纱线

合成纤维直到很久以后才出现。第一种由棉或木纤维制成的合成人造丝于 1891 年开发，但直到 1911 年才商业化生产。将近半个世纪后，发明了尼龙，随后发明了各种形式的聚酯。合成纤维减少了世界对天然纤维的需求并扩大了应用。

直到大约 1300 年，纱线在锭子和螺纹上纺成。纺锤是一根带有锥形末端的圆形棒，纤维附着并扭曲在上面；螺纹是附在主轴上的重物，用作飞轮以保持主轴旋转。这些纤维是从一束梳理过的纤维中用手拉出来的，这些纤维绑在一根叫做长杆的棍子上。在手工梳理中，纤维被放置在两块覆盖着皮革的板之间，当一块板被轻轻拉过另一块板时，穿过这些板伸出细线钩子抓住纤维。

悬挂在纤维上的纺锤在向下旋转时扭曲纤维，并在从纤维束拉开时旋转一段纱线。当锭子到达地板时，纺纱工将纱线缠绕在锭子上以将其固定，然后再次开始该过程。这一直持续到所有的纤维都被纺成或者直到锭子装满为止。

一个重大的改进是纺车，它在公元 500 到 1000 年间发明于印度 并在中世纪首次在欧洲使用。水平安装的主轴通过圆形带连接到大型手动轮。拉丝杆安装在纺纱轮的一端，用手将纤维送入锭子，锭子随着纺纱轮的转动而转动。一个称为飞线的组件在将线缠绕在梭芯上之前扭曲线。锭子和梭芯通过单独的部件连接到轮子上，因此梭芯的转动速度比锭子慢。因此，可以同时捻线和卷绕线。大约 150 年后，撒克逊轮被引入。由脚踏板操作的撒克逊轮让双手可以自由地处理纤维。

十八世纪的一些发展进一步使纺纱过程机械化。 1733 年，John Kay 发明了飞梭，1766 年 Hargreaves 发明了 jenny 纺纱机。jenny 的特点是一系列锭子排列成一排，使一个操作员能够生产大量纱线。几年后，Richard Arkwright 为细纱机申请了专利，这是一种使用一系列旋转辊拉出纤维的机器。十年后，Samule Cromptons 的骡机问世，它可以在一次连续操作中纺出任何类型的纱线。

环架由美国人约翰索普于1828年发明，至今仍在广泛使用。该系统涉及垂直安装在金属环内的数百个主轴。许多天然纤维现在由开放式系统纺成，其中纤维被空气拉入一个快速旋转的杯中，并在另一侧拉出作为成品纱线。

原材料

大约有 15 种不同类型的纤维用于制造纱线。这些纤维分为两类，天然的和合成的。天然纤维是从植物或动物中获得的纤维，主要用于纺织纺织品。最丰富和最常用的植物纤维是棉花，它是从成熟的棉花疖子或种子荚中收集而来的。事实上，棉花是美国最畅销的纤维，销量超过所有合成纤维的总和。

从植物叶子或尾部提取的纤维通常用于绳索。其他植物纤维包括醋酸纤维（由木浆或棉绒制成）和亚麻，由亚麻（一种植物纤维）制成。动物纤维包括由绵羊毛制成的羊毛和由安哥拉山羊和兔子制成的马海毛。蚕丝是蚕在织茧时挤出的长而连续的丝状蛋白质。

合成纤维是通过喷丝嘴喷出浓稠的聚合化学品溶液并在化学浴中硬化所得长丝而制成的。这些包括丙烯酸、尼龙、聚酯、聚烯烃、人造丝、氨纶和三醋酸纤维。这些纤维中的一些具有与天然纤维相似的特性，而没有收缩问题。其他纤维具有针对特定应用的特殊性能。例如，氨纶可以拉伸 500% 以上而不会断裂。

纤维成捆装运，手工或机器打开。拾取器松开并分离纤维块，并在必要时清洁纤维。梳理机将纤维分开并将它们拉成平行的形式。然后形成的纤维薄网穿过漏斗形装置，该装置产生平行纤维的绳状股。辊子将股线（称为条子）拉长成一条更均匀的股线，然后进行少量加捻并送入大罐中。

