国产纺粘熔喷非织造布装备的发展现状

国产纺粘熔喷非织造布装备的发展现状

1中国纺织网非织布设备的发展和应用1.1国产非织造布生产设备的技术现状据统计，在中国现有的800多台纺织机械中，约有700台是中国制造的。目前,国内已能制造幅宽为1.6、2.4和3.2m的S、SS、M、MM、SMS、SMMS等类型的生产线。熔喷纤维的直径可达到2~5µm,熔喷布的克重CV值可保持在3%以内;纺粘纤维的细度已能达到1.5dtex左右,并能稳定生产克重为12g/mSMS型生产线是近期我国非织造布行业的一个投资热点。2009年,我国的SMS生产线为14条,但至2010年7月初,据不完全统计,这一数据(包括正在制造和安装的)已达到40余条,速度惊人。目前,国产的PP纺粘法非织造布生产线主要采用大板、宽狭缝、低压力(<6000Pa)牵伸的工艺;PET纺粘生产线基本采用小板管式正压牵伸工艺;而宽幅(≥1000mm)熔喷生产线只有单排喷丝孔的低压力(<0.13MPa)机型,绝大多数以PP为原料,工业化SMS设备为清一色的PP生产线。在国产设备加工的非织造布中,有些产品的均匀度较高,纤网能全部均匀展开,无“云斑”现象。且价格低廉,对原料的适应性好,产品能耗少,对操作人员的素质要求较低。国产设备多为借鉴国外早期使用过的技术和设备制造,但在现有的设备(包括辅助设备)制造队伍中,能真正接触国外设备原型并真正熟悉它们的技术人员极少,由于在工艺原理方面没有创新,对原创技术缺乏深入了解,因此,国产设备在工艺原理、设备设计、产品水平等主要经济和技术指标方面均与国外设备存在巨大差距。目前,国产设备中大部分都是水平不高的简易型设备,只有极少量机型有较高的技术含量,加工产品品质较高。我国虽在生产线的数量和生产能力方面占有绝对优势,在中、低端市场有很高的占有率,但却无法染指高端市场,且在纺丝工艺、成网技术、配套设备等方面仍没有达到或能超过原创设备的水平。1.2突出的问题(1)生产线的类型据不完全统计,在国内为数众多的熔体纺丝非织造布生产线中,幅宽为1.6m的简易型生产线多达309条,占国产设备总数的近一半;幅宽在1.6~2.4m的约占纺粘生产线总数的62%。小幅宽生产线虽然技术上较成熟,但其生产能力、原料利用率、劳动成本等指标与大幅宽生产线有较大差距。小幅宽生产线虽并不代表低水平重复建设,但造价低于150万元的小型生产线一般很难有高水平的表现。用这类生产线加工的产品绝大多数面对本地的低端市场,如防水基材、鞋材、包装材料、购物袋等,中高端产品很少。这也导致了我国在以低价出口非织造产品的同时,又以高于出口产品平均价格2.5美元的价格进口产品。(2)运行速度低,制约着主要的设备性能国产生产线的总体配置方案与20世纪90年代初的先进设备没有太大差异,甚至还不及15年前的世界平均水平,这也是国外一些已闲置多年的二手生产线在进入中国后还会引起广泛关注的原因。当前,设备制造商一般都将机械传动系统的“设计速度”以及运行过程中允许使用的“工艺速度”等作为评判设备性能的重要标准,而不是从下游用户的角度出发,将生产合格产品时可以稳定运行的实际速度作为重点。运行速度是评价设备的设计、制造、产品工艺水平的直观指标,而SMS型生产线的运行速度则是纺粘、熔喷技术水平的综合体现。目前,我国熔喷法生产线的运行速度基本在100m/min以内,与国外同类设备相近;纺粘生产线的速度仅在125m/min(S)或220m/min(SS)左右,全部国产配置的SMS生产线的运行速度仅为300m/min左右,相当一部分还不足200m/min,仅相当于国外同类设备的1/2。(3)运行期长为6个月的情况以往评价生产线的“稳定性”偏重于设备不出故障,而忽视在考核期内产品质量的变异以及在不同时段工艺的重现性。一些国产生产线虽能生产出质量较好的产品,但却不能长时间稳定运行,运行期间需不断进行调整。故障点多、故障率高、无故障连续运行时间短是国产设备无法回避的短板。这除了与配套的工业水平有关外,还与生产线的设计和制造质量、生产管理水平以及人员素质有关。目前,市场上能连续稳定运行30天以上的国产纺粘设备以及可连续运行20天以上的国产熔喷设备很少,而SMS生产线的连续运行时间更短。在卫生保健用非织造产品市场,一些著名品牌所选用的材料并非都是顶级产品,价格也不是主要因素,但对产品质量的稳定性要求很高,这是进入高端市场的门槛之一。(4)设备缺陷成为潜在的安全隐患安全是国产生产线中普遍存在的较为突出的问题。