几乎在转杯纺纱技术诞生的同时，就有人提出了利用转杯纺纺制包芯纱的方法，这一思想最早见诸于1967年捷克斯洛伐克№．124508专利。在此后相当长的一段时间内，它被搁置一边，人们没有对其进行深入研究，直到20世纪80年代初，这项技术又重新引起人们的重视。由捷克斯洛伐克的ELITEX Ceveny Kostelec公司研制的BD200 SCE—T型包芯转杯纺纱机在ATME＇82上展出。在1983年至1991年间该公司又推出了它的多种改进机型，如BD200 SCE-T／TE、BD200 SCE—T／SM和BD200 SCE-T／LN，这些机器的用户主要集中在捷克斯洛伐克和法国等国家，其中一些机器至今还在使用。
在此期间，前苏联有关人士对包芯转杯纺纱技术进行了研究。在捷克斯洛伐克，包芯转杯纺纱机主要是由BD200型转杯纺纱机改造而成，而在前苏联则主要是由PRA200型机器改造而成。除了捷克斯洛伐克和前苏联外，还有英国、日本和台湾等国家和地区的研究机构对包芯转杯纺纱技术进行了研究，但除了BD200SCE—T及其改进型包芯转杯纺纱机被用于商用外，其他的研究都还只是停留在实验室水平。直到2002年，瑞士Rieter公司推出了BT904．型专用包芯转杯纺纱机，包芯转杯纺纱技术再次为纺织行业所瞩目。
在国内，关于包芯转杯纺纱技术的研究还是最近的事情。据报道浙江日发纺纱设备有限公司推出了一种RFRS20型包芯转杯纺纱机。另外，东华大学新型纺纱研究室也正在从事包芯转杯纺纱技术的相关研究。
2包芯转杯纺纱的基本原理
转杯纺纺制包芯纱的方法从提出到现在已有30多年，而它的基本原理并没有本质的改变。包芯转杯纺纱技术的基本思想就是使用纺杯空心锭子，所谓纺杯空心锭子是指具有轴向通孔的纺杯轴。如图1所示，纺纱时使长丝通过纺杯空心锭子进入纺杯，而短纤维条经过分梳形成单纤维后进人凝聚槽，在纺杯高速回转加捻过程中包缠到长丝芯纱上，一同被引纱罗拉引出，直接绕成筒子。
从其基本原理可以看出，包芯转杯纺纱技术保持了常规转杯纺纱系统的绝大部分设计特征，也保持了它原来纺制常规转杯纱的功能。包芯转杯纺纱系统与常规转杯纺纱系统相比，主要有以下不同:(1)增加了长丝筒子架；(2)增加了长丝退绕传动装置；(3)增加了长丝断头自停装置；(4)使用纺杯空心锭子。
3包芯转杯纺纱的特点
包芯转杯纺纱的原料适用性很强，短纤原料可以是棉、可以是化纤，只要是适用于常规转杯纺纱的原料都可以，而用作芯纱的既可以是常规的普通长丝、弹力丝，也可以是非常规的玻璃长丝，甚至是金属丝。
转杯纺包芯纱兼具转杯纱和包芯纱的优点，具有结构稳定、条干不匀率低和毛羽少的特点，且生产率高、工序比环锭纺短。转杯纺短纤纱包覆长丝芯纱，克服了转杯纱强力低的弱点，在包芯转杯纺纱中连续长丝将不被加捻，从而没有捻缩，因此，转杯包芯纱更可能保持来自长丝部分的强力和它的整个长度。转杯包芯纱的不匀率低于相应的环锭包芯纱，这源于转杯纺纱的固有特性，是纤维在凝聚过程中被高倍并合的结果。另外，转杯包芯纱的毛羽度与环锭包芯纱相比要低，蓬松度则要高于环锭包芯纱。转杯包芯纱的生产效率也明显高于相应的环锭包芯纱系统。由于不须经过粗纱和后道络筒工序，使转杯包芯纱的生产成本大大降低。转杯纺包芯纱还有一个重要特点，即可以加工成大卷装，与加工成管纱的环锭包芯纱相比，在后道工序中减少了接头。
4转杯包芯纱的结构