制造
过程

有三种主要的纺纱工艺：棉、精纺或长绒，或羊毛。合成短纤维可以用这些工艺中的任何一种制造。由于用棉工艺生产的纱线比其他两种工艺生产的纱线多，因此其制造如下所述。

准备纤维

• 1 纤维成捆装运，用手或机器打开。天然纤维可能需要清洗，而合成纤维只需要分离。拾取器松开并分离纤维块，并在必要时清洁纤维。某些应用可能需要混合不同的短纤维。混合可在棉卷形成期间、梳理期间或拉出期间进行。每种纤维的数量都经过仔细测量，并始终保持其比例。

梳理

• 2 梳理机设置有数百根细丝，将纤维分开并将它们拉成某种程度的平行形式。形成一层薄薄的纤维网，随着它的移动，它穿过一个漏斗形装置，该装置产生一条绳状平行纤维束。混合可以通过连接不同纤维的搭接来进行。

梳理

• 3 当需要更光滑、更细的纱线时，可以对纤维进行进一步的平行排列。梳状装置将纤维排列成平行形式，短纤维从股线中脱落。

绘制

• 4 梳理或精梳后，纤维团被称为条子。在此过程之前合并了几条条子。一系列以不同速度旋转的辊子将条子拉长成更均匀的单股，并进行少量加捻并送入大条筒。梳理后将梳理的条子抽出两次。精梳条子在精梳前牵引一次，精梳后再牵引两次。

扭曲

• 5 条子通过称为粗纱机的机器喂入，在那里纤维股被进一步拉长并进行额外加捻。这些股线称为粗纱。

旋转

• 6 纱线形成的主要商业系统是环锭纺纱和自由端纺纱。在环锭纺纱中，粗纱通过罗拉从线轴喂入。这些辊拉长了粗纱，粗纱穿过孔眼，向下移动 条子通过称为粗纱机的机器喂入，在那里纤维束被进一步拉长并给予额外的捻。纱线形成的主要商业系统是环锭纺纱和自由端纺纱。自由端纺纱省去了粗纱步骤。并通过旅行者。钢丝圈以每分钟 4,000 至 12,000 转的速度围绕固定环自由移动。锭子以恒定速度转动梭芯。筒管的这种转动和钢丝圈的运动在一次操作中加捻和卷绕纱线。

• 7 自由端纺纱省略了粗纱步骤。取而代之的是，一股纤维被一股气流送入纺纱机。条子被输送到旋转搅拌器，将纤维分离成细流，通过管子或管道的气流将其带入转杯，并沿着转杯的侧面沉积在 V 形凹槽中。当转子转动时，会产生扭曲。源源不断的新纤维进入转杯，分布在凹槽中，并在形成纱线的末端被去除。

质量控制

通过电子设备控制操作、温度、速度、扭曲和效率，自动化使实现质量变得更加容易。美国材料测试协会还建立了用于确定拉伸力、体积和收缩率等特性的标准化方法。

未来

纺纱系统和纱线制造机械将继续变得更加自动化，并将作为制造单元的一部分而不是作为一个单独的过程进行整合。已经开发出结合梳理和牵伸功能的纺纱机。随着机器配备更多主轴，生产率将提高几个数量级。机器人控制的设备将成为标准。

国内纱线生产商将继续受到来自亚洲国家竞争的威胁，因为这些国家继续购买最新的纺织机械技术。较高的国内材料价格无济于事，因为原材料成本可能占纱线生产总成本的 73%。美国纱线生产商将继续与其客户和客户的客户结成联盟，以保持竞争力。纺织业也在形成独特的合作伙伴关系。美国纺织伙伴关系是工业、政府和学术界之间的一项合作研发计划，旨在加强美国工业的竞争力。

该行业面临的另一个持续挑战是遵守更严格的环境法规。回收已经成为一个问题，并且正在开发利用废料（包括牛仔布）制造纱线的工艺。纱线生产商必​​须采取污染预防措施，以满足空气和水质的限制。设备制造商将继续在这一努力中发挥重要作用。

基因工程将更广泛地用于开发具有独特性能的纤维。研究人员开发了转基因棉花植物，其纤维特别擅长保暖。每一种纤维都是普通棉和少量称为聚羟基丁酸酯的天然塑料的混合物。据预测，下一代新型纤维将具有染料结合特性和更高的稳定性。

还将开发结合两种不同聚合物最佳品质的新型合成纤维。其中一些纤维将通过化学过程生产，而其他纤维将通过使用酵母、细菌或真菌以生物方式产生。