紡織行業近期的發展目標和方向
蔡繼權
(杭州市化工研究院有限公司 浙江杭州 310023)
摘 要:闡述 “十四五”期間紡織行業的新定位、發展思路、主要目標、重點任務與重點工程以及發展方向。與生命信息科學技術結合向多功能化、智能化、綠色化等方向發展,重點發展產業用紡織纖維和新功能高性能纖維,降本增效、提高市場競爭力。2025年實現高性能纖維自給率大于60%、產業用紡織品纖維消費量比重達到35%、出口額占全球比重大于30%等指標。
關鍵詞:紡織行業;發展;目標;方向;智能;高性能;纖維
前 言
在大變革的新時代,紡織工業是創新驅動的科技產業、文化引領的時尚產業、責任導向的綠色產業。我國紡織行業發展水平居全球領先地位,產業鏈的每個單元都在快速創新發展并取得突破性成果。今天,纖維制取和紡織業已不僅僅是滿足人類穿衣需求的傳統行業,而是一個呈現前沿高端技術并與全球各行業同步發展的新領域。
要采用新型纖維材料、新型紗線織物加工技術、多功能整理技術、電子傳感等技術,開發先進功能紡織品、智能紡織品,滿足市場需求。要突破高性能纖維和紡織新材料的關鍵技術,開發應用綠色纖維、高效節能設備、清潔生產工藝、廢舊纖維循環利用等低碳技術,進行纖維和紡織產品全生命周期的綠色化管理,繼續保持國際競爭優勢。
1.紡織行業近期發展思路與主要指標
近期紡織行業在新格局中開辟新局面,為新格局貢獻新作為,進一步推進行業“科技、時尚、綠色”的高質量發展。為此,紡織行業在整個國民經濟中的新定位是:“國民經濟與社會發展的支柱產業、解決民生與美化生活的基礎產業、國際合作與融合發展的優勢產業”。
紡織行業近期總體思路是:牢固樹立創新、協調、綠色、開放、共享的新發展理念,立足國民經濟與社會發展、民生保障與產業安全,以高質量發展為主題,全面打造“以國內大循環為主、國內國際雙循環相互促進”的新發展格局。按照“創新驅動的科技產業、文化引領的時尚產業、責任導向的綠色產業”發展方向,持續深化產業結構調整與轉型升級,推動供給與需求的動態平衡,加大科技創新和人才培養力度,打造國際合作和競爭新優勢,推動區域協調發展,建成若干世界級先進紡織產業集群,形成一批知名跨國企業集團和有國際影響力的紡織服裝品牌,加快邁向全球價值鏈中高端,為鞏固我國紡織強國地位,并為實現制造強國質量強國目標發揮重要作用。發展主要指標見表1。
2.紡織行業近期發展重點任務
2.1 強化科技創新支撐能力,突破行業關鍵技術
纖維新材料技術:碳纖維、對位芳綸、聚酰亞胺纖維等高性能纖維高端產品、差別化產品關鍵制備技術,基礎纖維高效柔性功能化制備技術,實現纖維高品質、高效生產和低成本,萊賽爾纖維專用漿粕、溶劑、交聯劑和差別化萊賽爾纖維關鍵技術,纖維級1,3-丙二醇、呋喃二甲酸、高光純丙交酯等生物基單體和原料高效制備技術,智能化、高仿真、生物可降解等功能性纖維材料制備技術。
表1 近期紡織行業發展主要指標
紡織綠色制造技術:印染綠色化學品技術,高效短流程印染技術,非水介質染色技術,數碼印花關鍵技術,廢舊紡織品分離識別技術,聚酯、聚酰胺紡織品化學法循環技術。
先進紡織制品技術:高功能紡織消費產品加工技術,智能纖維及制品關鍵技術,閃蒸法和靜電紡絲非織造布技術,高性能纖維多軸向經編、立體編織技術以及重磅寬幅織物、寬幅異厚織物、大型繩纜的成型技術。
紡織智能制造與裝備技術:面向紡織行業應用的智能制造關鍵共性技術,大容量萊賽爾纖維、高性能碳纖維、萬噸級對位芳綸、超高分子量聚乙烯纖維和循環再利用化學纖維等成套裝備,全自動轉杯紡紗機、噴氣渦流紡紗機、數字化高速無梭織機、全自動穿經機、立體織造成型裝備、高速經編機、連續式針織物平幅印染生產線、低浴比間歇式染色裝備、高速數碼直噴印花機、高速梳理機及交叉鋪網機等關鍵裝備技術。
