棉紡織科技發(fā)展現(xiàn)狀及展望

高衛(wèi)東 孫豐鑫

(江南大學(xué)，江蘇無錫，214122)

進(jìn)入21世紀(jì)以來，科技創(chuàng)新空前活躍，當(dāng)代科學(xué)技術(shù)成果呈現(xiàn)出指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，科技進(jìn)一步分化和綜合，全球科技資源的流動(dòng)和科技信息的共享更加密集，科技創(chuàng)新已成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的先導(dǎo)。我國(guó)具備目前全球體量最大、最完善的紡織產(chǎn)業(yè)體系，紡織工業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要產(chǎn)業(yè)，其科技創(chuàng)新能力的提升是我國(guó)步入國(guó)際產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國(guó)的重要途徑[1-2]。近年來，我國(guó)棉紡織行業(yè)在纖維原料開發(fā)、加工技術(shù)創(chuàng)新、新產(chǎn)品研發(fā)等方面取得了顯著進(jìn)展。

1 棉紡織纖維原料開發(fā)現(xiàn)狀

目前，棉花、滌綸、粘膠是棉紡行業(yè)的三大原料。隨著人口增長(zhǎng)和資源問題的凸顯，各國(guó)都從嚴(yán)掌控糧食用耕地，棉纖維的種植受到更多的限制，以滌綸短纖和粘膠短纖為主的化纖類棉紡原料的優(yōu)勢(shì)日益突出[3-4]。2018年三類主要棉紡原料從用量上看，棉花、滌綸、粘膠分別占比39%、32%、18%，其他纖維原料占11%。2018年我國(guó)棉紡用棉纖維755萬t，與2017年持平，從發(fā)展的觀點(diǎn)看，非棉纖維在棉紡織中將占據(jù)越來越重要的地位[5]。

1.1 棉纖維原料的改良

棉花作為棉紡行業(yè)的主要原料之一，棉纖維原料成本在生產(chǎn)成本中的占比達(dá)50%～75%，同時(shí)棉纖維的形態(tài)、性能等直接影響棉紡織品的質(zhì)量，進(jìn)而關(guān)系到產(chǎn)品的市場(chǎng)價(jià)值。棉纖維作為生物質(zhì)原生纖維的大宗纖維品種，主要研究工作之一就是品種改良。研究人員通過提高衣分、單株鈴數(shù)和鈴重來提高皮棉產(chǎn)量，包括最初的亞洲棉與大陸棉的初步改良，以及后來的棉花豐產(chǎn)性以及優(yōu)質(zhì)抗病性的綜合提升和轉(zhuǎn)基因抗蟲棉育種等，我國(guó)在棉花培育與品種改良方面做了大量工作[6]。

1.2 再生纖維素纖維進(jìn)展

從初代為了解決棉纖維短缺而面市的普通粘膠，到高濕模量的第二代粘膠纖維，再到崇尚自然環(huán)保與穿著舒適性的新一代粘膠纖維的誕生，再生纖維素生產(chǎn)技術(shù)不斷取得突破[7]。目前，再生纖維素纖維在棉紡織原料中占據(jù)重要一席，逐漸成為棉紡行業(yè)的主要原料，特別是粘膠纖維已成為噴氣渦流紡領(lǐng)域占據(jù)比重最大的纖維原料。莫代爾纖維和萊賽爾纖維作為再生纖維素的大宗產(chǎn)品，分別以其高濕模量和紡絲溶劑的高回收率受到棉紡市場(chǎng)的青睞[8-9]。2018年我國(guó)自主開發(fā)的首條單產(chǎn)3萬t的萊賽爾纖維生產(chǎn)線成功開車[10]。

