喷气涡流纺技术发展动态与产品开发趋势

邹专勇 缪璐璐 董正梅 孙国军 姚江薇 何林伟

（1.绍兴文理学院，浙江绍兴，312000；2.绍兴市高性能纤维及制品重点实验室，浙江绍兴，312000；3.绍兴国周纺织整理新材料有限公司，浙江绍兴，312085；4.绍兴国周纺织整理有限公司，浙江绍兴，312074）

喷气涡流纺代表着先进的纺纱加工技术，具备高速化、自动化、智能化、连续化、高质量、短流程以及大卷装的优势，能有效缓解纺织企业用地、用工紧张及节能降耗等问题，可替代生产部分传统环锭纺纱线品种和纱号，在棉纺行业中的整体竞争力进一步增强。我国喷气涡流纺纱生产企业的数量和规模不断刷新，据统计，当前全球喷气涡流纺纱机数量在5 000 台左右，而我国现有喷气涡流纺纱机超过4 000 台，相当于环锭纺约1 000 万纱锭产能。

1 喷气涡流纺纱机的演变

1.1 村田喷气涡流纺纱机

喷气纺纱技术是在1936 年最先由美国杜邦公司提出，直至1982 年日本村田公司在美国纺织机械展览会上展出第一台MJS801 型双进气双喷嘴喷气纺纱机，才昭示着喷气纺纱技术进入商业化应用。日本村田公司在喷气式纺纱技术上持续研发推新，始终在该领域占据主导地位，于1995年又开创性地研发出了更新颖的喷气式纺纱技术——喷气涡流纺（MVS）。喷气涡流纺纱机在双喷嘴喷气纺纱机的基础上进一步提升，用一个喷嘴代替前后串联的双喷嘴，其成纱原理与喷气纺的主要区别在于由假捻包缠向真捻包缠转变，即喷嘴形成的高速旋转气流带动倒伏在空心锭子入口的自由尾端纤维旋转，从而将芯纤维包缠加捻成纱。相比喷气纺纱机，喷气涡流纺纱机纺制的纱线中包缠纤维数量较多，纱线强力更高，且具有类似环锭纺纱线的真捻外观，成纱条干好、毛羽少。

村田公司自1997 年推出MVS851 型喷气涡流纺纱机后，经过20 余年发展，完成了设备的多次升级迭代［1］，形成了MVS 系列纺纱 机，有MVS810 型、MVS81T 型、MVS861 型、MVS870型［2］和 2019 年推出的 MVS870EX 型。以MVS851 型机为代表的第一代喷气涡流纺纱机，需在接头器的帮助下实现纤维须条与引纱搭接，生产效率较低。MVS861 型为代表的第二代喷气涡流纺纱机，借助N2 喷嘴实现了纱线的预捻与自动纺纱，空气捻接器进行纱线接头。MVS870型机则发展步入到第三代喷气涡流纺纱机，自动化、智能化程度进一步提高，在操作便捷性和生产效率提升的同时，保障了纱线质量稳定，适纺纤维和纱号范围进一步拓宽。

1.2 立达喷气涡流纺纱机

瑞士立达公司生产的喷气纺纱机实际上与村田喷气涡流纺的原理一致，因此也将其归为喷气涡流纺技术范畴。立达设备在喷嘴上省略了导引针结构，生产的纱线强度较低，手感更加柔软［3］。图1 分别列出了村田喷气涡流纺纱机和立达喷气纺纱机加捻腔的结构示意图。

图1 两种纺纱机加捻腔结构示意图

立达喷气纺纱机问世时间较晚，2003 年首次推出了J10 型喷气纺纱机，至今也完成了几代更新，包括J20 型、J26 型，以及ITMA2023 上新推出的J70 型喷气纺纱机。最新的机型融入人工智能技术，实现纱线生产的高度自动化，纱线生产成本降低。立达喷气纺纱机的优势体现为拥有双面机台，配备多达200 个空心锭子，而村田喷气涡流纺纱机空心锭子数量每台最多96 个；J70 型机纺纱速度高达600 m/min，而村田MVS870EX 型机纺纱速度为550 m/min；立达设备将条筒置于牵伸系统下方，进一步节省占地空间，且棉条喂入纺纱单元的输送路径缩短，避免棉条发生意外牵伸，确保纱线质量稳定。立达设备单锭驱动，可减少不必要的能耗。J26 型机两侧独立运行，可同时生产2 个不同品种纱线，J70 型机在此基础上还提供了VARIOlot 软件选项，机台每侧还可独立加工2个品种，实现一台机器最多可同时生产4 个品种纱线，每个纺纱单元都自带易操作的触摸屏，生产灵活性更高。立达喷气纺纱机虽在一些方面优势突出，但在纤维品种适应性、可纺纱号范围等方面与村田喷气涡流纺纱机存在差距。目前喷气涡流纺纱机的市场占有率以村田公司占主导，设备产能保有量超过95%［4］。

