中国近代纺纱设备和纺纱技术的发展

发表于 2021-1-30 21:58:45

中国近代纺纱，就棉纺而言，在其形成过程中，经历了对西方动力纺纱机器设备从引进、推广到仿造、革新的过程。在动力机器纺纱技术的影响下，手工纺纱机具也有所革新，为手工纺纱在动力机器纺纱生产形成之后仍能长期存在，提供了技术基础。至于毛、麻、绢纺，则在整个近代，还只处于动力纺纱机器的引进、推广阶段。

一、动力机器引进前夕的纺纱技术
中国在动力机器引进前夕，手工纺纱机器已经达到很高的水平。

三锭脚踏纺车

纺纱有多种形式的复锭脚踏纺车，1人可以同时纺2～3根纱。欧洲产业革命前也曾出现过有两个锭子的纺车，但“能够同时纺两根纱的纺纱工人，几乎和双头人一样不易找到。

三锭脚踏纺车的结构

合股捻线广泛采用的20锭转轮推车式捻线架和 56锭退绕上行式竹轮大纺车，都适于相当规模的手工作坊使用。

以上这些与西欧产业革命时期所推广的机器相比，纺车上还缺牵伸机构，因此牵伸是在人手和锭尖之间进行，难以多锭化。至于捻线，除了未使用“二次能源”(蒸汽发动机)之外，一点也不落后。而且如上行式加捻方法，现代最新式捻线机上正在采用。

发表于 2021-1-30 22:05:32

二、动力纺纱机器的引进和推广
19世纪80～90年代，开始引进西欧动力纺纱机器。如甘肃织呢局引进德国全套粗梳毛纺纺纱、织造和染整设备;上海机器织布局和湖北织布局引进英国和部分美国的全套棉纺和棉织机器。当时棉纺的工艺流程是:原棉要经过松包、给棉、开棉，再经3道清棉，头道清棉成卷后，在第二、第三道都是4个棉卷并合，三道棉卷经梳棉成生条，再经3道并条，每道都以6根并合，成为熟条，然后通过3道粗纱机纺成粗纱，最后上细纱机纺成细纱。本厂自用的纱送去络筒或卷纬，销售的纱则经摇绞打包出厂。粗梳毛纺工艺流程，则几乎和现代一样。这些引进的机器的技术水平，在当时世界上是先进的。但当时中国还没有自已的纺织技术人员，起初掌握不了关键技术。对于原料选配、防火措施、工艺操作、生产调度等都一无所知，完全依赖聘请的洋技术人员，以致洋人一走，不久便发生甘肃织呢局锅炉爆炸(1883年)和上海机器织布局失火全部焚毁(1893年)等重大事故，导致全厂停产。当时引进的设备也多不能与国产原料相适应。机器的制造质量也完全不能与后来所造的相比。如当时牵伸罗拉未经淬火，易于磨损;皮辊芯子固定，常有轧煞，影响产品质量。在这种技术条件下，我国棉纺厂生产棉纱以14英支为主，用于织造14磅布。每锭每24小时约产14英支纱1磅。工人挡车能力，清棉每机1人，梳棉每6台1人，粗纱每台2人，细纱每台(400锭)4人，摇纱每台1～2人。此外还有出废花、收回花、送筒、捐纱、收管、摆管、帮接头等辅助工人。总计每万锭工厂需用工人约650人。

开棉除尘机

19世纪末20世纪初，英国、日本等外资纺织厂在中国相继开办。英国、日本的技术和管理经验逐步传入中国。接着民族资本纺织厂渐多。民资厂聘请归国留学生，特别是聘请曾在日资在华工厂工作过的人为技术骨干，并逐步开始自行培养不同层次的技术人才。这样，中国人才逐步掌握动力机器纺纱技术，并进行局部的改进，使外国制造的机器能够适应中国的原料、市场和环境条件。在工艺和技术管理方面，也逐步掌握了随纱的支数、用途、季节等条件选配适当长度、粗细、强力、转曲、色泽的原棉。设备保全、保养方面，学会了平车、揩车、磨车以及定位、吊线、求水平等技术。运转方面则推行了分段、换筒、落纱、接头、生头以及加油、清扫等的合理化工作法。为了交流研讨技术，出版了华商纱厂联合会季刊、恒丰纺织技师手册等书刊。

清棉成卷机

20世纪初，西方先进国家对纺纱的牵伸机构进行了几次革新。1906年发明的三罗拉双区牵伸只有7～8倍，1911年出现的皮圈式便提高到18～20倍。1923年卡氏皮圈式更有改进，牵伸可达25倍。这些新技术由英国人和日本人逐步传入中国。日本人在仿造中还有创新，如日东式、大阪机工式等在日资在华工厂中广泛使用，不久为中国人所掌握。

