每根单纱条中纤维根数要达40左右这一基本要求，其纯纺的纱线密度范围也有限。再由于苎麻纤维的刚性大、抱合力差，因此，必须采用苎麻纤维与涤纶等化纤混纺的方法。一般使用的混纺比例为30:70（苎麻：涤纶），若采用经碱改性处理的苎麻纤维，因其伸长、勾接强度与卷曲度、抱合力等性能都有改善，在纺10tex×2麻/涤自捻纱时，苎麻纤维的混用比例可提高到40%。

由于传统苎麻纺的环锭工艺，生产水平相对于棉纺还有一定差距，故在苎麻纺中采用自捻纺的经济效果更为显著。采用自捻纺能降低麻/涤的可纺线密度及增加苎麻纤维的混纺比例用以织造更加凉爽的高档夏季服用衣料。自捻纺纺出的麻/涤纱比环锭毛/涤纱毛茸少，小白点少，布面光洁，这对苎麻织物是很可贵的。自捻麻/涤线的强力低于环锭麻/涤线，但织物的质量不相上下。

麻/涤织物都是浅色、细薄产品，故应注意自捻线结构缺陷在布面上的反映。除选择好自捻纱和自捻线的捻度外，还应注意织物结构与组织的选择，可以采用提花、变化平纹、隐条、隐格及印花等设计，以凸显苎麻类织物的风格特征。

5.维纶类

用自捻纺生产的维纶产品，经试验研究成熟的主要是农用塑料管和三防（防水、防火、防霉）帆布。由于维纶强度高、伸长小，且具有耐碱、耐腐蚀、耐日晒的特点，适于做此类产品，且可节省棉花原料。同时，由于维纶环锭纺纺纱不利因素较多，因此，采用自捻纺在工艺、经济及产品质量等方面也有明显的好处。

（1）农用塑料管。农用塑料管是供农业输水的管道，利用多股线织成管状骨架材料，然后在内外涂塑而成。采用28tex×2×7牵切自捻纱多股线代替类似规格的棉/维混纺或维纶短纤纯纺环锭多股线，可以提高管子的柔软度与爆破强度，既提高了质量，又降低了成本。

（2）三防帆布。工业用的篷盖帆布大多采用292tex、171tex棉帆布经蜡漆处理而成，这要耗用大量的棉花，强度也低，还容易腐烂。改用28tex×4×4和28tex×2×2牵切维纶自捻纱多股线，强度提高，不易腐烂，用纱量减少，加工成本也有所降低。

另外，国内还研究成功用维纶自捻纱做装饰布、鞋面鞋里布等。

第二节　平行纺纱

一、平行纺纱概述

（一）平行纺纱发展概况

平行纱是20世纪70年代保加利亚研究开发的一种新型纺纱工艺，取名为包覆纺纱。随后在20世纪70年代末，美国和德国开始研发平行纺纱机，最成熟的Susseen公司研究开发了Parafil 1000型平行纺纱机。Parafil纺纱系统采用包覆纺纱方法，其纺纱过程，因芯纱中的纤维没有加捻，命名为平行纺纱系统，把生产的纱命名为平行纱，简称PL纱。国外的平行纺纱机主要有德国Susseen公司生产的Parafil 1000型和Parafil 2000型等机型，国内机型主要有FZZ031型等。

（二）平行纺纱原理

平行纺纱原理如图6-7所示。平行纺纱（Parallel Spin⁃ning）是利用空心锭子进行纺纱的一种新型纺纱方法，将一根无捻平行纤维条作为芯纱，外包长丝或已纺成的纱，经过加捻成纱后绕在筒子上。平行纺纱过程：以粗纱或条子喂入，被牵伸装置拉细成平行的纤维条，再进入高速回转的空心锭子。锭子顶端装有假捻器，锭子上套着长丝筒管。锭子高速回转时，须条进入假捻器被加上假捻，然后与长丝同时进入空心锭子。假捻须条退捻，长丝即包覆在须条上，形成平行纱。抽气机将平行纱引出，通过导纱罗拉卷绕到筒子上。图6-8为平行纺纱的工艺流程示意图。

平行纺纱工艺与传统环锭纺纱工艺相比，省去了粗纱、络筒、并捻三道工序，其工艺流程为：并条→纺纱→（倒筒/清纱），整个纺纱过程可分为三个阶段。

（1）第一阶段：短纤维条的牵伸。将经过并条机并合后纤维条从条筒中引出，经过导条架及导条喇叭口，进入垂直放置的高速牵伸系统，根据短纤维的不同情况，可以配置三种不同的牵伸形式，即三罗拉、四罗拉或五罗拉高倍数牵伸系统，三罗拉的牵伸倍数可达40倍，四罗拉及五罗拉的牵伸倍数可达180倍。牵伸装置的上下罗拉配有清洁装置。

（2）第二阶段：长丝的包绕。由前罗拉输出的须条以垂直方向直接引入位于下方的空心锭子中。长丝纡管套在一只空心锭子上，中空锭子有两个附加的吸震系统，能自动调整锭子的回转中心，最高锭速可达35000r/min。当长丝从与空心锭子一起回转的纡管上退绕时，形成一个气圈，随着锭子的回转，在空心锭顶端将长丝包绕在平行排列的短纤维束外面。然后由装在前罗拉与锭端之间的积极回转的假捻器进行加捻，假捻器每回转一周，就对假捻器的上下段须条施加一定的捻度，以使短纤维束不离散，当短纤维束进入空心锭上方时，假捻退捻。这个退捻点即为长丝的包绕点。在包绕时，短纤维恢复平行排列，即形成了长丝螺旋状包缠的平行纱。为了保证长丝气圈能够避免飞花、气流的干扰和不良影响，以达到成纱清洁和降低断头率的目的，这个锭子部分安装在密封的盒箱中，在箱体的保护作用下，可以使长丝气圈小而稳定，可保证均匀地卷绕，锭子实际的最高速度取决于长丝所能够承受的气圈张力。

（3）第三阶段：络筒阶段。经过长丝包绕短纤维后纺成的平行纱，从中空锭子的下端输出，由一对输送罗拉将成纱送往络筒装置，以交叉卷绕的方式卷绕成平行筒子或锥形筒子。平行纺纱机在纺纱过程中，因没有钢领和钢丝圈速度上的限制，纺纱速度可达180～200m/min，最高锭速可达35000r/min，前罗拉输出速度可高达300m/min。

二、平行纺纱设备构造与特点

（一）主要平行纺纱机技术特征

1.Parafil 1000型平行纺纱机技术特征

Parafil 1000型平行纺纱机主要有三种类型，每个类型又有不同系列，其主要技术特征见表6-1。

表6-1　Parafil 1000型平行纺纱机型号与技术特征

该机牵伸装置采用四罗拉双胶圈牵伸装置，采用条子输入，最大牵伸倍数可达156倍；采用三罗拉双胶圈牵伸装置，采用粗纱输入，最大牵伸倍数为46倍。适纺各种天然纤维或化学纤维及其混纺纱；采用普通牵伸时，最大纤维长度为60mm；当采用滑溜牵伸时，可纺长达90mm的纤维；喂入纤维条线密度为2500～10000tex；空心锭子的最高转速可达35000r/min；长丝可Z向包缠，也可以S向包缠。可纺纱线密度为25～500tex；最高引纱速度为150m/min；适纺原料包括各种天然纤维、化学纤维及其混纺纱。

2.Parafil 2000型平行纺纱机型号及技术特征

Parafil 2000型平行纺纱机主要有两种型号，主要技术特征见表6-2。

表6-2　Parafil 2000型平行纺纱机的型号与技术特征

该机与Parafil 1000型的区别在于：牵伸装置采用五罗拉双胶圈式，牵伸倍数可达180倍；拆除第四罗拉形成四罗拉牵伸装置，最大牵伸倍数可达120倍；第四罗拉和后罗拉都拆掉后，就变成三罗拉双胶圈牵伸装置，最大牵伸倍数为40倍；采用普通牵伸时，可纺长达100mm的纤维，喂入纤维条的定量可达12ktex；当采用滑溜牵伸时，可纺长达220mm的纤维，可喂入16ktex的纤维条；最高纺纱速度可达200m/min。

（二）平行纺设备的主要构造特点与作用

1.长丝筒子

平行纺纱设备上，在平行纱的表面外包长丝或短纤维纱，长丝筒子是平行纺纱机储存长丝，并对平行纱实施加捻的主要机构。因为长丝筒子要插在空心锭子上，随空心锭子一起回转，所以要求长丝筒子的容量大，且旋转速度较高，不仅可提高机器的产量，而且可以延长落纱间隔时间，提高生产效率。生产实践证明，长丝筒子的形状和卷绕形式会直接影响长丝退绕过程和退绕质量。图6-9所示为几种不同的长丝筒子及其卷绕形式，每种卷绕方法的左边图为卷装外形，右边图为卷纱器动程的变化图。

图6-9（a）是常用的标准形筒子，卷绕动程自上而下运动。在卷绕时，筒子上、下两边缘同步进行，如果在边缘处略有重叠或间隙，会使外层长丝嵌入内层，导致在退绕时因退绕张力过大而造成断丝。

图6-9（b）是粗纱形筒子，卷绕时上下两端动程逐层缩短，该卷绕形式能够避免在边缘处长丝易嵌入内层的缺点，这种形式便于退绕，但是卷状容量较小，体积没得到充分的利用，影响生产效率。

图6-9（c）是卷纬式纱管，在卷绕时，该卷装形式具有较好的退绕性能等优点，其缺点是卷绕本身较窄，容量小，易造成长丝崩脱，影响筒子顺利退绕。

图6-9（d）是下侧有边筒子，卷绕时，其动程会产生周期性变化，该卷绕形式的优点是外层卷绕具有保护作用，当筒子在卷绕过程中遇到意外的碰坏时，不会造成整个长丝都产生崩乱的现象，其缺点是卷绕机构较复杂。

图6-9（e）的筒子外形与图6-9（e）相同，在卷绕时，不同之处是该卷绕动程是逐层缩短，这对筒子顺利退绕极为有利。

德国Susseen公司生产的Parafil型系列平行纺纱机，采用的长丝筒子与图6-9（a）相同。在纺纱使用时，可将整个长丝筒管套在空心锭子上，长丝的退绕气圈很小，稳定性较好，能保证把短纤维须条包缠得十分均匀。为了安全生产和降低噪声，整个空心锭子被安装在一个气圈箱内。成纱被直接卷绕在一个平头筒管上，满筒落筒时不需要停车，并配有吸枪及割刀，以便于重新生头。

研究表明，不同的卷装形式在退绕时的张力也不同。纺纱过程中，由于原料不同，卷绕形式不同，所测定的张力绝对值不尽相同，但其变化规律是一致的。

2.牵伸机构

目前，平行纺纱机大多数是单面机，结构各异。单面机可采用条筒喂入或粗纱喂入，应用范围十分广泛。一般情况下，牵伸机构采用三罗拉即可满足要求，如需进行超大牵伸时也可采用四罗拉形式。在实际生产过程中，在加工地毯用粗线密度纱时，因总牵伸倍数较高，需采用多区牵伸机构的形式，可以采用四罗拉或五罗拉形式。生产实践证明，严格控制条子不匀率在标准范围以内，采用超大牵伸后，细纱的质量是能够达到技术要求，这样不仅能节省一道工序，而且还能提高经济效益。

德国Suesseen公司生产的Parafil型平行纺纱机，采用条子直纺的超大牵伸系统，设备配有Suesseen-NST五列罗拉，上罗拉采用气动摇架加压，压力可按要求进行灵活调整，加压卸压操作简单，使用方便。牵伸系统运行工作速度较高，有利于纤维的顺利牵伸及伸直作用。牵伸系统中的短下胶圈具有稳定的张力，可确保下胶圈均匀稳定地运转，可稳定纱线质量。生产中胶圈更换次数较少，使用寿命较长。

3.空心锭子

空心锭子是平行纺纱的主要加捻机构，长丝筒子套在空心锭子上，长丝和短纤条在负压作用下，从空心管喂入并一起加捻形成筒子纱。常见的空心锭子实物图如图6-10所示。

4.假捻器

平行纺纱机的假捻器装在空心锭出口处。应用假捻器时，由前罗拉1输送短纤维须条2进入空心锭子时，因假捻器5与空心锭同步回转，须条在AB区产生了假捻，当纱进入BC区时，假捻将被退掉，而此时长丝筒子4上的长丝3则包缠上去而形成包缠纱7，然后由输出罗拉6输出，如图6-11所示。有无假捻器的平行纺纱包缠过程如图6-12所示。无假捻器时，长丝在空心锭子的入口处对纱条包缠，且短纤须条平行无捻。当使用假捻器时，假捻器给空心锭子中的短纤维须条加上假捻，在假捻器处长丝对已经加了捻的须条进行包缠加捻，能防止短纤维的飞出，可防止断头的产生。德国Susseen平行纺纱机及中国纺织科学研究院研制的FZZ031型包缠花式纺纱机都使用了有假捻器的空心锭子。

1—前罗拉　2—短纤维须条　3—包缠长丝4—长丝筒子　5—假捻器　6—输出罗拉7—包缠纱

1—外包纤维　2—长丝筒子　3—成纱　4—假捻器

（1）假捻器的形式。平行纺纱机常用的假捻器有以下五种形式，如图6-13所示。

图6-13（a）所示是德国Parafil 1000型和Parafil 2000型平行纺纱机使用的假捻器，在空心锭杆的顶部，有两个不对称的小孔，长丝和短纤维可以一起穿过这两个小孔，在锭子回转时短纤维须条不仅得到了假捻作用，而且也产生了包缠作用，所以纺纱稳定性好，成纱质量好。缺点是操作不方便，需用钢丝将长丝和短纤维同时钩住再穿孔生头。

图6-13（b）、图6-13（c）所示是生产过程中常用的一种假捻器，其结构有两种形式，一种是钩形的一端开口，另一种是两端均连接于锭子上的封闭圈式，这两种的作用原理基本相同，前者操作时接头方便，后者在机械制作上方便，动平衡性能较好。

图6-13（d）所示为消极式的假捻器，在空心锭子上没有假捻器，它以空心锭顶端作为“假捻”手段，原理与棉纺粗纱锭翼顶端刻槽的作用相同，假捻器的大小与锭子的转速、锭端的材料、表面形状、摩擦系数及前罗拉输出的纤维须条与锭子孔轴线的夹角有关。采用这种形式的主要是国产FZZ008型平行纺纱机，该夹角一般为15°。

图6-13（e）所示是将图6-13（c）、图6-13（d）两种假捻器的优点结合起来而开发的一种假捻器，性能优良，使用方便，国产FZZ031型平行纺纱机采用该假捻器。其特点是它具有两个假捻点，纺一般平行纱时可不穿过假捻钩；在纺花式纱时，可将两个假捻点同时使用，以加强假捻的作用。一般情况下，纺包缠纱和花式纱时，要用假捻器，在纺制具有某些特殊松弛结构要求的纱线时，可不用假捻器。

