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新技术改变纺织产业命运

2021-03-22

中国纺织 2021年1期
关键词:纺织口罩材料

当今世界正在经历百年未有之大变局,国际环境日趋复杂,不稳定性、不确定性明显增强。同时,2020年全球经济增长减速带来的各类压力正在持续释放,特别是新型冠状病毒肺炎疫情,使世界经济陷入二战以后最严重的衰退,各国经济走势呈现明显分化态势。面对严峻复杂的形势,制造企业想赢得主动,就必须善于从眼前的危机、眼前的困难中捕捉和创造机遇。幸运的是,不少企业按照党中央提出的“危机中育先机,变局中开新局”重大战略要求,依靠科技创新,克服了诸多不利条件,取得了令人振奋的成绩。

在“纺织之光”2020年度中国纺织工业联合会科技教育奖励大會上,中国纺织工业联合会科学技术奖共授奖79项成果和4位科技工作者。会上,中国纺织工业联合会副会长、中国产业用纺织品协会会长李陵申对获奖项目的主要特点进行了总结:医卫用纺织品技术成果成为关注热点,静电气喷纺驻极超细纤维和高效低阻聚四氟乙烯复合纤维膜防护材料制备关键技术取得突破,为抗击新冠疫情保障人民群众健康安全提供了技术支撑;化纤高效差别化成套技术与装备水平进一步提升,新型聚酯弹性体材料和超细氨纶生产取得突破,实现了高效、均匀、稳定和规模化生产;高品质纺织染加工技术进步明显,花式色纺纱多模式纺制、经编短纤纱高速生产、新型缫丝机和制丝新技术、低能耗低排放织造浆纱和高品质喷墨印花等新技术在提高效率、提升品质、丰富品种、拓展应用、节能减排等方面取得显著成效;数字化、智能化纺织机械装备和专用基础件制造取得明显成效,新一代国产自动络筒机整体技术达到国际先进水平,数字化经编机系列装备及其智能生产关键技术满足了大规模定制化生产的需要。

科技不仅改变了疫情,改变了行业发展趋势,而且也正在改变2021的发展走向和轨迹。

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战疫,科技充当第一生产力

2020年,全球大多数国家、地区的经济运行和日常生活,都受到了疫情的较大影响。凡是依靠“科技力量”的国家和地区,疫情都迅速得到了有效控制。我国由于采取了科学的防控手段和策略,不仅取得了抗击疫情的绝对性胜利,而且还成为了全球唯一一家在2020年实现经济正增长的国家。

在抗疫过程中,我国纺织行业不仅积极响应国家号召,积极复工、复产、转产,而且还充分利用“科技武器”,突破各种瓶颈束缚,实现了许多从“0”到“1”的突破。

当前,全球疫情仍没有得到完全控制,科技在“战疫”之中的作用也仍将继续,科技注定会对2021产生更大的影响和改变。

技术保障压条机顺利出产

2020年春节期间,新冠肺炎疫情先后在武汉、全国多点爆发,武汉、湖北和全国各地医用口罩、医用防护服医疗物资告急。国务院应对新冠肺炎疫情联防联控机制物资保障组向央企恒天重工下达了研制生产医用防护服压条机的紧急任务,经过技术人员加班加点奋战,技术材料终于形成了。随后,公司迅速进行了小批量投产。

公司机加工工部钳工班钳工李会东全程参与了这次压条机的研发生产。他针对暴露出的问题,提出了两点技术解决建议:为使出产的压条机高质量出产,建议在铝结构零件关键部位丝孔增加钢丝螺套,结果效果明显——既满足了零部件的使用性能,又有效提高了机器的使用寿命;在试车过程中,发现密封压条压入防护服时,压条不平整,有皱纹现象出现,可能会直接影响前线医护人员的生命安全,经反复检查发现上下压辊有少量轴向窜动问题,因此建议增加调整垫。通过调整,消除了下压辊的轴向间隙,解决了压条压入防护服时起皱、不平整的问题。