条卷机

随着技术水平的提高，纺纱支数也有所提高。16英支成了标准产品，用于织1 2磅细布。工人挡车能力也提高到梳棉每人12台，粗纱每两台3人，细纱每台3人，摇纱每台1人。此外，辅助工大多数被取消。每万锭用工减至600人。

发表于 2021-1-30 22:19:28

三、动力纺纱机器的改进和革新
中国技术人员在掌握了引进的新型纺纱机器技术之后，不断作出改进和革新。早在20世纪20年代，因美国造清棉机除尘效率差，就自行添置补充。英国造细纱机用锭绳传动，打滑较多，就改造成美国式的锭带传动。并条、粗纱、细纱各机的下罗拉都进行淬火，以减少磨损，而上面的皮辊均改为活套，使其转动灵活。

盖板梳棉机

到30年代，欧美各国在纺纱设备上多有改进。如造出单程清棉机，即把松包、给棉、开棉、清棉联合成一部机器。又造出并卷机、单程粗纱机、大牵伸与超大牵伸细纱机等。那时引进设备已有采用这些新型机台的。

并条机

1932年41家华商棉纺厂的设备按制造年份所占的百分比

制造年份	运转年龄/年	百分比/%
制造年份	运转年龄/年	松包	给棉	开棉	清棉	梳棉	并条	粗纱	细纱
1929～	< 5	44	31	34	12	13	12	9	14
1924～ 1928	6～10	19	18	15	10	3	3	5	3
1919～1923	11～15	23	23	30	42	45	42	45	39
1914～1918	16～20	10	13	6	8	11	17	16	10
1909～1913	21～25	—	6	5	5	5	3	4	4
1899～1908	26～35	2	2	4	6	4	2	5	7
1886～1898	36～47	2	7	6	17	19	21	16	23
合计		100	100	100	100	100	100	100	100
运转>20年		4	15	15	28	28	26	25	34
运转<10年		63	49	49	22	16	15	14	17

由表可见，开棉设备半数以上使用还不到10年;清棉到粗纱则1/4以上使用超过20年;细纱设备1/3以上使用超过20年。这说明在20年代，开棉部分的设备大都进行了改造更新。细纱机的改造大都只是更换牵伸机构、锭带盘等一些零部件，原来机架和大部零件改造后仍在继续使用。这种改造，包括牵伸部分改用罗拉式或皮圈式大牵伸;各工序改用大卷装(如加长粗纱、细纱的筒管);粗纱由3道改为2道，有的甚至改为单程;梳棉机上添装连续抄针器;清棉3道改为2道等等。工艺流程得到简化，机器效率提高。我国自行仿造纺纱机器的铁工厂、机修厂也纷纷出现。在这种技术基础上，纺纱支数有提高，20英支成了标准商品。1932年25家华商纱厂所纺纱支产量见表25。由表可见，上海的水平比内地为高。

棉纺头道粗纱机

在华日资纱厂则以纺32英支为多。引进精梳机的工厂，有纺到 60、80英支的，可用于织造府绸、直贡呢、玻璃纱、麻纱(细薄棉织物)、洋标、雨衣布等。工人挡车能力有提高，清棉每人两台，梳棉每人16～20台，并条每人18～21尾，头道粗纱每人1台，二道粗纱每人两台，单程粗纱每人2～4台，细纱每台1～2人。每万锭用工减到200人以下。据1932年国际劳工局资料，每万锭需工人数，日本61人，英国40人，美国34人。与这些国家相比，还有不小差距。

1932年25家华商纱厂纱支比例

英支	上海10家/%	其它地区15家/%	24小时平均产量/磅/锭
10	13	13	1.91
12	5	15	1.49
16	14	35	1.11
20	42	25	0.93
32	8	2	0.56
42	3	< 1	0.36
其它	15	10	—

抗日战争期间，中国技术人员因地制宜，创造并推广了一些适于战时使用的短流程、轻小型纺纱成套设备，其中比较成熟的有新农式和三步法。

细纱机

新农式成套纺纱机是在抗日战争初期由企业家荣尔仁和纺织专家张方佐等创议，由上海申新二厂技术人员创制。此机在大西南后方推广使用，颇受欢迎。整套设备包括卧式锥形开棉机、末道清棉机、梳棉机、头二道兼用并条机、超大牵伸细纱机、摇纱机和打包机。每套128锭，占地面积只75平方米，动力为10马力。全套设备可用两辆卡车载运，所以极便于偏僻山区使用。这套机器是从当时通用的动力机器加以简化、缩小，重行设计制造的，全部采用钢铁材料，每台机器配小电动机单独传动(当时大厂的机器大都用天轴集体传动)。开棉、清棉、梳棉机机幅只有750毫米。并条机采用5罗拉大牵伸，每台配有头道、二道各3眼并列。省去了粗纱机，二道棉条直接上超大牵伸细纱机。细纱牵伸改为4罗拉双皮圈式，牵伸可达40倍。摇纱、打包也相应简化。

