Кольцевое, роторное, вихревое и компактное прядение: системы штапельной полиэфирной пряжи и пиллингуемость

Полиэфирная филаментная нить (POY/DTY/FDY) вытягивается непосредственно из расплава в виде непрерывного филамента; эту физику и цепочку OEM мы рассматриваем в отдельных руководствах (см. руководства по расплавному формованию POY/FDY и текстурированию DTY). Однако, когда требуется хлопкоподобное туше, матовая поверхность и сухой гриф, полиэфир после расплава нарезается на короткие волокна (полиэфирное штапельное волокно, PSF) и пропускается через классическую линию штапельного прядения: разрыхление-трепание → чесание (кардочесание) → вытягивание → (ровница, для кольцевого) → прядение. Выбранная на этом последнем этапе система — кольцевая, роторная, пневмовихревая или компактная — определяет характер пряжи и, следовательно, поведение поверхности готового трикотажа. Настоящее руководство сравнивает эти четыре системы на инженерном уровне; о самом производстве PSF см. отдельное руководство.

Как четыре системы прядения формируют пряжу

Кольцевое прядение — старейшая и по-прежнему эталонная система: вытянутая ровница скручивается и наматывается через кольцо (ring) и бегунок (traveller), фиксируя волокна в плотную, регулярную спираль. Результат — самая прочная, самая ровная пряжа, но производительность низка (частота вращения веретена ограничена), и требуется предварительная подготовка ровницы/вытягивания. Компактное прядение — это эволюция кольцевого: на выходе зоны вытягивания добавляется зона аспирации (уплотнения); пучок волокон сужается непосредственно перед точкой кручения, благодаря чему выступающие волокна вовлекаются в крутку. Это сохраняет прочность кольцевой пряжи, заметно снижая ворсистость, — и именно эта разница имеет решающее значение для пиллинга.

При роторном (пневмомеханическом, open-end) прядении этап ровницы пропускается: лента вытягивания разделяется разрыхляющим валиком на отдельные волокна, потоком воздуха переносится в желоб быстро вращающегося ротора и там собирается и скручивается. Поскольку нет ни ровницы, ни кольца, достигается очень высокая производительность, но пряжа получается более объёмной, несколько меньшей прочности и обладает иным туше из-за обвитой структуры. При пневмовихревом (air-jet/vortex; VORTEX — торговое наименование Murata) прядении воздушный вихрь — вместо настоящей крутки — обвивает наружный слой пучка волокон вокруг сердечника: образуются параллельная сердцевина плюс плотно обвитая оболочка. Эта обвитая оболочка делает пряжу исключительно гладкой и маловорсистой — поэтому вихревая пряжа демонстрирует наименьшую склонность к пиллингу.

Туше, прочность и ворсистость

• Кольцевая/компактная: наибольшая прочность и самое мягкое, самое наполненное туше; кольцевая — средняя ворсистость, компактная — низкая ворсистость. Предпочтительны для премиального трикотажа и деликатных оттенков.
• Роторная: средняя прочность, более объёмное и более «открытое» туше с хорошей укрывистостью; низкая-средняя ворсистость. Сильна для экономичных объёмов в более грубых номерах.
• Пневмовихревая: прочность, близкая к кольцевой, более жёсткое/прохладное и сухое туше, наименьшая ворсистость; обвитая оболочка даёт наиболее стойкую к истиранию и пиллингу поверхность.
• Все числовые диапазоны являются ориентировочными и меняются в зависимости от номера, тонкости волокна (dpf), длины штапеля и настроек машины; прочность/удлинение по ASTM D2256 / ISO 2062, ворсистость — датчиками типа Uster.

Главный вопрос: пиллингуемость

Пиллингуемость — это спутывание и узлообразование под действием трения свободных кончиков волокон, выступающих с поверхности ткани. Поскольку полиэфир обладает высокой прочностью волокна — в отличие от хлопка — образующиеся катышки не отрываются и не опадают легко, а остаются закреплёнными на поверхности; именно поэтому контроль пиллинга в полиэфире напрямую связан со структурой пряжи. Логика такова: чем больше свободных или незакреплённых кончиков волокон на поверхности, тем выше склонность к пиллингу. Кольцевая пряжа ровная, но при средней ворсистости пиллингуется на среднем-высоком уровне; компактная заметно снижает это, вовлекая выступающие кончики в крутку. В роторной пряже часть кончиков связана в обвивающей структуре (средний уровень). В вихревой/пневмовихревой пряже наружные волокна плотно обвиты вокруг сердечника, оставляя наименьшее число свободных кончиков, — поэтому вихревая пряжа даёт наименьшую пиллингуемость, особенно на гладких трикотажных поверхностях.

Конструктивные рычаги: более тонкое волокно (dpf) умножает число кончиков и повышает пиллинг; более длинный штапель и более высокая крутка связывают кончики и снижают его; система прядения же задаёт этот баланс с самого начала. Со стороны отделки крашение/термофиксация и поверхностные обработки могут изменить эффект, но выбор пряжи остаётся основой. Пиллингуемость обычно оценивается методом ICI или Мартиндейла (ISO 12945-1/-2, ASTM D3512/D4970) и оценивается по шкале от 1 (сильный) до 5 (отсутствует). Об испытании на пиллинг и измерении качества трикотажа см. наши соответствующие руководства.

Реальные OEM-производители и семейства машин

• Rieter (Швейцария) — эталонный OEM, предлагающий все четыре системы под одной крышей: кольцевая G 38 и компактная K 48 (частота вращения веретена до ~28 000 об/мин, ориентировочно), роторная R 70 (частота вращения ротора до ~125 000 об/мин, ориентировочно) и пневмовихревая J 26 (выпуск до ~500 м/мин, ориентировочно).
• Saurer (Schlafhorst) Autocoro 11 — автоматическая роторная машина четвёртого поколения с индивидуальным приводом веретена; до ~816 прядильных позиций; с оптимизированными под переработку вариантами подачи (Recycling Xtreme/rX), хорошо подходящими для rPSF.
• Murata/Muratec VORTEX 870 EX — рыночный эталон пневмовихревой системы; скорость выпуска до ~550 м/мин (ориентировочно), с фирменной чертой низкой ворсистости и низкого пиллинга.
• Со стороны подготовки и кольцевого прядения Trützschler, Marzoli и Toyota (разрыхление-трепание, чесание, вытягивание, ровница) дополняют процесс. Все значения об/мин и м/мин являются ориентировочными верхними пределами уровня OEM-заголовков; реальные рабочие значения снижаются в зависимости от номера, волокна и условий партии.

Какая система для какой ткани

Выбор системы — это игра баланса: стоимость и скорость (роторная, затем вихревая), прочность и туше (кольцевая/компактная), стойкость к пиллингу (вихревая, затем компактная). Грубое правило: там, где на первом месте мягкость и премиальные оттенки, выбирают компактную/кольцевую; там, где в грубых номерах важны экономичный объём и хорошая укрывистость, — роторную; там, где требуются прохладное/сухое туше и наименьший пиллинг для активных/спортивных и часто стираемых поверхностей, выделяется вихревая. Решение обычно принимается не по одному свойству, а путём взвешивания этих четырёх осей применительно к конечному назначению. Тонкость волокна, длина штапеля и крутка двигают все четыре оси вместе, поэтому имеет смысл согласовать номер и целевой класс пиллинга с вашим поставщиком пряжи на уровне TDS.