杜英杰,央企首台医用防护服压条机的主要电气设计者。在压条机研发攻关期间,她每天加班至深夜,长时间的用眼过度导致眼底大面积充血,甚至被多次劝返但依然坚持在一线,为压条机的研制成功做出了重要贡献。

2020年2月11日,身为党员的杜英杰得知公司压条机研发公关团队需要电气工程师,她没有丝毫犹豫,主动请战。由于公司没有生产过压条机,无技术、无图纸,再加上设备供给不同厂家,厂家操作方式不同,需要编写不同的程序才能满足客户需求,难度很大。但她深知当时正处于疫情防控关键时间,必须分秒必争,为了赶进度,她吃住在公司,累了就找个角落靠一会儿,然后继续奋战。2月12日一早,她就开始收集和分析压条机每个零部件的细微动作,缜密地编写控制程序,一遍遍调整指令的逻辑关系,反复进行程序仿真实验,仅用了2天时间就完成了电气设计。她攻坚克难,勇于奉献,为压条机最终研制成功奠定了坚实基础。

解决舒适性和安全性问题

2020年2月中旬,接到到疫区前线人员反馈信息,一线医生佩戴的医用防护N95口罩存在呼吸不顺畅和护目镜上易凝聚水汽的问题,给工作带来极大的不便。山东俊富公司技术中心承担起解决医护人员防护口罩安全性和舒适性的研发新课题,确定了“畅享”款低阻高效N95口罩材料研发方案。通过紧张的设备改造和新工艺研发,首批200kg试验品于2月底交由合作企业加工成防护口罩,降阻效果显著。这种口罩指标满足NIOSH Standards(Title 42 CFR Part 84)中N95要求、GB19083-2010中1级要求和GB2626-2019中KN95要求,阻力指标比目前医护人员佩戴的常规产品降低50%,呼吸更加顺畅、舒适。3月初俊富“畅享”款N95新材料全面投放国家发改委指定N95口罩企业,新款口罩极大改善了一线医护人员佩戴舒适度,受到广泛好评。

天津泰达洁净公司通过对原有设备整体改造升级,开发了高性能呼吸过滤材料,使口罩在发挥高效作用的同时极大限度地降低了呼吸阻抗,减少了心肺负担。该技术获得了天津市科技进步一等奖。同时,泰达洁净还推出了儿童卫生口罩滤材及儿童防护口罩滤材,为降低儿童心肺负担,提高儿童口罩技术水平做出了贡献。

疫情之前,防护服企业没有采用过辐照方法灭菌,采用的是环氧乙烷灭菌,由于解析时间长(14天),应急使用受到限制。针对这种情况,北京邦维公司采用辐照灭菌方法缩短了解析时间,仅2小时即可完成消毒。工信部组织相关单位,参照邦维的方法,针对本次疫情制定了辐照灭菌应急规范。

缓解传统原料供应紧张

针对疫情期间口罩原材料紧缺的现实情况,北京时尚控股有限责任公司迅速启动新型口罩及辅助产品的开发工作,由公司党委常委、副总经理赵宏晔牵头组织、协调多方力量,用科技手段助力防疫。

针对传统口罩原材料供应紧张问题,赵宏晔组织攻关小组,聘请多名纺织材料专家从材料可替代、可多次重复使用、可简便消杀洗涤等多方面加强科研攻关。围绕口罩表层、中间层(膜层)、里层材料的需求,着眼可水洗、可耐蒸煮高温等家庭简易消毒方向寻找新型材料突破口,仅用了一个半月的时间,通过选材、测试、定型、定标等多个阶段,顺利完成了新型口罩产品研发。该型口罩的原始样和10次高温水煮与洗涤后的处理样均能达到防护标准,并从材料上完全脱离传统口罩使用的熔喷布、纺粘布等材料,3月底组织批量生产后受到对防护性和舒适性有较高要求的生活高品质用户的青睐。

