“紡織之光”2015年度中國紡織工業聯合會科學技術一等獎獲獎成果巡禮（四）

馬磊

疏水性中空纖維膜制備關鍵技術及應用

項目名稱：疏水性中空纖維膜制備關鍵技術及應用

完成單位：天津工業大學、天津海之凰科技股份有限公司、天津科技大學

完成人員：武春瑞、位紅永、唐 娜、呂曉龍、高啟君、董為毅、郭建輝、王 暄、陳華艷、賈 悅

膜分離技術是在20世紀初出現、20世紀60年代迅速崛起的一門分離新技術，它是以高分子材料學為基礎，以天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化學位差為推動力，對雙組分或多組分的溶質和溶劑進行分離、分級、濃縮及凈化的方法。膜分離過程不發生相變，可以在常溫下操作，具有高效節能、無二次污染、工藝設備簡單、操作方便、容易實現自動化控制等特點。

中空纖維超濾膜分離技術是我國發展最早、應用最為廣泛、國產化率最高的膜技術之一。疏水性中空纖維膜的微孔及表面疏水，不易被水浸潤、透過，以其為分離介質膜蒸餾過程呈現“透氣不透水”特性，成為水中易揮發組分提取、醫藥和食品等行業溫敏物質純化濃縮的首選技術，可實現化工產品、海水、工業廢水等的高度濃縮，是實現節能降耗、廢水零排放的關鍵技術。

采用傳統制膜方法難以得到高性能疏水膜，而等離子體、化學接枝等方法難以滿足疏水膜規模化穩定制備的需要。開發便捷易控的高性能疏水膜制備方法，以滿足膜蒸餾過程規模化應用的迫切需求，成為分離膜制備領域的世界性難題。

該項目借鑒仿生學原理，拓展了溶液相分離成膜機理的成核生長控制理論，發明了稀溶液涂覆-相分離同質復合方法，在傳統中空纖維疏水膜表面構筑具有微-納米雙結構微突的類荷葉超疏水微結構，使疏水膜表面純水接觸角從84°提升到163°，膜蒸餾通量提升 1 倍以上，為疏水性中空纖維復合膜可控制備與規模化提供技術支撐。

該項目發明了膜蒸餾-換熱一體式膜組件和多效膜蒸餾過程，顯著提升了過程能量效率，工程運行綜合造水比達到 5 以上；基于兩相流原理，發明了蒸發界面原位強化方法，顯著提升蒸發速率、能量效率，同步解決濃差極化與污染問題，膜蒸餾通量可提升100%；發明了以膜蒸餾為核心的膜集成廢水高收率處理方法，使工業循環水等工業廢水的回收率從50%提升到85%以上。

該項目具有自主知識產權，授權專利12項，公開發明專利 9 項，申請國際發明專利 1 項，發表論文20余篇。同時項目技術已在天津市海之凰科技有限公司成功實施，到2014年末，累計銷售額已達到6 350余萬元，效益840萬元，取得了良好的經濟效益。

經紗泡沫上漿關鍵技術研發及產業化應用

項目名稱：經紗泡沫上漿關鍵技術研發及產業化應用

完成單位：魯泰紡織股份有限公司、江南大學、武漢紡織大學、常州市潤力助劑有限公司、宜興市軍達漿料科技有限公司

完成人員：高衛東、劉立強、徐衛林、劉建立、杜立新、范雪榮、盧雨正、張海東、李文斌、傅佳佳、張海峰、吳 燕、趙海濤、曹根陽、朱 博

經紗上漿是織物生產過程中的一個重要環節，目前，大多數織物需進行經紗上漿，以提高織造效率，適應高速織造。為此，每年消耗的漿料近200萬t，同時還需消耗大量的蒸汽，并且在后續的印染退漿過程中將產生大量污水。經紗上漿率越高，退漿負荷越重，漿料也越容易殘留在織物上。近年來，隨著紡紗技術的發展，原紗品質顯著改善，為降低經紗上漿率提供了可能。

