本文通过对牛仔布后整理工艺流程及设备的分析探讨，提出并研制了较为实用的工艺流程及设备，并对研制设备过程的诸多理论及应用问题进行了讨论。

1.概述

牛仔布(又叫靛兰织物)是一种经兰纬白的粗支棉织物，其棉纱支数一般为经７×纬６、经１０×纬１０、经１６×纬１６等，克重一般为４７５克／米２左右，成品幅宽一般为１５２厘米。织物经纱所使用的染料为靛兰染料，该染料有一个重要特点，即水洗和磨擦牢度较差。正是这一特点，使得牛仔布经水洗石磨后，达到具有一定艺术性的洗旧感。给人的感觉是，不仅色泽鲜艳、纹路清楚，而且布身厚实柔软、穿着粗犷豪放。牛仔布自1850年问世以来近一个半世纪，深受世界各国人民的喜爱，成为国内外流行时装。
我国牛仔布的生产起步较晚，在七十年代初只有极少数工厂加工牛仔布，但到了九十年代，我国年产３００～５００万米的牛仔布生产线就发展到一百多条，不仅满足了国内需要，各种牛仔布产品还出口到世界各地。牛仔布生产能力的迅速膨胀，固然离不开她那巨大的消费市场，但一条很重要的内在因素是：牛仔布的后整理工艺流程短、设备投资少、易上马、见效快，这就使得消费与生产这一对矛盾的两个方面达到较为完美的和谐与统一。本文就牛仔布后整理工艺流程及设备这一课题，进行研究和探讨。

2.工艺流程的确定

牛仔布后整理工艺一般包括烧毛、水洗浸轧、拉斜、烘干、橡毯预缩、呢毯整理等，工艺并不算十分复杂，但其工艺流程却灵活多变，从调研的情况看，我国的牛仔布后整理生产线其工艺流程按机器联合程度分三种。第一种是整个流程即从烧毛到呢毯整理为一个联合机；第二种是整个流程分为两段，第一段为烧毛，第二段从水洗一直到呢毯整理；第三种是将整个流程划分为三段，即第一段烧毛，第二段水洗浸轧、拉斜、烘干，第三段给湿、预缩、呢毯整理。三种流程各有特色。

第一种以河北某棉纺厂的生产线为代表，其流程为：进布(进Ｊ形箱)→刷毛→浸轧→烧毛→拉斜→拉幅→二柱烘燥→拉幅→橡毯预缩→呢毯整理→卷装出布(带Ｊ形箱)该流程的最大优点是一次完成牛仔布的后整理工艺，并由于进出布带有Ｊ形箱，使得较方便地缝接布头，实现不停车连续化生产。该流程的不足点有三。一是机器设计不紧凑，机器长达47米，占地面积过大；二是在烘燥前后各设置了一套拉幅，似乎有些多余，看国内目前的生产线上，一套拉幅也不设置的占大多数；三是采用湿烧毛工艺，烧毛结果较差，对成品质量有一定的影响。该机采用湿烧毛，是机器整体工艺车速所决定的，因烘干、预缩、整理的工艺车速一般为２０～４０米／分，这就决定烧毛的速度也应为这速度，而在这种速度下只有采用湿烧毛才能保证织物的安全，若采用干烧毛其工艺车速一般在８０～１２０米／分，是无法与整机工艺车速相匹配的。

第二种流程以广东棉纺厂的生产线为代表，其流程为：
第一段：进布→刷毛→烧毛→落布

第二段，进布→上浆→拉斜→48只烘筒烘干→Ｊ形箱→给湿→布铗拉幅→橡毯预缩→呢毯整理→落布。

该流程的特点是将烧毛工艺单独分离出来，使得烧毛的工艺车速不必与整机保持一致，从而十分轻易地做到了采用干烧毛工艺以提高织物成品质量。该流程的不足有两点。一是第二段作为联合机其烘筒部分与给湿部分之间的同步传动没有很好地解决，现通过Ｊ形箱来缓冲一下以协调同步；二是采用过多的烘筒对织物进行烘干，而后再在预缩前对织物进行给湿。这在流程中不太合理，应该通过烘燥来控制织物的含湿量，这样即可以省掉给湿装置和部分烘筒，又可节省蒸汽用量，减少能源消耗。

第三种流程以山东某织染厂的生产线为代表，其流程为：
第一段：进布→刷毛→烧毛→落布。
第二段：进布→一格平洗(五吨轧车)→拉斜→三柱烘筒烘干→落布。
第三段：进布→给湿→预湿→整理→落布。