随着熔喷布材料的严重短缺,口罩厂家多数停产,为顺应市场发展,我国上海、广东、浙江、安徽等多地开发出纳米膜口罩,具有高效过滤、可重复使用的优势,一经推出,反映强烈。元琛科技公司在自有研发基础上,自主研制的黑科技纳米膜,可取代熔喷布作为口罩的核心材料,目前纳米膜已经在安徽省内广泛销售应用,且得到省内各级政府一致好评。

杭州路先公司在总经理张芸的带领下,研发团队不分昼夜,连续倒班做试验两周后,成功开发出了新型口罩核心材料AN99。这种纳米级水刺无纺布过滤效率超过95%,可达到KN95标准。它的投产对缓解熔喷布紧缺现象,平抑口罩成本高的状况提供了有力帮助。

工艺流程改造提升产能

通过技改提升产能,在疫情初期也成为了行业面临的紧迫任务。2020年2月6日上海精发公司正式接到上海市信息化经济委员会下发的《生产能力应急征用通知》,为了更好促进企业复工后产能的提升,公司加快了应急技改进程,该项目于2020年2月15日完成申报审批,3月9日,3.2米口罩原料熔喷布生产线投产,3月12日,1.6米口罩原料熔喷布生产线排料试机,通过技改项目设备的投产,企业口罩原料熔喷布日产量从6吨/天提高到了11吨/天。

2020年1月21日接到国家工信部通知,山东俊富公司动员全体员工满负荷生产。1月31日接到工信部通知要求增产N95专用材料,公司召开技术改造专项会议,商讨增产方案,将N95产能由日产1吨提升至3吨;2月3日又接到国家发改委直接调度N95材料通知,要求尽快满足保证湖北抗疫一线每日160万只N95口罩需求,公司技术人员紧急对HEPA高效空气过滤材料设备生产线的螺杆、模头、驻极系统等装置再次进行技术改造,2月6日将N95日产能提升到5吨(可以供应175万只N95口罩生产)。

东华大学教授靳向煜发挥自身专业优势,带领相关技术团队积极与企业合作,解决他们转产中遇到的各种问题。比如,他和团队向丝丽雅集团提供熔喷和驻极装备技术,助力生产防护非织造材料;与河南飘安集团开发长效驻极技术,应用于口罩、防护护垫等多种防护非织造材料,达到高效低阻的效果;与上海护理佳实业有限公司,校企联合疫情紧急攻关项目,短短10天指导改造生产线,使流水线生产速度已达400片/分钟,医用口罩垫片日生产量达50万片。

下 篇

上天入海,科技助力纺织续写传奇

以制造业为核心的实体经济,是保持国家竞争力和经济健康发展的基础,已成为世界各国的共识。制造业的科技创新是全球新一轮科技革命和产业变革的前沿阵地,数字化作为制造业升级的重要手段,不仅是全球先进制造业创新发展的主流方向,同时也成为催生新一轮工业革命的关键。

中国纺织工业联合会副会长、中国产业用纺织品协会会长李陵申指出,纺织产业终端消费者对个性化、功能化、快时尚产品的需求推动了科技与时尚的融合,个性化定制、柔性化生产、制造资源共享、供应链高效协同又赋予了纺织产品新的生命力和消费偏好,数字化技术已逐渐开始渗透到行业的研发、生产、营销、服务等环节,在推动纺织行业全要素生产率整体提升的同时,使消费越来越精致、智慧和高效。纺织行业的数字化转型有助于促进制造优势与网络化、智能化的叠加效应,是实现柔性化、绿色化、智能化生产,转变行业发展方式、推动行业高质量发展的重要途径。

科技正在改变生活,也正在改变行业。在对国家中长期科技发展规划和“制造强国”重点产业技术发展路线图研究的基础上,“十四五”期间我国纺织产业优先发展的方向主要集中在纺织纤维新材料、纺织绿色加工、先进纺织制品和纺织智能制造与重大装备四个方面。我们相信,随着“十四五”规划的出臺和实施,纺织行业在科技的强大支撑和助力下,一定还会续写更多“上天入海”的传奇。