尽管习惯上称在转杯纺纱机上加工而得的短纤和长丝的复合纱为转杯包芯纱，但实际上通过控制和选择长丝超喂比(长丝芯纱的喂入速度与引纱速度的比值)和捻系数等参数，可获得不同结构的转杯包芯纱。通过适当搭配，一般可制得三种结构的转杯包芯纱。如图2所示，我们称具有(a)结构的纱为典型转杯包芯纱，它是以长丝为芯纱，短纤纱包缠在外；具有(b)结构的纱为转杯平行纱，它的结构形态类似于一般股线；具有(c)结构的纱为转杯包缠纱，它是以短纤纱为芯，长丝包缠在外。
若要生产典型转杯包芯纱，长丝的喂入速度必须小于引纱速度。当纺弹力包芯纱时，长丝喂入速度应远远低于引纱速度；纺制非弹力包芯纱时，长丝的喂入速度则只需略低于引纱速度，否则将使引纱罗拉和纺杯之间纱线的张力过大，从而导致断头增加。图2-a所示的这种理想结构只出现在纺弹力包芯纱时，纺非弹力包芯纱时长丝芯纱呈波浪状。
当控制长丝喂入速度略大于引纱速度时，可制得转杯平行纱，它没有什么花式效应，结构形态类似于一般股线。另外，通过采用较低的捻系数也可能制得这种纱。
当控制长丝喂入速度远远高于引纱速度时，可以纺制出转杯包缠纱，这种纱是以短纤纱为芯，外包长丝。通过控制超喂比和捻系数，可以得到不同的花式纱，例如结子纱和圈圈纱等。
5转杯包芯纱的应用
转杯包芯纱强力高、条干均匀度好，因此，包芯转杯纺纱技术具有相当高的加工可靠性和生产能力。利用包芯转杯纺纱技术可纺制变化多样的复合纱，这不只是单纯指构成纱线的两种组分在位置上的变化，还包括两种原料本身的复合效果，转杯纺包芯纱兼具转杯纱和包芯纱的优点，因此，它具有相当广的应用范围。
从应用的角度，可将转杯包芯纱分为以下几类：(1)弹力包芯纱(典型转杯弹力包芯纱)；(2)一般纱线(典型转杯非弹力包芯纱和转杯平行纱)；(3)花式纱线(转杯包缠纱)。
根据这种分类，转杯包芯纱可用于一般股线和花式纱的使用场合，它还可以代替目前的转杯纺股线用于生产服用织物。根据其强力高、均匀度好的特点，可用作装饰布。另外，它还可以代替传统的股线纱用于产业用纺织品，如涂层基布、帆布等。转杯弹力包芯纱可用来加工弹力织物，用作运动服装、弹力成衣等，该市场需求正呈现出良好的上升势头。
6包芯转杯纺纱机
瑞士Rieter公司在2002年推出了BT1904型转杯纺纱机，它可用于生产转杯包芯纱。其主要特点是大头距、大卷装、高效率。头距为216 mm，卷装最大可达3 kg，引纱速度大约是环锭纺纱机的7倍。BT904型转杯纺纱机的主要规格为：可纺号数19．5 tex～116．7 tex，节数2～18，每节16头，头距216 mm，纺杯速度36 000 r／min～75 000 r／min，分梳辊速度5000 r／min～9000 r／min，引纱速度27 m／min～150 m／min，卷装尺寸300 mm×150 mm。
7 结束语
由于包芯转杯纺纱原料适应性广，纱线结构变化多样且均匀度好、毛羽少，纺纱流程短，经济效益高，因此具有广阔的发展前景。要开发包芯转杯纺纱系统，设计中应主要解决以下几个技术问题。首先，要解决长丝芯纱喂人管的大小和安装问题。长丝芯纱喂入管必须使各种原料都能通过，而不管它的形变如何。另外，原来转杯纺纱系统的真空状态也不能被显著影响。另一个要解决的是“单组分断头”问题，即由于某一组分断头而导致成纱中只有另一组分存在的问题，检测长丝芯纱是否在纺杯中相对简单一些，而对于检测短纤组分存在与否就相对困难一些，因为在标准的转杯纺纱机上，传感器是装在纺纱器上，它可能只是检测到长丝芯纱，即不能分辨输出的纱线是芯纱还是外包纱。还有一个重要的技术问题是接头问题，如果不采取适当的措施，则会造成有一段纱中没有长丝芯纱的问题。