内容提要:20世纪后期,世界棉纺织工业的生产技术发生了很大变化,由于电子计算机技术、传感技术及变频调速技术等高科技技术与棉纺织生产工艺技术的完美结合,使棉纺织工业实现了高速度、高自动化、高产量及高质量的水平,新型纺纱与织造技术不断涌现,形成了四高一新的棉纺织工业技术的新局面。本文就世界棉纺织技术进步的现状及发展趋势等进行了讨论,并对我国棉纺织工业的发展提出了一些建议。
关键词:纺织生产高速度、在线自动监控及检测、自动化生产线、新型纺纱、短流程生产线、转杯纺、喷气纺、涡流纺、密实环锭纺、喷气织机、电子提花、差别化纤维。
20世纪以来,世界棉纺织工业的生产技术发生了很大变化,特别是后20年里,由于电子计算机技术、传感技术及变频调速技术等高科技技术与棉纺织生产工艺技术的完美结合,使棉纺织技术取得了突飞猛进的发展,使棉纺织工业生产出现了高速度、高自动化、高产量、高质量的及新技术不断涌现的四高一新局面,现对有关问题分述如下:
一、世界棉纺织工业技术的高速度、高自动化、高产量、高质量。
1,生产高速度:
棉纺织工业几乎是每个工序的生产设备都由于对微电子技术的广泛应用、自动监控水平不断提高,使纺织高速运行成为可能,象国际上先进的梳棉机由于采用在线产质量及安全生产的自动监控及新型针布等新技术的应用,使单产水平已超过100公斤/台时,锡林速度600转/分,最高已达770/分,并条几引出速度1000米/分,精梳机速度350-400钳次/分,粗纱机锭子速度最高可达1800转/分,环锭细纱机锭速约25000转/分,转杯纺纱机转杯速度150000转/分,喷气纺纱机线速度以超过300米/分,最新式涡流纺纱机引出线速度400~450米/分,喷气织机引纬率3000米/分,转速1800转/分或更高。预计有些速度还会提高。生产速度的提高意味着产量提高和用工的减少和生产周期缩短,资金周转速度加快。
2,在线自动监控、自动检测水平的发展:
纺织自动化水平的发展,很大程度上包括在线监控、检测技术的发展,电子计算机等微电子技术在纺织生产上的应用,使单机乃至生产线上的自动监控水平大大提高,尤其对产品质量的自动监控技术的发展更为突出。
先进的高产梳棉机如DK903、DC03、C51、C60等,不仅在线监控各种生产数据,而且象DK903还可以在线监控生条棉结、杂质含量并随时报告在机瞬间的数据。DK903、DC03、C51、C60高产梳棉机可以在线自动调节锡林-盖板隔距,还可以在生产中根据针布状况在机器运行中进行盖板、锡林针布磨针。新的高产梳棉机 在清梳联喂入上下棉箱中加装压力传感器,调节上下棉层密度,使喂到梳棉机的棉层始终保持纵横间均匀一致,此外在高产梳棉机上都配有各式自调匀整装置(有开环、闭环及开闭混合环),经过这些质量守关,生条不匀率在2%以下,生条棉结含量大大降低.
先进的高速并条机上也装有各式自调匀整装置,德国HSR1000高速并条机的自调匀整系统是一种智力型动态软件控制体系,配用的传感器可检测1厘米以内的棉条粗细情况,在机器启动、停止的任何状态,经过调整,输出电机精确控制速度和条干均匀度。
在HSR1000并条机上还配有棉条粗节疵点质量监控系统,可以早发现处理或报警棉条粗节疵点,减少对下游产品的危害。
瑞士RSBD30、RSBD35系列并条机上的自条匀整装置可保持机器在任何停、开状态下的匀整精度,测试罗拉扫描频率和距离都保持1。5毫米,使匀整效果最佳,可将±25%范围的棉条匀整为±1%以内,在车速1000米/分状态下,匀整效果不受影响。
上述两种并条机都具有对突发性疵点的报警并停车等待处理的功能,可以杜绝任何突发疵点流向下游。
工厂在使用这种并条机后,可取消对熟条重量重偏及不匀率的试验室监控。
传统纺纱系统中粗纱机在近10年里也有很大进步,如德国青泽公司研制的Ro-We-Mat670型粗纱机,由4个变频电机分别直接传动牵伸、锭翼、锭子及下龙筋,速度受计算机控制,根据粗纱成形软件要求调整4个回转速度,这项新的传动技术取代了老式齿轮传动而获得更为准确、坚实的 卷绕。减少了大小纱张力的变化,消除开关车造成的细节,锭子速度1800转/分,粗纱重量达到4~5公斤/只,为下游工序提高产品质量及生产效率提供优质的粗纱。