历时八年的华茂一号工程

2020年12月3日,一个值得记忆的日子。这一天,经过约19小时月面工作的探月工程嫦娥五号探测器顺利完成月球表面自动采样,23时10分,上升器带着月球“土特产”顺利升空,踏上返航之旅。在完成采样任务上升起飞前,着陆器携带的一面“织物版”五星红旗在月面成功展开。与“嫦娥三号”“嫦娥四号”以及玉兔月球车上的国旗采用喷涂方式不同,“嫦娥五号”国旗则是一面真正的旗帜。在中国航天历史上,这是第一面在没有温控的严酷环境条件下的织物国旗,成功在月球上展示。

月面国旗展示系统由中国航天三江集团联合武汉纺织大学等单位共同研制,其中国旗由中国航天三江集团国旗展示系统技术负责人范开春团队联合武汉纺织大学纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室徐卫林教授团队历时八年、持续攻关完成,华茂集团一同参与了研制及生产,华茂集团用其六十多年的生产经验,依靠严格的品质管控技术,提供了近于“苛刻”的质量保障,保证了国旗的航天品质。由于月球表面电磁辐射强,环境恶劣,温差可达正负150摄氏度,这就决定了普通五星红旗在月球上无法使用。针对高低温交变、真空及强紫外辐射等特殊环境要求,科研团队在国旗选材、生产及品控上,攻克了纤维选用、生产工艺、加工制作等重重难关。通过热匹配性、耐高低温、防静电、防月球尘埃等物理试验,最终选用两种国产高性能纤维材料,既能满足强度要求,又能满足染色性能要求,从而保证五星红旗能够在月面极端环境、长时间条件下的性能稳定,做到不褪色、不变形。

在纺纱、织布、染色、缝纫等“一条龙”生产过程中,华茂人依靠严格的品质管控技术,满足了近于“苛刻”的质量要求,采用特殊生产工艺技术,攻克了纺纱生产难关,针对纤维上色率低,发明了适应高低温上染的工艺方法,解决了鲜艳度、粘性、缝纫平整度等技术难题,保证了国旗的航天品质。

智能制造再下一城

当前,纺织行业智能制造应用标准体系初步建立;数字化、智能化工厂(车间)建设取得显著成效,普及率大幅提升;行业智能制造共性关键技术和装备实现明显突破;新一代互联网、大数据、人工智能技术与纺织工业的融合进一步深化。这些变化都说明了,科技正在悄然无声地改变着行业,纺织智能化程度的提升,有效帮助纺织企业解决了用工多、生产效率低、产品质量不稳定等系列问题,成为企业未来发展绕不开的话题。

2020年12月13日,江苏大生集团10万锭智慧纺纱工厂项目论证会在南通举行。会上,论证专家委员会一致同意该项目方案通过论证,论证专家委员会认为:“大生集团十万锭智慧纺纱工厂项目”符合我国纺织工业“十四五”发展目标和国家相关产业政策,该项目建设目标明确,实施方案可行,通过项目实施,不仅将为大生集团高质量发展打下坚实基础,而且也有利于传承先贤张謇先生的企业家精神,践行大生人的历史使命。

该项目运用数字化智能化纺纱技术打造的全流程智能化纺纱生产线,实现了运营智能化、制造数字化和装备智联化,能基本实现夜班无人值守。项目产品市场定位准确,符合可持续发展趋势和绿色消费需求,产品技术含量高,市场容量大,具有较高的附加值和市场竞争优势,预期经济和社会效益显著;项目建成后可对产业链的转型升级和纺织行业智能化发展起到示范引领作用;大生集团具备项目实施条件,选址恰当,建设规模适宜,资金安排合理,投资回收期明确。鉴于中国棉纺行业智能化全面提速,与会专家组成员建议尽快组织项目实施。

