棉紡織生產(chǎn)中空氣環(huán)境的控制與管理

徐 旻，龔國符

(1.中國企業(yè)管理無錫培訓(xùn)中心；2.無錫市紡織工程學(xué)會：江蘇 無錫 214000)

1 空氣環(huán)境控制技術(shù)的發(fā)展

棉紡織生產(chǎn)中的空氣環(huán)境控制，是指控制生產(chǎn)環(huán)境中空氣的溫度、相對濕度、流動速度、含塵濃度和新鮮度(簡稱“五度”)。在不同的空氣環(huán)境下，纖維性能會發(fā)生不同的變化，影響棉紡織各工序的生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量，其中溫度和相對濕度對纖維性能和產(chǎn)品質(zhì)量影響更大[1]。如果溫濕度控制不好，將會使生產(chǎn)狀況惡化，影響半成品和成品的產(chǎn)量和質(zhì)量。生產(chǎn)車間的空氣條件還會影響職工的身心健康，從而影響生產(chǎn)效率。人體感覺到的冷或熱，不僅取決于空氣溫度的高低，還與空氣的相對濕度、空氣流速以及周圍物體的表面溫度有關(guān)。通常把這幾種因素對人體舒適感的綜合影響稱為“實感溫度”，車間作業(yè)氣象條件中常參考?xì)庀箢A(yù)報用“不舒指數(shù)Ib”表示。Ib=0.72(Td+Tw)+40.6，Td代表干球溫度，Tw代表濕球溫度。當(dāng)Ib值為60～74時，人體皮膚感覺舒適。

從棉紡織空氣環(huán)境控制技術(shù)的發(fā)展看，20世紀(jì)40年代以前，各棉紡織企業(yè)均采用側(cè)墻送風(fēng)、天窗排風(fēng)、噴霧裝置調(diào)節(jié)生產(chǎn)車間溫濕度的方法，車間設(shè)置暖氣管網(wǎng)以備冬季采暖之用，清花工序設(shè)有塵塔、塵室，濾塵設(shè)施簡陋。夏季高溫時，車間溫度常高于36 ℃，紡紗困難，飛花、飛塵多，影響工人的身心健康。之后，棉紡織企業(yè)大力改善車間生產(chǎn)條件，開始增裝空調(diào)送風(fēng)機(jī)。

20世紀(jì)60年代后，隨著棉紡織業(yè)迅速發(fā)展以及設(shè)備高速化，發(fā)熱量大幅增加，企業(yè)的應(yīng)對方法多為：不斷增裝送風(fēng)機(jī)、加大送風(fēng)量；將老式風(fēng)機(jī)和水泵改造為玻璃鋼高效風(fēng)機(jī)和高效水泵；擴(kuò)大總風(fēng)道截面積，增加支風(fēng)道；將細(xì)紗車間電機(jī)排風(fēng)下移至地溝，完成上送風(fēng)、下排風(fēng)、回風(fēng)利用、回水利用等空調(diào)系統(tǒng)改造。20世紀(jì)60年代后期，各棉紡織企業(yè)開始逐步增裝人工制冷設(shè)備，如使用蒸汽噴射式制冷、螺桿式制冷、溴化鋰吸收式制冷等設(shè)備[2]。

從20世紀(jì)60年代開始，各棉紡織企業(yè)廢棄了原有的塵塔、旋風(fēng)式集塵器，逐步采用了布袋濾塵、塵籠濾塵、復(fù)合式濾塵等除塵技術(shù)和設(shè)施；20世紀(jì)80年代引進(jìn)國外先進(jìn)設(shè)備如瑞士Luwa等濾塵設(shè)備，學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)，濾塵效果得到提升，到現(xiàn)在先進(jìn)的國產(chǎn)濾塵設(shè)備已得到了廣泛運用。

通過多年的技術(shù)改造，棉紡織企業(yè)已擁有先進(jìn)的制冷、濾塵、空調(diào)等空氣環(huán)境控制技術(shù)和設(shè)施。細(xì)紗平均萬錠送風(fēng)量由過去不足2×104m3/h增加到1×105m3/h及以上，平均百臺織布機(jī)送風(fēng)量達(dá)到4×104m3/h～6×104m3/h，生產(chǎn)車間新風(fēng)量大于50 m3/(h·人)，系統(tǒng)新風(fēng)量超過總風(fēng)量的10%，平均萬錠制冷量達(dá)670 kW～880 kW，空氣含塵量由過去10 mg/m3降至3 mg/m3以下。目前，許多紡織企業(yè)實行智能制造，空氣環(huán)境已實現(xiàn)了電腦集中監(jiān)測和車間溫濕度全自動恒溫恒濕控制?？照{(diào)、濾塵等技術(shù)的進(jìn)步，極大改善了企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境，保障了生產(chǎn)的發(fā)展和職工的身心健康，為紡織產(chǎn)品的質(zhì)量提供了保障，為紡織業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展提供了條件。