其他如瑞士立达、日本丰田等公司生产的新型粗纱机亦属此范畴。
纺纱机器人可在细纱机上代替挡车工检查和处理每个锭子的运转情况,准确按照计算机指令工作,机器两侧各配一个伺服机器人,可完成换粗纱、细纱接头及牵伸区的清洁工作,细纱接头质量好,动作可靠,即使断头较高时机器人也可胜任。这种高科技纺纱机器人早在1987年巴黎展览会、1989年美国格林威尔展览会及日本大阪第四届国际纺机展览会上展出。
新型自动络纱机已形成高科技的机型,机上不仅配有电子清纱、空气捻接、自动验结、逐只逐公分检验纱疵等功能。国外象Autoconner338及意大利Orion(欧立安)、PC21等先进络纱机都有这种功能,用这种络纱机加工后的筒子,纱疵少、无接头,还可将受检纱疵质量检验结果贮存在案,用这种纱织造时退绕速度可提高10-15%而不断头。这些第三代自动络纱机具有精密张力卷绕,精密纺叠及精确定长的功能,电子清纱器都是智能型的多功能的,能在线进行纱疵分级、检测纱线粗节、细节、棉结及异纤的综合功能
喷气织机是无梭织机中近20年来发展最快的机型,机上采用各种微机技术如电子寻纬、送纬,电子送经卷取,经纬向断头原因分析,纬向断头自动修复,停车自动控制,织机速度在线控制等。使喷气织机在高速运转下保证产品质量的稳定与提高,如日本津田驹ZAX喷气织机采用电脑控制第一引纬动作,消除启动长纬及纱尾不良等疵点。新型喷气织机机幅已由190、280上升到340、360、400公分等,采用双喷、4喷嘴可做到多色、多品种选纬及电子提花装置,增加了对品种的适应性。产品品种从高支高密细薄织物到粗支高密粗后织物及各式花式线织物都能生产.
目前吡加诺、多尼尔、津田驹等新型织机不仅增加了多色选纬,而且还配备了电子提花、多臂等开口系统。吡加诺织机还配备了SUMO电机直接传动主轴,取消了刹车系统及传动系统,简化了传动机构,提高了传动效率。
新型喷气织机速度高自动化控制水平高,变频调速装置可作正、反转、缓慢点动等。
剑杆织机对品种的灵活适应性具有独特的优势,而且自动化水平也很高,是目前全世界应用最多的机型。但引纬率较低,只有喷气织机的50 %左右。
片梭织机在织造特宽织物及高档装饰织物范围也具有独特的优势,目前织幅已达到12米但价格昂贵是一般企业所不能接受的。
从发展眼光看,发展潜力的机型以喷气织机最大,其他象剑杆织机及片梭织机都各有不足。喷气织机比箭杆、片梭织机具有速度高、质量好 ,零件损坏低、运转性能稳定可靠及价格比片梭织机低等优点。
目前新型喷气织机不仅能加工全棉、涤棉、混纺各种织物,而且能加工重型牛仔布织物、弹力织物。幅宽达4米以上,品种适应性大大提高。发达国家十分重视喷气织机在各个领域及品种上的应用,大部分织机是吡加诺、多尼尔及津田驹ZAX型,用喷气织机生产的品种质量好、疵点少,象牛仔布织疵率仅为0.1%。
所有的纺织设备都已实现对全机主要工艺参数、生产数据的在线监控,并可通过荧屏报告机器在生产中的有关数据。大部分都已实现了人机对话。
3,由于自动化水平的大大提高,国外许多先进企业以出现了半自动、全自动的生产线,出现了无人工厂。用工大大减少。国外发达国家吨纱用工仅为4人,一般水平为16人,差的为30人。
全自动化包括单机自动监控、自动落纱、自动换筒、自动化运输。
以国外某厂为例:一座4万纱锭精梳纱纺纱厂,由电子计算机进行程序控制,每班只需要10名工人,全厂员工只有100人。从原棉包进车间到成品纱装箱待运的精梳纱生产全过程及仓库贮存都实现了自动化。据计算,一个完全实现自动化运输的纺纱厂包括原料从进入车间经清梳联自动化开松、除杂由空气运输到梳棉机;梳并之间条筒运输,精梳条卷自动运输,并条之间条筒运输,并条—粗纱之间条筒运输,粗纱-细纱之间的粗纱管自动运输,细纱-络纱机之间的连接(细络联)及筒子纱到打包之间的自动运输。这样一个全过程的自动化生产线将使每只环锭锭子成本增加30%,假如一个环锭纺纱厂的设备投资为2000万美元,其中用于自动化的投资将占用600万美元。实现纺纱厂的全自动化费用是高昂的,但局部环节实现自动化运输 还是可以考虑的。
