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现代纺织工程技术前沿
现代纺织工程技术前沿
陈勇良
(1.天津工业大学机械工程学院机自Z1301班天津)
摘要:
纺织工程在迅速发展的工程领域,随着现代科学技术的发展,新的纤维资源不断被开发利用,各种高性能和功能性的化学纤维不断问世,新的纤维制品加工方法不断出现,纤维制品的加工设备日益高效化、精密化、自动化和智能化,从而使纺织制品也日趋多样化和功能化,其应用领域尤其是在重要产业部门的应用不断拓宽,纺织制品与人体工程、环境保护及社会文化的关系日益密切,从而使纺织工程内涵大为扩展,与其它工程领域的交叉渗透也大为加强,新的学科增长点正在不断形成。
Abstract:
Therapiddevelopmentoftextileengineeringinengineeringfield,withthedevelopmentofmodernscienceandtechnology,newfiberresourcesbeingdevelopedbyavarietyofhighperformance,chemicalfiberandfunctionalfiberproductshavebeendeveloped,newprocessingmethodsappearcontinuously,processingequipmentoffiberproductsincreasinglyefficient,precision,automationandintelligentthus,textileproductsarebecomingincreasinglydiverseandfunctionalapplications,especiallyintheimportantindustrialsectorscontinuetobroadentheapplicationoftherelationship,textileproductsandhumanengineering,environmentalprotectionandsocialculturehavebecomeincreasinglyclose,sothatthetextileengineeringisextendedconnotation,crosspenetrationandotherfieldsofengineeringisalsostrengthened,newthenewgrowthpointisevolving.
关键词:
自由端纺纱、织造、印染、化纤、复合材料、控制工程
Keywords:
free-Spinning Weaving PrintinganddyeingChemicalfiberCompoundmaterialControlengineering
一、纺纱工程
纺纱工程方面的新型纺纱方法包括了:
转杯纺、喷气纺、静电纺、摩擦纺和涡流纺。
1 转杯纺纱
在各种新型纺纱方法与技术中,转杯纺纱由于其技术和产品的实用性,得到了推广应用。
目前,转杯纺无论是从技术上还是设备方面都有了很大的发展和完善,并且仍在不断地进
目前在国际上整个纺纱规模中,环锭纺和转杯纺占95%以上。
其中,转杯纺头数占到环锭纺锭数的3%5%(欧洲此比例25%),转杯纺产品按长度来计,占到总纱量的25%,若按重量来计,转杯纱占到总纱量的40%左右。
相对而言,我国的转杯纺发展较世界水平还有一定的差距,目前转杯纺的锭数在80万头左右,只占到环锭纺的2%。
由此可见,转杯纺在我国还有较大的发展空间。
2 喷气纺纱
在新型纺纱中,喷气纺一直以输出速度高、可纺纱号细的特性而被人们所看好。