（2）假捻器作用效果。假捻对平行纱强力的影响见表6-3。从表6-3中可知，加装假捻器后平行纱强力和强力不匀指标明显提高，对减少断头和飞花有利。在平行纱加工过程中，假捻可以使芯纱须条结构紧密，提高须条纤维之间的凝聚力，能够抵抗纺纱张力，减少飞花和断头产生的概率。如果不采用假捻，空心锭子的高速回转会使须条也产生假捻作用而实现包缠，但其包缠纱结构松散，强力低，毛羽多。纺圈圈纱时，圈圈有时大，有时小，排列不匀。

表6-3　假捻对纱线强力的影响

纱条所受摩擦力矩随须条张力和须条与假捻器的摩擦系数及摩擦包围角增大而增大；随须条的离心力增大而减小。如果须条粗，假捻大，则需要较大的摩擦力矩来平衡条子的扭矩。增加摩擦力矩的方法：一是增加张力和摩擦系数；二是增加摩擦包围角。影响包围弧的因素很多，如假捻钩的形状、粗细、须条穿过假捻钩的方法等。如须条的纤维刚度大，须条又粗，而假捻钩又细小，有可能造成假捻“逃失”，使纱条质量不稳定。因此，在加工不同线密度或纤维性能相差很大的纱线时，假捻器也要做相应的改变。

三、平行纺纱工艺及纱线结构与性能

（一）平行纺纱工艺控制

平行纺纱机的空心锭子纺纱时，长丝退绕出来环绕着短纤须条中心回转，从而将短纤维包缠成纱。这种成纱过程的实质是：短纤维本身没有捻度，是由长丝包覆包缠紧压短纤维而构成结实的纱线。包缠丝对纱线包缠效果的影响因素主要包括成纱的包缠捻度、长丝的包缠张力、包缠纱线密度、长丝的类型和线密度等工艺参数。

1.包缠捻度

平行纱的包缠捻度可根据不同的产品情况而确定，平行纱的强度随着外包长丝的包缠捻度增加而提高。如果使用的短纤维长度较长，线密度较低，则单位成纱的包缠圈数可少一些；反之，如果使用的短纤维长度较短，线密度较高，则单位成纱的包缠圈数应多一些。要获得包缠捻度，长丝筒管的卷绕方向必须与所需要的纺纱的捻向相对应，退绕时该方向须与锭子转动方向相同，这样才能起到包缠作用，此时空气阻力的作用方向是逆着退绕方向，有助于减小长丝气圈直径的作用，使其贴附于卷装表面；否则将会使气圈变得越来越大，直到断裂。

采用便携式频闪测速仪测得锭子转速和长丝回转速度见表6-4。从表面上看，似乎锭子转一转，长丝就包缠短纤维一圈，也就是说加上一个捻回，但实际上长丝退绕速度要高于锭子转速，根据锭子转速得到的计算包缠捻度要小于根据长丝退绕速度得到的计算包缠捻度。包缠捻度的实测数值和长丝回转速度与引纱速度的比值更接近。但在实际应用中，一般在估算包缠捻度时，可沿用环锭纺捻度计算式：

包缠捻度=锭子转数/引纱速度

（6-15）

包缠捻度单位为捻/m，锭子转数单位为r/min，引纱速度单位为m/min。

一般包缠纱的捻度数值与传统环锭纱捻度相同，或略高一些。试验得知，包缠捻系数在纺制长丝纤维时为75～85，纺制长纤维时为90～115，纺制短纤维时包缠捻系数在120以上较为适宜。

表6-4　锭速与包缠捻度的关系

2.包缠张力

纺纱过程中，长丝的包缠张力是平行纺纱技术中的一项重要工艺参数。影响包缠张力的因素主要有空心锭子速度、引纱速度和长丝退绕的气圈张力等。当锭速增高时，不仅长丝退绕时形成的气圈张力较大，而且也影响着在假捻处短纤维的假捻捻度，同时也使长丝包缠张力增大，引纱速度高，长丝包缠张力大。如果不用假捻器，则短纤维须条从空心锭子芯部出来，会产生一个离心的气圈，锭速越高，气圈越大，张力也越大。

在纺纱时为获得质量优良的平行纱，一般常用的包缠纱要求长丝将短纤维包缠至一定的紧密程度，并保持均匀的节距，使长丝与短纤维须条之间的张力处于一定的平衡状态。不同包缠张力下，长丝包缠形态如图6-14所示。在生产过程中要获得正常的包缠纱线，空心锭下方的输出罗拉速度一般比前罗拉速度大，两者的比值一般控制在1.02～1.05。

3.包缠长丝的类型、线密度及使用比例

包缠长丝的类型、线密度及长丝的使用比例（用量）都与成纱质量有一定的关系。平行纱的强力来自长丝，在一定张力下，长丝向短纤维须条施加径向压力，使短纤维之间产生必要的摩擦力。

长丝的弹性模量直接影响平行纺纱的强力，弹性模量越高，则纱的强力也越高。因此，在实际生产中，为获得高强度的平行纱，可使用高模量的长丝，以减少包缠捻度，不仅可提高纺纱线速度，而且也可以增加产量，降低生产成本。一般情况下，锦纶长丝和涤纶长丝均可使用，要尽可能选择与短纤维化学成分相近的长丝。在纺细线密度平行纱时，宜采用细线密度长丝；纺粗线密度纱时，宜使用粗线密度长丝。通常情况下，为了提高成纱质量，在选用相同线密度的长丝时，复丝比单丝包缠性能要好。

如果外包长丝线密度增加，则意味着长丝直径变粗，在一定质量下长度变短，长丝用量增加，因而在成纱中所占比例增加，这不仅增加了成纱的成本，在经济上很不合算，因此，长丝重量一般要控制在成纱总重量的1%～5%。一般在保证平行纱获得一定强力的前提下，尽量采用线密度细的长丝。平行纱外包长丝所占百分率见表6-5。

表6-5　平行纱中外包长丝所占百分率

一般情况下，长丝的延伸性较低，适合加工包缠纺纱用。如果延伸性较高的长丝，在纱线受到应力时，短纤维之间会明显滑移，表现为条干略差，故要采用高强低伸型的涤纶或锦纶长丝。而由于染色长丝及变形长丝价格较高，除加工有特殊需要的纱线外，一般不使用。

（二）平行纺纱线结构与性能

1.平行纱的两种类型

平行纱因其结构不同可分为普通平行纱和结构平行纱两种类型。

（1）普通平行纱。在纺制普通平行纱时，纺纱张力应适当选择。普通平行纱的纱芯纤维呈平行排列，不施加捻度，长丝在短纤维外面作螺旋状包绕，包绕长丝嵌入（陷入）短纤维束的程度较浅，使长丝相对较轻地绕在短纤维上。

（2）结构平行纱。结构平行纱则是由普通平行纱转化而成的，一方面结构效应主要是从蒸纱和染色过程中产生的，它是利用纺制用的平行纱长丝和短纤维两种成分不同的缩率，进行包绕纺成普通平行纱，再将普通平行纱进行蒸纱处理，长丝与短纤维相比，长丝产生了较大的缩率。另一方面在实际生产过程中，还可以通过选择可收缩的长丝，进一步增强花式效应，采用汽蒸加工得到额外收缩，这样不仅提高了纱线的蓬松性，而且还使长丝嵌入短纤维束的程度较深，促使短纤维束向纱的轴心线形成屈曲，使平行纱呈螺旋形状或珍珠状外观，并且在纺纱过程中还可以增强这种效果，纱的截面得到最大的增容，这种纱被称为结构平行纱，它属于一种花式纱类。

2.平行纱的结构

平行纱的结构不同于环锭纺纱和气流纺纱，平行纱是利用空心锭子和假捻作用生产纱芯为短纤维、外包长丝的包缠纱。平行纱具有明显的双层结构，它是由无捻平行排列的短纤维须条（纱芯）和外包长丝组成，其中长丝以螺旋形包缠在短纤维束上，将短纤维束缚在一起而形成平行纱。长丝通过对短纤维施加径向压力，使单纤维之间产生必要的摩擦力，增强纤维间抱合力，从而使平行纱具有相应的强力。当平行纺纱受到张力作用时，纤维之间的摩擦力就会增加，在常规平行纱中的长丝包缠捻度与同样线密度环锭纱上的捻度大致相同。

平行纱的横截面为圆形，当纱不承受张力时，纱条轴向会呈现轻微的起伏现象，表现出一种稍有波形的特征，当受轻微的局部压缩作用时，这种长丝的波动使短纤维变成螺旋状圆形，但平行纱一旦织入织物中，这种特征就变得不明显了。

3.平行纱的性能

由于平行纱具有特殊的内部结构和外观特征，所以在纱的性能方面又有许多独特之处。在成纱强力上，平行纱的强力与同样原料、同样线密度的环锭纱相比，平行纱的强力高于环锭纱，其成纱强力与包绕长丝的纤度有关，即长丝的纤度越大，则纱的强力越大；在成纱条干方面，平行纱的条干均匀度与同样原料、同样线密度的环锭纱相比，条干要好。这是因为纤维条子在牵伸系统中进行高速牵伸所致，纤维之间的移距偏差要比传统牵伸系统的慢速牵伸均匀得多；由于纱中短纤维不加捻，因此平行纱的蓬松性好，特别是经过汽蒸后，纱的截面增大，纤维原有的卷曲性能在平行纱中能充分显示出来，给人一种饱满的感觉，其织物仿毛感好。另外，平行纱的毛羽比环锭纱少，在后道工序加工时，纤维的散失明显减少，这将有利于设备的清洁和生产效率的提高。此外，因纱的毛羽少且不易起毛球，所以产品的耐磨性也有所提高。由于平行纱具有良好的蓬松性，使平行纱的毛细管效应好，具有良好的吸湿性能。

四、平行纺纱适纺性与产品开发

（一）平行纺纱的适纺性

平行纺纱适用原料较广，芯纱可使用天然纤维（如棉、毛、麻等）、合成纤维（如涤纶、腈纶、锦纶、丙纶等）及混合原料（如涤/黏、棉/麻、涤/腈、毛/涤、兔毛/羊毛等），纤维长度为棉型、中长型和毛型，最大长度为220mm。外包长丝可用锦纶弹性丝、涤纶丝、黏胶长丝、柞蚕丝、氨纶弹性丝、可溶性维纶长丝及各种短纤维纱等。在实际生产过程中，芯纱和外包长丝可选用不同原料进行灵活组合，可产生不同结构效应，以便加工特殊用途的纱线。

平行纺纱时，对原料的选用应注意短纤维与长丝的适当组合。尽量考虑色泽的鲜艳性和染色的匀整性，几种纤维的收缩率要适当配合。平行纱的强力主要来自长丝，长丝价格高，故长丝重量应该控制在成纱总重量的1%～5%。如果短纤维较长，线密度低，则单位长度成纱的包覆圈数可以少些。起绒织物用的长丝，可用高收缩型，通过汽蒸后，长丝会陷入短纤维中，起绒后长丝的可见度小。平行纱织成的织物强力高，缩水率小而稳定，耐磨性好，外观丰满，色差横档少，手感柔软，纺毛感强。

平行纺纱机型不同，适纺性能也不同，Parafil 1000型平行纺纱机加工纤维长度为60～90mm，适纺棉型、中长型纤维，而Parafil 2000型平行纺纱机加工纤维长度为100～220mm，适纺毛型纤维。

（二）平行纺线开发优势

平行纺纱适合于加工以前由传统纱制成的产品，在许多情况中，由于生产平行纺纱的经济效益好，因此，市场占有率高，超过以前由环锭纺纱和转杯纺纱所占领的领域。在加工具有特殊性能产品方面，平行纺纱占明显的优势，即纤维的平行排列使其成品具有技术上的优点，因此，平行纺纱尤其适用于加工割绒织物，它不必解开平行纺纱的任何捻度就可实现规律优良的绒头，成品具有优美外观和光洁的手感。由平行纱织制的毛巾，其吸水性比普通毛巾高20%左右，毛巾厚实、柔软。

平行纱截面中的纤维根数少，纱体细而平滑，可减少与综筘、针眼等的摩擦，相对而言，织造过程中断头较少；由于平行纱不加捻，故其纤维并不像传统纱那样因为加捻而缩短；一般来说，平行纱与类似的加捻纱相比，其有较小的伸长能力，降低了其在后道加工或成品生产中的难度，且平行纱的伸长和高强力的结合满足了所有产品加工的需要；平行纱能方便地采用手工或机械式打结器接头，也可采用空气捻接器接头，空气捻接头的平均强度一般为纱线平均断裂强度的90%以上；平行纱并不实时加捻，而是在后道工序和成品中进行加捻，其成品在许多方面类似于传统加捻的纱。对于平行纱而言，常常可不需要并线或并捻，但对于环锭纱来说，这是必不可少的。为了某种特殊应用，平行纱可以纺制成相当于并合过的环锭纱同样粗细的纱线。当然，平行纱也可并捻，即将两根无捻的单纱捻合在一起，并使单纱没有内部捻度。

（三）平行纺纱的产品开发

平行纱的应用比较广泛，不论是普通平行纱还是结构平行纱，都可用于线密度较粗的机织物、针织物、经编织物簇绒毛毯和割绒织物，尤其适合加工拉绒和起绒织物，织物的表面能获得良好的绒毛。

1.机织物

平行纱在机织物中用作经纱，类似股线，毛羽少，可不经上浆工序。利用平行纱加工机织物，可使织物表面覆盖性好、布面濡润丰满、每单位面积织物的用纱量要比用其他纱的用量少，织物重量轻。利用平行纱毛羽少、松软的特点，可开发麻类混纺产品，以改善织物的手感和柔软性。此外，特别适用生产机织拉绒织物，织物外观均匀，手感柔软。平行纱可代替双股捻线用作起绒纱。

2.针织物和经编织物

利用平行纱加工的针织物因纱线承受张力时拉紧，使织物显得特别光滑平整，针迹清晰、手感柔软，用捻线编织可省去捻线工序，可降低生产成本。

3.簇绒和割绒织物

利用平行纱加工簇绒和割绒织物，如毛毯等，最能体现平行纱的结构特点，所织的毛毯要比用环锭纱加工的毛毯耐用，外观匀整，手感柔软。生产地毯等割绒织物具有起绒方便、绒面丰富的特点。

4.其他用途产品

利用平行纱还可以生产毛巾织物、贴墙布。生产毛巾用的平行纱，可以用聚乙烯醇长丝包绕。后整理时可以将聚乙烯醇长丝溶掉，这样的毛巾手感舒适，吸水性好，是传统毛巾无法比拟的。采用不同线密度、不同长度、不同色彩的短纤和特殊的高收缩长丝、特殊光泽的长丝，使织物墙布或装饰布增添艳丽的色彩。利用纺织废料（原料为羊毛、腈纶、涤纶等），经过撕松、混合、梳理工序，做成的条子可供平行纺纱机纺200tex左右的平行纱，用作织造地毯、装饰织物。