2.2 完善科技創新體系
進一步加強功能性纖維、印染兩個國家制造業創新中心功能建設和服務能力,針對關鍵共性技術需求加速科研攻關和產業化應用,積極推進產業用紡織品創新中心籌建工作。引導重點企業開展國家級和省級企業技術中心建設,紡織行業認定技術創新中心達到50家。創建以可持續發展理念為指導,融紡織科技、數字技術和創意設計為一體的工業設計中心,新培育建設50家以上行業工業設計中心,推薦建設5~10家國家級工業設計中心。引導相關機構加強國家級重點實驗室建設,紡織行業認定重點實驗室達到70家。建設和完善纖維新材料、產業用紡織品、智能制造、紡織高端裝備、紡織軍民融合、時尚產業數字技術融合等領域產業技術創新聯盟。
加快標準體系建設,激發人才創新活力,建設高質量的紡織制造體系,暢通內需為基點的產業鏈循環,提升國際化發展層次與水平,推動行業時尚發展與品牌建設,推進社會責任建設與可持續發展(推進節能低碳發展、加強清潔安全發展、推動再生循環發展、深化企業社會責任建設),優化國內布局提升發展協調性,構建紡織產業的安全發展體系。
3.紡織行業近期發展重點工程
3.1 纖維新材料持續創新升級
差別化、多功能纖維:提升基礎纖維功能化高效柔性制備技術與裝備水平,突破聚酰胺6熔體直紡、氨綸熔融紡絲等關鍵技術;進一步開發智能化、高仿真、高保形、舒適易護理、阻燃、抗靜電、抗紫外、抗菌、相變儲能、光致變色、原液著色等差別化、功能性化學纖維;大力發展生物可降解高性能脂肪族聚酯纖維,及采用綠色催化劑生產纖維;研發支撐功能纖維生產的添加劑、阻燃劑、新型改性劑、母粒、催化劑、油劑等的關鍵材料和輔料。發展煤化工路線化學纖維,實現紡織原料多元化,降低石化原料比重。
高性能纖維:推動建設國家級碳纖維及復合材料創新中心,構建高性能纖維行業創新體系。加強高性能纖維高效低成本化生產技術研發,提高已實現工程化、產業化的碳纖維、芳綸、超高分子量聚乙烯纖維、聚酰亞胺纖維、聚苯硫醚纖維、連續玄武巖纖維等高性能纖維技術成熟度和產品穩定性。加快研發更高性能碳纖維、芳綸、超高分子量聚乙烯纖維、聚酰亞胺纖維等關鍵制備技術。突破高性能液晶聚芳酯纖維、芳雜環纖維、聚對苯撐苯并二噁唑纖維等高性能纖維制備關鍵技術。
生物基化學纖維:突破萊賽爾纖維專用漿粕、溶劑和交聯劑,纖維級1,3-丙二醇、呋喃二甲酸、高光純丙交酯等生物基單體和原料的關鍵制備技術。研究聚乳酸纖維、萊賽爾纖維、生物基聚酰胺纖維、聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維、聚呋喃二甲酸乙二醇酯纖維、海藻纖維和殼聚糖纖維等生物基化學纖維規?;a關鍵技術,開發高品質差別化產品,加強應用技術開發。
3.2 智能制造引領高質量發展
大力推進企業數字化改造,持續提高企業數字化裝備配置率、數字化裝備聯網率、關鍵工序數控化率、關鍵工業軟件應用覆蓋率,實現企業外部供應鏈和內部生產系統的精準對接。
發展長絲集約式高速卷繞裝備等關鍵單機裝備,開發和推廣化纖生產遠程控制系統、智能物流系統等。研發全自動轉杯紡紗機、噴氣渦流紡紗機、高速無梭織機、全自動穿經機、一次成型緯編機等關鍵單機,開發織機控制系統、針織立體成型控制系統,研發電子清紗器、電子多臂開口裝置、織針等基礎零部件。發展印染車間物料智能化輸送設備,開發匹布自動縫紉接頭設備、布卷、布車、漿料桶AGV運送設備和定位系統,逐步建立印染智能化物流系統。重點發展針刺機、水刺機、紡熔聯合機,柔性化、模塊化非織造布專用功能性后整理設備、非織造布自動分切機等關鍵單機裝備,開發非織造布柔性化模塊化控制系統。重點發展智能吊掛裝備等關鍵單機裝備,研發自動縫制和物流智能配送系統等。