因其取消了高速回转的加捻部件而利用高速回转的压缩空气对纱条进行加捻,从而使出纱速度可达350m/min-400m/min,其生产效率为环锭纺的10倍20倍、转杯纺的3倍5倍。
同时,喷气纺宜加工精细原料(如精梳产品、化纤等)、适纺中、细号纱的特点(一般纺纱号数为18tex以下),也使之与目前常用于加工低级原料、适纺中、粗号纱的转杯纺在不同的产品领域中各领风骚。
但是必须承认,传统的喷气纺由于其包缠假捻的成纱特性,较适合纺制涤纶和涤棉混纺纱以及其他较细、软的纤维,而纺制纯棉纱时强力较低,仅为同类环锭纱的60%70%,从而限制了其应用范围。
这是喷气纺的一个主要不足。
喷气纺的另外一个缺点是设备和运转成本太高。
由于其高速,必须配有代价昂贵的自动接头装置和空气捻接器;此外,由于其罗拉加压大,速度高,使得胶辊、胶圈的磨损大,动力消耗大。
但是,随着技术的进步,这些问题正在逐步解决。
为了提高产品质量和档次,空气捻接器的应用日益普遍;由于转杯纺速度的提高,自动接头装置的普及势在必行,其成本也在下降;在材料方面的革新,使得胶辊、胶圈的使用寿命大大增加;劳动力成本的提高,也使得提高生产效率、减少用工人数成为必须,而动力消耗相对而言已显得次要。
在克服喷气纺包缠假捻而导致纯棉纱强力较低的缺点方面,已做了不少工作以改善其成纱机理,如将其成纱方式改为自由端的方式等,但目前仍不够成熟。
3静电纺纱
自由端纺纱方法之一。
因在纺纱过程中利用静电场使纤维伸直﹑平行排列和凝聚而称静电纺纱。
静电纺纱的研究起源于美国。
静电纺纱由纤维开松﹑输送﹑静电场凝聚﹑自由端加拈﹑筒子卷绕等工艺过程组成。
由于纤维的开松方法不同﹐静电纺纱机分为两类,一类以罗拉牵伸作为开松机构﹐纤维的输送和凝聚利用静电场的作用﹔另一类以刺辊作为开松机构﹐利用气流输送纤维﹐而纤维的凝聚利用静电场的作用。
4.摩擦纺
摩擦纺纱(FrictionSpinning)也是一种自由端纺纱,与所有自由端纺纱一样,具有与转杯纺纱相似的喂入开松机构,将喂入纤维条分解成单根纤维状态,而纤维的凝聚加捻则是通过带抽吸装置的筛网来实现的,筛网可以是大直径的尘笼,也可以是扁平连续的网状带。
摩擦纺的成纱特点:
(1)由于纤维在凝聚过程中缺少轴向力的作用,成纱内纤维的伸直平行度差,排列紊乱,所以摩擦纱的成纱强力远低于环锭纱,单强仅有环锭纱的60%左右。
(2)因为成纱由多层纤维凝聚而成,所以摩擦纱的条干优于环锭纱,粗节、棉结均少于同特环锭纱。
(3)由于成纱的经向捻度分布由纱芯向外层逐渐减少,成纱结构内紧外松,所以摩擦纱的紧度较小(0.35~0.65),表面丰满蓬松,弹性好,伸长高,手感粗硬,但较粗梳毛纱好。
5.涡流纺
自由端纺纱方法之一。
靠涡流作用使开松成单根状态的纤维凝聚和加拈成纱。
由于用涡流代替机械的加拈和凝聚作用而不需要回转的机件,因而结构简单,纺纱速度较高,一般可比环锭纺纱高6~7倍。
20世纪50年代初,美国曾利用液体涡流进行纺纱的试验。
二、织造工程
近30年来,随着纺织生产的发展,需要不断地研制出优质、高产、低耗的新型织机来取代陈旧的有梭织机。
首先需开发引纬,特别是无梭引纬系统;其次为提花及监控系统;再就是改进织造设备性能,提高生产能力。
在此进展过程中,虽然提高了织造设备的复杂程度和制造成本,但通过加速自动化和简化操作程序,不仅提高了织机的生产率,而且产品的质量、品种适应性、通用性、灵活性和稳定性也有所提高。
应用电子学、计算机和信息技术监控织机,实现联机联网、人机对话,不仅使织造车间的生产管理工作产生了重大变革,还使织造技术产生了新的飞跃。
2.1新型织造技术的主要标志
1选用新型无梭织机可大幅度提高引纬速度
2采用先进装置可减少织疵、提高质量。
3应用单机程控和多机群控系统
随CAD系统的广泛应用,电子技术和信息技术将逐步为织造技术所采用。