2 空氣環(huán)境與纖維性能及工藝的關(guān)系

2.1 溫度與纖維性能及工藝

2.1.1在棉紡織生產(chǎn)空氣環(huán)境控制要素中，溫度和相對濕度的控制尤為重要。各生產(chǎn)工序的溫度，一般應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝要求結(jié)合保障工人身體健康的衛(wèi)生要求進(jìn)行控制。在棉紡織生產(chǎn)過程中，需保持纖維和紗線柔軟、靜電少，故溫度不宜過低。

2.1.2以棉纖維生產(chǎn)為例，由于所用膠輥硬度低，要求棉蠟軟化且不粘，車間溫度不低于18 ℃(亦不宜太高，以防棉蠟熔化過度而發(fā)粘)。

2.1.3棉纖維的吸濕性能隨空氣溫度的降低而增加。溫度高時，棉纖維的拉伸強(qiáng)度降低，當(dāng)溫度為10 ℃～30 ℃時，溫度每升高1 ℃，棉纖維強(qiáng)力降低0.3%～0.8%；而溫度每升高1 ℃，棉纖維伸長度增加0.2%～0.3%。

2.1.4當(dāng)溫度低于18.3 ℃時，棉蠟呈硬化狀態(tài)，棉纖維比較脆弱，影響成紗條干均勻度，斷頭率增加；當(dāng)溫度超過27 ℃時，棉蠟開始熔化，棉纖維間發(fā)生粘著，影響紡紗的牽伸效能，同時也會產(chǎn)生靜電。

2.1.5紡部或織部在冬天開冷車時，普遍會感到生產(chǎn)秩序及生產(chǎn)操作困難，因此各工廠均在開冷車前進(jìn)行預(yù)加熱，使生產(chǎn)車間達(dá)到一定溫度后再開車。

2.2 相對濕度與纖維性能及工藝

2.2.1 相對濕度與纖維性能

各生產(chǎn)工序相對濕度的控制，往往與原料纖維及產(chǎn)品回潮率的控制相結(jié)合?？諝獾南鄬穸仍龃螅w維的回潮率亦增大，反之則減少。當(dāng)纖維的回潮率與空氣的濕度達(dá)到平衡時，纖維不再吸濕或放濕，即達(dá)到平衡回潮率[3]。

2.2.1.1相對濕度與纖維的強(qiáng)力關(guān)系密切。受纖維分子結(jié)構(gòu)中長鏈分子長度影響，相對濕度對纖維強(qiáng)力的影響不同。當(dāng)相對濕度增大時，部分纖維會促使長鏈分子間產(chǎn)生滑移使纖維強(qiáng)力降低，部分纖維能增加長鏈分子的整列度使纖維強(qiáng)力增加。

2.2.1.2相對濕度與纖維伸長度關(guān)系較大。當(dāng)相對濕度增大時，纖維吸濕后分子間的距離將增大，在外力的作用下易產(chǎn)生相對位移，導(dǎo)致纖維的伸長度會不同程度地增大。

2.2.1.3相對濕度與纖維柔軟性有一定關(guān)系。當(dāng)相對濕度增大時，纖維的硬度和脆性將會降低，使纖維的柔軟性大為改善，主要是由于相對濕度增大后纖維的吸濕性提高，使分子間的距離增大。

2.2.1.4相對濕度與纖維導(dǎo)電性也有一定關(guān)系。纖維屬于不良導(dǎo)體，在棉紡織生產(chǎn)過程中，纖維與其他物體接觸摩擦易產(chǎn)生靜電，會不同程度地影響紡織生產(chǎn)。相對濕度增大，纖維的回潮率增大，使纖維的導(dǎo)電性能增加，有利于減少或消除靜電。

2.2.2 相對濕度與各工序生產(chǎn)工藝

圍繞紡紗生產(chǎn)可紡性和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定控制和提高，應(yīng)合理有效地控制好空氣的溫度和相對濕度，掌握好各工序回潮率及其對吸濕、放濕的不同要求。