第三节　喷气纺纱

一、喷气纺纱概述

（一）喷气纺纱发展概况

喷气纺纱是继转杯纺、摩擦纺纱之后发展起来的一种新型纺纱方法，它是借助压缩空气在喷嘴内产生螺旋气流对牵伸后的纱条进行假捻并包缠的一种新颖独特的成纱方法。喷气纺纱线由两部分组成：一部分是“平行”纤维的纱芯，另一部分是包缠在纱芯外部的包缠纤维。包缠纤维将向心的应力施加于芯纤维上，给纱体必要的聚合力以承受外部应力。喷气纺纱基本原理是应用了两只气流方向相反的喷管，纤维条经高速牵伸后，喂至位于牵伸区前罗拉和成纱输出罗拉之间两只串联喷嘴。第一只喷嘴将纤维开松，并使开松了的自由端纤维包缠在纱芯纤维束外；第二只喷嘴起假捻作用。离开输出罗拉的成纱表层呈现纤维包缠，而纱芯纤维则无捻度。通过调节两只喷管的气压来调节纱的结构和强力。

喷气纺纱最早是由杜邦（DuPont）公司在20世纪60年代提出的，由缠绕纺纱发展而来，它是利用空气涡流假捻原理的一种包缠纺纱方法，即喷气纺纱的雏形。1963年，美国杜邦公司发表喷气加捻包缠纺纱的专利。以后，德国绪森（Susseen）以及日本东丽（Toray）、丰田（Toyota）、丰和（Howa）、村田（Murata）等公司陆续研究发展了各种形式的喷气纺纱机械。1981年，日本村田公司在大阪国际纺织机械展览会上首次推出适于纺制38mm纤维的MJS NO.801型60头喷气纺纱机。喷气纺纱机的发展，先后经历了单喷嘴、双喷嘴、三罗拉牵伸、四罗拉牵伸、五罗拉牵伸等形式。我国自20世纪80年代初期起，也先后有东华大学、天津纺织研究所、天津工业大学、上海新型纺纱技术中心、上海第六棉纺厂、上海第十二棉纺厂等单位开始对喷气纺纱的研究，分别在旧细纱机上改造或设计生产了简易的喷气纺纱样机，对有关的工艺参数如喷嘴、牵伸以及纺纱质量、产品等作了较多的探索。由于其假捻包缠成纱原理，造成加工产品时对原料的局限性，因此，20世纪90年代东华大学提出将其包缠假捻的非自由端成纱原理改变成自由端加真捻的成纱原理，以适合长度较短的纤维（如纯棉）纱的自由端喷气纺纱加工方法。

（二）喷气纺设备构造与特点

喷气纺纱机由喂入牵伸、加捻和卷绕三部分组成。它是利用压缩空气在喷嘴内产生螺旋气流对牵伸后的纱条进行假捻并包缠成纱。喷气纺纱的工艺流程如图6-15所示。

棉条从棉条筒中引出后，进入牵伸装置进行牵伸。由于喷气纺纱由棉条直接牵伸成细纱，而且所纺纱线密度小，所以牵伸倍数很大，一般在150倍左右。喂入熟条经一定牵伸后，达到纱线所要求的细度后，被吸入喷嘴。在喷嘴上通有压缩空气，由空气压缩机供给的压缩空气喷入喷嘴内。在喷入的旋转气流作用下，自须条中分离出来的头端自由纤维紧紧包缠在芯纤维的外层，因而获得捻度。成纱后由引纱罗拉引出，经电子清纱器后卷绕到纱筒上，直接绕成筒子纱。

1.喷气纺纱牵伸机构

（1）牵伸形式。喷气纺纱牵伸机构与环锭超大牵伸细纱机相仿。牵伸形式大都是四罗拉（也有三罗拉和五罗拉）双短胶圈或长短胶圈牵伸，并设有断头自停装置，如图6-16所示。中罗拉和前罗拉直接与驱动箱相连，后罗拉靠电磁离合器作用，正常纺纱时回转，纱断头时停止转动。

NO.801 MJS型喷气纺纱机采用三罗拉双短胶圈、弹簧摇架加压的超大牵伸，牵伸倍数通常在150倍左右，纺纱速度为120～180m/min。

NO.802H MJS型喷气纺纱机采用四罗拉双短胶圈牵伸装置，最大牵伸倍数为300倍，纺纱速度高达360m/min。

（2）牵伸特点。

①超大牵伸倍数。由于在牵伸的过程中，纤维间相对滑动是由与其他纤维间的相互摩擦力带动的。根据摩擦传动理论，在较低的速度下，纤维会产生爬行的现象，从而造成纱条的不匀，这样就要求有较高的速度来消除这一现象，从而为喷气纺纱机的超大牵伸倍数提供了可能。No.802H MJS型喷气纺纱机总牵伸倍数为50～300，后区牵伸倍数为2～5，前区牵伸倍数达40以上。

②高牵伸速度。喷气纺气流的旋转速度可达到（2～3）×105r/min，前罗拉的输出速度高达150～300m/min，可见前罗拉的线速度一般为环锭纺的10倍，后罗拉的表面线速度可达2m/min。纤维间的相对运动速度与罗拉的速度成正比，粗略估计，喷气纺纱牵伸区中纤维运动的相对速度为环锭纺的5倍以上。

③没有横动。由于喷气纺特定的成纱原理，为确保前钳口输出的须条吸入加捻器，牵伸须条不能做横动。

④牵伸纤维束急剧扩散。高牵伸速度和超大牵伸倍数使纤维束在罗拉高速回转的附面层气流作用下极易扩散。罗拉表面的高速回转所产生的附面层气流，使前罗拉钳口输入侧（内侧）产生高压，输出侧（外侧）产生低压。气流在钳口的阻碍下，将沿罗拉的长度方向向两侧流动，这样不但加速须条的扩散，同时也干扰了前钳口处须条中纤维的整齐排列，使纤维变得杂乱，使成纱中的纤维排列恶化，最终使成纱强度受到影响。

（3）牵伸机构。

①罗拉。喷气纺纱机的锭距一般在215mm以上，前、中罗拉每两头组成一节，后罗拉为适应断头自停的需要，每头单独自成一节。前、后罗拉表面有56条与轴平行的等距沟槽，中罗拉表面为菱形滚花。各罗拉表面均用硬镕镀层，加工精度高，罗拉径向跳动小于0.005mm，以适应前罗拉2000r/min以上的高速回转。

②胶辊。胶辊在高速度、重加压、对牵伸须条无横动的条件下回转，其表面温度可高达80℃以上，导致胶辊迅速起槽中凹。因此，喷气纺对胶辊的要求，除需满足传统纺纱所要求的光、滑、燥、爽的表面，具有抗静电、吸放湿性能、一定的摩擦因数和弹性以外，更需要具有较高的耐磨性能和抗压缩变形性能，以延长使用寿命。

③胶圈。喷气纺使用的胶圈厚0.8～1mm，由内外两层组成，外层厚0.2mm，要求质硬耐磨，胶圈与罗拉的接触面为1mm×1mm的菱形纹路，用以降低胶圈的滑溜程度。

④下销。下销为上托式曲面形。其后部呈弧形曲面，使下胶圈中部上凸，紧贴上胶圈达到几乎密合的程度，其最高点上托1.6mm。下销工作面长度为27mm左右。中罗拉上抬2mm，形成紧隔距、零钳口前区的特殊牵伸工艺，可防止下胶圈在中罗拉与下销间的间隙处打顿，形成中凹的不良现象。

⑤导条管。为使纤维间有适当的联系力且牵伸过程纤维运动稳定，必须使喂入各牵伸区的须条具有一定的紧密度和良好的形态进入各牵伸区，则需采用导条器。MJS型喷气纺纱机采用胶木喂入导条管，其通道长度达150mm，截面逐渐收缩。导条管的截面积的变化可根据纺纱线密度、喂入线密度以及集束压力的要求进行优化设计。

⑥集束器。为了防止须条牵伸时过分扩散和保持纤维间的相互联系力，应使须条具有一定的紧密度和良好的形态进入前牵伸区，故在后区设有集棉器，起到在第三罗拉和中罗拉之间规范供给棉条宽度的作用，其截面形状为封闭狭长形，截面由入口向出口逐步缩小。出口截面配有多种规格，当纺纱较粗时，使用截面开口尺寸大的集束器。可根据条子不同定量和纺纱线密度选择不同的规格。

⑦后罗拉单独传动及断头自停机构。在高速纺纱的情况下，必须配有后罗拉单独传动及断头自停机构，否则断头后会产生绕罗拉、引起故障和浪费现象。后罗拉传动轴，通过电磁离合器及齿形同步皮带，传动后罗拉。正常运转时，后罗拉随电磁离合器一起转动，一旦发生断头，电子清纱器发出信号，使电磁离合器断开，即停止喂给。在离合器同侧设有棘轮和掣子，当离合器断开时，掣子有效地制止罗拉的滑动，防止继续喂给。虽然后罗拉停止了喂给，但牵伸区内原有的须条经牵伸输出，仍有部分纤维进入吸风管。

⑧下胶圈横动机构。喷气纺喷嘴的安装位置对纺纱质量影响甚大，喷嘴安装后，前罗拉输出的纤维条必须对准其吸口。因此，不能采用传统的纱条横动装置来保护胶辊和胶圈。MJS系列机器均采用下胶圈慢速横动的方法来保护胶圈，延长其使用寿命。传动机构较为简单，在车尾部分有单独电动机传动偏心轮和往复杆，往复杆上固定胶圈卡子，卡住下胶圈，使之随杆慢速横动。

2.喷嘴

1—壳体　2—吸口　3—喷射孔　4—气室5—进气管　6—纱道　7—开纤管

（1）喷嘴构造。喷气纺纱机的加捻是在喷嘴内完成的。根据喷嘴的数量和配置方法的不同，喷气纺纱可分为双喷嘴双进气、双喷嘴单进气和单喷嘴单进气三种，目前大都采用双喷嘴双进气形式。双喷嘴结构图如6-17所示，它实际上是由两个独立的喷嘴串接而成，靠近前罗拉的称第一喷嘴（又称前喷嘴），靠近输出罗拉的称第二喷嘴（又称后喷嘴）。第一喷嘴设有开纤管（又称中间管），中间管长度约为5mm。第二喷嘴纱道为喇叭形。喷射孔与纱道内壁成切向配置，纺Z捻纱时，第一喷嘴为左切配置，第二喷嘴为右切配置；纺S捻纱时则反之。

（2）喷嘴结构参数。

①喷射孔。喷射孔与纱道内四周相切，并与纱道轴线成α夹角。压缩空气由喷射孔射入纱道的速度为νJ，在纱道中形成旋转气流，这个气流可分成一个沿纱道轴向的分气流νs和垂直于纱道轴向的分气流νt，即压缩空气的切向速度。可知：νt=νJsinα，νs=νJcosα。纱条在纱道中受νt作用而产生旋转加捻，受νs作用而沿纱道输出，并使吸口处产生负压。因此，随着α夹角的增加，νt增加，对纱条的加捻作用增强，而νs减小，使吸口处负压减弱，不利于纱条输出。

②喷射角。喷射角α减小，气流在纱道中的轴向速度分量νs增大，轴向吸引力增大，但切向旋转的速度分量νt则减小，对纱条加捻不利。为了既要有一定的吸引前罗拉输出纤维的能力，又要有较大的旋转速度，第一喷嘴的喷射角一般在45°～55°范围内变化。第二喷嘴的喷射角一般在80°～90°范围内变化。一定的供气压力及喷孔直径条件下，为了提高第二喷嘴的假捻作用，二级喷嘴的喷射角应大些，一般应大于75°，常可接近90°。

③喷射孔的直径及孔数。设喷射孔的直径与纱道直径之比的倒数为气流的切向效率，则：

式中：d为喷射孔直径，mm；D为纱道直径，mm。

d/D越小，则切向效率越高，如流量保持一定，欲提高ρ值，就必须增加喷射孔数。显然，喷孔直径与孔数相互制约，因为当流量保持恒定时，增加孔数就意味着要减小孔径。保持流量不变的情况下，适当增加喷孔数不仅有利于纱条气圈转速的稳定，而且气圈转速略有提高。然而喷孔直径过小，对气流的纯净度要求更高，对喷孔的加工精度要求也高。根据经验，喷嘴纱道截面积与喷射孔总截面积之比一般不能小于5，否则纱道中流速过高，不利于纺纱。因此，一般地，喷孔直径与纱道直径之比不大于1:4，通常以1:6左右较为合适。第一喷嘴喷孔直径0.3～0.5mm时，喷孔数2～6个；第二喷嘴喷孔直径0.35～0.5mm时，喷孔数4～8个。

④纱道直径及长度。根据喷气纺纱喷嘴的纱道中旋转流场的测定数据，得出纱道各截面上的切向速度沿半径的变化在相当大的范围内类似刚体涡的速度分布，因此，空气的旋转速度n可以近似按下式计算：

式中：νt为压缩空气的切向速度，m/min；D为纱道直径，mm。

a.纱道直径。为了获得较高的纱条气圈转速，尽量选择较小的纱道直径D。但是还要考虑到所纺纱的线密度大小，使纱条在纱道内有足够的空间旋转。线密度小的纱，纱道直径可小些；线密度大的纱，纱道直径应大些。

第一喷嘴的纱道直径一般为2～2.5mm。为了使纱条在喷嘴内形成稳定的气圈，提高包绕效果，减小排气阻力，则第二喷嘴的纱道截面积应逐步扩大，设计成一定的锥度，一般进口端直径为2～3mm（喷射孔截面处），出口端直径为4～7mm。

b.纱道长度。以稳定涡流和气圈为原则。第一喷嘴纱道长度为10～12mm，第二喷嘴纱到长度为30～50mm。

⑤喷嘴吸口。喷嘴吸口不仅需要保持一定的负压，以利于吸引纤维和纱条，而且也起控制和稳定气圈的作用。喷嘴吸口内径一般为1～1.5mm，第一喷嘴吸口长度为6～15mm，第二喷嘴吸口长度也常需大于5mm。

⑥开纤管。在实际纺纱时，气压的波动、条干的不均匀都能引起气圈的不稳定。为了减小排气阻力和增加周向摩擦阻力，增加对气圈的撞击作用，使之有利于前钳口处须条扩散成头端自由纤维，所以中间管内壁设计成沟槽状态。沟槽形式有直线式和螺旋式等。直线式沟槽数3～8条不等，常采用4条，槽深0.5mm，槽宽0.5mm。中间管内径为第一喷嘴纱道直径的80%～90%。中间管总横截面积大于纱道横截面积，以利于排气。中间管长度以5mm左右为宜。喷孔至中间管的距离为3～6mm，以保证漩涡完整。

