紡織新材料新工藝及新產品研究范文

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《紡織器材雜志》2016年第5期

摘要：

為了提升紡織行業的競爭力，介紹紡織產業的基本形勢，認為在國際、國內雙重壓力下中國紡織品產業走“創新驅動、質量為先、綠色發展、結構優化”的道路，開發新材料、創新技術、設備、工藝，生產高性能、新功能、特殊環境專用、精美精致、性能優異產品；并對紡織新纖維材料的應用、紡織新工藝技術及新設備的應用、新產品開發與應用、紡織器材及專件的創新和發展進行了論述。指出：我國紡織工業的用工成本從國際中場上來看仍然占有一定的優勢，但這一優勢正在喪失之中；在這種情況下，要振興我國的紡織工業，從出路來看一方面要開發新品種，表現新面貌，使產品具備新功能；另一方面要采用高新技術改造傳統設備，紡織企業智能化、數字化、工作大量發展，電子器件的要求數量大增，也是紡織器材和紡織專件的重要內容。

關鍵詞：

紡織產業；新材料；新工藝；產品開發；應用；紡織器材；專件；創新；發展

1紡織產業的基本形勢

紡織產業是中國傳統的重要支柱產業，在“衣、住、行、用”中都占有重要的地位，是重要的民生產業。近年來，紡織產業就業人數2200萬人，間接就業（天然纖維種植、加工；化學纖維原料；加工、經營、管理貿易、運輸、銷售、出口、檢驗、認證等）人員1億人。同時，紡織產業也是國際貿易體系中具有競爭優勢的產業。近30年來，國際紡織品、服裝貿易總額中，中國貿易都占1/3以上。特別是近30年來，紡織產業除服裝用紡織品、家用紡織品外，新發展的產業用紡織品創新發展，也是新興材料產業的重要組成內容。近年中國紡織纖維加工量達到全球紡織纖維加工總量9000萬t的52%，是世界紡織加工生產第一大國。全球紡織纖維加工量還要迅猛發展。聯合國隨著全球人口暴增，將從現在70億人增加到2050年100億人，預測到2050年，全球紡織纖維加工總量將達到2.53億t。其中，服裝用紡織品4150萬t，占16.4%（4.32kg/(人•a)）；家用紡織品4100萬t，占16.2%（4.27kg/(人•a)）；產業用紡織品17050萬t，占67.4%（17.76kg/(人•a)）。紡織產業尚有巨大發展空間。但是紡織產業也面臨新常態下國際勢力兩面打壓。第一方面：世界經濟正在發展中的第三世界國家，依靠勞動力成本、能源成本、運輸流通成本、環境治理成本以及低檔紡織產品生產技術要求不高、容易掌握和研發成本低等優勢，占領了低端紡織品的市場。2012年，印度出口到中國的29.5tex棉紗，加進口關稅的售價是17800元/t，但2012—2013年度中國國儲棉收購價19800元/t，2013—2014年度中國國儲棉收購價20400元/t。剝奪了中國低檔純棉紗的生產環境。第二方面經濟發達的原紡織大國（美、英、德、法、意等）40年前因勞動力成本高于第三世界國家將紡織生產向外轉移，繼續“去工業化”，特別是1983—2002年，紡織生產能力大幅下降。但是2013年開始推出“再工業化”，包括發展紡織產業。2013年，美國增加紡紗錠101萬錠。并從6月開始向中國出口37tex純棉紗，加進口關稅，市售17200元/t。在這種雙重擠壓下，中國的低檔紡織品的生產空間已被剝奪。中國紡織品產業只能走“創新驅動、質量為先、綠色發展、結構優化”的道路，開發新材料、創新技術、設備、工藝，生產高性能、新功能、特殊環境專用、精美精致、性能優異產品。