2.2.2.1 相對濕度與紡紗工序

2.2.2.1.1清花工序?qū)儆诜艥襁^程，要求相對濕度較小。清花將棉塊開松并除去雜質(zhì)，如果原棉的回潮率較小，則棉塊易開松、利于除雜，棉卷較均勻；回潮率太小，棉纖維易脆斷、落棉增多，影響成紗強(qiáng)力，空中飛花亦多，制成的棉卷太膨松。若原棉回潮率過大，則棉塊不易開松，雜質(zhì)難以清除，棉卷易粘層造成棉卷不勻，纖維經(jīng)多次打擊易產(chǎn)生束絲。因此，紡棉的清花車間相對濕度不宜過大。

2.2.2.1.2梳棉工序應(yīng)處于放濕狀態(tài)，纖維內(nèi)濕外干，外面干燥有利于梳理成單纖維狀和除雜；內(nèi)濕可增加纖維強(qiáng)力和延伸性，纖維不易損傷，可減少靜電。該工序相對濕度波動要小；相對濕度較大，纖維粘附易造成棉結(jié)增加、雜質(zhì)不易清除；相對濕度較小易產(chǎn)生靜電，致使短纖維飛散、落棉和飛花增多。

2.2.2.1.3并粗工序?qū)儆谖鼭襁^程，在確?？杉徯缘臈l件下，要求相對濕度偏大控制，條子、粗紗回潮率偏大掌握。并粗工序處于吸濕狀態(tài)，能增加纖維的柔軟性和抱合力，有利于牽伸過程中羅拉對纖維的控制以及纖維的伸直、平行，也利于粗紗獲得穩(wěn)定、均勻的捻度。

適度偏大的粗紗回潮率，利于細(xì)紗工序的放濕，也使半制品強(qiáng)力提高，對穩(wěn)定和提高細(xì)紗工序的可紡性和質(zhì)量都有益。但當(dāng)相對濕度過大時，會發(fā)生粘纏膠輥、繞羅拉問題，使纖維牽伸困難，粗紗出“硬頭”，影響條干均勻；會因機(jī)件發(fā)澀引發(fā)并條機(jī)涌條和粗紗機(jī)錠翼發(fā)澀，使粗紗通過錠翼時摩擦增加，易造成卷繞困難、粗紗松弛下垂、捻度不勻和斷頭增多。相對濕度過小，并條機(jī)易產(chǎn)生靜電，造成棉條蓬松、棉網(wǎng)破裂、纖維飛散和纏繞膠輥嚴(yán)重；粗紗機(jī)上紗條纖維間抱合力減小，造成紗條松散、飛花多，影響粗紗強(qiáng)力和斷頭。

2.2.2.1.4細(xì)紗工序應(yīng)保持放濕狀態(tài)，利于粗紗中的纖維保持內(nèi)濕外干。內(nèi)濕能使纖維柔軟、靜電易散逸，外干使摩擦及粘著力小。細(xì)紗工序相對濕度過大，牽伸過程易出現(xiàn)膠輥、膠圈、羅拉纏繞纖維、粘花，更易產(chǎn)生紗疵，同時易造成紗線與鋼絲圈、鋼領(lǐng)與鋼絲圈間的摩擦力增加，影響細(xì)紗斷頭；相對濕度過小，造成牽伸、卷繞過程中靜電產(chǎn)生，影響纖維伸直平行和緊密抱合，使纖維飛散，飛花和毛羽增加，同時影響細(xì)紗強(qiáng)力和斷頭。因此，細(xì)紗工序相對濕度應(yīng)比并粗工序略小，使細(xì)紗保持適當(dāng)?shù)幕爻甭省?/p>

2.2.2.1.5絡(luò)筒工序應(yīng)保持一定的相對濕度，保證并增加紗線的強(qiáng)力，清除紗疵及控制毛羽增長，減少卷繞過程對紗線質(zhì)量指標(biāo)的影響。相對濕度過大，影響筒紗的正常卷繞和清紗系統(tǒng)有效地清除紗疵；相對濕度過小，紗線強(qiáng)力降低，造成筒紗蓬松、松馳、成形不良、毛羽增加。絡(luò)筒工序卷繞的管紗已經(jīng)加捻成形，內(nèi)部纖維不易吸濕，為增加紗線的強(qiáng)力和控制毛羽增長，絡(luò)筒工序相對濕度應(yīng)高于細(xì)紗工序。