因此，开纤管有两个作用：一是抑制并稳定气圈的形态，消除第二喷嘴气流旋转形成的气圈对第一喷嘴气圈的影响；二是阻止捻度传递，阻碍第二喷嘴旋转加捻的捻回向第一喷嘴前传递。

⑦第一喷嘴与第二喷嘴间距。两喷嘴的间距大小会影响气圈的稳定性，影响包缠状态及成纱强度。如果两级喷嘴是分离式，可适当调整两者的间距，使第一喷嘴的气流向外排出而不干扰第二喷嘴，达到正常纺纱的目的，同时也有利于提高第二喷嘴的加捻效率。但第一喷嘴与第二喷嘴间距一般变化范围不大，可在4～8mm范围内变动，通常采用5mm。

⑧气压控制。第一喷嘴和第二喷嘴的气压对成纱质量和包缠程度有较大的影响，对压缩空气的消耗也有直接影响。第一喷嘴和第二喷嘴的压缩空气分别由独立气室供给，因而可单独调节各喷嘴的气压，以适应不同线密度的纱和不同的工艺需要。

二、喷气纺纱原理

（一）捻度获得

喷气纺纱加捻过程如图6-18所示。

第一喷嘴流场中心为负压，将纤维束吸入。第一喷嘴至前罗拉钳口的一段纱条本应随第一喷嘴气流作左旋转，获得Z捻，但由于第二喷嘴气流是右旋，且旋转力量又远大于第一喷嘴，就迫使前罗拉到第一喷嘴间的纱条解捻并很快变为S捻。

第二喷嘴到前罗拉整段纱条，沿第二喷嘴的回转方向高速回转，形成S捻纱芯。第一喷嘴的作用是解开第二喷嘴施加的捻度，使前罗拉到第一喷嘴间的须条成为不断开的弱捻状态须条。由于前罗拉钳口到第一喷嘴的距离小于纤维主体长度，纤维头端到达第一喷嘴时，其尾端仍被前罗拉控制，因此是非自由端加捻。

从前罗拉输出的须条有一定宽度，纱条受喷嘴内气流作用产生抖动，处于前罗拉钳口的部分边缘纤维头端会变成半自由飘浮状态，称为开端纤维。开端纤维在须条被吸入喷孔时不能及时吸入，未被加捻包入纱芯。当开端边缘纤维进入喷孔内时，会随第一喷嘴的旋转气流以Z方向包覆在有具有S捻的纱芯上。当纱条通过第二喷嘴输出时，纱芯S捻由于是假捻而进行退捻，要做逆向回转，促使外表Z方向包覆纤维更紧密地包缠在纱芯上，成为具有Z捻包缠的包缠纱。边缘纤维的包缠，加大了纤维的向心压力，增加了纱芯纤维间的摩擦力，阻止了纤维滑移，形成具有一定强力的喷气纱。

1—前罗拉钳口线　2—第一喷嘴气流的旋转方向　3—开纤管4—第二喷嘴气流的旋转方向　5—引纱罗拉钳口线

（二）喷气纺纱的必要条件

双喷嘴加捻的必要条件有两个：第一，在前罗拉出口处要均匀地产生相当数量的开端边缘纤维，因此，前罗拉输出的须条要有一定的宽度；第二，第二喷嘴气流旋转方向必须与第一喷嘴的方向相反，且旋转的能量和速度要大于第一喷嘴，两者转速要相匹配。

（三）两个喷嘴的主要作用

第一加捻喷嘴的主要作用：一是产生高速反向的气圈，控制前罗拉处须条的捻度，在前罗拉钳口处形成弱捻区，以利于外缘纤维的扩散和分离；二是使头端自由纤维在第一喷嘴管道中做与纱芯捻向相反的初始包缠；三是产生一定的负压，以利于引纱。

第二加捻喷嘴的主要作用：对主体纱条（纱芯）起积极的假捻作用，使整根主体纱条上呈现同向捻，在须条逐步退捻时获得包缠真捻。

（四）捻度分布

喷气纺纱由于是非积极握持式加捻，

存在捻度传递行为，加捻点所加捻度可通过另一加捻点向前传递，造成这一现象的原因在于：设B对纱条作顺时针转动（从纱条输入端看），在AB段所加捻向为Z,C对纱条作逆时针转动，在BC段所加捻向为S。但因B处无积极握持，B的转速较低，而C的转速较高，使AB段纱条是S向捻而非Z向捻，尽管气圈作顺时针（Z向）转动（此时头端自由端纤维Z向包缠纱条），而主体纱捻度却仍然是S捻。CD段纱条作逆时针转动形成气圈，BC段捻度向CD段传递，到达加捻区终止点D时，才接近退尽。喷气纱捻度分布如图6-19所示，AB纱段的S向捻度沿纱线输出方向逐渐增加；BC纱段的S向捻度增幅减缓，到C点捻度最大；CD纱段的S向捻度沿纱线输出方向逐渐减少，直到D点处为零。

三、喷气纺纱工艺及纱线结构与性能

（一）喷气纺纱工艺控制

1.喷气纺纱原料选择

喷气纱的强力与头端自由纤维的根数及包缠状态有关，头端自由纤维根数越多，包缠越紧，则成纱强力越大。纤维的线密度、纤维的长度、前罗拉输出须条的宽度影响头端自由纤维数量的多少。一般说来，纤维越细，成纱截面内纤维根数越多，产生的头端自由纤维数量也相应增多，所以纤维的线密度，与喷气纱的强力关系密切。喷气纱不同线密度的纤维适纺纱的线密度不同，以涤纶为例，1.65dtex（1.5旦）涤纶适纺15～40tex纱，1.375dtex（1.24旦）涤纶适纺12～30tex纱，1.1 dtex（1旦）涤纶适纺8.5～20tex纱，0.88 dtex（0.8旦）涤纶适纺7.5～12tex纱。如果纤维长度短，则纤维的头端多，可供包缠用的头端自由纤维根数也相应增多，但每根包缠纤维包缠的圈数少，以致纤维间抱合力小，成纱强力偏低。反之，纤维长度长，则纤维的头端少，可供包缠用的头端自由纤维根数也相应减少，但每根包缠纤维包缠的圈数多，摩擦力大，纤维间抱合力大，成纱强力提高。输出须条的宽度较宽，有利于头端自由纤维的产生；但过宽，纤维容易散失，一般以为5mm为宜。

此外，由于罗拉隔距所限，喷气纺纱适纺38mm以下棉型化纤，可以化纤纯纺或化纤与棉混纺。喷气纱对原料的短绒率、整齐度及单纤维强力要求较高，否则成纱强力难以保证。

2.牵伸工艺及特点

（1）合理配置牵伸形式与分配牵伸区。喷气纺采用双短胶圈曲线牵伸，双短胶圈前牵伸区上销和下销的布置使胶圈呈曲线状，加强了对纤维运动的控制，使纤维稳定变速。下销与前罗拉有0.5mm隔距，使前罗拉、前胶辊产生的附面层气流不会相互冲击，破坏下销前缘至前罗拉钳口处的纤维层的结构，使纤维顺利地进入前罗拉钳口。因此喷气纺应充分利用胶圈积极控制纤维的运动能力，发挥前区牵伸的作用，后区的牵伸不宜过大。MJS系列喷气纺纱机中，在三罗拉牵伸时，主区牵伸倍数为20～40倍，后区牵伸倍数一般为5倍以下；在四罗拉牵伸时，新增加的辅助后牵伸区的牵伸倍数一般为2倍；在五罗拉牵伸时，与四罗拉牵伸时相比多增加一个辅助后牵伸区，该后区牵伸倍数一般也为2倍。

（2）紧隔距。MJS系列喷气纺纱机的前区中心距与环锭纺相似，而后区中心距明显要小。由于用棉条喂入，牵伸倍数大，尤其是后区牵伸倍数高达5倍，而后区为简单罗拉牵伸，所以加大胶辊的压力及缩小后区的中心距就显得尤为重要。

（3）强钳口。喷气纺纱机的前牵伸区应形成强钳口，即加大上胶圈紧贴于下胶圈的钳口压力。因为经过后区大倍数牵伸后，进入前区的须条中纤维很分散，并且须条中没有环锭纺中的粗纱带来的残留捻度，纤维间的抱合力较差，其运动的绝对速度高。只有加大钳口压力，并减小其隔距，才能加强对纤维束的控制，使其运动稳定，变速均匀，提高成纱条干和强力。

（4）重加压。喷气纺牵伸区中，前中后胶辊的压力都有所加重。在后区，因牵伸倍数大、隔距小，故加压不足会使胶辊打滑而产生粗节。前胶辊加压量比环锭纺约增加50%，这是因为前罗拉速度高，由后区喂入的纤维量多且胶圈钳口隔距小，从而使前区牵伸力增大所致。中胶辊的加压也比环锭纺纱机重1～2倍。

（5）选择适宜的集合器。由于超大牵伸喂入与输出纤条的宽度相差悬殊，而且经过后区3～5倍牵伸后，须条变薄变宽，纤维间的联系力变小，纤维运动不能保持稳定，会导致牵伸不匀。因此，需要集合器来规范棉条宽度，适当增加集合器宽度，有利于须条变宽，厚度变薄，易形成头端自由纤维。集合器宽度过小则须条易出硬头，堵塞喷嘴而造成断头。集合器的宽度必须与所纺纱条定量相适应，要兼顾牵伸和头端自由纤维的形成。

（6）喂入品要质量好、定量轻。喷气纺纱对喂入条子的质量要求比环锭纺纱更高，如要求条子条干均匀，纤维伸直度好，疵点、杂质及棉结少。另外，喂入条子的定量应偏轻掌握，以减轻牵伸负担，特别是后区的牵伸负担。

3.加捻成纱工艺

喷气纱的强力与两个喷嘴的空气压力差有关，第二喷嘴的空气压力稍大于第一喷嘴，纺出的纱线强力才高。因为第一喷嘴的作用是使第二喷嘴施加于加捻管至前罗拉的一段纱条上的捻回解捻，并使该纱段产生必需的自由端纤维。当两个喷嘴的空气压力差值小，第一喷嘴气流的旋转速度高，解捻作用强，可使该纱段捻回较低，在确保纱条不断头的前提下，因纱条的气圈转速快、离心力大，产生较多的头端自由纤维，有利于提高成纱强力。如果第一喷嘴空气压力过低，则气流旋转速度低，解捻作用不充分，气圈的离心力小，产生的头端自由纤维少，将降低成纱强力。一般情况下，若第二喷嘴的空气压力为392kPa（4kg/cm2），第一喷嘴应控制在245～294kPa（2.5～3kg/cm2），不宜过低。

4.超喂比和卷绕张力

引纱罗拉表面速度与牵伸前罗拉表面速度之比称为超喂比，一般控制在96%～98%。喷气纺纱在加捻过程中，如果引纱罗拉的表面速度与牵伸前罗拉的输出速度相等或稍大，则纱条承受张力，容易断裂，或因纱条紧张，而影响加捻效率。因此，引纱罗拉的表面速度要小于前罗拉输出速度，才能正常纺纱。

为了保持筒子成形良好，引纱罗拉与卷绕罗拉间有适当的卷绕张力；同时，卷绕张力大小控制以减少纱线断头的前提下使筒子卷绕紧密为宜。

（二）喷气纱结构

喷气纱结构如图6-20所示，纱线由芯纤维和包缠纤维两部分组成，主要是由于喷气纺成纱机理采用假捻包缠原理。研究表明，一般情况下，喷气纱中，包缠部分的纤维比例占20%～25%，芯纱部分的纤维占50%～70%，不规则纤维占10%～25%。其中，喷嘴气压以及主牵伸倍数对纤维的包缠程度有较大的影响。由于喷气纱主要是包扎成纱，喷气纱的密度小，结构较蓬松，同线密度的喷气纱直径较粗，因此，手感较粗糙，同线密度纱的直径比环锭纱粗4%～5%。

（1）芯纤维。位于纱芯的芯纤维拥有很少的捻度，只剩下少量假捻。纱芯纤维束由存在少量S向、Z向倾斜和大多无捻向的平行纤维构成。

（2）包缠纤维。包缠纤维的包缠具有随机性，呈多样化的形态构象，可归纳为螺旋包缠、无规则包缠和无包缠三类。螺旋包缠又可分为螺旋紧包缠、螺旋松包缠及规则螺旋包缠三种；无规则包缠可分为捆扎包缠和紊乱包缠两种；无包缠可分为螺旋无包缠和平行无包缠两种。

（三）喷气纱及其产品性能

1.喷气纱性能

喷气纱与环锭纱的性能对比见表6-6。环锭纱拥有最高的成纱强度、柔软的手感、相对较差的外观质量，喷气纱的成纱强度较低，一般为环锭纱的60%～80%，条干较环锭纱好，3mm以上的毛羽较环锭纱少，但1mm的毛羽相对较多，这是由于喷气纱蓬松度较好，表观直径较粗。喷气纱的耐磨性具有方向性，沿纱线输出方向的耐磨性大于反向的耐磨性，总体耐磨性优于环锭纱。

表6-6　喷气纱与环锭纱的性能对比

对于某一特定的纤维，喷气纱的性能主要是由喷气纱的结构所决定。喷气纱强力大小很大程度取决于包缠纤维的数量、纤维长度以及包缠捻回角的大小。包缠纤维对纱芯产生向心压力，增加纤维间的摩擦力和抱合力，使纱条获得强力。包缠纤维的数量太少，则芯纤维的结合松散，成纱强力就低；包缠纤维的数量太多，承受强力的芯纤维数量就会太少，成纱强力也低。此外，包缠纤维的数量和包缠状态（如包缠角度、间距等），也决定了成纱的手感，包缠纤维数量多，则手感硬。因此，应根据成纱用途和要求，适当选择包缠纤维数量。

包缠纤维与成纱强力利用系数的理论关系式如下：

式中：A为包缠纤维占总纤维数量的比例；α0为外包纤维的螺旋包缠角；ey为纱线断裂伸长率；ef为纤维断裂伸长率；er为纱线断裂时的径向应变，er=-ey；μ为纤维的摩擦系数；y为纤维的长径比。

由式（6-18）可知：对于某一特定的纤维，影响成纱强力的主要因素是包缠纤维占总纤维数量的比例A和包缠角α0。从理论上来看，当包缠纤维比例增加到15%，包缠角增加到25°时，成纱强力有望达到较大值，再进一步增加A和α0时，成纱强力的增加很有限。此外，纤维的长径比y大，表面摩擦系数μ大时，对成纱强力的提高有利。因此，由于包缠成纱的机理所限，喷气纺纱难以加工出成纱强力高的纯棉纱，其他纤维品种的喷气纱强力也相对较低。这成为研究与大力推广喷气涡流纺纱技术的根本原因，这也将导致未来喷气纺的市场占有额逐渐下降，或被喷气涡流纺纱技术取代。此外，相关试验也表明，芯纤维和包缠纤维的长度分布，其实对成纱强力有较大的影响，芯纤维的长度和强力对成纱强力的影响远大于包缠纤维的长度和强力对成纱强力的影响。

