内容提要:从20世纪80年代起,由于电子计算机技术,传感技术及变频调速技术与棉纺织生产技术相结合,加快了世界棉纺织工业技术进步的步伐。从开清棉、梳棉组成的清梳联起,包括并条、精梳、粗纱、环锭细纱、及新型纺纱、自动络纱,到织前浆整技术及无梭织机等,几乎每个工序的装备都实现了高科技自动监测及自动控制,使棉纺织步入到一个崭新的高科技阶段,生产速度、产品质量、自动化水平及环境保护安全生产等各个方面都达到很高水平,本文除了简要介绍棉纺织装备各工序的技术进步外,还对我国棉纺织工业的技术步进问题,提出一些建议,相信在21世纪经过努力,一定会使我国继续保持纺织大国的地位,而且会逐步发展成纺织强国,在激烈的国际纺织品市场竞争中,取得更大胜利。
关键词:
电子计算机技术、变频调速技术、使感技术、清梳联、高性能精梳机、高速并条机、四单元传动粗纱机、紧密纺、高科技自动络纱机、七单元传动浆纱机、高速喷气织机、自动在线检测技术、高科技离线监测技术。
第一部份:棉纺织生产技术的发展
从20世纪80年代起,世界棉纺织工业步入全新的发展阶段,主要表现在,由于电子计算机技术、传感技术、变频调速技术与纺织技术相结合,推动了棉纺织工业设备向高新技术快速发展,棉纺织工业生产网络化数字管理体系的形成及完善,也出现了世界纺织工业布局的大调整等方面。
棉纺织工业技术进步主要表现在高水平自动监控系统的发展,使纺织设备实现了高速度、高效率及高度自动监控的技术进步,从清梳联开始,并条、精梳、粗纱、细纱、自动络纱、倍捻、正经、桨纱以及无梭织机等工序,纺织设备步入一个崭新水平的高科技阶段,不仅产量高,而且在质量优、能耗低、用工少等方面尤为突出。现就各工序的技术进步状况分述如下:
1、国外开清棉机组大都已实现计算机控制的短流程机组,强调发挥单机功能,形成一抓、一开、一混、一清、一给的工艺流程。形成精细抓取、自由打击、渐增开松、高效除杂、充分混合及均匀给棉的自动生产线,包括:往复抓棉机、轴流开棉机、多仓混棉机、精细开棉机及双棉箱给棉机等。
2、高性能梳棉机:
20世纪80年代以来,世界上梳棉机步入高科技的新阶段,主要特点是自动监控水平高;夕林速度大大提高,已超过600转/分;刺辊喂入部分改进很大,像瑞士C60、德国DK803、DK903都由单刺辊改为三个小刺辊,三个刺辊速度及针密逐渐加大,刺辊下配有负压吸嘴及分梳板、除尘刀,棉层改为正向喂入,提高了分梳效果;梳棉机配置了混合环自调匀整装置,使棉条长、短片段不匀显著改善,5米重量不匀率可控制在1.5%以下;像DK903、DK803还在道夫下方加装了在线棉结监测仪,及时监测并报告生条中棉结含量的变化;此外,C51、C60、C601、DK903等还装备了在线调盖板—夕林隔距,自动磨夕林、盖板针布等,使梳棉机梳理质量能长期稳定;DK903及C60还配有小并条机,减轻后工序牵伸负担,对提高纱线质量十分有利,新型高产梳棉机都推广应用了各类新型针布及加装固定盖板,盖板反转,减小踵趾面差等措施,对提高分梳质量、排除结杂及短绒有十分显著的功能。C601梳棉机机幅由1000毫米增加到1500毫米,单产水平提高50%。梳棉机的传动已实现盖板、夕林、道夫、刺辊分单元由调速电机传动。高性能梳棉机将发展成专家智能型高科技设备;具有自动诊断与处理产品质量及安全生产上的问题,并自动报警。
3、并条机的技术进步:代表现代高科技的新型并条机有瑞士RSB-D30、RSB-D401及德国HRS1000并条机,主要有如下特点:
3.1 速度高:前罗拉引出速度高达1000米/分-—1100米/分,有三上四下压力棒牵伸等;
3.2 自身净化能力强:可及时排除牵伸系统的短绒,净化周围生产环境。
3.3 为了配合新型纺纱,已应用矩形条桶,供给转杯纺、喷气纺等,减少了条桶的占地面积。
3.4 自动控制水平高:机上配有开环式自调匀整系统及粗节疵点监控系统。新型高速并条机自调匀整功能很强,与清梳联、梳棉自调匀整配合。可使纱线重量不匀率控制在1.5%以内,重量偏差在0.5%以内。因此在这种高科技梳并系统中,普通的重量不匀率及突发性疵点及纱线条干离线监控的方法已不必要。
4、粗纱机:在传统纺纱中,粗纱机是不可缺少的工序,现代化粗纱机有了很大变化。锭翼速度最高已达达到1800转/分。国外青泽系列粗纱机以及国内FA491、FA428 HY 492等粗纱机都很先进。
4.1应用变频调速技术,传感技术及电子计算机技术取代传统的变速锥轮差微机构、成形机构等系统,取而代之为四个变速电机,在电子计算机控制指挥下分别传动牵伸罗拉、锭子、锭翼及升降等四项机构,大大简化了传动机构,即节省能耗又减少噪音,更重要的是使卷绕线速度与前罗拉引出线速度完全精确同步,彻底解决了传统粗纱机由于开关车及微动而产生的粗纱细节,为下游工序,如喷气织机、大圆织机提高产品质量及生产效率,进一步提高速度创造了有利条件。
4.2 在新式粗纱机上还配备了粗纱卷绕张力监控系统,使粗纱卷绕从小纱到满纱都能保持张力一致,对温湿度、原料、品种支数都有很好的适应性。
4.3 新型粗纱机配有半自动或全自动落纱,全自动落纱机构太复杂,一般都应用半自动落纱。粗细联机构也过于复杂应用的不多。但发达国家应用粗细联技术较为广泛。
4.4 现代化高科技粗纱机的自身清洁系统很完备,包括对牵伸系统、卷捻系统的吹吸净化设施十分完善,对提高产品质量十分有利。
5、锭细纱机在80年代后期,取得许多新的发展,有突破性的进步,主要表现在:
5.1 1999年国际纺织展览会上瑞士、德国等国的纺机公司立达、绪森及青泽等推出了取消纺纱三角区的紧密纺纱技术,使环锭纺纱质量显著提高,环锭纱质量步入一个崭新的高品位水平上,使环锭纺纱换发了青春,提高了与新型纺纱的竞争力,因此,环锭纺纱仍然是纺纱的主力军。立达K44型及绪森FormaxE1型都是当代紧密纺纱机的代表。此外,绪森公司还为一些将传统细纱机改造成紧密纺环锭细纱机生产专门的配件,促进紧密纺纱技术的推广应用。(如对我国FA506、FA507环锭细纱机的改造)
5.2 长车环锭细纱机的出现,使环锭细纱机占用厂房。积,设备费用及生产成本得以减少,将1440锭与1008锭两种环锭细纱机相比较,同样2万锭的规模,可节省投资10%,节约生产成本5%,减少14%的占地面积,将1008锭长车与普通400锭细纱机相比较,可节约投资20%。此外还利於实现自动落纱、自动监控技术的实施,应用数控系统,使生产工艺数据受控,并在设定的时间内停,开车及落纱,并配备有自动接头系统。
5.3 细络联是环锭细纱机与自动络纱机相结合的重大进步,减少用工,避免人工搬运对管纱的碰撞磨擦损坏,更重要的是可以进行质量跟踪,将发现的坏纱(弱捻纱、毛羽纱、成形不良及突发性纱疵的纱等)跟踪至环锭细纱锭子,把故障消除在初始阶段。
5.4 由于发展了长车型环锭细纱机,在解决传动问题上采取了同步启动分段电机传动的技术,牵伸罗拉及卷捻锭子的传动分别有两组电机或多组电机传动,并将细纱卷绕成形分为10个阶段,设定10个卷绕速度或进行分级调速以控制卷绕张力一致,也有采用无级调速方式来控制卷绕张力的一致。细纱机的锭速已达到25000转/分。
5.5先进的环锭细纱机集中体现在小卷装、高速度、长车型、细络联及紧密纺等方面,80年代起牵伸机构,应用了板簧加压及气动加压等高新技术,使牵伸机构真正做到重加压,强控制。国外新型细纱机的代表为青泽350、立达G350、K44等。
6、自动络纱机的发展:随着后工序纱线退绕速度的提高,以及产品质量更高的要求,第三代自动络纱机实现了精密卷绕张力,精密防叠状卷绕以及精确定长的高科技络纱,使退绕速度可提高20%左右。此外,在自动络纱机上除了配置了电子清纱、空气捻接等装置外,还把纱疵分级技术搬上了自动络纱机,使每毫米的纱线质量都能受到检测。自动络纱机还配置了异纤清除系统,能将与棉纤维不同颜色的各类异性纤维清除,大大提高了产品质量,为提高染色质量创造了条件。国外Autoconer338、Pc21及Orian等都是最新式的自动络纱机。
新型自动络纱机技术还发展到自动换管,及自动满筒落筒技术,还包括自动运输、包装、贮存等,实现了从细纱、细络联到自动络纱、包装、运输、贮存的自动生产线。
7、精梳:在传统纺纱中还包括精梳工序,精梳技术近20年也有许多发展,主要有以下进步:
7.1 速度高:最新式精梳机速度达到300~400钳次/分,为达到这个速度许多专件都作了重要改进,如顶板梳针板已改为轻质合金材料。
7.2 综合质量水平高:精梳落棉合理:落棉中含短绒率70%以上,精梳条含短绒率8%以下,精梳后棉结清除率17%以上,(对比生条),杂质清除率50%以上(对比生条)。精梳条乌斯特条干CV% 3.8%以下,重量不匀率0.6%以下,机台之间重不匀在0.9%以下。
7.3 自动化水平高:体现在采用多种高灵敏度自停装置及计算机监控系统,具有人机对话功能,采用PLC程序控制系统及变频调速系统。
国外E62、E70等,以及国内FA266、FA268系列,CJ40S、CJ60、PX2系列等都比较先进。
8、高速正经机:采用液压刹车,刹车距离2.5米,自动控制水平高,可对正经机上每个筒子纱实行张力监控,采用的张力传感器为阻尼式张力控制系统(电磁场阻尼式,气压阻尼式及油液阻尼式张力控制系统),保证经纱的张力纵横向一致。机上还有自动负压吸尘清洁系统及自动荧屏显示系统。车速1000转/分以上,大经轴直径1000毫米以上,最大1.6米。国外贝宁格等整经机比较先进,国内射阳纺及沈阳纺机等生产的整机已达到90年代国际水平。
9、浆纱机:现代化浆纱机包括以下特点:
9.1电子计算机控制的七单元变频调速电机传动系统,电子计算机分别对经轴至引纱辊,引纱辊至上浆辊,上浆辊至烘房三段张力控制。经轴架采用H型双层架,并有计算机控制的气动加压系统,退绕性能好,张力均匀,回丝少,整台浆纱机的经纱张力伸长能控制在1%以内。
9.2 新型浆纱机采用高压上浆技术,大大提高经纱上浆质量,经纱毛羽减少约50%,织机效率提高5%。
9.3 双浆槽或多浆槽及湿分绞技术,减少经纱进入烘房时的复盖系数,对减少毛羽十分有利。
9.4 烘干技术的 改进使经纱从浆槽出来后经过湿分绞后以片纱进入予烘筒,予烘后再进入主烘区,烘干效率好,经纱分片进入烘干区,对烘筒的复盖系数低,因此可减少邻纱之间的粘连,对减少毛羽有利。
9.5 浆纱浆前予加湿技术是目前国外新型浆经机的一项新技术,经纱进入浆槽前先进入90℃左右的热水槽浸渍,可洗去经纱上的棉腊、油脂及其它短绒及杂质,被高压挤压(10吨压力)后进入浆槽,可提高经纱对浆液的亲合力,形成经纱表面上浆,提高了上浆效果,改善了被复,从而对减少毛羽,提高纱线强力有显著效果,进一步提高织机效率,节约浆料,可使经纱减少毛羽50%,增加强力10—20%,提高耐磨度60%,减少浆料用量约30%。
