我国空气变形纱的纺纱技术及发展的产业规划

第一节 空气变形纱简介

空气变形纱，又称喷气变形纱，是一种新型纺织纱线。空变纱的形态结构包括表面结构和纱芯结构。空气变形纱应用于纺织工业的各个领域。空变纱中的长丝排列密集、互相交缠，因此成纱结构紧密，而纱线表面随意分布的各种大小丝圈和丝弧，使得空变纱具有类似短纤纱的外观，即短纤化纱线。（产业规划）

第二节 空气变形纺纱技术及其进展

目前，空气变形纱已应用于服装(套装、贴身内衣、礼服滑雪衫、运动服等)、室内装饰(悬挂织物、墙布、桌布等)汽车内饰(座椅覆盖材料、车体内层、车头衬套等)、缝纫线、玻璃纤维产品(消防地毯、窗帘、百叶窗、电子印刷回路板等)、帐篷织物、声音缓冲器以及其它工业用途(涂层和层压织物等)，等等。另外，用于功能性雨衣运动服和休闲服的微细旦丝的发展也为空气变形技术提供了更大的市场空间。在具有防风防雨、透气功能的同时，这类服装还要具有纺织品特有的手感和外观。空气变形纱主要用作纬纱，以改善其手感和外观。最新的报道显示，变形时加入氨纶，制成的内衣和服装更合身更舒适。

1、空气变形纱市场的发展情况

空气变形技术于20世纪50年代初进入纺织工业．早期喷嘴的变形速度非常慢只有50m／min耗气量却在20m／h以上。因此当时的空气变形技术一般用于加工粗纤度的锦纶、玻璃纤维和丙纶长丝产品主耍用作地毯或室内。装饰布汽车座垫等。而且由于成纱均匀度低沸水收缩率大，尺寸不稳定，后加工困难，几乎没有任何机会用于袜子，内衣和外套等质量要求相对较高的服装领域。所以，在空气变形技术问世后的20多年时间里，其开发和研究工作一直进展缓慢．1975年的装机锭位仅1．05万锭。随着一些专利因有效期期满而失效，加上东欧和日本市场的开发，空气变形技术从70年代中期开始进入其它国家和地区同时，由于空气变形技术的核心——喷嘴的不断改进，使得变形速度大大提高．空变纱的性能也得以改善，空气变形技术开始进入一个良好的发展时期。1982年．远东市场增长了40％。1982—1986年，空气变形技术在欧洲市场也得到了快速增长。80年代中期，美国市场出现了对运动服和休闲服的狂热追求，这股时尚潮流目前已风靡世界。因此功能性服装和纱线备受市场青睐．空气变形技术也从中大大获益。1989和1990年，远东的纺织国家，地区，特别是日本、韩国和我国台湾省，在空气变形技术上进行了大量投资。这两年时间内，仅远东地区的装机锭位就几乎增加了1倍。

从3．88万锭增至7．58万锭。不久由于生产能力过剩，空气变形技术市场几乎崩溃。在接下来的数年时间里该市场的增长也持续趋缓，直到1996年才再次攀升。1998年，由于假捻变形纱的价格全面崩盘，有人早早预言空气变形机的装机锭位将达10万锭，而事实也是如此。尽管空变纱在整个变形纱市场中所占的份额很小。2O世纪7O年代中期它的产量仅为变形纱总产量的2％左右。但空变纱从它面世以来却一直与整个变形纱市场的总体发展并驾齐驱。2003年全世界的装机锭位已接近15万锭，是第三大变形加工技术．其市场份额已上升至7％。