2.喷气纱织物性能

（1）抗起球性能好。喷气纱织物布面光洁，抗起球性好，可达3.5级以上。原因在于喷气纱的双重结构大大减少了纤维尾端、头端的游离数，成纱3mm以上毛羽数大幅度降低。

（2）耐磨性能好。喷气纱织物的耐磨性要比环锭纱织物高30%以上。原因在于喷气纱外层为包缠纤维，纤维定向明显，纱摩擦系数大，织物内纱与纱间摩擦抱合性好，不易产生相互滑移，耐磨性提高。

（3）透气性好，易洗快干。喷气纱织物透气性好，经有关测试透气性约提高10%，同时洗涤后干燥速度快。原因在于喷气纱结构较为蓬松，芯纤维几乎呈平行状态，纤维间间隙较大，纤维间结构较为松散。

（4）硬挺度大。由于喷气纱为包缠结构，因而与环锭纺比在同线密度时蓬松度好而显粗一些（约粗4%），且其纱圆整度好，刚性大，在相同经纬密条件下，织物中纱与纱之间排列紧密，纱在织物中弯曲困难，致使硬挺度增大。

（5）染色性能好，上浆率低。喷气纱织物的匀染度、色牢度、色花色差等均好于环锭纱织物。原因在于喷气纱结构蓬松，织物染整时染色吸色性好，色彩偏深但光泽较差，同时可节省染料。此外，喷气纱织物吸浆能力大，浆液易于渗透，因而上浆率降低1%左右。

（6）拉伸强力略高，撕破强力低。经纬纱都采用喷气纱的织物的拉伸强力不低于经纬纱都采用环锭纱的织物，而且喷气纱织物的纬向强力还略大于环锭纱织物。主要原因在于织物的强力不仅取决于单纱强力，还取决于纱线间的摩擦性能。喷气纱条干均匀，强力不匀率低，而且摩擦系数大，织成织物后，纱与纱之间抱合性能好，拉伸时摩擦阻力较大。喷气纱织物的撕破强力较环锭纱低，这主要是因为当纱条侧面受力时，体现为纱条内单根纤维的承受力，喷气纱芯纤维呈平行状态，纤维之间的抱合力差。

四、喷气纺纱适纺性与产品开发

（一）喷气纺纱适纺性与特点

喷气纺纱特别适合纺中、低线密度的纱线，对原料的要求是，具有一定长度，刚性不宜过大，能起到足够的包缠效果，适合棉型化纤及51mm以下的中长纤维纯纺，以涤纶为佳，混纺可为涤/黏、涤/腈、涤/棉，注意涤纶与棉混纺，棉纤维的比例极限一般为40～60。喷气纺具有以下显著特点。

（1）工艺流程短。喷气纺纱较环锭纺省略了粗纱、络筒两道工序，因而可节约厂房面积30%，减少用工约60%，降低机物料消耗约30%，能源费、维修保养费及维修工作量也大幅度减少。

（2）生产能力较高。喷气纺纱采用旋转涡流假捻成纱，无高速回转机件（如环锭纺中的锭子、钢丝圈等），可以实现高速纺纱，纱条加捻转速可达20万～30万r/min。纺纱速度高达300m/min，每头产量相当于环锭纺单锭产量的10～15倍。因此，采用10台喷气纺（每台72头）约相当于环锭纺10800锭的产量，且生产效率高，可达95%。

（3）制成率高、劳动条件好。喷气纺纱工序减少，又有断头自停装置，回花下脚少，制成率比环锭纺高2%左右；喷气纺车间含尘一般仅为0.3g/m3，噪声约为84dB，值车工劳动强度及工作环境均比环锭纺要好；喷气纱粗节和3mm以上的毛羽少，强力CV值较环锭纺纱低，特别适用于剑杆织机和喷气织机等新型织机的织造，织机效率可提高2%～3%。

（二）喷气纺纱产品开发

喷气纱具有硬挺，毛羽短、少且具有方向性，织物厚实，透气、透湿性好，耐磨，染色深等特点；同时喷气纱的结构决定了股线质量比环锭合股线好，股线均匀、强度高，合股后强度增值比环锭合股的强度增值大。喷气纺纱在纺包芯纱时比环锭纺有更大的优势，喷气包芯纱的包缠牢度、包覆程度均优于环锭包芯纱。喷气纺也可纺制花色纱，如用纯棉作内纱，外纱用一根强力很弱的带颜色的人造丝喂入，由于人造丝强力很低，经罗拉牵伸易被拉断成段，片段色纱均匀分布包缠在纱的外层，形成花色纱。因此，喷气纱产品开发用途广泛，适宜开发的主要产品类别如下。

（1）家用纺织品。利用喷气纱织物布面平整、均匀，手感厚实、挺括，吸湿、透气性强，耐磨性好的优点，可用于床单、被套、床罩、枕套、台布和窗帘等产品开发。喷气纺可将两根不同原料同时喂入纺制包芯纱，如用短涤作芯纱外包纯棉的织物经烂花处理后，花型突出丰满、光泽柔和，适宜制作窗帘、台布等，而且此类产品价格比用长丝包芯纱成本低很多。

（2）衬衫。可用作厚型色织布或薄型色织府绸等产品开发，前者利用喷气纱厚实、毛型感强的特点，后者利用喷气纱硬挺、可纺细线密度涤/棉混纺纱的特点。

（3）仿毛、麻产品。喷气纱织物厚实丰满、短毛羽多，有一定的毛型感，如涤/棉与长丝交并，制成仿毛花呢，色泽鲜艳，毛型感强，也可用涤/黏喷气纱制成仿毛花呢。此外，由于喷气织物手感硬、表面糙，透气、吸湿好，可用于仿麻织物开发。

（4）磨绒产品。利用喷气纱织物厚实、毛羽有方向性、易磨起绒等特点可织制磨绒产品，并可弥补其织物表面毛糙、光泽差的不足。

（5）外衣或风雨衣。利用喷气纱织物的良好透气性，可用作外衣或风雨衣的开发，风雨衣开发需要经防水处理。与环锭纺织物相比，此类喷气纱织物具有厚实、透气性好、耐磨性好的优点，也拥有良好的手感与外观。

（6）针织品。利用喷气纱包缠捻度稳定，且纱线残余扭矩小等优势，可用于针织物产品的开发，具有针织物歪斜小、条干好、条影少等优点，宜开发运动衣和外衣。缺点是用于内衣等产品手感较硬，需要软化处理。

第四节　静电纺微纳米纤维纺纱

一、静电纺丝概述

（一）静电纺丝发展概况

目前，静电纺丝技术是纺制微纳米纤维最重要的方法。这一技术的核心是：使带电荷的高分子溶液或熔体在静电场中流动与变形，然后经溶剂蒸发或熔体冷却而固化，得到纤维状物质，这一过程称为静电纺丝，简称静电纺或电子纺。早在1934年，Formhals就报道了利用高压静电纺制人造长丝的方法，随后申请了一系列专利。关于静电纺的理论研究应追溯到20世纪60年代，1969年，Taylor研究针头末端的液滴在施加电场的情况下的变化情况，研究发现液滴被拉伸到制高点时呈锥形，后来学者称这种锥形为“泰勒锥”，对不同的黏流体进行研究，给出了临界电压与聚合物性能的关系式，当锥角在49.30°时，电场力与聚合物的表面张力及黏弹力达到平衡。

随后陆续有一些关于静电纺工艺和理论的研究，专家聚焦于纳米纤维的结构形态研究和结构特征与工艺参数的关系。1971年，Baumgarten首次报道了制备直径在500～1100nm的聚丙烯腈纳米纤维，提出纤维直径变化与溶液黏度和电导率有关。Larrondo和Mandley利用熔融体制备聚乙烯和聚丙烯纳米纤维，得到的纳米纤维直径比溶液纺丝制备的纳米纤维直径大很多，他们研究了纤维直径与熔体温度的关系，当熔体温度增加时，纤维直径减小，并且通过增加两倍的电压将纤维直径减小了50%，表明外加电压对纤维结构特征的重要意义。

随后的几十年中，关于静电纺技术的研究都不多。随着纳米科技的发展，静电纺技术重新受到关注，2000年以后国内外学者才真正开始热衷于静电纺技术，至今仍然处于静电纺的热潮中。

目前的纳米纤维主要以纤维任意分布的非织造布形式存在，往往存在较低的力学性能，其应用领域也具有较大局限。为了扩充纳米纤维的应用范围，由无序的结构向有序排列的方向发展，三维结构的纳米纤维纱的制备应运而生。作为制备纳米纤维的一种简单有效的方法，如何用静电纺技术制备微纳米纤维纱也成为研究的热点。纳米纤维纱的发展基本上经历了从短纳米纤维束、短纳米纤维纱、长纳米纤维束、长纳米纤维纱的过程，其主要加工形式如图6-21所示。

关于短纳米纤维束的研究开始比较早，但短纳米纤维束没有捻度，强力低，限制了其应用，所以后来没有过多的研究。借鉴普通纱线加捻可增强纤维间的抱合和摩擦，提高纤维束机械强力。科研工作者们开发了短纳米纤维束加捻的各种方法，大致可分为两种，一种是后处理加捻法，另一种是直接加捻法。后处理加捻法先收集纳米纤维，并使纤维或多或少会有一定排列顺序，然后对移出纤维加捻形成纱线。直接加捻法是在静电纺的过程中给纳米纤维束加捻得到纳米纤维纱，关于这方面的研究比较多。短的纳米纤维束或者纳米纤维纱不仅在制备速率上受到限制，而且在应用方面受到制约，连续纳米纤维束的研究相继出现。连续纳米纤维束的研究最早开始于2005年，纤维束成形方法有：静态水浴法、共轭法、金属针诱导纳米纤维自集束法和AC静电法等，但这些方法制备的纳米纤维束没有捻度，强力低，应用受到限制。从研究取向纳米纤维开始，研究者们就致力于连续纳米纤维纱的研究。

（二）静电纺丝设备构造与特点

2004年，捷克ELMARCO公司成功制造出世界上第一台可批量化生产纳米纤维的商用静电纺丝机（纳米蜘蛛），大大促进了静电纺丝技术的商业化发展。

典型的静电纺丝装置示意图如图6-22所示，主要由高压电源、计量泵、纺丝液容器、喷丝头、接收器等部件组成。静电纺的高压电源有DC/DC和AC/DC两种，前者是指将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压，也称为直流斩波器；后者是指交流输入直流输出。在纺丝试验中，普遍使用的高压电源为AC/DC。喷丝头是指装有高聚物溶液或熔体的容器的毛细管部分，纺丝时将其与高压电源正极相连。纤维接收装置顾名思义便是一种收集喷丝头喷出的纤维的装置，一般情况下用导线将收集装置接地作为负极。由于静电纺本身的不稳定性、纤维直径过小、极易发生断丝等因素，静电纺微纳米纤维成纱存在一定困难。纤维定向排列、纱线加捻、长时间连续成纱都是静电纺微纳米纤维成纱的研究重难点。静电纺微纳米纤维成纱途径主要可以分为改变接收装置、增加磁场或添加辅助电极等。目前的成纱方法多为改变接收装置，接收装置可分为固体接收装置和液体接收装置两种。固体接收装置成纱通常以固态的接收板或滚筒作为纤维收集装置，液体接收装置成纱则是利用纺丝溶液与液体表面的相容性，以液体表面作为纤维的凝固浴。以上成纱装置大多都可以制备有一定取向的纳米纤维纱，但普遍存在纤维定向排列程度低、纱线无捻度、成纱时间短等问题，所以静电纺微纳米成纱设备大多在实验室研究阶段，商用设备仍未面世。长时间连续成纱装置有待进一步研究与开发。

为得到平行排列且加捻的纳米纤维纱，通常要改变静电纺的纤维接收装置，如选择空心圆筒、水浴、漏斗、喇叭口等方法实现对纤维束的收集，并配置加捻卷绕装置，以实现纳米纤维纱的加捻和卷绕。

二、静电纺微纳米纤维纺纱原理

（一）静电纺微纳米纤维纺纱原理

静电纺的基本方法是在喷射装置和接收装置间施加高达万伏的静电场，从纺丝液的锥体端部形成射流，并在电场中被拉伸，最终在接收装置上形成非织造布状的纳米纤维。

静电纺是指将带电的高分子溶液或熔体置于稳定的电场中，在电场力的作用下发生一系列复杂的鞭动，在此过程中伴随着溶剂蒸发或熔体固化，得到纳米级的纤维。纺丝的大致过程为：将聚合物纺丝液置入连接计量泵的针头中，在针头与接收装置之间施加高压静电，使针头和接收装置之间产生一个稳定的电场力。纺丝液从针头端挤出，液滴表面就带有大量的静电电荷，随着电荷的累积及其之间的相互作用，达到某一临界值时，液滴形成泰勒锥。随着电场强度增大，电场力使溶液表面分子克服表面张力，向外喷射出来，并沿着电场的方向高速运动。此过程喷射出的带电射流在其轴上受到电场力的高度拉伸，形成一个短距离的稳定运动。射流经过短距离的稳定运动之后，就进入不稳定运动阶段。在此阶段内，射流被进一步拉伸，直径急剧减小，同时射流中的溶剂快速挥发，最终形成直径分布在几纳米至几微米的纤维。此阶段内，由于射流的表面电荷、流速和半径等不同，这种不稳定性会沿射流轴向传递并扩大，表现为不同的不稳定模式。大体分为三种：两种轴对称的不稳定性和一种非轴对称的不稳定性。其中，第一种轴对称不稳定性（又称瑞利不稳定性），由表面张力决定，在电场力大大超过表面张力的情况下可以忽略；第二种轴对称不稳定性均由电本质引起，因为电本质在高电场强度下对射流的电导率较表面张力敏感；另外，非轴对称的不稳定性在较高电场强度下能够促使不稳定的射流劈裂成更细小的射流。射流运动状态如何，处于何种不稳定模式，取决于这三种不稳定性哪一种居主导地位。

静电纺丝射流运动是一个复杂的电子流体动力学过程，典型的静电纺丝射流运动即高聚物溶液从喷射孔流出到最终纤维落到收集板，可分成三个过程：

①泰勒圆锥形液滴的形成及射流的伸长；

②射流的分裂及不稳定；

③溶剂挥发及形成纤维的流动。

1.射流的形成

Reneker等认为液体流从滴管口喷出后，在电场力的作用下，快速向阴极板的方向加速，在加速的初始阶段，由于表面张力和自身黏弹性远远大于电场力，所以液体流不断地被拉长变细并保持直线轨迹。当液体流被拉长（延长）至一定距离后，液体流将发生力学松弛，发生力学松弛时液体流的长度与外加电场的强度成正比，而一旦发生力学松弛，液体流所带电荷的不同部分，尤其是表面电荷的相互作用，将导致液体流的不稳定，使液体流发生分裂或非直线的螺旋运动。

