在經濟和社會發展進入新常態下,我國紡織產業迎來了我國國民經濟和社會發展第十三個五年規劃(以下簡稱“十三五”)發展的關鍵時期,作為將于2020年步入國際紡織產業強國基礎方陣的重要階段,紡織產業智能化創新是重點發展方向之一。特別是棉紡織產業,在此方面更為重要。近三十年來,特別是近十五年來,中國棉紡織產業在工程技術創新、機械設備創新、輔助材料創新、新產品創新等方面都有了令人矚目的重大發展,尤其是在紡紗工藝技術創新方面的進展極其顯著。

1紡紗系統創新

1.1環錠紡紗系統

1.1.1環錠紡紗工藝技術的創新

在傳統的羅拉、膠輥、膠圈牽伸的工藝技術和紡錠、鋼領、鋼絲圈加捻、

卷取工藝基礎上,在傳統的賽絡紡技術、賽絡絲(賽絡菲爾紡)技術、包芯紡

技術、花式紡紗技術、花色紡紗技術的基礎上,產生了許多新型工藝技術。

(1)集聚紡技術:牽伸中增加負壓吸風槽、網格圈,使細紗毛羽、條干、強度水平提高,適合細特紗線生產。

(2)全聚紡技術:牽伸中增加新型窄槽式、負壓、空心羅拉集聚紡工藝技術,細紗毛羽減少、條干均勻、強度有保證,適合細特紗線生產。

(3)聚纖紡技術:牽伸中增加纖維集聚方式,細紗毛羽減少、條干均勻、強度有保證,適合細特紗線生產。

(4)柔順紡技術:牽伸中須條提高回潮,高溫金屬件熨燙加捻成紗,細紗毛羽減少、條干均勻、強度有保證,適合細特紗線生產。

(5)低扭矩紡(扭妥紡)技術:在須條輸出三角區與導紗鉤間安裝摩擦式假捻器,使須條輸出三角區捻度顯著高于常規捻度扭緊細紗,通過假捻器后,細紗捻度被假捻器退捻,仍由錠子和鋼絲圈加捻和卷繞。實際存留捻度可顯著低于常規環錠紗捻度,細紗緊密、條干均勻、強度良好。產量可比環錠紡紗明顯提高。

(6)嵌入式復合紡紗:可喂入兩種纖維的兩根粗紗須條,同時在前膠輥下喂入兩種纖維的兩根長絲復合加捻紡紗。是一次成形多種纖維品種原料(最多四種,兩種長絲、兩種短纖維)的新型復合紗線,同時具有多種專用功能,可并入可溶性維綸長絲,適合細特紗、超細特紗線生產。

1.1.2環錠紡紗機械設備的創新

在傳統清棉、梳棉、條卷、并卷、精梳、粗紡、精紡、絡筒的基礎上,實現了工藝技術參數(輸出速度、牽伸倍數、關鍵機件速度、專用附屬裝置、須條條干均勻度、運行狀況)的計算機輸入、實際檢測輸出及警示,滿筒自動落筒、自動落紗等機械裝置。包括粗紡機機械式自動落紗、自動插管、自動留頭;精紡機機械式自動落紗、自動插管、自動留頭;絡筒機自動接頭、自動落筒、自動換管、自動留頭、自動測試紗線質量、紗疵切除等。同時實現了半成品卷裝、成品卷裝向下道工序自動輸送(自動輸送棉條筒、粗紗管、細紗滿紗管和空管)和部分機械設備自動化連續運行生產,例如“清棉、梳棉聯”;“條卷、并卷、精梳聯”;“粗紡、精紡、絡筒聯”;以及落筒后筒紗自動稱重、集中輸送、貼標簽,并由專用機械設備自動堆垛、自動打包并標記、打印有關數據。這些創新,顯著減少和代替了人工勞動,提升了自動化水平。

1.1.3環錠紡紗輔助材料的創新

在許多機件材料方面有創新,例如在針布、羅拉、膠輥、鋼領、鋼絲圈,特殊的羅拉、膠輥、膠圈、導條喇叭口、導紗鉤等創新材料及結構設計上,在環錠精紡機錠帶上更有突破性發展。新型錠帶與主動輪、錠盤接觸面提高摩擦因數;背面(與張力盤接觸)顯著降低摩擦因數;減薄錠帶厚度、提高錠帶柔軟性、降低錠帶“彎曲、伸展”過程中的力學變化,使每根錠帶一周運轉中的功率消耗下降了35%,顯著節約能源。

