纱管制造技术的发展

张利敏

(浙江三友塑业股份有限公司,浙江 台州 318058)

1 历史沿革

作为纺织产业链卷绕器材之一的塑料纱管,它承载着从棉花(化纤)到成纱的过程,其产品品质以及在纺织产业链上发挥的作用不可小觑,且无法替代。随着社会生产力的发展和纺机装备水平不断提高,纺织器材特别是塑料纱管技术也在不断地发展和变化。我国的纺织工业是从新中国成立之后才慢慢发展起来的,解放初期,工业基础十分落后,纺织工业装备也多是由国外在我国设厂遗留的老旧设备,所纺品种单一,生产的棉衣、棉布只具备了最基本的保暖防寒功能。由于纺织主机技术和工艺水平要求不高,其卷绕用纱管基本以木质和纸质为主。为了解决民生问题,国家成立纺织工业部,对纺织主机、各种器材配件等系列基础产品实行专业管理,对标、对表国际相关标准和具体的生产方法,修订、制定了一系列国家、行业标准;同时,成立专班主持编写了《纺织器材生产手册》[1],供国内具有一定工业基础的国有企业参考。在当时工业技术和工商业发展比较先进的地区,成立了以上海纱管二厂为主要代表的一大批生产纺织器材的国有企业,为我国纺织行业制造研发纺织器材产品。受限于当时的历史条件和国家经济政策约束,企业的生产、经营与市场的正常需求时常脱节;党的十一届三中全会的召开以及国家改革开放政策的实施,引进和吸收国外先进的生产技术和生活方式,各行各业百废待兴,在国家“以塑代木”政策的引导下,过去从事木质纱管生产的企业已然转向以塑料为原材料制造纺纱用纱管[2],结合国家发布的塑料纱管技术标准,一大批企业如雨后春笋般成长,如浙江三友塑业股份有限公司(原黄岩县卷桥塑料化工厂;以下简称“三友塑业”)、黄岩塑纺器材厂等企业。

2 技术进步

2.1 基础工业进步

中国加入WTO以后,国外先进技术被不断引进、吸收,国内基础工业进一步夯实,尤其是钢铁、塑料、机电、化工等工业快速发展,使纺织主机的铸件品质、电控系统、纺纱器材、纺纱环境、加工技术、模具设计开发、智能数控以及配件质量等都得到很大提高,目前已完全满足纺织工业生产和生活需求。

2.2 标准领先

三友塑业从20世纪90年代开始,就积极主持或参与塑料纱管系列产品国家标准和行业标准的制修订工作,并结合行业和自身企业特点,把企业的相关技术参数融入到标准文件之中,为企业发展赢得更高平台,在同类产品的市场竞争中赢得先机,也获得了保护自我发展的壁垒。近10年来纺织工业以前所未有的速度在高质量发展,代表纺纱性能和纺织器材性能主要标志性技术之一的纺纱速度,从过去小于10 kr/min提高到现在的30 kr/min以上,纺纱号数也从过去纺粗号纱到现在能纺1.94 tex以下的特细号纱;纺纱型式从过去单一的环锭纺向气流纺、涡流纺等多种型式发展。这些发展,对主机质量水平和配套的各种器材专件品质,都提出了极高的技术要求,纺织器材的国家标准和行业标准也随着行业发展与技术进步,多次进行了制定和修订。如,纺织行业标准《塑料经纱筒管》中,对筒管的冲击功、振程与静弯曲3大关键指标[3]等进行了颠覆性的修改:将冲击功从不大于6 J到不小于15 J提高为现在的不小于35 J;将静弯曲负荷从850 N提高到1200 N;在锭速为18 kr/min的条件下[4],确定空纱管的头部振程不大于0.15 mm。随着塑料原材料改性技术和器材制造技术的进步和工艺水平的提高,这些指标又被要求再次突破,以适应不断发展的高速纺纱需求,使纱管在高速纺纱过程中更具稳定性和实用性,使纺纱过程中纱线质量指标更易被控制。纱管技术的进步,对整个纺织行业纱线品质的提升、工人劳动强度的降低,都产生极大的改变和影响,也进一步推动纺织行业的技术进步,提升了我国纺织行业在国际上的竞争力。

2.3 纱管结构优化

随着纺纱工艺和自络技术快速进步和客户潜在需求不断提升,塑料纱管外表面结构也有了重大改进,如U字形、R字形、矩形、梯形、细纹形、光面形、皮纹形、密细纹形等,针对不同纱号品种进行个性化的设计开发,使纺纱起始卷绕更容易、底层纱退绕更便捷且不留余纱,能适应更复杂的纺纱工艺[5]。行业标准中规定了光杆锭子纺纱用纱管“天眼”与锭杆的密合面不小于85%,这实际上是一个相对“模糊”的概念,但行业内很多优秀的技术人员进行了大量且富有成效的创新和改进,针对纱管“天眼”与光杆锭密合面(配合面)锥度为1∶18且具有自锁功能的特点,采用超高强度的热固性复合材料并根据热固性材料的密度分布的特点,在工序作业上采用多步成型法和成品、半成品应力消除法工艺,确保热固性塑料与光锭杆接触时产生的摩擦力和握持力,使其在高速旋转时不会失速,同时兼顾落纱时拔管的便捷性与安全性,恰到好处地控制其不产生“牢锭”“卡锭”,克服塑料纱管“天眼”镶件对管体本身产生的膨胀和应力,防止纱管在高速纺纱过程中出现折断、弯曲和变形,避免影响纺纱速度和效率的提高。

