中國紡織服裝新技術(shù)的發(fā)展
中國正面臨由世界制造業(yè)大國向世界制造業(yè)強(qiáng)國轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時(shí)期,中國紡織產(chǎn)業(yè)正向世界紡織強(qiáng)國邁進(jìn)。面臨國際環(huán)境勞動(dòng)力成本、能源成本、運(yùn)輸成本、環(huán)境治理成本的擠壓和生態(tài)文明的需求,紡織產(chǎn)業(yè)進(jìn)入轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時(shí)期。在此關(guān)鍵時(shí)期,中國紡織產(chǎn)業(yè)必須將新型產(chǎn)品、新型市場作為重要的目標(biāo)。要開發(fā)新型產(chǎn)品、適應(yīng)新型市場,必須依托新型材料(新纖維、新原料、新助劑)、新型技術(shù)、新型機(jī)械設(shè)備、與數(shù)字化信息化結(jié)合步入新型的設(shè)計(jì)和新型營銷體系網(wǎng)絡(luò),大幅度跨入新型紡織服務(wù)業(yè)領(lǐng)域。由此,形成新型的紡織制造業(yè),邁入世界紡織強(qiáng)國領(lǐng)域。
中國紡織的新纖維、新材料、新技術(shù)、新設(shè)備、新產(chǎn)品和新市場在近十年的努力中已經(jīng)開始取得長足的進(jìn)步,但仍有漫長的道路要發(fā)展邁進(jìn)。中國紡織產(chǎn)業(yè)一定要在“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、質(zhì)量為先、綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化”和“工業(yè)化和信息化兩化融合”的道路上奮勇前進(jìn)。這些方面內(nèi)容廣泛,品種較多,只能簡要匯報(bào)一些典型的例子。供參考。
1.1 新型紡織纖維
新型紡織纖維中最重要的部分包括兩大類紡織纖維。
1.1.1 高性能纖維
紡織纖維具有新型的特種性能。例如:高強(qiáng)度、高模量、超高強(qiáng)度、超高模量;耐高溫,耐燒蝕;高絕緣或高導(dǎo)電;特殊導(dǎo)光;抗化學(xué)腐蝕(化學(xué)穩(wěn)定性);可見光,紅外線,高頻電磁輻射的可控反射率;導(dǎo)磁或隔磁等等。
(1)碳纖維強(qiáng)度是合金鋼的10^13 倍,耐高溫,耐燒蝕,比重輕。主要用途:①用于大火箭,大導(dǎo)彈:可以送原子彈、氫彈上天,送太空艙、月球登陸。不僅火箭腔體,還有頭罩(高速氣流摩擦高熱) 還有燃燒動(dòng)力噴火喉管(1 600 ℃火焰噴口沖刷20 min 不會(huì)被燒蝕)。②用于大飛機(jī):機(jī)殼、機(jī)翼、結(jié)構(gòu)件用碳材料增強(qiáng)復(fù)合材料,強(qiáng)度高、重量輕、壽命長、耗油少、航程遠(yuǎn)、飛程高、載重量大。還有大飛機(jī)剎車盤只能用碳纖維/碳顆粒復(fù)合材料,降落剎車不會(huì)被燒毀。
(2)芳綸纖維高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐磨損、韌性良好;重點(diǎn)用于防彈衣、防彈頭盔、防爆服,以及高電壓、大功率變壓器絕緣隔板(免除液油循環(huán),冷卻),縮小體積,提高效率,減少維修。(3)聚四氟乙烯纖維和膜耐高溫、耐低溫、阻燃、化學(xué)穩(wěn)定性最高、不腐蝕、比重輕、防水、透汽。用于航天服、月球登陸服、防毒服、醫(yī)用抗擊非典醫(yī)護(hù)人員的防護(hù)服等。
1.1.2 新功能紡織纖維
