梁騰隆

轉杯紡紗是通過高速回轉的轉杯及轉杯內的負壓完成纖維輸送、凝聚、并合、加捻成紗的一種新型紡紗方法[1]。轉杯紡紗器通過分梳輥將喂入的條子分梳成連續(xù)不斷的單纖維并隨氣流均勻地輸入轉杯，通過轉杯的高速回轉實現(xiàn)加捻，再由引紗卷繞機構將轉杯中的紗引出并卷繞成紗筒，加捻和卷繞分開，解決了高速和大卷裝間的矛盾。

轉杯紡紗機包含喂給裝置、紡紗器以及卷繞裝置三大部分，其中紡紗器則是紡紗機的核心部件，轉杯紡紗過程中纖維輸送、凝聚、并合、加捻都是由紡紗器完成，轉杯紡紗器直接影響著成紗品質、紗線質量、紗線斷頭率、紗線穩(wěn)定性等方面[2]。絕大多數轉杯紡紗機的技術革新都是圍繞紡紗器展開的，可以說一部轉杯紡紗器的發(fā)展史就是轉杯紡紗機的進步史。因此，有必要就國內外轉杯紡紗器專利技術的發(fā)展情況進行探究，以了解轉杯紡紗技術發(fā)展的過去和現(xiàn)在，指導生產實踐。

1 紡紗器的技術分類

由于轉杯紡紗器軸承的運轉直接影響紡紗生產效率和紡紗質量，自從轉杯紡紗技術誕生之日起，紡織企業(yè)和科研院校對其的研究從未間斷，主要圍繞提高轉杯軸承的轉速進行改進，其專利申請量最多，占申請總量的38.49%，涉及滾動軸承、空氣靜力軸承、磁性軸承等方面的優(yōu)化設計，在提高轉速的前提下，注重延長軸承的使用壽命、減少噪音以及降低能耗；涉及紡紗杯的申請量占總申請量的29.73%，主要包括紡紗杯凝聚槽槽型、凝聚槽數量、紡紗杯表面材料、紡紗杯的清潔等結構的改進，以提高紡紗質量和紡紗杯的使用壽命；涉及假捻盤的申請量占申請總量的3.05%，其用于增強剝離紡紗杯凝聚槽時紗線段的強力，主要圍繞在不損傷紗條質量的前提下，提高盤面的摩擦性能而展開改進，由于其結構簡單，變型較少，因此申請量較少。轉杯紡紗器的具體分類參見表1。

表1技術分解及定義

2 技術發(fā)展概況

2.1 重要申請人分析

根據轉杯紡紗器專利文獻中申請人和申請量的統(tǒng)計結果，得到該領域全球范圍內重要申請人申請量排名情況，如圖1所示。排名前5位的申請人依次為STAHLECKER、RIETER INGOLSTADT（立達）、SCHLAFHORST（賜來福）、上海淳瑞機械科技有限公司、SCHUBERT & SALZER（舒伯特·薩爾澤）。STAHLECKER、RIETER INGOLSTADT（立達）、SCHLAFHORST（賜來福）和SCHUBERT & SALZER（舒伯特·薩爾澤）均為德國申請人，其中除STAHLECKER外，其余三家均為大型紡織設備制造企業(yè)，尤其是立達公司和賜來福公司生產的轉杯紡紗器在全球市場廣泛應用，為保護本公司轉杯紡紗技術的知識產權，其在全球進行了大量的轉杯紡紗器的專利申請。而從全球前5位的申請人中就有4席是德國申請人可知，德國在轉杯紡紗器領域具有雄厚的技術實力。中國由于在該技術領域起步較晚，在全球前5位申請量較大的申請人中只占了1席，技術實力與世界水平還有一定的差距。

2.2 重要申請人專利技術分布

下面對STAHLECKER、RIETER INGOLSTADT（立達）、SCHLAFHORST（賜來福）、上海淳瑞機械科技有限公司、SCHUBERT & SALZER（舒伯特·薩爾澤）的基本情況進行簡要分析：