化纖全流程智能制造:提升智能原料配送、絲餅管理、生產數據分析、立體倉庫技術等技術,開發適用于化纖行業的智能制造支撐軟件。在滌綸、錦綸、氨綸、再生纖維素纖維、碳纖維等領域建設若干智能車間示范。
棉紡全流程智能制造:開發推廣清梳聯、并條、精梳、粗細聯、細絡聯、包裝物料等智能化系統并實現綜合集成,實現與WHS、MES、ERP、遠程運維系統的集成,逐步實現夜間無人值守。在行業若干重點企業實現推廣。
印染智能制造生產線:實現生產線數據自動采集系統、智能控制系統和印染信息集成管理系統的集成,形成若干示范線。
非織造布智能生產線:開發面向非織造布的生產執行系統和大數據分析模型,建設紡粘、水刺、針刺,以及應用領域的智能工廠,貫通產業鏈的橫向聯系和上下游協同能力。
針織智能生產系統:提高自動化和智能化裝備的應用和普及。借助制造執行系統(MES),實現針織生產車間多機臺針織設備的遠程監控和生產管理。
服裝智能模塊化縫制生產線:突破高精度輕型機械手或機器人衣片抓取、傳送、操作,以及與縫制單元設備協同加工技術,推進集成應用。
家用紡織品智能制造生產線:加快推進家紡行業智能制造標準體系建設,推進關鍵智能化裝備的研發應用,開展智能化生產線及車間的建設與示范。
3.3 時尚建設增強發展新動力
包括時尚設計能力提升、時尚領域科技創新、時尚品牌建設這三項重點工程。
3.4 綠色制造促進低碳循環發展
節能減碳:大力發展化纖、織造、非織造等各領域高效節能技術和裝備,棉紡、織造等重點用能設備實施照明、電機、空調空壓等用能單元系統化改造。印染行業發展針織物和滌綸連續式印染成套裝備,推廣低溫前處理、冷軋堆前處理和染色、分散染料低溫染色和印花、分散染料堿性染色、蒸汽熱能分級利用、高效節能定形機、節能型熱風烘燥機等節能技術和裝備。推廣定形機、印染廢水熱能回收及熱泵法熱能回用技術等。實施低碳改造和園區節能改造工程。
清潔生產:研發可降解纖維材料,加強高效環保型漿料、染料和印染助劑、高效環?;w催化劑、油劑和助劑的研發及應用。推進綠色纖維制備和應用,攻關生物基纖維重點原料和關鍵制備技術,提升重點品種規?;苽浼夹g,擴大原液著色化纖應用。研發推廣高效短流程前處理、無堿或低堿前處理、低鹽或無鹽活性染料染色、生物質色素染色、活性染料低尿素或無尿素印花、電化學還原染色、等離子體印染、液氨整理、多功能機械整理等少化學品印染技術。進一步攻關數碼印花升級換代關鍵技術,并實現高性能打印噴頭零部件國產化。
提升水效:研發推廣非水介質染色、針織物平幅連續染色、滌綸織物少水連續染色等節水印染加工技術。進一步推廣化纖機織物連續平幅前處理、針織物連續平幅前處理、小浴比間歇式染色、分散染料堿性染色、高牢度涂料印花等技術。推進水資源循環利用和污水資源化,鼓勵紡織企業加大中水、再生水等非常規水資源開發力度,支持非常規水資源利用產業化示范工程。
污染防治:加強水污染物治理,研發推廣含鹽染色廢水循環利用、高級氧化、膜處理技術等印染廢水深度處理及回用技術;研發低成本高回用率印染廢水深度處理與回用技術、廢水近零排放和定形機廢氣高效收集處理及余熱回用技術。加強大氣污染物治理,引導企業提高 VOCs 治理設施廢氣收集率、同步運行率和去除率水平。
資源循環利用:建設再生滌綸規?;a線,包括化學法再生滌綸(DMT 法)產能提升項目、化學法(BHET法)再生滌綸產業應用試點項目和瓶片直紡再生滌綸長絲試點示范項目。廢舊紡織品再利用方面重點突破化學法再生聚酯產業化、規?;夹g。推動建設若干覆蓋全國重點城市的廢舊紡織品資源化回收、分揀、拆解、規范化處理基地。