經紗泡沫上漿是利用可以產生泡沫的漿液（屬于氣、液二相體）均勻地分布在經紗上，然后泡沫破裂，氣體溢出，漿液附著在經紗上，使經紗獲得可織性。相較普通上漿而言，泡沫上漿在不降低上漿質量的前提下，上漿能耗最高可降低50%，且可以避免普通上漿方式造成的色紗退色、毛羽黏連等問題。泡沫上漿質量穩定的關鍵是黏著劑和發泡劑的選用以及黏著劑濃度等泡沫上漿工藝的優化等。

該項目對經紗泡沫上漿技術進行了系統研究并實現了其產業化應用。在保證漿紗質量和織造效率的前提下，經紗泡沫上漿技術可顯著降低漿紗過程中漿料用量和蒸汽能耗，使得織物后加工容易退漿而減少退漿用水量和污水排放，實現漿紗工序的資源節約和低耗減排。該項目由魯泰紡織股份有限公司、江南大學、武漢紡織大學、常州市潤力助劑有限公司和宜興市軍達漿料科技有限公司共同完成，研究工作主要包括以下 3 個方面。

（1）經紗泡沫上漿系統的研發

該項目在研究泡沫上漿理論與工藝的基礎上，改造了傳統經紗上漿設備，研發了漿液發泡裝置與泡沫上漿設備，滿足了泡沫上漿過程中漿泡恒定供給、泡沫均勻施布和漿紗均勻被覆的漿紗要求，率先實現了經紗泡沫上漿技術的產業化應用。

（2）泡沫上漿發泡原液的制備

漿液中發泡劑的種類和含量會影響漿液的發泡性能，從而影響紗線上漿質量。漿料配方中發泡劑含量適當時，可產生豐富、細膩的泡沫，而且穩定性好，適用于泡沫上漿。該項目泡沫上漿發泡原液的制備主要包括發泡助劑優選、發泡參數優化、高性能淀粉漿料研發和漿料配方優化等過程，所制備的發泡原液及其發泡泡沫滿足了經紗上漿的要求。

（3）經紗泡沫上漿工藝的研究

泡比、漿液濃度、壓漿輥壓力和漿紗機車速等工藝參數的確定將最終影響漿紗后經紗的增強率、減伸率、增磨率和毛羽降低率等性能。為了確保經紗上漿質量，滿足后道加工要求，該項目對漿紗工藝參數進行了優化，并對經紗上漿前的預處理以及預處理與泡沫上漿工藝的協同展開了深入的研究。

該項目已獲得授權發明專利 6 項、實用新型專利 2項，已在國內學術刊物上發表相關論文 3 篇。同時對于色織50S以下單紗和100S以下股線品種，該項目在保證漿紗質量以及織造效率的前提下，可降低經紗上漿率 2 個百分點，節約漿料26.9%，節約標準煤21.6%，退漿工序退漿助劑用量減少34.4%，用水量減少25.4%，退漿廢水處理費用減少10.6%。據統計，此類產品全國每年產量約為80億米，若在全國范圍內推廣每年可節約支出30多億元。

該項目圍繞經紗泡沫上漿關鍵技術進行了系統的創新研究，促進了經紗上漿和退漿生產的低耗、節能和減排，推動了經紗上漿技術的進步，對加快紡織加工技術的轉型升級，推動綠色低碳生產具有積極意義。

HYQ系列數控多功能圓緯無縫成型機

項目名稱：HYQ系列數控多功能圓緯無縫成型機

完成單位：東臺恒舜數控精密機械科技有限公司、浙江理工大學、杭州旭仁紡織機械有限公司

完成人員：陳國標、彭來湖、胡旭東、李 慧、未 印、呂明來、方佳云

針織無縫一體成型技術是紡織行業發展規劃高端紡織裝備科技攻關及重點項目之一，代表著針織裝備的發展方向。該項目針對人們對針織服裝產品的個性化、服飾多樣性和穿著舒適性以及高效生產的需求，通過產學研合作，對針織裝備的功能進行集成，對針織編織機構進行創新設計，對分布式多點位協同多軸同步控制技術進行自主研發，成功開發了具有完全自主知識產權、適合國內市場、具有國際領先水平的數控多功能圓緯無縫成型機，產品已完全替代了進口產品，對提高我國高檔針織裝備技術水平和產品競爭力具有重要意義。