2.2.2.2 相對濕度與織造工序

因為織造生產(chǎn)的整經(jīng)、漿紗、穿綜穿筘、織造、整理等工序要求紗線強(qiáng)力好、斷頭少，以提高效率和質(zhì)量，因此，織造車間的相對濕度宜偏大掌握。但相對濕度過大易使機(jī)件生銹，人體亦感到不舒適，特別是整理車間，濕度過大易使織物發(fā)霉。

2.2.2.2.1整經(jīng)過程中，每根紗都與空氣有較長時間接觸，車間的相對濕度對紗線的回潮率和強(qiáng)力等有較大影響。整經(jīng)工序要求保持一定的相對濕度，可使一定根數(shù)和規(guī)定長度的紗線平行地卷繞在一定寬度的經(jīng)軸或織軸上，使經(jīng)紗張力均勻。

若相對濕度過大，易使筒紗質(zhì)量增加、紗線產(chǎn)生一定伸長，同時使筒腳紗增加，機(jī)件表面粘附飛花且容易生銹，在整經(jīng)車間造成經(jīng)軸卷繞過緊，使?jié){紗了機(jī)回絲增多。若相對濕度過小，會造成紗線強(qiáng)力降低、斷頭多，筒子松散使經(jīng)軸卷繞松弛出現(xiàn)浪紋和張力不勻。整經(jīng)工序紗線已經(jīng)過加捻成形，內(nèi)部纖維不易吸濕，其相對濕度要求比細(xì)紗工序大。

2.2.2.2.2漿紗工序控制好漿紗回潮率，是充分發(fā)揮漿膜作用的重要環(huán)節(jié)。漿紗工序的相對濕度穩(wěn)定，有利于控制漿紗的回潮率與上漿率。當(dāng)相對濕度過大時，漿紗烘干效力下降，影響漿膜及上漿效果；當(dāng)相對濕度過小時，張力易松弛而產(chǎn)生不勻。

2.2.2.2.3織造工序生產(chǎn)環(huán)境中相對濕度的控制，應(yīng)以減少紗線的斷頭和疵點、提高織造效率、穩(wěn)定織物的質(zhì)量為標(biāo)準(zhǔn)。相對濕度過大，易造成紗線粘連、開口不清，產(chǎn)生跳花等疵點，造成織物長度及幅寬的波動變化；相對濕度控制不當(dāng)，還易產(chǎn)生織物霉斑及冬季生產(chǎn)車間滴水。

2.2.2.2.4整理工序主要是修補(bǔ)織物疵點，將織物打包入庫，只要整理車間的相對濕度符合織物達(dá)到規(guī)定的回潮率即可。

3 空氣環(huán)境的控制和管理

棉紡織生產(chǎn)中對空氣環(huán)境的控制和管理，就是要使生產(chǎn)車間空氣的“五度”不受室內(nèi)外各種條件變化的影響，滿足棉紡織生產(chǎn)質(zhì)量要求和員工勞動保護(hù)要求。車間的設(shè)計配置和日?？刂乒芾硎顷P(guān)鍵：在實現(xiàn)合理的空氣環(huán)境設(shè)施配置的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)日?？刂乒芾沓蔀橹攸c，應(yīng)從日常控制調(diào)節(jié)、全年性控制調(diào)節(jié)、特殊情況的控制調(diào)節(jié)等方面把握[4]。

3.1 日?？刂普{(diào)節(jié)

日?？刂普{(diào)節(jié)應(yīng)重點關(guān)注室外氣候的變化。如溫度、濕球溫度、風(fēng)向、風(fēng)速、大氣壓、晴雨天等。室外空氣的溫濕度不僅隨季節(jié)變化，而且隨晝夜變化，溫度一般在13點～14點時最高，在凌晨4點～5點時最低；濕度變化則為中午較低，晚上至早晨較高。紡織生產(chǎn)能耗中，空調(diào)能耗占比較大，適當(dāng)放寬空調(diào)標(biāo)準(zhǔn)就意味著節(jié)能。夏季紡織企業(yè)按常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)車間溫度每降低1 ℃，就需多耗10%的冷量。充分利用外風(fēng)調(diào)節(jié)車間溫濕度是節(jié)能的好措施，因紡紗工序余熱較大，送風(fēng)量可隨室外空氣變化進(jìn)行調(diào)節(jié)。在車間內(nèi)部，生產(chǎn)品種、機(jī)器運轉(zhuǎn)率、人員數(shù)量、照明等因素，也會使車間內(nèi)部熱量、相對濕度發(fā)生變化。