2、空气变形纱测试技术

空气变形纱测试技术的发展也很快，最有代表性的是采用美国Lawson—Hemphill公司的电子检测板(EIB)来评价空气变形纱的外观质量和膨松度。1999年．Ghosh等提出了一个新的空气变形纱膨松度测试指标，即EIB膨松度，它是一个将各个高度的丝圈数量丝圈尺寸和总丝圈数综合考虑的指标．分析结果显示EIB膨松度与传统的堆积密度法存在较好的相关性。2003年，Vanneste等利用EIB41日}纺织导报ChinaTextileLeader．2006No．1来评价空变纱的表面特征。2004年王忍等通过EIB测试空变纱的线密度和直径，提出了用纱线的体积密度来表征空变纱膨松度。EIB以100m／min的速度对试样进行连续扫描．可以显示空变纱的纱芯直径和平均直径及其标准差和变异系数、不同高度的毛羽个数和分布以及总毛羽个数．不仅操作方便快速．测量精确．而且对试样和测试环境没有任何要求．不失为一种非常有前途的能够实现对空变纱的外观质量进行在线检测和控制的测试手段。

3、空气变形纱质量控制技术进展

早期引进或国产的空气变形设备没有在线质量控制装置。如上世纪80年代引进的Eltex空气变形机上仅配备了长丝断头威纱断头自停装置和满管自停装置成纱的质量需下筒后到实验室测试因此生产过程中主要根据经验来目测确定．无法及时发现成纱质量问题。直到90年代中期．Barco公司针对空气变形技术推出了一种质量监测系统．即BarcoProfile。目前已有1万锭以上的空气变形机配备了这种装置，实现了变形纱质量和生产过程的在线和实时控制。该装置标准测量精度为0．011111．最高测量精度可达0．005mm因此能检测到最微小的变形纱直径变化。BarcoProfile装置的3个重要质量在线分析是：1)直径CV值．即直径变异系数，它反映了变形纱的不均匀性变形效果或膨松度。根据CV值可发现喷嘴是否损坏或变脏．喷嘴调整是否有误．给水是否有问题以及由此引起的纺丝助剂是否完全去除，空气压力是否有问题。因为喷嘴内空气压力的变化过大或过小．都会影响变形效果：2)纱线支数．该装置直接提供与变形纱直径相对应的支数。如果一组喂入纱断裂或绕在了导纱罗拉上．那么成纱变细，如果牵伸区”欠牵”、多一组纱或者喂入纱规格错误．那么成纱变粗，赢径增大；3)粗细节这些疵点通常在变形喷嘴玷污时发生．而长丝断头以及变形喷嘴前、后的纱线张力波动也会使粗节频繁发生。这种疵点将严重影响后道织造的顺利进行．因此一旦发现问题．应及时解决。除质量控制外．BarcoProfile装置还具有实际生产监测能力，包括：精确的长度测量，以保证包装均匀效率计算以及产量测定等等。

2003年，瑞典Retech公司推出了空气变形加工的纱线张力在线检测装置——ATG—Light系统。因为纱线张力及时地反映了加工过程是否良好．比如喷嘴玷污时，纱线张力会逐渐降低。该装置设计简单，由一个带LED的纱线。张力传感器和一个输入端组成。锭位的实际纱线张力。它是特意为那些没有昂贵复杂的软件、PC或操纵室的使用场合设计的。JOYTM是SSM集团研发的纱线质量在线控制系统，主要是几个监督部件的组合由纱线张力传感器、单纱电子探测传感器．带误差显示的监视装置、温度监测器、卷绕密度调节装置和生产数据控制器组成。该系统能检测空气变形过程中产生疵点的所有潜在因素从而避免在后加工中出现任何疵纱，比如，喷嘴被玷污、供水不足不匀或缺水、空气压力不稳、温度波动、喂入纱缺失等。该装置不仅使纱线质量和生产得到有效控制而且简化了生产和工艺管理降低了成本。

第三节 空气变形纱的发展

空气变形纱（Air Textured Yarn  简称 ATY）是利用压缩气作动力，使化纤长丝在喷嘴中发生开松、位移、缠结并形成圈结等一系列物理变化，从而获得与原丝结构和性能都有很大差异的变形纱。其特征是，纱线表面分布着许多形状和大小各异的丝圈，它类似于短纤纱的毛羽；纱身是由多根单丝互相缠绕、交捻和络结等形式组成的复杂混合结构。这些特征决定了它具有仿纱、仿毛的优良性能，从而扩大了化纤长丝的应用范围。

