1.1　環錠紡紗新技術的發展現狀

　　1.1.1　環錠紡的改良技術

　　近年來，集聚紡、低扭矩紡（假捻紡）、柔潔紡、復合紡和數碼紡等技術的涌現和應用，使環錠紡紗技術得以進步與改良，成紗質量得到提高與改善。集聚紡通過縮小紡紗三角區而大幅減少紗線毛羽，自1999年進入市場以來，已在環錠紡中占有相當大的比例。低扭矩紡紗結合了纜形紡和假捻技術，改善了紗線的殘留扭矩，也得到了一定范圍的應用。柔潔紡在紡紗三角區設置柔化接觸面，使纖維須條在濕熱作用下改善紗線的扭轉剛度。數碼紡是通過獨立驅動后羅拉、中羅拉和前羅拉構成2個~3個獨立牽伸通道，對2組~3組粗紗喂入進行精確控制后用于生產段彩紗或色紡紗。

　　1.1.2　設備自動化與智能化進展

　　隨著信息技術的發展與進步，在“兩化融合”和“工業4.0”的背景下，紡紗加工過程基本可實現自動化，很多工序也實現了連續化，正朝數字化、信息化和智能化方向發展。清梳聯、粗細聯、細絡聯等技術已得到廣泛使用，單機的自動化水平也得到長足進步，用工顯著減少，在一些示范生產線上，萬錠用工已降至10人以內。同時由于紡紗生產過程中數字化與信息化不夠，缺少對纖維在各工序的全面在線監測與控制，距離真正意義上的智能化尚有不小的差距，特別是在工藝智能設置與生產過程中的自我學習、自我診斷和自我決策等方面還有很長的路要走。

　　1.1.3　紡紗器材與專件的進步

　　絕大多數紡紗器材與專件是在紡紗過程中與纖維集合體直接接觸的，對紡紗過程與質量有很大影響，其作用不容小覷。近年來紡紗器材與專件也有很大進步。如針布在材料、加工、后處理和齒形設計等方面均有進展，可實現柔性分梳、保護纖維、超強耐磨、提高壽命等；鋼領和鋼絲圈采用特種合金材料和特殊后處理技術，顯著延長其使用壽命；膠輥在材料配方、多種纖維適應性和周期研磨技術等方面取得了較大進展；在其他方面，也出現了集聚紡紗羅拉、網格圈、導條器、壓力棒、低扭矩紡紗加捻器和柔順紡紗須條處理器等新器材與專件。由于紡紗過程中需要監測，紡織器材、專件與傳感器的結合是未來的一個重要工作，既起到器材與專件的作用，又起到傳感器的用途。目前紗管安裝無線射頻已有應用。

　　1.2　新型紡紗新技術的發展現狀

　　1.2.1　轉杯紡

　　轉杯紡技術的進展可以用“高速，細號，高自動化和產品多元化”來概括。轉杯紡早期只能加工低檔原料紡制副牌紗，如今發展到已可以使用好原料生產中高檔紗，并在中粗號紗領域占有相當份額。紡紗速度進一步提高，半自動轉杯紡紗機轉杯速度達到100 000 r/min~120 000 r/min，全自動轉杯紡紗機轉杯速度則高達150 000 r/min~200 000 r/min，最高引紗速度可達300 m/min。紡紗號數也從原來的58.3 tex下降到14.6 tex，拓展了適紡范圍。轉杯紡紗機自動化程度非常高，如采用數字化自動接頭系統、電子清紗器在線監控、單頭驅動控制、自動落紗和負壓穩定系統等，極大減少了用工。此外，低捻裝置、轉杯花式紗的技術也有進展，通過低捻裝置的應用，可以有效降低轉杯紗的捻度，增加紗線的柔軟度。轉杯竹節紗等產品的開發，也豐富了轉杯紗的產品種類。