1.3 国产喷气涡流纺纱机

中国的纺机企业也在积极参与喷气涡流纺设备的研发，先后有江阴市华方新技术科研有限公司推出HFW80 型机，陕西华燕航空仪表有限公司推出HYF369 型机，浙江日发纺织机械股份有限公司推出RFVS10 型机。国产设备现阶段以RFVS10 型喷气涡流纺纱机为代表，核心技术指标达到进口设备第二代水平，纺纱速度最高达500 m/min，在原料适纺性、可纺纱号范围以及单锭成纱强力不匀、条干不匀方面与进口纺机还存在差距，但因出色的性价比有望逐步推向市场。

2 喷气涡流纺纱线加工技术的进步

2.1 喷气涡流纺纺纱速度与效率的突破

村田MVS851 型喷气涡流纺纱机的最高纺纱速度仅350 m/min，而发展到MVS870EX 型实现了最高速度550 m/min，提升约57%。纺纱速度大幅度提升得益于机台较高的自动化水平，第三代喷气涡流纺纱机配有自动捻接小车及落纱机（AD），保证稳定的接头质量和生产过程的连续性。使用了纺纱张力稳定系统（STS）（见图2），新研制自紧式引纱罗拉替代握持式输送罗拉，利用摩擦力将纱线引出，并配合纺纱张力传感器与电清系统（MSC）进行实时监控，成纱质量更加稳定可靠。此外还着重优化纺纱关键元器件的配置，通过对空心锭子形状和外壁面设计、纺纱室内壁、喷孔位置、喷孔大小等参数优化，实现加捻腔涡流场能量的高效利用，维持高速纺纱下纱线质量的稳定。

图2 MVS870 型机纺纱张力稳定系统

立达公司也在不断挖掘提升喷气涡流纺速度，新型J70 型喷气纺纱机较上一代J26 型机，纺纱速度从500 m/min 提高到600 m/min，成为目前纺纱速度最快的纺纱机。J70 型机相比J26 型机自动化程度更高，J26 型机的200 个纺纱单元配置6 个机械手完成自动接头工作，最多能实现6 个纺纱单元同时接头，尽管多个纺纱单元故障时仍需等待机械手，但无疑自动接头准备系统辅助缩短了接头周期；J70 型机采用自动化纺纱单元，每个纺纱单元应对自然断头和质量切断情况均能独立完成接头，可保障多达20 个纺纱单元的同时修复断头和重复接头，在高速纺纱条件下，仍能确保优异的生产效率。此外J70 型机每个纺纱单元还自带显示器，用于接受和处理操作请求，便于挡车工快速排除故障。J70 型机的清纱器也进行了升级，从上一代的Q10A 型和Q20AF 型清纱器更替为更易维护的Q30A 型，具备异纤和弱捻纱检测功能，对纱线进行有效的质量控制。

2.2 喷气涡流纺在线清油技术

涤纶等化学纤维需要经过上油工序赋予纤维良好的表面性能，满足纺纱的要求。但高速纺纱过程中化学纤维表面油剂小分子容易黏附聚集在空心锭子中上部及入口外表面（见图3），影响纤维在加捻腔中的运动轨迹，从而易形成弱捻纱。此外易导致黏附涡流场中的杂质嵌入纱体形成纱疵或弱环。因此保持空心锭子表面洁净是保证纺纱顺利进行以及成纱质量的重要因素［5］。