2紡織新纖維材料

2.1產業用紡織品的新型高性能纖維

近40年來，國際上新纖維材料不斷涌現。中國40年前，開始在原子彈、氫彈、人造衛星研發中對新纖維材料提出了一系列新要求。在這些要求推動下，在中央主持和管理下，一系列新纖維材料不斷涌現。支持了科技、軍工、國防的發展。這里舉幾個例子。如：a）高強度、超高強度，高模量、超高模量；b）耐高溫、阻燃、極限氧指數高、軟化溫度高、熱分解溫度高；c）密度小、質量輕；d）高絕緣、耐擊穿電壓高；e）耐化學腐蝕性強；f）低溫不脆；g）導電。首先是有機化學纖維的芳香族、聚酰胺纖維：對位芳綸(芳綸1414)、間位芳綸(芳綸1313)、聚對亞苯基苯并二噁唑纖維、聚間亞苯基苯并二咪唑纖維、無機纖維中玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維，主要性能與鋼材的比較見表1。航天、航空、汽車、火箭、火車、導彈早期結構及殼體用金屬材料制造，但因為強度有限，原材料更由于密度高、重量大、耗能高、燃料量有限，一次通行距離有限。改用高性能纖維增強復合材料，結構件及殼體強度高、模量高、材料用量減少、密度又低、重量大減、故速度可提升、耗能減。同樣，燃料貯量行程可延長，而且飛機抗飛鳥撞擊損壞下降。特別是導彈噴火口喉管，大飛機剎車盤等采用碳纖維三維成形體為增強體，其中空隙的基質用無定形碳的碳/碳復合材料，導彈噴火喉口，在1600℃燃氣噴射摩擦下不被燒蝕。碳/碳復合材料的大飛機剎車盤，數十噸，百噸重量的大飛機著陸時，降速至300km/h著陸，18s～19s剎停，如此大的動能靠剎車盤摩擦力剎停，動能全變成熱能，升溫到千度以上，一般再好的材料，一次剎車，剎車盤將全部燒蝕毀盡，但用碳/碳復合材料剎車盤可以用數十次。新型纖維材料為棉紡織生產，混紡、交織，產生高性能、新功能、適應市場需求打開轉型升級的大門。

2.2服裝、家用紡織品的新功能纖維

天然纖維中木棉纖維有浮海救生和驅螨蟲的功能；漢麻有抑菌的功能，亞麻、黃麻、漢麻有導濕、快干功能。綿羊毛、山羊絨等毛纖維有保暖功能等?；瘜W纖維采用異形截面形成縱向溝槽產生導濕快干功能；截面多孔產生保暖功能。扁平截面或三角形截面產生絲光功能等?；瘜W纖維紡絲中提高大分子聚合度、取向度和結晶度形成高強度、高模量性能。紡絲過程中增加“加彈工序”產生高卷曲、高彈性恢復功能；紡絲中增加部分工序可產生高收縮功能等等?；瘜W纖維紡絲時采用添加劑、復合紡絲的方法，形成新功能纖維。包括抗菌、防臭、防靜電、防紫外、防透視、防蚊等功能。以及產生遠紅外輻射、釋放香味、釋放負氧離子、升溫保暖、降溫涼爽，以及導電、導磁、原液著色、及電場變色、溫度變色等功能?；瘜W纖維采用靜電紡絲技術，可以生產直徑亞納米及納米級的超細纖維在空氣過濾，人造器官中有重要用途?；瘜W短纖維和化學纖維長絲為棉紡織生產提供了基礎性能、功能的材料。

3紡織新工藝技術及新設備

紡紗已形成系列紡紗系統，在傳統的環錠紡紗，轉杯紡紗，噴氣渦流紡紗基礎上，形成了廣泛系列，包括，集聚紡紗、賽絡紡紗、賽絡絲紡紗、纜形紡紗、柔順紡紗、低扭距紡紗、嵌入式復合紡紗、塵籠紡紗、平行紡紗等許多技術系統。這里多種紡紗技術提供了長絲和短纖維須條混紡加工的技術。織造也從普通有梭織機步入無梭織機領域，包括噴氣織造、噴水織造、劍桿織造、以及多臂織造、萬針提花織造、寬幅織造、超寬幅織造（幅寬16m以上）三軸向織造多層三維立體織造等。針織技術也形成緯編、經編、平型、圓型、寬幅單向襯緯、多向襯緯、單向襯經、多向襯經及同時襯經襯緯等，以及多針床三維立體成形技術，包括防彈頭盔增強體一次成形。編結技術也形成系統三維立體一次成形的大型專用系統，包括導彈頭罩增強基材的一次成形織造。染色技術覆蓋了軋染、浸染、冷軋堆染、噴染、涂染、超聲染、及超臨界液體二氧化碳無水染色技術等，形成少水、節能、減排、無污水排放的許多新技術。印花技術也覆蓋平網印花、園網印花、噴墨印花、電子控制噴墨印花技術系統。服裝設計生產也有原來的手工加工總結了各種自動化技術，電子計算機設計刻板及一次三維立體成形無縫服裝的技術。在這些系統基礎上，紡織機械設備的自動化、智能化的水平也有了巨大進步。一年來，中國已建成了4座5萬t的棉紡自動化示范工廠，每萬錠每日三班用人有原來的365人降到30人以下。筒子紗染色也建成了大型示范工廠和推廣使用。T恤衫、羊絨衫生產實現個體用戶訂貨量體生產一次成形系統。這些進步使中國紡織產業步向世界強國的方陣。

