ITMA2019巴塞罗那国际纺机展若干新技术评析<br/>——细纱相关拓展创新技术

ITMA2019巴塞罗那国际纺机展若干新技术评析
——细纱相关拓展创新技术

2020-12-22王仁粮徐稳根

纺织器材 2020年6期

倪远，王仁粮，徐稳根

(1.纺之远(上海)纺织工作室，上海 200063；2.铜陵松宝智能装备股份有限公司，安徽铜陵 244000)

四年一次的纺织行业盛会——ITMA展览会2019年6月在西班牙巴塞罗那举办。全球有创见的纺机企业在本届展会上推出了新品，笔者对行业关注的细纱相关拓展创新技术作一介绍和解析，旨在分享相关纺纱拓展创新技术信息，期待行业共同关注纺纱创新技术发展动向。由于相关技术项目较为前沿，加之笔者关注点的深度和广度有限，不足之处期望行业同仁关注并完善解读。

1 细纱接头机械手

1.1 瑞士立达公司

立达公司公开首展环锭细纱机自动接头机械手ROBOspin(见图1)，是本届展会上纺纱技术领域的一大亮点。该细纱机接头机械手为细纱机单面配置1台往复巡回式接头机械手。ROBOspin从单锭监测系统ISM接收关于对应断头位置的信息，可实现从定位目标断头锭位、拔起纱管、寻找纱头、钢丝圈气圈环和导纱钩穿头，到纱线接头的序列操作动作。

细纱机接头机械手ROBOspin的特征如下。

a) 稳定品质，始终如一。自动化接头程序可确保纱线接头器的稳定运行，操作周期中尽量避免与管纱发生接触，避免外层纱线受到污染，从而保证纱线质量。

b) 最少的人工，最高的产能。ROBOspin可24 h持续工作，接头机械手的使用可大大减少人工需求，从而显著降低人工成本，同时也减轻了人力资源规划和纺纱厂管理的工作量。

实样演示的接头操作显示，每次接头从到达锭位起到完成接头，期间的接头时间约为1 min，也有一定的接头不成功概率。据介绍ROBOspin是专门为立达细纱机设计的配置，1台细纱机必须配置2台ROBOspin，因此万锭投资成本不低。由于尚未有市场报价，因而难以评估产业化应用市场效应。

1.2 印度朗维公司

朗维公司也在展会上有限度地展示了配置细纱接头机械手的LRJ9-SXL型的细纱机，带集落、细络联和四罗拉集聚纺spinpact装置。朗维细纱接头机械手与立达ROBOspin在操作程序方面最大不同之处在于，朗维采用不拔纱管找头的方法。从断纱检测点的改变、接头机械手轨道、接头机械手体积及至接头过程，均较逊于立达ROBOspin。

1.3 接头机械手小结

环锭细纱机机器自动接头技术，是纺纱领域中为数不多未能真正攻克产业化应用难题的自动化项目之一。随着时代的进步、行业的发展，及纺纱信息化、自动化和智能化的推进，自动接头机械手的再研发已提上议事日程。

细纱机自动接头机械手，在20世纪停止研发的数十年后，新世纪首见亮相，立达和朗维同时推出，广受行业关注，预示着该技术产业化应用的条件基本具备，即将走向最难攻克的细纱机接头与值车工作人工替代阶段，其产业化应用将助推环锭纺纱生产的技术进步。

自动接头技术近年引起行业较大关注，国内也传出有关企业进入或准备进入研发阶段的信息，也已经有多家国内专利申请人提出接头机械手相关的中国专利申请，但一直到本届展会开幕为止，国内尚未有研发自动接头机械手的确切信息。

2 多气圈超高速纺纱技术

2.1 概况

西班牙卓斯特(Twistechnology)公司是一家专注加捻技术的科技公司，其注册商标和实验室名称为spinhole。他们展出了创新的环锭纺超长气圈段多波节气圈纺纱技术，现场展示有5台长短不一的棉纺、毛纺等细纱机样机(见图2)。据称该纺纱方法产能可提高1倍，能耗降低20%，其中棉纺细纱机采用三罗拉牵伸加罗卡斯机械式集聚纺纱装置。

图2 Twistechnology公司样机

从图2样机现场运行情况看，纱管顶端到导纱钩距离约为600 mm，隔纱板也大幅度加长，但隔纱板与导纱钩之间留出距离，钢领与导纱钩之间无气圈控制环。演示的纺纱过程纺纱段和气圈段都呈现多波节自由气圈，纺纱段为4个小气圈，气圈段为8个气圈，见图3a)，观察其气圈的最大直径未超过管纱外径(38 mm)，气圈颈部直径约为15 mm～20 mm。

a) b)图3 超长气圈段多波节气圈单锭超高速纺纱演示

单锭超高速纺纱控制面板显示见图4，演示最高纺纱锭速为34 kr/min，出条速度为37.8 m/min，计算钢丝圈线速度为67.6m/s。笔者观察到由于钢丝圈线速度过高，存在飞钢丝圈断头、气圈波节不稳定、接头困难和断头飞花带断邻锭等问题，因此样机只进行单锭纺纱演示。如果这些问题没有适宜的解决方案，将无法进入产业化应用。

图4 单锭多波节气圈超高速纺纱控制面板显示

尽管如此，这项技术还是为行业带来若干技术启示，或将为环锭纺纱技术的突破带来希望。毕竟这仅仅是在普通环锭纺或环锭集聚纺的基础上增大气圈段高度，并使之产生多波节气圈，这种并不复杂的改变能使纺纱锭速极限产生大幅突破，这看起来是一个不可思议的创举，是超出行业技术领域内行家认知的变革。

