纺织新材料新工艺及新产品研究范文

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《纺织器材杂志》2016年第5期

摘要：

为了提升纺织行业的竞争力，介绍纺织产业的基本形势，认为在国际、国内双重压力下中国纺织品产业走“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化”的道路，开发新材料、创新技术、设备、工艺，生产高性能、新功能、特殊环境专用、精美精致、性能优异产品；并对纺织新纤维材料的应用、纺织新工艺技术及新设备的应用、新产品开发与应用、纺织器材及专件的创新和发展进行了论述。指出：我国纺织工业的用工成本从国际中场上来看仍然占有一定的优势，但这一优势正在丧失之中；在这种情况下，要振兴我国的纺织工业，从出路来看一方面要开发新品种，表现新面貌，使产品具备新功能；另一方面要采用高新技术改造传统设备，纺织企业智能化、数字化、工作大量发展，电子器件的要求数量大增，也是纺织器材和纺织专件的重要内容。

关键词：

纺织产业；新材料；新工艺；产品开发；应用；纺织器材；专件；创新；发展

1纺织产业的基本形势

纺织产业是中国传统的重要支柱产业，在“衣、住、行、用”中都占有重要的地位，是重要的民生产业。近年来，纺织产业就业人数2200万人，间接就业（天然纤维种植、加工；化学纤维原料；加工、经营、管理贸易、运输、销售、出口、检验、认证等）人员1亿人。同时，纺织产业也是国际贸易体系中具有竞争优势的产业。近30年来，国际纺织品、服装贸易总额中，中国贸易都占1/3以上。特别是近30年来，纺织产业除服装用纺织品、家用纺织品外，新发展的产业用纺织品创新发展，也是新兴材料产业的重要组成内容。近年中国纺织纤维加工量达到全球纺织纤维加工总量9000万t的52%，是世界纺织加工生产第一大国。全球纺织纤维加工量还要迅猛发展。联合国随着全球人口暴增，将从现在70亿人增加到2050年100亿人，预测到2050年，全球纺织纤维加工总量将达到2.53亿t。其中，服装用纺织品4150万t，占16.4%（4.32kg/(人•a)）；家用纺织品4100万t，占16.2%（4.27kg/(人•a)）；产业用纺织品17050万t，占67.4%（17.76kg/(人•a)）。纺织产业尚有巨大发展空间。但是纺织产业也面临新常态下国际势力两面打压。第一方面：世界经济正在发展中的第三世界国家，依靠劳动力成本、能源成本、运输流通成本、环境治理成本以及低档纺织产品生产技术要求不高、容易掌握和研发成本低等优势，占领了低端纺织品的市场。2012年，印度出口到中国的29.5tex棉纱，加进口关税的售价是17800元/t，但2012—2013年度中国国储棉收购价19800元/t，2013—2014年度中国国储棉收购价20400元/t。剥夺了中国低档纯棉纱的生产环境。第二方面经济发达的原纺织大国（美、英、德、法、意等）40年前因劳动力成本高于第三世界国家将纺织生产向外转移，继续“去工业化”，特别是1983—2002年，纺织生产能力大幅下降。但是2013年开始推出“再工业化”，包括发展纺织产业。2013年，美国增加纺纱锭101万锭。并从6月开始向中国出口37tex纯棉纱，加进口关税，市售17200元/t。在这种双重挤压下，中国的低档纺织品的生产空间已被剥夺。中国纺织品产业只能走“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化”的道路，开发新材料、创新技术、设备、工艺，生产高性能、新功能、特殊环境专用、精美精致、性能优异产品。