图3 空心锭子中上部及入口外表面油污附着现象

过去针对喷气涡流纺纱机空心锭子残留的纤维油剂积垢，需要定期停机进行人工酒精擦拭或超声波清洁，生产效率不高。村田MVS870 型和MVS870EX 型喷气涡流纺纱机可选配在线清油装置，完成对设备的定期维护和保养，实现了喷气涡流纺清洁高效生产技术的突破，确保了涤纶等化纤品种纱线的顺利生产。其中喷雾小车内储存着空心锭子专用油剂，通过压缩空气形成雾化油，喷雾空气管将雾化油输送至空心锭子，在空心锭子表面形成保护油膜，避免落杂在空心锭子上黏附，即使机台长时间运行也能保持空心锭子的清洁，帮助纱线质量与机械效率保持稳定。沈家康［6］等人探讨了喷气涡流纺空心锭子专用油剂成分配比，得出白油和二甲基硅油配比为2∶1时最佳。

在实践中发现，喷气涡流纺在线清油装置使用与否，将直接影响所纺纯涤纶纱线的质量，尤其是对纱线耐磨性的影响。清油装置开启前后纺制的19.7 tex 涤纶喷气涡流纱的外观形态见图4。经测试，清油装置开启前后19.7 tex 涤纶喷气涡流纱的断裂强力分别为554 cN、579 cN，断裂伸长率分别为9.08%、10.55%，条干CV分别为12.89%、12.34%，耐磨次数分别为114 次、173 次。

图4 清油装置开启前后19.7 tex 涤纶喷气涡流纱外观对比

开启清油装置后纱线弱捻现象减少，纤维形成有序包缠，纱线结构更为紧密，纱线断裂强力、断裂伸长率、条干CV和耐磨性均有所改善，其中纱线耐摩擦性能提升最明显，比未开清油装置的纱线提升了近52%。未开清油装置的纱线结构相对蓬松，纱线受纵向拉伸应力作用时，最先出现径向收缩，纱中纤维间的作用力得到改善，因此纱线强度的损失并不明显。而摩擦作用使外力主要施加在纱线表面及横截面，弱捻结构在反复摩擦下更易失捻解体，纱线耐摩擦性能明显下降。喷气涡流纺纱机在线清油装置改善了成纱质量，还有助于化纤类纱线纺纱速度和效率的提升。

2.3 喷气涡流纺专用空心锭子的设计与开发

空心锭子是喷气涡流纺纱机的关键成纱元件，其结构形态影响加捻腔内气流的流动规律，从而影响纤维的运动轨迹，且该元件与纤维自由尾端直接接触，将很大程度上影响成纱质量。在纺纱过程中，空心锭子除了受到纤维油剂的污染，还会在纤维长期摩擦作用下形成磨损（见图5），空心锭子锥顶和引纱通道内壁摩擦特性的改变易导致纱线质量恶化。为确保成纱质量的稳定，一般情况下空心锭子的使用寿命在45 天左右，而生产化纤类纱线时更短，个别质量要求高的涤纶品种不到10 天就要更换。因此，喷气涡流纺纱企业对空心锭子的消耗量较大，频繁更换也影响了纺纱生产效率。通过空心锭子陶瓷材料选择和工艺创新，设计开发一种自清洁防污陶瓷空心锭子，可提高空心锭子表面耐磨性，有效延长空心锭子的使用寿命，降低油剂对空心锭子的污染，减少使用在线清油装置或定期清洁带来的成本增加。

图5 喷气涡流纺空心锭子磨损现象［7］

喷气涡流纺在成纱过程中高速旋转气流仅对形成开端化的纤维加捻，未能形成自由尾端的纤维将在纱中形成无捻的芯纤维，同时开端化的纤维倒伏在空心锭子入口表面受高速旋转气流作用滑动包缠纱线，纱线截面内的纤维内外转移不足，纤维间的抱合力低，此外当纱体对纤维头端握持不足时，受气流离心力作用存在部分纤维挣脱周向纤维的摩擦束缚，抽拔出纱体而形成落纤，因此喷气涡流纺纱线的强力要明显低于传统环锭纺纱线。相关研究聚焦喷气涡流纺空心锭子结构设计，对空心锭子内引纱通道以及锥体外壁面结构进行设计创新，以寻求提升喷气涡流纺成纱强力的途径。