1、空气变形纱的原理

空气变形主要通过空气变形喷嘴来实现。丝条经喷水后进入喷嘴，在喷嘴内受压缩空气气流喷射而被吹开、吹乱，随后在加速送丝管中被加速。离开喷嘴钱，各根单丝基本保持平行，离开喷嘴室丝条即进行90°的转折，生成大小不同且弯曲的弧圈。由于超喂而出现一定长度的自由丝段，在丝条发生交缠的同时，在弯折点的上方发生网络，形成空气变形纱的基本结构。根据对产品的不同要求，可在空气变形机的其它机构进行定型或割丝圈加工，使丝条表面产生类似短纤纱的绒毛。

采用空气变形工艺加工的ATY，不仅克服了低弹丝织物易变形、易起球等缺点，而且多方面提高了各种织物的服用性能和应用范围。空气变形加工耗能较大，只有加工低弹丝应用范围以外纤度的成纱时，才能显示出其优越性。

2、空气变形纱的结构特征

ATY的形态结构包括两个部分：一是纱的表层弧圈部分，另一个是纱芯部分。

（1）丝圈

ATY表面是由许多丝圈组成的，而且丝圈的集合形状和尺寸各不相同。但对于某一丝圈却有一定的几何特征，即垂直于芯纱的最大高度H和平行于芯纱的最大宽度W，据此，可以将丝圈分为三类：

①H/W≥1称之为“圈”；

②0.5≤H/W＜1称之为“半圈”；

③H/W＜0.5称之为“弧”。

（2）纱芯的结构

ATY表面丝圈形态决定了它的外观、手感、蓬松性等，而ATY的芯纱结构决定了它的大部分物理学性能。ATY纱身结构相当复杂，主要由平行纱（类似无捻丝）、交捻、网络、类似的合股纱等区域组成。其中，交缠、交捻贯彻整个纱芯，有的单丝与丝束交缠，有的丝束与丝束交缠，几种形态交替出现、混合出现，构成了复杂的纱芯结构。ATY的纱身结构一般随加工条件的不同而变化，即使在同一条件下，几种形变出现的频率和形式也没有明显规律，这是因为，在空气变形加工中，使长丝变形的动力空气射流场本身是一个不规则的涡流场，能量分布瞬息万变，因而带动着丝条作无规律的运动，这正是ATY的结构和性能重现性差的一个主要原因。

第四节 空气变形纱的应用

空变纱的应用范围和最终用途通常由它们的结构和性能决定。由于空气变形工艺及其纱线具有前面提到的这些多功能性，空气变形纱可以应用于纺织工业的各个领域。

适用于机织品的锦纶空变纱

用于制作滑雪衣的锦纶空变纱，是空变纱用作机织纬纱的第一个市场。由于邻近纱线表层的丝圈彼此粘结，导致退绕困难，不经上浆或加捻，则无法用作经纱。现在，这些局限已不再存在，比如选用细旦丝、或者将不同长丝组合，都可解决以上问题。

适用于汽车用品的涤纶空变纱

就汽车内饰而言，座椅套、座椅靠背、内门板和内顶板都可采用涤纶空变纱制成。汽车座椅经常遭受热、强太阳光以及大量的磨损作用。涤纶空气变形纱可满足以上要求。

适用于装饰织物的丙纶空变纱

用作装饰材料的空气变形纱大多采用纺丝—牵伸工艺制成，所以在变形加工之前不需要再经过牵伸。可将多根纱线同时置于筒子架上，比如5或6根单纱，所以必需安装单纱断裂或缺损探测装置。喂入纱通常为熔体染色纱。

用作装饰织物的丙纶空变纱，其单丝线密度为4.4~6.7dtex。由于皮纱的超喂率非常高，擦毛或钩丝现象容易发生。因此宜选用锥形筒子卷绕。

适用于缝纫线的涤纶空变纱

用作缝纫线，是涤纶空气变形纱非常特殊的一个应用领域。空变纱不仅拉伸强度高，而且耐磨性能非常优越。由于空气变形纱的表面弧圈结构，使得缝纫线可以在高于6000针/main的速度下进行加工，不发生熔融或出现断头。

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