1.3 聚酯纖維應(yīng)用進(jìn)展

聚酯纖維中以滌綸為大宗，滌綸在過去20年中增長(zhǎng)速度迅猛[11]，2017年我國(guó)滌綸產(chǎn)量達(dá)3 934萬t，居世界首位。中國(guó)產(chǎn)業(yè)調(diào)研網(wǎng)發(fā)布的《2019年—2025年中國(guó)滌綸纖維制造行業(yè)全面調(diào)研與發(fā)展趨勢(shì)分析報(bào)告》顯示，截至2018年9月我國(guó)滌綸長(zhǎng)絲行業(yè)現(xiàn)有名義產(chǎn)能合計(jì)3 634萬t，預(yù)計(jì)2019年和2020年名義產(chǎn)能分別可達(dá)3 936萬t與4 411萬t。當(dāng)前行業(yè)前六名及名義產(chǎn)能市場(chǎng)占有率分別為：桐昆集團(tuán)股份有限公司14.9%，浙江恒逸集團(tuán)有限公司13.7%，浙江省新鳳鳴集團(tuán)股份有限公司9.1%，江蘇盛虹化纖有限公司5.2%，恒力集團(tuán)有限公司4.8%，榮盛化纖集團(tuán)有限公司4%。此外，我國(guó)在利用廢舊聚酯瓶片和廢舊紡織品生產(chǎn)再生滌綸短纖產(chǎn)品方面處于世界前列，目前廣泛應(yīng)用于棉紡紗領(lǐng)域[12]。

1.4差別化與功能化纖維受到關(guān)注

差別化、功能化賦予纖維更高的附加值，改善服用性能，滿足服裝與家紡等領(lǐng)域的需求，已成為棉紡織原料發(fā)展的重要方向，也屬于國(guó)家鼓勵(lì)類紡織產(chǎn)業(yè)。差別化纖維與常規(guī)普通化學(xué)纖維相比，在橫截面、纖維細(xì)度、纖維組分構(gòu)成和染色性方面存在差異，我國(guó)差別化纖維用量不斷提高，預(yù)計(jì)到2020年，差別化纖維占普通化學(xué)纖維比例可達(dá)65%。此外，對(duì)棉紡產(chǎn)品的功能化研究日益受到關(guān)注，其主要途徑包括功能化整理或混紡功能化纖維等，使之具有阻燃、疏水、抗菌等功能[13-15]。

2 棉紡織加工科技的進(jìn)展

2.1 紡織成形技術(shù)

2.1.1 環(huán)錠紡高速化技術(shù)

紡紗裝備隨著材料科學(xué)研究成果和微電子控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用，生產(chǎn)能力和水平不斷提高，紡紗裝備的生產(chǎn)速度有了較大提升。從粗紗機(jī)來看，目前國(guó)內(nèi)錠速大多在1 200 r/min，卓郎Zinsetspced5A型粗紗機(jī)錠速在1 500 r/min ～1 600 r/min，最高達(dá)1 800 r/min；在細(xì)紗機(jī)方面，國(guó)內(nèi)細(xì)紗機(jī)最高已超過20 000 r/min，基本接近國(guó)際先進(jìn)水平，國(guó)際上立達(dá)、青澤、豐田與朗維等公司生產(chǎn)的細(xì)紗機(jī)，設(shè)計(jì)錠速均達(dá)25 000 r/min，實(shí)際生產(chǎn)都超過20 000 r/min[16]68-69。

2.1.2 環(huán)錠紗品種品質(zhì)提升技術(shù)

環(huán)錠紡技術(shù)的探索從未停止，紡紗新技術(shù)的出現(xiàn)既有利于紡紗技術(shù)與設(shè)備水平的提升，也為環(huán)錠紡新品種與品質(zhì)提升提供了可能[17]。

柔潔紡技術(shù)[18]：針對(duì)環(huán)錠紡紗過程，在紡紗三角區(qū)加裝柔順光潔處理裝置，通過柔順光潔處理裝置的熨燙接觸面形成柔化接觸區(qū)，瞬間降低纖維剛度，大幅提高纖維易變形和受控能力。采用柔潔紡技術(shù)能有效降低紡紗毛羽，紡紗強(qiáng)力和條干水平也有所提高。

扭妥紡技術(shù)[19]：通過在環(huán)錠細(xì)紗機(jī)前羅拉與導(dǎo)紗鉤之間安裝纖維排列調(diào)整裝置，改善成紗結(jié)構(gòu)，降低紗線的扭矩，從而實(shí)現(xiàn)低捻度、高品質(zhì)、柔軟紗線的紡制。