2.4 加工技术提升

为实现“小”产品系列化,“乱”产品简单化,三友塑业进行了大量的探索。凭借对塑料纱管标准的理解能力,率先在企业内部对粗纱筒管、细纱筒管系列产品的生产进行自动化、数字化和智能化改造。在注塑环节采用全电脑注塑设备和远红外热鼓风干燥技术,精确控制原材料含水率,使产品材料的物化性能达到最优。在具体的操作上,采用ABB机器人、用机械手替代人工作业,做到了生产过程中数据的精准控制,保证了每支纱管的成型合格率。纱管成型后的毛坯整理,采用流水线作业,做到定岗、定员、定质量,要求上标准岗、干标准活、做标准事。对生产过程中的每个环节实行自动监控,用数据的唯一性替代工人在岗作业时的质量稳定性,以大工业生产方式实现塑料纱管的工业化生产。在管理上,以下道工序就是用户的理念,确保本工序的产品质量达标,保证塑料纱管产品质量的稳定。

3 发展趋势

3.1 上下链协同发展

纺织器材是纺织生产过程中的重要 “链”条,只强调和提升其中某种纺织器材产品“链”的品质是远远不够的。随着纺纱技术的进步,针对国内主要客户关心的核心问题,产品批量的稳定性、一致性和重复性等,是考验纺织器材制造企业对管理水平、技术能力和工艺水平的控制能力;另一方面,也要求纺织厂在使用过程中,定期做好纺织器材如塑料纱管的保养和维护工作,对待使用中出现的“自然蜕变”纱管应尽快剔除,保证上机使用的每支纱管都是“健康”的。总之,纺织是一个系统且复杂的工程,需要多部门上下链的共同合作。如,注重纱管与锭子的配合问题、钢领和钢丝圈的配合问题等,同时在标准制修订时进行统一的规划和部署,结合上下游配套的器材产品与主机之间进行有效衔接,将其组成一个器材“链”,在“链”的各环节中补齐短板,全方位提高纺织器材的质量水平。

3.2 智能纱管

国内互联网、物联网技术的发展,5G技术的应用等,使纺织工业从劳动密集型向技术密集型、从人口红利向技术红利不断转变和发展,作为传统产品的塑料纱管也不例外。三友塑业在行业内率先成功地应用RFID电子射频技术开发出“会说话”的智能纱管,使之成为高科技产品,每支纱管均是独立的单元个体,集唯一性、可追溯性、可追踪性于一体,使纱管从具有单一卷绕功能的产品,转变为大数据的承载体和纺纱过程中纺纱质量信息的提供者[6]。在纺纱过程中,每筒筒纱的品质均能通过对管纱单元的身份追溯和识别,快速找出产生问题纱的原因以及引起问题纱的根源,实现了纺纱过程质量的动态管理。配合后台监控和异常状态报警功能,实现了挡车工精准挡车,使纱线品质从事后发现转变为过程发现或事前预防,对减少纺纱过程浪费、提高纺纱效率、降低劳动强度、改变作业方式等方面带来了实质性变化,为我国纺织行业全面进入数字化、智能化、无人化纺纱时代开启了智能纺织器材产业的先河。今后,三友塑业将进一步加强相关课题的研究。

4 纱管使用注意事项

4.1铝套管锭子用经纱管,由于部分纺织企业的操作工人习惯光杆锭子的操作法,在纺纱断头、接头和插拔管的过程中,习惯性地用手直接抓取套在铝杆锭子上高速旋转的经纱管,进行断头、接头和插拔管作业,很容易使经纱管的内孔在瞬间集聚大量的热能,磨坏或损坏纱管内壁和铝套管锭子上的“猫眼”,严重时会烫伤操作人员的手指,造成不必要的损失。纺织企业应提醒挡车工在操作铝套管锭子时,先用刹锭器刹车,然后再进行相关作业。

4.2及时清理锭脚回丝和纱管内部的杂物,杜绝经纱管带“病”工作。

4.3络筒时,严禁用刀具割除残留在经纱管表面的余纱,同时对余纱产生的原因进行分析并加以解决。

5 结语

中国纺织工业联合会发布的《建设纺织现代化产业体系行动纲要》中明确指出,与我国基本实现社会主义现代化国家同步,纺织行业要成为世界纺织科技的主要驱动者、全球时尚的重要引领者、可持续发展的有力推进者。行业的高质量发展,要求我们加大在前沿材料、高端装备、先进工艺、智能制造等领域的研发力度,推动基础创新、关键创新、融合创新与应用创新,坚持市场导向、需求驱动,推动纺机装备水平、纺织器材制造和技术水平向更高方向发展。高质量发展之路还很漫长,需要我们器材人踔厉奋发,认真做精、做细产品,为纺织强国打好基础,共同为纺织行业的可持续发展努力奋斗。