牛仔布后整理工藝流程及設(shè)備研究
鄭州紡織機(jī)械廠 王強(qiáng)華 陸偉光
【摘要】本文通過對(duì)牛仔布后整理工藝流程及設(shè)備的分析探討，提出并研制了較為實(shí)用的工藝流程及設(shè)備，并對(duì)研制設(shè)備過程的諸多理論及應(yīng)用問題進(jìn)行了討論。
〖關(guān)鍵詞〗牛仔布 整理 工藝 設(shè)備
1.概述
牛仔布(又叫靛蘭織物)是一種經(jīng)蘭緯白的粗支棉織物，其棉紗支數(shù)一般為經(jīng)７×緯６、經(jīng)１０×緯１０、經(jīng)１６×緯１６等，克重一般為
我國牛仔布的生產(chǎn)起步較晚，在七十年代初只有極少數(shù)工廠加工牛仔布，但到了九十年代，我國年產(chǎn)３００～５００萬米的牛仔布生產(chǎn)線就發(fā)展到一百多條，不僅滿足了國內(nèi)需要，各種牛仔布產(chǎn)品還出口到世界各地。牛仔布生產(chǎn)能力的迅速膨脹，固然離不開她那巨大的消費(fèi)市場，但一條很重要的內(nèi)在因素是：牛仔布的后整理工藝流程短、設(shè)備投資少、易上馬、見效快，這就使得消費(fèi)與生產(chǎn)這一對(duì)矛盾的兩個(gè)方面達(dá)到較為完美的和諧與統(tǒng)一。本文就牛仔布后整理工藝流程及設(shè)備這一課題，進(jìn)行研究和探討。
2.工藝流程的確定
牛仔布后整理工藝一般包括燒毛、水洗浸軋、拉斜、烘干、橡毯預(yù)縮、呢毯整理等，工藝并不算十分復(fù)雜，但其工藝流程卻靈活多變，從調(diào)研的情況看，我國的牛仔布后整理生產(chǎn)線其工藝流程按機(jī)器聯(lián)合程度分三種。第一種是整個(gè)流程即從燒毛到呢毯整理為一個(gè)聯(lián)合機(jī)；第二種是整個(gè)流程分為兩段，第一段為燒毛，第二段從水洗一直到呢毯整理；第三種是將整個(gè)流程劃分為三段，即第一段燒毛，第二段水洗浸軋、拉斜、烘干，第三段給濕
第一種以河北某棉紡廠的生產(chǎn)線為代表，其流程為：進(jìn)布(進(jìn)Ｊ形箱)→刷毛→浸軋→燒毛→拉斜→拉幅→二柱烘燥→拉幅→橡毯預(yù)縮→呢毯整理→卷裝出布(帶Ｊ形箱)該流程的最大優(yōu)點(diǎn)是一次完成牛仔布的后整理工藝，并由于進(jìn)出布帶有Ｊ形箱，使得較方便地縫接布頭，實(shí)現(xiàn)不停車連續(xù)化生產(chǎn)。該流程的不足點(diǎn)有三。一是機(jī)器設(shè)計(jì)不緊湊，機(jī)器長達(dá)
第二種流程以廣東棉紡廠的生產(chǎn)線為代表，其流程為：
第一段：進(jìn)布→刷毛→燒毛→落布
第二段，進(jìn)布→上漿→拉斜→48只烘筒烘干→Ｊ形箱→給濕→布鋏拉幅→橡毯預(yù)縮→呢毯整理→落布。
該流程的特點(diǎn)是將燒毛工藝單獨(dú)分離出來，使得燒毛的工藝車速不必與整機(jī)保持一致，從而十分容易地做到了采用干燒毛工藝以提高織物成品質(zhì)量。該流程的不足有兩點(diǎn)。一是第二段作為聯(lián)合機(jī)其烘筒部分與給濕部分之間的同步傳動(dòng)沒有很好地解決，現(xiàn)通過Ｊ形箱來緩沖一下以協(xié)調(diào)同步；二是采用過多的烘筒對(duì)織物進(jìn)行烘干，而后再在預(yù)縮前對(duì)織物進(jìn)行給濕。這
在流程中不太合理，應(yīng)該通過烘燥來控制織物的含濕量，這樣即可以省掉給濕裝置和部分烘筒，又可節(jié)省蒸汽用量，減少能源消
第三種流程以山東某織染廠的生產(chǎn)線為代表，其流程為：
第一段：進(jìn)布→刷毛→燒毛→落布。
第二段：進(jìn)布→一格平洗(五噸軋車)→拉斜→三柱烘筒烘干→落布。
第三段：進(jìn)布→給濕→預(yù)濕→整理→落布。
