在經(jīng)濟和社會發(fā)展進入新常態(tài)下,我國紡織產(chǎn)業(yè)迎來了我國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃(以下簡稱“十三五”)發(fā)展的關(guān)鍵時期,作為將于2020年步入國際紡織產(chǎn)業(yè)強國基礎(chǔ)方陣的重要階段,紡織產(chǎn)業(yè)智能化創(chuàng)新是重點發(fā)展方向之一。特別是棉紡織產(chǎn)業(yè),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(chǎn)業(yè)在工程技術(shù)創(chuàng)新、機械設(shè)備創(chuàng)新、輔助材料創(chuàng)新、新產(chǎn)品創(chuàng)新等方面都有了令人矚目的重大發(fā)展,尤其是在紡紗工藝技術(shù)創(chuàng)新方面的進展極其顯著。

1紡紗系統(tǒng)創(chuàng)新

1.1環(huán)錠紡紗系統(tǒng)

1.1.1環(huán)錠紡紗工藝技術(shù)的創(chuàng)新

在傳統(tǒng)的羅拉、膠輥、膠圈牽伸的工藝技術(shù)和紡錠、鋼領(lǐng)、鋼絲圈加捻、

卷取工藝基礎(chǔ)上,在傳統(tǒng)的賽絡(luò)紡技術(shù)、賽絡(luò)絲(賽絡(luò)菲爾紡)技術(shù)、包芯紡

技術(shù)、花式紡紗技術(shù)、花色紡紗技術(shù)的基礎(chǔ)上,產(chǎn)生了許多新型工藝技術(shù)。

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

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

(3)聚纖紡技術(shù):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(chǎn)。

(4)柔順紡技術(shù):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(chǎn)。

(5)低扭矩紡(扭妥紡)技術(shù):在須條輸出三角區(qū)與導(dǎo)紗鉤間安裝摩擦式假捻器,使須條輸出三角區(qū)捻度顯著高于常規(guī)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(guī)環(huán)錠紗捻度,細紗緊密、條干均勻、強度良好。產(chǎn)量可比環(huán)錠紡紗明顯提高。

(6)嵌入式復(fù)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(fù)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(fù)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(chǎn)。

1.1.2環(huán)錠紡紗機械設(shè)備的創(chuàng)新

在傳統(tǒng)清棉、梳棉、條卷、并卷、精梳、粗紡、精紡、絡(luò)筒的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)了工藝技術(shù)參數(shù)(輸出速度、牽伸倍數(shù)、關(guān)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(luò)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(zhì)量、紗疵切除等。同時實現(xiàn)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(shè)備自動化連續(xù)運行生產(chǎn),例如“清棉、梳棉聯(lián)”;“條卷、并卷、精梳聯(lián)”;“粗紡、精紡、絡(luò)筒聯(lián)”;以及落筒后筒紗自動稱重、集中輸送、貼標(biāo)簽,并由專用機械設(shè)備自動堆垛、自動打包并標(biāo)記、打印有關(guān)數(shù)據(jù)。這些創(chuàng)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(huán)錠紡紗輔助材料的創(chuàng)新

在許多機件材料方面有創(chuàng)新,例如在針布、羅拉、膠輥、鋼領(lǐng)、鋼絲圈,特殊的羅拉、膠輥、膠圈、導(dǎo)條喇叭口、導(dǎo)紗鉤等創(chuàng)新材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計上,在環(huán)錠精紡機錠帶上更有突破性發(fā)展。新型錠帶與主動輪、錠盤接觸面提高摩擦因數(shù);背面(與張力盤接觸)顯著降低摩擦因數(shù);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(xué)變化,使每根錠帶一周運轉(zhuǎn)中的功率消耗下降了35%,顯著節(jié)約能源。

1.1.4紡紗新產(chǎn)品創(chuàng)新

環(huán)錠紡工藝技術(shù)的創(chuàng)新,不僅能適應(yīng)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(chǎn)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(dǎo)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(xiàn)并保證品質(zhì)成為可能。同時,新型環(huán)錠紡紗工藝技術(shù)和機械設(shè)備的創(chuàng)新也為花式紗線、花色紗線的生產(chǎn)創(chuàng)造條件。