9.6电子计算机对全部浆纱机的控制技术是新型浆纱机的重要进步之一,经过电子计算机可在线对各工艺参数如液面高度、浆液温度、烘房温度、压辊压力、回潮率、伸长率及经纱张力等进行监控,并对速度、产量、生产轴数、匹数等进行自动在线统计、贮存、记忆及荧屏自动显示,具有人机对话功能。经过电子计算机可优化各工艺参数。像祖克—米勒新型浆纱机实现在线对经纱张力、伸长、烘房浆液温度、车速、上浆率、压浆罗拉等工艺参数的设定及变更。
9.7 新型浆纱机设有液压系统及气动系统,落轴自动粘贴胶带纸封头装置,防止织轴纱头紊乱交叉。
织轴卷装由800毫米增加到1000—1600毫米,增加了经纱容量,1600直径的织轴比1000直径的织轴容量增加2.4倍,减少换轴次数,提高了织机运转效率。
国外浆纱机已发展到高科技阶段,像祖克—米勒,贝宁格、西点、卡尔玛雅及日本HS系列等。
我国浆纱机的开发速度已加快,像郑纺机GA308,盐城纺机GA338、宏华纺机 ASGA365 、无锡华力ASGA343C-300等,都已接近达到国际同类产品的高科技水平。
10、无梭织机的发展:用于棉纺织工业的无梭织机有喷气织机、箭杆织机及片梭织机三种。20世纪80年代以来,由于高科技技术与织造技术的快速结合。特别是电子计算机技术、传感技术及变频调速技术的介入,使无梭织机在自动控制、质量监控及织造品种适应性等方面加快了发展速度,像喷气织机、箭杆织机两种机型发展很快,片梭织机由于苏尔寿—鲁蒂专利控制原因发展较慢。
10.1 喷气织机一改只能织造简单的平纹及斜纹织物的情况,品种适应性大大提高,幅宽由190、280发展到400公分。由于采用多喷嘴(4喷嘴)已实现多色多品种引纬,机器上还可配备电子多臂、电子提花等开口系统,即可织造原色织物,又可织造各式色织物,提花织物等。
10.2 质量监控系统的功能大大提高,如断纬自停、自动寻纬、自动修复开车、电子送经、电子卷取及开关车横档消除系统。自动选纬功能,即可选择不同颜色,又可选择不同材料的纬纱,织物由细支高密织物到牛仔布等重磅织物及提花织物等都能适应。
10.3 哔加诺喷气织机已实现特殊变速电机直接传动主轴的技术,取消了刹车、传动带等,简化了传动系统。
10.4 喷气织机由于是气流引纬,引纬率很高,最高已达到2800米,车速2000转/分,同等规格比箭杆织机节省劳动力46%以上,美国已逐步将喷气织机取代箭杆织机。
10.5 喷气织机适用于环锭纱、转杯纱、喷气纱,涡流纱及各类花色沙,尤其与高档转杯纱,匹配生产的牛仔布织物质量水平很高,因此美国目前的牛仔布生产工艺已大部分转向转杯纺与喷气织机组成的生产线。
10.6 箭杆织机虽然品种适应性很强,产品质量也不差,自动质量监控水平很高,但由于是引纬车速比喷气织机相差一倍,因此,今后箭杆织机的竞争力要低于喷气织机,但由于机构比较简单,价格低于同等特性的喷气织机,因此国际上将箭杆织机列为取代有梭织机的机型。正是由于箭杆织机的不断完善,会加快有梭织机无梭化的进程。
10.7 片梭织机在20世纪也在不断发展,但受到技术专利的限制,成为苏尔寿、鲁蒂独家生产,但片梭织机由于独特的特性,在一些纺织品领域里,尤其装饰布工业用布及特殊技术纺织领域里有独特优势。片梭织机的幅宽是其它无梭织机不能比拟的,目前已发展到12米宽的织机。今后将作特殊用布的机型发展。
10.8 多相织机是最新的喷气织机机型,在一个回转中同时进行四根引纬,大大提高喷气织机的引纬率,在同一转速下多相织机比单相织机高4倍。多相织机目前不能大量推广应用的主要矛盾是纬密不能像单相喷气织机适应范围广,但在发达国家由于纺织工人工时工资很高(美国12~13美元以上,西欧约20美元以上,日本25美元以上),因此多相织机多在发达国家及地区用于织造一些特别织物。
21世纪喷气织机将快速发展成为无梭织机的主力军,片梭织机发展成生产特种织物的机型,箭杆织机将作为取代有梭织机的机型,多相织机将在不断改进完善中取得发展。
11、新型纺纱的发展:20世纪以来新型纺纱的技术进步的速度加快,新型纺纱主要有转杯纺,喷气纺及涡流纺的几种,都属于自由端纺纱系列。
11.1 转杯纺是目前新型纺纱中技术最成熟的一种,像德国赐莱福公司的Auto312及瑞士R40转杯纺织机,转杯速度达到15万转,机上配有电子清纱,自动接头,自动换筒,自动验纱及卷绕张力自动控制系统,筒子纱重量5公斤,纺纱支数最高为60英支,国内外应用这种高档转杯纺纱机生产针织用纱及牛仔布用纱,纱线及织物档次高,条干,纱疵及毛羽及均优于环锭纱,唯强力只有环锭纱的80%,但转杯纱由于纱疵少,强力均匀,最低强力弱环少, 因此在喷气织机上织造时织机效率反而比环锭纱高。
目前全世界转杯纱已达到800多万头,占棉纱总产量的45%左右,具有很大的发展潜力。
11.2喷气纺是日本村田公司的专利产品,经过不断改进,已由MJS802双喷嘴发展成球形罗拉与单喷嘴组成加捻系统的RJS804型喷气纺纱机,引出速度350米/分 (转杯纺引出速度为200米/分左右) ,RJS804型喷气纺纱机纱线毛羽仅为0.5毫米长,而环锭纺纱,至羽长度有不少在3毫米以上。RJS804喷气纱条干cv%值,粗细节及棉结等项指标均优于环锭纱,但RJS804喷气纺纱机仅适于等长短化纤纺纱或涤棉混纺纱,手感比环锭纱粗硬,是今后应不断改进的主要问题,但如果用喷气纺生产特细纤维纱,能显著改善手感,强力及条干,纺纱支数高达80支。全世界共有3000台,其中美国2000台,其它1000台分布在东南亚及拉丁美训,我国2001年引进了一批RJS804喷气纺纱机。随着差别化纤维的发展,喷气纺纱技术会更显示出其优势。