2.2 机理分析

有关多自由气圈有助于超高速纺纱的机理，笔者分析主要在于纺纱段和气圈段的多波节自由气圈纺纱状态，对环锭纺纺纱锭速制约要素的突破。考察环锭纺纺纱锭速制约首要因素就是纺纱断头，而纺纱断头发生的充要条件是：纺纱张力动态峰值大于纱线最小强力。假定纱线最小强力无法改变，那么降低纺纱张力动态峰值就成为突破纺纱锭速制约的第一要素。降低纺纱张力动态峰值，一是要降低纺纱平均张力，二是要降低纺纱张力波动。多波节自由气圈超高速纺纱工艺除了大幅度增大气圈段高度外，另一个重要工艺就是大幅度减轻钢丝圈质量。从静态分析可知，钢丝圈质量减轻可使卷绕段平均张力大幅度下降，由于气圈段垂直度很大，气圈膨大的同时产生扭转形成多波节自由气圈，并在接头完成后用双手适当干预可以控制波节数量，使多波节自由气圈的最大直径或颈部直径都很小且均衡分布。这样一方面通过大幅度减轻钢丝圈质量来降低卷绕段平均张力；另一方面多波节自由气圈直径显著变小，使气圈段张力大幅度降低，并使卷绕段与气圈段张力得到平衡，同时由于纺纱段张力也同步降低，纺纱段形成多个小气圈，从而大幅度缓解与平抑纺纱张力波动对超高速纺纱的影响。

环锭纺纺纱段的张力是气圈段张力通过导纱钩传递的，由于捻陷效应且其位于加捻末端，纺纱三角区是强力最弱的位置，也是断头高发区。纺纱段是我们日常用手指直接感受纺纱张力的位置，虽然这种感受是定性或粗放定量的，即便是目测纺纱段纱条，也能看到普通纺纱过程由于纺纱张力的作用，纱条是基本准直或呈现小幅抖动状态，当在多波节自由气圈纺纱状态下，纺纱段也产生多个小气圈时，我们完全可以判断气圈段和纺纱段的平均张力很小，同时气圈段和纺纱段多波节自由气圈又平抑甚至隔离了由钢领板升降、卷绕直径变化和钢丝圈姿态引起的张力波动，从而实现超高速纺纱。这样的纺纱状态中，有一个非常有利的现象值得一提，即多气圈之间具有自调均衡效应，从而使气圈之间的高度和直径自动均匀，使纺纱状态较为稳定。

2.3 演示分析

观察分析多波节自由气圈纺纱现场演示，影响正常纺纱状态的因素有以下几个方面。

a) 接头过程。需要降速后接头再逐步随多气圈形成后加速，期间需要双手辅助形成多气圈，接头过程可能影响邻锭纺纱，所以超高速纺纱的演示状态为单台单锭进行。

b) 纺纱过程。主要是没有适于超高速纺纱的钢丝圈，或者说没有超高速配套应用的钢领钢丝圈，超线速度极限的钢丝圈经常会发生烧毁、飞圈。

c) 断头以后。由于气圈段高度过大，断头时极易带断邻锭，干扰邻锭纺纱，这也可能是超高速纺纱只进行单锭演示的原因。

环锭纺纱气圈、钢领圈和钢丝圈的“三圈”中，多波节自由气圈纺纱技术只是减轻了气圈对纺纱张力和断头的影响，但后二者钢领圈和钢丝圈未能同步发展，钢丝圈线速度极限以及锭速等依然会制约环锭纺超高速生产的应用，这些都是攻克环锭纺超高速纺纱难题亟待解决的课题。

与该公司专家现场交流获知，他们确实未找到能持续超高速运行的钢丝圈，只能用现有技术的钢领、钢丝圈演示。飞圈导致经常断头、甚至成为进一步提速的主要障碍，符合现有技术中行业的共识，即钢丝圈线速度极限为40 m/s～45 m/s，尚无法有效突破。卓斯特公司演示多波节气圈高速纺纱技术，并不是要宣称该技术可以成熟应用，而是要向行业展示该技术具有产生环锭纺纱锭速极限突破的可能，并期望通过展示该技术纺纱实况示范，吸引业界关注，寻找合作伙伴共同研发该技术。

3 丰田未来纺纱技术

日本丰田公司在展会上展出了一款新型的细纱机，据称纺纱速度可以达到50 kr/min，突破了人们对纺纱技术的想象，被称为“丰田未来纺纱技术”。由于是“有限度”展示，包括笔者在内的绝大部分参观者都无法睹其真容，笔者只能从零散的信息中对该技术进行初步判断。

展会期间获得这项新技术的相关信息包括：无钢领、钢丝圈，在一个罐状筒体中纺纱，间隙进行纺纱+退绕程序，锭速可达50 kr/min。根据这些信息，笔者当时就初步判断为离心纺纱，并回忆起2006年北京国际纺机展上看到过的国产离心纺纱样机。2006年所见该技术相关的专利信息是：发明名称为自动离心式细纱机(见图5)[1]，专利申请号为200610048034.3，专利申请人为沈阳华岳机械有限责任公司，专利申请日为2006年10月17日，即当年纺机展的开幕日。仅这一点就可推测该样机展示较为仓促，该技术成熟度不高。