1.1.4紡紗新產品創新

環錠紡工藝技術的創新,不僅能適應不同纖維原料的紡紗過程,同時也適用于多種纖維原料的混紡成紗,可為后道產品帶來多種實用功能(抑菌、防臭、防靜電、防電磁輻射、防紫外線、導汗、透濕氣、快干等),使在紡紗工藝中采用功能纖維混紡方式快速實現并保證品質成為可能。同時,新型環錠紡紗工藝技術和機械設備的創新也為花式紗線、花色紗線的生產創造條件。

在環錠紡紗工藝技術創新、機械設備創新、輔助材料創新、新產品創新過程中,我國紡織產業界已經將這些創新成果及時應用,實現了全套紡織機械設備的研發和生產,并集成形成了具有中國特色的數字化棉紡生產系統的五萬錠實體。由中國恒天集團各公司協作生產的系統化棉紡設備,已于2015年5月在江蘇南通大生集團一廠示范車間投產運行,整套系統化設備運轉良好。目前,已做到每萬錠每日三班用工20人。而在30年前,紡紗每萬錠每日三班用工達365人左右。數字化棉紡生產系統的應用,顯著提高了自動化水平,減少了用工,減輕了工人勞動強度,并形成了信息化匯集,配備了精紡機斷頭自動檢測、自動報

警,受信息引導值車工可乘坐專用小電動車,被自動運送到斷頭位置以便處理斷頭。

1.2噴氣渦流紡集成式紡紗系統

噴氣渦流紡紗機,由棉條喂入,經高倍牽伸直接形成須條,由噴氣輸送至氣流管口排列伸直,用渦流及空心錠加捻成細紗,直接卷繞形成筒紗。通過電容式或光電式檢測儀器檢測條干均勻度和毛羽量,發現紗疵時自動切斷細紗,除去紗疵并用機械手自動接頭,卷繞形成筒紗。滿筒后自動落筒、換空管、自動留頭。滿紗筒自動輸送,依次自動稱重并粘貼標簽。成紗比較緊密,條干、強度均較好,但只能生產線密度相對較粗(15tex以上)的棉型紗線,但單頭產量可比環錠紡紗每錠高達6倍~8倍。最新機型可喂入長絲與短纖維并列混紡成紗。從2014年開始,美國實行“再工業化”,新建棉型紡紗企業近100萬錠,其中有87萬錠噴氣渦流紡紗集成式系統。前道有棉包電子計算機自動配棉排包、清梳聯、并條等工序。該系統實現了折合環錠紡每萬錠每日兩班用工約8人。我國噴氣渦流紡紗機現已研發定型并投入批量生產。

1.3轉杯紡集成式紡紗系統

轉杯紡紗機,由棉條喂入,經分梳式大牽伸,將纖維送入轉杯內受離心力伸展、排入杯中圓周槽內,經凝聚、排列、引出轉杯加捻成紗,收集于儲存輥上,經過電容式或光電式檢測器,測試成紗條干與毛羽。如發現紗疵自動切斷細紗,除去紗疵,并用機械手自動接頭,然后送至卷繞成形機構卷成筒紗,自動落筒,自

動換空管,自動留頭,落筒紗自動輸送,自動稱重記錄,并貼標簽后準備堆垛及打包。設備簡潔,自動化程度高,單產高。但只能生產線密度相對較粗(15tex以上)的紗。紗線中纖維伸直度較低,強度較低、斷裂伸長率高,捻度大,較耐磨損,手感較硬,但手感豐滿。廣泛用于牛仔布、卡其布、粗平布、燈芯絨、絨毯、浴巾、針織衣絨布等。我國轉杯紡紗機也有幾種型號生產供應。

1.4其他紡紗系統

其他紡紗系統還很多。例如平行紡紗,又稱空心紡紗(短纖維須條平行不加捻,外裹繞包纏長絲成紗);摩擦紡紗(又稱塵籠紡紗,纖維開松后,塵籠吸附收集后搓捻成紗);離心紡紗(羅拉牽伸形成的須條被細紗牽引,細紗端在高速回轉的離心杯內加捻,并由離心力鋪放在離心杯內壁上);自捻紡紗(兩根粗紗經牽伸后平行輸出須條,經搓捻輥搓轉加捻后合并,利用反向扭矩力拼成雙股線的紡紗方法,還可延續進行二次搓捻、并入長絲等進一步加工方法);粘接紡紗(粗紗牽伸成須條后,與一根長絲并合并加入粘合劑,經加熱、冷卻后粘結成紗);捏錠紡紗(粗紗經牽伸成須條后,在一對膠圈輸出口,纖維凝聚于高速回轉的針尖形錠子尖上使螺旋圈纖維加捻成紗,引紗尾連續將紗引離錠尖輸向絡筒卷繞);靜電紡紗(棉條經針輥開松后,由氣流送入靜電場,使纖維在靜電場中伸直,平行排列于電極間,由一端連續引出并加捻成紗)等。

