牛仔布后整理工藝流程及設備研究
鄭州紡織機械廠 王強華 陸偉光
【摘要】本文通過對牛仔布后整理工藝流程及設備的分析探討，提出并研制了較為實用的工藝流程及設備，并對研制設備過程的諸多理論及應用問題進行了討論。
〖關鍵詞〗牛仔布 整理 工藝 設備
1.概述
牛仔布(又叫靛蘭織物)是一種經蘭緯白的粗支棉織物，其棉紗支數一般為經７×緯６、經１０×緯１０、經１６×緯１６等，克重一般為
我國牛仔布的生產起步較晚，在七十年代初只有極少數工廠加工牛仔布，但到了九十年代，我國年產３００～５００萬米的牛仔布生產線就發展到一百多條，不僅滿足了國內需要，各種牛仔布產品還出口到世界各地。牛仔布生產能力的迅速膨脹，固然離不開她那巨大的消費市場，但一條很重要的內在因素是：牛仔布的后整理工藝流程短、設備投資少、易上馬、見效快，這就使得消費與生產這一對矛盾的兩個方面達到較為完美的和諧與統一。本文就牛仔布后整理工藝流程及設備這一課題，進行研究和探討。
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、橡毯預縮、呢毯整理等，工藝并不算十分復雜，但其工藝流程卻靈活多變，從調研的情況看，我國的牛仔布后整理生產線其工藝流程按機器聯合程度分三種。第一種是整個流程即從燒毛到呢毯整理為一個聯合機；第二種是整個流程分為兩段，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線為代表，其流程為：進布(進Ｊ形箱)→刷毛→浸軋→燒毛→拉斜→拉幅→二柱烘燥→拉幅→橡毯預縮→呢毯整理→卷裝出布(帶Ｊ形箱)該流程的最大優點是一次完成牛仔布的后整理工藝，并由于進出布帶有Ｊ形箱，使得較方便地縫接布頭，實現不停車連續化生產。該流程的不足點有三。一是機器設計不緊湊，機器長達
第二種流程以廣東棉紡廠的生產線為代表，其流程為：
第一段：進布→刷毛→燒毛→落布
第二段，進布→上漿→拉斜→48只烘筒烘干→Ｊ形箱→給濕→布鋏拉幅→橡毯預縮→呢毯整理→落布。
該流程的特點是將燒毛工藝單獨分離出來，使得燒毛的工藝車速不必與整機保持一致，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量。該流程的不足有兩點。一是第二段作為聯合機其烘筒部分與給濕部分之間的同步傳動沒有很好地解決，現通過Ｊ形箱來緩沖一下以協調同步；二是采用過多的烘筒對織物進行烘干，而后再在預縮前對織物進行給濕。這
在流程中不太合理，應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線為代表，其流程為：
第一段：進布→刷毛→燒毛→落布。
第二段：進布→一格平洗(五噸軋車)→拉斜→三柱烘筒烘干→落布。
第三段：進布→給濕→預濕→整理→落布。
該流程適用于廠房較小，便于分散安裝機器的企業，尤其是，對于某些已有部分設備的企業，僅再投資少許設備或對現有設備進行適當改造，即可形成牛仔布后整理生產能力。該流程還有一個特點，即在生產過程中，某一段流程出了問題不會造成整個后整理生產線的停產。第三種流程的不足之處有三點。一是用工人數多，因進出布處一般均需有人操作；二是設備
總體投資大，像預縮前的給濕必不可少的，還有烘干部分的烘筒個數一般較多；三是由于烘干后的織物在實際操作中并不一定能馬上進入后道給濕預縮工藝，這樣織物在停放過程中就有可能產生不同的回潮率，而不同回潮率的織物若用同一給濕量處理則容易造成預縮率的不均勻，進而對產品質量的穩定性產生不良影響。
通過上述三種工藝流程的對比分析，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量及穩定性的角度上看，第二種工藝流程優于其它兩種。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。
我們對第二種流程中的不足點進行了大膽的改進，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、拉幅機等部分，還采用邊軸傳動解決了烘筒烘燥與橡毯預縮機之間的同步運行問題。如此改進，使工藝流程大為縮短，這不僅降低了設備成本和能源消耗，而且有利于穩定地控制生產工藝參數，如進橡毯預縮機前的織物張力和含濕率等。
在廣泛調研、征求意見及反復論證的基礎上，我廠確定了牛仔布后整理工藝流程的初步設計方案，即：
第一段：進布→刷毛→燒毛→落布。
第二段：進布