空心锭子引纱通道内径的变化主要是为了适纺不同号数纱线。适当减小引纱通道内径，有利于提高纱线强度，较窄的引纱通道将限制纤维束进入空心锭子自由运动的空间，提升纤维间摩擦作用力。但引纱通道内径过小，会增加纤维头端进入引纱通道的难度，反而形成更多落纤。在空心锭子引纱通道入口处采用倒角［8］或弧形［9］设计，可增大纤维入口直径，有利于纤维稳定汇入引纱通道，在此基础上通过入口壁面增设沟槽，还将增加纤维与壁面的摩擦力，有助于抵抗气流对纤维的抽拔力，减少落纤量。还有研究通过对引纱通道内壁开设沟槽、增设抽吸孔或喷气孔，以主动施加外力的形式，促进纤维间紧密抱合，改善成纱质量。薛文良［8］等人最早提出了纤维自捻型喷气涡流纺技术，通过对引纱通道内壁刻槽，纤维受壁面沟槽摩擦力与旋转气流的共同作用，产生自捻效应并捻入纱体，因此纱中纤维间的抱合力提高。裴泽光［10］在空心锭子引纱通道上部的壁面增设抽吸孔，利用抽吸元件对壁面提供负压气流吸附力，增加纤维与壁面间的摩擦力。王兴宝［11-12］等人将这种抽吸式喷气涡流纺装置用于金属丝包芯纱的生产，可有效减少短纤维的损失。邹专勇［13］等人设计一种低落纤喷气涡流纺装置，在引纱通道内部增设了一对假捻喷孔和减羽喷孔，利用假捻喷嘴形成的反向涡流对纱尾产生假捻作用，紧密纱线结构，从而增加纱尾对纤维的束缚，减少了纤维被气流抽拔的概率。

空心锭子的外壁面开设沟槽也能促使纤维发生自捻。程隆棣［14］等人提供的自捻型空心锭，在空心锭外表面均匀布满竖直沟槽，周双喜［15］通过试验验证了空心锭子外表面沟槽能有效减少纺纱过程中的落纤量，纱线强伸性能提高，但纱线条干出现恶化。韩晨晨［16］分析了自捻型喷气涡流纺纱的结构和纱线断裂机理，在此基础上设置槽体走向与锥顶母线呈一定倾角的空心锭子，增强了纤维的自捻效果，改善了纱线的强力与条干均匀度［17］，还比较了该自捻型喷气涡流纺与传统型喷嘴内流体分布、成纱结构和成纱性能的区别［18］。

为增强空心锭子外壁面沟槽对纤维自捻的促进作用，张肖斌［19］设计了一种带有凹槽的空心锭子，在空心锭锥体下端设置呈阶梯式排列的圆周凹槽，气流流经凹槽时速度减缓，帮助自由尾端纤维更紧密贴伏于壁面，并减弱纤维受到的离心力，以此提高纤维的自捻效应。另外还设计了一种带有槽孔的空心锭子［20］，在空心锭子上开设斜体通孔，增加纤维与壁面的正压力，同样促进了纤维自捻的效应。陈洪立［21］对仅开设斜孔的空心锭子加捻腔内部进行三维流场数值模拟，得出斜孔能显著增加纤维输出时的轴向速度，并抑制轴向速度的减弱，斜孔的存在使纤维获得更好的扭转，减少落纤，改善成纱性能。

邹专勇［22］提出了一种螺旋导引槽的空心锭子，闫琳琳［23-25］在此基础上研究螺旋导引槽空心锭子加捻腔的气流流动规律，以及其对喷气涡流纱质量的影响，得出螺旋导引槽的设计有助于均匀加捻腔内流场，提高气流对自由尾端纤维加捻的均匀性；同时螺旋引导槽引导气流向下流动，槽内外气流的静压和速度存在差异，促进纱线截面内纤维的内外转移，并使自由尾端纤维自身翻转产生自捻效应，包缠纤维附带一定捻度包缠纱体而成纱，增大了纱线中纤维间的抱合力，有助于提高喷气涡流纱强力，纱线条干均匀度和毛羽也得到改善。空心锭子在刻槽加工时往往受限于加工设备以及空心锭顶端尺寸，刻槽难度较大，提高刻槽工艺的精准度仍是难点，需控制沟槽表面粗糙度趋于一致，才能保证成纱质量的稳定。