2纺织新纤维材料

2.1产业用纺织品的新型高性能纤维

近40年来，国际上新纤维材料不断涌现。中国40年前，开始在原子弹、氢弹、人造卫星研发中对新纤维材料提出了一系列新要求。在这些要求推动下，在中央主持和管理下，一系列新纤维材料不断涌现。支持了科技、军工、国防的发展。这里举几个例子。如：a）高强度、超高强度，高模量、超高模量；b）耐高温、阻燃、极限氧指数高、软化温度高、热分解温度高；c）密度小、质量轻；d）高绝缘、耐击穿电压高；e）耐化学腐蚀性强；f）低温不脆；g）导电。首先是有机化学纤维的芳香族、聚酰胺纤维：对位芳纶(芳纶1414)、间位芳纶(芳纶1313)、聚对亚苯基苯并二噁唑纤维、聚间亚苯基苯并二咪唑纤维、无机纤维中玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维，主要性能与钢材的比较见表1。航天、航空、汽车、火箭、火车、导弹早期结构及壳体用金属材料制造，但因为强度有限，原材料更由于密度高、重量大、耗能高、燃料量有限，一次通行距离有限。改用高性能纤维增强复合材料，结构件及壳体强度高、模量高、材料用量减少、密度又低、重量大减、故速度可提升、耗能减。同样，燃料贮量行程可延长，而且飞机抗飞鸟撞击损坏下降。特别是导弹喷火口喉管，大飞机刹车盘等采用碳纤维三维成形体为增强体，其中空隙的基质用无定形碳的碳/碳复合材料，导弹喷火喉口，在1600℃燃气喷射摩擦下不被烧蚀。碳/碳复合材料的大飞机刹车盘，数十吨，百吨重量的大飞机着陆时，降速至300km/h着陆，18s～19s刹停，如此大的动能靠刹车盘摩擦力刹停，动能全变成热能，升温到千度以上，一般再好的材料，一次刹车，刹车盘将全部烧蚀毁尽，但用碳/碳复合材料刹车盘可以用数十次。新型纤维材料为棉纺织生产，混纺、交织，产生高性能、新功能、适应市场需求打开转型升级的大门。

2.2服装、家用纺织品的新功能纤维

天然纤维中木棉纤维有浮海救生和驱螨虫的功能；汉麻有抑菌的功能，亚麻、黄麻、汉麻有导湿、快干功能。绵羊毛、山羊绒等毛纤维有保暖功能等。化学纤维采用异形截面形成纵向沟槽产生导湿快干功能；截面多孔产生保暖功能。扁平截面或三角形截面产生丝光功能等。化学纤维纺丝中提高大分子聚合度、取向度和结晶度形成高强度、高模量性能。纺丝过程中增加“加弹工序”产生高卷曲、高弹性恢复功能；纺丝中增加部分工序可产生高收缩功能等等。化学纤维纺丝时采用添加剂、复合纺丝的方法，形成新功能纤维。包括抗菌、防臭、防静电、防紫外、防透视、防蚊等功能。以及产生远红外辐射、释放香味、释放负氧离子、升温保暖、降温凉爽，以及导电、导磁、原液着色、及电场变色、温度变色等功能。化学纤维采用静电纺丝技术，可以生产直径亚纳米及纳米级的超细纤维在空气过滤，人造器官中有重要用途。化学短纤维和化学纤维长丝为棉纺织生产提供了基础性能、功能的材料。

3纺织新工艺技术及新设备

纺纱已形成系列纺纱系统，在传统的环锭纺纱，转杯纺纱，喷气涡流纺纱基础上，形成了广泛系列，包括，集聚纺纱、赛络纺纱、赛络丝纺纱、缆形纺纱、柔顺纺纱、低扭距纺纱、嵌入式复合纺纱、尘笼纺纱、平行纺纱等许多技术系统。这里多种纺纱技术提供了长丝和短纤维须条混纺加工的技术。织造也从普通有梭织机步入无梭织机领域，包括喷气织造、喷水织造、剑杆织造、以及多臂织造、万针提花织造、宽幅织造、超宽幅织造（幅宽16m以上）三轴向织造多层三维立体织造等。针织技术也形成纬编、经编、平型、圆型、宽幅单向衬纬、多向衬纬、单向衬经、多向衬经及同时衬经衬纬等，以及多针床三维立体成形技术，包括防弹头盔增强体一次成形。编结技术也形成系统三维立体一次成形的大型专用系统，包括导弹头罩增强基材的一次成形织造。染色技术覆盖了轧染、浸染、冷轧堆染、喷染、涂染、超声染、及超临界液体二氧化碳无水染色技术等，形成少水、节能、减排、无污水排放的许多新技术。印花技术也覆盖平网印花、园网印花、喷墨印花、电子控制喷墨印花技术系统。服装设计生产也有原来的手工加工总结了各种自动化技术，电子计算机设计刻板及一次三维立体成形无缝服装的技术。在这些系统基础上，纺织机械设备的自动化、智能化的水平也有了巨大进步。一年来，中国已建成了4座5万t的棉纺自动化示范工厂，每万锭每日三班用人有原来的365人降到30人以下。筒子纱染色也建成了大型示范工厂和推广使用。T恤衫、羊绒衫生产实现个体用户订货量体生产一次成形系统。这些进步使中国纺织产业步向世界强国的方阵。