从表面现象的观察可知，毛细管顶端的液滴将成为凸形的半球状。在液滴表面施加某一电位，液滴曲面的曲率半径将逐渐改变，当电位达到某一临界值Vc时，半球状液滴会转变为锥形（即泰勒锥），其锥形的角度为49.3°，临界电位值Vc由下式确定：

式中：H为毛细管与地极之间的距离；L为毛细管长度；R为毛细管半径；γ为液体的表面张力。

对于悬在毛细管端的半球状液滴，可以发生静电喷涂时的电压V与式（6-19）的Vc相似，其值由下式确定：

式中：r为悬滴的半径。

在式（6-19）和式（6-20）的推导中，均假定液滴周围是空气，液滴内的流体是稍有导电性的简单分子。随着电场强度增加，泰勒锥沿直线拉伸变形，当电场力达到一定值时，带电荷的射流从泰勒锥顶端喷出，射流在电场中沿直线加速运动，射流直径不断减小。电荷通常表现为离子形式，离子在聚合物溶液中漂流的速度比射流的轴向速度小，可把所受的电场力传递到聚合物溶液。与此电场力抗衡的是射流的伸长黏性力，两者的合力产生纵向的拉力，使射流在初始阶段保持稳定的直线运动。这样经过一段距离之后，静电纺射流开始经历拉力松弛。这段距离的长短由电压决定，增大电压，距离也将随之增加。

2.射流的拉伸

当曝光时间在毫秒级时，在PEO水溶液静电纺过程中，射流在电场中直线运动几厘米后，又出现一个锥状体为“倒锥体”，形成不稳定区。Shin等采用高倍摄像机，曝光时间为18ns时，观察到“倒锥体”实际是由“鞭动”不稳定性造成的，它不是由细流的分支组成的，而是由流体中心线的快速波动引起的，这是多级螺旋高速行进引起的光学错觉。Reneker等用高速摄影机拍摄纺丝过程中发现，所形成纤维的方向，并不是从喷丝口到接收屏的方向，而是与这个方向垂直。也就是说，纤维飞行的路径，是环绕这个方向的螺旋。这些高速摄像和理论计算的结果说明，从纺丝口到接收器之间，纤维是连续的，呈大小不等的多级螺旋状。

3.射流固化收集阶段

收集区是射流运动停止的区域。射流中溶剂挥发或熔体固化后成为纤维，纤维的收集可以视情况选择，如金属板、水浴、机械卷鼓和空气动力流体等。

（二）静电纺微纳米纤维纺纱原理

为顺利成纱，静电纺微纳米纤维需要取向排列。在控制电纺纤维空间取向的研究中，采用特殊的接收装置是直接、有效的方法。静电纺纤维取向排列并加上一定捻度后，即可形成连续纳米纤维。常见的静电纺微纳米纤维纱的过程与原理简要介绍如下。

滚筒法制备碳纳米管增强的PLA和PAN纳米纤维纱，如图6-23（a）所示，纤维先通过一个空气调节空心圆筒，再通过滚筒牵伸，最后集束、加捻、卷绕，但没有详细的纱线加捻情况报道。

Eugene Smit等最先提出了利用水作为纤维凝固浴进行纳米纤维纱的收集，如图6-23（b）所示。这种成纱装置充分利用液体的表面张力及其流动性，纱线的形成可以分为三个阶段：纳米纤维在水面沉积聚拢；人工将第一束纤维引导到卷绕辊上；纤维在水的表面张力作用下抱合并定向排列。刘红波等在此基础上增加了张力导向装置。共聚物长丝纱经过一定的牵伸后卷绕到收集辊上，该方法可持续时间长，纺丝时间达到12h无断头，得到的纱线中纤维具有一定的取向度。但该方法存在缺陷，如使纱线中的纤维定向排列的动力只有水的表面张力和卷绕装置的牵伸力，故形成的纱线中存在许多折叠的纤维，且纱线没有捻度，成纱速度缓慢且易因为纺丝速率低而发生断头等。

动态水浴法也可对静电纺纤维进行收集，如图6-23（c）所示，制备得到连续纳米纤维纱，与静态水浴法相比，动态水浴法利用液体从浴槽底部开的小孔向下流动形成的漩涡对纤维进行加捻、拉伸、集束，最终卷绕得到连续的纤维纱，因而纱线具有一定的捻度。

自集束法是在收集系统中引入一根接地的针，这样由于很强的静电力场集中于针尖，就会引导生成的纤维向针尖运动，从而形成集束作用，之后通过一定转速的收集辊将生成的纤维束连续地收集起来，如图6-23（d）所示。

双喷头法利用两个带相反电荷的喷头，如图6-23（e）所示，这种方法的卷绕装置比较复杂。

机械加捻法依靠电动机控制接地的以一定间距垂直放置的铜片收集纳米纤维，如图6-23（f）所示，两个厚度不同且旋转着的铜盘以一定间距垂直放置，铜片分别由两个电极控制且接地。纺丝过程中，纤维在圆盘M1和M2间定向排列，圆盘M1旋转给纱线加捻，圆盘M2同时旋转对已经加捻的纱线进行卷绕收集。这种方法能得到纤维取向度高且具有捻度的纱线。但最大的缺点是持续纺丝时间短，最佳纺丝时间只有2min，且纺丝过程中纤维极易受到除铜盘外的其他金属器件（如电动机的金属外壳等）的影响。

漏斗加捻法是用一个旋转的“漏斗”对收集到的纳米纤维加捻，可制备PLA纳米纤维纱，如图6-23（g）所示，射流以一定的倾斜角度射出飞向接地的漏斗，漏斗的直径为9cm，深度为5.5cm，漏斗的旋转给纳米纤维加捻。

喇叭口加捻法是用两个相反电荷的喷头和高速旋转的喇叭口制备连续的纳米纤维纱，如图6-23（h）所示。这些方法制备的纳米纤维纱连续，且有一定的捻度。

三、静电纺微纳米纤维纺纱工艺及纱线结构与性能

（一）静电纺微纳米纤维纺纱工艺控制

从静电纺原理和过程可知，整个静电纺丝过程由多个可变化的参数调控。Doshi和Reneker将影响静电纺丝过程的参数归纳为溶液的性质、可控变量和周围参数。溶液的性质包括溶液的黏度、传导性、表面张力、聚合物分子量、偶极距和介电常数。可控变量包括流量、电场力、针头与接收屏之间的距离、针头的形状、接收屏的材料成分和表面形态。周围参数包括温度、湿度和风速。

一般而言，对静电纺纤维束给予一定的捻度，可提高静电纺微纳米纤维纱的强力，捻度越高，强力提升越大。不同的收集方式影响静电纺微纳米纤维纱中纤维的排列与取向，从而影响纳米纤维纱的强力。纳米纤维束收集方式的结构与性能除受纳米纤维束收集方式与加捻程度影响外，最显著的影响是静电纺的工艺配置，静电纺工艺参数对纳米纤维纱中纤维的形态、尺寸的影响较大。

下面就静电纺不同工艺参数对纺丝过程的影响分别进行阐述，但是实际上很难将溶液的各种特性清楚地区分开，因为改变一个常数通常会引起溶液其他特性的改变，例如，改变溶液的传导性将引起溶液黏度的改变。

1.黏度和浓度

溶液的黏度（由聚合物的浓度决定）是影响纤维直径和形态的最主要因素。在低浓度下，喷射出的溶液通常会在接收屏上形成珠子和小液滴。整个过程可以看作是电喷而不是电纺。除此之外，还会出现交织、打结现象，提示射流束在落到接收屏上时溶剂未完全挥发。一般来说，通过增加聚合物的浓度可以得到直径比较一致的纤维。当溶液的浓度过大时，液滴在没有掉落的时候就已经干了，也会影响纺丝的进行。

电纺纤维的直径也随溶液浓度的提高而增加。例如，当溶液的浓度为1wt%时，PLIA的直径为100～300nm；当浓度为5wt%时，直径为800～2400nm。另外，当浓度从1wt%增加到5wt%时，PVA的直径从（87±14）nm增加到（246±50）nm。另外纤维直径的增加与接收屏的面积反比相关。

研究人员一直希望能够确定纺丝溶液的浓度与所得到的纳米纤维之间的关系。但是迄今还不能给出普适性的结论，研究结果基本是针对某些具体的材料。例如，如果增加明胶溶液的浓度，就会得到直径比较粗的纤维；对于相对分子质量分布比较窄的聚氨酯材料来说，纤维的直径与浓度的三次方之间存在正比关系；而对于有些溶液来说，高分子的链长度和支化程度对纤维直径的影响并不显著。

2.传导性溶液的电荷密度

获得表面光滑且均匀的纳米纤维是研究人员追求的主要目标之一，但是如果纺丝条件不

适当，经常会得到表面粗糙、粗细不均的纤维，而且纤维上还分布很多珠子。很多研究结果显示，通过增加溶液的电导性或电荷浓度，有助于形成直径更加均匀的纤维，并可减少珠子的形成。

一种增加溶液传导性的方法是在溶液中添加一些盐的成分，通过增加溶液中盐的含量，可以使聚氧化乙烯（PEO）、I型胶原与PEO的复合物、聚丙烯酸（PAA）、尼龙6和聚乳酸（PDLA）等材料获得理想的纺丝效果。在PLLA溶液中添加吡啶甲酸盐也会显著增加PLLA溶液的导电性，减少纤维中的珠子。一般认为这种易挥发的有机盐很少残留在纤维中，不会影响纤维的性能。

研究人员还发现，通过在聚羟基丁酸一戊酸共聚物（PHBV）溶液中添加乙醇也可以达到增加溶液传导性的作用，从而形成更加光滑且均匀的纤维；依此类推，添加四氯化碳则会降低溶液的传导性，使得纤维上形成较多的珠子。阳离子表面活性剂的加入也有助于减少珠子的形成，而添加非离子活性剂Triton-X-405则没有这种作用。由此推测，离子表面活性剂可以增加溶液的传导性，从而形成结构均匀、性能均一的纤维。

3.表面张力

表面张力对纤维的形态和直径也有明显的影响，但是还没有找到统一和明确的规律。例如，通过在溶液中添加三乙基苯氯化铵可以获得具有表面张力不同、传导性相似的PHBV溶液，结果发现，纤维中是否形成珠子与溶液的表面张力相关。在PEO和PVA溶液中加入乙醇都可以降低溶液的表面张力，对于PEO溶液，得到的纤维中具有较少的珠子；但是对PVA溶液而言，纤维中反而具有较多的珠子。产生这种不同的原因是PVA和PEO在乙醇中的溶解性不同。另外，通过加入聚二甲基硅氧烷可以降低聚氨酯溶液的表面张力，但是对纤维的形态却没有明显的影响。

4.聚合物的相对分子质量

许多研究结果已经阐明了聚合物相对分子质量与电纺丝纤维的形态和直径之间的关系。有报道称随着聚合物相对分子质量的增大，纤维中所形成的珠子明显减少。此外，相对分子质量分布比较窄的PMMA可以在相对较低的浓度下得到均匀的纤维，而相对分子质量分布比较宽的PMMA则需要更高的浓度来得到均匀的纤维。

对于壳聚糖的醋酸溶液，壳聚糖的相对分子质量低时，得到的电纺丝纤维强度很低，同时纤维上有很多珠子；当壳聚糖的相对分子质量高时，可以得到很细的电纺丝纤维，但是纤维表面比较粗糙。有研究人员配制了PEO与壳聚糖的混合溶液来进行静电纺，他们发现在相当大的范围内改变溶液中PEO的相对分子质量不会对电纺丝纤维的直径产生影响。对于N-异丙基丙烯酰胺来说，降低分子量可以使电纺丝纤维的直径减小，所得到的纤维材料比较致密。对于尼龙6，改变聚合物相对分子质量对电纺丝纤维直径产生的影响依赖于聚合物溶液的黏度。

5.偶极矩和介电常数

迄今对偶极矩和介电常数与纺丝纤维特性之间关系的研究还比较少。因为这两个常数很难与其他参数相区分。将聚苯乙烯溶于18种不同的溶液中，进行高压静电纺，只有在溶剂具有高偶极矩时，才可获得电纺丝纤维。聚苯乙烯纺丝纤维的产量（单位时间内产生的纤维）也与偶极矩和介电常数相关。

6.电场电压强度

在不同参数对电纺丝过程影响的研究中，最多研究的参数是电场强度。纺丝电压的大小直接决定了喷丝头能否顺利出丝、喷出的射流能分裂到多细以及得到的纤维形貌是否有缺陷等。在适当的电压或电场下，液滴通常会悬挂在针尖处。在喷嘴处形成泰勒锥，可以纺出没有珠子的纺丝薄膜。一般认为，随着电压的增大，射流表面电荷密度增大，静电斥力增加，带电纤维在电场中产生更大的加速度，这就更有利于射流形成，纤维长径比得以增大，即电压越大，单纤维直径越小。随着电压的增加，在针尖部聚集的液滴变小，形成的泰勒锥后退，液体表面喷射点退缩到针尖的内部，纺丝纤维会出现大量的珠子。当电压继续增加时，喷射点围绕针尖处旋转，在这种情况下会形成大量的珠子。迄今对纤维直径和电压之间的关系还没有清楚的认识，一般来说与材料的种类有关。例如，对PDLA和PVA来说，高电压纺丝会形成直径较粗的纤维，然而对蛋白质纤维来说，纤维的直径会随着电压的增加而减小。

7.接收距离

接收距离是指喷丝头与接收装置间的直线距离。实际上电纺纤维的结构形态最容易受到接收距离的影响，因为接收距离决定了纤维飞行的时间、溶剂挥发的时间以及鞭动不稳定段的长度。改变接收屏和针头之间的距离是控制纤维直径和形态的手段之一，溶剂在较小的接收距离内挥发不彻底导致最终纤维产物存在着许多的串珠状纤维且纤维较湿润。与使用挥发性更好的溶剂相比，增大接收距离更容易得到干燥的纤维，最小距离应允许纤维在喷射到接收屏之前溶剂完全挥发。当接收屏的距离过远或过近时，纺丝纤维均会出现珠子。

8.喷丝头直径

喷丝头直径即盛装高聚物溶液的容器（如注射器）孔径大小，直接决定了溶液在喷丝口处形成的液滴形状、大小等。当其他纺丝条件固定不变时，静电纺所得单纤维平均直径随喷丝头直径的增大而增大，且单纤维直径分布越来越宽。因为喷丝头直径大小和给液速率共同决定了静电纺的体积流速，体积流速增大，单纤维直径增大。

9.推进速率

在针头式静电纺中，溶液注射速率即为注射器中的高聚物溶液的推进速率，根据纺丝要求不同通常设置为0.1～10mL/h。溶液注射速率不仅对纤维的微观形态有着显著的影响，对纤维宏观堆积结构也有一定的影响。注射速率过低则纺丝射流不连续，堆积结构不规整；注射速率达到一定大小则可以形成规整的纤维堆积结构，再继续提高注射速率对纤维宏观堆积结构影响不大。