该流程适用于厂房较小，便于分散安装机器的企业，尤其是，对于某些已有部分设备的企业，仅再投资少许设备或对现有设备进行适当改造，即可形成牛仔布后整理生产能力。该流程还有一个特点，即在生产过程中，某一段流程出了问题不会造成整个后整理生产线的停产。第三种流程的不足之处有三点。一是用工人数多，因进出布处一般均需有人操作；二是设备总体投资大，像预缩前的给湿必不可少的，还有烘干部分的烘筒个数一般较多；三是由于烘干后的织物在实际操作中并不一定能马上进入后道给湿预缩工艺，这样织物在停放过程中就有可能产生不同的回潮率，而不同回潮率的织物若用同一给湿量处理则轻易造成预缩率的不均匀，进而对产品质量的稳定性产生不良影响。

通过上述三种工艺流程的对比分析，不难看出，尽管三种流程各具特色，但从保证牛仔布后整理质量及稳定性的角度上看，第二种工艺流程优于其它两种。它既解决了第一种流程中湿烧毛效果较差的问题，又避免了第三种流程中可能造成的缩率不匀的问题。

我们对第二种流程中的不足点进行了大胆的改进，将流程中的４８只烘筒减少到２０只，并取消了Ｊ形箱、喷雾给湿、拉幅机等部分，还采用边轴传动解决了烘筒烘燥与橡毯预缩机之间的同步运行问题。如此改进，使工艺流程大为缩短，这不仅降低了设备成本和能源消耗，而且有利于稳定地控制生产工艺参数，如进橡毯预缩机前的织物张力和含湿率等。

在广泛调研、征求意见及反复论证的基础上，我厂确定了牛仔布后整理工艺流程的初步设计方案，即：

第一段：进布→刷毛→烧毛→落布。
第二段：进布→水洗(上浆)→拉斜→烘燥→预缩→整理→落布。
该初步方案的第一段工艺流程，主要解决通过烧毛提高布面质量的问题。因为烧毛工艺及设备在技术上已比较成熟，因此本文不再探讨。初步方案的第二段工艺流程，是根据牛仔布除烧毛外其它后整理要求而设计的，主要目的在于提高牛仔布的外观质量和内在质量，尤其是内在质量，如成品经、纬向缩水率的控制，纬纱歪斜应力的消除等。

牛仔布后整理工艺流程的初步方案确定之后，还有不少具体问题需进一步确定，如水洗格数问题、轧车形式及吨位问题、橡毯厚度及压紧力问题、呢毯整理烘筒直径问题，等等，这些问题既与牛仔布生产工艺有关，但更直接地关系到设备的研制，因此这些问题将放在下面的设备研究中进行探讨。

3.关于牛仔布后整理设备的研究

3.1.关于平幅水洗浸轧格数

经过烧毛的牛仔布在进行第二段流程时，其第一道工艺就是平幅水洗浸轧，这是为了保证后道工序顺利进行的需要。牛仔布一般为全棉织物，只有在湿态即一定的含湿率下，才轻易进行拉伸、拉斜、预缩等。一般说来，织物水洗浸轧越透，对后道整理的效果越好。从我国现有设备情况看，水洗浸轧格数最多为六格，最少的仅为一个轧槽。水洗浸轧格数悬殊如此之大，奥妙何在呢?要害就在于织物纬缩的把握控制方式上。浸轧格数多，不仅使织物浸得透，还有一个相当重要的作用，就是使织物每过一道浸轧就造成一定量的经向伸长和纬向缩窄，从而逐渐完成了织物的纬向预缩，即控制了纬向缩水率。浸轧格数少，则纬向预缩率不易得到满足。而纬向缩水率是必须控制的指标，因此在浸轧格数少的流程里，往往采取增加织物经向张力的办法来达到织物的纬缩，如采用气动松紧架来取代重锤式松紧架，不仅对织物可施加较大的经向张力，而且调整张力方便灵活。

比较水洗浸轧格数的多少，我们认为，浸轧格数少一点的方案较好。它既解决了控制纬向缩水率的问题，又大大地降低了设备的成本，并减少了流程的长度和占地面积。唯一不足点是织物轧透程度可能差一点，但这是可以解决的，一是采用机械方法适当增大轧车设计吨位，二是采用化学方法在平洗槽内适量加一些渗透剂。考虑到不同地区或不同用户的实际需求不尽一致，我们在对设备进行具体研制时，可把水洗浸轧格数设计成为积木式，即用户在订货时需要几格，我厂就为其制造几格，但基本形式为一格水洗浸轧。