美国将喷气纺与转杯纺两种体系合办成一种新型纺纱厂,其总产量已占全国棉纱(包括化纤纱)的1/2。
11.3 涡流纺纱是1999年法国巴黎展览会新展出的自由端纺纱体系,它由一个单喷嘴及空心锭子加捻成纱,经卷绕机构形成筒子纱,最大优点是能生产纯棉纱,纱线强力与同支环锭纱相近,具有无结头、毛羽少、飞花少的优点,其蓬松度只有环锭纱的1/3~1/4,纱体光滑如丝,手感比喷气纱柔软的多,最大引出速度400米/分。但也有不足,目前纺纱支数只可在18-40英支之间,而且要求棉纤维 必需是长绒棉,因此品种及原料适应性均不理想,而且废纤率高,一般在5-8%,应该在今后不断发展中改进与提高。
目前美国已有120台(每台72头)涡流纺纱机,在美国Ramtex试验工厂在继续研究与改进。
11.4喷气纺、转杯纺、涡流纺都是以棉条喂入的,具有实现生产全自动化连续生产线的条件。由于取消了粗纱机、细纱机及自动络纱机减少了占地面积及用工,因此新型纺纱是21世纪发展潜力较大的体系,针织、机织用纱将进一步以新型纱部分取代环锭纱。高档次的新型纺纱系统,是21世纪重点发展方向之一。
12、棉纺织生产中离线监控水平的提高是现代化生产环节中的重要标志之一。
12.1 瑞士产乌斯特条干仪又发展到4型,是电容式为主的传感器检测技术,可对棉条、粗纱、及细纱进行离线监测,试验速度很快。这种检测仪属于高科技仪器,应作为常规检测工具取代普通的沙氏条干仪,世界各国都以乌斯特条干仪的测试结果为准。还具有检测纱线毛羽的功能。
12.2 HVI大容量棉花性质检测仪,1998年国际纺织生产联合会举办的二年一次的棉花检验技术第10次会议上正式向国际推荐使用HVI检测仪,对棉花性质进行综合评定及分等分级检验,大容量棉花检测仪(High volume instrument),开始于美国农业对棉纤维特性的检测,后来发展成棉花生产,贸易及纺织工业领域里广为应用的纤维检验仪器,可检测棉纤维成熟度、细度、含糖率、棉结杂质、单纤维强力及色泽、分等分级快速大容量的检测仪,目前全世界已有HVI检测仪1100多台,遍及全球60多个国家及地区。
12.3乌斯特Afis是一种快速检测棉花性质的高科技仪器,主要应用于棉纺厂质量控制,可对进厂棉包进行逐包检验,控制棉包含杂、棉结含量、短纤维含量、不成熟纤维含量及其它原棉性质如细度、长度、成熟度等的检测。国外在配棉中特别增加了不成熟纤维含量的百分比指标,控制棉结的波动及减少染色针织机织纱的横档染疵,在纺织厂混棉时每批当中包与包之间的差异不可超过2%,批与批之间不成熟纤维含量要控制在0.5%,同时应用Afis可随时对纺纱各工序的短绒、棉结的分布进行跟踪检测,及时提供优化工艺参数的依据,Afis检测仪只需人操作,每个试样试验2~5分钟,发达国家棉纺厂的棉检工作已完全由Afis担任。
12.4 HVI大容量纱线强力检测仪TENSOJET,检测速度快,容量大试验速度为400米/分,每小时可做3万次,比普通自动单纱强力机快238倍,国外应用HVI大容量强力试验仪的检测结果,指导与服务下游工序喷气织机及高速织机大圆织机的生产,通过大容量的试验可检测出普通强力机不能准确发现单纱强力弱环,从而指导生产加以解决,以提高下游工序的生产效率及产品质量。
12.5 乌斯特自动验布技术的发展:人工验布是织布厂织物外观检验传统做法,由于人工检验受人工精神集中时间的限制,据测试人工检验20~30分钟后即产生精神疲劳,验布工,每小时最多发现200个疵点,会由于疲劳产生漏验,最大漏验率达30%,人工检验速度一般在5~20米/分,产量很低。乌斯特自动验布技术在90年代进入纺织生产领域,验布速度高达120米/分。这项新技术是应用随机网络技术,处理疵点能力为250个,并有记忆贮存功能,同时可对布面疵点进行分类分级,另外,可随时提供适当的优化工艺参数及减少疵点产生的途径。自动验布技术代替人工验布是质量管理及生产管理的重大革命,与应用了50年之久的纱线条干均匀度条干仪相对应,使织物检验技术走向自动化的道路。
13、纺织生产的自动化:目前世界上纺织生产自动化水平在不断提高。尤其发达国家象美国、日本及西欧诸国,由于纺织生产用工多,而它们的纺织生产工人工时工资都很高,因此势必要走纺织生产自动化的道路。
13.1目前在传统纺纱体系中形成清梳联,梳并联、并粗联、粗细联及细络联等一系列的自动化生产线,大大减少用工。美国从20世纪80年代起投资200亿美元对环锭纺等进行自动化改造,改造后用工模式为每4万锭100人(包括工人、技术人员,厂部职员等全厂职工在内),使吨纱用工达到4人,称为世界级,中间一档吨纱用工16人,东南亚、非洲、拉丁美洲等第三世界吨纱用工约30人。全流程自动化投入的成本很高,如果设备投资为2000万美元,则用于自动化的投资要600万美元占设备总投资的30%,这种投入是无法回收的。发展中国家,不必进行如此巨大投资的技术改造,但像清梳联细络联对产品质量有直接影响的自动生产线应该考虑。在相当长时间内不必考虑全流程的自动化问题,尤其粗—细联费用太高更不必改虑。
13.2 发达国家的转杯纺、喷气纺、涡流纺等新型纺纱系统,由于流程短,而且没有像粗纱机这样复杂的工序,因此有的已实现了新型纺纱系统的全流程自动化,甚至已实现了无人工厂,无人车间,全部靠电子计算机指挥生产及半制品质量检控及运输。