在環(huán)錠紡紗工藝技術(shù)創(chuàng)新、機械設(shè)備創(chuàng)新、輔助材料創(chuàng)新、新產(chǎn)品創(chuàng)新過程中,我國紡織產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)將這些創(chuàng)新成果及時應(yīng)用,實現(xiàn)了全套紡織機械設(shè)備的研發(fā)和生產(chǎn),并集成形成了具有中國特色的數(shù)字化棉紡生產(chǎn)系統(tǒng)的五萬錠實體。由中國恒天集團各公司協(xié)作生產(chǎn)的系統(tǒng)化棉紡設(shè)備,已于2015年5月在江蘇南通大生集團一廠示范車間投產(chǎn)運行,整套系統(tǒng)化設(shè)備運轉(zhuǎn)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(shù)字化棉紡生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)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(dǎo)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(tǒng)

噴氣渦流紡紗機,由棉條喂入,經(jīng)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(fā)現(xiàn)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(biāo)簽。成紗比較緊密,條干、強度均較好,但只能生產(chǎn)線密度相對較粗(15tex以上)的棉型紗線,但單頭產(chǎn)量可比環(huán)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(yè)化”,新建棉型紡紗企業(yè)近100萬錠,其中有87萬錠噴氣渦流紡紗集成式系統(tǒng)。前道有棉包電子計算機自動配棉排包、清梳聯(lián)、并條等工序。該系統(tǒng)實現(xiàn)了折合環(huán)錠紡每萬錠每日兩班用工約8人。我國噴氣渦流紡紗機現(xiàn)已研發(fā)定型并投入批量生產(chǎn)。

1.3轉(zhuǎn)杯紡集成式紡紗系統(tǒng)

轉(zhuǎn)杯紡紗機,由棉條喂入,經(jīng)分梳式大牽伸,將纖維送入轉(zhuǎn)杯內(nèi)受離心力伸展、排入杯中圓周槽內(nèi),經(jīng)凝聚、排列、引出轉(zhuǎn)杯加捻成紗,收集于儲存輥上,經(jīng)過電容式或光電式檢測器,測試成紗條干與毛羽。如發(fā)現(xiàn)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(gòu)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(biāo)簽后準(zhǔn)備堆垛及打包。設(shè)備簡潔,自動化程度高,單產(chǎn)高。但只能生產(chǎn)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(zhuǎn)杯紡紗機也有幾種型號生產(chǎn)供應(yīng)。

1.4其他紡紗系統(tǒng)

其他紡紗系統(tǒng)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(zhuǎn)的離心杯內(nèi)加捻,并由離心力鋪放在離心杯內(nèi)壁上);自捻紡紗(兩根粗紗經(jīng)牽伸后平行輸出須條,經(jīng)搓捻輥搓轉(zhuǎn)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(xù)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(jīng)加熱、冷卻后粘結(jié)成紗);捏錠紡紗(粗紗經(jīng)牽伸成須條后,在一對膠圈輸出口,纖維凝聚于高速回轉(zhuǎn)的針尖形錠子尖上使螺旋圈纖維加捻成紗,引紗尾連續(xù)將紗引離錠尖輸向絡(luò)筒卷繞);靜電紡紗(棉條經(jīng)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(xù)引出并加捻成紗)等。

2織造系統(tǒng)

目前在機織織造系統(tǒng)中,突出的創(chuàng)新主要表現(xiàn)在以下六個方面。

2.1織機寬幅化

傳統(tǒng)織機的幅寬由20世紀(jì)80年代的0.85m~1.2m逐步發(fā)展到2m、3m、4m、6m?，F(xiàn)在,針對某些專門用途的產(chǎn)業(yè)用紡織品的幅寬已發(fā)展到8m以上。特別是針對高速造紙機用的抄紙網(wǎng)和造紙?zhí)悍鶎捒蛇_到16.5m~17.1m。

2.2織機的送經(jīng)系統(tǒng)

