我國轉杯紡紗發展與應用中值得注意的幾個問題
周慈念
(東華大學)
摘要：介紹了國外轉杯紡紗的發展現狀和發展趨勢；深入剖析了國際上先進的轉杯紡紗機的技術水平；闡述了我國轉杯紡紗的發展與應用情況；介紹了國內目前具有代表性的轉杯紡紗設備的機型，并對其技術水平進行了分析；對國內外轉杯紗的應用領域作了比較。通過對比指出了我國轉杯紡設備在技術水平與應用方面與國外存在的差距和問題，并提出了發展我國轉杯紡技術的建議。
關鍵詞：轉杯紡紗；設備；技術；紡紗器；產品；發展；建議
近幾年來隨著環錠紡紗的壓錠改造，加之轉杯紡紗在粗號紗領域有其明顯的經濟效益，所以國內轉杯紡紗的設備數量有較快的增長。無論是國外的還是國產的轉杯紡紗機，銷售形勢都很好。但在轉杯紡紗設備數量發展的同時紡機制造單位和紡紗生產企業，在制造和應用轉杯紡紗設備生產中，都存在一些值得注意的問題，如果對這些問題不引起重視并及時加以解決，無疑對國內轉杯紡紗機制造廠與紡織企業用戶廠不需多久就必然會面臨新的困境：一方面國家要進行宏觀控制，另一方面現有市場也會飽和。由于筆者早已看到出現的這些問題和擔心今后可能會碰到困難，因此，特撰寫本文，分幾個方面加以分析，與大家共同商榷。
1國外轉杯紡紗現狀和發展趨勢
1.1國外轉杯紡紗發展現狀
國外轉杯紡紗的發展在20世紀80年代末至90年代末的十年間較為迅速(除歐洲之外)，詳見圖1[1]。
目前，各大洲擁有轉杯紡紗設備的份額分布見圖2(1998年底統計)。
從ITMF(國際纖維制品制造業者聯合會)每年對世界上115個國家擁有的短纖維紡織設備的安裝及運轉狀況的統計結果(到1999年底)[2]，筆者選擇了幾個發達國家、我國及世界總的環錠紡紗總數與轉杯紡紗頭數的百分比并列于表1，由此可以說明一些問題
在這里需要說明的是，對世界上紡織設備數的統計，就我所知目前只有日本的《紡織月報》刊物發表ITMF的統計數據，由于收集和統計及刊物的發表需要一定的時間，所以到完稿時看到發表的數據是到1999年底。估計以上數據變化不會太多。
從表1可以看出，我國的轉杯紡紗設備擁有量占環錠紡紗設備的比例不僅不能與發達國家相比，也低于世界平均水平，這說明我國仍有發展轉杯紡紗的空間和前景，問題在于發展什么樣水平和相應開發什么應用領域的產品，這部分詳細內容將在下面第5部分加以闡述。
1.2國外轉杯紡紗發展趨勢
對于國外轉杯紡紗的發展趨勢，筆者個人認為，一些發達國家現在擁有一定規模的轉杯紡紗設備，不會再有多大的發展需要，要發展就是其他高速高效的新型紡紗技術和設備，以開發豐富多彩的產品。
以美國為例，過去預測到2000年各種紡紗方法所占份額的百分比如圖3所示[3]。
世界各大洲轉杯紡設備數量對比見表2。從表2可知，今后世界上轉杯紡紗還會有較大發展的是非洲、亞太地區和南美。
2國外轉杯紡紗技術和設備水平剖析
目前世界上技術最先進的幾種轉杯紡紗機分別是：
(1)德國蘇遜集團賜來福公司的Autocoro0288型和AutOCOro0312型機。
(2)瑞士立達公司的R20型機。
(3)瑞士立達BASEtex公司的BT903型和BT905型機。
(4)捷克EIitex(C.K.)有限公司的BD—D30型機。
如果從轉杯紡紗機的關鍵心臟部件來看，那么還有蘇遜公司的SCl一M型以及SC2一M型紡紗器，用它可以改造和提高轉杯紡紗機的性能和水平。
以上新型的轉杯紡紗機從整機角度分析，其主要改進和提高的地方是：
(1)核心是紡紗器這一心臟部件的改進和提高，目的是提高紡紗質量和紡紗速度及適紡范圍。