數(shù)碼紡技術(shù)[20]：在細(xì)紗機(jī)上對(duì)后羅拉系統(tǒng)進(jìn)行改造，并由數(shù)控轉(zhuǎn)動(dòng)裝置協(xié)同，達(dá)到在環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上以不同速度喂入兩根或多根粗紗的目的，實(shí)現(xiàn)多根粗紗的纖維多元混和，可紡制混色紗、段彩紗、竹節(jié)紗等多個(gè)品種紗線。

2.1.3 噴氣渦流紡技術(shù)

噴氣渦流紡是由日本村田公司在噴氣紡紗技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)并率先投入市場(chǎng)的一種新型紡紗技術(shù)，通過將條子直接喂入牽伸裝置，須條從前羅拉鉗口輸出，由渦流的負(fù)壓吸入形成芯纖維，當(dāng)纖維的末端脫離前羅拉時(shí)，因渦流作用而擴(kuò)張，隨著紗條的向前運(yùn)動(dòng)，纖維末端纏繞于紗芯上而成紗。噴氣渦流紡紗機(jī)紡紗速度目前可達(dá)500 m/min[21]，相比環(huán)錠紡快近20倍。噴氣渦流紡以其速度快、效率高、工序短、用工少、自動(dòng)化程度高等優(yōu)勢(shì)廣泛用于粘膠等化學(xué)紗線的紡制，目前我國(guó)噴氣渦流紡紗機(jī)已實(shí)現(xiàn)研發(fā)定型并投入生產(chǎn)。

2.1.4 無梭織機(jī)高速化與節(jié)能降耗技術(shù)

織機(jī)的高速化與節(jié)能降耗仍是織造技術(shù)發(fā)展的主要任務(wù)。近年來，無梭織機(jī)車速得到了快速發(fā)展，智能化水平的提升進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗?？棛C(jī)在不斷提升速度的基礎(chǔ)上，穩(wěn)定性、適用性與運(yùn)行可靠性也逐漸提高。

噴氣織機(jī)：日本津田駒公司主打高速化，噴氣織機(jī)車速可達(dá)2 015 r/min；日本豐田公司主推智能節(jié)氣與電子開口，實(shí)現(xiàn)節(jié)能提速。國(guó)內(nèi)青島天一集團(tuán)紅旗紡織機(jī)械有限公司噴氣織機(jī)轉(zhuǎn)速超過1 500 r/min，達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平；長(zhǎng)嶺紡織機(jī)電科技有限公司實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)首家8色引緯織造，并實(shí)現(xiàn)了高效節(jié)能[16]94-95。

噴水織機(jī)：日本津田駒公司噴水織機(jī)采用短動(dòng)程打緯、強(qiáng)韌機(jī)架等，進(jìn)一步減少能耗。國(guó)內(nèi)噴水織機(jī)車速普遍提高到700 r/min ～900 r/min，入緯率可達(dá)2 500 m/min，部分國(guó)產(chǎn)噴水織機(jī)演示車速高達(dá)1 400 r/min[16]95-96。

劍桿織機(jī)：劍桿織機(jī)以品種適應(yīng)性強(qiáng)為特色，德國(guó)多尼爾織機(jī)可16色選緯，生產(chǎn)從絲織物到玻璃纖維等多個(gè)品種；比利時(shí)必佳樂新推出的劍桿織機(jī)展示車速達(dá)850 r/min，機(jī)電一體化程度顯著提升。國(guó)內(nèi)浙江泰坦數(shù)碼高速劍桿織機(jī)車速為636 r/min，達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平；山東日發(fā)紡織機(jī)械有限公司率先應(yīng)用開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速技術(shù)，顯著降低電機(jī)能耗[16]93-94。

2.2 智能制造技術(shù)

2.2.1 智能化在線監(jiān)測(cè)紡紗技術(shù)