3.2.关于轧车形式和吨位

轧车结构形式和吨位将直接影响织物的轧余率及均匀性，进而影响到后道工序的烘燥效率以及布面质量。如轧余率高，则需增加后道工序的烘筒数量及蒸汽耗量。再如轧得不均匀，这就造成布面含潮率不均匀，而含潮率不均匀直接会影响预缩率的稳定性，若不均匀程度较严重时还会造成织物的色差。我们在进行轧车设计时，选择了三辊轧车中间辊为小辊的结构形式，该结构的特点是中小辊不变形，因此轧余率小且均匀性好。对于牛仔布而言，由于牛仔布有一定的疏水性，因此对于轧车不仅要求轧余率小而且还要求尽可能轧得透一点，即将水份轧到纤维内部。这对提高预缩率及成品缩水率的稳定性是十分重要的。要想轧得透，最直接的办法就是提高轧车的吨位。目前各使用厂的轧车一般为２～１０吨，但真实使用的吨位一般为２～４吨，我们按５吨轧车进行设计，完全可满足生产实际需要。

考虑到牛仔布有厚有薄，以及不同用户在实际应用中的不同要求和使用习惯，我们在设计三辊轧车时，采用增加附件的方法，使得轧车结构形式可在三辊和两辊之间转换，即：

ａ．三辊轧车，上中下排列，上下为橡胶辊，中间小辊为钢辊；

ｂ．两辊轧车(取消中小辊)，上下排列，均为橡胶辊。

两种形式各有特点。三辊轧车在应用中，织物过一个轧点时轻易造成轧得不均匀，过两个轧点时又易造成织物伸长较多，增加了橡毯预缩机的预缩负担。两辊轧车在应用中因均为软辊，一般轧得较为均匀且织物伸长量较小，但不足点是轧余率较高，给后道烘干增加了一定的负担。用户在进行工艺调试时可根据需要来选择三辊或两辊结构形式，方便实用，做到了少花钱，多办事。

3.3.关于拉斜机构

拉斜机构在牛仔布后整理流程中是必不可少的，这是因为牛仔布在织造中大多数为正斜纹组织，而这种组织的织物内部将产生较大的纬纱歪斜应力，造成织物或成衣水洗后的变形扭曲。拉斜的作用就是为了抵消纬纱的歪斜应力，从而保证织物或成衣在水洗后的尺寸稳定。

拉斜机构的原理是比较简单的，即织物经过拉斜机构时，拉斜机构各导布辊的相互不平行，使得织物张力左右不等，从而产生符合工艺要求的纬斜，达到消除歪斜应力，稳定织物尺寸的目的。

拉斜机构在生产中常见的有多辊式拉斜和四辊拉斜两种。应该说这两种结构形式均可满足工艺需要，但经过比较，发现四辊拉斜结构简单、调整方便，比多辊式更加实用，因此我们在流程及设备设计中采用了四辊拉斜机构。

3.4.关于烘筒烘燥

烘筒烘燥机处于牛仔布整理流程中的中间环节，是整个流程设计成败的要害。在设备设计中，我们着重解决了以下两个问题。

3.4.1.确定合适的烘筒数量

烘筒烘燥处在橡毯预缩机之前，从预缩工艺上要求织物出烘筒烘燥机的含湿率多控制在15%左右，这就要求烘筒数量不宜过多或过少。过多不仅对后道预缩工艺不利，而且浪费材料和能源；过少则会影响车速或造成织物含湿率过高而影响预缩。通过在一定工艺条件下的分析计算，我们认为２０只烘筒是比较合适的。这里需要强调一下的是，烘筒烘燥机出布处织物含湿率的稳定与否将直接影响预缩率的稳定性；而织物布面温度的高低则直接影响织物经过预缩时的定形效果。