(2)錠距放大，錠數增加，減少換筒落紗次數提高機器運轉效率和后道工序的效率。
(3)傳動變頻無級調速，調節工藝參數方便。
(4)裝拆和操作方便。
(5)自動化程度提高。
普通采用半自動或全自動清潔與接頭裝置(Autocoro312型機還將清潔與接頭落筒動作合在一個裝置來完成)。
電腦對轉杯紡紗機的信息進行收集、處理及生產在線檢測和控制。
(6)節能和改善環境。
下面再重點對先進的紡紗器作些剖析。國外轉杯紡紗機機型的發展與水平的提高，核心都重點放在對紡紗器的不斷創新和提高上，可舉三個代表性例子來說明：(1)捷克Elitex公司自排風式紡紗機是從CEI、CEⅡ與CU型發展到D型紡紗器(D40、D60或D75型)。直至最新裝備在BD—D30型上改為抽氣式的紡紗器；(2)德國賜來福公司的抽氣式紡紗機，是從SE7、SE8、SE9、SEl0發展到最新裝備在Auto—Coro288和312型機上的SEll型紡紗器；(3)在1999年法國巴黎國際紡機展上展出的德國蘇遜公司新開發的SCl一M型紡紗器等。
從以上幾個代表性的紡紗器例子中，我們可以總結出哪些規律性東西和啟示呢?
主要有這樣幾點：
(1)隨著轉杯紡紗新技術需要擴大應用領域以開拓它的發展空間，所以必然要從中粗號紗向中細號紗發展，從機織品向針織品領域擴展，這樣就需要從經濟與質量兩個方面對紡紗器進行研究和改進，具體體現在提高速度，相應改進轉杯傳動與支承結構和降低能耗，研制新的鍍層處理，以提高耐磨度；改進排雜性能，采用低捻紗的裝置措施與上蠟輔助裝置或加裝電清等。
(2)為了節能需要縮小轉杯尺寸，又要保證成紗質量，所以對轉杯的形狀規格和對分梳輥進行優化設計，對纖維輸送通道以及流體的合理匹配進行優化設計，以保證最佳的纖維輸送與凝聚狀態
(3)為了提高紗線潔凈度，除改進排雜系統和雜質輸送系統外，同時也為了有利于高速要求，所以在轉杯速度達100000r/min以上時，都已普遍采用抽氣式紡紗器，這也是發展的趨勢。
(4)主要零部件的系列化，如分梳輥鋸齒規格、纖維輸送通道、轉杯、假捻盤和阻捻器(適應各種紗線捻度要求的不同形狀的阻捻塊)這些零部件是根據紡紗原料、紗號和用途的不同，轉速的不同，有相應的規格和形狀。包括由電腦對紡紗相應負壓的設定。
(5)對分梳輥鋸齒、纖維輸送通道、轉杯壁面、凝聚槽處及假捻盤等，凡是纖維和紗線經過的地方，為了適應高速，解決磨損，提高使用壽命，鍍層材料和處理方法的改進也顯得十分重要，例如SEll型紡紗器中采用硼化物和金剛砂為主要材料的稱之為3D鍍層。
至于蘇遜公司新開發的SCl一M型紡紗器采用輸送通道的旁路補氣與排雜口分開補氣，這與其他先進的紡紗器已將兩者合一(只在排雜口處補氣)有什么區別?是否改善了成紗質量?目前定論為時還過早，還有待實踐來檢驗，但筆者認為在理論上是合理的，但關鍵還是纖維輸送通道外調節補氣的合理匹配與否，否則反而會起干擾氣流與纖維運動的作用。正如最早捷克的BD200RC型機的CEI型紡紗器上也有A、B、C三孔調節和日本Hs～5T型紡紗器也有兩孔，分別調節纖維輸送通道和排雜口處的氣流作用，但結果并不好，后來不用了，所以問題在于合理調節，這就要下功夫進行科學測試和研究來設定合理調節參數。最終以實際效果來評判，這個課題還值得進一步深化研究。
3我國轉杯紡紗的發展與應用