化學(xué)纖維紡絲過程中加入專用功能物質(zhì),使纖維具有專用新功能。包括:防水放油防污;導(dǎo)汗、導(dǎo)水、快干;高吸水;抗菌、抑菌、防臭;緩慢釋放香味;防蚊蟲;驅(qū)螨蟲;導(dǎo)電、電信號傳輸線、電熱釋能源;抗靜電;防近紅外、防中外紅外;近紅外、中紅外隱身迷彩;輻射中紅外;可見光隱身、迷彩;防近紫外線、防中紫外線;防電磁輻射(低頻、中頻、高頻、超高頻、特高頻);電磁輻射隱身;防核輻射;吸濕放熱;恒溫保暖;恒溫涼爽;阻燃;防熔滴;耐低溫;耐磁;測溫;測脈搏;測心率;測血壓;測血糖;測心電圖等。除日常應(yīng)用舒適、安全之外,還有許多產(chǎn)業(yè)性應(yīng)用。特別是衛(wèi)生用紡織品要求抗菌、吸液、保濕、隔離、防污等。醫(yī)療用紡織品包括:人工皮膚、人工血管、人工血管支架、人工心臟瓣膜、人工疝氣托、人工尿道管、人工骨骼、人工關(guān)節(jié)、心臟起搏器、人工腎、人工肺、血液過濾器等。
1.1.3 新型助劑和輔助材料
所有新功能和高性能纖維都要有新型原料。同時(shí),新纖維染色用的染料、數(shù)字印花用的染料也都是新染料。從化纖紡絲到紡紗、織造、染色、整理等過程還有用到一系列的新型助劑,新型輔助材料。
要產(chǎn)生黏膠纖維需要纖維素漿粕?,F(xiàn)在為保護(hù)森林,不允許采伐,要盡量用榨糖后的甘蔗渣、桑葉喂蠶后的桑條、麻桿剝皮后的麻桿芯、竹材、稻草、麥草和玉米桿為原料加工制成的纖維素漿粕。滌綸纖維原料的對苯二甲酸、乙二醇、丙二醇、丁二醇,因石油、天然氣將逐漸枯竭,需用玉米桿用生物工程方法制取。海藻纖維要從海帶提取食鹽中加用的碘后的海帶渣提取。甲殼素纖維和殼聚糖纖維要從螃蟹殼,蝦皮中提取。天然纖維也應(yīng)盡量不用良田和耕地種植,用鹽堿地、荒灘地、山坡地種植。化學(xué)纖維盡量用“可以再生的、可以降解的、可以循環(huán)的、對環(huán)境友好的生物質(zhì)材料”制取。新功能纖維的功能原料也是重要的原材料??轨o電的碳粉,碳納米粉,紅外輻射的氧化鋯,保暖性的石墨烯,緩慢釋放香氣的香精油微膠囊,抗菌防臭用的抱沸石顆粒包裹的銀離子顆粒,保暖和涼爽纖維用的十八碳脂肪酸微膠囊,遮蓋用的二氧化硅微顆粒,測心電圖用的微電極,測血壓用的微感應(yīng)器等等,都是品質(zhì)規(guī)格極嚴(yán)的專用材料。
同時(shí)紡織機(jī)械關(guān)鍵零部件部分需要特殊的合金鋼。緯編針織和經(jīng)編針織用的織針,環(huán)錠紡紗機(jī)的鋼領(lǐng)、鋼絲圈,超大提花機(jī)用的提花針,織機(jī)的筘、綜絲等等,都要用到特種合金鋼。環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的錠帶制成超柔軟,正面摩擦力大,背面摩擦力特別低,使環(huán)境精紡機(jī)錠子傳動(dòng)功率損耗下降35%。如此等等,都需要特種專用原料。
2.1 新型紡紗技術(shù)和紡紗機(jī)械設(shè)備
2.1.1 環(huán)錠紡紗
(1)數(shù)字化棉紡生產(chǎn)系統(tǒng)清棉、梳棉聯(lián)接;條卷、倂卷、精梳聯(lián)接;粗紡、精紡、絡(luò)筒聯(lián)接。自動(dòng)落紗、自動(dòng)插管、自動(dòng)留頭,絡(luò)筒機(jī)自動(dòng)測細(xì)紗條干、紗疵切除、斷頭自動(dòng)接頭。結(jié)合自動(dòng)配棉,棉條筒自動(dòng)運(yùn)輸;粗紗管的自動(dòng)運(yùn)輸;細(xì)紗滿紗管和空管的自動(dòng)運(yùn)輸;筒紗自動(dòng)運(yùn)輸、自動(dòng)堆垛、自動(dòng)打包系統(tǒng)。由中國恒天集團(tuán)全面生產(chǎn),并于2015年5月開始實(shí)現(xiàn)5萬錠示范企業(yè),實(shí)際包括目前需要的新型設(shè)備檢測,維修,調(diào)整及管理人員平均萬錠三班20 人。