像细络联生产运输自动线,由于实现细络联对提高产品质量有积极作用,一方面取消细纱至落纱之间管纱的运输而造成成品间碰撞、摩擦,减少因摩擦而产生的毛羽及纱线表面的损坏,另一方面通过细络联的实施可将络纱机上有缺点的细纱追踪到细纱锭子,从而把质量事故消灭于初起状态,用工也大大减少。
德国锡莱福公司的细络联在实现优质高产的生产线上,发展应用了Caddy自动检验体系,在细络联上装有在线质量监控机构对在机全部环锭管纱进行质量检验,监测仪贮存细纱锭数及每个锭子的编码,被自动络纱机电子清纱器检测到的细纱质量数据准确反馈在相应的环锭锭子上,可迅速查出问题原因。减少细纱断头和停台,提高细络联生产效率及产品质量。
新型纺纱系统由于取消粗纱及络筒,生产工序大大简化,实现熟条-转杯纺纱机(或喷气纺沙机、涡流纺纱机等)的条筒自动运输线使推进生产工序全自动化成为可能。瑞士RSB-D30、D35、德国HSR1000高速并条机不仅有自动换筒机构,而且条筒已改为矩形(长方形),满筒自动运到指定位置,条筒上都根据产品支数及品种印有标记,并在运往下工序纺纱机过程中接受有色光识别能力的检测,防止用错。空筒在返回并条机前经过清洁将条筒内剩余条尾及花衣全部处理干净,以防止出现混错现象。
织布工程全自动化生产线到目前为止尚未形成,尤其是织机全自动化尚要解决许多难题。美国、西欧等国家的棉纺织厂里的新型纺纱体系中,已有不少形成生产线自动化。
4,新技术的发展及应用:
历届国际纺织展览会上都展出纺织新技术成果,不断刷新与改变棉纺织工业生产装备的面貌,20世纪80年代以来由于电子计算机等高科技技术的广为应用,加快了新技术的开发与应用的速度。
清梳联走向成熟完善是近20年的事,经过努力开发形成计算机控制的精细抓棉、高效除杂、多仓混合、精细开棉及对梳棉机均匀供棉的短流程系统,其中瑞士及德国的清梳联都已十分成熟。
我国郑纺机在吸收消化引进德国清梳联基础上,生产出国产的具有世界90年代水平的清梳联机组,青岛纺机厂也生产出同等水平的清梳联。
实践证明,新型清梳联是一套完整的系统工程,不可忽视其中任何一个环节。
现代化清梳联自动监控水平高,各单机功能得到充分发挥,产品质量、生条重不匀cv%在2%以下,生条结杂含量低,纤维在生条中纵横向分布很均匀,取消了不合理的老式开清棉机的压缩成卷工艺。节约用工60%。因此现代清梳联技术已深受欢迎。像美国清梳联占的比例为总棉纺锭数的90%以上,西欧及日本等发达国家也都超过50%。21世纪清梳联会得到更快发展,不仅总量比例增加,而且在技术上也会取得更大的改进。
传统环锭细纱机面临各种新型纺纱的挑战,虽然纺纱强力高、品种支数覆盖面大,但环锭纱有毛羽多、纱疵多、速度低、卷绕容量小、占用劳动力多等缺点,尤其纺纱外观不如转杯纺、喷气纺及涡流纺纱。1999年德国绪森、青泽公司,瑞士立达公司先后研制成功紧密纺纱环锭细纱机,纺的纱具有毛羽少、条干好、纱疵少、强力高等优点,据检测细纱毛羽比普通环锭纱减少80-90%,细纱工作区约减少飞花85%,细纱强力提高5-10%,紧密纱可取消烧毛工序,浆纱任务也相应减轻,还可减少精梳落棉量的15%左右。加工处理后的紧密纱的织物手感好比较柔软,印染质量明显改进。尤其对于及其混纺纱的织物因毛羽大量减少,使起球现象显著减少。
紧密环锭纱(compact yarn)也叫凝聚纱(condensed yarn)或压缩纱(compressed yarn),它是在普通环锭细纱机前罗拉钳口外侧加装了利用负压气流凝聚作用的纤维控制区,消除了无控制的纺纱三角区,使纤维从前罗拉钳口一出来直到加捻成纱受到负压气流及相关机构的控制,因此纺出来的纱光洁如丝,具有高档次的外观。
目前这种紧密环锭纺纱机在欧美等发达国家很受欢迎,西欧预计从2001年起5年时间里用紧密环锭纺纱机取代全部传统环锭细纱机,其他如美国、中国、日本、我国台湾地区及东南亚等国也有销售并将迅速发展。我国近几年来加快了紧密纺纱技术的发展,像新疆、江苏、山东、安徽及四川等地都有紧密纺纱的生产线。国内有不少纺织厂在吸收国外紧密纺纱技术的基础上也研制开发了中国的紧密纺纱机。
