（一）自捻纺纱发展概况

自捻纺纱是用两根或两根以上纱条施以假捻，然后拼合成纱的一种纺纱方法，如图6-1所示，适用于羊毛及化学纤维纺纱。

图6-1　自捻纺纱原理

自古以来，不论是古老的手工纺纱，还是传统的锭子纺纱，或是新型的气流纺纱、静电纺微纳米纤维纺纱，一根纱线的捻度方向都是相同的。不是反捻就是正捻，这些都是实实在在的捻度，即真捻。自捻纱则不同，纱线的捻度是有周期性的，一段是反捻，另一段是正捻，在反、正捻之间的一段，没有捻度，叫“无捻区”。这样的加捻形式在纺纱工艺上称为假捻。

自捻纱的另一个特点是多股纱，一般纺纱机纺出的都是单股纱。自捻纱是两根具有同样捻度的纤维条，捻度是正反捻互相交替，呈周期性变化，当它们平行贴紧在一起时，依靠各自退捻回转的力量，互相扭缠在一起，这种作用叫作“自捻”作用。利用这种自捻作用纺的纱，叫自捻纱。一般常用的自捻纱都是双股的。

羊毛及化学纤维长度较长，抱合力较好，用该方法就能纺出有实际用途的纱线来。自捻纺纱是一种非自由端新型纺纱方法，自捻纺纱技术起源于澳大利亚。20世纪60年代初期，联邦科学与工业研究院（CSIRO）的D.E.亨肖（D.E.Henshaw）等人于1961年10月19日在澳大利亚获得自捻纺纱专利（B.P.1015291）。他们早期用于自捻纺纱的加捻机件不是搓辊。搓辊是另一名澳大利亚学者Q.W.沃尔斯（Q.W.Walls）首先应用到自捻纺纱机上的，1964年10月28日，他在澳大利亚申请了搓辊的专利（B.P.1121942），为搓辊的传动配上行星轮系，搓辊的支撑采用空气静压轴承，以及上搓辊架采用枢轴方式支撑以后，自捻纺纱方法与自捻纺纱机开始进入工业实用阶段。

最早生产自捻纺纱机的是澳大利亚的雷普科（Repco）公司，机器名称就是Repco。因此，有人把自捻纺纱称作雷普科纺纱。该公司生产自捻纺纱机的型号中最有代表性的是Repco 891型，后来，公司将自捻纺纱机的生产与销售权全部转让给泼拉脱—萨克洛威尔（Platt-Sacolo Well）公司，后来生产的自捻纺纱机型号定为MK1型及MK2型（相当于Repco 891型）。此后，英国马卡特公司融合预牵伸、主牵伸、自捻、膨化、并纱、络筒于一体，把自捻纺纱机整合为S300纺纱系统，主要用于加工腈纶膨体纱。2006年，马卡特公司把生产权转让给了中国天津宏大纺织机械有限公司。

自捻纺纱技术传入国内是在20世纪70年代初期。上海纺织科学研究院与上海第五毛纺厂首先将其应用于毛精纺。后来，北京、上海、天津、辽宁、广西、江苏等地，除了继续在毛精纺中扩大应用外，还将自捻纺纱技术发展到中长化纤、腈纶膨体纱、苎麻及维纶等领域。这段时间里，国内自捻纺纱技术也创造了一些具有中国特色的项目，其中主要有：中长化纤超大牵伸自捻纺、工艺流程特短的腈纶膨体牵切—再割—自捻纺、行纱路线直上直下的自捻纺纱机双联小型化、以色纺中长化纤为代表的自捻纺纱原料与产品品种多样化等。

（二）自捻纺纱设备构造与特点

目前，国内外自捻纺纱机种类虽然很多，但是它们的基本原理则一样，所不同的只是某些部件或传动方式有所变化而已。自捻纺纱机主要由喂入、牵伸、加捻和卷绕四部分组成。

1.原料喂入方式

自捻纺纱喂入的半成品，像环锭纺纱机一样，有粗纱、有条子。国内试制的长毛绒自捻纺纱机，中长纤维超大牵伸自捻纺纱机，喂入的半成品较粗，均采用条子喂入方式。其优点是可以减少换粗纱次数，降低工人的劳动强度，提高劳动生产率。但是，用粗纱喂入也有较大的改进，由于采用了大卷装，粗纱重2～3kg，实际上能接近或达到小条筒的容量，也能起到条子喂入时类似的作用。