10.纺丝环境

纺丝环境主要包括纺丝过程中的环境温度、相对湿度和气流速度等，虽然相比上文介绍的高聚物溶液性质和纺丝工艺条件，纺丝环境对静电纺的影响要小很多，一些实验甚至将其影响忽略不计，但并不代表纺丝环境对纺丝过程没有影响。静电纺的过程想要流畅、可重复，就不得不考虑纺丝环境的温湿度。环境湿度低于40%时对纤维的宏观形态影响不大，湿度大于50%对纤维形态的影响逐渐明显，超过80%时，甚至出现了自集束的现象。射流在飞行过程中溶剂不断挥发，溶剂的挥发吸热导致周围环境温度下降，环境中的水蒸气则凝结在射流表面成为射流表面电荷迁移的通道。因此，环境的温湿度直接影响了射流上电荷的分布：湿度过低时，水分子难以在射流表面凝结，射流表面的电荷因没有连续的通道而无法快速迁移，大量同种电荷堆积并相互排斥，导致纤维分布形成中心少两边多的不均匀现象；湿度过高时，水分子在射流表面凝结作用显著，针头附近的射流（射流上端）与接近接收装置的射流（射流下端）因分别带有大量异种电荷而相互吸引、纠缠，极易出现自集束的现象。

11.接收屏的成分组成和几何结构

接收屏采用的材料和几何结构都会对纤维形貌产生影响，是重要的控制因素之一。目前纤维收集装置多种多样，形成纱线的结构和性能也各不相同，但总体来说，形成的纤维束长度有限，纤维束的平行性往往较好，但是捻度一般较低，因此纤维间缺乏一定的抱合力。图6-24列出了几种静电纺微纳米纤维纱的SEM图，相对而言，双圆盘形成的PAN微纳米纤维纱的加捻效果较明显，纳米纤维得到很好的加捻，螺旋包缠效果明显。

（二）静电纺微纳米纤维纱的结构性能特点

（1）纱中纤维直径可达到亚微米级。目前，经过静电纺的各种高聚物纤维直径都明显小于用常规方法得到的纤维。由于这种纤维直径小，其形成的非织造布在吸附性等方面具有优良的性能。有的纤维直径甚至达到纳米级，Qiu等人用静电法纺制聚对乙烯基苯（PPV），纤维直径可达4nm。Park等人纺制出了直径为20nm的聚乙炔纤维。

（2）纱线比表面积大。纱中纤维直径减小1～2个数量级，比表面积将增大几个数量级。Deitzel等人纺制的PEO纤维比表面积可达10～20m2/g。大的比表面积使静电纺超细纤维的应用更广。

（3）纱线和纤维具有高吸附性。静电纺超细纤维的比表面积大，使其具有很好的吸附性。无毒、吸附性好的高聚物制成纳米纤维非织造布，可用作生物医用材料，作为细胞培养基体。

四、静电纺微纳米纤维纱适纺性与产品开发

（一）静电纺微纳米纤维纱适纺性

静电纺微纳米纤维纱的可纺性主要受纺丝溶剂和聚合物相对分子质量、溶液浓度和黏度、电导率、表面张力以及纺丝电压、毛细管口与接收屏之间的距离、收集方式等影响。同时静电纺微纳米纤维纱规模化制备要求纺丝过程获得类似于短纤或者连续的纳米纤维束，取向纤维的制备为解决该问题提供了一条有效的途径，但是距离目标还有不少差距，今后的工作就要设法通过改良喷头、接收装置以及添加辅助电极等使纤维尽可能伸直并取向排列，获得综合性能优异的取向纤维阵列。再者，针对纳米纤维纱中纳米纤维尺寸、形貌的可控制备还需要进一步研究，且其大规模生产受到装置限制，主要体现在以下几个方面。

（1）成纱装置多为单或为数不多的针头纺丝，导致纺丝效率低，成纱量小，成本高，难以实现产业化。

（2）所得纱线捻度少甚至无捻度，纱线中纤维取向度低，不能很好地改善纱线外观及强力。

（3）大多数成纱装置难以实现长时间连续成纱。

（4）静电纺过程中存在难以消除的不稳定性。

（二）静电纺微纳米纤维纱产品开发

静电纺可获得微纳米尺度的纤维，由于微纳米纤维本身的特殊性质，在生物医用材料、过滤、防护、催化、能源、光电、食品工程及化妆品等领域发挥着巨大作用。至今，研究者们主要关注于微纳米纱线的制备方法，但也开始有人关注对微纳米纤维纱线应用的研究，在超级电容器、生物医用材料、气敏传感器等领域具有极大的应用价值。

1.超级电容器的电极材料

碳材料因拥有诸多的微观结构和较大范围的实用性，已成为超级电容器电极的主要材料。一般来讲，碳纳米纤维的电极都是非织造布的结构，这样在传输电流时就需要通过很多的搭界边界，造成内阻增大。因此，提高电流的传输速度、降低内阻是非常必要的。有研究表明，取向很好的电极可提供无数多的通道，可以更快地浸润电解液和传输电流，从而提高电极性能。碳纳米纤维纱线拥有很好的取向纤维阵列，具备提供无数多的电流通道的能力，从而可以期望成为新型的、高效的超级电容器电极材料。

2.生物医用材料

纳米纤维连续长纱在生物医学领域有着广泛的应用前景。纳米纤维在生物医学上的应用包括药物载体、药物控释、组织工程、人工器官、组织修复等。静电纺纳米纤维束和纱线用于组织修复的潜力已被充分认识。例如，Xu等人以P（LLA—CL）为原料通过静电纺制备了纳米纱线，并将其制成三维网络结构，用于组织工程支架，模仿了肌腱组织的细胞外基质，试验表明，该结构适用于肌腱组织工程上。使用纳米纤维束和纱线开发新一代医用纺织品和组织支架，尽管处于初级阶段，但在促进细胞的附着能力，指导和控制扩散以及渗透性能方面，纳米纤维束和纱线已展示了独特的潜力和多功能性。

3.气敏传感器

Byoung-Sun Lee等人首先将PAN纺成纱线，然后通过原子层沉积技术，将SnO2包缠在PAN纱线表面，最后将该包缠纱线进行烧结形成SnO2碳纳米管纳米纱线。该纱线可用于H2传感器，且由于其稳定、可逆性高，易于加工处理等优势，使得该纱线可以用于多功能气敏传感器。静电纺制得的纳米材料比表面积较大，易于气体与材料表面接触，广泛应用于气敏传感器领域。迄今为止，利用纳米纤维薄膜作为传感器材料构成的超灵敏气相传感器已经被用来检测NH3、H2S、CO、NO2、O2、CO2等和有机挥发性污染物，如CH3OH、C2H5OH、C5H10Cl2、C6H5CH3、C4H8O、CHCl3、C2H2Cl2、C3H6O、C3H7NO、C2HCl3、N2H4、（C2H5）3N和C6H14等气体。并将气敏检测极限提高到了新的水平。现有的静电纺纳米纤维气体传感器主要是电阻式传感器。由纳米纤维纱构成的气敏传感器具有明显优势和广阔发展前景。首先，纳米纤维纱是由纳米纤维构成，纱线会保持原有纳米纤维比表面积大的优势；其次，纳米纤维纱克服了传统纳米纤维膜力学性能弱的缺点，强力明显提高，并可以进一步编织、复合、功能化，可以制成各种结构材料、复合材料、特殊功能材料，织造不同结构的二维或三维织物，实现将无规则或取向纳米纤维等纳米材料向宏观材料的转变，可以提高材料功能稳定性，以及材料的使用寿命，可广泛应用于气敏传感器领域。此外，纱线可以有效控制传感器的电阻，电阻一般都决定于组分和结构，例如，在随机排列的SnO2纳米管，其单个纳米管的横截面积可以由ALD控制，然而在两个电极之间的每个纳米管的长度却由于取向角不同而无法控制，但是微型纱线可以通过控制加捻的角度等条件来保证获得相同长度的材料来控制电阻。

然而，除了这些应用外，取向纤维束和纱线在电学、光学元件、复合材料方面也有很好的发展前景，微纳米纤维纱的可塑性将会把静电纺微纳米纺推向更广阔的前景。

第五节　色纺纱

一、色纺原理

色纺起源于19世纪的欧洲，20世纪中叶，转移至日本、韩国和中国台湾，到20世纪90年代初期，色纺纱被引入中国大陆。色纺纱一般是指经特定工序混合加工纺制而成的含有两种及两种以上不同色泽纤维的纱线，具有特定外观色彩风格的纱线。色纺纱采用“先染色、后纺纱”的加工模式，改变了“先纺纱、后染色”的传统生产方式，用其织成的织物无须再进行染整加工，既缩短了加工工序又减少了环境污染，是环保节能产品。

色纺纱不同于筒子纱染色，也不是对100%的染色纤维进行加工开发，而是纺纱过程中混入部分染色纤维。色纺纱的混合工序通常有四类：第一类是传统混合工序，是指棉包混棉，将一种及以上不同颜色的散纤维经预混、开清棉工序进行混合，以确保本白纤维与有色纤维的充分混合，具有较均匀的混合效果，但原料混合比例控制不够准确，且清车困难；第二类是棉条混棉，即将本白棉条与有色或含有染色散纤维的棉条，或筒子纱、长丝进行混合，该方法能较准确地控制原料混合比，但混棉的立体效果较前者稍差，混合的均匀程度不够，不利于加工高档的色纺纱；第三类是利用不同混色风格的条子与粗纱或长丝或筒子纱在粗纱工序进行混合；第四类是利用不同混色风格的粗纱或条子与粗纱或长丝或筒子纱在细纱工序进行混合。不同的混合方式与工序将使色纺纱具有不同的结构与色彩风格效应。

二、色纺纱产业的优势与面临的问题

（一）色纺纱产业的优势

色纺纱因为产品的时尚性、环保性和科技性，其需求增长速度呈逐年上升趋势，随着消费结构的升级将以高出普通纱线2倍的速度增长。未来随着人们服装品位的提升，以及对自然色的追求，色纺纱在纺织面料中的应用比例将逐步提高，具有广阔的发展空间。目前，我国色纺纱生产产能已达600万锭以上，其快速增长得益于色纺产业的如下优势。

（1）在节能、减排、环保上具有明显优势。色纺纱是通过将部分色纤维混纺获得彩色的纱线，可大幅度减少废水排放，再者运用原液着色纤维纺线的制作工艺则完完全全实现零废水污染排放。

（2）多品种小批量生产。色纺纱企业订单很大一部分来自于终端快时尚品牌，而以Zara为代表的快时尚品牌追求“快、少量、多品种”，因此，色纺企业订单量一般不会太大，企业也不会过多生产造成浪费。同时相较于印染，色纺纱本身也更适合小批量生产，综合导致了行业小批量多品种生产的特性。

（3）产品外观时尚感强。色纺纱在同一根纱线上显现出多种颜色，色彩丰富、饱满柔和，用色纺纱织成的面料具有朦胧的立体效果，手感柔和。适合运用于中高端材质衣服。

（二）色纺纱产业面临的问题

尽管近年来我国色纺纱产业取得了诸如色纺企业不断壮大、色纺产品多样化及产品品质日趋稳定等可喜成绩，但仍然面临如下几方面的问题需要引起重视。

（1）缺乏对色纺过程进行有效监控与管理。色纺产业面临工序多、生产批量小、品种繁多、变化频繁等问题，同一车间常涉及不同混配比、不同色系的多品种色纺纱生产，稍有疏忽，就会导致飞花的产生、批号间混杂错乱，造成大面积疵品的产生，有效提高色纺产品的质量稳定性，对色纺企业加工过程进行有效监控与车间的现场管理，尤其对分批、分色管理提出了更高的要求。

（2）技术投入不足、设计水平低下。色纺因着色后纤维的性能发生变化，如导致纤维强力损伤、可纺性变差等；再者散纤维染色工艺及过程稳定控制较难，致使色牢度不高，易使各批次的色纤维存在色泽色光差异，导致各批次色纺纱存在色差。这些因素使色纺加工的过程控制较本色纱生产难度大，然而面对如此复杂的色纺加工，我国色纺企业技术投入不足，绝大多数企业未建研发机构，对散纤维染色工艺稳定控制与优化没有足够的重视，不清楚色纺过程中有色纤维的加入对可纺性的影响规律，没有系统研究多元组分色纺纱最优组分搭配与工艺优化。此外，色纺企业“重硬件轻软件，重引进轻开发”现象比较普遍，导致创新能力不强，设计水平低下。

（3）色纺纱新产品标准滞后。随着纺纱技术领域及差异化品种色纺纱开发的深入，现有的色纺纱标准已经无法作为判断与评价所有色纺纱品质的依据，如现已成功开发出喷气涡流纺色纺纱，但是并没有相应的产品标准。对于各类新开发的差异化品种也没有相应的标准，这对色纺产品质量的稳定与提高产生了不利影响。

（4）缺乏色纺纱及其终端产品品牌优势。色纺纱作为半成品，国内以纱线形式出口为主，缺乏与相应的具有市场竞争力的终端产品，不利于我国色纺纱品牌的发展。

三、色纺纱特点与典型产品开发

（一）色纺纱特点

色纺纱是自然颜色，在纺纱过程中，把不同颜色的纤维经过充分、均匀地混合后，纺制成具有独特混色效果的色纱，呈现出“空间混合”的效果，色彩透明、丰富，并且有层次的变化，富于立体感，从而产生一定的艺术效果。色纺织物做成服装后颜色含蓄、自然，具有较强的朦胧感，这种自然的、返璞归真的风格受到欧美国家以及国内高生活品质，时尚人士的喜爱，广泛应用于服装、家纺领域，体现个性化、多样化、时尚化的消费需求。此外，色纺纱开发与应用过程中，结合流行色的演绎，能够提供源源不断的创新产品，将给服饰品牌带来无限的创新空间。

（二）色纺纱产品开发

1.均一结构色纺纱开发

均一结构色纺纱产品是指含两种及两种以上不同色泽的纤维在开清棉工序混棉或在并条工序混条后纺制而成，色纤维均匀分散在纱体内外，且具有传统纱线均匀一致的形态结构特征，如麻灰纱、雪花纱。该类色纺纱加工的关键在于控制不同色泽纤维混合均匀。开清棉机上的棉包（棉堆）混棉方式可使各种色泽纤维分布在纱线的各个部位，具有立体混棉效果；而并条机上棉条混棉方式使各种色泽纤维在纵向发生混合，能较好地控制各种纤维的混合比，但混棉的立体效果稍差。