在人、设备、产品三者之间,国外是按人–设备–产品的顺序来制定安全等级的,将人员安全放在了最高等级。而国内一些设备制造商根本没有明确的安全标准,将降低成本、减少停机作为前提,而置人员安全、设备安全于不顾,生产线仅在总控台才有一个停机按钮。国产设备上,轴辊断裂、熔体管道爆裂、电控系统及电缆起火、纺丝泵或纺丝箱体明火燃烧等现象并不鲜见,加上普遍存在的工人素质较低、安全生产意识淡薄等现实,设备缺陷成了潜在的安全隐患。以下是几种常见的现象。(1)有的生产线设计者认为电磁阀长期得电会烧毁,因此将热轧机轧辊的闭合动作设计为换向电磁阀的失电状态,这就意味着在出现事故时,即使断开电源也无法使处于闭合状态的轧辊分开,一旦发生事故后果将不堪设想。(2)一些下游用户缺乏安全意识,片面追求运行效益,怕安全保护装置运行后导致生产线停机,因此将一些安全功能屏蔽,这就为设备制造商削减安全设施找到了借口。生产线的一些危险部位,如成网机与热轧机之间的空间是高危区域,以前就曾发生过安全事故。(3)控制系统缺乏应急手段;生产线中潜在危险较大的成网机、热轧机、卷绕机普遍使用未带制动功能的驱动系统。(4)对一些容易产生超压现象的设备没有安保措施,一些存在逻辑关系的动作(如卷绕机手动换卷)没有防误操作的连锁保护。(5)后整理设备安装难在国内众多的纺丝成网设备制造商中,除了一些曾制造过染整机械的生产商对产品的后整理工作有所了解外,其他制造商掌握的后整理知识甚为肤浅,在提供主体设备的同时,很难为买方提供产品差异化的增值建议。因此,有不少生产线刚投产不久,就因要加装后整理设备而停下来进行改造,或搬迁设备、腾出安装后整理系统的空间。后整理技术及装备是全行业的薄弱环节,是国内新产品开发工作滞后的一个表现,也是行业内价格战不断的原因之一。(6)缺乏对检测仪器应用的认识基本检测手段简陋是国产生产线的一个通病,而生产线设备制造商对检测手段的无知、买方欠缺对检测仪器重要作用的认识则是催生这种现象的原因。不少企业除了一台低精度的天平外,甚至没有其他控制产品品质所需的检测仪器,其品质指标都是依靠个人感觉来定性评判的。有的设备制造商推荐使用500cm2生产线工艺条件差国产非织造布生产线的发展瓶颈并非只是机械制造质量,而是对基本工艺原理的理解和研究,因为在发展过程中缺乏正确的理论导向,因而只能停留在仿造层面。纺丝及成网技术是纺丝成网非织造布生产线的核心。目前国内一些生产线的熔体温度大幅度偏离设定值(可超过10℃),冷却风温度周期性波动(>4℃),管网系统制作不规范,使用廉价风机等导致工艺气流波动和分布不均,从而影响生产过程的稳定性,引起断丝、纤维直径分布宽、产品均匀度差及机械物理性能分布离散等问题,同时使成网机网带的使用寿命缩短,一些网带的使用寿命仅为1~2个月。除了上述原因外,还与以下因素有关。(1)专业复合型设备制造施工团队不健全现阶段我国的纺丝成网非织造设备行业中,既拥有核心技术、又能制造核心设备的设备供应商很少。不少生产商只有设计能力而没有加工能力。能画设计图的人可能很多,但懂工艺的高素质设计人员十分稀缺。目前,不少设备供应商采用临时拼凑、以分系统发外承包的方式制造和安装设备,技术队伍多由来自在其他企业曾参与过设备制造和安装的人员组成,他们虽有一定的调试经验,但却无法解决设备的先天性不足。另外,调试过程中经常要更换纺丝箱、纺丝通道、螺杆挤压机和成网风机,有时甚至连钢结构也要改造。由于缺乏理论指导,施工过程的随意性较大,无设计规范可言,更没有正规的图纸和设计评审程序,因此设备只能在带有大量遗留问题的状态下交付使用。设备供应商规模小,没有自己的科研、试验基地,没有大专学校、科研机构依托是我国非织造布装备缺乏独立知识产权和核心竞争力的另一个原因。(2)非织造布生产线企业标准和技术文件的编制目前,我国的非织造布产品标准严重滞后于市场需求,而设备标准几乎完全缺失。国内的非织造布生产企业所执行的标准可谓五花八门。就纺粘非织造布而言,执行的标准包括了18年前原中国纺织部制定的相关标准、美国标准、欧洲标准及国外一些企业或机构制订的标准。以设备的标准化术语为例,如“纺丝组件”这一由多个零件组成的重要部件,目前在业内分别被称作“模头”、“喷头”、“喷丝板”、“喷丝头”等,有时甚至还与“纺丝箱体”混为一谈。非织造布生产线不是执行许可证制度的产品,只要买卖双方取得共识便是正当的商业行为,但并不免除在生产线中执行某些通用的或带强制性技术要求的标准。由于非织造布产品的制造工艺越来越多样化,使用领域也日益广阔,每个领域对产品的应用特性和要求也有所不同。