該流程適用于廠房較小，便于分散安裝機(jī)器的企業(yè)，尤其是，對(duì)于某些已有部分設(shè)備的企業(yè)，僅再投資少許設(shè)備或?qū)ΜF(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)改造，即可形成牛仔布后整理生產(chǎn)能力。該流程還有一個(gè)特點(diǎn)，即在生產(chǎn)過程中，某一段流程出了問題不會(huì)造成整個(gè)后整理生產(chǎn)線的停產(chǎn)。第三種流程的不足之處有三點(diǎn)。一是用工人數(shù)多，因進(jìn)出布處一般均需有人操作；二是設(shè)備
總體投資大，像預(yù)縮前的給濕必不可少的，還有烘干部分的烘筒個(gè)數(shù)一般較多；三是由于烘干后的織物在實(shí)際操作中并不一定能馬上進(jìn)入后道給濕預(yù)縮工藝，這樣織物在停放過程中就有可能產(chǎn)生不同的回潮率，而不同回潮率的織物若用同一給濕量處理則容易造成預(yù)縮率的不均勻，進(jìn)而對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響。
通過上述三種工藝流程的對(duì)比分析，不難看出，盡管三種流程各具特色，但從保證牛仔布后整理質(zhì)量及穩(wěn)定性的角度上看，第二種工藝流程優(yōu)于其它兩種。它既解決了第一種流程中濕燒毛效果較差的問題，又避免了第三種流程中可能造成的縮率不勻的問題。
我們對(duì)第二種流程中的不足點(diǎn)進(jìn)行了大膽的改進(jìn)，將流程中的４８只烘筒減少到２０只，并取消了Ｊ形箱、噴霧給濕、拉幅機(jī)等部分，還采用邊軸傳動(dòng)解決了烘筒烘燥與橡毯預(yù)縮機(jī)之間的同步運(yùn)行問題。如此改進(jìn)，使工藝流程大為縮短，這不僅降低了設(shè)備成本和能源消耗，而且有利于穩(wěn)定地控制生產(chǎn)工藝參數(shù)，如進(jìn)橡毯預(yù)縮機(jī)前的織物張力和含濕率等。
在廣泛調(diào)研、征求意見及反復(fù)論證的基礎(chǔ)上，我廠確定了牛仔布后整理工藝流程的初步設(shè)計(jì)方案，即：
第一段：進(jìn)布→刷毛→燒毛→落布。
第二段：進(jìn)布
該初步方案的第一段工藝流程，主要解決通過燒毛提高布面質(zhì)量的問題。因?yàn)闊に嚰霸O(shè)備在技術(shù)上已比較成熟，因此本文不再探討。初步方案的第二段工藝流程，是根據(jù)牛仔布除燒毛外其它后整理要求而設(shè)計(jì)的，主要目的在于提高牛仔布的外觀質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量，尤其是內(nèi)在質(zhì)量，如成品經(jīng)、緯向縮水率的控制，緯紗歪斜應(yīng)力的消除等。
牛仔布后整理工藝流程的初步方案確定之后，還有不少具體問題需進(jìn)一步確定，如水洗格數(shù)問題、軋車形式及噸位問題、橡毯厚度及壓緊力問題、呢毯整理烘筒直徑問題，等等，這些問題既與牛仔布生產(chǎn)工藝有關(guān)，但更直接地關(guān)系到設(shè)備的研制，因此這些問題將放在下面的設(shè)備研究中進(jìn)行探討。
3.關(guān)于牛仔布后整理設(shè)備的研究
3.1.關(guān)于平幅水洗浸軋格數(shù)
經(jīng)過燒毛的牛仔布在進(jìn)行第二段流程時(shí)，其第一道工藝就是平幅水洗浸軋，這是為了保證后道工序順利進(jìn)行的需要。牛仔布一般為全棉織物，只有在濕態(tài)即一定的含濕率下，才容易進(jìn)行拉伸、拉斜、預(yù)縮等。一般說來，織物水洗浸軋?jiān)酵福瑢?duì)后道整理的效果越好。從我國現(xiàn)有設(shè)備情況看，水洗浸軋格數(shù)最多為六格，最少的僅為一個(gè)軋槽。水洗浸軋格數(shù)懸殊如此之大，奧妙何在呢?關(guān)鍵就在于織物緯縮的掌握控制方式上。浸軋格數(shù)多，不僅使織物浸得透，還有一個(gè)相當(dāng)重要的作用，就是使織物每過一道浸軋就造成一定量的經(jīng)向伸長和緯向縮窄，從而逐漸完成了織物的緯向預(yù)縮，即控制了緯向縮水率。浸軋格數(shù)少，則緯向預(yù)縮率不易得到滿足。而緯向縮水率是必須控制的指標(biāo)，因此在浸軋格數(shù)少的流程里，往往采取增加織物經(jīng)向張力的辦法來達(dá)到織物的緯縮，如采用氣動(dòng)松緊架來取代重錘式松緊架，不僅對(duì)織物可施加較大的經(jīng)向張力，而且調(diào)整張力方便靈活。