(2)集聚紡技術(shù)環(huán)錠紡紗精紡機(jī)減少毛羽,保證強(qiáng)度。適合細(xì)線密度紗線生產(chǎn)。已實(shí)現(xiàn)多年。
(3)全聚紡技術(shù)環(huán)錠紡紗精紡機(jī)新型窄槽式、負(fù)壓、空心羅拉集聚紡技術(shù)。減少毛羽、保證強(qiáng)度、適合細(xì)線密度紗線生產(chǎn)。已推廣應(yīng)用。
(4)聚纖紡技術(shù)環(huán)錠紡紗精紡機(jī)新型集聚紡技術(shù)。適合細(xì)線密度紗線生產(chǎn)。減少毛羽,保證強(qiáng)度。
(5)柔順紡技術(shù)環(huán)錠紡紗精紡機(jī)加纖維提高回潮,高溫金屬件熨燙成紗。減少毛羽、保證強(qiáng)度、適合細(xì)線密度紗線生產(chǎn)。已推廣應(yīng)用。
(6)嵌入式復(fù)合紡紗環(huán)錠紡紗精紡機(jī)實(shí)現(xiàn)2 根(可不同纖維) 粗紗牽伸,加2 根長絲(可不同纖維) 復(fù)合紡紗。在環(huán)錠精紡機(jī)上一次成形多種纖維品種紗線,同時(shí)有短纖維和長絲,復(fù)合捻結(jié)成紗。適合細(xì)線密度紗線生產(chǎn)??刹⑷肟扇苄跃S綸長絲生產(chǎn)超細(xì)線密度紗線。已在棉紡,毛紡中推廣應(yīng)用。獲2009 年國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。
(7)低扭矩紡技術(shù)環(huán)錠紡紗精紡機(jī)在出紗三角區(qū)與導(dǎo)紗鉤間安裝摩擦式假捻器,使細(xì)紗三角區(qū)捻度顯著高于常規(guī)捻度扭緊細(xì)紗,通過假捻器后,細(xì)紗捻度被假捻器退捻,仍由錠子和鋼絲圈加捻和圈繞。所生產(chǎn)的細(xì)紗緊密,毛羽少,實(shí)際存留捻度可顯著低于常規(guī)環(huán)錠紗捻度,因而紗線結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度好。由于實(shí)際捻度下降故環(huán)錠紡紗產(chǎn)量可明顯提高。此項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)外多個(gè)企業(yè)推廣應(yīng)用。
2.1.2 集成式轉(zhuǎn)杯紡技術(shù)
轉(zhuǎn)杯紡精紡機(jī)粗紗喂入,分梳式大牽伸,將纖維送入轉(zhuǎn)杯槽內(nèi)凝聚、排列、加捻,引出卷繞成筒紗。兼配電容式,光電式條干檢測器,測試成紗條干與毛羽。發(fā)現(xiàn)紗疵自動(dòng)切斷紗線,并自動(dòng)接頭。筒紗紡時(shí)自動(dòng)絡(luò)筒,自動(dòng)換空筒,自動(dòng)留頭。此項(xiàng)技術(shù)已成熟,在國內(nèi)外多個(gè)企業(yè)引用。中國已研發(fā)投入批量生產(chǎn)。美國2014年增設(shè)14 萬錠。適紡細(xì)紗14.8 tex 及以上(棉紗英制支數(shù)40支及以下)。
2.1.3 集成式噴氣渦流紡技術(shù)
噴氣渦流紡精紡機(jī)粗紗喂入,超大牽伸,(羅拉,皮圈牽伸) 纖維束氣流噴吹至接收(吸氣) 口旋渦氣流加捻成紗。引出經(jīng)電容式、光電式檢測器檢測條干和毛羽后,經(jīng)絡(luò)筒圈繞成紗筒。滿筒后自動(dòng)絡(luò)筒、自動(dòng)留頭、滿筒紗自動(dòng)輸送至機(jī)頭端。條干檢測發(fā)現(xiàn)紗疵,自動(dòng)切斷紗線,有自動(dòng)接頭裝置自動(dòng)接頭。此項(xiàng)技術(shù)已成熟,中國已研發(fā)投入批量生產(chǎn)。國際引用較多。美國2014 年增設(shè)87 萬錠。適紡細(xì)紗線密度14.8 tex 及以上(棉紗英制支數(shù)40支及以下)。
