中國近代紡紗設備和紡紗技術的發展

中國近代紡紗，就棉紡而言，在其形成過程中，經歷了對西方動力紡紗機器設備從引進、推廣到仿造、革新的過程。在動力機器紡紗技術的影響下，手工紡紗機具也有所革新，為手工紡紗在動力機器紡紗生產形成之后仍能長期存在，提供了技術基礎。至于毛、麻、絹紡，則在整個近代，還只處于動力紡紗機器的引進、推廣階段。
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一、動力機器引進前夕的紡紗技術
中國在動力機器引進前夕，手工紡紗機器已經達到很高的水平。

三錠腳踏紡車

5 M4 @7 {9 K. r5 e) o1 T紡紗有多種形式的復錠腳踏紡車，1人可以同時紡2～3根紗。歐洲產業革命前也曾出現過有兩個錠子的紡車，但“能夠同時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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三錠腳踏紡車的結構

& ~: q4 g5 I  y  l1 T0 |& U合股捻線廣泛采用的20錠轉輪推車式捻線架和 56錠退繞上行式竹輪大紡車，都適于相當規模的手工作坊使用。
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" n! E" c; }4 M# v9 M7 p0 \以上這些與西歐產業革命時期所推廣的機器相比，紡車上還缺牽伸機構，因此牽伸是在人手和錠尖之間進行，難以多錠化。至于捻線，除了未使用“二次能源”(蒸汽發動機)之外，一點也不落后。而且如上行式加捻方法，現代最新式捻線機上正在采用。
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二、動力紡紗機器的引進和推廣
19世紀80～90年代，開始引進西歐動力紡紗機器。如甘肅織呢局引進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英國和部分美國的全套棉紡和棉織機器。當時棉紡的工藝流程是:原棉要經過松包、給棉、開棉，再經3道清棉，頭道清棉成卷后，在第二、第三道都是4個棉卷并合，三道棉卷經梳棉成生條，再經3道并條，每道都以6根并合，成為熟條，然后通過3道粗紗機紡成粗紗，最后上細紗機紡成細紗。本廠自用的紗送去絡筒或卷緯，銷售的紗則經搖絞打包出廠。粗梳毛紡工藝流程，則幾乎和現代一樣。這些引進的機器的技術水平，在當時世界上是先進的。但當時中國還沒有自已的紡織技術人員，起初掌握不了關鍵技術。對于原料選配、防火措施、工藝操作、生產調度等都一無所知，完全依賴聘請的洋技術人員，以致洋人一走，不久便發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，導致全廠停產。當時引進的設備也多不能與國產原料相適應。機器的制造質量也完全不能與后來所造的相比。如當時牽伸羅拉未經淬火，易于磨損;皮輥芯子固定，常有軋煞，影響產品質量。在這種技術條件下，我國棉紡廠生產棉紗以14英支為主，用于織造14磅布。每錠每24小時約產14英支紗1磅。工人擋車能力，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錠工廠需用工人約650人。
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開棉除塵機

! a  j" ]$ w2 G; I( \3 O# b/ y19世紀末20世紀初，英國、日本等外資紡織廠在中國相繼開辦。英國、日本的技術和管理經驗逐步傳入中國。接著民族資本紡織廠漸多。民資廠聘請歸國留學生，特別是聘請曾在日資在華工廠工作過的人為技術骨干，并逐步開始自行培養不同層次的技術人才。這樣，中國人才逐步掌握動力機器紡紗技術，并進行局部的改進，使外國制造的機器能夠適應中國的原料、市場和環境條件。在工藝和技術管理方面，也逐步掌握了隨紗的支數、用途、季節等條件選配適當長度、粗細、強力、轉曲、色澤的原棉。設備保全、保養方面，學會了平車、揩車、磨車以及定位、吊線、求水平等技術。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，出版了華商紗廠聯合會季刊、恒豐紡織技師手冊等書刊。

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清棉成卷機

, @% s3 S& W2 d0 T20世紀初，西方先進國家對紡紗的牽伸機構進行了幾次革新。1906年發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，牽伸可達25倍。這些新技術由英國人和日本人逐步傳入中國。日本人在仿造中還有創新，如日東式、大阪機工式等在日資在華工廠中廣泛使用，不久為中國人所掌握。

