中國近代紡紗設備和紡紗技術(shù)的發(fā)展

中國近代紡紗，就棉紡而言，在其形成過(guò)程中，經(jīng)歷了對西方動(dòng)力紡紗機器設備從引進(jìn)、推廣到仿造、革新的過(guò)程。在動(dòng)力機器紡紗技術(shù)的影響下，手工紡紗機具也有所革新，為手工紡紗在動(dòng)力機器紡紗生產(chǎn)形成之后仍能長(cháng)期存在，提供了技術(shù)基礎。至于毛、麻、絹紡，則在整個(gè)近代，還只處于動(dòng)力紡紗機器的引進(jìn)、推廣階段。

一、動(dòng)力機器引進(jìn)前夕的紡紗技術(shù)
中國在動(dòng)力機器引進(jìn)前夕，手工紡紗機器已經(jīng)達到很高的水平。
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三錠腳踏紡車(chē)

0 T. i! X7 r. N紡紗有多種形式的復錠腳踏紡車(chē)，1人可以同時(shí)紡2～3根紗。歐洲產(chǎn)業(yè)革命前也曾出現過(guò)有兩個(gè)錠子的紡車(chē)，但“能夠同時(shí)紡兩根紗的紡紗工人，幾乎和雙頭人一樣不易找到。

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三錠腳踏紡車(chē)的結構

合股捻線(xiàn)廣泛采用的20錠轉輪推車(chē)式捻線(xiàn)架和 56錠退繞上行式竹輪大紡車(chē)，都適于相當規模的手工作坊使用。
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以上這些與西歐產(chǎn)業(yè)革命時(shí)期所推廣的機器相比，紡車(chē)上還缺牽伸機構，因此牽伸是在人手和錠尖之間進(jìn)行，難以多錠化。至于捻線(xiàn)，除了未使用“二次能源”(蒸汽發(fā)動(dòng)機)之外，一點(diǎn)也不落后。而且如上行式加捻方法，現代最新式捻線(xiàn)機上正在采用。

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二、動(dòng)力紡紗機器的引進(jìn)和推廣
) B5 R, q- ]2 u7 K/ x19世紀80～90年代，開(kāi)始引進(jìn)西歐動(dòng)力紡紗機器。如甘肅織呢局引進(jìn)德國全套粗梳毛紡紡紗、織造和染整設備;上海機器織布局和湖北織布局引進(jìn)英國和部分美國的全套棉紡和棉織機器。當時(shí)棉紡的工藝流程是:原棉要經(jīng)過(guò)松包、給棉、開(kāi)棉，再經(jīng)3道清棉，頭道清棉成卷后，在第二、第三道都是4個(gè)棉卷并合，三道棉卷經(jīng)梳棉成生條，再經(jīng)3道并條，每道都以6根并合，成為熟條，然后通過(guò)3道粗紗機紡成粗紗，最后上細紗機紡成細紗。本廠(chǎng)自用的紗送去絡(luò )筒或卷緯，銷(xiāo)售的紗則經(jīng)搖絞打包出廠(chǎng)。粗梳毛紡工藝流程，則幾乎和現代一樣。這些引進(jìn)的機器的技術(shù)水平，在當時(shí)世界上是先進(jìn)的。但當時(shí)中國還沒(méi)有自已的紡織技術(shù)人員，起初掌握不了關(guān)鍵技術(shù)。對于原料選配、防火措施、工藝操作、生產(chǎn)調度等都一無(wú)所知，完全依賴(lài)聘請的洋技術(shù)人員，以致洋人一走，不久便發(fā)生甘肅織呢局鍋爐爆炸(1883年)和上海機器織布局失火全部焚毀(1893年)等重大事故，導致全廠(chǎng)停產(chǎn)。當時(shí)引進(jìn)的設備也多不能與國產(chǎn)原料相適應。機器的制造質(zhì)量也完全不能與后來(lái)所造的相比。如當時(shí)牽伸羅拉未經(jīng)淬火，易于磨損;皮輥芯子固定，常有軋煞，影響產(chǎn)品質(zhì)量。在這種技術(shù)條件下，我國棉紡廠(chǎng)生產(chǎn)棉紗以14英支為主，用于織造14磅布。每錠每24小時(shí)約產(chǎn)14英支紗1磅。工人擋車(chē)能力，清棉每機1人，梳棉每6臺1人，粗紗每臺2人，細紗每臺(400錠)4人，搖紗每臺1～2人。此外還有出廢花、收回花、送筒、捐紗、收管、擺管、幫接頭等輔助工人?？傆嬅咳f(wàn)錠工廠(chǎng)需用工人約650人。
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開(kāi)棉除塵機