2織造系統

目前在機織織造系統中,突出的創新主要表現在以下六個方面。

2.1織機寬幅化

傳統織機的幅寬由20世紀80年代的0.85m~1.2m逐步發展到2m、3m、4m、6m。現在,針對某些專門用途的產業用紡織品的幅寬已發展到8m以上。特別是針對高速造紙機用的抄紙網和造紙毯幅寬可達到16.5m~17.1m。

2.2織機的送經系統

常規織機經紗喂入的織軸是一個,對于毛巾織物、起絨織物要用雙織軸,但面向產業用紡織品,4織軸、6織軸織機早已問世。近年為適應產業用紡織品的開發,已制造出了一臺30織軸的織機,用于織造碳纖維等高性能纖維的三維立體織物,作為增強復合材料的生產設備。同時用整經架代替織軸送經的織機也形成了一個系統。

2.3織機引緯系統

對于已有3000年使用歷史的有梭織機,也產生了下投梭、中投梭等多種方式。近50年來,無梭織機層出不窮。剛性劍桿織機、柔性劍桿織機、噴水織機、噴氣織機、片梭織機等種類繁多。這些引緯方式各有特點,分別適用于不同纖維原料、不同紗線品種、不同織物的組織。特別是近代發展的經紗多層開口對引緯提出了更高要求。

2.4織機控制系統

最早的平紋織物織機,只有兩片綜框。增加織紋要求形成了多臂織機,綜框數逐漸增多到多片,可達16片,甚至更多,并為邊經紗另加專用綜絲。同時為適應提花織紋組織的需要,形成了提花織機。近年,萬針及以上提花織機已生產多個型號。特別為了適用超細超密經紗,萬針及以上提花織機的提花針改用了碳纖維增強復合材料制造,并將提花紋板改用電子計算機系統管理,電子計算機用數學方程式指揮提花織造,可以使提花織物循環周期由常規的40cm增長到60m以上。這使得提花織物可以順利生產大幅圖案,如可將清明上河圖、詩經、本草綱目等書畫生產成大輻圖案,實現“清明上河圖暠、“詩經暠、“本草綱目”等圖畫、書籍的絲綢織物快速、精細、順利生產。

2.5經紗自動穿綜穿筘系統

幾千年來穿綜穿筘都是人工穿紗,現在開始有了電子計算機自動控制的經軸自動穿綜、自動穿筘的加工專用設備。不僅可以實現普通織物的穿經,而且可以實現色織織物的穿經。這對節省人工、減輕勞動強度、提高速度、保證產品質量提供了重要的創新支持。

2.6織物疵點現場檢測系統

歷來,織物疵點檢測均是在織機上取下坯布以后,在驗布機上檢驗、標記、品質扣分或織物裁剪疵點剔除。現在美國開始實施在織機生產過程中,由檢測傳感器在織布車間對織機逐臺巡回檢查近織口部位的織物品質。一旦發現嚴重疵點,電子計算機自動控制停止織機運轉,電子信息通知人員在停臺織機上拆除

織口處與疵點有關的幾根緯紗后,重新開機織造。這樣免除了嚴重疵點驗布裁剪造成的損失。檢測傳感器檢測管理織機的臺數,可根據織機運轉速度、織物組織種類、紗線品種等決定。一般一臺監管檢測傳感器可監管8臺~24臺織機。已經多年運行,效果良好。但目前尚不適用于色織織物的監管。

3結語

在棉型紡織生產工藝技術、機械設備、智能化信息系統、輔助專利及材料、新產品設計制造等方面,不斷出現了創新發展。這些工業化、自動化、信息化、智能化的創新發展和應用,對我國棉紡織產業“十三五”期間的轉型升級將發揮重要的作用。當前,在面臨經濟發展中國家和經濟發達的原紡織大國的雙重打壓下,我國棉紡織產業純棉中粗線密度紗線的生產空間已被剝奪的情況下(2013年以來,印度生產、出口到我國的純棉紗線加進口關稅售價17600元/t~17800元/t;2014年6月美國生產出口到我國純棉36.9tex棉紗加進口關稅17200元/t,但我國2012/2013年度棉花國儲收購價19800元/t,2013/2014年度棉花國儲收購價20400元/t。2015年12月份我國2129棉花市場價近14000元/t),因此,我國只有在生產纖細、精美的細線密度棉紗上發揮競爭力。但是噴氣渦流紡紗系統和轉杯紡系統不適應于細線密度棉紗的生產,只能用環錠紡紗系統生產。但是在數字化環錠棉紡生產系統中,精紡機細紗斷頭、自動接頭技術尚未完成,這是我們迫切需要取得突破的重要問題。

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