　　1.2.2　噴氣渦流紡

　　噴氣渦流紡最早是由村田公司在其噴氣紡的基礎上研制成功的，其初衷是開發能夠紡制純棉纖維的“自由端噴氣紡”技術，實際上目前的噴氣渦流紡既不適合紡制普梳純棉紗，也不是完全的自由端加捻，準確地說是半自由端加捻。與轉杯紡類似，噴氣渦流紡也具有流程短、速度快、設備自動化和智能化程度高、節省用工等多方面的優勢。噴氣渦流紡的紡紗速度可達550 m/min以上，紗線毛羽較少，表面光潔。其缺點是對纖維原料的要求較高，特別是對長度整齊度指標要求很高。噴氣渦流紡適合紡制中細號紗，現在處于快速發展階段，在關鍵器材、產品開發、工藝研究方面還有待于深入研究。

　　1.2.3　摩擦紡

　　摩擦紡是奧地利弗勒爾博士提出的一種新型自由端紡紗方法。摩擦紡通過塵籠采用負壓方式來吸附凝聚纖維，同時利用塵籠回轉對須條進行搓動加捻。摩擦紡適合紡特粗號紗。但是因為紡紗產量高，產品局限性較大，近些年主流制造商均不生產該設備。

　　2.1　環錠紡紗新技術的發展趨勢

　　2.1.1　全流程連續化

　　環錠紡實現全流程連續化和無人值守一直是紡織人追求的目標之一。清梳聯、粗細聯、細絡聯的實現已經極大壓縮了用工，隨著近年的梳并聯、車間物流小車和自動碼垛打包系統的使用，以及細紗自動接頭技術的出現，使環錠紡無人操作在技術層面的問題基本得到解決。

　　梳理與并條的聯合機早在20世紀60年代就有人進行研究了，但受制于多供一緩存式的產能平衡、奇數配置法則等問題一直很難產業化。2020年，經緯智能紡織機械有限公司解決了多臺梳棉機向一臺并條機供料、斷頭情況下梳并聯系統的正常運行等問題，在梳理與并條的連接環節，設計條子翻轉存儲裝置、條子輸送裝置，加入條子緩存裝置以緩沖和隔離單機斷頭停臺對系統的影響。目前該梳并聯系統已經得到試用，攻克了紡紗全流程連續化中的一個難題。

　　工業化生產中的細紗接頭仍需要人工處理，因此細紗自動接頭是實現紡紗無人值守所必須攻克的另一技術難題。20世紀80年代，國外就出現了自動接頭機樣機，但是未能在行業中大規模使用，可能存在兩個原因：一是自動接頭機的研發不成熟，二是行業需求不強烈。隨著全球勞動力成本提高，最近幾年細紗自動接頭技術再度成為熱點。2019年巴塞羅那ITMA展會上，立達公司推出的細紗機自動接頭機是一大亮點，隨后許多公司紛紛推出細紗接頭解決方案。由于有絡筒工序切除紗線疵點的保障，因而對細紗接頭質量的要求不是很高?？梢灶A計細紗自動接頭技術將日趨成熟，該裝置的價格也會逐漸下降，有望產業化大規模使用。

　　2.1.2　縮短紡紗流程

　　縮短環錠紡流程也是紡織人的一大夢想，而超大牽伸則是縮短環錠紡流程的核心。超大牽伸是一個經典課題，20世紀50年代~70年代，國內外均有采用無捻棉條直接喂入細紗機超大牽伸裝置進行紡紗的探索，但終因成紗質量較差等因素，不適于產業化應用而被棄用。后期雖然一直有研究者不斷在探索，如采用三羅拉、四羅拉和五羅拉膠圈牽伸系統的方式，但是同樣也存在著紗線質量和適用性的問題。四羅拉三區雙向延伸膠圈超大牽伸裝置的出現，給超大牽伸帶來了新的思路。該裝置前牽伸區保留了向前（須條運動方向）延伸的雙膠圈，發揮主牽伸能力；中牽伸區則是簡單的羅拉牽伸，保持一定的張力牽伸；后牽伸區則設置了向后延伸的雙膠圈，以增大后區牽伸倍數至原來的2倍~3倍，提升了總牽伸能力，最終可實現超大牽伸。