19世紀末20世紀初，英國、日本等外資紡織廠(chǎng)在中國相繼開(kāi)辦。英國、日本的技術(shù)和管理經(jīng)驗逐步傳入中國。接著(zhù)民族資本紡織廠(chǎng)漸多。民資廠(chǎng)聘請歸國留學(xué)生，特別是聘請曾在日資在華工廠(chǎng)工作過(guò)的人為技術(shù)骨干，并逐步開(kāi)始自行培養不同層次的技術(shù)人才。這樣，中國人才逐步掌握動(dòng)力機器紡紗技術(shù)，并進(jìn)行局部的改進(jìn)，使外國制造的機器能夠適應中國的原料、市場(chǎng)和環(huán)境條件。在工藝和技術(shù)管理方面，也逐步掌握了隨紗的支數、用途、季節等條件選配適當長(cháng)度、粗細、強力、轉曲、色澤的原棉。設備保全、保養方面，學(xué)會(huì )了平車(chē)、揩車(chē)、磨車(chē)以及定位、吊線(xiàn)、求水平等技術(shù)。運轉方面則推行了分段、換筒、落紗、接頭、生頭以及加油、清掃等的合理化工作法。為了交流研討技術(shù)，出版了華商紗廠(chǎng)聯(lián)合會(huì )季刊、恒豐紡織技師手冊等書(shū)刊。

清棉成卷機

8 ^. J9 K' v. S0 u. D- x' t20世紀初，西方先進(jìn)國家對紡紗的牽伸機構進(jìn)行了幾次革新。1906年發(fā)明的三羅拉雙區牽伸只有7～8倍，1911年出現的皮圈式便提高到18～20倍。1923年卡氏皮圈式更有改進(jìn)，牽伸可達25倍。這些新技術(shù)由英國人和日本人逐步傳入中國。日本人在仿造中還有創(chuàng )新，如日東式、大阪機工式等在日資在華工廠(chǎng)中廣泛使用，不久為中國人所掌握。

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條卷機

隨著(zhù)技術(shù)水平的提高，紡紗支數也有所提高。16英支成了標準產(chǎn)品，用于織1 2磅細布。工人擋車(chē)能力也提高到梳棉每人12臺，粗紗每?jì)膳_3人，細紗每臺3人，搖紗每臺1人。此外，輔助工大多數被取消。每萬(wàn)錠用工減至600人。
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三、動(dòng)力紡紗機器的改進(jìn)和革新
中國技術(shù)人員在掌握了引進(jìn)的新型紡紗機器技術(shù)之后，不斷作出改進(jìn)和革新。早在20世紀20年代，因美國造清棉機除塵效率差，就自行添置補充。英國造細紗機用錠繩傳動(dòng)，打滑較多，就改造成美國式的錠帶傳動(dòng)。并條、粗紗、細紗各機的下羅拉都進(jìn)行淬火，以減少磨損，而上面的皮輥均改為活套，使其轉動(dòng)靈活。
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蓋板梳棉機

到30年代，歐美各國在紡紗設備上多有改進(jìn)。如造出單程清棉機，即把松包、給棉、開(kāi)棉、清棉聯(lián)合成一部機器。又造出并卷機、單程粗紗機、大牽伸與超大牽伸細紗機等。那時(shí)引進(jìn)設備已有采用這些新型機臺的。

并條機

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1932年41家華商棉紡廠(chǎng)的設備按制造年份所占的百分比