全年性控制中，尤其冬夏兩季，為降低熱量和冷量消耗，應(yīng)充分利用空調(diào)、濾塵回風(fēng)。過渡季節(jié)盡量利用室外空氣，調(diào)節(jié)送風(fēng)量和濾塵回風(fēng)量。

3.2 加強(qiáng)各工序的溫濕度控制

生產(chǎn)的可紡性和生產(chǎn)秩序的持續(xù)穩(wěn)定，是產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定和員工操作穩(wěn)定與否的重要因素，因此要結(jié)合各工序的回潮率，進(jìn)行溫濕度控制管理，合理有效地掌握好各工序回潮率和吸濕、放濕的不同要求，以提高生產(chǎn)的可紡性和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定控制。

表1列出了棉紡織各工序產(chǎn)品要求控制的回潮率及生產(chǎn)中吸濕、放濕工藝要求。

表1 棉紡織各工序回潮率及吸放濕工藝要求

在環(huán)境溫濕度控制中，還須考慮原料、產(chǎn)品、地區(qū)的氣象條件等因素。如：細(xì)纖維的柔軟度比粗纖維好，紡細(xì)纖維紗時的相對濕度可比紡粗纖維紗小些，紡低號紗的相對濕度可比紡高號紗的低些，線織物的相對濕度要比紗織物小些，化學(xué)漿料輕漿織物的相對濕度要比淀粉漿料重漿織物小些，這都是在確定溫濕度控制標(biāo)準(zhǔn)時應(yīng)注意的問題。

3.3 特殊情況的控制調(diào)節(jié)

特殊情況的控制調(diào)節(jié)管理，應(yīng)關(guān)注梅雨季節(jié)、開冷車等特殊季節(jié)、特殊情況下的環(huán)境變化。在南方特別是江南地區(qū)的梅雨季節(jié)，可利用冷凍水進(jìn)行小風(fēng)量、低露點的調(diào)節(jié)，保證紡紗生產(chǎn)的可紡性和良好的生產(chǎn)秩序。這是因為空調(diào)室露點在飽和狀態(tài)下，加大風(fēng)量會增加濕度、降低溫度；在同等條件下，增加噴水量會增加濕度，降低水溫會降低濕度，提高水溫會提高濕度。

夏季開冷車時，應(yīng)先使用冷源能正常供應(yīng)低溫水，然后使空調(diào)室送風(fēng)系統(tǒng)適當(dāng)提前投入運行。在冬季開冷車時，應(yīng)密切關(guān)注生產(chǎn)車間溫濕度情況：溫度偏低、濕度偏大時，集中人力，逐臺開車；溫度逐漸上升，開動送風(fēng)機(jī)先送干回風(fēng)，然后隨著開車臺數(shù)逐漸增加，使送風(fēng)量和噴水量由小到大逐漸增加。

老舊企業(yè)或需要技術(shù)改造的企業(yè)，還面臨解決冬季風(fēng)管內(nèi)滴水的問題，可以從以下方面重點管理：① 溫度低時，新風(fēng)和潛熱器不能同時開；② 充分利用過濾后的回風(fēng)；③ 不采用過飽和送風(fēng)；④ 加大送風(fēng)量；⑤ 溫度低時增開預(yù)熱器。

4 結(jié)語

空氣環(huán)境管理是棉紡織生產(chǎn)中重要的基礎(chǔ)管理之一?？諝猸h(huán)境影響產(chǎn)品質(zhì)量及職工的身心健康，特別是溫濕度對棉紡織產(chǎn)品回潮率影響最為密切，應(yīng)加強(qiáng)空氣環(huán)境對原料纖維性能的影響及各工序工藝要求的分析和控制。在空氣環(huán)境的控制和管理中，車間的設(shè)計配置和日?？刂乒芾硎?個關(guān)鍵。在實現(xiàn)空氣環(huán)境設(shè)施合理配置的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)日?？刂乒芾韺⒊蔀橹攸c，應(yīng)建立四季綜合管理要求，綜合考慮原料、工藝、設(shè)備、品種和環(huán)境能力，實現(xiàn)空氣環(huán)境與生產(chǎn)過程及產(chǎn)品質(zhì)量的管理控制。