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條卷機

8 t) @0 P, |' x& F5 Z0 z隨著技術水平的提高，紡紗支數也有所提高。16英支成了標準產品，用于織1 2磅細布。工人擋車能力也提高到梳棉每人12臺，粗紗每兩臺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。每萬錠用工減至600人。
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三、動力紡紗機器的改進和革新
. ~+ `% V$ L. i9 o6 a中國技術人員在掌握了引進的新型紡紗機器技術之后，不斷作出改進和革新。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，打滑較多，就改造成美國式的錠帶傳動。并條、粗紗、細紗各機的下羅拉都進行淬火，以減少磨損，而上面的皮輥均改為活套，使其轉動靈活。
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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。如造出單程清棉機，即把松包、給棉、開棉、清棉聯合成一部機器。又造出并卷機、單程粗紗機、大牽伸與超大牽伸細紗機等。那時引進設備已有采用這些新型機臺的。
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并條機

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1932年41家華商棉紡廠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

+ S  g1 U- u2 ^5 C3 d- y& Z2 V由表可見，開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20年;細紗設備1/3以上使用超過20年。這說明在20年代，開棉部分的設備大都進行了改造更新。細紗機的改造大都只是更換牽伸機構、錠帶盤等一些零部件，原來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。工藝流程得到簡化，機器效率提高。我國自行仿造紡紗機器的鐵工廠、機修廠也紛紛出現。在這種技術基礎上，紡紗支數有提高，20英支成了標準商品。1932年25家華商紗廠所紡紗支產量見表25。由表可見，上海的水平比內地為高。

棉紡頭道粗紗機

在華日資紗廠則以紡32英支為多。引進精梳機的工廠，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。每萬錠用工減到200人以下。據1932年國際勞工局資料，每萬錠需工人數，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家華商紗廠紗支比例

英支	上海10家/%	其它地區15家/%	24小時平均產量/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，中國技術人員因地制宜，創造并推廣了一些適于戰時使用的短流程、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

新農式成套紡紗機是在抗日戰爭初期由企業家榮爾仁和紡織專家張方佐等創議，由上海申新二廠技術人員創制。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，動力為10馬力。全套設備可用兩輛卡車載運，所以極便于偏僻山區使用。這套機器是從當時通用的動力機器加以簡化、縮小，重行設計制造的，全部采用鋼鐵材料，每臺機器配小電動機單獨傳動(當時大廠的機器大都用天軸集體傳動)。開棉、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、打包也相應簡化。
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無錫榮家的1930年制造的紡紗機（無錫博物館）

三步法成套紡紗機由紡織專家鄒春座等在無錫和嘉定同時創制，并投入生產。這套機器把原來棉紡的清棉、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程。彈棉機用刺輥開松，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。這套機器結構簡化。如牽伸機構設計成可以無須調節羅拉隔距;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，除了最必要的關鍵零件，如軸、軸承、齒輪、羅拉、錠子、錠座，鋼領等用鋼鐵材料外，其余全部采用木條由對銷螺栓交叉連接，不用接榫。這樣，加工制造和安裝極為方便。成紗質量可與大型機器所產相匹敵。

間斷式和單程式清棉

( u( @$ V; r6 v  V2 U" R新農式、三步法以及其它類似的簡化紡紗機系列是以紡織廠為主小批量試造和試用的。在當時戰爭環境下，沒有可能進一步作大批量、標準化的探索和生產。因此在戰爭結束，發達國家更新下來的廉價“二手(舊)設備”大量輸入我國時，需要花大力氣的簡易系列定型工作就不可能有人關心，終于成為曇花一現，銷聲匿跡了。但是，這些簡化改革取得的成果，對今天革新現有設備也有啟發意義。如高效率的刺輥開松，固定隔距的牽伸裝置等。
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單程式清棉機

' T% R" `/ I. Y: `抗日戰爭結束后，技術人員對細紗牽伸機構也進行過改革，主要有紡建式和雷炳林式等。
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# @, W1 b& y; `/ T2 z& }紡建式大牽伸由中紡公司上海第二紡織機械廠于 1947年設計制造，.主要是把原來日本仿造的改進型卡氏大牽伸的皮圈架改為上下分開，并把前中后彈簧加壓改為可調。改后牽伸可達30倍。

4 J" t: [, U/ ]# ]' I4 s炳林大牽伸以創制人命名，主要把原來固定皮圈銷改為上銷用彈簧控制的活動式。這樣，無論紗條粗細如何變化，上下皮圈銷口始終能起夾持作用。

以上這些革新，為中華人民共和國成立以后發展階段的全面技術革新開創了先例。

四、新型機臺的利用和工藝改進

在引進新型紡紗設備的使用方面 ，我國技術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、梳棉車間的勞動條件。