无锡荣家的1930年制造的纺纱机（无锡博物馆）

三步法成套纺纱机由纺织专家邹春座等在无锡和嘉定同时创制，并投入生产。这套机器把原来棉纺的清棉、梳棉、并条、粗纱、细纱、摇纱和成包等7道工序合成弹棉、并条、细纱3道成纱，配上摇纱和成包即成纺纱全过程。弹棉机用刺辊开松，出机净棉做成小条以小卷喂入。细纱机为三罗拉双区双皮圈超大牵伸，由棉条直接成纱，牵伸可达50～100倍。这套机器结构简化。如牵伸机构设计成可以无须调节罗拉隔距;细纱卷绕成形改为花篮螺栓式，由后罗拉尾部凸轮拨针拨动齿轮，使其回转形成级升。每台细纱机初造48锭，后改为84锭。全套机器均用铁木结构，除了最必要的关键零件，如轴、轴承、齿轮、罗拉、锭子、锭座，钢领等用钢铁材料外，其余全部采用木条由对销螺栓交叉连接，不用接榫。这样，加工制造和安装极为方便。成纱质量可与大型机器所产相匹敌。

间断式和单程式清棉

新农式、三步法以及其它类似的简化纺纱机系列是以纺织厂为主小批量试造和试用的。在当时战争环境下，没有可能进一步作大批量、标准化的探索和生产。因此在战争结束，发达国家更新下来的廉价“二手(旧)设备”大量输入我国时，需要花大力气的简易系列定型工作就不可能有人关心，终于成为昙花一现，销声匿迹了。但是，这些简化改革取得的成果，对今天革新现有设备也有启发意义。如高效率的刺辊开松，固定隔距的牵伸装置等。

单程式清棉机

抗日战争结束后，技术人员对细纱牵伸机构也进行过改革，主要有纺建式和雷炳林式等。

纺建式大牵伸由中纺公司上海第二纺织机械厂于 1947年设计制造，.主要是把原来日本仿造的改进型卡氏大牵伸的皮圈架改为上下分开，并把前中后弹簧加压改为可调。改后牵伸可达30倍。

炳林大牵伸以创制人命名，主要把原来固定皮圈销改为上销用弹簧控制的活动式。这样，无论纱条粗细如何变化，上下皮圈销口始终能起夹持作用。

以上这些革新，为中华人民共和国成立以后发展阶段的全面技术革新开创了先例。

发表于 2021-1-30 22:23:53

四、新型机台的利用和工艺改进

在引进新型纺纱设备的使用方面，我国技术人员摸索出了一套针对原料特性的不同工艺。如清棉工程，对27毫米以下的棉花(印度棉和低级美棉)须加强大的冲击力，采用单道喂棉和3翼斩刀打手，且让打手在给棉板嘴边直接把棉花打下。对28毫米以上的长绒棉等原料，则采用3根喂棉辊及豪猪式打手，其作用较柔和。对于染色棉花，则采用梳针打手，可使棉卷光洁。在除尘方面，采用了布袋滤尘器，大大改善了清棉、梳棉车间的劳动条件。

条卷机

采用条卷、抽卷成条、精梳的工厂逐步增多。条卷机把梳棉生条并成整齐的棉片，并成14磅重的小卷。抽卷成条机通过5列罗拉牵伸，把小卷抽长拉细成条，每个小卷正好装满1只棉条筒，中间没有接头。条卷、抽卷成条与精梳机配套使用，使纺纱支数大大提高，产品添加了不少轻薄优良品种。

并卷机

大牵伸粗纱机可由230 ,250或300毫米直径的条筒喂入。棉条经横动喇叭口进入后罗拉。牵伸分前后两区，各有两对罗拉，牵伸都可达5倍，总牵伸达25倍。两牵伸区之间有横动集合器，用来收扼自后部进入前部的须条。前部两对罗拉中间插入束边器，以控制牵伸区内须条的宽度。

还有一种渐展式粗纱机，4列罗拉合为1个牵伸区，其总牵伸被分配于各对罗拉之间，自上游向下游渐次增大，总牵伸可达12倍。此机可与大牵伸粗纱机配合使用。如大牵伸粗纱机用20倍牵伸，而渐展式粗纱机用8倍牵伸，(双根喂入)两机配合，二道粗纱总牵伸可达80倍，用熟条可直接纺成末道粗纱。