13.3 织造系统全自动化,目前尚不能实现,尤其像正经、浆纱、织造之间的自动线尚无法形成,仅布机本身的经向断头后修复开车还要靠人工完成,自动验布系统的应用虽然大大减少了用工,提高了验布速度,但布机落布至验布之间亦不能形成自动线,但国外已有将乌斯特验布仪装在每台织机上,在线进行棉布的检验及分等分级。
二.对我国棉纺织工业技术进步的讨论
1、.我国棉纺织工业经过一段时间努力及调整,不仅纺织装备容量要保持世界第一,而且要从一个纺织大国发展成为纺织强国,积极加快棉纺织工业技术进步力度,建立一批具有国际先进水平的棉纺织企业。要以提高产品质量为基本出发点,提高我国棉纺织产品在国际市场的竞争力,我国精梳纱比重由目前20%提高到35—40%,无结头纱比重由28%提高到50%,无梭布比重要加大调整力度,力争十年内无梭布产量的比重达到80%以上,清梳联比重由15%增加到50%。
2.、我国许多棉纺企业,由于要适应市场经济新形势,做到小批量,多品种,对开清棉与梳棉之间的联接仍然希望成卷机,成卷供应梳棉,因此要努力降低原棉卷每米不匀率,可将振动棉箱,随机棉卷均匀控制,改成上下棉仓,压力传感器积极控制式的供棉系统喂入取消老式的天平罗拉及洋琴杠杆等匀整机构。予计生条重不匀率可控制在2.5%或更好。成卷式开清棉工艺亦可参考清梳联短流程编组。
3.、建立一批具有国际先进水平,现代化装备的纺织企业,要选用国内外最先进纺织设备,如清梳联,高产梳棉机;高速并条机要选用国内外带有自调匀正及粗节疵点监控的装备并条机;国产新型精梳机EA266、268、及国外E62、E70、等自动监控水平高的装备,都可选用;四单元传动的新型粗纱机,国内目前生产的JWF1416、FA467、HY495等都具有很高水平;细纱机要注意发展高速度,小卷装,采用气动及板簧加压,高速锭子的机型,也可适当发展长车型及细络联,尤其要注意发展紧密纺纱技术,提高纺纱档次;选用高科技自动络纱机及高速正经机;采用七单元传动的浆纱机,重点发展以喷气机为重点的无梭织机。所有设备的选配,应当以提高产品质量为中心,适当考虑单产水平及自动化,经过努力,愿望我国将有50%以上的纺织企业,达到国际先进水平的现代化装备。
4、努力提高纺织专件及器材的质量水平是我国发展高水平棉纺织工业的关键:在我国棉纺织业中,从纺到织各工序纺织专件及器材与国外先进水平相比,差距很大,像梳棉机金属针布的精度硬度及性能不如国外,纺纱用胶辊胶圈性能及寿命不如美国阿姆斯壮及瑞士具克的产品,国外钢领寿命一般为8—10年国内不到一年,钢丝圈国外寿命为1个月,有的高达3个月,国内仅7天。其它如锭子、罗拉、织机钢筘与国外相比都存在一定差距,这些都制约了纺织装备水平及纺纱、织造质量的提高,因此要高度重视纺织专件及器材的性能的改进,及提高使用寿命的研制及开发,赶超国际先进水平。
5.、加快有梭织机无梭化的进程:有梭织机目前在我国占有很大比重,与无梭织机相比较,噪音高、100分贝以上,产量低,75”织机转速150转/分,而同规格箭杆织机为250转/分以上,高的可达800转/分。喷气织机的转速在1000转/分以上,有的可高达2000转/分,有梭织机用工多,质量差,应该加快有梭织机无梭化的更新改造进程。
无梭织机中多相织机技术尚不够成熟,主要由于纬密问题不能像单相喷气织机那样适应范围广,因此,应当推迟到引进、发展。但国内可组织技术力量,在国外多相织机的基础上继续研究、攻关、与国际接轨,使其日趋成熟。
6.、有选择性的发展新型纺纱:目前新型纺纱中以转杯纺纱技术最为成熟,纺纱支数达到60支(英支),普遍可纺42英支,纺纱质量高,像Auto312及R40转杯纺纱机的转杯速度高达15万转/分,自动化水平高,可自动换筒,自动接头,自动清纱,自动在线分级等。卷绕张力均匀,最适于加工纯棉纱及混纺纱,我国应当注意转杯纺纱的发展。
喷气纺纱质量很高,RJS802型喷气纺纱机纺纱条干好,纱疵少,毛羽少,但品种适应性差,适于加工生产,涤棉混纺纱,但不能很好的加工纯棉纱,在我国差别纤维尚末发展到一定程度的今天,要放慢喷气纺的发展。
涡流纺纱比喷气纺有许多进步,可生产纯棉纱,纱的结构与环锭纱接近,强力也相近,成质量高,毛羽少,纱疵少,条干好,但纺纱范围只限于18—40英支,要使用长绒棉,而且废纤率较高,因此涡流纺纱技术还不十分成熟,虽然纺纱速度高达400米/分,是环锭纺的20倍,但目前不能做主要方向来考虑,尚要在不断改进中走向完善成熟。
新型纺纱的发展从长远战略眼光看,喷气纺及涡流纺很有前途,21世纪50年代,世界人口增加到120亿,大部分土地要让位于粮食,大量天然纤维要以化学纤维取代,差别纤维将成为人类服装面料的主要成份,喷气纺、涡流纺都会发挥突出作用。
7.加快花色纱,包芯纱等型纱线的发展:我国服装面料大量依靠进口的原因,除原料因素外,纱线品种太单一,普梳纱占有比例大,精梳纱的比例不高,更重要的花色纱线的比例太少,生产水平很低,国外对各类花式纱的生产装备都十分先进,生产花式纱的装备都是由电子计算机控制的,有完善的质量监控系统及断头自停装置,我国应当进一步提高花色纱,包芯纱等纺纱装备的水平,以提高花式纱,包芯纱质量,为织造花色面料提供优质花色纱线。要加快花色纱、包芯纱等新型纱线及织物的发展,以期提高服装面料的自给率,力争在较短时间内达到80%以上的面料自给率同时要注意发展装饰用织物及工业用布,使服装用布与其它两种织物的比例由目前67:20:13调整到63:20:17(美国为40:36:24,日本为35:31:34)。