3.4.2.确定传动方式

２０只烘筒我们采用两柱排列，每柱１０只。在确定传动方式时，我们经历了多次反复。刚开始我们认为一个电机同时传动两柱２０只烘筒即可，后考虑到进布端立柱的烘筒因要消化掉织物拉斜张力和气动松紧架产生的织物张力，因此受力较大，同时考虑到织物经过烘筒逐个烘燥后在经向有逐渐收缩的倾向，因此我们就把每柱烘筒作为一个传动单元，两柱之间采用摆式松紧架控制同步，第一柱受力大采用链条传动各个烘筒，第二柱受力小采用皮带传动各个烘筒。这样处理似乎问题解决了，但实际上隐藏了一个重要问题，即出布端立柱烘筒与橡毯预缩机之间的同步问题。二者之间的同步用一个松紧架是很轻易解决的，但松紧架用在此处值得商榷。不利处有两点：一是用松紧架必定会使织物产生张力，而此处的张力将直接影响到预缩率的控制；二是用松紧架必定会造成织物穿布路线变长，而路线过长必将引起布面温度下降，从而影响织物预缩时的定形。为解决这一难题，我们从橡毯预缩机主传动处引过来一根边轴，并通过蜗轮箱，ＰＩＶ无级变速器等传动第二柱烘筒。这样，既取消了烘筒与橡毯预缩之间的松紧架，又解决了同步传动问题，还解决了织物张力控制和缩短穿布路线等问题。

3.5.关于橡毯预缩设备

橡毯预缩机在牛仔布后整理流程中起着相当重要的作用，因为牛仔布最要害的一个质量指标——成品缩水率，就是通过橡毯预缩机来实现的。由于牛仔布自身具有厚、重、潜在缩水率高等特点，相对于其它织物来讲，牛仔布对橡毯预缩设备的要求就要高一大截。牛仔布的潜在缩水率一般在１４％左右，预缩前各工序造成织物的伸长量一般为４０％左右，两项加在一起为１８％，而要达到成品缩水率３％以下，则橡毯预缩机至少要完成１５％的预缩量，这就是橡毯预缩机要承担的重任。为此，我们在进行设备研制时，首先将橡毯厚度由５４ｍｍ加厚到６７ｍｍ，以提高预缩能力；同时对橡毯提出适于牛仔布生产的技术性能指标，如橡胶硬度、弹性、耐温性、均匀性等；然后，我们又对橡毯在最大受力情况下的张力、压紧力进行了计算，并籍此又对所有承压结构件２０吨受力状态进行了强刚度计算。为确保机器能够满足牛仔布的重载要求，我们对原设备进行了大量的改进，现该设备已达到重型超级预缩机的水平。

3.6.关于呢毯整理设备

呢毯整理是牛仔布后整理流程中最后一道工序。织物经过呢毯整理后，布面光洁平整，尺寸稳定且手感好。在研制呢毯整理设备时，我们重点对直径为２０００ｍｍ的大烘筒进行了攻关。该烘筒为夹套式压力容器，设计制造要求高、难度大。相对于原呢毯整理机直径为／１５００ｍｍ的烘筒来讲，可以说新型呢毯整理机的设计和制造水平提高了一个档次。烘筒直径放大后，不仅改善了织物的整理质量，而且还可将工艺车速提高３０％左右

3.7.机器流程总貌

在对整个机器的各个部分进行分析研究后，我们最终确定了牛仔布后整理工艺流程并完成了设备的设计和制造。我们把设备名称定为牛仔布预缩整理联合机，该机工艺流程总貌如图1所示。

4.结束语

机器试制完成后，就马上投入到使用厂进行了生产运转，现已有一年多的时间了。在使用厂安装调试过程中，我们感觉到该设备工艺流程虽不算十分复杂，但很多工艺参数的相互配合调整还是很有学问的。如轧车压力、气动松紧架压力、两柱烘筒温度、橡毯的压紧量及张紧量、橡毯预缩进布处的布面温度、湿度及张力，等等，这些都会影响到牛仔布的外观和内在质量。必须勇于实践，不断摸索总结，才能将机器调到最佳使用状况。

通过使用厂一年来的实践验证，已初步证实该工艺流程及设备的设计和制造是成功的。机器具有流程短、功能强、操作方便、物美价廉等特点，经过该机加工的牛仔布已达到了国家优等品质量标准。该机的研制虽然比较成功，但并非不存在问题。如进汽头、疏水阀等元器件质量不太可靠、预缩率的在线检测指示不灵等，这些问题应引起我们足够的重视，在今后的工作中尽快改进。

下一步，我们除了要解决设备中存在的问题，还要更进一步提高设备的质量和性能。如传动采用交流变频技术；对于对织物质量有直接影响的湿度和预缩率等采用较为先进的在线测控技术；并要与橡毯生产厂共同努力，提高橡毯的内在质量和使用寿命。总之，我们要使我国自行研制的国产设备既符合中国的国情，又能达到国际先进水平指标，力争顶住进口，为我国纺织机械事业的发展作出我们应有的贡献。