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量的問題。因為燒毛工藝及設備在技術上已比較成熟，因此本文不再探討。初步方案的第二段工藝流程，是根據牛仔布除燒毛外其它后整理要求而設計的，主要目的在于提高牛仔布的外觀質量和內在質量，尤其是內在質量，如成品經、緯向縮水率的控制，緯紗歪斜應力的消除等。
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一步確定，如水洗格數問題、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工藝有關，但更直接地關系到設備的研制，因此這些問題將放在下面的設備研究中進行探討。
3.關于牛仔布后整理設備的研究
3.1.關于平幅水洗浸軋格數
經過燒毛的牛仔布在進行第二段流程時，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行的需要。牛仔布一般為全棉織物，只有在濕態即一定的含濕率下，才容易進行拉伸、拉斜、預縮等。一般說來，織物水洗浸軋越透，對后道整理的效果越好。從我國現有設備情況看，水洗浸軋格數最多為六格，最少的僅為一個軋槽。水洗浸軋格數懸殊如此之大，奧妙何在呢?關鍵就在于織物緯縮的掌握控制方式上。浸軋格數多，不僅使織物浸得透，還有一個相當重要的作用，就是使織物每過一道浸軋就造成一定量的經向伸長和緯向縮窄，從而逐漸完成了織物的緯向預縮，即控制了緯向縮水率。浸軋格數少，則緯向預縮率不易得到滿足。而緯向縮水率是必須控制的指標，因此在浸軋格數少的流程里，往往采取增加織物經向張力的辦法來達到織物的緯縮，如采用氣動松緊架來取代重錘式松緊架，不僅對織物可施加較大的經向張力，而且調整張力方便靈活。
比較水洗浸軋格數的多少，我們認為，浸軋格數少一點的方案較好。它既解決了控制緯向縮水率的問題，又大大地降低了設備的
盡一致，我們在對設備進行具體研制時，可把水洗浸軋格數設計成為積木式，即用戶在訂貨時需要幾格，我廠就為其制造幾格，但基本形式為一格水洗浸軋。
3.2.關于軋車形式和噸位
軋車結構形式和噸位將直接影響織物的軋余率及均勻性，進而影響到后道工序的烘燥效率以及布面質量。如軋余率高，則需增加后道工序的烘筒數量及蒸汽耗量。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影響預縮率的穩定性，若不均勻程度較嚴重時還會造成織物的色差。我們在進行軋車設計時，選擇了三輥軋車中間輥為小輥的結構形
式，該結構的特點是中小輥不變形，因此軋余率小且均勻性好。對于牛仔布而言，由于牛仔布有一定的疏水性，因此對于軋車不僅要求軋余率小而且還要求盡可能軋得透一點，即將水份軋到纖維內部。這對提高預縮率及成品縮水率的穩定性是十分重要的。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，但真實使用的噸位一般為２～４噸，我們按５噸軋車進行設計，完全可滿足生產實際需要。
考慮到牛仔布有厚有薄，以及不同用戶在實際應用中的不同要求和使用習慣，我們在設計三輥軋車時，采用增加附件的方法，使得軋車結構形式可在三輥和兩輥之間轉換，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。三輥軋車在應用中，織物過一個軋點時容易造成軋得不均勻，過兩個軋點時又易造成織物伸長較多，增加了橡毯預縮機的預縮負擔。兩輥軋車在應用中因均為軟輥，一般軋得較為均勻且織物伸長量較小，但不足點是軋余率較高，給后道烘干增加了一定的負擔。用戶在進行工藝調試
3.3.關于拉斜機構
拉斜機構在牛仔布后整理流程中是必不可少的，這是因為牛仔布在織造中大多數為正斜紋組織，而這種組織的織物內部將產生較大的緯紗歪斜應力，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力，從而保證織物或成衣在水洗后的尺寸穩定。
拉斜機構的原理是比較簡單的，即織物經過拉斜機構時，拉斜機構各導布輥的相互不平行，使得織物張力左右不等，從而產生符合工藝要求的緯斜，達到消除歪斜應力，穩定織物尺寸的目的。
拉斜機構在生產中常見的有多輥式拉斜和四輥拉斜兩種。應該說這兩種結構形式均可滿足工藝需要，但經過比較，發現四輥拉斜結構簡單、調整方便，比多輥式更加實用，因此我們在流程及設備設計中采用了四輥拉斜機構。
3.4.關于烘筒烘燥
烘筒烘燥機處于牛仔布整理流程中的中間環節，是整個流程設計成敗的關鍵。在設備設計中，我們著重解決了以下兩個問題。