4新產品開發與應用

服裝生產和家用紡織品生產，在新常態下，適應市場“多品種、小批量、快交貨”的要求，重點生產高性能，多種新功能，適應特殊人群，特殊環境需求，精密、精美、精致、精湛、高品質性能的產品。用多種色紗線形成的色織產品已成為大量主體，不少企業，出口的襯衫，每批480種不同顏色和花型，并開始適應個體訂貨需求。產業用紡織品，近年來首先面對航空、航天、軍工、國防的特殊要求，中國已有企業承接空中客車公司生產飛機多部件生產和分部裝配任務。中國導彈在長征3號、4號基礎上，已完成5號的總裝。人造衛星、飛船、航天艙的系列部件以及太陽能電池板的折疊展開裝置都已形成常規化生產。大飛機、鐵路動車、汽車的輕量化改造已形成系列研發生產系統。碳纖維增強1000kV2000A西電東輸電纜已經投產。碳纖維增強的萬針提花針織布機的提花針和多針床針織機的提花梭也已批量使用。發電廠、熱力廠、水泥廠、垃圾焚燒場的高溫尾氣過濾的袋式除塵系統已經比較成熟。在國內大量使用，并正在配合高溫尾氣脫硫、脫硝、免除二噁英已技術結合。公路、鐵路路基增強也廣泛使用，并為青藏鐵路提供了海拔5000m高寒地段凍土不會熔化，保持在－3℃以下的穩定性。紡織產業，正為祖國制造業的發展貢獻自己的力量。

5紡織器材及專件的創新和發展

傳統的紡織器材和專利件，近幾年來已獲得重大創新和突破。金屬針布和彈性針布的齒形重新設計；鋼領、鋼絲圈。特種合金材料顯著延長了壽命；節能錠帶取得大量推廣；各種鋼筘顯著改善了推送導紗的通道；噴氣機的噴嘴依據空氣動力學原理大幅改進；萬針大提花織機提花針已用碳纖維生產；膠輥的多種纖維適應性和周期研磨技術等等，都取得創新進展。新型紡紗技術產生了一系列新專件。集聚紡紗的羅拉、網格圈、導條器、壓力棒；低扭矩紡紗的加捻器；柔順紡紗的須條處理器；全聚紡紗的羅拉；新型轉杯紡紗機的轉杯、引紗管；新型噴氣渦流紡紗機的引紗器，渦流管；各種自動落紗附屬裝置；各種機器斷頭自動報警檢測頭、顯示燈和控制系統；新型錠膽，環錠細紗機的各種加捻器的捻度報警器；轉杯紡紗機的自動接頭機；噴氣渦流紡紗機的儲紗輥和自動接頭器；自動絡筒機的自動接頭器；自動轉杯紡、自動噴氣渦流紡機、自動絡筒機的紗線條干檢測器和紗疵切斷器；自調勻整并條機的牽伸羅拉和條干檢測頭；粗紗—細紗聯合機的吊管器、粗紗管的尾紗清除器；細紗-絡筒聯合機的送紗托錠、紗頭整理器、空管尾紗清除器等等的專件。凡此等等都是新的紡織器材和紡織專件。這些器材和專件，不僅要有新的設計，而且要有新的材料。由于當前纖維增強復合材料成本比較高，未到大面積廣泛使用時期，采用金屬材料都要考慮各種專用的特種合金鋼。這些合金鋼生產的工藝技術難度并不很大，但當前的困難是，我們的許多特殊專件和器材都是小件，雖然全國機器很多，但總量每年卻只需幾十噸到上百噸。但中國技術成熟的國營大型鋼鐵廠的煉鋼爐都是千噸以上大爐，它生產一爐，要幾十年才能用完，以致無法供應。而國際上特別是瑞士，生產這些特種專用合金鋼材的都是小廠、小爐，專用訂貨，并與專件使用廠有保密供貨協議，很難處理。當前這些困難，中國工程院經多年聯系，已在逐步解決過程中。同時，由于按照中央指示，除了在“創新驅動，質量為先，綠色發展，結構優化”的同時，強調“智能化，工業化兩化融合”的方針。紡織企業智能化，數字化，工作大量發展，電子器件的要求數量大增，也是紡織器材和紡織專件的重要內容?，F在智能化示范棉紡企業的環錠細紗機上每一個錠位都設有一個鋼絲圈旋轉感應器和一只斷頭亮燈的小燈泡。因此，電子器件也是紡織器材的重要和大量的內容。

作者:姚穆 單位:西安工程大學