2.2 新型織造技術(shù)及機(jī)械設(shè)備
2.2.1 機(jī)織(梭織)
大提花(1 萬針以上,提花針用碳纖維制造),超寬幅(織物幅寬16.5 m 及以上),高速造紙機(jī)抄紙網(wǎng)及造紙?zhí)嚎椩煊茫椀取?/p>
2.2.2 無梭織造
剛性劍桿織造,柔性劍桿織造,噴氣織造,噴水織造等在色織,寬幅,提花等方面都有重大進(jìn)展。
2.2.3 緯編針織
近年來開發(fā)新型技術(shù)和機(jī)械設(shè)備,可以增加經(jīng)向添紗,緯向添紗,斜向添紗,和電子計(jì)算機(jī)控制三維立體成形以及自動(dòng)縫頭工作。多向添紗緯編針織技術(shù)已經(jīng)用于防彈頭盔基布織造系統(tǒng)。三維立體成形技術(shù)在織襪系統(tǒng)多種色紗精致提花應(yīng)用。
2.2.4 提花經(jīng)編針織
近年來完成雙針床提花經(jīng)編針織機(jī)電子計(jì)算機(jī)控制針織服裝一次成型技術(shù),免除裁剪衣片,縫紉成形過程。現(xiàn)在T 恤衫生產(chǎn)、羊絨衫生產(chǎn)等過程已經(jīng)工程應(yīng)用,并用計(jì)算機(jī)完成領(lǐng)形、袖形、衫形選擇及量體尺寸確定后計(jì)算機(jī)完成設(shè)計(jì)直通提花經(jīng)編機(jī)直接生產(chǎn)。同時(shí)完成領(lǐng)圈、袖圈、下擺圈、羅紋組織,直接成形和縫頭工作。
2.2.5 編結(jié)織造
近年編結(jié)織造在產(chǎn)業(yè)用紡織品生產(chǎn)中已經(jīng)形成生產(chǎn)體系,特別是重大裝備復(fù)合材料增強(qiáng)體的生產(chǎn)已形成巨大規(guī)模。航空、航天、軍工、國防系統(tǒng)重大裝備部件的復(fù)合材料增強(qiáng)體大部分均由編結(jié)織造生產(chǎn),包括大型導(dǎo)彈的頭罩到航天、航空很多部件的增強(qiáng)體生產(chǎn)。
2.2.6 縫編織造
紗線多層平行鋪放及交叉鋪放后,縫編成形生產(chǎn)已形成大型機(jī)械設(shè)備,如風(fēng)力發(fā)電機(jī)槳葉的生產(chǎn),已形成系列生產(chǎn)系統(tǒng)。美國使用的5 MW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)槳葉也在中國生產(chǎn)。中國大量3 MW發(fā)電機(jī)槳葉已形成規(guī)模生產(chǎn)。
2.2.7 新型非織造
非織造鋪網(wǎng)、針刺、水刺成形系統(tǒng)在超細(xì)纖維利用、加機(jī)織織物復(fù)合以及聚合物直接熔噴、壓粘加針刺、水刺復(fù)合生產(chǎn)系統(tǒng)均已成熟。大量產(chǎn)業(yè)用紡織品已廣泛應(yīng)用及大量國內(nèi)供應(yīng)和出口供應(yīng)。例如:燃爐廠、火力發(fā)電廠、鋼鐵廠、水泥廠、垃圾焚燒場的高溫尾氣過濾濾袋的生產(chǎn)已全面依托新型非織造生產(chǎn)系統(tǒng)。
2.3 新型染整技術(shù)及設(shè)備
2.3.1 新型染整技術(shù)及設(shè)備