由美国杜邦公司在1936年研制的单喷嘴纺纱机,后来日本村田公司1980年继续研制,90年代已形成MJS、RJS系列的喷气纺纱机,具有独特的特征。尤其RJS804型罗拉式喷气纺纱机纺纱速度高(线速350米/分),产品质量高,纱线0.5毫米以上的毛羽数每10米内仅180个,而同规格的环锭纱毛羽数高达3113个。RJS804型罗拉喷气纺纱机属包缠纺,它是由回转速度为30万转/分的喷射气流及罗拉完成包缠加捻的。毛羽少、条干好、纱疵少、但强力较低,为同支环锭纱强力的80-85%,品种适应性差,(要求纤维长度、整齐度高的原料),尤其对纯棉纺纱尚存在一定困难。1999年日本研制成功的MVS851型涡流纺纱机弥补了RJS804的不足,可生产纯棉纱,实现了与环锭纱一样的真捻,纺纱强力与同支环锭纱相近,纺纱速度比环锭一般环锭纺高20倍,比转杯纺高3倍。涡流纺是由牵伸、涡流加捻、空心锭子、卷绕四部分组成。涡流纱有无接头、毛羽少(只有环锭纱的1/4~1/5)的特点可加工生产纯棉,纺纱支数18-40英支。由于涡流纺纱结构与环锭纱接近,纱疵少,纱强力比喷气纱、转杯纱高,可加工生产各支纯棉纱,纺纱速度400米/分。目前美国已购置了120台,(每台72头),可望21世纪会得到很大发展。
转杯纺纱技术的发展历史比涡流纺、密实纺长的多,1960年捷克第一台转杯纺纱机问世时,转杯速度30000-40000转/分,到1991年汉诺威展览会上德国产Autocoro转杯纺纱机转杯速度已高达150000转/分,瑞士立达公司生产的R20型转杯纺纱机转杯速度在13万转/分,R40转杯纺纱机的车速也高达15万转/分。意大利等国也有生产。目前新型转杯纺纱机具有电子清纱、自动接头、定长、自动质量在线检测、卷绕张力自动控制及自动落筒等功能,已能生产42英支以下各支纯棉纱,设计可纺支数60英支,国外早已用转杯纱生产针织面料,发展快的国家有美国,已有90-100万头,全世界总规模为800~900万头。
美国转杯纺纱产量占全部产量的42%,21世纪初可望突破50%,约有72%的转杯纱用于针织,今后机织用转杯纱可能会上升到50%以上。
转杯纺纱会在今后取得较快的发展,其主要原因是转杯纱质量好、条干均匀、纱疵少、纺纱速度高、纺纱技术比较成熟,转杯纺纱机本身的功能已取消了粗纱机和络筒机,容易组成自动生产线。先进的转杯纺纱机不仅可生产较高支数的纱线,而且转杯纺纱技术适应性较强,在开发苎麻、兔毛等产品方面也可发挥作用。
国外先进的转杯纺纱机已步入高科技范畴,实现了机电仪一体化。许多人工巡回操作也全部实现了自动化,如瑞士立达公司生产的R40型自动化转杯纺纱机及德国锡莱福公司生产的Autocoro-360系列转杯纺纱机上都配有类似的纺纱机器人,进行自动接头、自动喂入棉条,当转杯纺纱发生断头或清纱器切断而中断纺纱时,机器人能自动查出纺纱头并重新启动纺纱,无接头纱的接头外观与强力均很好。这是机电仪一体化的装备,并实现了转杯纱的质量在线全检。
织造新技术在20世纪后20年也得到迅速发展,新型织机中除了喷气织机、箭杆织机及片梭织机外,瑞士苏尔寿公司在1995年国际展览会上展出了M8300型多相织机,它兼备了喷气织机及多相开口技术的优点,展出的样机在较高速度下生产平纹织物,不用贮纬器,也没有综框及钢筘,是四根纬纱从四个喷嘴气流同时引入织口,而经纱是通过织造转子连续转动的园筒引导开口。M8300上的引纬能连续进行,而织机转速只有普通喷气织机的20%,机器噪声低、能耗低,但多相织机品种适应性差,目前只能织造低纬密的平纹织物,技术上还需要继续研究改进。
21世纪喷气、片梭、剑杆及多相开口引纬织机将做战略性调整:喷气织机发展速度最快,剑杆织机在多品种适应性上比喷气织机好,也会有一定的发展。喷气织机引纬率将达到1700米/分,多相开口织机经过改进与完善,也有很大的发展潜力。剑杆织机将作为替代有梭织机的主要机型,加快有梭织机无梭化的进程。
随着市场需求的不断发展,电子提花技术会相应得到发展,1999年巴黎展览会以来许多织机装有电子提花,大都装在喷气织机及剑杆织机上,电子提花已形成织造技术发展的新焦点。有电子提花的喷气织机引纬速度已达到2500/分(德国多尼尔喷气织机),21世纪喷气织机引纬速度还会继续提高,其中无综框式提花技术是最突出的发展,21世纪初期电子提花技术会加快并对织造技术的发展产生较大影响,使织物花纹变化更复杂多彩。