因为自捻纺纱机速度较高，所以装有慢速启动装置（又叫寸行机构），以缓和从停车到启动时粗纱的张力变化。

2.改进了的牵伸装置

自捻纺纱机所用的牵伸装置，虽然和环锭纺纱机一样，采用罗拉胶圈型式但是却有不少的变化和改进，其中主要的区别在于：自捻纺纱机用的是宽胶圈，一个胶圈可以控制8～10根粗纱的牵伸，而环锭纺纱机用的是窄胶圈，一个胶圈只能控制一根粗纱的牵伸。

自捻纺纱机的牵伸装置一般采用三罗拉双胶圈，如图6-2（a）所示。化纤中长纤维采用的超大牵伸装置是四罗拉三胶圈式，如图6-2（b）所示。精梳毛纺和长毛绒采用的是单区滑溜牵伸装置，虽然用的也是三罗拉双胶圈，但在中上胶辊须条经过处，却刻有槽，如图6-2（c）所示，并套上胶圈。当上下胶圈加压牵伸时，须条处于刻槽的位置而不致被握持，加之下面又有胶圈的托持，因而须条得以顺利通过，条干比较均匀。在罗拉加压上，国内一般采用摇架弹簧加压，而雷普科纺纱机，采用弹簧加压和空气加压相结合的方法。

图6-2　自捻纺纱机牵伸装置示意图(www.daowen.com)

由于自捻纺纱的速度高，纤维很容易扩散。为防止飞花和绕罗拉等现象，在牵伸区加装吸风装置。澳大利亚雷普科公司又对吸风系统作了一些改进，将前下罗拉改为表面开孔能吸风的空心罗拉，可消除前罗拉周围的空气紊流，以减少飞花，降低断头并改善条干。其吸风量为6m3/h，负压约为125mm水柱。

3.独特的加捻机构

自捻纺纱机与其他纺纱机的主要区别在于加捻机构。自捻纺纱发展至今，一直以自捻罗拉往复运动对纱条进行搓捻的加捻方式为主，故自捻罗拉往复搓捻的加捻方式在设备运行稳定性和产品质量方面都是有保证的。

（1）搓辊式自捻纺纱机。两根纤维须条经牵伸装置牵伸后从前罗拉引出，将在导纱钩处汇合。在前罗拉与导纱钩之间有一对搓捻辊，搓辊既作往复运动，同时又作回转运动，给须条加上交替的同相假捻。须条在导纱钩处汇合时，由于须条上的假捻具有退捻的扭矩应变力，使两根须条互相捻合在一起，形成自捻纱，如图6-3所示。

图6-3　自捻罗拉搓捻辊加捻装置

自捻罗拉往复搓捻的加捻能力受到自捻罗拉惯性的限制，当自捻罗拉的往复运动速度超过2000次/min以上时，机器就难以承受自捻罗拉的惯性作用力所引起的机器震动，难以持续高速回转。但就目前最高纺纱速度达到300r/min，完全满足高生产效率的要求，在一定时间内仍存在很大的市场空间。但是这些年国内外有人提出了几种其他的自捻加捻方式。