紡紗生產(chǎn)過程中工藝參數(shù)的在線檢測(cè)、自動(dòng)控制和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、智能化管理、數(shù)據(jù)分析及遠(yuǎn)程診斷等信息化管理技術(shù)和系統(tǒng)的應(yīng)用，使得細(xì)紗機(jī)高度自動(dòng)化并更加靈活，是當(dāng)前和未來關(guān)注的重點(diǎn)[22]。目前普瑞美公司的Ultimo 細(xì)紗機(jī)單錠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總裝機(jī)量超過750萬錠，實(shí)現(xiàn)了能耗/牽伸監(jiān)測(cè)并配備粗紗自停裝置；北京經(jīng)緯紡機(jī)新技術(shù)有限公司的細(xì)紗機(jī)單錠智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)弱捻、空置、不良錠的檢測(cè)，并具有粗紗停喂功能；陜西長(zhǎng)嶺紡織機(jī)電科技有限公司的單錠在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可對(duì)輸出斷頭類別、斷頭率、接頭時(shí)間進(jìn)行分析，并實(shí)現(xiàn)對(duì)捻度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；日照品特裕華紡織科技有限公司開發(fā)了單錠監(jiān)測(cè)模塊、粗紗自停裝置以及品特FANI紡紗軟件，實(shí)施對(duì)斷頭、弱捻、空錠、機(jī)臺(tái)效率的匯總分析。

2.2.2 自動(dòng)穿經(jīng)技術(shù)

現(xiàn)代化電子技術(shù)使自動(dòng)穿經(jīng)機(jī)成為現(xiàn)實(shí)。目前以瑞士Staubli自動(dòng)穿經(jīng)機(jī)較為先進(jìn)，其通過精密的機(jī)械結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確地完成穿經(jīng)紗動(dòng)作，而且在穿經(jīng)前圖像傳感器可分別檢測(cè)每一根紗的情況，可將錯(cuò)紗檢測(cè)出來并加以糾正，同時(shí)能保證不會(huì)有雙根紗同時(shí)穿入一個(gè)綜絲孔里[23]。瑞士Staubli自動(dòng)穿經(jīng)機(jī)主要有以下機(jī)型：DELTA 110型自動(dòng)穿經(jīng)機(jī)針對(duì)具有普通穿經(jīng)需求的織造廠而設(shè)計(jì)，以140根/min的穿經(jīng)速度將經(jīng)軸的經(jīng)紗穿入綜絲、停經(jīng)片和鋼筘；DELTA100型自動(dòng)穿經(jīng)機(jī)針對(duì)長(zhǎng)絲織造而設(shè)計(jì)，僅將經(jīng)紗直接穿入綜絲和鋼筘；SAFIR S80型自動(dòng)穿經(jīng)機(jī)為高性能穿經(jīng)裝置，它能滿足高生產(chǎn)率、寬幅的要求；SAFIR S30型穿經(jīng)機(jī)能很好滿足生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)織物或最多使用12頁綜框和無停經(jīng)片的長(zhǎng)絲織造的需求。

2.2.3 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)主要集中在織物的仿真模擬、CAD系統(tǒng)的集成化和智能化等方面[24]。國(guó)外計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)比較成熟，主要有美國(guó)AVL公司的WeaveMaker織物設(shè)計(jì)系統(tǒng)，德國(guó)EAT公司的Design Scope Victor紋織系統(tǒng)，荷蘭NedGraphics公司的NedGraphicsTextile系統(tǒng)，英國(guó)Bonass公司的Cap系統(tǒng)等[16]106-107。國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā)相對(duì)較晚，目前主要有浙大經(jīng)緯公司的棉織像景自動(dòng)處理軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)單一品種織物設(shè)計(jì)流程的完全自動(dòng)化；浙江大學(xué)設(shè)計(jì)的紡織物定制平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)行業(yè)信息整合、紡織物一站式定制，并將可網(wǎng)絡(luò)化的紡織CAD技術(shù)封裝成云服務(wù)插件，解決了傳統(tǒng)紡織CAD軟件使用成本高以及維護(hù)不便等問題。

2.2.4 生產(chǎn)流程連續(xù)化與智能化技術(shù)

在國(guó)家“機(jī)器換人”產(chǎn)業(yè)政策的驅(qū)動(dòng)下，棉紡加工在棉卷接頭、條筒自動(dòng)供應(yīng)運(yùn)輸系統(tǒng)、粗紗自動(dòng)落紗及粗細(xì)聯(lián)、細(xì)絡(luò)聯(lián)、筒紗自動(dòng)打包與運(yùn)輸系統(tǒng)等方面不斷完善，連續(xù)化和智能化水平進(jìn)一步提升。具有代表性的成果包括：經(jīng)緯紡織機(jī)械股份有限公司的JWF1562型細(xì)紗機(jī)與青島宏大紡織機(jī)械有限責(zé)任公司的SMARO型自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)聯(lián)合，形成細(xì)絡(luò)聯(lián)系統(tǒng)；青島環(huán)球集團(tuán)股份有限公司研發(fā)了完全自主創(chuàng)新的筒紗智能包裝物流系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)首創(chuàng)無人化筒紗智能包裝物流系統(tǒng)，其單紗篩選配重系統(tǒng)、無反射板激光導(dǎo)航AGV等技術(shù)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外空白；此外青島環(huán)球集團(tuán)股份有限公司在汲取全球粗細(xì)聯(lián)裝備優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，研發(fā)了CMT系列粗細(xì)聯(lián)裝備[25]。