制造年份	運轉年齡/年	百分比/%
		松包	給棉	開(kāi)棉	清棉	梳棉	并條	粗紗	細紗
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
合計		100	100	100	100	100	100	100	100
運轉>20年		4	15	15	28	28	26	25	34
運轉<10年		63	49	49	22	16	15	14	17

由表可見(jiàn)，開(kāi)棉設備半數以上使用還不到10年;清棉到粗紗則1/4以上使用超過(guò)20年;細紗設備1/3以上使用超過(guò)20年。這說(shuō)明在20年代，開(kāi)棉部分的設備大都進(jìn)行了改造更新。細紗機的改造大都只是更換牽伸機構、錠帶盤(pán)等一些零部件，原來(lái)機架和大部零件改造后仍在繼續使用。這種改造，包括牽伸部分改用羅拉式或皮圈式大牽伸;各工序改用大卷裝(如加長(cháng)粗紗、細紗的筒管);粗紗由3道改為2道，有的甚至改為單程;梳棉機上添裝連續抄針器;清棉3道改為2道等等。工藝流程得到簡(jiǎn)化，機器效率提高。我國自行仿造紡紗機器的鐵工廠(chǎng)、機修廠(chǎng)也紛紛出現。在這種技術(shù)基礎上，紡紗支數有提高，20英支成了標準商品。1932年25家華商紗廠(chǎng)所紡紗支產(chǎn)量見(jiàn)表25。由表可見(jiàn)，上海的水平比內地為高。

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棉紡頭道粗紗機

在華日資紗廠(chǎng)則以紡32英支為多。引進(jìn)精梳機的工廠(chǎng)，有紡到 60、80英支的，可用于織造府綢、直貢呢、玻璃紗、麻紗(細薄棉織物)、洋標、雨衣布等。工人擋車(chē)能力有提高，清棉每人兩臺，梳棉每人16～20臺，并條每人18～21尾，頭道粗紗每人1臺，二道粗紗每人兩臺，單程粗紗每人2～4臺，細紗每臺1～2人。每萬(wàn)錠用工減到200人以下。據1932年國際勞工局資料，每萬(wàn)錠需工人數，日本61人，英國40人，美國34人。與這些國家相比，還有不小差距。
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1932年25家華商紗廠(chǎng)紗支比例

英支	上海10家/%	其它地區15家/%	24小時(shí)平均產(chǎn)量/磅/錠
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	—

抗日戰爭期間，中國技術(shù)人員因地制宜，創(chuàng )造并推廣了一些適于戰時(shí)使用的短流程、輕小型紡紗成套設備，其中比較成熟的有新農式和三步法。

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細紗機

; p2 O% d9 T- V; e  D' z新農式成套紡紗機是在抗日戰爭初期由企業(yè)家榮爾仁和紡織專(zhuān)家張方佐等創(chuàng )議，由上海申新二廠(chǎng)技術(shù)人員創(chuàng )制。此機在大西南后方推廣使用，頗受歡迎。整套設備包括臥式錐形開(kāi)棉機、末道清棉機、梳棉機、頭二道兼用并條機、超大牽伸細紗機、搖紗機和打包機。每套128錠，占地面積只75平方米，動(dòng)力為10馬力。全套設備可用兩輛卡車(chē)載運，所以極便于偏僻山區使用。這套機器是從當時(shí)通用的動(dòng)力機器加以簡(jiǎn)化、縮小，重行設計制造的，全部采用鋼鐵材料，每臺機器配小電動(dòng)機單獨傳動(dòng)(當時(shí)大廠(chǎng)的機器大都用天軸集體傳動(dòng))。開(kāi)棉、清棉、梳棉機機幅只有750毫米。并條機采用5羅拉大牽伸，每臺配有頭道、二道各3眼并列。省去了粗紗機，二道棉條直接上超大牽伸細紗機。細紗牽伸改為4羅拉雙皮圈式，牽伸可達40倍。搖紗、打包也相應簡(jiǎn)化。

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無(wú)錫榮家的1930年制造的紡紗機（無(wú)錫博物館）