由此可见,要制定一个能同时满足各种制造工艺、不同应用领域要求的“通用标准”是不现实的。对于生产线上的不少结构与基本设施,国家或行业早已有通用的技术要求。现阶段,在数量难以统计的诸多制造商中,有能力编制企业标准和技术文件的寥寥无几。因此,当1条上千万元的生产线在交付使用时却没有一份主体设备的文字资料也就不足为怪了。(3)生产线设备落后纺丝成网系统的总体技术水平与配套设备的性能密切相关。目前,生产线所使用的热轧机、卷绕机、分切机、后整理设备、在线检测设备等还都无法适应产品低克重、功能化、高品质、高速度、大卷装、高产能的要求,部分生产线仍须配套国外设备。(1)采用小流速、小速度生产线热轧机是生产热轧纺粘布、SMS非织造布过程中的重要设备。国产热轧机主要采用中高辊与上、下辊轴线交叉相结合的变形补偿技术,这种机型在小幅宽、低速度的生产线中得到了广泛应用。“线压力”是热轧机的主要工艺参数,轧辊的变形补偿方式决定了线压力的均匀性。目前在国产热轧机中还未见到直接标注这个重要参数的,而普遍以液压系统的油压代替。其他如线压力均匀性、轴承寿命、升降导轨与交叉量调节装置的间隙、导热油活动接头可靠性、轧辊热变形、万向传动轴振动、冷却辊与轧辊间的速度差调节以及安全防护等都有待改进。(2)卷绕机自动换卷系统目前国内使用的卷绕机多为仿制机型。恒张力控制是卷绕机最基本的运行模式,由于张力检测设备(或传感器)性能上的差异,其张力控制精度也有很大不同。例如,有的高速卷绕机仍使用角度传感器,甚至在SMS生产线上还有使用张力架(储布架)来调节张力的。卷绕机是生产线中较易出现故障的设备,而自动换卷系统则是卷绕机中故障率最高的系统,在机构定位精度、同步性,传感器可靠性,横切断动作可靠性,换卷动作的平稳性等方面等都会存在问题。当前,国产卷绕机普遍没有卷径测量功能,均以卷长到达设定值作为换卷信号。对主要用作卫生保健产品原料的SMS制品,相当多的下游企业对卷材的直径要求较高,而对卷长要求其实并不严格。因此,缺少卷径测量功能会造成使用不便。目前国产卷绕机大都使用直径为76mm的卷绕芯轴,普遍没有防布卷挠曲的支撑装置,当产品的幅宽和卷径较大、布卷较重时,卷绕芯轴会显得刚性不足而出现明显的挠曲变形;在备用卷绕轴进入换卷状态前无预加速,进入换卷时无防弹跳措施;无减速缓冲卸布卷手段,这些均与卷绕机高速、大卷径的发展趋势极不相称。(3)控制和执行较快的布卷滑动控制当前,很多纺熔产品特别是卫生材料的幅宽都在150~300mm之间,产品须分切后才能出厂,因此,分切机成了不可或缺的设备。恒张力卷绕是分切机的基本工作模式,但国产分切机的张力系统一般都很简单,有的机器在出厂时甚至连张力控制系统都没有;分切机的退卷方式(主动/被动)并未与产品的克重、卷径即产品的许用卷绕张力相适应,这对于断裂伸长率较小的熔喷布及SMS产品是无法接受的。生产线运行速度的不断提高,要求分切机的加工速度必须与其同步。目前已有一些分切机的速度可达300~500m/min,速度虽然提高了,却没有与其相对应的技术措施,如零部件动平衡、防止布卷跳动的对策、提高辅助工作(包括装卸产品、装刀、对刀、穿布、驳接等)效率的手段以及相应的安全措施等。国产分切机存在的另一个问题是仍使用廉价而使用寿命较短的墙纸刀、剃须刀作为分切刀具,使分切效率和产品质量受到影响。至于国外已经使用的分切刀自动定位技术,纸筒管自动分切技术,机械插、拔卷绕杆技术等在国内仍处于空白状态。(4)高压管道设置不合理过分追求低成本是大量低水平生产线被推向市场的一个重要根源。为了降低成本,选材档次低,同时选用二流或更低档次的配套设备;制造工艺粗糙,零件的配合关系以便于安装为主要考虑因素,基本不考虑配合精度;很多无需调整的设备都制成可调结构(如安装机座开长孔),重复精度差;高压管道不清洗、不试压就使用,高温管道缺乏保温措施,异径管道间不设置变径段或仅设置小长径比的变径段,有的风管则将缓冲隔振帆布管段兼作变径段用;被动方式的高温预压辊,无法避免高温停机后出现的挠曲变形;部分生产线还使用温差达100℃以上且价格低廉的电/空气加热辊;高速(≥250m/min)成网机的纠偏装置无比例控制功能,绝大部分成网机无张力调控手段,张紧网带仍沿用两侧独立的调节方式,并且违反“带传动”的设计原理,把张紧装置设置在网带的“紧边”,不仅操作困难,网带的寿命也较短;成网机底部支承辊的直径比上方的压辊直径还小,导致支承辊挠曲、轴承容易损坏等问题;等等。一些基础性保护和报警装置,如变频电动机与冷却风机之间