2.3 綠色生產(chǎn)技術(shù)

2.3.1 環(huán)保漿料及智能化上漿技術(shù)

當(dāng)前生態(tài)紡織與環(huán)保要求推動(dòng)著符合環(huán)保概念漿料的開發(fā)與應(yīng)用。因此，采用環(huán)保漿料、創(chuàng)新漿料產(chǎn)品和智能化上漿工藝技術(shù)、形成綠色環(huán)保漿紗技術(shù)體系是當(dāng)前經(jīng)紗上漿的發(fā)展方向[26]。

適于中低溫上漿的高性能漿料：該類漿料研發(fā)主要從新型高性能漿料、易降解與易處理輔助聚合漿料、環(huán)保輔助平滑油劑等方面著手。目前主要成果包括：適用于中低溫漿紗技術(shù)的無吸濕再黏聚丙烯酸類漿料、高性能變性淀粉漿料等。

低上漿、易退漿技術(shù)：主要從上漿系統(tǒng)、上漿工藝等方面展開研究。近年研發(fā)成功的泡沫上漿關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用項(xiàng)目促進(jìn)了經(jīng)紗上漿和退漿生產(chǎn)的低耗、節(jié)能和減排，獲得2015年度中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

闊幅化、智能化漿紗機(jī)研發(fā)：現(xiàn)代漿紗機(jī)逐漸趨向闊幅化與高架化及多漿槽和多單元傳動(dòng)。漿紗設(shè)備在精益制造、數(shù)字化、智能化、信息化生產(chǎn)管理應(yīng)用方面有大的進(jìn)步。

2.3.2 綠色化與智能化染整技術(shù)

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)染整業(yè)年耗水量超過100億t，廢水排放量約占工業(yè)總排放量的35%。因此引導(dǎo)印染行業(yè)向技術(shù)密集、資源節(jié)約、環(huán)境友好型產(chǎn)業(yè)發(fā)展意義重大。棉紡行業(yè)主要有散纖維染色與筒子紗染色兩類，目前棉紡行業(yè)的染整技術(shù)發(fā)展在綠色化與智能化染色技術(shù)上取得進(jìn)展[27-28]。

散纖維綠色化染色技術(shù)：在散纖維的染色中通過采用微懸浮染色技術(shù)，提升染料的分散均勻性，顯著提高上染率，降低能耗，實(shí)現(xiàn)染料的高利用率，減少染料浪費(fèi)；此外，利用有機(jī)溶劑代替水作為染色介質(zhì)，可以解決染色用水問題，減少對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)由于溶劑高分散性，使得染色速度更快，推進(jìn)生態(tài)綠色化染整的發(fā)展。

筒子紗智能化染色技術(shù)：筒子紗染色中采用筒紗數(shù)字化自動(dòng)染色成套技術(shù)與裝備，通過染料自動(dòng)加料裝置、液體助劑自動(dòng)加料裝置、粉體助劑自動(dòng)加料等協(xié)調(diào)配合，實(shí)現(xiàn)了紡織染色全流程數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化，全面提升了染色效率，降低了復(fù)染率，達(dá)到省時(shí)、節(jié)能、節(jié)水效果，減少了污染，推動(dòng)紡織綠色染整的發(fā)展。

3 棉紡織新產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)

3.1 紗線新產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)

當(dāng)前通過纖維混和、包覆、“花式”以及“減量”等方式實(shí)現(xiàn)了多元化與復(fù)合化特征。主要包括纖維原料的多元化組合，加工工藝和方法的復(fù)合化以及紗線結(jié)構(gòu)、性能與風(fēng)格復(fù)合化和多樣化?；诙嘣?、復(fù)合化與風(fēng)格化的發(fā)展趨勢(shì)，各類紗線新產(chǎn)品也不斷涌現(xiàn)。