7 N' Z% D; o3 w0 f+ @  n三步法成套紡紗機由紡織專(zhuān)家鄒春座等在無(wú)錫和嘉定同時(shí)創(chuàng )制，并投入生產(chǎn)。這套機器把原來(lái)棉紡的清棉、梳棉、并條、粗紗、細紗、搖紗和成包等7道工序合成彈棉、并條、細紗3道成紗，配上搖紗和成包即成紡紗全過(guò)程。彈棉機用刺輥開(kāi)松，出機凈棉做成小條以小卷喂入。細紗機為三羅拉雙區雙皮圈超大牽伸，由棉條直接成紗，牽伸可達50～100倍。這套機器結構簡(jiǎn)化。如牽伸機構設計成可以無(wú)須調節羅拉隔距;細紗卷繞成形改為花籃螺栓式，由后羅拉尾部凸輪撥針撥動(dòng)齒輪，使其回轉形成級升。每臺細紗機初造48錠，后改為84錠。全套機器均用鐵木結構，除了最必要的關(guān)鍵零件，如軸、軸承、齒輪、羅拉、錠子、錠座，鋼領(lǐng)等用鋼鐵材料外，其余全部采用木條由對銷(xiāo)螺栓交叉連接，不用接榫。這樣，加工制造和安裝極為方便。成紗質(zhì)量可與大型機器所產(chǎn)相匹敵。

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間斷式和單程式清棉

( S. O" F9 J" I$ h新農式、三步法以及其它類(lèi)似的簡(jiǎn)化紡紗機系列是以紡織廠(chǎng)為主小批量試造和試用的。在當時(shí)戰爭環(huán)境下，沒(méi)有可能進(jìn)一步作大批量、標準化的探索和生產(chǎn)。因此在戰爭結束，發(fā)達國家更新下來(lái)的廉價(jià)“二手(舊)設備”大量輸入我國時(shí)，需要花大力氣的簡(jiǎn)易系列定型工作就不可能有人關(guān)心，終于成為曇花一現，銷(xiāo)聲匿跡了。但是，這些簡(jiǎn)化改革取得的成果，對今天革新現有設備也有啟發(fā)意義。如高效率的刺輥開(kāi)松，固定隔距的牽伸裝置等。

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單程式清棉機

抗日戰爭結束后，技術(shù)人員對細紗牽伸機構也進(jìn)行過(guò)改革，主要有紡建式和雷炳林式等。

; t3 B% W! b+ I/ s紡建式大牽伸由中紡公司上海第二紡織機械廠(chǎng)于 1947年設計制造，.主要是把原來(lái)日本仿造的改進(jìn)型卡氏大牽伸的皮圈架改為上下分開(kāi)，并把前中后彈簧加壓改為可調。改后牽伸可達30倍。
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- b0 ^% \2 ?6 U& S& ?  w' S3 W炳林大牽伸以創(chuàng )制人命名，主要把原來(lái)固定皮圈銷(xiāo)改為上銷(xiāo)用彈簧控制的活動(dòng)式。這樣，無(wú)論紗條粗細如何變化，上下皮圈銷(xiāo)口始終能起夾持作用。
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5 R1 ]9 m* x2 I4 }+ n/ f以上這些革新，為中華人民共和國成立以后發(fā)展階段的全面技術(shù)革新開(kāi)創(chuàng )了先例。

四、新型機臺的利用和工藝改進(jìn)

在引進(jìn)新型紡紗設備的使用方面 ，我國技術(shù)人員摸索出了一套針對原料特性的不同工藝。如清棉工程，對27毫米以下的棉花(印度棉和低級美棉)須加強大的沖擊力，采用單道喂棉和3翼斬刀打手，且讓打手在給棉板嘴邊直接把棉花打下。對28毫米以上的長(cháng)絨棉等原料，則采用3根喂棉輥及豪豬式打手，其作用較柔和。對于染色棉花，則采用梳針打手，可使棉卷光潔。在除塵方面，采用了布袋濾塵器，大大改善了清棉、梳棉車(chē)間的勞動(dòng)條件。