3 喷气涡流纺纱线产品开发的突破

3.1 纯棉纱线的开发

喷气涡流纺技术开发的初衷是为解决喷气纺纱技术生产纯棉纱线的短板问题，然而喷气涡流纺的半自由端纺纱方式仍对纤维原料有较高要求，尤其是纤维长度和整齐度。喷气涡流纺技术生产纯棉纱或高比例棉纤维混纺纱线时，由于棉纤维短纤维率较高、纤维长度整齐度差以及纤维较大的刚性，影响气流加捻效果，出现成纱质量恶化，并限制了可纺纱号范围［26］。据ERDUMLU N［27］关于喷气涡流纺纺制普梳纯棉纱的特性和纺纱号数极限研究得知，纯棉纱变细会带来纱线条干不匀增加，产生更多纱疵，而普梳纯棉纱的可纺纱号范围非常窄，仅在14.8 tex～16.4 tex，纺14.8 tex 纱时断头频繁，纺纱困难。

为提高喷气涡流纺纯棉纱的质量，需从原料优选、纺纱工艺优化以及环境温湿度控制等方面努力。棉纤维最好选用长绒棉或细绒棉，并采用精梳工序提高棉条中纤维长度整齐度和平行伸直度。高速纺纱过程中纱线质量不匀主要受牵伸影响而加剧，配置较小的罗拉隔距和适纺原棉的胶辊胶圈，合理分配牵伸倍数，中区牵伸倍数较小配置，以减少纤维变速运动过程中的纤维损伤，从而提高成纱条干均匀度［28］。适当提高喷嘴气压，可以增强气流对纤维的加捻作用力，实现纺纱质量和生产效率优化。此外喷气涡流纺车间的环境温湿度控制也很重要，杨克孝［29］通过试验得出生产喷气涡流纺纯棉纱时纤维回潮率控制在7.2%为宜。

随着技术进步，喷气涡流纺生产纯棉纱的难点正在逐步突破，如今已形成一定的产量规模，并向着细号纯棉纱领域拓展。江苏悦达纺织集团有限公司［30］针对喷气涡流纺纺纯棉细号纱存在的问题，通过设备改进达成轻定量棉条成形与稳定输送，采用无捻棉条微张力传导喂入技术以减少棉条的意外牵伸，改进喷嘴气缸定位连接装置以增强加捻腔气流的稳定性，并注重生产过程中相关工艺优化，最终实现7.3 tex～9.7 tex 特细号纯棉喷气涡流纱的开发和产业化，质量符合企业标准要求。

3.2 特细号/粗号纱的开发

喷气涡流纺纱线强力不如环锭纱，且喷气涡流纺纱线截面上纤维的堆积密度受纤维细度、纱线线密度影响很大［31］，而细号纱截面内纤维数量更少，沿纱线半径方向的纤维堆积密度分布低，纱中纤维均匀排列困难，包缠纤维加捻提供的纱线强力弱，强力不匀增大，尤其是弱捻纱的存在，容易出现频繁断头，影响纺纱的连续进行。在不同线密度喷气涡流纺纱线生产中，也发现线密度越小时，纱线的断裂强度受纺纱速度、空心锭子内径、喂入比和喷嘴气压的影响更突出［32］。

细号纱生产难点的解决思路：一是使用线密度低及高强的纤维原料进行纺纱，增加纱线截面中纤维的堆积密度，提供更多数量的包缠纤维，提高纱线强度［33］；二是重视前纺工艺，提高熟条中纤维的平行伸直度、长度整齐度和分布均匀性，熟条定量越小，纤维的平行伸直度越好［34］，此外减轻熟条定量也将分担纺纱过程的总牵伸倍数，保证牵伸质量和牵伸效率，有利于包缠纤维加捻的有序性；三是选择合适的成纱器件，优化纺纱工艺参数，达成稳定成纱技术。吴江京奕特种纤维有限公司攻克了喷气涡流纺7.4 tex 粘胶纱连续成纱的技术瓶颈，在开清工序对细特粘胶纤维进行渗透剂处理，在前纺工序维持纤维回潮率稳定并配置适宜的纤维梳理和并条工艺，优化关键纺纱工艺参数，并且研发了纱线增强技术，在加捻腔中使用研制的专用油剂，引入热压缩空气降低粘胶纤维的回潮率，最终改善了纤维分散性，有效降低了纱线断头，实现了高品质喷气涡流纺7.4 tex 特细号纱的大规模量产。