　　2.1.3　綠色節能降耗

　　紡紗過程中的節能降耗也是研究熱點之一。以集聚紡為例，集聚紡一般可以分為機械式和氣流式兩種方式。機械式集聚效果略差，但能耗小。負壓氣流式的集聚效果較好，但因負壓大而導致能耗較大。有研究表明，網格圈負壓集聚紡在集聚區也是半自由端加捻，只要須條外端少數纖維包纏主體即可達到集聚作用。因此出現了脈聚紡、集聚紡加導流裝置等技術方案。脈聚紡通過對集聚槽進行分段式處理，利用其獨特的集聚槽結構減少風量從而降低能耗。在網格圈集聚槽上方加裝氣流導流裝置改變氣流速度和方向，可以更高效利用氣流起到集聚作用，通過降低負壓從而減少能耗。立達和緒森等公司不斷推陳出新，在集聚效果、集聚能耗等方面持續改進，預計低能耗的集聚紡在未來還會繼續擴大市場占有率。

　　2.1.4　提高紡紗速度

　　與新型紡紗相比，環錠紡的紡紗速度相對較低，主要受制于鋼領鋼絲圈摩擦副和氣圈張力兩大因素。鋼領與鋼絲圈巧妙配合拓展了環錠紡的應用，但同時也限制了紡紗速度，這主要是因為鋼絲圈鋼領是滑動摩擦形式，無法承受更高紡紗速度帶來的磨損和升溫等問題。針對這些問題，有文獻報道考慮用滾動摩擦代替滑動摩擦的方案來降低鋼絲圈磨損，提高紡紗速度；也有考慮設計一個采用磁懸浮驅動可旋轉的轉環代替現有的鋼絲圈鋼領組合來進行加捻，從而提高紡紗速度；但是這些基本處于設想或者研發的初期。

　　卓斯特公司推出的環錠紡多級氣圈紡紗技術，通過增大導紗鉤至鋼領鋼絲圈加捻點的距離，將原來的單氣圈改為7個~8個多級氣圈，目的是保證紡紗時氣圈的動態張力小于紗線動態強力，從而可以提高錠速。目前錠子速度可提高到34 000 r/min，這或許能夠為環錠紡紗技術的突破帶來希望。

　　2.1.5　新型紗線結構

　　在紗線結構方面也出現了一些新的技術。給液紡通過直接接觸形式對前羅拉鉗口與導紗鉤之間的加捻段纖維須條進行給液處理，利用液體與棉纖維間的潤濕與黏合，以及機械作用貼伏毛羽，提高成紗性能。芯層黏合紡是短纖維環錠包芯攜黏合劑的長絲，浸潤黏合劑的長絲與前羅拉輸出的須條匯聚并進行加捻，須條內的短纖維發生轉移并相互抱合形成連續的紗線。內外分層環錠紗是以棉纖維紡制而成的環錠紗作為芯層，表層同樣采用棉纖維，在環錠細紗機上運用包芯紗成紗機理紡制內外層捻度不同的分層結構紗線。

　　2.2　新型紡紗新技術的發展趨勢

　　2.2.1　轉杯紡

　　轉杯紡在裝備上的技術進展主要是單頭控制技術、磁懸浮軸承應用等。雙分梳轉杯紡和數碼轉杯紡或許會給轉杯紡帶來新的發展方向。雙分梳轉杯紡的核心是將傳統的單喂入單分梳單轉杯形式改為雙喂入雙分梳單轉杯配置，兩路獨立喂入的條子經過各自分梳輥分梳后再經各自輸纖通道進入轉杯凝聚加捻成紗，可以紡制纖維性能差異較大的轉杯混紡紗。數碼轉杯紡則是采用3個喂給羅拉在伺服電動機的控制下將3根纖維條分別喂入分梳輥，可紡制轉杯色紡紗。

　　2.2.2　離心紡

　　豐田公司在2019年巴塞羅那ITMA展會期間推出了離心紡紗樣機，粗紗經牽伸裝置后由前羅拉連續輸出纖維條，進入高速回轉的圓柱形離心罐中，紗條在離心力作用下緊貼于罐內壁而與罐子同轉，對紗條進行非自由端加捻，并利用紗條轉動速度落后于離心罐而產生卷繞，可形成紗餅。當卷繞達到一定長度要求時，將紗餅上的紗退繞到筒管上。離心紡紗取消了鋼領鋼絲圈和氣圈，離心罐的轉速可以達到50 000 r/min。

　　3.1　環錠紡

　　3.2　新型紡紗