3.1.1 混和——多種短纖維混紡紗

為了滿足最終產(chǎn)品對(duì)紗線的不同性能要求，兩種或兩種以上纖維的混紡紗線日益受到關(guān)注，目前主要的纖維混紡紗原料包括天然的棉、毛、絲、麻纖維，合成的滌綸、粘膠、腈綸、錦綸等纖維以及為了達(dá)到某些特殊要求而添加的功能性纖維等。

3.1.2 包覆——各式包芯紗

短纖/長(zhǎng)絲包芯紗：以化纖長(zhǎng)絲為芯絲，在芯紗外包覆短纖維。芯絲為氨綸等彈力長(zhǎng)絲的包芯紗最為普遍，此外也有以滌綸長(zhǎng)絲為芯紗的。包覆的短纖多以棉為主，也有包覆化學(xué)短纖維的。

短纖/短纖紗包芯紗：在細(xì)紗機(jī)上用已經(jīng)紡制的細(xì)號(hào)紗作為芯紗，將粗紗條經(jīng)牽伸后加捻包覆在細(xì)號(hào)芯紗周圍，形成短纖維包短纖紗的結(jié)構(gòu)，這種產(chǎn)品雖呈現(xiàn)復(fù)合纖維的皮芯型結(jié)構(gòu)，但芯紗較細(xì)，成本相對(duì)較高。

短纖皮芯結(jié)構(gòu)紗：通過特殊的前紡工藝技術(shù)，制得具有皮芯結(jié)構(gòu)的粗紗，將兩種纖維束粗紗通過環(huán)錠紡成紗，形成短纖維的皮芯結(jié)構(gòu)紗。

3.1.3 “花式”——各類花式紗

在紡紗過程中，通過局部改變紗線細(xì)度，或通過變化纖維顏色或種類形成色彩效應(yīng)，以及將這兩種效果結(jié)合起來都能形成花式紗產(chǎn)品。產(chǎn)品種類包括竹節(jié)紗、點(diǎn)子紗、段彩紗、混色紗等，并演變出一系列的花式新品種，如竹節(jié)段彩紗、段彩平紗、波浪竹節(jié)紗等。

3.1.4 “減量”——低捻度紗與超細(xì)號(hào)紗

低捻度紗：降低紗線捻度有利于降低紗線的內(nèi)應(yīng)力，提升紗線的柔軟性和形態(tài)穩(wěn)定性。作為一種新型紡紗方法，通過控制前羅拉和導(dǎo)紗鉤之間的纖維排列與集聚，實(shí)現(xiàn)了低捻度紗線的紡制，改善成紗結(jié)構(gòu)，降低紗線的扭矩。

超細(xì)號(hào)紗：棉纖維紡制成的超細(xì)號(hào)紗具有柔軟細(xì)膩、做工精細(xì)和良好的穿著舒適性等優(yōu)點(diǎn)，因此被人們所喜愛。一部分企業(yè)通過技術(shù)創(chuàng)新成功開發(fā)出細(xì)度達(dá) 1.94 tex純棉紗線，1 000 m紗質(zhì)量?jī)H有1.94 g，可用于高檔襯衣等面料產(chǎn)品[29]。

3.2 面料新產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)

3.2.1 異質(zhì)經(jīng)緯交織技術(shù)

隨著織物產(chǎn)品多樣化需求的日益提升，采用不同種類、色彩、規(guī)格的經(jīng)緯紗進(jìn)行織造，可實(shí)現(xiàn)織物豐富的布面效果，締造獨(dú)特織物外觀。主要品種包括通過麻纖維經(jīng)紗與棉纖維緯紗織造的兼具麻的粗獷和棉的柔軟風(fēng)格的織物；竹節(jié)緯紗與普通經(jīng)紗交織的獨(dú)特外觀效果的織物；不同經(jīng)緯紗顏色構(gòu)成的條格效果布面系列產(chǎn)品等。

3.2.2 多元異質(zhì)經(jīng)紗織造技術(shù)