兩年前初步統計估算全國轉杯紡紗機總頭數已超過60萬頭。根據這兩年(2000年和2001年)國內幾家主要制造轉杯紡紗機公司的銷售情況，如經緯紡織機械股份有限公司、川江機械制造有限公司、西安遠東新型紡機制造廠及山西福晉紡機配件有限公司的銷售量已約14萬頭左右。其中川江、經緯公司
但是從產品的領域來看與國外差距較大，這部分內容將在下面第5部分加以詳述，概括地說主要差距是無論是國產轉杯紡紗機還是從國外引進的先進的高速轉杯紡紗機，大多都在生產29tex以上的紗，大多也是用在機織物上，而開發29tex以下的紗應用到針織品領域則幾乎是空白。
在這里特別需要指出的是，若花了大代價去購買國外先進高速的轉杯紡紗機，而實際上卻降低速度用來紡粗號紗，那是極不合理也不合算的，失去了引進先進設備的意義了。
4我國轉杯紡紗設備的研制現狀
國內目前轉杯紡紗機較有代表性的有以下幾種機型：
(1)經緯紡織機械股份有限公司制造的F1603型和即將投產的F1604型以及正在研制的F1605型機。
(2)經緯機械(集團)有限公司即將投產的F1631型機。
(3)川江機械制造有限公司制造的FA621(B、C、D、LT、BL和BH)型機和試生產的FA622型機。
(4)西安遠東公司新型紡機制造廠制造的FA611型機。
(5)浙江日發紡織機械有限公司最新研制剛投產的RFRSl0型機。
由于其他一些制造廠生產的自排風式紡紗機類同于F601A或F1603型機，以及抽氣式紡紗機水平低于以上水平的在這里就不一一列出了。
從以上幾種機型歸納起來
(1)轉杯速度最高設計達90000r/min(RFRSlO型機和FA622型機)，轉杯直徑為φ38mm或φ40mm。
可紡紗號120tex～16tex(5Ne～36Ne)，100tex～16tex(6Ne～36Ne)，但實際上不一定能適紡到這個范圍的紗。
(2)頭距160mm～216mm。
(3)傳動變頻調速。
(4)紡紗工藝參數和機械速度的顯示和調控。
(5)開始研制和試生產半自動接頭裝置。
國內轉杯紡紗機整體設備水平雖比過去有較大提高，但與以上國外幾種先進機型水平相比，在機電和自動化程度方面仍存在不少差距。最主要的差距還是在心臟部件紡紗器上。
我們國內轉杯紡紗機的型號雖然也很多，如FA601、F1603、F1604、F1605、F1631型以及FA621(B、C、D、LT、BL和BH)型，FA622型和FA611、RFRSl0型等等，但對心臟部件的紡紗器在質的方面沒有多大突破與改進，即使是參考SCl-M型最新紡紗器設計的新機型(RFRSlO型機和FA622型機)僅在外表上接近，而實際上對其內涵消化吃透甚少。總之，在紡紗器上國內制造單位沒有引起足夠重視，只滿足于外形改變而沒有投入必要的力量進行研制、測試，并在科學實驗的基礎上進行優化設計，取得具有自己知識產權的先進紡紗器。
這就必然會影響國內轉杯紡紗機缺乏與國際上先進轉杯紡紗機的競爭力(即使價格便宜)，更重要的是還直接制約了國產設備對轉杯紡紗新技術應用領域的擴大，其后果就是設備發展到一定數量后，國產設備就會飽和，面臨困境。
5國內外轉杯紗應用領域對比分析
國內外轉杯紡純棉紗產品用途比例分別見圖4、圖5。
國外資料僅以德國Autocoro型轉杯紡紗機生產的純棉轉杯紗產品用途為例，其針織品份額已達42%(美國可
Autocoro型機所紡原料的比例純棉為55%(見圖6)。而我國絕大多數比例是紡棉，但是從原料的資源來看，我國的苧麻、黃麻及柚絲、兔毛等資源十分豐富，在世界上產量占優勢。因此，我國的轉杯紡紗應積極開發原料和降低紗號，來擴大其應用范圍。