條卷機

采用條卷、抽卷成條、精梳的工廠逐步增多。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5列羅拉牽伸，把小卷抽長拉細成條，每個小卷正好裝滿1只棉條筒，中間沒有接頭。條卷、抽卷成條與精梳機配套使用，使紡紗支數大大提高，產品添加了不少輕薄優良品種。

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并卷機

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大牽伸粗紗機可由230 ,250或300毫米直徑的條筒喂入。棉條經橫動喇叭口進入后羅拉。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集合器，用來收扼自后部進入前部的須條。前部兩對羅拉中間插入束邊器，以控制牽伸區內須條的寬度。

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還有一種漸展式粗紗機，4列羅拉合為1個牽伸區，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，使皮圈前端得以十分接近前鉗口。皮圈銷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，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，使其更便于裝拆、保養。

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細紗機還有一些改進。如采用升降式導紗鉤，可隨鋼領板的升降以較小的動程同步升降，使紡紗氣圈高度不致變化過于急劇;錠子采用滾珠軸承，錠子傳動全部改為錠帶式，錠帶盤也配滾珠軸承并加張力調整裝置。這些改進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。如在全機啟動與關車時，可供給一段額外的張力，從而減少“小辮子”紗;襯紗運動裝置，可在直接紡緯紗用管紗時，先在空管上繞幾圈襯紗，以適應自動換緯織機的需要;滿管自停裝置，能在管紗繞至一定高度對全機自動關車，以保證每落紗的管紗繞紗長度一致，避免冒頭紗。

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環錠捻線機也有不少改進。供紗架因采用多頭紗管而使紗管數量大減，構造得以簡化 而緊湊。羅拉裝置有干式和濕式兩種，下排羅拉裝測長裝置，能于到達預定長度而自動關機。錠速較前大有提高，這是由于輥筒和錠帶盤都采用了滾珠軸承。另外，每錠裝上下兩個氣圈控制環，圍于紗管的外面，環在擋車側有缺口，以便穿頭;鋼領改用自動吸油或吸脂式。這些都有利于降低捻線張力。

絡筒機

環錠細紗機和捻線機有多種傳動方法:由機頭上的電動機以平皮帶和張力輪拖動，關車時將平皮帶移到活絡皮帶盤上即可;地上電動機通過三角皮帶傳動;變速馬達直接和輥筒軸連接，始紡和將滿管時，自動以慢速轉動，紡中紗時則快速運轉。至于天軸集體傳動已逐步減少。

搖紗機上曾試裝過著水槽，使搖紗與著水可以同時完成，保證成紗的適當回潮，免去專門的管紗著水工序，避免了管紗內外層著水的不勻以及因此而導致的紗線強力不勻，還可避免過去著水管紗絡筒時對機器的銹蝕。

毛麻絹紡紡紗，總體來說還處在引進、推廣階段。機器系列和工藝，甚至某些產品名稱，都是完全模仿西方的。

五、手工紡紗機的革新
受西方動力機器紡紗技術的影響，我國近代手工紡紗機也曾出現過不少革新，從而延長了手工紡紗與機器紡紗并存的時間。
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20世紀20～30年代，河北定縣出現過能同時紡80根紗的大紡車;河北威縣出現過每天產16英支紗1斤的改良紡車;江蘇海門曾有人創制能夠同時完成彈棉、并條、紡紗全過程的紡車?？谷諔馉庨_始后，由農產促進委員會主任穆藕初發起，綜合各地土紡車經驗，集長去短，創制成七七棉紡機，每套配彈棉機1臺、紡紗機20臺、搖紗機4臺、打包機1臺，總造價不到1200元。每10小時可產16英支棉紗10公斤，全部由人力發動，不用電力。紡紗機每臺32錠，有32個白鐵筒裝入事先開松搓好的棉條。車頂有32卷紗軸，每軸上紗的頭端與棉條的尖相點接，人用腳踩踏板，即可使白鐵筒回轉給紗條加捻。同時，卷紗軸也回轉把紗軸引卷繞，其作用原理與1877年日本所創制的“大和紡”差不多。這種手工機器曾在后方許多地區推廣使用，但成紗均勻度比動力機器所紡的紗差得多，只供制造低檔產品。

在浙江農村曾發現流傳下來的多錠紡紗車，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控制紗條粗細的裝置，使成紗質量大大提高，而且制作十分簡易。
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