比較水洗浸軋格數(shù)的多少，我們認(rèn)為，浸軋格數(shù)少一點(diǎn)的方案較好。它既解決了控制緯向縮水率的問題，又大大地降低了設(shè)備的
盡一致，我們?cè)趯?duì)設(shè)備進(jìn)行具體研制時(shí)，可把水洗浸軋格數(shù)設(shè)計(jì)成為積木式，即用戶在訂貨時(shí)需要幾格，我廠就為其制造幾格，但基本形式為一格水洗浸軋。
3.2.關(guān)于軋車形式和噸位
軋車結(jié)構(gòu)形式和噸位將直接影響織物的軋余率及均勻性，進(jìn)而影響到后道工序的烘燥效率以及布面質(zhì)量。如軋余率高，則需增加后道工序的烘筒數(shù)量及蒸汽耗量。再如軋得不均勻，這就造成布面含潮率不均勻，而含潮率不均勻直接會(huì)影響預(yù)縮率的穩(wěn)定性，若不均勻程度較嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成織物的色差。我們?cè)谶M(jìn)行軋車設(shè)計(jì)時(shí)，選擇了三輥軋車中間輥為小輥的結(jié)構(gòu)形
式，該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是中小輥不變形，因此軋余率小且均勻性好。對(duì)于牛仔布而言，由于牛仔布有一定的疏水性，因此對(duì)于軋車不僅要求軋余率小而且還要求盡可能軋得透一點(diǎn)，即將水份軋到纖維內(nèi)部。這對(duì)提高預(yù)縮率及成品縮水率的穩(wěn)定性是十分重要的。要想軋得透，最直接的辦法就是提高軋車的噸位。目前各使用廠的軋車一般為２～１０噸，但真實(shí)使用的噸位一般為２～４噸，我們按５噸軋車進(jìn)行設(shè)計(jì)，完全可滿足生產(chǎn)實(shí)際需要。
考慮到牛仔布有厚有薄，以及不同用戶在實(shí)際應(yīng)用中的不同要求和使用習(xí)慣，我們?cè)谠O(shè)計(jì)三輥軋車時(shí)，采用增加附件的方法，使得軋車結(jié)構(gòu)形式可在三輥和兩輥之間轉(zhuǎn)換，即：
ａ．三輥軋車，上中下排列，上下為橡膠輥，中間小輥為鋼輥；
ｂ．兩輥軋車(取消中小輥)，上下排列，均為橡膠輥。
兩種形式各有特點(diǎn)。三輥軋車在應(yīng)用中，織物過一個(gè)軋點(diǎn)時(shí)容易造成軋得不均勻，過兩個(gè)軋點(diǎn)時(shí)又易造成織物伸長較多，增加了橡毯預(yù)縮機(jī)的預(yù)縮負(fù)擔(dān)。兩輥軋車在應(yīng)用中因均為軟輥，一般軋得較為均勻且織物伸長量較小，但不足點(diǎn)是軋余率較高，給后道烘干增加了一定的負(fù)擔(dān)。用戶在進(jìn)行工藝調(diào)試
3.3.關(guān)于拉斜機(jī)構(gòu)
拉斜機(jī)構(gòu)在牛仔布后整理流程中是必不可少的，這是因?yàn)榕Ｗ胁荚诳椩熘写蠖鄶?shù)為正斜紋組織，而這種組織的織物內(nèi)部將產(chǎn)生較大的緯紗歪斜應(yīng)力，造成織物或成衣水洗后的變形扭曲。拉斜的作用就是為了抵消緯紗的歪斜應(yīng)力，從而保證織物或成衣在水洗后的尺寸穩(wěn)定。