烘筒烘燥處在橡毯預縮機之前，從預縮工藝上要求織物出烘筒烘燥機的含濕率多控制在15%左右，這就要求烘筒數量不宜過多或過少。過多不僅對后道預縮工藝不利，而且浪費材料和能源；過少則會影響車速或造成織物含濕率過高而影響預縮。通過在一定工藝條件下的分析計算，我們認為２０只烘筒是比較合適的。這里需要強調一下的是，烘筒烘燥機出布處織物含濕率的穩定與否將直接影響預縮率的穩定性；而織物布面溫度的高低則直接影響織物經過預縮時的定形效果。
２０只烘筒我們采用兩柱排列，每柱１０只。在確定傳動方式時，我們經歷了多次反復。剛開始我們認為一個電機同時傳動兩柱２０只烘筒即可，后考慮到進布端立柱的烘筒因要消化掉織物拉斜張力和氣動松緊架產生的織物張力，因此受力較大，同時考慮到織物經過烘筒逐個烘燥后在經向有逐漸收縮的傾向，因此我們就把每柱烘筒作為一個傳動
用擺式松緊架控制同步，第一柱受力大采用鏈條傳動各個烘筒，第二柱受力小采用皮帶傳動各個烘筒。這樣處理似乎問題解決了，但實際上隱藏了一個重要問題，即出布端立柱烘筒與橡毯預縮機之間的同步問題。二者之間的同步用一個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：一是用松緊架必定會使織物產生張力，而此處的張力將直接影響到預縮率的控制；二是用松緊架必定會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，從而影響織物預縮時的定形。為解決這一難題，我們從橡毯預縮機主傳動處引過來一根邊軸，并通過蝸輪箱，ＰＩＶ無級變速器等傳動第二柱烘筒。這樣，既取消了烘筒與橡毯預縮之間的松緊架，又解決了同步傳動問題，還解決了織物張力控制和縮短穿布路線等問題。
3.5.關于橡毯預縮設備
橡毯預縮機在牛仔布后整理流程中起著相當重要的作用，因為牛仔布最關鍵的一個質量指標——成品縮水率，就是通過橡毯預縮機來實現的。由于牛仔布自身具有厚、重、潛在縮水率高等特點，相對于其它織物來講，牛仔布對橡毯預縮設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，預縮前各工序造成織物的伸長量一般為４０％左右，兩項加在
一起為１８％，而要達到成品縮水率３％以下，則橡毯預縮機至少要完成１５％的預縮量，這就是橡毯預縮機要承擔的重任。為此，我們在進行設備研制時，首先將橡毯厚度由５４ｍｍ加厚到６７ｍｍ，以提高預縮能力；同時對橡毯提出適于牛仔布生產的技術性能指標，如橡膠硬度、彈性、耐溫性、均勻性等；然后，我們又對橡毯在最大受力情況下的張力、壓緊力進行了計算，并籍此又對所有承壓結構件２０噸受力狀態進行了強剛度計算。為確保機器能夠滿足牛仔布的重載要求，我們對原設備進行了大量的改進，現該設備已達到重型超級預縮機的水平。
3.6.關于呢毯整理設備
呢毯整理是牛仔布后整理流程中最后一道工序。織物經過呢
3.7.機器流程總貌
在對整個機器的各個部分進行分析研究后，我們最終確定了牛仔布后整理工藝流程并完成了設備的設計和制造。我們把設備名稱定為牛仔布預縮整理聯合機，該機工藝流程總貌如圖1所示。
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| 附圖.牛仔布預縮整理聯合機工藝流程示意圖 1.進布.2.平幅水洗(上漿).3.五噸三輥軋車.4.氣動松緊架.5.四輥拉斜. 6.烘筒烘燥.7.重型橡毯預縮機.8.大烘筒呢毯整理.9.落布 |
4.結束語
機器試制完成后，就馬上投入到使用廠進行了生產運轉，現已有一年多的時間了。在使用廠安裝調試過程中，我們感覺到該設備工藝流程雖不算十分復雜，但很多工藝參數的相互配合調整還是很有學問的。如軋車壓力、氣動松緊架壓力、兩柱烘筒溫度、橡毯的壓緊量及張緊量、橡毯預縮進布處的布面溫度、濕度及張力，等等，這些都會影響到牛仔布的外觀和內在
質量。必須勇于實踐，不斷摸索總結，才能將機器調到最佳使用狀況。
通過使用廠一年來的實踐驗證，已初步證明該工藝流程及設備的設計和制造是成功的。機器具有流程短、功能強、操作方便、物美價廉等特點，經過該機加工的牛仔布已達到了國家優等品質量標準。該機的研制雖然比較成功，但并非不存在問題。如進汽頭、疏水閥等元器件質量不太可靠、預縮率的在線檢測指示不靈等，這些問題應引起我們足夠的重視，在今后的
工作中盡快改進。
下一步，我們除了要解決設備中
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