8.努力发展网络化数字信息技术,是我国纺织工业走向高科技管理水平的重要方面,要建立对原棉纺织品、机物料、化工原料(包括浆料)、纺织、科技信息、新产品开发及人材交流等方面的地区性及全国性、专业性的网络数字信息管理体系,加快信息传递、加快物流速度及科技人材交流及信息传递的速度,促进我国纺织工业信息网络化管理水平的提高,目前我国已具备许多信息中心,要在这个基础上进行系列化,规范化整理,形成全国性网络信息管理体系,以更好的发挥作用。
9.努力开发新型环保型浆料是我国进入世贸组织中,对许多国家及地区环保的技术壁垒的对策,要积极开发环保型浆料,像西欧那样尽快取代PVA浆料,一方面以提高我国纺织品在国际市场上的竞争能力,另方面也是我国生态环境保护的需要,大面积以绿色浆料取代PVA,已是当务之急。
10.加快我国纺织工业生产中成品及半制品质量在线,离线监控技术的发展;纺纱中传统的重量偏差、重量不匀率及对突发性疵点监控是放在末道并条机上的,进行人工取样离线检测及调控,这种方法对高速度,高科技的纺织生产已不适应,新的纺纱体系中,清梳联中压力传感器控制双箱给棉系统以及梳棉,并条自调匀整系统的完善及对粗节疵点的在线监控技术的发展,使棉纱经过自动监控后,重量偏差达到±1.5%左右,条干不匀率cv值在±1.5%左右高科技并条机自调匀整的扫描距离保持在1.5毫米左右可将±25%范围的棉条匀整为±1%,国外早已取消沙氏条干仪,因此,在新型高科技纺纱系统中,末并的条干离线监控也可考虑取消,取代为乌斯特条干仪的离线抽试,乌斯特条干仪应当进入三班检测。
乌斯特AFis棉花性能检测仪的功能比一般AFis检测仪又有新发展,可检控原棉配棉质量的稳定一致,对生条棉结、短绒及不成熟纤维在原棉中占的比例等指标,可随时进行离线监控,对于降低结杂,短绒,减少质量波动,稳定细纱断头,降低成纱毛羽都具有积极的指导作用,国内企业都应当配备。
新型自动络纱机及高档转杯纺纱机上(包括喷气纺及进流纺等型纺纱),都在线配备了10万米纱疵在线分级功能,对所纺的纱线进行全面控制,确保纱线质量的稳定提高。
大容量纱线强力机的检测试验,为高速退绕的喷气织机,大圆织机提供可靠的试验数据,对消除强力弱环,改善强不匀,提高平均强力都有十分重要而精确的指导作用。总之,我国纺织生产过程中,尤其现代化高速度纺纱生产中,离线检测技术应当彻底改变,传统的纺部分试验检测方法及手工为主的棉检方法,都应尽快改变为高科技的在线和离线监控的方法,使纺纱检测走向科技化,做到快速,准确及时的对半制品进行检测,正确指导生产。
第二部份:纺织原料问题 世界人口的快速增长是全球面临的最紧迫问题,二战后的40年,世界人口从30亿增加到60亿,估计21世纪头10年将再增加10亿,平均每年增加1亿,2050年,世界人口总量将达到120亿,到本世纪末,世界人口总量要达到180-200亿。
1、世界人口的增加表明对纺织材料需求总量的增加,20世纪末,世界人口总数为60亿,人均对纤维的需求量从2.5公斤增加到8公斤,欧美国家人均纤维消费量分别为21.5公斤和37.2公斤,而亚洲纤维消费能力不足6公斤,但根据亚洲人口增长速度及经济增长速度,未来纺织工业市场要以亚洲为主,目前亚洲聚脂纤维长丝产量占全球总量的70%。2003年已上升到80%,总量超过110万吨,聚脂短纤维目前占全球总量的42%,2003年已上升到70%,总量已超过95万吨。全部合成纤维产量占全球纺织纤维总量的53%。全球总的纤维需求量将达到5800万吨—6200万吨,如果仍按每人8公斤计算,2050年的纤维总量要达到1.4亿吨。
1.1 天然纤维与化学纤维比率的变化:
20世纪人均纤维消费量为8公斤,目前化学纤维(合成纤维、人造纤维素纤维)占5公斤,天然纤维占3公斤,21世纪纤维消耗量的增加中几乎全部为化学纤维,虽然天然纤维对生态环保有利,但目前天然纤维在世界纤维总消费量的比率已低于化学纤维,据近期统计,化纤与天然纤维的比率已改变为52:48,中国的化学纤维与天然纤维的比率为65:35。化学纤维开始突破与天然纤维的对等平衡,化纤比例已居领先地位, 21世纪能否继续保持天然纤维消耗量是21世纪所面临的问题。
1.2 假如2050年世界人口达到120亿,必须研究解决一系列相关问题,首先人口的快速增长,必须优先安排粮食与天然纤维的种植面积,可想而知,天然纤维的种植将逐步为粮食所取代(相对于人口的快速增长,粮食种植面积必须扩大),因此加快开发研究类似于天然纤维性质的化学纤维是今后的重要方面。人们不可能以普通化纤原料代替天然纤维,因此加快差别化纤维的发展速度应当摆在重要日程上。
21世纪,人均纤维消耗量的增加,几乎全部为化学纤维。 化学纤维消耗量比例从90年代已快速增加,而天然纤维显着减少。因此,研究与开发类似于天然纤维性质与质量的化学纤维是今后化学纤维的发展方向。
1.3 为了解决好21世纪纺织材料的供需平衡问题,今后要着重研究、开发、生产、服用差别化纤维。以解决人口迅速增长对纤维消耗总量增加的问题。所谓差别化纤维是指经过化学或物理的方法改性后,使普通化学纤维获得特定的性质。
当代差别化纤维的开发与生产在国内外已引起高度重视。差别化纤维有服用型及功能型两大类。80年代以来,差别化纤维有较快发展。
差别化纤维品种包括各种化纤:如有色纤维、网络长丝、高强低伸纤维、空气变形纤维、高收缩纤维、阳离子可染纤维、抗起球纤维、纺真纤维(仿棉、仿毛、仿丝),抗静电纤维、阻燃纤维。其中抗菌、防臭、防紫外线及人体微循环保健纤维等功能性都具有国际一流水平,高强、高模维纶及高强低伸缝纫线都达到国际市场要求的水平,但数量很少。