近年來中國染色已擴(kuò)展至纖維染色,紗線(筒子紗)染色,織物染色領(lǐng)域。由于多色纖維混色紗及配色紗的需求增加,以及色織布的流行,染色工序已大面積推向纖維及紗線。毛纖維染色設(shè)備已有多年歷史,棉纖維染色設(shè)備以及成形;化學(xué)纖維原液著色技術(shù)和設(shè)備近年已廣泛推廣。山東康平納建成日產(chǎn)5 t 筒子紗染色全自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)示范企業(yè)已實(shí)施多年,許多企業(yè)已推廣應(yīng)用。
2.3.2 新型織物及服裝印花技術(shù)
平網(wǎng)印花、園網(wǎng)印花,精密對花技術(shù)(對花精度0.2 mm) 等織物印花技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn),噴墨印花技術(shù)已經(jīng)成熟,除大型寬幅設(shè)備外,也有小型單件服裝專用噴墨印花設(shè)備,用于生產(chǎn)個(gè)性化特殊專項(xiàng)服務(wù)。
2.3.3 織物整理技術(shù)
織物退漿、燙光、定形、剪毛、專項(xiàng)功能整理(例如:防水整理、抗菌整理、阻燃整理) 等近年已有重大變化。功能性整理由于織物染整工序加工用水量大、污水處理問題多、處理后經(jīng)洗滌功能衰減等原因,已大量改用功能性纖維生產(chǎn)。除水洗收縮、熱定形、熨燙等已改用灌蒸熱濕蒸呢機(jī)處理,不僅穩(wěn)定尺寸、防皺抗褶還可調(diào)節(jié)光澤和手感。在功能性調(diào)節(jié)上增加了某些特殊技術(shù),例如:防熔滴采用電子束交聯(lián)技術(shù)。某些隔離功能采用復(fù)膜技術(shù)或浸漬成膜技術(shù)等顯著提高了織物功能。
服裝生產(chǎn)近年最大的突顯點(diǎn)是多功能需求和個(gè)性化定制化生產(chǎn)開始在國內(nèi)啟動(dòng)。
現(xiàn)在服裝普遍提出了許多功能化需求,在穿著接觸舒適、尺寸穩(wěn)定、清潔美觀、抗菌防臭、抗靜電、防紫外線等等方面,提出了許多希望和需求。特別對于某些特殊工作場所的工作人員工作服的特殊要求。例如:石油田、天然氣田、汽車加油站工作人員和汽車司機(jī)工作服要求抗靜電。雷達(dá)站的工作人員的工作服要求防超高頻電磁輻射。醫(yī)院X 射線檢測醫(yī)生工作服要求防X 射 線。核電站工作人員的工作服要求防核輻射等等。
同時(shí)在現(xiàn)代服裝市場上對服裝和紡織面料提出“多品種、小批量、快交貨”的要求下,發(fā)展到結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”的個(gè)性化定制的需求。在中國近三年來已有一批企業(yè)迎合社會(huì)需求開展個(gè)性化服務(wù)。例如:前面提到的T恤衫迎合個(gè)性化定制要求。已經(jīng)有一批企業(yè)用雙針床提花經(jīng)編針織機(jī)生產(chǎn)個(gè)性化T 恤衫。一批企業(yè)生產(chǎn)襪子也迎合個(gè)性化需要。襯衫也有一批企業(yè)實(shí)施個(gè)性化定制,選擇領(lǐng)形、袋形、袖形、衫形、紗線品種、顏色、花形、扣型等完成量體數(shù)據(jù)后個(gè)性化定制。羊絨衫也有一 批企業(yè)實(shí)施個(gè)性化定制。包括西裝在內(nèi)也有一批企業(yè)實(shí)施用戶互聯(lián)網(wǎng)個(gè)性化定制。這不僅是服裝生產(chǎn),更是個(gè)性化服務(wù)。生產(chǎn)者不僅要為用戶個(gè)人提供他需求的服務(wù),也要為用戶提供穿著使用中需要注意的問題。特別是家用紡織品系統(tǒng),現(xiàn)代已經(jīng)出現(xiàn)國內(nèi)著名旅館、賓館的被單、床單、床墊、枕頭、枕巾、毛巾、方巾等,紡織企業(yè)為用戶專門設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、顯示標(biāo)識(shí)、賓館專用標(biāo)志或提花圖案,而且負(fù)責(zé)收取、洗滌、熨燙、運(yùn)送和全程使用。