4新产品开发与应用

服装生产和家用纺织品生产，在新常态下，适应市场“多品种、小批量、快交货”的要求，重点生产高性能，多种新功能，适应特殊人群，特殊环境需求，精密、精美、精致、精湛、高品质性能的产品。用多种色纱线形成的色织产品已成为大量主体，不少企业，出口的衬衫，每批480种不同颜色和花型，并开始适应个体订货需求。产业用纺织品，近年来首先面对航空、航天、军工、国防的特殊要求，中国已有企业承接空中客车公司生产飞机多部件生产和分部装配任务。中国导弹在长征3号、4号基础上，已完成5号的总装。人造卫星、飞船、航天舱的系列部件以及太阳能电池板的折叠展开装置都已形成常规化生产。大飞机、铁路动车、汽车的轻量化改造已形成系列研发生产系统。碳纤维增强1000kV2000A西电东输电缆已经投产。碳纤维增强的万针提花针织布机的提花针和多针床针织机的提花梭也已批量使用。发电厂、热力厂、水泥厂、垃圾焚烧场的高温尾气过滤的袋式除尘系统已经比较成熟。在国内大量使用，并正在配合高温尾气脱硫、脱硝、免除二噁英已技术结合。公路、铁路路基增强也广泛使用，并为青藏铁路提供了海拔5000m高寒地段冻土不会熔化，保持在－3℃以下的稳定性。纺织产业，正为祖国制造业的发展贡献自己的力量。

5纺织器材及专件的创新和发展

传统的纺织器材和专利件，近几年来已获得重大创新和突破。金属针布和弹性针布的齿形重新设计；钢领、钢丝圈。特种合金材料显著延长了寿命；节能锭带取得大量推广；各种钢筘显著改善了推送导纱的通道；喷气机的喷嘴依据空气动力学原理大幅改进；万针大提花织机提花针已用碳纤维生产；胶辊的多种纤维适应性和周期研磨技术等等，都取得创新进展。新型纺纱技术产生了一系列新专件。集聚纺纱的罗拉、网格圈、导条器、压力棒；低扭矩纺纱的加捻器；柔顺纺纱的须条处理器；全聚纺纱的罗拉；新型转杯紡纱机的转杯、引纱管；新型喷气涡流紡纱机的引纱器，涡流管；各种自动落纱附属装置；各种机器断头自动报警检测头、显示灯和控制系统；新型锭胆，环锭细纱机的各种加捻器的捻度报警器；转杯纺纱机的自动接头机；喷气涡流紡纱机的储纱辊和自动接头器；自动絡筒机的自动接头器；自动转杯纺、自动喷气涡流紡机、自动絡筒机的纱线条干检测器和纱疵切断器；自调匀整并条机的牵伸罗拉和条干检测头；粗纱—细纱联合机的吊管器、粗纱管的尾纱清除器；细纱-絡筒联合机的送纱托锭、纱头整理器、空管尾纱清除器等等的专件。凡此等等都是新的纺织器材和纺织专件。这些器材和专件，不仅要有新的设计，而且要有新的材料。由于当前纤维增强复合材料成本比较高，未到大面积广泛使用时期，采用金属材料都要考虑各种专用的特种合金钢。这些合金钢生产的工艺技术难度并不很大，但当前的困难是，我们的许多特殊专件和器材都是小件，虽然全国机器很多，但总量每年却只需几十吨到上百吨。但中国技术成熟的国营大型钢铁厂的炼钢炉都是千吨以上大炉，它生产一炉，要几十年才能用完，以致无法供应。而国际上特别是瑞士，生产这些特种专用合金钢材的都是小厂、小炉，专用订货，并与专件使用厂有保密供货协议，很难处理。当前这些困难，中国工程院经多年联系，已在逐步解决过程中。同时，由于按照中央指示，除了在“创新驱动，质量为先，绿色发展，结构优化”的同时，强调“智能化，工业化两化融合”的方针。纺织企业智能化，数字化，工作大量发展，电子器件的要求数量大增，也是纺织器材和纺织专件的重要内容。现在智能化示范棉纺企业的环锭细纱机上每一个锭位都设有一个钢丝圈旋转感应器和一只断头亮灯的小灯泡。因此，电子器件也是纺织器材的重要和大量的内容。

作者:姚穆 单位:西安工程大学