淺談科技與棉紡生產(chǎn)

路紅星

（河南省輝紡紡織有限公司，河南 輝縣 453600）

近10年，是中國紡織行業(yè)巨變的10年。困境中的中國棉紡行業(yè)何去何從，筆者從一個普通從業(yè)人員的視角審視這個問題，從每個企業(yè)都面臨的膠輥和空調(diào)等工作的具體管理分析認(rèn)為，棉紡行業(yè)比以往任何時候都更需要科技的支持。棉紡生產(chǎn)不能憑感覺行事，競爭優(yōu)勢離不開科技創(chuàng)新。讓科技走進(jìn)棉紡生產(chǎn)迫切且必須。

1 用移距偏差理論解釋牽伸問題

棉紡工程是一門科學(xué)技術(shù)，是以梳理、牽伸為核心任務(wù)的多學(xué)科、多工程綜合體系，可以用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行推演。

為什么低硬度膠輥較高硬度膠輥能改善條干，為什么鋁襯管膠輥比雙層膠輥改善條干效果好？其實這些都可以用牽伸原理關(guān)于移距偏差的理論來解釋［1］。公式a1＝a0E±X（E－1），其含義是說兩根平行且等長的纖維頭端距離為a0，經(jīng)過E倍的牽伸之后實際移距a1等于a0E加減移距偏差X（E－1）。這一理論要求纖維變速點的位置盡量向前鉗口靠近，減小X值達(dá)到改善條干的效果。低硬度膠輥握持弧長，是通過握持力作用點后移（也可稱之為前鉗口后移）達(dá)到減小移距偏差的目的；為使膠輥抱合在膠輥軸承上，膠輥軸承外徑就要大于雙層膠輥的內(nèi)徑，兩者之間的差值就是套差，套差的存在導(dǎo)致套制時膠體受力變形。同樣的壓力，雙層膠輥較鋁襯管膠輥變形小，握持弧短。這就好比兩根倔強系數(shù)相等的彈簧，將較長的一根用外力壓縮至與較短的一根等長，之后再用同樣的力對兩根彈簧進(jìn)行壓縮，則后者形變量大。若考慮雙層膠輥內(nèi)層膠體的彈性，同等情況下其握持弧較鋁襯管膠輥更短。

更加有效的是將牽伸力的作用點前移，通過工藝和專件使纖維變速點靠近前鉗口，從而減小移距偏差。在減小移距偏差方面，工藝和專件優(yōu)勢較膠輥更加明顯。無論是將牽伸力作用點前移還是將握持力作用點后移，客觀上都是牽伸力增大的過程。必須加大握持力，使其最小值大于牽伸力最大值，牽伸才能正常進(jìn)行。膠輥最主要的任務(wù)是增大握持力，良好的、持久的握持力特征值需要通過膠輥實現(xiàn)?；谏鲜鲈?，為更好地增大握持力，一些骨干紡橡企業(yè)研發(fā)了硬度稍高但彈性、耐磨性能更好的膠輥，已有紡紗廠選用。關(guān)于有效增大握持力，可以閱讀筆者寫的有關(guān)膠輥走熟的文章［2］。

有的紡紗廠使用加長上銷，前端居然和下銷對齊，顯然是對移距偏差理論不理解。

科學(xué)理論都針對特定的應(yīng)用范圍，移距偏差理論當(dāng)然也不例外。這一理論只能適用于平行纖維牽伸的情況；而細(xì)紗后區(qū)是對有捻度的粗紗進(jìn)行牽伸，纖維并不平行。粗紗較細(xì)處的捻度相對集中而不易牽伸，相反較粗處則易于牽伸，合理的后區(qū)牽伸使粗紗更均勻，唐文輝先生稱這種牽伸為“勻伸”，這是對牽伸理論的完善。要想全面、科學(xué)地理解牽伸理論，建議讀一讀唐文輝先生撰寫的有關(guān)文章［3］。