（1）STAHLECKER：STAHLECKER為德國專利代理機構，代理發(fā)明人進行有關轉杯紡紗器專利的申請，并且該代理機構也作為發(fā)明人申請轉杯紡紗器相關專利，其主要的申請專利主要分布在轉杯軸承的高速化和分梳輥鋸齒表面材料的耐磨改進兩方面。

（2）RIETER INGOLSTADT（立達）：其在發(fā)展過程中通過兼并捷克烏斯季公司和西德因果耳斯塔特公司而成為世界著名大型紡織機械企業(yè)，也體現(xiàn)了轉杯紡紡機制造企業(yè)開始中心化和集聚效應，立達公司在轉杯紡紗器技術上逐漸形成技術壟斷，旨在通過專利申請使本公司獨有的科研成果受到保護。

（3）SCHLAFHORST（賜來福）：德國傳統(tǒng)的紡織機械公司，從上世紀80年代開始就已經有支撐盤支承轉杯軸的相關技術的研發(fā)，其專利申請的分布重點還在于紡紗器分梳輥的表面除雜。

（4）上海淳瑞機械科技有限公司：盡管上海淳瑞的成立時間較晚（成立于2006年），但上海淳瑞較早將公司的發(fā)展規(guī)劃布局在轉杯紡技術方面，因此其轉杯紡專利申請數量較多，致力于轉杯紡研究的團隊人數也較為突出，主要涉及轉杯紡紗器軸承的減震、制動以及轉杯紡紗器假捻盤的改進設計等。

圖1全球申請量前5位申請人申請量分布圖

（5）SCHUBERT & SALZER（舒伯特·薩爾澤）：德國紡織機械制造商，其申請的重點布局在紡紗器軸承密封和凝聚槽表面耐磨材料兩方面。

2.3 技術演進路線

轉杯紡紗器領域早期的專利申請集中在轉杯中的凝聚槽和軸承兩方面的改進，這主要是紡紗工業(yè)生產過程中對紡紗質量和產量的內在要求決定的，例如轉杯表面材料的性能對紗條在轉杯內摩擦具有重要影響，進而影響所紡紗線表面光潔程度，同時紗條始終與轉杯表面高速摩擦，又對轉杯表面材料的耐磨性提出了很高的要求，從而影響轉杯的使用壽命。而其中專利申請量最多的是轉杯的軸承，由于轉杯紡紗技術就是應高產量、大卷裝的要求而產生[3]，因此在圍繞紡紗器的改進過程中，一條主線就是轉杯軸承轉速的不斷提高，從最初的每分鐘數千轉到如今的最快16萬轉/min，圍繞轉子軸與軸承支承面之間的有無接觸，開發(fā)設計出滾動軸承、空氣靜力軸承、磁性軸承，并且隨著軸承轉速的提高，噪聲和能耗反而下降；而對于紡紗器分梳輥，由于其起到將纖維條梳理成單纖維的作用，因此，其改進點主要圍繞分梳輥的鋸齒齒形、鋸齒表面硬度，以增強對纖維的梳理、除雜作用，并同時注重分梳輥自身耐磨性能，而設置更多的分梳輥則是為了利用轉杯紡紡制多組分混紡紗，以拓寬轉杯紡紗的產品品種；而在紡紗過程中，轉杯凝聚槽內不可避免地會沉積短纖維以及雜質[4]，這就需要定期清理，圍繞轉杯的清潔，主要有三種方式，一種是利用轉杯自身負壓，在紗尾的攪動下，雜質會被吸出轉杯進入收集裝置，二是用正壓空氣將轉杯內雜質吹離轉杯底部的出口，三是外置的刮刀組件伸入轉杯凝聚槽內進行旋轉清除。

3 結語

本文主要梳理了轉杯紡紗機中最核心部件紡紗器的相關專利申請，從技術分支分布、重要申請人、技術演進等方面進行了分析，為行業(yè)內相關企業(yè)的技術革新提供一定參考。