為了豐富織物產(chǎn)品種類，隨著機(jī)織技術(shù)與工藝的提升，織物產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了多種經(jīng)紗織造，通過嚴(yán)格控制整經(jīng)、漿紗工藝，合理調(diào)整織機(jī)上機(jī)張力和工藝參數(shù)，實(shí)施有效的經(jīng)紗分絞等措施，成功開發(fā)出多種類經(jīng)紗混和織造的獨(dú)特風(fēng)格織物產(chǎn)品。例如：細(xì)號(hào)紗和粗號(hào)紗同為經(jīng)紗的織物產(chǎn)品；采用上下雙經(jīng)軸織造方法，經(jīng)紗為棉滌、粘滌交錯(cuò)分布紡制的織物面料；表經(jīng)里經(jīng)采用不同親疏水性能經(jīng)紗開發(fā)的排汗導(dǎo)濕功能性面料等。

3.2.3 長(zhǎng)絲色織技術(shù)

由于化纖長(zhǎng)絲織造產(chǎn)業(yè)與色織產(chǎn)業(yè)在工藝特點(diǎn)上有很大的相似性，而且有色長(zhǎng)絲織造的產(chǎn)品具有成本低、功效高、色牢度好和附加值高等諸多優(yōu)勢(shì)，目前色織行業(yè)中使用筒子染色、熔體染色長(zhǎng)絲生產(chǎn)長(zhǎng)絲色織家紡面料、長(zhǎng)絲色織窗簾、長(zhǎng)絲色織裝飾布、沙發(fā)布及長(zhǎng)絲色織服裝面料的已經(jīng)占有一定比重。

4 棉紡織科技展望

總體來看，棉紡織科技在原料的多元化與功能化、加工技術(shù)的自動(dòng)化與智能化、新產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新與功能提升等方面都進(jìn)步顯著，但是從發(fā)展的觀點(diǎn)來看，紡織行業(yè)面臨的原料、資源、能源、勞動(dòng)力與環(huán)境等方面的壓力會(huì)日益突出，我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到棉紡織行業(yè)科技創(chuàng)新的緊迫性，加強(qiáng)對(duì)棉紡織產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效益的綜合提升，主要總結(jié)以下五方面。

(1)纖維原料的差別化、功能化與性能提升。差別化纖維將繼續(xù)以改善穿著舒適性、形態(tài)保持性和維護(hù)保養(yǎng)便捷性為目標(biāo)，通過纖維截面形態(tài)、縱向形態(tài)和復(fù)合組分設(shè)計(jì)，使化學(xué)纖維實(shí)現(xiàn)高仿真效果；纖維的功能耐久性較后整理的織物具有優(yōu)勢(shì)，今后從現(xiàn)有功能提升向創(chuàng)新功能方向發(fā)展，從單一功能向多功能組合方向發(fā)展；常規(guī)化學(xué)纖維品種的后道加工性能通過化學(xué)或物理的方法加以改進(jìn)，從而使得纖維的成網(wǎng)性、可紡性、濕加工性能和染色性得到提高；具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫的芳綸、聚酰亞胺、超高分子量聚乙烯等高性能纖維在棉紡織上更多地進(jìn)入推廣應(yīng)用階段，用于制備純紡紗和復(fù)合紗。

(2)紡紗無人值守與短流程化。紡紗過程在線測(cè)控技術(shù)方面，尤其是智能化精準(zhǔn)測(cè)控分析，既保證設(shè)備的高速、高效和產(chǎn)品品質(zhì)，又為少人化值守和低強(qiáng)度值守提供可能；環(huán)錠紗在適紡纖維種類和紗線品種適應(yīng)性方面有其顯著優(yōu)勢(shì)，但其斷頭需要人工操作處理，而一旦攻克環(huán)錠紡斷頭自動(dòng)接頭，將會(huì)使其生命力大為提高；在環(huán)錠紡工藝流程上，縮短從散纖維到成紗的工藝流程也是紡織技術(shù)的重要方面，環(huán)錠紡首先要實(shí)現(xiàn)清-梳-并聯(lián)合工藝，以及再和粗-細(xì)-絡(luò)工藝連接；噴氣渦流紡將粗、細(xì)和絡(luò)一步法實(shí)現(xiàn)，紡紗速度高達(dá)500 m/min，未來進(jìn)一步的發(fā)展主要是突破細(xì)號(hào)紗和天然纖維原料的紡紗。