织前准备工程在20世纪末也得到相应发展,相继出现多烘筒烘房、双浸双轧、双浆槽湿分绞高压上浆等新技术,有力的配合了喷气织机高速度、高质量的发展。目前瑞士、德国、美国等国一些浆纱机专业生产公司又推出了浆前预加湿技术,以瑞士贝宁格公司的这项技术为例:它是将未上浆的经纱先经过热水(80-90摄氏度)浸透一段时间,洗涤并去除附着在纱上的棉腊、杂质、短绒等,使经纱上浆附着力增加,然后经高压轧压后进入浆槽上浆,经过预加湿处理的经纱上浆后毛羽大大减少,可减少50%,强力提高15-20%,抗摩擦功能提高60%,可减少上浆20-40%。使用这种经纱使喷气织机断头降低,效率提高,降低上浆成本。
国外新型浆纱机都已加装了预加湿系统,由于预加湿技术可大大减少毛羽,因此可不再考虑双浆槽上浆而恢复单浆槽上浆,覆盖系数由双浆槽的50%增加到100%,使浆纱机在增加双浆槽机构时并不增加占地面积。
5,纺织生产检测手段的发展是提高产品质量的重要保证:20世纪后随着纺织工业的快速发展及市场对纺织产品质量的需求日益提高,在线检测与离线检测技术也发生了巨大变化。
大容量棉花性质检测仪HVI(High volume instrument)对棉纤维的成熟度、细度、含糖、棉结杂质、单纤维强力及色泽、含杂分级等项进行快速大容量的检测。目前,已有1100多台遍布全球60多个国家地区使用,像乌兹别克从1998年开始用HVI检测棉花各项指标。
根据对加工后的原棉性质的检测结果,对轧花厂的烘干、除杂及皮棉籽从棉花中分离等工艺过程,设计了电子计算机控制的轧花生产工艺,使轧花质量得到很大提高。
美国的棉花从轧花厂打包出厂后要接受HVI的检测,对棉花长度、细度、成熟度检测外,还特别对由轧花加工造成的棉结杂质进行细致的大容量的检测,专门报告出杂质颗粒大小分布及棉结、棉籽壳等的分布,还对棉结划分有害、无害两类,指导初加工的工艺改进,并作为开清棉、配棉及工艺设计的依据。
目前国际生产联合会成员国大都已采用HVI仪器作为指导用户生产以及商贸交易的测试仪器。
AFIS-N、AFIS-T及AFIS L/P 系列原棉性质检测仪是瑞士乌斯特公司的产品,用于检测纤维棉结、含杂、长度、细度,用气流的离心作用使纤维与棉结及杂质分开,再经光电式传感器测得棉结、杂质及棉结大小,能自动显示测试结果:试样重量、棉结或杂质大小直径、棉结在试样中分布的变异系数等。
AFIS测试仪器一人操作即可,测试一次需2分钟,可对原棉棉包、棉卷、棉条及落棉等进行快速测试,还可对不同产地、批次的原棉进行逐包检验。一台AFIS仪可取代棉检室的全部工作。
AFIS还可以监控不成熟纤维含量的百分比,从而稳定纺纱生产,减少细纱断头,并基本上消除由于不成熟纤维分布的不均匀造成的印染布色差横当疵点。
MDFA-3型乌斯特微尘-含杂分析仪,用于测量棉花中的微尘、含杂与碎屑的含量。可对棉包、棉卷、棉条进行测试,试验时间每次只需10分钟。仪器上配有转杯纺纱头,可进行转杯纺直纺试验,为转杯纺纱提供纺纱性能的原始资料,预测纺纱、机织及针织生产中存在的问题,还可鉴别评定轧花厂加工原棉的程度。可作为纺纱设计及研究院所的分析工具。
高速度的纱线强力检测仪强力仪TENSOJET,它检测速度快,容量大,试验速度400米/分,每小时可做3万次试验。比普通的单纱强力机快238倍。
国外应用这种强力仪试验的数字指导与服务高速织机的生产,通过大容量试验可发现普通强力仪不能准确发现的单纱强力弱环,指导纺纱生产并加以解决,从而提高喷气织机生产效率。
乌斯特纱线及棉条均匀度试验仪专门用于纱线及半成品条干均匀度的测试,目前已发展到试验4型。预计2006年瑞士乌斯特公司将推出乌斯特5型条干仪。为便于与世界纺纱质量水平进行对比,瑞士乌斯特公司从1949年起每隔7-8年从世界各地的纺织厂中取样,在标准情况下统一测试,测试结果公布于乌斯特公报中,供纺纱、商贸、研究院所参考,2001年公报比1997年公报棉纱水平提高许多。即将推出的2006年新的乌斯特公报中对检测标准将进一步提高,包括棉花性质、棉纱及混纺纱、新型纺纱质量及纱线毛羽检测的标准。