1.4 与国外发达国家相比较,我国的品种还不多,差别化纤维还要加大力度开发研制。尤其对中高档次的差别化纤维更要注意开发。目前已开发出的仿丝、仿毛、仿麻、仿麂皮及能深层次印染加工的各种织物,是普通档次较低的产品,高档次差别化纤维包括吸湿透气性优良、防水透湿、防菌、防臭及抗紫外线的差别化纤维及织物,还有微生物保健纤维、细旦和超细旦纤维。
1.5 日本对纤维差别化的研究开发已取得很大进展,所开发的差别化纤维是以聚脂为原料,采用高级纺纱及加工技术生产出高级时装面料、具有天然纤维所不具备的高级优良的手感。这是第一代新型差别化纤维,日本称“新合纤”,但穿着舒适性却远不如真丝,70年代后半期,第二代“新合纤”研制成功,它是采用异收缩混纤丝和特殊碱处理工艺,纺成仿真丝织物。80年代已发展成第三代“新合纤”织物。是利用纺制天然纤维生产工艺开发短化纤工艺技术研制成功的。所开发的仿丝能具有天然丝构成的网络变形工艺,90年的第四代差别化纤维、进入了超细化技术,并使纤维表面呈现微凸凹状及微孔,对原料聚合物进行改性复合化工艺处理。超细化纤维、手感特别柔软,目前国外已能使单丝超细到0.1旦或更细,用其纺纱及织造,可生产出特高支、高密织物,还可进一步加工成仿桃皮织物及其它高级面料。
“新合纤”经过20年的发展,到20世纪末已形成许多系列,包括薄起绒织物;新型纺丝织物具有超过真丝性质的特性;用超细化技术制成的仿丝织物的纤维细度必须在0.2-0.3旦,断面有多种形状。其它还有新型纺毛织物,仿麂皮织物等,这些产品都基于超细丝纤维的基础上进一步研制开发的。像仿麂皮织物的原丝是细旦海岛型、幅射型、复合纤维加工后纺织而成。再经过溶解、溶胀或变形方法,使原丝达到超细化。
1.6 生产差别化纤维有三种模式:聚合阶段生产的差别化纤维、纺丝阶段生产的差别化纤维、成纱阶段的改性。
2、新型纤维素纤维的发展
传统的粘胶纤维是纤维素纤维为主要产品,优点是吸湿性能好,质地柔软,穿着舒适及生物降解性能好等。有棉型、毛型及丝型等人造纤维,近年来在第三世界发展较快,亚太地区更为突出,我国粘胶产量在2001年后已突破45万吨,世界粘胶总产量达到250万吨,但粘胶纤维生产工艺流程长,对环境污染严重及纤维本身湿强力特别低(只有干强的50%),尺寸稳定性能差等缺点存在,特别是人们环保意识的加强,在一定程度上,制约了粘胶纤维的发展。
2.1 20世纪后20年,奥地利、英国及德国等发达国家研制开发了新一代纤维素纤维—Lyocell,tencell(中国称其为“天丝”)及莫代尔纤维的出现,使纤维素纤维取得突破性的进展。并已投放市场,受到消费者的欢迎。
这些纤维素纤维的生产具有三大优点:
2.1.1首先工艺流程短,生产过程采用溶剂法。将纤维素浆溶解后即可纺丝,生产过程中的溶剂无毒,而且生产中的性质,可以取代天然纤维纺织服装。生产工艺短,比棉花的生产周期短,棉纤维生长期用水量比Lyocell纤维用水量高百倍。
2.1.2棉花生长过程需大量农药、化肥等,比Lyocell纤维生产所需化学药品高20倍。Lyocell纤维还具有生物降解的特点,比合成纤维优异的多,这些是Lyocell纤维的第二大优点。
2.1.3第三个优点是纤维性能比粘胶纤维及合成纤维好,Lyocell纤维吸湿后强力为干态的85%,尺寸稳定性也比粘纤好的多,Lyocell纤维单强高达38-42cn/dfex,仅次于单强的55-60CN/dtex,Lyocell纤维纺纱性能好,纺织印染加工具有良好的适应性,织物及服装具有高档次的外观风格等等。Lyocell纤维问世后受到消费者的欢迎,称其为绿色纤维,具有很大的市场潜力,发展势头很强。21世纪是新型纤维素纤维Lyocell纤维发展的进代,它在化学纤维生产中具有快速发展的趋势。
2.2 从发展趋势上看,传统的天然纤维将逐步减少直到消失。毫无疑问,本世纪20年代将出现许多新的纤维原料来取代普通天然纤维,像目前新开发的竹纤维等都是新的纤维原料。
2.2.1竹纤维(竹材粘胶纤维)由于具有比普通粘胶纤维有更好的吸湿性、透气性、染色性及悬垂性,而且含有天然的抑菌和抗紫外线性能,因此竹材粘胶纤维具有很大的发展潜力。竹纤维生长期很短,每两到三年即可砍伐,砍伐后仍可继续生长。预计每亩地年产竹材20吨,可生产6吨竹质纤维。我国的竹材资源十分丰富,特别分布在我国西南地区。全国竹材面积421万公顷,竹材储蓄量1.27亿吨占全世界竹资源的30%,同时国家在15年内将扩建和改建竹林基地120万公顷。因此是我国发展竹质粘胶纤维的有利的天然条件。除了生产竹材粘胶粘纤工艺外,还可像麻纤维那样脱胶工艺的生产方法生产出半脱胶的竹纤维,由于单根竹纤维长度只有2毫米,生产竹纤维的脱胶工艺还需要进一步的研究。竹纤维许多好的特性,在服装、毛巾、浴巾、无纺布以及装饰布等领域的都有广泛的适应性,用途很广,是部分取代棉纤维及普通粘胶纤维的优质原料。
3、由于棉及羊毛纤维具有再循环利用的特性,因此在相当长的历史时期,仍然要占有一定的比例。
从长远观点看,加快化学纤维,特别是差别化纤维以及新型纤维素纤维的发展速度是21世纪纺织工业的战略任务,预计21世纪20年代将出现许多新的纤维原料以满足21世纪人口快速增长的需求,纺织工业在21世纪仍然是世界经济发展中的重要部分。纺织工业对世界仍然十分重要,因此要努力开发新的能够代替天然纤维的各种纤维,以满足市场对纺织品快速发展的需求。