均一结构色纺纱除常见的纯棉色纺纱、涤/棉色纺纱外，开始越来越多地注重多组分和功能性色纺纱开发。近年来，丰富及多样化的再生纤维素纤维（如天丝、莫代尔、竹纤维、木浆纤维、芦荟黏胶、Viloft等）、再生蛋白纤维（如大豆蛋白纤维、牛奶蛋白纤维、蚕蛹蛋白纤维等）、差别化合成纤维（如扁平涤纶、蜂窝涤纶、玉石纤维、冰凉云母纤维等）及功能性合成纤维（如吸湿排汗纤维、抑菌纤维、抗菌纤维、中空纤维、复合纤维、竹炭纤维、咖啡碳纤维等）品种为多组分和功能性色纺纱的开发提供了素材，丰富了色纺纱品种，同时提高了产品附加值。然而，如何通过纤维组分的合理搭配，使各种纤维优势得到充分显现，以确保优质的多组分色纺纱开发，是色纺纱开发的重要方向。目前，市场上多组分色纺纱很少对各种纤维最佳混纺比进行深入研究，常常易受利益的驱动加入较少的新型、功能性纤维，以吸引消费者眼球而无视产品品质。此外，对于多组分色纺纱加工过程而言，因各组分纤维性能差异导致生产工艺过程控制较难，如何针对不同原料组合搭配制订合适的工艺对产品质量提升至关重要。

2.差异化结构色纺纱开发

随着消费者追求面料个性化、时尚化及多样化的需求，传统均一结构色纺纱已无法满足市场需求，出现了开发差异化结构色纺纱的热潮。差异化结构色纺纱是指通过控制色纺加工工艺过程使纱线色彩、结构呈现随机或规律性的差异化或显著变化，如粗纱赛络色纱、AB双色纱、AB竹节色纱、丝雨色纱、隆纹色纱、段彩色纱、彩虹纱、彩点色纱等。

粗纱赛络色纱是在粗纱阶段采用传统细纱赛络原理，即单粗纱须条与末道条子一同喂入粗纱机，然后获得一根粗纱须条后经细纱机纺制而得，纱线条干不规则性较大，适合生产布面粗犷的流行织物，生产工艺流程应加强监管和控制，防止出现大的质量变异。

AB双色纱是指两根不同颜色的粗纱同时喂入细纱机直接纺制而成的纱，具有股线的双色效应，与其他色纺纱如混色纱相比，色差更难控制。

AB竹节色纱是利用了AB双色纱与竹节生产原理，使纱线既具有AB色纱的风格，又具有竹节的效果，与AB双色纱一样，纺制的难点在于过程监控，防止单根粗纱断裂后纺纱仍在进行。

丝雨色纱是利用不同转速的罗拉对植入并条机的有色纱线进行牵伸，获得的彩色纱线片段与条子并合后经粗纱、细纱工序纺制而成，最终使纱体中含有多段沿纱线长度方向随机间或出现的彩色纱段。丝雨色纱的风格可通过改变喂入的纱线/棉条线密度、定重、色彩、根数、牵伸罗拉的胶辊加压量、牵伸罗拉间的隔距来改变丝雨色纱中彩色纱线片段的粗细、色彩、稀疏和长短。

隆纹色纱是利用隆纹粗纱纺制而得，隆纹粗纱是通过具有一定色彩对比度的辅助细纱与粗纱在粗纱入口处汇合而形成。隆纹色纱呈现条干不均匀，外观卷绕附着有一定色彩对比度的断断续续的细纱线条，形如卧蚕。

段彩色纱是采用两种以上原料，通过主体粗纱，从细纱机中罗拉后喇叭口处连续喂入，辅助粗纱，从细纱机后罗拉喇叭口处间断喂入（后罗拉是间歇运转的），辅助粗纱和主体粗纱在中、后罗拉间混合，经牵伸后而形成，沿纱线轴向色彩呈现断断续续的分布，立体感强，开发过程预防色差及减少粗纱断裂导致的少股是关键。

彩虹纱是利用段彩色纱的生产原理进一步开发而成的，区别在于采用了两个、三个或多个颜色条子，使纱线每个颜色逐渐递变，颜色间巧妙渐接，形成一种若隐若现的幻彩外观，符合当今崇尚自我张扬个性的潮流。

彩点纱可通过两种方式获得，第一种方式是通过对普通色纺纱梳棉机进行改造，并进行工艺调整，制备出彩色点子，然后在清棉工序混入一定比例的彩色点子，最后按常规成纱工序纺制而成；第二种方式是将带有颗粒状点子的条子与色条子并条后纺制而成，最终使得五彩斑斓的点子附着在纱线上，将斑驳怀旧感和时尚感有机结合起来。点子纱制备的关键是点子的大小、均匀度及在纱线中附着牢度的控制。

随着技术加工水平的不断提高，各种新型差异化结构的色纺纱正在逐渐诞生，将使色纺产品更加多姿多彩。

四、色纺纱产业的技术发展需求

1.新型纺纱技术的应用需求

目前，色纺纱大多采用环锭纺纱机纺制，然而各类新型纺纱技术的出现为色纺纱产品拓展提供了技术支持，或能提高色纺效率与色纺纱品质，或能纺出区别于传统环锭纺的色纺纱风格，使色纺产品种类更加多样化，从而满足了现代消费者个性化、时尚化的需求，这成为色纺领域发展新型纺纱技术的应用需求。

转杯纺、喷气纺、喷气涡流纺开发色纺纱，集粗纱、细纱、络筒、卷绕于一体，筒子采用大卷装形式，生产效率高，且产品风格区别于环锭纺色纺纱。例如，转杯纺纱可在清梳工序和纺纱转杯中两度除杂，开发的色纺纱具有条干均匀、纱疵少、色差小、色泽均匀的特点，同时纱线耐磨性好、毛羽少（相对环锭纺）以及织物抗起毛起球性好；喷气涡流纺拥有目前最高的纺纱速度，大幅提高了色纺纱生产效率，且3mm以上的有害毛羽相对环锭纺色纺纱而言大幅减少或基本消除，面料具有抗起毛起球等级高、耐磨性好及针织物纬斜得到较好控制等优势；集聚纺是在环锭纺基础上的一项重大创新，纺制的色纺纱的最大特点是毛羽显著减少，强力提高，耐磨性能改善，将其运用于半精纺纱线生产中能显著改善针织物的抗起毛起球性，从而集聚纺技术在高档色纺纱与半精梳纺纱线中有良好的应用前景，且成纱强力的进一步提高有利于扩大色纺纱在机织物领域的应用。

尽管这些新型纺纱技术应用的效果及前景较好，但仍需探索不同新型纺纱的适纺性能、产品工艺过程稳定控制与优化以及适宜的产品应用领域，同时积极开发其他新型纺纱技术（如低扭矩纺纱技术、嵌入式复合纺纱技术等）在色纺领域的应用，以进一步拓展色纺纱种类、提高产品质量、降低产品生产成本。

2.色纺专用机械的开发需求

色纺纱在生产过程中存在混棉不匀、色差、色结（白星、棉杂、棉籽壳）及成纱强力较低等不容忽视的质量问题。为了从根本上解决这些问题，我们需要针对色纺某特定工序开发专用机械，以生产出高质量的色纺纱。

色纺采用多种颜色纤维混合纺纱，通常的棉纺混合技术不适应小批量品种，且混合不够均匀，对纤维损失较大，色纺采用多种颜色纤维混合纺纱，通常的棉纺混合技术不适应小批量品种，且混合不够均匀，对纤维损失较大；另外，手工预混合劳动强度大，工作环境恶劣，生产效率低下，质量不稳定。桂亚夫等针对色纺混纺这一现状，设计并开发一种色纺专业混棉机，已在华孚色纺成功应用于生产，该混棉机集成平铺直取、换向混合等多种混合原理，明显改善了工作环境，简化了操作管理，提高了色混的效率和质量，降低了色差，利于纺制高质量的产品，亦能使资源消耗大幅下降，降低企业的生产成本。在清棉工序中，为了方便小批量的原料喂入，最好采用单头成套组合排列的开清棉机械，并且用喂棉帘子机械代替抓棉机。此外，为满足差异化结构纱开发需求，需要设计相应的色纺专业机械，例如，为纺制色彩变化且颜色变化过渡区效果明显的彩色棉条，要求改造或重新设计并条机，采用多组牵伸喂入机构，分别喂入不同颜色的棉条，使各组颜色能准确地作交替变化与比例变化，从而生产出符合客户或市场需求的色纺纱产品。

3.色纺专用器材的开发需求

差异化结构色纺纱的开发，常常需要开发与配置相应的专用配件及零部件。例如，喇叭口需根据不同产品类型的成纱原理进行专门设计；彩点纱在彩点制备过程需要对梳理机的针布进行专门处理与改造，以保证差异化结构色纺纱的风格得以实现。此外，色纺业所需的常规配件品质的提升与使用成本的降低也是色纺企业开发的方向，如使用过程中具有良好的抗卷绕性、稳定的硬度和良好的回弹性的胶辊开发对色纺纱质量提高与品质稳定至关重要。

思考题

1.叙述自捻纺纱、平行纺纱纱、喷气纺纱、静电纺微纳米纤维纱和色纺纱的纺纱原理。

2.简述自捻纺纱、平行纺纱纱、喷气纺纱、静电纺微纳米纤维纱和色纺纱的工艺流程。

3.简述自捻纺纱、平行纺纱纱、喷气纺纱、静电纺微纳米纤维纱和色纺纱的必要条件。

4.简述自捻纺纱、平行纺纱纱、喷气纺纱、静电纺微纳米纤维纱和色纺纱的主要工艺参数如何影响成纱质量。

5.试述自捻纺纱、平行纺纱纱、喷气纺纱、静电纺微纳米纤维纱和色纺纱的产品特点和主要用途。

参考文献

[1]李成龙，郁崇文.喷气纺纱技术的进展与产品应用[J].纺织导报，2003（1）：33-36.

[2]肖丰.新型纺纱与花式纱线[M].北京：中国纺织出版社，2008.

[3]谢春萍，徐伯俊.新型纺纱[M].2版.北京：中国纺织出版社，2009.

[4]王万秀，王中珍.喷气纺纱及其产品的特点与应用[C].“经纬股份杯”纱线质量技术论坛，2004.

[5]狄剑锋.新型纺纱产品开发[M].北京：中国纺织出版社，1998.

[6]杨锁廷.现代纺纱技术[M].北京：中国纺织出版社，2008.

[7]吴文英.Parafil1000/2000型平行纱纺纱机的纺纱特性[J].国外纺织技术，1997，（7）：8-10.

[8]李杰新.空心锭子搓捻包缠纱成纱工艺研究[J].青岛大学学报，1999，（12）：29-32.

[9]李鑫.空心锭纺包缠纱工艺研究[J].上海纺织科技，2000，（10）：20-22.[10]宋绍宗.新型纺纱方法[M].北京：纺织工业出版社，1983.

[11]崔红.自捻纺纺纱结构及其力学性能研究[D].上海：东华大学，2012.

[12]崔红，郁崇文.几种自捻纺纱的加捻方式分析[J].上海纺织科技，2011，39（1）：22-24.

[13]王小娥.静电纺纳米纤维纱线的制备研究[D].天津：天津工业大学，2014.

[14]杨大祥，李恩重，郭伟玲，等.静电纺丝制备纳米纤维及其工业化研究进展[J].材料导报，2011，25（15）：64-68.

[15]吴清鲜.静电纺丝法制备聚丙烯腈基纳米纤维纱及预氧化[D].天津工业大学，2014.

[16]OCONNOR R A,MCGUINNESS G B.Electrospun nanofibre bundles and yarns for tissue engineering applications：A review[J].J Engineering in Medicine，2016，230（11）：987-998.

[17]WEI L,QIN X.Nanofiber bundles and nanofiber yarn device and their mechanical prop⁃erties：A review[J].Textile Research Journal，2016，86（17）：1885-1898.

[18]许海燕，王琛.纳米生物医学技术[M].北京：中国协和医科大学出版社，2009.

[19]蒲丛丛，何建新，崔世忠，等.静电纺纳米纤维成纱方法的新进展[J].材料导报，2012（5）：153-157.

[20]贾开飞.纳米纤维纱线的制备与应用研究[D].天津：天津工业大学，2013.

[21]郭秉臣.非织造材料与工程学[M].北京：中国纺织出版社，2010.

[22]WU S,ZHANG Y,LIU P,et al.Polyacrylonitrile nanofiber yarns and fabrics produced using a novel electrospinning method combined with traditional textile techniques[J].Textile Research Journal，2016，86（16）：1716-1727.

[23]张悦.静电纺取向纳米纤维纱线在气敏传感器中的应用与研究[D].上海：东华大学，2016.

[24]林晓阳.静电纺微纳米纤维/棉纤维复合纱线制备及释药研究[D].上海：东华大学，2014.

[25]章友鹤.我国色纺纱线的生产现状与发展趋势[J].纺织导报，2005（5）：79-81.

[26]钱爱芬.色纺纱产品特点及调配色原理[J].棉纺织技术，2010（11）：66-68.

[27]许庆利.多组分色纺纱线的开发[C].第十六届全国花式纱线及其织物技术进步研讨会，2010：61-65.

[28]赵善兵.吸湿排汗纤维棉有色涤纶混纺纱的研制[J].棉纺织技术，2007，35（8）：34-36.

[29]唐佩君，刘东升，韩共进，等.新型粗纱“赛络”纱线的研制及性能分析[J].现代纺织技术，2011（2）：1-3.

[30]李秋英.AB双色纱纺纱中的色差控制[J].现代纺织技术，2000，8（3）：9.

[31]桂亚夫，何为民，刘真真.一种丝雨纱[P].实用新型专利：CN 202072841 U，2011.12.14.

[32]练向阳.色纺彩缎纱的纺制及对传统细纱设备和原件的新要求[C].2010年全国现代纺纱技术研讨会，2010：53-56.

[33]杨志清.运用传统棉纺工艺设备纺制彩色结子纱[J].现代纺织技术，2008（1）：24-25.

[34]程四新，阮浩芬.JC18.5tex彩色点子纱的生产实践[J].现代纺织技术，2010（2）：21-22.

[35]第十六届全国花式纱线及其织物技术进步研讨会.2012：18-19.

[36]伍枝平，洪新强.转杯纺生产色纺纱的工艺技术探讨[J].现代纺织技术，2010（4）：25-26.

[37]YANG K,TAO X M,XU B G,et al. Structure and properties of low twist short-staple singles ring spun yarns[J].Textile Research Journal，2007，77（9）：675-685.

[38]桂亚夫.一种新型色纺专利混棉机简介[J].上海纺织科技，2010，38（1）：57-59.

[39]蔺卫滨.提高色纺纱质量的技术措施[C].全国现代纺纱技术研讨会，2010：196-199.

[40]沈晓飞.HZ-52A彩色并条机介绍与应用[C].第十三届全国花式纱线及其织物技术进步研讨会，2006：193-196.

[41]崔红，高秀丽，张伟，等.自捻纱的拉伸力学性能[J].纺织学报，2017，38（3）：44-48.

[42]金亚琪，邹专勇，许梦露，等.色纺纱产品开发现状及技术发展需求[J].棉纺织技术，2012，40（12）：65-68.

[43]方斌，邹专勇.色纺纱生产与质量控制[M].中国纺织出版社，2016.