無論從開發原料還是產品用途等方面，我們與國外尚有較大的差距，這方面的差距又與設備的性能與功能上的差距分不開的，也是與價格的背離(沒有做到優質優價)分不開的。反之，也說明了如果能全面地發揮轉杯紡紗新技術的優勢，沿著正確道路發展還是有它發展空間和前途的。
6我國轉杯紡紗設備與應用方面存在的問題與相應的建議
綜上對國內外轉杯紡紗設備的技術水平剖析與應用領域的對比，可以明顯看出我國轉杯紡紗在發展和應用中的確存在不小的差距和不少的問題，歸納起來有以下幾個方面。
6.1設備技術水平
(1)國內制造單位只滿足學習國外先進設備的外表和硬件，缺乏自主開發的意識和能力，沒有在吃透和消化吸收的基礎上加以創新，不掌握也沒有自主研究的軟件，對影響轉杯紡紗成紗質量、紡紗速度和應用范圍的心臟部件紡紗器，缺少足夠的認識，沒有抓住這個核心問題花大力氣不斷研究創新。筆者認為應對紡紗器中以下幾個問題有必要進行科學研究。
①紡紗器中的氣流合理應用(影響纖維轉移、輸送、排雜及雜質輸送等問題)。
②紡紗器中的轉杯、分梳輥、輸送通道、假捻盤、阻捻器及負壓的系列化(影響轉杯紡紗適紡原料，適紡紗號、應用領域、成紗質量等
③紡紗器中關鍵零部件耐磨處理與高速件的研制(影響使用壽命、成紗質量和紡紗速度等)。
(2)國產設備整機的機電一體化和自動化水平方面是否一定要達到國外先進機臺的水平，還可商榷，但從生產發展需要來看，筆者認為至少應達到以下幾個基本和實用的要求：
①半自動接頭裝置，解決高速后人工不能接頭和接頭的質量問題。
②工藝參數調節方便，傳動采用變頻無極調速。
③電腦對轉杯紡紗機的信息收集處理。
④大頭距、大卷裝提高勞動生產率。
⑤若研制錐筒卷繞就必須考慮加裝電子清紗器，以便可以減少絡筒一道工序，如只考慮平筒卷裝，那么就不一定要裝電子清紗器，就要保留絡筒工序。這是兩條技術路線，至于哪條更經濟、更符合今后發展方向，希望大家共同來研究。
6.2設備的使用
國產轉杯紡紗機大部分實際使用速度水平都在60000r/min以下，所以所紡紗號也都在29tex以上(20Ne以下)，即使是引進國外較先進的AutOCOr0型機、R20型機以及BT903型等機，在實際使用時，由于所紡紗號較高，速度也不開高，這就使轉杯紡紗這項紡紗新技術發展受到了局限。分析為什么國內生產企業都熱衷于紡粗號紗，可能是有這樣幾個原因：
(1)紡粗號紗可以用低級棉或下腳原料，所以原料成本低。與此同時由于轉杯紡紗紡紗環境好(封閉式)，對原料適應性又強，速度相對高，所以紡紗利潤高，又比環錠紡更適宜紡粗號紗。
(2)目前尚有粗號紗的銷售市場，還沒有感到銷售的威脅和困難。
(3)紡粗號紗對設備、技術要求低，便于上馬生產。
(4)大多數國產設備速度比較低，所以也只能紡粗號紗。
但從表3可以看出，國內29tex以上(20Ne以下)的粗號轉杯純棉紗所占總的棉紗比例已相當高，而且不可能29tex
從另一角度分析，轉杯紡紗技術和其紗線是具有很多優越性和特性的，我們應該充分發揮它的這些方面的優越性而不是局限于只紡粗號紗的優越性。這樣，我們才能開拓新領域、闖出新天地。當然首要的前提是要有經濟效益，在滿足這個前提下才談得上發揮它的優越性，開拓新領域，發展轉杯紡。
所謂有經濟效益，就是轉杯紡紗要紡經濟號數(與同號環錠紡相比是經濟的，比環錠紡更有效益)。
經濟號數是由勞動成本、能耗成本、設備投資與折舊周期、利率和全年工作小時、機器運轉效率、機物料消耗、產量等諸多因素綜合比較測算結果得出的。