常規(guī)織機經(jīng)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(chǎn)業(yè)用紡織品,4織軸、6織軸織機早已問世。近年為適應(yīng)產(chǎn)業(yè)用紡織品的開發(fā),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(fù)合材料的生產(chǎn)設(shè)備。同時用整經(jīng)架代替織軸送經(jīng)的織機也形成了一個系統(tǒng)。

2.3織機引緯系統(tǒng)

對于已有3000年使用歷史的有梭織機,也產(chǎn)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(fā)展的經(jīng)紗多層開口對引緯提出了更高要求。

2.4織機控制系統(tǒng)

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(shù)逐漸增多到多片,可達16片,甚至更多,并為邊經(jīng)紗另加專用綜絲。同時為適應(yīng)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(chǎn)多個型號。特別為了適用超細超密經(jīng)紗,萬針及以上提花織機的提花針改用了碳纖維增強復(fù)合材料制造,并將提花紋板改用電子計算機系統(tǒng)管理,電子計算機用數(shù)學(xué)方程式指揮提花織造,可以使提花織物循環(huán)周期由常規(guī)的40cm增長到60m以上。這使得提花織物可以順利生產(chǎn)大幅圖案,如可將清明上河圖、詩經(jīng)、本草綱目等書畫生產(chǎn)成大輻圖案,實現(xiàn)“清明上河圖暠、“詩經(jīng)暠、“本草綱目”等圖畫、書籍的絲綢織物快速、精細、順利生產(chǎn)。

2.5經(jīng)紗自動穿綜穿筘系統(tǒng)

幾千年來穿綜穿筘都是人工穿紗,現(xiàn)在開始有了電子計算機自動控制的經(jīng)軸自動穿綜、自動穿筘的加工專用設(shè)備。不僅可以實現(xiàn)普通織物的穿經(jīng),而且可以實現(xiàn)色織織物的穿經(jīng)。這對節(jié)省人工、減輕勞動強度、提高速度、保證產(chǎn)品質(zhì)量提供了重要的創(chuàng)新支持。

2.6織物疵點現(xiàn)場檢測系統(tǒng)

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(biāo)記、品質(zhì)扣分或織物裁剪疵點剔除?，F(xiàn)在美國開始實施在織機生產(chǎn)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(zhì)。一旦發(fā)現(xiàn)嚴重疵點,電子計算機自動控制停止織機運轉(zhuǎn),電子信息通知人員在停臺織機上拆除

織口處與疵點有關(guān)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(shù),可根據(jù)織機運轉(zhuǎn)速度、織物組織種類、紗線品種等決定。一般一臺監(jiān)管檢測傳感器可監(jiān)管8臺~24臺織機。已經(jīng)多年運行,效果良好。但目前尚不適用于色織織物的監(jiān)管。

3結(jié)語

在棉型紡織生產(chǎn)工藝技術(shù)、機械設(shè)備、智能化信息系統(tǒng)、輔助專利及材料、新產(chǎn)品設(shè)計制造等方面,不斷出現(xiàn)了創(chuàng)新發(fā)展。這些工業(yè)化、自動化、信息化、智能化的創(chuàng)新發(fā)展和應(yīng)用,對我國棉紡織產(chǎn)業(yè)“十三五”期間的轉(zhuǎn)型升級將發(fā)揮重要的作用。當(dāng)前,在面臨經(jīng)濟發(fā)展中國家和經(jīng)濟發(fā)達的原紡織大國的雙重打壓下,我國棉紡織產(chǎn)業(yè)純棉中粗線密度紗線的生產(chǎn)空間已被剝奪的情況下(2013年以來,印度生產(chǎn)、出口到我國的純棉紗線加進口關(guān)稅售價17600元/t~17800元/t;2014年6月美國生產(chǎn)出口到我國純棉36.9tex棉紗加進口關(guān)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(chǎn)纖細、精美的細線密度棉紗上發(fā)揮競爭力。但是噴氣渦流紡紗系統(tǒng)和轉(zhuǎn)杯紡系統(tǒng)不適應(yīng)于細線密度棉紗的生產(chǎn),只能用環(huán)錠紡紗系統(tǒng)生產(chǎn)。但是在數(shù)字化環(huán)錠棉紡生產(chǎn)系統(tǒng)中,精紡機細紗斷頭、自動接頭技術(shù)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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