2 正確認(rèn)識紡織生產(chǎn)常見問題

棉紡生產(chǎn)中存在的許多問題不同程度地影響產(chǎn)量、質(zhì)量或效率，只有科學(xué)地認(rèn)識問題，才能有效地解決問題。

2.1 車間溫濕度

棉紡生產(chǎn)通過調(diào)節(jié)空氣相對濕度來調(diào)節(jié)各種半制品和成品回潮，并以此影響纖維的適紡性能；然而，很多人對相對濕度這個概念并不理解。相對濕度是水蒸汽分壓力接近同溫度下水蒸汽飽合分壓力的程度［4］，通常用百分?jǐn)?shù)表示。液態(tài)的水轉(zhuǎn)變成氣態(tài)的水需吸收能量，有人以為氣溫高相對濕度就會高，并將其總結(jié)為“有溫度就有濕度”，這實際是混淆了加濕和受濕的概念。提高紡織空調(diào)的機械露點可以有效提高車間的相對濕度，但提高車間的溫度只能加大加濕的難度。這種觀點也混淆了空氣含水量和相對濕度等概念，并機械地認(rèn)為空氣飽和含水能力是不變的，此觀點在無空氣調(diào)節(jié)經(jīng)驗的人群中有一定的普遍性。他們會在溫、濕度適紡但溫度較低時要求提高車間溫度，這成為空調(diào)管理和節(jié)能工作的主要障礙之一。應(yīng)該再強調(diào)相對濕度這個概念中的關(guān)鍵詞“同溫度下”，因為不同溫度下空氣飽和水蒸汽分壓力是不同的，溫度越高空氣飽和水蒸汽分壓力就會越高?！坝袦囟染陀袧穸取钡恼`區(qū)很容易在實踐中不攻自破，如某廠合紗車間，冬季溫度低于20℃，單獨使用噴霧加濕器很容易將車間相對濕度維持在80%以上；而其它季節(jié)車間溫度較高，單獨使用噴霧加濕方法很不理想，不得不開啟紡織空調(diào)。

2.2 電子清紗器

常用的電子清紗器有兩類，即電容式和光電式。電容式清紗器的測量原理可以理解為測量紗線的質(zhì)量，而光電式可以理解為測紗體直徑［5］。烏斯特公司設(shè)計了計算尺，方便直徑變化與質(zhì)量變化間的換算。質(zhì)量沿紗線徑向分布是比較均勻的，直徑變化量的平方與質(zhì)量變化量成正比。如果我們知道了兩者的數(shù)學(xué)關(guān)系，就等于把烏斯特計算尺記在了心上，就能較好地將一種電子清紗極限的設(shè)定經(jīng)驗借鑒到另一種上來，而不會發(fā)生照搬錯誤。

每一種清紗器都有其局限性。比如電容式清紗器對濕度敏感，光電式清紗器目前不是主流，在自動絡(luò)筒機上使用缺陷明顯。早期的光電式清紗器會將兩根沿光束方向并列的紗線識別成一根。這好比舞臺上多人表演的千手觀音，從正前方看就是一個人。使用光電式清紗器的自動絡(luò)筒機，一定要保證退出工作位的管紗能被順利地切斷剔除，細(xì)紗擋車工應(yīng)避免多次升頭形成多頭紗，以減少紗線并列的概率，絡(luò)筒上的并列紗線織到布面上就會嚴(yán)重影響布面平整。新設(shè)計的光電式清紗器可以用互不影響的兩種光源從不同角度測量紗線。

2.3 自動絡(luò)筒機

常見的自動絡(luò)筒機張力裝置有2種：柵欄式張力裝置的張力設(shè)定值越大，棉結(jié)、毛羽增長越多；張力盤式張力裝置的張力盤是主動回轉(zhuǎn)的，張力設(shè)定值越大，張力盤回轉(zhuǎn)越慢，對單位長度的紗線摩擦就越少，故棉結(jié)、毛羽增長會少一些。

2.4 膠輥損傷

膠輥損傷問題在各個紡紗廠都不同程度存在。常見的損傷除被鉤刀直接鉤傷外，還有磨傷。各種類型的顯性摩擦損傷，如啃傷、燒傷、拉傷都是動摩擦在膠輥表面做功的結(jié)果，皆發(fā)生在正常紡紗過程之外，目前主要依靠強化運轉(zhuǎn)管理、設(shè)備管理和優(yōu)化牽伸工藝解決，筆者已有文章對此詮釋［6］。

例如，紡粘膠纖維時會出現(xiàn)細(xì)紗前道膠輥拉傷問題，可以通過3種辦法解決。一是換型，使用硬度高的膠輥，也可以在硬度較低的膠輥表面涂較厚的A組份涂層；但會對條干產(chǎn)生不利影響。二是用先進(jìn)的技術(shù)解決問題，細(xì)紗機使用斷頭停喂粗紗裝置就可以有效避免膠輥磨傷；如果是電子牽伸，發(fā)生斷頭時細(xì)紗機牽伸機構(gòu)的相應(yīng)單元就會自停，能更有效地避免各類膠輥磨傷，但這項技術(shù)落實到現(xiàn)實生產(chǎn)會有漫長的研發(fā)和普及過程。其三，粗紗捻度過高是細(xì)紗膠輥被拉傷的直接原因，若粗紗擋車工杜絕接頭中的搓捻動作、紡紗工藝精準(zhǔn)到細(xì)紗較長時間、較大面積不出硬頭，就能避免膠輥拉傷。加強粗紗機設(shè)備管理，減少斷頭，規(guī)范擋車工操作及科學(xué)制定工藝都屬管理范疇。

2.5 疵品紗

紡紗過程總會或多或少產(chǎn)生疵品紗，有時甚至是突發(fā)批量性的；但每種疵點產(chǎn)生的真實原因只有1種。質(zhì)量監(jiān)控部門應(yīng)通過實踐或破壞性試驗將疪點和原因?qū)?yīng)起來，建立快速高效的解決追蹤辦法。筆者提倡運用統(tǒng)籌方法來提高效率的科學(xué)管理體系，在加強管理的同時，兼顧職工的合理訴求。