至于我國的經濟號數是在多少號以上，目前國內還沒有條件進行這方面的系統對比測算(20世紀70年代我校企管系教師曾對國產轉杯紡紗速度在3萬r/min～4萬r/min條件下與環錠紡系統作過經濟對比分析，得出36tex以上為轉杯紡的經濟號數)，而現在只能借用Elitex公司和Schlafhorst公司，他們參照我國工廠的數據與環錠紡生產成本作比較(根據勞動成本、能耗成本、折舊周期、利率和全年工作小時這5項基本因素計算得出表4的數據，僅作我們參考[6]）。
按目前國外先進設備如Autocoro型機，即使速度可以高達15萬r/min，但實際紡純棉紗也只能開到13萬r/min，紡紗號數大多也在20tex以上(30Ne以下)，所以國產設備只要速度在10萬r/min以下，紡紗號數在18.2tex(32Ne)左右，也可以在針織品領域中應用，這就可以擴大轉杯紡的應用和發展，這也是國產設備在技術價格上比較合理的定位。
6.3提一些問題和政策措施方面的建議
(1)據說目前國家經貿委在環錠壓錠后對轉杯紡數量的發展也要控制頒發許可證，我認為不應簡單控
(2)國內轉杯紡紗機水平上不去，固然因素很多，筆者認為主要有以下一些原因：
①國內紡機制造單位的領導決策者對轉杯紡的技術和發展方向以及國內外應用狀況，雖然從國際紡機展上多少了解一些，但研究分析不夠，轉杯紡全國性專業會議親自參加也少，聽不到大家的反映和意見，所以即便主觀上要想改進和提高，但抓不住關鍵，也不肯下決心化大力氣放在自己研制和創新上，缺乏自己研究的東西，往往從形式上照搬國外，滿足于當前的國內市場的需求，缺少長遠的發展戰略。因此，一旦市場沒有銷路，象前幾年那樣，那么往往只能停產等待或另找其他出路，，這就是說搞不出有自己知識產權又符合國情和發展方向的國產轉杯紡紗機，這就必然始終落在國外公司后面，缺乏國際競爭力。
②轉杯紡設備一旦銷路好，大家就一哄而上，低水平重復生產，只趕時間趕速度搶市場，這樣的發展必然很快就會在粗號紗領域的轉杯紡設備數量上達到飽和，到時大家就只能停產。分析我國紡機制造廠現狀，從加工設備和力量上看還是可以的，就是缺少研制力量和基地(這是我國與國外紡機公司存在差距最主要的原因)，主觀上重視也不夠，缺乏對一種新技術作長遠發展的全面規劃和打算，往往急功近利，這就難以提高我們自己國產設備的水平。
(3)建議制造同類型設備的廠家或公司應攜手合作建立創新體系(國外公司之間都可以這么做甚至跨國公司都可聯合)，各取所長，分工合作，明確方向，集中攻關，并可與有研究基礎和
本文以上提出的分析觀點和一些看法，如有不夠全面和不妥之處，請大家指正并給予諒解，本文目的只有一個就是為了使我國轉杯紡紗事業能夠順利和健康地發展，提出來供大家研討和商榷。
最后在此向提供給我有關資料和數據的單位及個人表示感謝。
參考文獻
[1]世界的紡織設備統計.紡織月報(日)，2000，1月號。
[2]1999年主要國家紡織設備的動向.紡織月報(日)，2000；9、10月號.
[3]汪軍.轉杯紡紡制竹節花色紗研究.東華大學博士學位論文，1999年12月.
[4]周慈念等.轉杯紡是我國紡織工業壓錠后技術改造的重大方向之一.第十次全國新型紡紗學術會論文資料集，2000年5月.
[5]柔軟的奧托康羅針織用紗，Schlafhorst.AutocoroSystems.
[6]朱長惠，姜余慶.轉杯紡紗及產品的發展和預測.第九次全國新型紡紗學術會論文資料集，1998年5月.
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