乌斯特纱线条干试验仪是一种电容式传感器的测试仪,因此试验室温湿度条件必须保持一致。试样取样环境如果与试验室条件不符,应将试样摆在恒温恒湿条件下24小时后,再作试验。
一些先进的纺纱已将纱疵分级、乌斯特条干仪搬上了纺纱机进行在线百分之百的检测,大大提高纺纱质量检测水平,如自动络纱机及转杯纺纱机、喷气纺纱机等都用电子清纱器进行纱线质量的在线全检。
织物质量检测目前尚无统一、完整的外观质量检测仪或设备,因此人工检验外观还要持续一段时间。
二,21世纪棉纺织工业发展趋势:
21世纪全世界面临纺织工业布局大调整的局面,发达国家由于纺织工业用工多、工人工资水平高等因素的影响,已快速从纺纱织造的初加工向后加工整理转移,把纺织生产逐步向发展中国家转移,如向东南亚及拉美、非洲搬迁,仅日本一个国家棉纺锭已降到400万锭以下并逐年减少。美国大力压缩环锭纺纱能力,取而代之以各种新型纺纱或进口棉纱及坯布。环锭锭子从80年代的1100万锭减少到目前的450万锭左右,据统计,1997年一年亚洲喷气织机增加量为全世界的50%,其中中国和东南亚占主要地位,日本仅增加约15%。短纤维纺纱能力亚洲增加量占全世界增加量的60%,主要是印度、孟加拉、乌兹别克、泰国、印尼和土耳其等国。从总的发展布局的变化上看,纺织业在发展中国家呈快速上升趋势,尤其亚洲发展中国家以形成纺织加工生产中心。亚洲地区的中亚、南亚纺织工业发展速度快,经济发展程度不高,棉花资源丰富,棉花价格低,工资成本低于我国。入关后我国现有海外市场有可能被这些新发展起来的国家挤占。另一方面我国的棉纺织最终产品主要消费市场在美国,美国近几年已大量发展气流纺、喷气纺,棉花消耗量上升,1998年已由1985年的180万吨上升到240万吨,约有1/3的纺织品转为自给。另外北美自由贸易区建立后,将形成美国生产棉纱、墨西哥或加拿大织布做成服装后再回到美国销售的内部循环的格局,从而减少了从亚洲进口纺织品的依赖,对中国棉纺织行业形成较大的竞争压力。
据预测,21世纪棉纺织业的发展有以下几个问题应引起关注:
1、新型化纤原料及纤维素原料将快速发展。
预计21世纪头20年世界人口在现有60亿的基础上再增加10亿,若不采取有效措施到2050年将达到100亿以上。随着人口的增加,天然纺织原料将日益显得不足,这就要依靠增加化学纤维产量来弥补。主要是加快差别化纤的发展,包括有色纤维、网络长丝、高强低伸纤维、高吸湿化纤、空气变形纱、高收缩纤维、阳离子可染纤维、抗起球、仿毛、仿丝、仿棉、抗静电纤维、海岛纤维、细旦超细旦纤维及功能性纤维等40余种。国外一些差别化纤维的性能已达到以假乱真的程度,在吸湿、保暖、服用、可纺性等方面都可与纯天然纤维相比美,只有这样,化学纤维才能真正做到补充天然纤维的不足。
1.1欧洲在90年代末开发了一种纯绿色纤维素纤维叫Lyocell,其原料是木浆,加工过程的化学溶剂不仅无毒并可100%回收,加工用水可循环利用,无污染,生产工艺简单,Lyocell纤维的湿强是干强的85%,比粘纤湿强高的多,纺织加工适应性好,织物沸水收缩率低,易于印染加工,服用性能好,织物成品具有丝绸光泽,手感好,特别是具有原纤化特性,会给成品带来许多用途及优点。
目前Lyocell纤维1998-2000年间欧洲平均年增加量26%,亚洲需求量也以30%幅度上升。Lyocell纤维将开发出微细纤维、空心纤维、海岛纤维、高模量工业用纤维等,不仅民用而且工业领域也将大量需求,Lyocell纤维发展潜力很大。
美国杜邦公司开发生产的聚脂氨纤维(莱卡)问世10年来发展很快,已形成原料、纺织、服装及销售的纺织生产销售链,预计21世纪将在市场上出现品种繁多的莱卡纺织品。
1.2莱卡-S (Lycra-soft)很受欢迎,其纺织品可以支撑美化及控制人体,比一般弹性纤维更柔软,有很大的收缩特性,穿着舒适,在纺织印染及服装生产线中附加值增加4倍。
Lycra-3D作成内衣使人有第二层皮肤的感觉,有很好的流线美,能随人的肌肤动作而伸缩。
Lycra-power纤维作成的运动服可使运动员的耐久力增加12%。我国1997年在上海兴建了生产莱卡纤维的工厂,并已形成纺纱能力,产品主要用于工业。如用于制革、制鞋工业等.