拉斜機(jī)構(gòu)的原理是比較簡單的，即織物經(jīng)過拉斜機(jī)構(gòu)時(shí)，拉斜機(jī)構(gòu)各導(dǎo)布輥的相互不平行，使得織物張力左右不等，從而產(chǎn)生符合工藝要求的緯斜，達(dá)到消除歪斜應(yīng)力，穩(wěn)定織物尺寸的目的。
拉斜機(jī)構(gòu)在生產(chǎn)中常見的有多輥式拉斜和四輥拉斜兩種。應(yīng)該說這兩種結(jié)構(gòu)形式均可滿足工藝需要，但經(jīng)過比較，發(fā)現(xiàn)四輥拉斜結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便，比多輥式更加實(shí)用，因此我們?cè)诹鞒碳霸O(shè)備設(shè)計(jì)中采用了四輥拉斜機(jī)構(gòu)。
3.4.關(guān)于烘筒烘燥
烘筒烘燥機(jī)處于牛仔布整理流程中的中間環(huán)節(jié)，是整個(gè)流程設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵。在設(shè)備設(shè)計(jì)中，我們著重解決了以下兩個(gè)問題。
烘筒烘燥處在橡毯預(yù)縮機(jī)之前，從預(yù)縮工藝上要求織物出烘筒烘燥機(jī)的含濕率多控制在15%左右，這就要求烘筒數(shù)量不宜過多或過少。過多不僅對(duì)后道預(yù)縮工藝不利，而且浪費(fèi)材料和能源；過少則會(huì)影響車速或造成織物含濕率過高而影響預(yù)縮。通過在一定工藝條件下的分析計(jì)算，我們認(rèn)為２０只烘筒是比較合適的。這里需要強(qiáng)調(diào)一下的是，烘筒烘燥機(jī)出布處織物含濕率的穩(wěn)定與否將直接影響預(yù)縮率的穩(wěn)定性；而織物布面溫度的高低則直接影響織物經(jīng)過預(yù)縮時(shí)的定形效果。
２０只烘筒我們采用兩柱排列，每柱１０只。在確定傳動(dòng)方式時(shí)，我們經(jīng)歷了多次反復(fù)。剛開始我們認(rèn)為一個(gè)電機(jī)同時(shí)傳動(dòng)兩柱２０只烘筒即可，后考慮到進(jìn)布端立柱的烘筒因要消化掉織物拉斜張力和氣動(dòng)松緊架產(chǎn)生的織物張力，因此受力較大，同時(shí)考慮到織物經(jīng)過烘筒逐個(gè)烘燥后在經(jīng)向有逐漸收縮的傾向，因此我們就把每柱烘筒作為一個(gè)傳動(dòng)
用擺式松緊架控制同步，第一柱受力大采用鏈條傳動(dòng)各個(gè)烘筒，第二柱受力小采用皮帶傳動(dòng)各個(gè)烘筒。這樣處理似乎問題解決了，但實(shí)際上隱藏了一個(gè)重要問題，即出布端立柱烘筒與橡毯預(yù)縮機(jī)之間的同步問題。二者之間的同步用一個(gè)松緊架是很容易解決的，但松緊架用在此處值得商榷。不利處有兩點(diǎn)：一是用松緊架必定會(huì)使織物產(chǎn)生張力，而此處的張力將直接影響到預(yù)縮率的控制；二是用松緊架必定會(huì)造成織物穿布路線變長，而路線過長必將引起布面溫度下降，從而影響織物預(yù)縮時(shí)的定形。為解決這一難題，我們從橡毯預(yù)縮機(jī)主傳動(dòng)處引過來一根邊軸，并通過蝸輪箱，ＰＩＶ無級(jí)變速器等傳動(dòng)第二柱烘筒。這樣，既取消了烘筒與橡毯預(yù)縮之間的松緊架，又解決了同步傳動(dòng)問題，還解決了織物張力控制和縮短穿布路線等問題。
3.5.關(guān)于橡毯預(yù)縮設(shè)備
橡毯預(yù)縮機(jī)在牛仔布后整理流程中起著相當(dāng)重要的作用，因?yàn)榕Ｗ胁甲铌P(guān)鍵的一個(gè)質(zhì)量指標(biāo)——成品縮水率，就是通過橡毯預(yù)縮機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。由于牛仔布自身具有厚、重、潛在縮水率高等特點(diǎn)，相對(duì)于其它織物來講，牛仔布對(duì)橡毯預(yù)縮設(shè)備的要求就要高一大截。牛仔布的潛在縮水率一般在１４％左右，預(yù)縮前各工序造成織物的伸長量一般為４０％左右，兩項(xiàng)加在