喷气涡流纺粗号纱主要应用于产业用纺织品，虽不像细号纱对纤维原料要求比较苛刻，但也面临着其他问题。纱线截面中纤维根数较多，气流难以对纤维形成良好控制，纤维紊乱造成纤维包覆效果不良，形成较多毛羽，出现纱线强力不匀和弱环等问题。罗彩鸿［35］等人为改善喷气涡流纺涤纶粗号纱质量，建立粗号纱断裂强度与包覆效果的关系模型，以纺纱速度和喷嘴气压为影响包覆系数的主要因素，进行了纺纱工艺优化，实现了59.1 tex 喷气涡流纺涤纶粗号纱质量的提升。

3.3 包芯纱的开发

3.3.1 包芯纱的制备技术

村田喷气涡流纺纱机可选配长丝包芯纱装置生产包芯纱，长丝经过退绕装置以一定的张力喂入纤维导管内的长丝通道，同纤维束头端一并进入空心锭子，与入口处的纱尾构成纱芯，处于纱线芯部的长丝不易受气流干扰发生加捻转移，长丝被平行排列的芯纤维周向包围，加之外部包缠纤维的螺旋包覆，喷气涡流纺包芯纱露芯现象低于传统的环锭纺包芯纱［36］。相比环锭纺包芯纱的生产，村田喷气涡流纺纱机的生产效率更高，可安置最大4 kg 的卷装长丝进行生产，配置的MSC 清纱器能及时发现包芯纱缺芯和其他疵点，并采取积极的应对措施，有效保证了包芯纱质量的稳定。

张金中［37］针对现有喷气涡流纺包芯纱设备在长丝穿引时的不便，设计出一种芯丝自动穿引系统，代替了人工穿引，且适应小直径、连续、强度低的芯丝穿引，有效缩短芯丝穿引时间，提高了穿引成功率。

包芯纱具有的内外复合结构，适用于功能性纱线的开发。发挥喷气涡流纺在生产包芯纱时的独特优势，开发的金属丝包芯纱在电磁屏蔽用功能性纺织品、智能穿戴纺织品领域展现出较高的应用价值，裴泽光团队开发了适用金属丝包芯纱生产的喷气涡流纺装置。区别于其他纤维长丝优良的柔曲性，金属丝弹性低、结构易破坏，因此使用特殊的喂入装置，在前上罗拉表面整周开设环形沟槽免受挤压，并在纤维导引体设有金属丝通道，实现金属丝位于纱线芯部被螺旋状短纤维紧密缠绕包覆成纱。此外还对改良后的喷气涡流纺系统喷嘴内部的气流特征［38］、成纱过程［39-40］、纺纱工艺参数自动调节系统［41］以及包芯纱的结构和性能［42-43］进行研究，为优化金属丝包芯纱的质量和分析工艺参数影响机制提供了依据。

3.3.2 包芯纱露芯现象

喷气涡流纺技术生产包芯纱具有优势，但受纺纱条件的影响，喷气涡流纺包芯纱仍会有包覆缺陷，即短纤维无法完全包覆长丝，出现长丝裸露于纱线表面的现象。喷气涡流纺短纤纱大致由40%～50% 的芯纤维和50%～60% 外层纤维组成，生产包芯纱时，额外引入的长丝使纱线中包缠纤维比例更低，且芯丝具有光滑的表面，也容易使外包纤维发生滑脱，出现露芯现象，导致纱线外观不良，耐久性和舒适性恶化，在后续的染色工序还易形成色花色差、色泽不匀现象。

为了减少芯丝裸露，芯丝的线密度不易过高［44］。长丝喂入张力的控制也很重要，使长丝拉直而不产生意外伸长，减少加捻腔气流和纤维对长丝位置的干扰，但若张力过大也会增加短纤维的包覆难度。为提高短纤维在长丝外的包覆牢度，有专利技术［45］利用吹风气流在长丝和短纤维集束过程中使部分短纤维穿插在长丝的单丝间隙，在离开吹风区后长丝可收拢并夹持部分短纤维头端，有效解决了短纤维在长丝外滑脱的问题。