目前许多织机制造厂提供了把织机连结到中央计算机的网络系统各具特色织造技术与电子、信息技术的结合,大大提高了织机的生产率,改善了织物质量,尤其在机器人应用方面,将通过增加特定功能的效力促进织机进一步自动化,如开发自动修补纬纱用单独马达驱动钢拓等。
因此,电子机型已成为促使织造技术快速发展的首要开发领域。
三、化纤技术
3.1化学纤维的分类
(1)化学纤维可分为初生丝、拉伸丝、变形丝初生丝包括未拉伸丝(常规纺丝)、半预取向丝(中速纺丝)、预取向丝(高速纺丝)、高取向丝(超高速纺丝)、拉伸丝包括拉伸丝(低速拉伸丝)、全拉伸丝(纺丝拉伸一步法)、全取向丝(纺丝一步法)、变形丝包括拉伸变形丝和空气变形丝;
(2)化学纤维又可分为再生纤维、合成纤维
3.2前沿技术
(1)新型纤维的研制:
复合纤维,异形截面纤维(中空纤维)、仿蚕丝、天然卷曲纤维
(2)现有纤维的深加工:
网络丝、交络丝、空气变形丝
(3)改性纤维的研制:
高强、高摸聚乙烯纤维的研制
(4)无纺布的发展:
针刺、水刺、热粘合 (5)复合材料:
玻璃纤维、碳纤维复合材料
四、非织造技术
非织造材料是一类由定向或随机排列的纤维通过摩擦、抱合或粘结或这些方法的组合而相互结合制成的片状物、纤网或絮垫(不包括纸、机织物、针织物、簇绒织物,带有缝编纱线的缝编织物以及湿法缩绒的毡制品),是一种介于传统纺织品,塑料,皮革,纸等四大柔性材料之间的一类材料。
其按加工方法一般分为三类:
干法非织造布、湿法非织造布、聚合物直接成网法非织造布。
干法非织造布一般包括针刺法,水刺法,缝编法,化学黏合法和热黏合法。
湿法非织造布与造纸法类似。
聚合物直接成网法则主要包括纺粘法、熔喷法、膜裂法和闪蒸法。
4.1水刺法非织造布
新型的水刺技术包括:
提花水刺非织造布技术和间隔水刺非织造布技术。
提花水刺非织造布是在水刺生产过程中使用具有特殊花纹的鼓罩, 在布面形成均匀凸起的花纹, 使揩布两面粗糙程度不同。
花纹形状取决于所设计的转鼓上的鼓罩花纹结构(或网帘结构)。
提花水刺法非织造布与普通平纹水刺法非织造布相比,MD方向回复弹性增大, 纤维间的相互缠结加强,手感柔软丰满,吸湿保湿性佳,清洁效率高。
另外还可以用于个人洗浴,替代传统的澡巾、浴花、毛巾。
间隔水刺非织造技术它是一种生产三维功能性产品的水刺非织造布的新技术, 主要是为了改变材料内部的化学物质及生物药剂的释放速率。
它是在水刺机上安装一种特殊间隔系统, 并将凝胶、流体、粉末、微粒、长丝等填充物有一定间隔地投放在两层纤维网之间, 再经过水刺加固, 使纤维在三维空间移动,并连接位于间隔元件两侧的纤维层, 然后将水刺布从间隔系统中滑脱, 形成最终产品。
对于可溶性填充物, 还可以在织物内部进行聚合物涂层, 当施加外力使内部涂层破裂时, 活性剂可以从内部渗出。
相同面密度的样品, 间隔水刺产品是普通平纹水刺布吸声指数的 1.8-3 倍。
木浆复合水刺非织造布也是一种较为先进的技术,主要有两种:
一种是木浆纤维制成浆粕后平铺在非织造布上再经水刺复合而成, 该类木浆复合水刺布产品以三明治结构居多,主要用途是擦拭布和吸湿材料; 另一种是木浆纤维先制成纸张, 纸张再与非织造布水刺复合而成, 该类产品一般都是两层结构, 主要用途为医疗卫生材料和工业擦拭布, 如手术服、防护服、印刷擦布等等。
目前, 木浆纸水刺复合非织造布的主要应用领域有食品加工、电子工业、医疗卫生等行业, 主要有工作服、防护服、手术衣、手术洞巾和手术帷帘等。
4.2针刺水刺复合技术
针刺水刺复合技术是近年来非织造布领域中衍生的又一新技术, 产品可应用于针刺非织造布、水刺非织造布交集的共性领域, 某些领域如用针刺布嫌厚度太厚, 而用水刺布又嫌物性不够高时, 针刺水刺复合材料将大显身手。
针刺水刺复合可分为在线复合和离线复合两种技术。
传
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