3 正視紡織行業(yè)面臨的困難

回顧紡織工業(yè)的發(fā)展，先是興起于英國，其后轉(zhuǎn)移至美國，再之后轉(zhuǎn)移到日本等國，隨后轉(zhuǎn)移至中國，它總是具有向廉價勞動力集中地區(qū)轉(zhuǎn)移的趨勢。今天科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，自動化、智能化水平越來越高，這就意味著紡織工業(yè)對人力資源的依賴會越來越低，紡織工業(yè)正面臨新的機遇；紡織產(chǎn)業(yè)的重心從發(fā)達(dá)國家轉(zhuǎn)移之后，仍依靠提供先進(jìn)紡織裝備和先進(jìn)的管理分享紡織行業(yè)的利潤。經(jīng)過幾代人的努力，我國的科技軟實力明顯增強，將先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于紡織工業(yè)，迅速提高我國紡織工業(yè)裝備自動化水平和生產(chǎn)效率，就能增強我國紡織工業(yè)的競爭優(yōu)勢。

另一方面，能源成本高，表現(xiàn)在電價不僅高于多數(shù)發(fā)達(dá)國家，也高于大多數(shù)欠發(fā)達(dá)國家，紡織工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，應(yīng)認(rèn)識到節(jié)能工作必須依靠科學(xué)才有出路，諸如淘汰普通絡(luò)筒機，使用可節(jié)能自動絡(luò)筒機，或參照細(xì)紗機的設(shè)計將負(fù)壓風(fēng)機產(chǎn)生的風(fēng)引進(jìn)空調(diào)以降低車間溫度，提升空調(diào)露點等措施。

第三，原材料成本高，應(yīng)不斷提升紡織產(chǎn)品品質(zhì)及其附加值，降低原料在總成本中的比例才有出路，這對科技的依賴不言而喻。

4 科技創(chuàng)新是行業(yè)脫困的必由之路

紡織行業(yè)面臨的困難是各種矛盾積累的結(jié)果，應(yīng)用科技創(chuàng)新積極應(yīng)對?？萍嫉脑磩恿碜陨a(chǎn)實踐，科學(xué)技術(shù)亦應(yīng)解決實際問題。筆者曾專門解析細(xì)紗機后、中下羅拉打頓問題，羅拉打頓是發(fā)展長車和大牽伸過程中出現(xiàn)的新問題［7］。大牽伸即指大粗紗定量、大牽伸倍數(shù)，也指賽絡(luò)紡形式紡紗。長車和大牽伸更節(jié)能、省工、提升質(zhì)量，是發(fā)展的必然趨勢，但長車和大牽伸的發(fā)展總會遇到諸如羅拉拆卸力矩等瓶頸，電子牽伸讓每一個牽伸單元都自轉(zhuǎn)起來，簡化和不使用傳動系統(tǒng)是克服和去除傳動瓶頸與弊端的最好方法，這是提高紡織工業(yè)數(shù)字化、信息化、智能化水平的更好選擇。電子牽伸所需技術(shù)已成熟，電子牽伸的理念還可以推廣到電錠、電子回轉(zhuǎn)鋼領(lǐng)及電子回轉(zhuǎn)假捻器以突破張力瓶頸，這需要高水平科研力量將其整合、集成創(chuàng)新。科技創(chuàng)新是紡織工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

5 結(jié)語

棉紡行業(yè)的核心競爭是效率與質(zhì)量的競爭，科技創(chuàng)新是這個行業(yè)生存和發(fā)展的不二選擇。解決棉紡生產(chǎn)中的實際問題，應(yīng)多一些理性推理，少一些感性判斷。國家應(yīng)在控制規(guī)模的同時，采用切實有效的措施進(jìn)行幫扶，不僅是在政策方面，更多的應(yīng)是科技扶持，建立紡織科技的絕對優(yōu)勢。只有建立科技優(yōu)勢，中國的紡織工業(yè)才能占據(jù)國際高端市場，才能在國際分工中分享更多、更持久的利潤。

［1］顧菊英.棉紡工藝學(xué)：下冊［M］.2版.北京：中國紡織出版社，2004.

［2］路紅星.紡紗膠輥走熟機理的探討［J］.紡織器材，2012，39（6）：32－34.

［3］唐文輝.棉紡細(xì)紗后區(qū)牽伸型式的演變與發(fā)展：一［J］.紡織器材，2012，39（2）：6－8.

［4］陳民權(quán).紡織廠空調(diào)工程［M］.2版.北京：中國紡織出版社，2001.

［5］USTER公司.QUANTUN3操作說明書［Z］.

［6］路紅星.紡紗膠輥磨傷探析［J］.紡織器材，2012，39（2）：29－31.

［7］路紅星.細(xì)紗機后、中下羅拉打頓的原因及預(yù)防［J］.紡織器材，2013，40（2）：32－34.