3.5 產業用紡織品向高端化發展
醫療衛生用紡織品:研究防水透氣、防護病菌病毒、可重復使用等功能性醫衛防護材料;研發紡織基醫用人體器官管道材料、可吸收縫合線和功能敷料等高端醫用紡織材料;提升高等級醫療衛生防護、手術、護理用紡織品市場滲透率。
環境保護用紡織品:發展高過濾精度材料、纖維基高性能微孔過濾材料、脫硝除塵一體化功能過濾材料制備等關鍵技術及相關產品。擴大汽車濾清器、空氣凈化器等紡織基過濾材料的應用。
應急與安全防護用紡織品:研發化學毒劑降解型防護、核生化防護、熱防護、保暖隔熱和軟質防刺防割等防護類紡織基制品;開發氣柱式應急救援帳篷、高性能救援繩索及安全應急逃生系統等應急救援材料與制品。
新能源與復合材料用紡織品:研發碳纖維復雜織物及復合材料、芳綸蜂窩結構材料、中空夾心復合材料、高強柔性膜材、輕量柔性紡織基防爆材料等產品和技術。擴大纖維基復合材料在軌道交通、風電葉片、高端裝備等領域的應用。
土工與建筑用紡織品:研發雙組份長絲復合多功能土工材料、高性能土工格柵、礦用柔性加固網等產品和加工技術。擴大生態環保型、智能型土工建筑紡織材料的應用。
國防軍工與航空航天用紡織品:提升衣帽鞋靴等單兵防護用品的性能和舒適性。開發高性能核生化防護、高功能偽裝防護、電磁屏蔽和吸收、武裝封裝等國防軍工領域用纖維基復合材料。開發戰斗飛行服、宇航服、星載天線金屬網、降落傘、緩降氣囊等裝備用高性能紡織復合材料。
海洋產業與漁業用紡織品:研究編織、絞編、封邊等繩纜成型和無結網成型工藝,開發海洋用高性能特種繩纜網。開發高性能系泊纜研發和工程應用研究,加快高性能絞捻、絞編、特種無結經編、有結節能網產品和智能編織技術的應用。
4.紡織行業的發展方向
隨著紡織新材料在信息工程、能源產業、醫療衛生行業、交通運輸業、建筑產業中的應用越來越廣泛,材料科學工程與生物學、醫學、電子學、光學等領域交叉合作研發日益擴大。世界各國都致力于跨越多個部門,把紡織新材料的開發納入到產、學、研一體化的研發平臺,以滿足各個部門對新材料的種種需求,推動纖維和紡織新材料產業的超前發展。
電子技術在紡織加工中的廣泛應用極大地提高了產品加工性能、產品質量和勞動生產率,降低了成本和改善了勞動條件。自動化、機電一體化的紡織機械與設備,使纖維和紡織工業的技術結構、產品結構、生產及管理方式發生了巨大的變化。由于現代計算機自動控制和網絡技術的應用,紡織機械可以在萬里以外進行測控,在發生故障時可自動切換故障部件。
現代紡織產業的一個重要標志是信息技術與紡織科學技術之間的交叉和融合,使紡織生產面貌大為改變。新材料技術的突破在很大程度上使材料產品實現智能化、多功能化、環保、復合化、低成本化、長壽命及按用戶進行定制。這些產品會加快信息產業和生物技術的革命性進展,也能夠給制造業、服務業及人們生活方式帶來重要影響。新材料的開發周期正在縮短,創新性已經成為紡織新材料發展的靈魂。信息技術與紡織新材料的應用開發聯系更加緊密,針對特定的應用目標,加快研制速度,提高材料的使用性能,便于新材料迅速走向實際應用,從而節約資源。
紡織新材料產業的發展方向是降低生產成本、延長使用壽命、提高附加值和市場競爭力。如新型結構材料主要通過提高強韌性、提高溫度適應性、延長壽命以及材料的復合化設計等來降低成本功能材料以向微型化、多功能化、模塊集成化、智能化等方向發展來提升材料的性能。面對資源、環境和人口的巨大壓力,生態環境材料、高性能、低成本的綠色化發展趨勢明顯,短流程、低污染、低能耗、節約資源以及材料回收循環再利用的綠色化生產制造,是新材料產業可持續發展的必然選擇。