1.3 竹纤维由于具有手感好,有抗菌抗紫外线性能,以及织物的悬垂性好,资源丰富,竹材生产周期短,将在21世纪快速发展。其他玉米纤维、大豆纤维等也将相应发展。
1.4 21世纪将加快差别化纤维的发展,像海岛纤维、超细纤维、仿真纤维、功能性纤维都将逐步替代天然纤维,满足世界人口快速增长对纺织品的需求。
2、纺织工业生产向高速度、短流程方向发展。
纺织工业生产从原料到投入到最终产品产出周期过长,尤其环锭纺纱工序太多,有的工序如清花产量很高,细纱产量很低,造成对产品质量控制困难,半制品贮备多了,不仅影响质量,还影响资金的周转。因此,21世纪一方面要进一步提高棉纺织设备生产速度,提高单产能力。另一方面要简化生产工序,实现自动化运输,达到减少用工的目的。
美国吨纱用工4人,日本11人/吨纱,发展中国家30人/吨纱。其差距主要是发达国家采用短流程、高速度纺纱生产线。以转杯纺为例,美国目前有100万头高科技的转杯纺纱机,占世界总容量的1/8,转杯纱产量占美国棉纱总产量的1/2,其他像喷气纺等新型纺纱机占世界全部容量的70%。
包括转杯纺在内的各种新型纺纱的优点是取消粗纱改用由棉条直接喂入,此外,转杯纺还有自动络筒功能,因此,生产流程短,也容易实现纺纱生产自动化。
发达国家十分重视短流程、高速度、质量好、自动化水平高,包括转杯纺在内的新型纺纱的发展。美国在发展精梳纱的同时匹配的发展了高档转杯纺纱生产线。在加大精梳落棉,提高精梳纱的质量的同时利用精梳落棉生产高档转杯纱作为生产高档针织布的原料。美国转杯纱除了生产牛仔布等粗支纱外,还生产细支纱。发达国家的转杯纺高档纱多用于生产针织的男女各式内衣、T恤衫等,21世纪高档转杯纱在机织上的用量会迅速增加,生产织物重量在130克/平方米-160克/平方米的男女各式外衣及休闲服等。
喷气纺纱在美国数量最多,约有2000台,主要生产涤棉或纯涤中高支纱,最高可纺80支纱。其他还有1000台分布在东南亚、拉美及西欧诸国,多生产衬衫用布、高档床单布及穆斯林布等。喷气纺生产的细旦喷气纱具有手感柔软、强力均匀及条干好、毛羽少、织物起球少的优点。喷气纱与喷气织机配套会使织机效率提高。此外,由于喷气纱具有沿纱长度方向收缩的效果,使织物产生优美的皱纹。喷气纱还可生产各种阻燃防热的织物。
美国在纺织工业结构调整中注意建立将转杯纺与喷气纺配套纺纱的新型纺纱厂,不再投入新的环锭纺纱设备。使新型纺纱与喷气织机配套形成全新的高速、高效、高质量自动化短流程的纺织企业。
涡流纺是1999年才推出的新型纺纱,由于具有许多优点,预计21世纪可能会做为短流程新型纺纱体系快速发展起来。
据介绍美国从80年代末即开始研究一步纺纱的新技术,并预言将在2025-2050年之间问世,从原料进入到络筒包装只需要一个工序,生产纯棉纱时其工序包括松包、高频震动除尘、高压清棉、静电纤维定向系统及转杯纺四个阶段,如果生产化纤,其工序包括化纤开松(无下脚)、分配器、静电定向系统及涡流纺纱等四个阶段,纺出的纱直接织造。
3,喷气织机快速发展的趋势。
由于喷气织机具有自动监控水平高、速度高、质量好、零件损坏少、生产稳定,加上织造布幅已加宽到400公分以上,又增加了多色、多品种纬纱引纬及电子提花等,使品种适应性大大提高,与剑杆织机相比,可节约劳动力40%,因此市场需求量迅速增加,除了哔加诺、津田驹、多尼尔等喷气织机要增加生产供应需求外,像瑞士苏尔寿.鲁蒂专门生产片梭织机的企业也增加了喷气织机的生产。意大利舒美特等剑杆织机生产厂也部分转产喷气织机。美国及西欧等许多发达国家除了用喷气织机生产中细厚度的服装织物外,已在生产牛仔布的工厂中大量以喷气织机取代剑杆织机。像美国十大牛仔布厂已拥有2600多台喷气织机,而且还在继续增加。
喷气织机在21世纪将作为纺织工业中主要无梭织机而迅速发展。
4、新产品开发,提高经济效益的发展动向。
除了纺织要自动化、高速度高质量外,国外发达国家还特别重视新产品的开发,以提高产品的附加值,如目前西欧及美国对纺纱设备的改进,生产各色花式线使纺织产品具有不同的外观效应。
在环锭纺纱机或转杯纺纱机上用电子计算机对生产花色线的设备进行程序控制,生产出有各种粗细的竹节纱,使织物具有奇特的外观效应。
热转移印花可使一个完整的图案直接印在织机的经纱上,具有多色图案、变化速度快的特点。
热转移印花可对人造纤维及真丝经纱加工,使织物产生特殊规律的收缩,形成泡泡纱的外观。
用电子计算机模拟程序来调节新的织物外观效应,生产出具有奇特外观的织物,以较高的售价占有市场,获取较高的经济收益。
色纤与其他纤维混合生产的纱或布,具有独特的外观效应,可使普通的原料在原来的状态下具有极高的附加值,经过处理加工后会生产出特别的纺织品,畅销市场且售价提高很多。
三,建议:
针对国际上纺织工业发展的现状及趋势和我国棉纺织工业的现状以及加入世贸组织所面临的竞争与发展的新局面,提出几点建议供参考:
1,加快棉纺织企业的技术改造。期望在短时间里能形成一批具有国际先进水平的棉纺织企业。在工业结构调整中突出产品质量这一重要环节,使新的棉纺织生产线在国际竞争中能以质取胜,尤其要加快精梳纱及无结头纱的发展。我国在“九五”期间已形成国产的清梳联、精梳、并条、粗纱、细纱及自动络筒、喷气织机、剑杆织机等具有90年代国际水平的纺织制造能力,为我国棉纺织企业的技术改造、工业结构调整创造了有利条件。
在消化吸收国外先进技术的基础上,国产的精梳机,具有设计比较先进合理、加工制造水平高、综合质量水平高、自动检测程度高的特点,机上都采用可编程序控制,经过PLC程控系统可进行各种工艺设定与修改,自动控制十分精确。机上还设有触模式荧屏,随时显示报告各种工艺数据、生产数据及故障等。这种高效能精梳机的准备工艺采用条卷-并卷或预并-条并卷工艺,是我国目前最先进的精梳设备。我国生产的精梳机应当以精梳条的质量以及落棉结构为重点,精梳机的车速不要过高,可否以300钳次/分为上限,控制机器的价格适应第三世界市场的需求。
我国新生产的高速并条机也比较先进,机上采用变频调速、微电脑技术及传感技术,配有开环式短片段自调匀整系统,机上还设有在线自动检测功能、故障记忆贮存及报警功能,还可自动显示报告各种生产工艺数据功能,是国内最先进的高速并条机型之一。
国产新型粗纱技术水平有新的提高,采用全封闭锭翼,取消铁炮差微等成型机构,以四个变速电机分别传动牵引锭子筒管及升降的速度,按照电子计算机软件数控模型控制粗纱的卷绕成型,使纺纱张力恒定,消除了开关车细节,速度高,卷装大,是国内最先进的粗纱机,与国外先进的粗纱机性能相接近。
国产环锭细纱机的性能已接近国际同类产品的水平,可作为我国棉纺织企业更新改造的设备。
我国新一代棉纺织设备性能已达到或接近国际90年代的水平,但与先进的国外装备比较,尤其在设备运转稳定性、国产电子元件及电子计算机等微机性能的可靠性方面尚需要加快改进。
“十五”期间我国建立的具有90年代国际水平的喷气织机、自动络纱机、清梳联等设备的生产线随着时间的推移,现在看来生产设备性能已落后了许多,因此要不断吸取国外先进技术,继续改进与提高。
2,注意发展高档次转杯纺纱。目前我国转杯纺纱机与国外先进机型差距较大,建议在吸取国外先进技术的基础上制造出国产高科技的转杯纺纱机。
3,紧密环锭纺纱技术已引起国内外高度重视。建议我国也能制造国产的紧密纺纱机,建立高档环锭纱生产线。紧密纺纱技术的发展潜力很大,是今后环锭纺改造的方向,我国要不失时机地跟上。
4,浆纱机浆前预加湿技术要作为新型浆纱技术的发展方向,作为我国棉织物生产的一个环节,我国新型浆纱机也要配备先进的浆前预加湿技术,对老的浆纱设备也可进行配套改造。
5,喷气织机应是我国发展无梭织机生产的主要方向,希望在棉纺织行业各品种的生产线上都能以喷气织机作为新建或更新改造的设备.喷气织机今后在国内外将快速的发展。
6,在检测仪上建议生产国产AFIS棉纤维性质检测仪,纺纱生产的半制成品质量检验手段也要尽快改进,彻底改变我国棉检及半制品质量监控的落后面貌。
7,纺织工业生产环境差的问题急待解决,生产车间噪音大,粉尘、飞花、短绒高等情况已使许多国家特别是发达国家的工人向其他行业转移,我国也同样如此,面临着劳动力短缺的问题,因此要改善环境,提高纺织自身净化水平,降低噪音和传动产生的热量,加快生产自动化,尽一切可能减少用工,保证纺织行业的持续发展。
8,抓好新产品开发,提高产品附加值及经济效益,这是棉纺织技术进步的重要方面。目前要加强差别化纤维的发展和花式纱线、空气变形纱线、细旦纤维纱线、色纤维混纺纱线、Lyocell纱线、莱卡包芯纱线及其相应织物的开发与应用,此外功能性纺织品的开发也要加快速度,与印染行业协作开发各种热转移印花产品,引进与应用国外电子计算机模拟程控技术,开发高档次外观效应的织物,使我国出口服装面料自给率能尽快达到80%以上。
结语:加快我国纺织工业的技术进步的速度,提高我国高水平的产品质量及高档次纺织品种开发应成为今后我国在棉纺织行业技术进步上所面临的主要任务,只有这样,我国的棉纺织行业才能在加入世贸组织后的竞争中不断取得胜利,使我国从一个纺织工业大国经过一段时间的努力成为世界纺织工业强国。
主要参考文献:
1,梅自强:推进结构调整建设纺织强国 〈棉纺织技术〉2001第一期。
2 Engene Dempsey: "Third Millennium: Collaborative Strategy Mill Gain in Influence", Text Bulletin 1999-6, P12-15.
3 Mcallisler Isaacs: "Who moved my Denim ?" Text World 2000-1 P33-37.
4 Bernd Keen :"Transport Automation and quality Assurance "
Text Bulletin 2000-4 P33-38.
5 Nell Cahill :"Economy of machine Technology Beyond the Basics "
Text World 2000-1 p39 -46
6,秦贞俊:“发展我国高档次转杯纺纱的若干建议” 〈国外纺织技术〉2001-1,P1-3.