4、我国发展差别化化学纤维以及新型纤维素纤维,应当遵循以下几个原则:
4.1不应该继续占用粮田,随着人口的快速增长,粮食的供应会日益紧张,种植棉花等天然纤维占用的土地要逐步让位给粮食的种植;
4.2发展新型纤维素纤维及差别化纤维不应该以粮食为基础原料,减少纺织原料工业对粮食的消耗;
4.3要充分发展化学纤维及纤维素的再生利用技术,弥补纺织原料的不足;
4、4加快发展差别化化学纤维的同时,要高度重视环境保护问题,避免对环境造成污染。
4、5要充分利用荒山野岭开发种植竹材或者快生杂木等,以扩大纤维素纤维的原料来源,尤其要高度重视扩大竹材的种植面积。
第三部份:能原、环保
1、 能源问题:21世纪随着工业的高速发展及人口快速增长,能源问题显得日益紧张,因此,纺织工业的装备必须考虑节能问题,要缩短工艺流程和简化传动系统,取消一些传动带、齿轮等系统,取而代之以单电机传动,如新型粗纱机取消了变速装置及相关的轮系,由四个变频调速电动机,在电子计算的控制下,完成牵伸卷绕成型的任务。新型的浆纱机已出现七单元传动系统,不仅简化了传动系统,降低了能耗而且使浆纱伸长率降低到1%以内,进一步提高了产品质量。毕加诺新型喷气织机已改为SUMO直联电机,取消了传动带,刹车装置也是降低能耗的典范。新型纺纱机如喷气纺、涡流纺及转杯纺等都是单锭单电机传动,减少了额外的能耗。21世纪对纺织的能耗问题还需要继续努力降低。
2、环保问题也是纺织工业在21世纪高度重视的问题。目前许多棉纺织已提高了自身的净化能力,使生产环境的含尘量降低到1毫克/立方米的水平。除此外发达国家纺织生产车间温湿度都实现了自动控制,车间生产环境可做到恒温恒湿,即保证了产品质量的稳定提高,也使工人在车间里工作感到舒适,改善了车间工人的精神状态。在发展化纤、印染后整理工业的同时一方面要注意工厂废水、废气、废料的处理,达到净化环境的目的;另一方面在选用化工原辅料时要向美国等发达国家那样严格控制有毒、有害的化工材料。我国在加入WTO以后美国和西欧等发达国家以技术壁垒的方式限制我国许多纺织品出口,给我国带来了许多经济损失,因此我国尤其要重视环保问题。
努力开发新型环保型浆料是我国加入世贸组织后,对许多国家及地区环保的技术壁垒的对策,要积极开发环保型浆料,像西欧那样尽快取代PVA浆料,一方面以提高我国纺织品在国际市场上的竞争能力,另方面也是我国生态环境保护的需要,大面积以绿色浆料取代PVA,已是当务之急。
第四部份:人才短缺问题
中国国情研究小组康晓光教授说:如果一个国家在人才竞争上落后一步,就可能在科技进步、社会发展等方面步步落后,我国搞建设最需要的是人才,最缺乏的也是人才。因此,人才问题应当引起我们纺织工业决策人的高度重视。解决纺织工业人才短缺问题的建议:
1、 国家必须出台关于抑制人才不合理外流及国营企业人才向三资企业流动的政策,首先在纺织工业领域中要加快管理体制的改革,以公有股份制企业,私营企业及合资企业为主要模式,以充分发挥各个层次的科技人员(包括技术工人)的工作积极性。二是要彻底放开工资待遇的管理,使各种体制企业的科技人员工资基本上与三资企业拉平。要创造好良好的工作环境,生活环境及工资待遇,吸引大专院校毕业生走进工厂企业发挥作用。
2、巴西全国为了应对新的纺织设备的引进,进行更新换代技术升级的新局面,有计划的、常年的举办各类专业训练班,为企业培训各种专业技术骨干,他们和欧洲各大纺织公司联合举办各种专业的培训教育中心,以保证新技术、新设备能在巴西充分的发挥作用。面对我国纺织工业技术进步的加快的新局面,我国应当学习巴西的做法,注意举办各级专业教育,采取定向培训的办法,为企业培养技术人才。更要注意举办自动化、自动控制、电子计算机的纺织专业技术的培训班,为企业培养出一批又一批自动化专业技术队伍,以应对我国纺织工业向高科技发展对人才的需求。
3、 我国应当学习美国的教育方法,重点办好中等专业的纺织技术学校,为企业输送高等级的技术工人及管理人才。
4、 选聘并充分的发挥高级领导层的人员指挥生产经营的作用,并能够在新建的企业中形成一系列的生产技术,营销管理等方面的队伍。
5、 要注意加强纺织大专院校及科研队伍的力量,采取有效措施吸引国内外高级专家在我国纺织工业技术进步的战略任务中,不断的发挥作用,在开发新产品、研究新原料改进纺织,采用高科技技术等方面做出贡献。为我国培养出更多的纺织科技人才。
6、 要适当的延长科技人员的退休年龄,或者彻底放开对退休年龄的限制,根据科技人员的体能和企业的需要来确定科技人员的退休时间,以充分的发挥高级科技人员的作用。
7、 向国外发达国家学习成立省级纺织设备技术服务中心,担负全省的技术培训、设备安装、保养及配件供应的网络,使纺织企业设备维修工作社会化,综合利用和培养纺织设备的安装、保养的技术力量,形成社会化纺织技术的服务中心。
结束语:面对21世纪人口快速增长的局面,我国纺织工业必须要加快纺织原料的开发,尤其在差别化化学纤维及新的纤维素纤维上更要加快开发速度,以满足人口增长对纺织工业的发展及纺织纤维原料的需求;在纺织工业进步上,要加快高科技纺织设备的发展,尽快的实现纺织生产工艺短流程,在进一步实现自动化,智能化在线离线质量监控以及节能降耗,改善环境减少污染及降低用工水平等方面开创新的局面,赶超世界先进水平。此外还要高度注意人才的合理利用及开发,以满足21世纪我国纺织工业发展新形式的要求,使我国由一个纺织大国变成纺织强国。