先进纺织制品有待突破

先进纺织制品,是“十四五”期间我国纺织产业优先发展的方向之一,即重点发展纺织、印染、缝制等全产业链精细化加工生产体系;开发功能纺织品及先进的纺织产品设计和印染加工技术;攻克智能纺织品设计与加工技术,建立智能纺织品性能检测评价体系。重点发展高端医卫个体防护用纺织品,土工建筑、应急救援、海洋工程、工业过滤用等工业用纺织品,纺织基增强复合材料、高性能纤维基复杂异型材、碳纤维预浸料等战略新材料纺织品。力争“十四五”末期,高品质纺织消费品、功能纺织消费品、个体防护医卫用纺织品、智能纺织品、工业用纺织品和战略新材料纺织品等实现重大突破,适应不断升级的居民消费需求,基本满足下游应用市场需要。

在这方面,行业也已经做了一些有益探索。比如,“海绵城市建设及生态治理新材料的工程应用”就是一个例子。在海绵城市全面推进建设的今天,土工合成材料作为低影响开发设施的重要组成,正体现出不可替代的功能。如何让雨水更有效地“自然积存、自然渗透、自然净化”,土工合成材料技术应从集成、高效、经济各方面入手,进一步开展研究。

此外,采用蜂巢格室、三维抗侵蚀生态防护毯、格宾石笼、雷诺护垫、抗冲生物毯与土工布、营养土工布、生态袋等相结合方式,经科学功能组合可形成多种形式的柔性水土保持生态系统。这种土工合成材料具有质轻、高强、柔性、透水、透气、施工方便等特点,在工程中可发挥隔离、反滤、排水、防渗、加筋、防护等多种功能,可使防护材料与被保护土体相互作用,既能达到预期的工程设计效果,又能减少环境影响,发挥对已破坏环境促进修复的作用。

除了海绵城市建设及生态治理新材料外,纺织复合材料用立体织物和成型技术也在许多方面得到了应用。一般来讲,立体织物主要有三向结构、2.5D结构、三维多向结构三种基础结构形式,主要应用在先进复合材料增强体方面。该技术可以实现复杂型面的整体成型,不仅具有一次成型、曲面连接强度高、耐振动等特点,还具有可设计性强、功能化处理等优势。今后,复合材料用立体织物发展将主要围绕轻质结构织物、多结构耦合织物、自动化装备等开展工作;立体织物将更强调依靠织物组合结构、一体成型,实现其多功能特性;立体织物通過结构——工艺——效率耦合设计,实现快速、低成本生产。

编 后

科技领先 任重道远

技术发展带动了整个行业的进步,也提升了整体实力。但我们不得不承认,当前行业还存在一些“卡脖子”技术仍待解决和突破。比如,新冠肺炎疫情来袭后,ECMO屡屡出现在急救场景中。ECMO即体外膜肺氧合治疗仪,俗称“人工肺”,ECMO是目前针对严重心肺功能衰竭最核心的支持手段,誉为新冠肺炎重症患者的“最后救命稻草”。

由于ECMO全部依赖进口,疫情发生时,全国总共只有400台左右。设备使用中的耗材,最费钱的材料膜肺,即膜肺材料——PMP中空纤维膜,暂时还没有办法完全实现国产化,需要我们去不断创新、不断去攻克相关难关。

2020年,尽管已经初步实现了纺织强国的目标,但是,我们距离纺织科技领先的目标,确实还存在一定的差距,而要实现这一目标,并不是一蹴而就的事情,需要我们发扬工匠精神,不忘初心,砥砺前行。

科技进步,正在改变着疫情以及我们的生活,也正在改变着我们的行业。未来,科技第一生产力的引擎作用会更加直接地显现出来。我们正在经历这场变化,并且以自身行动和努力在推动、加速着它前行。

2021来了,科技改变行业的步伐仍在继续,我们将张开双臂去迎接即将到来的这场变革……

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