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條卷機

采用條卷、抽卷成條、精梳的工廠(chǎng)逐步增多。條卷機把梳棉生條并成整齊的棉片，并成14磅重的小卷。抽卷成條機通過(guò)5列羅拉牽伸，把小卷抽長(cháng)拉細成條，每個(gè)小卷正好裝滿(mǎn)1只棉條筒，中間沒(méi)有接頭。條卷、抽卷成條與精梳機配套使用，使紡紗支數大大提高，產(chǎn)品添加了不少輕薄優(yōu)良品種。

并卷機

大牽伸粗紗機可由230 ,250或300毫米直徑的條筒喂入。棉條經(jīng)橫動(dòng)喇叭口進(jìn)入后羅拉。牽伸分前后兩區，各有兩對羅拉，牽伸都可達5倍，總牽伸達25倍。兩牽伸區之間有橫動(dòng)集合器，用來(lái)收扼自后部進(jìn)入前部的須條。前部?jì)蓪α_拉中間插入束邊器，以控制牽伸區內須條的寬度。

還有一種漸展式粗紗機，4列羅拉合為1個(gè)牽伸區，其總牽伸被分配于各對羅拉之間，自上游向下游漸次增大，總牽伸可達12倍。此機可與大牽伸粗紗機配合使用。如大牽伸粗紗機用20倍牽伸，而漸展式粗紗機用8倍牽伸，(雙根喂入)兩機配合，二道粗紗總牽伸可達80倍，用熟條可直接紡成末道粗紗。

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棉精梳機

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細紗機的牽伸機構有3種形式。 ① 羅拉式。以瑞士立達式為代表，分為3列式和4列式。3列式較為普及，但牽伸只有7～8倍。4列式的第二排上羅拉直徑改細，可使前羅拉與第二羅拉間的距離靠攏，增強對短纖維的控制，牽伸可達12倍。②單皮圈式。有3列羅拉，在第二排下羅拉上套有皮圈。在前、二羅拉之間還有皮圈銷(xiāo)，使皮圈前端得以十分接近前鉗口。皮圈銷(xiāo)上方有一根小鐵輥控制纖維。前羅拉與第二排羅拉的上羅拉均為皮輥。后羅拉之上羅拉為自重加壓式鐵輥。前羅拉與第二排羅拉間的隔距可按所紡原料纖維長(cháng)度不同而調節。這種牽伸機構的牽伸可達18～20倍。③雙皮圈式。以卡氏式為代表，有一對皮圈分別套在第二排的上下羅拉上。上下皮圈在下游方向各有一根皮圈銷(xiāo)，二者互相貼近，并伸向前鉗口，故對短纖維的控制更加完善。牽伸可達25倍。日本人改進(jìn)的日東式、大阪機工式等則都是在卡氏式基礎上，作了結構改進(jìn)，使其更便于裝拆、保養。

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細紗機還有一些改進(jìn)。如采用升降式導紗鉤，可隨鋼領(lǐng)板的升降以較小的動(dòng)程同步升降，使紡紗氣圈高度不致變化過(guò)于急劇;錠子采用滾珠軸承，錠子傳動(dòng)全部改為錠帶式，錠帶盤(pán)也配滾珠軸承并加張力調整裝置。這些改進(jìn)使全機錠子運轉均一，全機所有紗管上的紗捻度可以一律。錠帶盤(pán)的位置還可以改變，以適應翻改細紗捻向的需要。隔紗板采用平面鑄式，消除了棱角與突起，減少了飛花的積聚。此外，有的機臺還加上一些特別的附屬裝置。如在全機啟動(dòng)與關(guān)車(chē)時(shí)，可供給一段額外的張力，從而減少“小辮子”紗;襯紗運動(dòng)裝置，可在直接紡緯紗用管紗時(shí)，先在空管上繞幾圈襯紗，以適應自動(dòng)換緯織機的需要;滿(mǎn)管自停裝置，能在管紗繞至一定高度對全機自動(dòng)關(guān)車(chē)，以保證每落紗的管紗繞紗長(cháng)度一致，避免冒頭紗。