未來新材料的發展將在滿足軍事需求的同時,在很大程度上圍繞如何提高人類的生活質量展開。生命科學技術、信息科學技術的發展和經濟持續增長將成為新材料發展的最根本動力。紡織新材料在綠色工業發展方面會起重要作用。
紡織行業要加快產業結構調整,大力發展新材料和先進制造技術。在服裝用、家用和產業用這三大紡織纖維中發展重點是產業用紡織纖維,而在服裝用和家用方面應重點開發新功能纖維,在產業用紡織品方面應重點開發高性能纖維。
新功能纖維指對傳統天然紡織纖維進行化學改性或物理改性、表面處理或對化學纖維改變截面形狀、表面狀態、形態結構、紡絲中添加功能性物質,使纖維及其紡織品具有新的功能。目前在服裝用紡織品和家用紡織品中除了保形、抗皺、抗起球、懸垂、顏色鮮艷度、色牢度、光澤等功能之外,流行的重點已轉向導濕透汽功能、防水防油防污的三防功能、抗靜電功能、阻燃防熔滴功能、紫外線吸收功能、紅外線吸收功能、紅外線輻射功能、保暖功能、涼爽功能、恒溫調節功能、電磁波屏蔽功能、抑菌功能、抗菌功能、消炎功能、有害氣體吸附功能、顯色功能、可控變色功能、導光性能、反光或閃光功能、生物相容性功能等。隨著智能服裝迅速發展,帶動了高技術功能纖維的開發和研制,成為今后紡織材料的重要發展方向。
高性能纖維是指具有超高強度、超高模量等優異力學性能的纖維,兼具比重較輕、耐熱溫度高、熱分解溫度高等特點。如聚四氟乙烯纖維可以在-160~280℃間正常使用。氮化硼纖維不僅在耐核輻射(α、β、γ粒子、離子束)方面具有良好穩定性,而且在吸收核輻射能方面也具有良好功能。高性能纖維是機械制造、電工設備、化工設備、運輸機械、農業裝備、電子器材、土工建筑材料、漁業器材、體育運動器材、精密儀器、醫療器械、航空航天裝備、火箭衛星殼體和附件、器材和國防裝備的主要材料。
紡織新材料朝著高功能、高性能方向發展,并已在航天、航空、國防、醫藥、石油、工業、農業等各個行業應用。具有屏蔽、吸附效果的紡織新材料可用于消除污染危害、保障人身安全的核防護材料。特種合成纖維特別是離子交換纖維是海水提鈾吸附、放射性污染水處理等都離不開的材料。利用質輕、高強、耐各種微生物腐蝕的合成纖維制品作骨架,經樹脂、橡膠甚至于混凝土復合,可取代傳統建筑材料在水利、土建、交通等領域應用,如直徑為15微米、長度為3~10毫米的通用級瀝青碳纖維與混凝土復合材料,其耐久性與尺寸穩定位優良、輕而強韌、絕緣性差,與普通混凝土相比抗張強度及抗彎強度提高5~10倍,彎曲韌性和伸長變形能力提高10~30倍,而重量可減低一半。
生物化學技術在纖維和紡織加工中應用的研究發展,大大改觀了某些傳統紡織加工技術,也為直接從自然界提取高性能材料開拓新型紡織材料做出貢獻,其中受到關注的是微生物、酶利用技術以及基因重組等。將微生物,生物酶以及細胞類脂質等采用生物催化劑固定,通過生物反應技術可應用于纖維和紡織品的生產、環境凈化。各種新型高性能超細纖維、中空纖維或離子交換纖維用于人造器官。此外,還可用纖維制成各種醫療器械,如激光光纖治療、激光光纖手術刀等。
3.結語
在數字化、信息化及人工智能日新月異的時代,紡織行業已經從一維纖維材料發展到如今的全產業鏈各個環節都呈現革新式的技術進步與發展。暢想未來,紡織行業的多維度創新發展,必將為人類文明提供更榮耀的輝煌!
作者簡介:
蔡繼權,教授級高級工程師,長期從事新產品研發和科技管理。
郵 箱:cjq6834@163.com
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