棉精梳机

细纱机的牵伸机构有3种形式。 ① 罗拉式。以瑞士立达式为代表，分为3列式和4列式。3列式较为普及，但牵伸只有7～8倍。4列式的第二排上罗拉直径改细，可使前罗拉与第二罗拉间的距离靠拢，增强对短纤维的控制，牵伸可达12倍。②单皮圈式。有3列罗拉，在第二排下罗拉上套有皮圈。在前、二罗拉之间还有皮圈销，使皮圈前端得以十分接近前钳口。皮圈销上方有一根小铁辊控制纤维。前罗拉与第二排罗拉的上罗拉均为皮辊。后罗拉之上罗拉为自重加压式铁辊。前罗拉与第二排罗拉间的隔距可按所纺原料纤维长度不同而调节。这种牵伸机构的牵伸可达18～20倍。③双皮圈式。以卡氏式为代表，有一对皮圈分别套在第二排的上下罗拉上。上下皮圈在下游方向各有一根皮圈销，二者互相贴近，并伸向前钳口，故对短纤维的控制更加完善。牵伸可达25倍。日本人改进的日东式、大阪机工式等则都是在卡氏式基础上，作了结构改进，使其更便于装拆、保养。

细纱机还有一些改进。如采用升降式导纱钩，可随钢领板的升降以较小的动程同步升降，使纺纱气圈高度不致变化过于急剧;锭子采用滚珠轴承，锭子传动全部改为锭带式，锭带盘也配滚珠轴承并加张力调整装置。这些改进使全机锭子运转均一，全机所有纱管上的纱捻度可以一律。锭带盘的位置还可以改变，以适应翻改细纱捻向的需要。隔纱板采用平面铸式，消除了棱角与突起，减少了飞花的积聚。此外，有的机台还加上一些特别的附属装置。如在全机启动与关车时，可供给一段额外的张力，从而减少“小辫子”纱;衬纱运动装置，可在直接纺纬纱用管纱时，先在空管上绕几圈衬纱，以适应自动换纬织机的需要;满管自停装置，能在管纱绕至一定高度对全机自动关车，以保证每落纱的管纱绕纱长度一致，避免冒头纱。

环锭捻线机也有不少改进。供纱架因采用多头纱管而使纱管数量大减，构造得以简化而紧凑。罗拉装置有干式和湿式两种，下排罗拉装测长装置，能于到达预定长度而自动关机。锭速较前大有提高，这是由于辊筒和锭带盘都采用了滚珠轴承。另外，每锭装上下两个气圈控制环，围于纱管的外面，环在挡车侧有缺口，以便穿头;钢领改用自动吸油或吸脂式。这些都有利于降低捻线张力。

络筒机

环锭细纱机和捻线机有多种传动方法:由机头上的电动机以平皮带和张力轮拖动，关车时将平皮带移到活络皮带盘上即可;地上电动机通过三角皮带传动;变速马达直接和辊筒轴连接，始纺和将满管时，自动以慢速转动，纺中纱时则快速运转。至于天轴集体传动已逐步减少。

摇纱机上曾试装过着水槽，使摇纱与着水可以同时完成，保证成纱的适当回潮，免去专门的管纱着水工序，避免了管纱内外层着水的不匀以及因此而导致的纱线强力不匀，还可避免过去着水管纱络筒时对机器的锈蚀。

毛麻绢纺纺纱，总体来说还处在引进、推广阶段。机器系列和工艺，甚至某些产品名称，都是完全模仿西方的。

发表于 2021-1-30 22:24:26

五、手工纺纱机的革新
受西方动力机器纺纱技术的影响，我国近代手工纺纱机也曾出现过不少革新，从而延长了手工纺纱与机器纺纱并存的时间。

20世纪20～30年代，河北定县出现过能同时纺80根纱的大纺车;河北威县出现过每天产16英支纱1斤的改良纺车;江苏海门曾有人创制能够同时完成弹棉、并条、纺纱全过程的纺车。抗日战争开始后，由农产促进委员会主任穆藕初发起，综合各地土纺车经验，集长去短，创制成七七棉纺机，每套配弹棉机1台、纺纱机20台、摇纱机4台、打包机1台，总造价不到1200元。每10小时可产16英支棉纱10公斤，全部由人力发动，不用电力。纺纱机每台32锭，有32个白铁筒装入事先开松搓好的棉条。车顶有32卷纱轴，每轴上纱的头端与棉条的尖相点接，人用脚踩踏板，即可使白铁筒回转给纱条加捻。同时，卷纱轴也回转把纱轴引卷绕，其作用原理与1877年日本所创制的“大和纺”差不多。这种手工机器曾在后方许多地区推广使用，但成纱均匀度比动力机器所纺的纱差得多，只供制造低档产品。

在浙江农村曾发现流传下来的多锭纺纱车，结构基本与七七棉纺机相同。其特色是在白铁筒和卷纱轴之间加上了利用纺纱张力自动控制纱条粗细的装置，使成纱质量大大提高，而且制作十分简易。

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