一起為１８％，而要達(dá)到成品縮水率３％以下，則橡毯預(yù)縮機(jī)至少要完成１５％的預(yù)縮量，這就是橡毯預(yù)縮機(jī)要承擔(dān)的重任。為此，我們?cè)谶M(jìn)行設(shè)備研制時(shí)，首先將橡毯厚度由５４ｍｍ加厚到６７ｍｍ，以提高預(yù)縮能力；同時(shí)對(duì)橡毯提出適于牛仔布生產(chǎn)的技術(shù)性能指標(biāo)，如橡膠硬度、彈性、耐溫性、均勻性等；然后，我們又對(duì)橡毯在最大受力情況下的張力、壓緊力進(jìn)行了計(jì)算，并籍此又對(duì)所有承壓結(jié)構(gòu)件２０噸受力狀態(tài)進(jìn)行了強(qiáng)剛度計(jì)算。為確保機(jī)器能夠滿足牛仔布的重載要求，我們對(duì)原設(shè)備進(jìn)行了大量的改進(jìn)，現(xiàn)該設(shè)備已達(dá)到重型超級(jí)預(yù)縮機(jī)的水平。
3.6.關(guān)于呢毯整理設(shè)備
呢毯整理是牛仔布后整理流程中最后一道工序。織物經(jīng)過呢
3.7.機(jī)器流程總貌
在對(duì)整個(gè)機(jī)器的各個(gè)部分進(jìn)行分析研究后，我們最終確定了牛仔布后整理工藝流程并完成了設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造。我們把設(shè)備名稱定為牛仔布預(yù)縮整理聯(lián)合機(jī)，該機(jī)工藝流程總貌如圖1所示。
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| 附圖.牛仔布預(yù)縮整理聯(lián)合機(jī)工藝流程示意圖 1.進(jìn)布.2.平幅水洗(上漿).3.五噸三輥軋車.4.氣動(dòng)松緊架.5.四輥拉斜. 6.烘筒烘燥.7.重型橡毯預(yù)縮機(jī).8.大烘筒呢毯整理.9.落布 |
4.結(jié)束語
機(jī)器試制完成后，就馬上投入到使用廠進(jìn)行了生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)，現(xiàn)已有一年多的時(shí)間了。在使用廠安裝調(diào)試過程中，我們感覺到該設(shè)備工藝流程雖不算十分復(fù)雜，但很多工藝參數(shù)的相互配合調(diào)整還是很有學(xué)問的。如軋車壓力、氣動(dòng)松緊架壓力、兩柱烘筒溫度、橡毯的壓緊量及張緊量、橡毯預(yù)縮進(jìn)布處的布面溫度、濕度及張力，等等，這些都會(huì)影響到牛仔布的外觀和內(nèi)在
質(zhì)量。必須勇于實(shí)踐，不斷摸索總結(jié)，才能將機(jī)器調(diào)到最佳使用狀況。
通過使用廠一年來的實(shí)踐驗(yàn)證，已初步證明該工藝流程及設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造是成功的。機(jī)器具有流程短、功能強(qiáng)、操作方便、物美價(jià)廉等特點(diǎn)，經(jīng)過該機(jī)加工的牛仔布已達(dá)到了國家優(yōu)等品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。該機(jī)的研制雖然比較成功，但并非不存在問題。如進(jìn)汽頭、疏水閥等元器件質(zhì)量不太可靠、預(yù)縮率的在線檢測指示不靈等，這些問題應(yīng)引起我們足夠的重視，在今后的
工作中盡快改進(jìn)。
下一步，我們除了要解決設(shè)備中
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