喷气涡流纺纱线包缠纤维数量和表观纤维捻度构成评价纱线结构的两个基本参数，同样关系着包芯纱能否实现良好的包覆和外观［46］。不少学者围绕包芯纱生产工艺与纱线结构性能关系开展研究，对喷气涡流纺包芯纱质量提升具有一定的推动意义。研究发现随着纺纱速度提高，喷气涡流纺包芯纱的包覆情况发生恶化，有更多的芯丝裸露于纱线表层［47］。喷嘴气压不足将导致外包纤维加捻效果减弱，纤维间容易产生滑移，发生长丝位置偏移；在较高喷嘴气压时，喷嘴出口附近气流的切向速度较高，可使更多的纤维尾端成为包覆纤维，进而减少纱线上的包覆缺陷［48］；随着喷嘴气压的继续增大，空心锭子与喷嘴壁间隙内气流切向速度增加带来的积极作用不明显，而气压过大也会增加短纤维的无规包缠，甚至将纤维抽拔出纱体，同样会恶化包芯纱的包覆结构。包芯纱包覆缺陷的数量也随喷嘴入口与空心锭子之间的距离增加，呈现先减小后增大的变化［49］，距离较短时喷嘴出口附近气流的切向速度极高，导致纤维尾端受到的离心力过大，有更多纤维损失和包芯纱的包覆缺陷，而距离较大时气流的切向速度减小，轴向速度增大，导致纤维自由尾端的旋转速度降低，加捻效果减弱同样会带来纤维损失以及纱线上的包覆缺陷增加。

3.4 差别化结构色纺纱开发

色纺纱是时尚、绿色、环保纱线开发的主流，从纤维材料、纱线结构和色彩设计这三个维度进行创新，有助于喷气涡流色纺纱线产品的多样化发展。根据色纺纱的结构分类，可分为均一结构色纺纱和差别化结构色纺纱［50］。均一结构色纺纱以麻灰纱、雪花纱为代表产品，有色纤维在纱线中均匀分散，具有传统纱线均匀一致的形态结构特征。而差别化结构色纺纱则需要在纺纱加工过程中控制纱线色彩、结构呈现随机或规律性的变化，形成花色纱、点子纱、段彩纱的独特外观。

差别化结构色纺纱开发是提升喷气涡流纺色纺纱附加值的重要路径。有专利提供了一种喷气涡流纺花色纱的加工方法［51］，将不同种类、色泽的长丝由长丝架退绕，经长丝控制器分别输送至喷气涡流纺纱机上不同的牵伸区进行牵伸拉断，形成有色丝段并与经过集束处理的短纤维须条并合，一同进入加捻腔加捻，最终形成以有色丝段为饰纱，在纱线主体外螺旋包缠分布的花色纱。在此基础上，对喷气涡流纺纱机进行改造，以细纱替代长丝喂入牵伸区，在中罗拉处牵伸拉断，细纱段参与纺纱形成具有点子外观的喷气涡流纺纱线，通过细纱线密度、捻度的变化，还可实现喷气涡流纺色纺纱线上离散点子的可控调节［52］。喷气涡流纺段彩纱的生产，一般在并条工序将不同颜色棉条混并制成段彩条子，直接喂入喷气涡流纺纱机纺出段彩纱。复合喷气涡流纺包芯纱专利技术以环锭纺段彩纱为芯纱，外包纤维条进行纺纱，芯纱和牵伸纤维束之间相互穿插包裹，实现了一种新型的涡流纺段彩包芯纱的生产［53］。

4 结语

喷气涡流纺采用高速旋转气流对自由尾端纤维加捻成纱，是当前先进的纺纱技术。喷气涡流纺技术持续进步，装备更加智能、低碳、高产，可缓解纺织企业用地、用工紧张及能耗等问题，发展前景可观。喷气涡流纺能迅速占领纱线加工市场，得益于其经济的纱线生产和优良的纱线质量。但该技术在大范围推广过程中，存在为追求更高的纺纱速度而忽视纤维原料特性和纺纱工艺参数的最佳配置，从而出现产品质量达不到预期，纱线毛羽增加，断头、弱捻现象频繁，生产效率不高等问题，丧失了喷气涡流纺原本的技术优势。提升纺纱速度是追求经济效益的有效途径，而纱线质量仍是产品立足市场的根本，要达到纺纱产能最大化与效益最优化的统一，前提是对生产工艺、机台效率、成纱质量、损耗率的科学分析。目前喷气涡流纺生产纯粘胶纱、涤粘混纺纱以及纯涤纶纱等常规产品的技术已十分成熟，但随着喷气涡流纺设备数量的增加，也出现常规纱线产品同质化竞争激烈的现象。喷气涡流纺技术应趋向差别化、功能性纱线品种的开发，并不断拓宽应用领域，提升产品竞争力。