四年一度的纺织行业盛会——ITMA展览会2019年6月在西班牙巴塞罗那举办。很多全球有创见的纺机企业在本届ITMA上推出了新品，根据现场展示情况、观察与交流和展会资料内容等信息，对行业最为关注的细纱相关拓展创新技术作一些介绍和解析，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的发展动向。由于相关技术项目较为前沿，加之笔者关注点的深度广度有限，不足之处期望行业同仁关注并完善解读。
一、细纱接头机械手
1.1 瑞士立达
立达首次公开展出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，使立达展台成为展会中人气最高的纺纱装备展台。立达展示的细纱机接头机械手，是配置在细纱机单面的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，可实现从定位断头锭位目标、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。
图1 立达细纱机接头机械手ROBOspin
细纱机接头机械手ROBOspin的应用特征包括：
（1）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接触，避免外层纱线受到污染，以保证纱线质量。
（2）最少的人工，最高的产能：ROBOspin可24小时持续工作，大大减少了对人工的需求，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直到完成接头，接头时间约为1分钟，也有一定的接头不成功的概率。立达声称ROBOspin是专门为立达细纱机设计配置的，一台细纱机必须配置两台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LMW
LMW也在展会上有限度地展示了细纱接头机械手，配置接头机械手的细纱机型号为LRJ9-SXL，带集落、细络联和四罗拉紧密纺spinpact。虽然是严格控制参观对象的封闭式展示，但笔者还是有机会观察到了实样演示的接头操作。有限度封闭式的展示影响了相关技术信息的获取。在操作程序方面，LMW细纱接头机械手与ROBOspin相比，最大的不同之处在于LMW采用了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，基本上逊于立达ROBOspin。
1.3 接头机械手综述
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。随着时代的进步和行业的发展，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经提上议事日程。
在上个世纪停止研发的数十年后，细纱机自动接头机械手在新世纪首见亮相，立达和LMW同时推出，广受行业关注，预示着该技术产业化应用天时地利人和的条件即将具备，环锭纺纱自动化技术的应用，走向最难攻克的细纱机接头与值车工人工操作的替代。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的关注度，国内也传出有关企业进入或准备进入研发阶段的信息，也已经有多个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。
二、多气圈超高速纺纱技术
西班牙卓斯特（Twistechnology）公司展出创新的环锭纺超长气圈段多波节气圈纺纱技术，展台现场展示有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一倍，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集聚纺纱装置。
图2 Twistechnology公司展台
从样机现场运行的情况来看，纱管顶端到导纱钩的距离约为600mm，隔纱板也大幅度加长，但隔纱板与导纱钩之间留出一个距离，钢领与导纱钩之间无气圈控制环（见图3）。演示的纺纱过程中，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4），观察其气圈的最大直径不超过管纱外径（38mm），气圈颈部直径大致在15~20mm。单锭超高速纺纱控制面板参数显示，演示最高纺纱锭速为34KRPM（见图5），出条速度为37.8米/分，计算钢丝圈线速度为67.6米/秒。观察到由于钢丝圈线速度过高，存在着飞钢丝圈断头、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的话，将无法进入产业化应用。
图3 超长气圈段多波节气圈纺纱技术样机
图4 超长气圈段多波节气圈
图5 纺纱控制面板参数显示
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一线希望。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，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。
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锭速制约要素的突破。考察环锭纺锭速制约的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。假定我们无法改变纱线最小强力，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重量。从静态分析可知，钢丝圈重量减轻可使卷绕段平均张力大幅度下降，由于气圈段垂直尺度很大，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重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过去的，由于捻陷效应及位于加捻末端，纺纱三角区是强力最弱的位置，也断头高发区。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者粗放定量的，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成直线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变化引起的张力波动，从而实现超高速纺纱。这样的纺纱状态有一个非常值得研究的现象，那就是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。
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方面包括：
（1）接头过程：需要降速后接头，多气圈形成后再逐步加速，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，所以演示状态为单台单锭进行。
（2）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，超线速度极限造成钢丝圈经常会发生烧毁、飞圈现象。
（3）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，这也可能是只进行单锭演示的原因。
环锭纺纱气圈、钢领和钢丝圈的“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，但钢领和钢丝圈没能同步发展，钢丝圈线速度极限，以及锭子速度等依然会制约环锭纺超高速生产的应用。这些问题都是攻克环锭纺超高速纺纱难题所亟待解决的课题。
与卓斯特（Twistechnology）公司专家现场交流获知，他们确实没有找到能持续超高速运行的钢丝圈，只能用现有的钢领钢丝圈演示。飞钢丝圈成为经常断头和进一步提速的主要障碍。这个情况仍然符合现有技术中行业的共识：钢丝圈线速度极限为40~45米/秒，尚不能有效突破。卓斯特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。
三、丰田未来纺纱技术
日本丰田公司在展会上严格有限度地展出了一款新型的细纱机，据称纺纱速度可以达到50KRPM，突破了人们对纺纱技术的想象，被称为“丰田未来纺纱技术”。由于是有限度的展示，包括笔者在内的绝大部分参观者，都无法得到一睹其芳容的机会，只能对传出来的一些零星信息进行合成，从而对该技术进行初步的判断。
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，间歇性进行纺纱+退绕程序，锭速可达50KRPM。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为：发明名称为自动离心式细纱机（见图6），专利申请号200610048034.3，专利申请人沈阳华岳机械有限责任公司。该专利的申请日2006年10月17日，即为当年纺机展的开幕日。
图6 沈阳华岳机械公司2006年自动离心式细纱机专利
在ITMA2019展会结束后的2019年8~10月，中国专利局公开了日本丰田申请的离心式细纱机相关专利（见图7）不少于6项（见表1）。
图7 丰田离心式细纱机专利
将离心式细纱机技术发展为“丰田未来纺纱技术”是一项在现有技术基础上的再创新，丰田公司必须攻克相关技术难题，突破传统创造未来。
四、结语
历数展会纺纱新技术，难免挂一漏万。众多纺纱新技术的展示，切实证明传统领域的纺纱技术不断展现新枝绿叶。其中有期待良久的自动化信息化项目、有高性价比的工艺技术突破，也有超乎想象的高速纺纱，行业创新取得了令人感慨的成果。
在环锭纺纱领域，如果把锭速20KRPM左右称为高速纺纱，30KRPM左右称为超高速纺纱，那么40KRPM以上就可称为甚高速纺纱了，传统行业并未止步，仍在努力迎接未来。
在2019年3月15日中国纱线网召开的第七届全国创新大会上，笔者公开判断: “….按照发展趋势，纺纱领域其它自动化难题的加快攻克也值得期待。如细纱机自动接头机械手、自动络筒精密卷绕，甚至细纱机加捻卷绕也有可能产生突破”。三个月后的ITMA上，几项技术都有了新的进展，是值得行业高兴的事，但遗憾的是基本上都不是我们这个纺织大国所呈现出来的。
置身这个伟大的时代、这个永不落日的行业，我们想做和能做的是什么？如何为纺织强国添砖加瓦？确实是值得思考的问题，在时代与行业前进的潮流中，处于纺织领域主战场的中国纺织企业，不应该落在后面！
作者：倪远 纺之远（上海）纺织工作室