環(huán)錠捻線(xiàn)機也有不少改進(jìn)。供紗架因采用多頭紗管而使紗管數量大減，構造得以簡(jiǎn)化 而緊湊。羅拉裝置有干式和濕式兩種，下排羅拉裝測長(cháng)裝置，能于到達預定長(cháng)度而自動(dòng)關(guān)機。錠速較前大有提高，這是由于輥筒和錠帶盤(pán)都采用了滾珠軸承。另外，每錠裝上下兩個(gè)氣圈控制環(huán)，圍于紗管的外面，環(huán)在擋車(chē)側有缺口，以便穿頭;鋼領(lǐng)改用自動(dòng)吸油或吸脂式。這些都有利于降低捻線(xiàn)張力。

絡(luò )筒機

環(huán)錠細紗機和捻線(xiàn)機有多種傳動(dòng)方法:由機頭上的電動(dòng)機以平皮帶和張力輪拖動(dòng)，關(guān)車(chē)時(shí)將平皮帶移到活絡(luò )皮帶盤(pán)上即可;地上電動(dòng)機通過(guò)三角皮帶傳動(dòng);變速馬達直接和輥筒軸連接，始紡和將滿(mǎn)管時(shí)，自動(dòng)以慢速轉動(dòng)，紡中紗時(shí)則快速運轉。至于天軸集體傳動(dòng)已逐步減少。

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搖紗機上曾試裝過(guò)著(zhù)水槽，使搖紗與著(zhù)水可以同時(shí)完成，保證成紗的適當回潮，免去專(zhuān)門(mén)的管紗著(zhù)水工序，避免了管紗內外層著(zhù)水的不勻以及因此而導致的紗線(xiàn)強力不勻，還可避免過(guò)去著(zhù)水管紗絡(luò )筒時(shí)對機器的銹蝕。

毛麻絹紡紡紗，總體來(lái)說(shuō)還處在引進(jìn)、推廣階段。機器系列和工藝，甚至某些產(chǎn)品名稱(chēng)，都是完全模仿西方的。

五、手工紡紗機的革新
受西方動(dòng)力機器紡紗技術(shù)的影響，我國近代手工紡紗機也曾出現過(guò)不少革新，從而延長(cháng)了手工紡紗與機器紡紗并存的時(shí)間。

! }- u$ h0 k( W) I2 O9 ~% u20世紀20～30年代，河北定縣出現過(guò)能同時(shí)紡80根紗的大紡車(chē);河北威縣出現過(guò)每天產(chǎn)16英支紗1斤的改良紡車(chē);江蘇海門(mén)曾有人創(chuàng )制能夠同時(shí)完成彈棉、并條、紡紗全過(guò)程的紡車(chē)?？谷諔馉庨_(kāi)始后，由農產(chǎn)促進(jìn)委員會(huì )主任穆藕初發(fā)起，綜合各地土紡車(chē)經(jīng)驗，集長(cháng)去短，創(chuàng )制成七七棉紡機，每套配彈棉機1臺、紡紗機20臺、搖紗機4臺、打包機1臺，總造價(jià)不到1200元。每10小時(shí)可產(chǎn)16英支棉紗10公斤，全部由人力發(fā)動(dòng)，不用電力。紡紗機每臺32錠，有32個(gè)白鐵筒裝入事先開(kāi)松搓好的棉條。車(chē)頂有32卷紗軸，每軸上紗的頭端與棉條的尖相點(diǎn)接，人用腳踩踏板，即可使白鐵筒回轉給紗條加捻。同時(shí)，卷紗軸也回轉把紗軸引卷繞，其作用原理與1877年日本所創(chuàng )制的“大和紡”差不多。這種手工機器曾在后方許多地區推廣使用，但成紗均勻度比動(dòng)力機器所紡的紗差得多，只供制造低檔產(chǎn)品。

在浙江農村曾發(fā)現流傳下來(lái)的多錠紡紗車(chē)，結構基本與七七棉紡機相同。其特色 是 在 白鐵筒和卷紗軸之間加上了利用紡紗張力自動(dòng)控制紗條粗細的裝置，使成紗質(zhì)量大大提高，而且制作十分簡(jiǎn)易。