甚至變成賓館向紡織企業(yè)租用。這就是說,紡織企業(yè)不僅要設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、供應(yīng)而且要“服務(wù)”,形成“紡織服務(wù)業(yè)”。同時(shí),還必須關(guān)注“綠色發(fā)展”,關(guān)于污氣、污水、污物處理要特別關(guān)注。
紡織產(chǎn)業(yè)還將迅猛發(fā)展。近40 年來,全球紡織纖維加工總量由1980 年的3 046 萬t,1990 年的4 000 萬t,到目前的9 000 萬t,已有重大增漲。但聯(lián)合國發(fā)布預(yù)測2050 年全球紡織纖維加工總量將達(dá)到2.53 億t,其中:服裝用4150 萬t, 占16.4% ; 家用紡織品4100 萬t, 占16.2%;產(chǎn)業(yè)用紡織品17050 萬t,占67.4%。但是中國隨著勞動(dòng)力成本、能源成本、運(yùn)輸成本、環(huán)境治理成本的上升,低中檔紡織品加工領(lǐng)域已到達(dá)必須逐步退出,并轉(zhuǎn)移向南亞、東南亞、非洲、南美洲的地步。中國只能抓住高中檔紡織品部分。面向高性能、新功能、特殊人群、特殊領(lǐng)域、特別適用需求,去生產(chǎn)精細(xì)、精美、精湛、精密和品質(zhì)優(yōu)異的產(chǎn)品。中國紡織企業(yè)一定要做專、做精、做特、做優(yōu)、保持強(qiáng)勢,占領(lǐng)市場;回避無序競爭,使中國紡織織造業(yè)進(jìn)入世界紡織品強(qiáng)國系列。
(姚穆院士在2015 年全國紡織產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移工作會(huì)暨綠色 互聯(lián)紡織發(fā)展論壇上的講話整理稿)
江蘇省南通市人,中國工程院院士, 紡織材料專家和紡織教育家。現(xiàn)任西安工程大學(xué)名譽(yù)校長、西安工程大學(xué)學(xué)術(shù)委員會(huì)主任委員、教授、博士生導(dǎo)師。
長期從事該領(lǐng)域科研和教學(xué),提出基于中國人體皮膚感覺神經(jīng)系統(tǒng)特點(diǎn),綜合反映皮膚生理學(xué)、心理學(xué)、物理學(xué)、工程學(xué)的著裝舒適性模型和透過織物的能量流與物質(zhì)流的接觸界面阻抗理論,開拓人體著裝舒適性研究新領(lǐng)域,為特種功能服裝研制奠定理論基礎(chǔ)。開展純化纖仿真技術(shù)理論研究和工程技術(shù)攻關(guān),設(shè)計(jì)、研制新型化纖多異多重復(fù)合變形長絲——“軍港綸”及其加工技術(shù),產(chǎn)品用于駐港澳部隊(duì)、解放軍、公安、武警等部門制服及民用服裝。主持和指導(dǎo)了中長絨陸地棉品種篩選及其加工技術(shù)研究,有益于鞏固我國棉紡產(chǎn)品在國際市場的地位。先后研制紡織儀器16 種,起草多項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)和軍用標(biāo)準(zhǔn)。
獲國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)各1項(xiàng),省部級獎(jiǎng)多項(xiàng)。主編、參編及翻譯出版著作18本,主編《紡織材料學(xué)》高校教科書,四版共27次印刷,發(fā)表學(xué)術(shù)論文百余篇,為國家培養(yǎng)大批人才及科技骨干。