(3)織造的自動(dòng)化與少人化。前織工序的半制品傳輸將逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，包括整經(jīng)筒子上架、經(jīng)軸入庫(kù)和出庫(kù)就位(漿紗機(jī))、織軸入庫(kù)和出庫(kù)、布卷自動(dòng)運(yùn)送等，顯著降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；自動(dòng)穿經(jīng)技術(shù)、漿紗自動(dòng)排花技術(shù)、織機(jī)自動(dòng)供緯技術(shù)、緯紗斷頭自動(dòng)處理技術(shù)、織物在線自動(dòng)驗(yàn)布技術(shù)將不斷突破和完善，工人勞動(dòng)強(qiáng)度減低，生產(chǎn)效率提高；織機(jī)電動(dòng)提綜裝置為高速化和便捷地翻改品種創(chuàng)造了條件，智能化設(shè)計(jì)的噴氣織機(jī)實(shí)際生產(chǎn)速度超過每分鐘千緯以上，引緯氣流場(chǎng)得到進(jìn)一步優(yōu)化，噴嘴啟閉更為精準(zhǔn)，每緯壓縮空氣消耗進(jìn)一步降低；相對(duì)而言，機(jī)織物產(chǎn)品種類繁多，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用，但樣品的存儲(chǔ)和快捷的檢索利用還有待開發(fā)，開發(fā)界面美觀、功能實(shí)用、效果逼真、功能強(qiáng)大的紡織面料設(shè)計(jì)和管理系統(tǒng)是今后發(fā)展的重點(diǎn)。

(4)智能制造技術(shù)走向高端。進(jìn)一步提升棉紡織機(jī)器的智能化水平，提高裝備的生產(chǎn)效率、功能以及自動(dòng)化、數(shù)字化水平。推進(jìn)具有自動(dòng)感知、智慧決策、自動(dòng)執(zhí)行功能的高端智能裝備的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)和應(yīng)用；利用傳感器和網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)紡織裝備生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和生產(chǎn)任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)分發(fā)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)棉紡織生產(chǎn)的訂單管理、計(jì)劃排程管理、生產(chǎn)調(diào)度管理、工藝管理、庫(kù)存管理、質(zhì)量監(jiān)控等；從產(chǎn)品的分析、測(cè)量和檢測(cè)開始，包括原料的自動(dòng)選配、生產(chǎn)工藝的自動(dòng)生成、自動(dòng)調(diào)度和排程，優(yōu)化工藝流程，利用柔性化紡織加工裝備實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全面互聯(lián)化、精益制造和敏捷制造以及制造過程中的節(jié)能、降耗、減排；推動(dòng)信息化技術(shù)在紡織生產(chǎn)、研發(fā)、管理、倉(cāng)儲(chǔ)、物流等各環(huán)節(jié)廣泛運(yùn)用。在棉紡織行業(yè)建設(shè)自動(dòng)化和智能化生產(chǎn)、在線工藝和質(zhì)量監(jiān)控、自動(dòng)輸送包裝、智能倉(cāng)儲(chǔ)、智能管理為主要特征的數(shù)字化、智能化工廠(車間)。

(5)綠色生產(chǎn)不斷進(jìn)步。紡織污水量和COD排放量分別居全國(guó)各行業(yè)第5位和第2位，過去PVA退漿廢水的處理很難，長(zhǎng)期積累會(huì)導(dǎo)致生態(tài)破壞，形成環(huán)境污染；因此研發(fā)綠色環(huán)保漿料與少上漿、易退漿技術(shù)是今后發(fā)展的方向之一；生物酶將進(jìn)一步在紡織品的前處理(退漿)和后整理加工(酶洗)中推廣應(yīng)用。目前生物酶已被廣泛用于淀粉漿的退漿工序，與堿退漿工藝相比，退漿過程節(jié)能50%以上，退漿廢水COD含量有大幅度降低；采用生態(tài)環(huán)保的非水介質(zhì)代替水作為染色介質(zhì)，與傳統(tǒng)工藝相比，節(jié)約用水、染料和助劑，并且染料介質(zhì)回收率高。