（2）喷气式自捻纺纱机。喷气式自捻加捻方式采用喷嘴和涡流对纱条施加间断的捻回而自捻成纱，型号有PCK-Ⅱ型和PCKA-Ⅲ型。前罗拉送出的单纱条各自通过加捻小气腔接受加捻，经涡流假捻的两根单纱汇合在一起而形成自捻纱。喷气式自捻加捻方式结构简单，安装方便，但其加捻效率受单纱条张力等的影响很大，且为了便于偶尔出现的粗节通过，气腔直径必须偏大，从而使自捻纱的捻度难以控制。采用交替变向的喷气加捻机构以后，纺纱速度达到2km/min。目前，利兹大学的学者已经研究在Repco机器上安装喷气装置生产喷气自捻纱，喷气的频率由计算机控制，所试验的喷气自捻的成纱质量也和自捻罗拉搓辊式自捻的成纱质量相差不大，只是在速度提高时的成纱质量有待进一步提高。随着喷气技术和计算机技术的不断发展，喷气自捻技术很有可能取代自捻罗拉的自捻方式。

图6-4　摩擦假捻器

1—纱条　2—胶辊　3—槽轮4—摩擦假捻器　5—分纱器

（3）摩擦式自捻纺纱机。法国纺织研究院研制的1984年在米兰展出的RS100型和RS200型包芯自捻纺纱机，其加捻方式采用一个摩擦式假捻器做单方向等速回转，在假捻器前方配置一对槽轮和胶辊控制加捻纱条，使纱条获得交变捻度。摩擦假捻式自捻加捻方式采用恒速回转的摩擦假捻器，辅以周期性地改变假捻器到牵伸前钳口间距离的方法，如图6-4所示，两根单纱条1进入由胶辊2、槽轮3、摩擦假捻器4等组成的加捻组合装置，其中摩擦假捻器4由高效能皮带恒速传动作单方向等速回转，使从假捻器出来的单纱条获得交替变向的捻回，如图6-4所示。假捻器内两根单纱条由固定的分纱器5隔离，经过该分纱器后才汇合自捻成纱。自捻纱的相位取决槽轮两道槽的相位差，这是可以任意调节的。槽轮非槽道部分的周长，应和单纱条从前罗拉走到槽轮表面的距离近似相等。适纺天然纤维与合纤长丝的包芯纱。天然纤维包覆在合纤芯纱表面，所纺出的自捻纱在保持良好天然特性的前提下，具有较高的强度。即使在无捻区，也因有合纤芯纱而强度较好。单纱条断面内的纤维根数可以少至15～18根，所以纺纱线密度范围广，可用于机织和针织。该假捻器在工作过程中，不能积极地将纱条输送向前，纱条由引纱罗拉强行牵引向前运动，因而纺纱张力较大，意外牵伸增加。并且由于在纱条输出方向上假捻器和纱条存在相对运动而产生动摩擦，导致输出纱条的毛羽进一步增加。

（4）胶圈式自捻纺纱机。我国研究人员提出采用两个交叉配置的胶圈和一个带有沟槽的控制罗拉来实现施加给纱条的交变捻度。胶圈自捻的加捻方式其加捻由交叉配置的两个胶圈来完成。胶圈式自捻的加捻方式至今只见提出未见成品机台出售，这有可能是由于胶圈运动的稳定性以及胶圈的磨损寿命限制所造成的。

4.不同于环锭纺纱机的卷绕机构

自捻纺纱机由槽筒直接卷绕成筒子纱，由于加捻后捻缩的关系，槽筒的表面速度应该略低于前罗拉的表面速度。

为使纱线卷绕时的张力一致，设有张力调节装置。这样，可以随不同的纺纱纱线线密度和卷绕速度来调节张力。当筒子从槽筒上抬起时，应沿弧形路线运动，使纱线的张力保持一定，避免筒子突然抬起或放下时引起的断头。

自捻纺纱机可绕成两种型式的筒子，一种是一般的平行筒子，另一种是松式筒子。在做松式筒子时，除了使筒子架横动外，还用一只大直径的筒管。纺纱前，用等于筒管长度2.5倍的针织圆筒布，套在筒管表面，将两端多余部分塞在筒管中空内，再装在筒管架上纺纱。落纱后，从筒管两端翻出针织圆筒布，并包在纱的外面，然后抽出筒管，即成松式筒子。使用时，将布和纱一起进行蒸汽膨化，可节省2～3道工序，同时还可减少捻度在各道工序中的损失。这种松式筒子适合纺腈纶膨体纱。