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环锭纺一直是占据纱线生产总量80%以上的重要纺纱方法,为进一步提高环锭纺纱产品性能,集聚纺、柔洁纺等环锭纺纱新技术应运而生,这些技术通过减小加捻三角区或在线降低纤维模量等方式改善所纺纱线性能。本课题依据环锭纺成纱原理与棉纤维特性,研发了给液纺纱技术,通过直接接触形式对前罗拉钳口与导纱钩之间的加捻段纤维须条进行给液处理,利用液体与棉纤维间的润湿与粘合以及机械作用贴伏毛羽,并将其再次卷入须条内部,从而提高成纱性能。首先,深入研究了给液纺技术原理。给液纺,即利用纤维与具有针对性液体之间的润湿与粘合作用使纤维可控,通过直接接触而产生的外力作用贴伏毛羽,并借助外力接触与液体粘度产生的捻度差将贴伏的毛羽重新捻入纱体内部,同时通过液体的润湿与粘合性能使纤维须条紧密贴合,进一步增强纱线强力与耐磨寿命的纺纱方法。液体对棉纤维的润湿与粘合作用是实现给液纺的基础,通过对液体与棉纤维间润湿与粘合作用的分析可知,所选粘合剂结构与棉纤维相似,且溶液表面张力在靠近98 mN/m的过程中,两者间粘合功也逐渐增强,结合溶液较低的表面张力及粘度所拥有的润湿性能,才能获得更好的润湿与粘合效果。为深入探究给液纺提高纱线性能的本质,详细分析纺纱过程中纤维受力运动的情况,研究给液纺助纺机理。理论分析表明,在一定纤维细度长度的条件下,较强的溶液润湿与粘合效果和外力接触作用才是给液纺提高成纱性能的关键,而外力作用还需考虑其造成的捻度传递阻碍而加以限制。其次,为实现给液纺纱技术设计了转轮型与溢管型两种装置。转轮型装置中转轮旋转带动液体附着其表面,须条经过转轮完成给液处理,转轮转速变化可实现与须条间不同相对速度;溢管型装置将转轮改为固定溢液管,通过加压使液体溢出完成给液处理,溢液管与须条间存在固定相对速度,液体溢出可控,运行更为稳定。根据棉纤维的亲水性,以纯水给液进行纺纱试验,通过高速摄像机对纺纱过程的观察可知,不同相对速度会改变须条表面纤维运动,纱线表面纤维分布也产生变化。纱线性能测试结果表明,无水纺纱试验时,14.5 tex纯棉纱线有害毛羽仅减少5%,而以纯水给液采用转轮型装置试验时,有害毛羽减少最高达34%,略高于须条输出速度的转轮转速更有利于减少有害毛羽根数,这是由于指向须条输出方向的前向毛羽占比较大;而采用具有固定相对速度的溢管型装置试验时,有害毛羽减少25%左右,因此,以纯水给液时两型装置各有优势,同时也说明液体润湿与粘合作用在给液纺中的重要性。然后,采用与棉纤维结构相似的CMC-Na配制1-7‰浓度的溶液,溶液表面张力与粘度测试结果表明,CMC-Na浓度增加会提高溶液表面张力和粘度（20-272 m Pa·s）,因此其对棉纤维的粘合功增加,润湿性能减弱。以CMC-Na溶液进行纺纱,随浓度增加纱线直径减小,当浓度达到5‰时直径可减小8.6%,并保持稳定。通过荧光标记法测试纺纱过程中溶液在须条表面附着量结果表明,提高浓度会增加溶液附着量,但浓度超过5‰时溶液附着量不再增加。采用高速摄像机观察测算须条在线捻度与形态可知,在线捻度损失率均在10-14%,此范围不会增加纺纱断头率,且须条表面毛羽明显减少。测试纱线带液量约为0.7 g/1000m,纱线回潮率不受影响,纱线中粘合剂质量比也极小。试验结果证明,纺纱过程中仅有微量溶液与须条接触,且助纺效果显著。采用两种装置纺纱,纱线性能测试结果表明,随CMC-Na溶液浓度增加,14.5 tex纯棉纱线有害毛羽减少65%以上,络筒后有害毛羽减少率保持一致,同时强度提高15%以上,耐磨寿命提升10%以上,其余纱线性能均无变化,两型装置间并无明显差异,当浓度达5‰后纱线性能基本稳定。另外,以CMC-Na溶液给液时,转轮转速并不会影响有害毛羽根数,因此溢管型装置在使用过程中更具优势。最后以CMC-Na为基础,复配CMC-Na/PAM及CMC-Na/PVA两种溶液体系。CMC-Na/PAM溶液表面张力与粘度测试结果表明,PAM可增加溶液表面张力和粘度（110-280 m Pa·s）,因此溶液粘合功提高,润湿性能减弱。以CMC-Na/PAM溶液纺纱,在线捻度损失率在12-14%之间,随PAM浓度增加,纱线直径不再变化。通过荧光标记法测试溶液附着量结果表明,提高PAM浓度会增加溶液附着量。由溢管型装置进行纺纱的纱线性能测试结果表明,CMC-Na/PAM溶液可使14.5 tex纯棉纱线有害毛羽减少90%以上,耐磨寿命提升20%以上,但单纱强度变化并不显著。结合不同溶液的在线捻度损失率相似可知,在外力接触形成一定捻度差后,有害毛羽的显著降低主要源于溶液的润湿与粘合效果。另外,PVA可降低溶液粘合功且增加润湿性能,以CMC-Na/PVA溶液纺纱,随PVA浓度增加,纱线直径同样不变,但溶液附着量有略微降低。纱线性能测试结果表明,CMC-Na/PVA溶液可使纱线强度提高25%以上,耐磨寿命提升40%以上,但并不会进一步减少有害毛羽根数。采用中心复合设计分析三种粘合剂浓度影响给液纺纱线有害毛羽减少率、断裂强度提高率和耐磨寿命提升率的响应曲面模型,模型预测在CMC-Na浓度为5.46‰、PAM浓度为0.16‰、PVA浓度为0.44‰时,三项性能达到最优,且实验验证表明预测值与实验值可获得较好匹配。综上所述,给液纺纱技术是利用溶液与棉纤维间的润湿与粘合作用以及接触带来的贴伏作用强化纤维捻合效果,可大幅度提高成纱性能。当外力接触作用形成一定捻度差时,对于成纱性能的提高主要依靠溶液对棉纤维的润湿与粘合效果。采用CMC-Na、PAM与PVA构建复配溶液体系进行纺纱,14.5 tex纯棉给液纺纱线3 mm及以上有害毛羽减少达89.6%（筒纱有害毛羽减少达87.4%）、断裂强度提高达28.5%、耐磨寿命提升达50.6%。