據介紹，HYQ系列數控多功能圓緯無縫成型機最主要特點是結合電腦橫機和電腦圓機的工藝，采用具有完全自主知識產權的提花和三角復合選針方式，針筒采用提花結構而針盤則通過三角軌道，實現雙向移圈，電腦數控雙面編織，與現有無縫內衣機相比，可雙面編織完成真羅紋組織編織。該機結構簡單，功能更齊全，性能更先進，效率更高；其次通過電子同步調線剪刀機構等的創新設計，配合換紗變徑編織工藝的研究，解決了雙層假羅口彈性差、起頭紗線過長等問題，實現了衣袖一體成型編織。

HYQ系列數控多功能圓緯無縫成型機現有產品為24路進紗、機號E12 ～ E28、28的最高轉速35 r/min，是集棉毛機、羅紋機、提花機、移圈機編織生產四位一體的無縫成型機，適用于棉、毛、化纖等織物的編織，能夠編織雙面無縫多色提花、單雙面混合移圈提花、電子調線（彩條），以及上述組織的復合組織織物，適合生產無縫毛衣、內衣、內褲、泳衣、T恤、外套、長褲等針織類產品。

該項目在研發和實施過程中實現了經濟效益和社會效益的雙豐收，共獲國家發明專利 5 項、實用新型專利39項、軟件著作權 2 項，發表相關論文 5 篇；HYQ系列數控多功能圓緯無縫成型機目前已在全國推廣應用，2014年實現銷售收入20 555.85萬元，入庫稅金1 025.07萬元；采用HYQ系列數控多功能圓緯無縫成型機的企業，其針織產品附加值、生產效率、企業競爭力均得到顯著提高，受到了包括真維斯、七匹狼、波司登、三槍、北極絨、蓋奇等國內知名服裝生產企業的充分肯定，具有很好的市場前景，產品國內占有率達到20%左右。

東臺恒舜數控精密機械科技有限公司（以下簡稱“東臺恒舜”或“公司”）是一家集研發、生產、銷售、服務于一體的專業生產全電腦多功能無縫針織機產品的高新技術企業。公司研發力量雄厚，先后獲得47項國家發明、實用新型專利；系列產品“HYQ全電腦多功能無縫針織機”經中國紡織工業聯合會科技成果鑒定為國際領先。

未來，東臺恒舜將投資建設年產8 000臺的高端智能數控針織圓緯機項目。該產品將精密機械制造技術、數字智能化控制技術、嵌入式技術、現場可編程技術、物聯網絡管理技術、計算機花型CAD設計技術綜合運用，具有高速度、細針距、多路進紗等特點，可實現跨季度、跨機種、單雙面變換使用，極大地提高針織圓機的生產效率，滿足小批量、多品種的現代市場要求，促成國內外針織面料、服裝的跨時代超越。該項目產品總體技術水平達到國際領先水平，將提高我國針織機械在世界范圍內的競爭能力。

粗細聯合智能全自動粗紗機系統

項目名稱：粗細聯合智能全自動粗紗機系統

完成單位：青島環球集團股份有限公司

完成人員：王成吉、崔桂華、郭加陽、孫 杰、李建霞、王森棟、馬 敏

青島環球集團股份有限公司從市場需求出發，開發的CMT1800粗細聯合智能全自動粗紗機系統，通過現場總線技術和現代控制技術，解決了粗紗自動落紗、品種識別、在線監測等難題，實現了粗紗從紡到自動落紗、空滿管自動變換輸送、滿紗管自動識別與空管的自動化配置和處理全過程的智能化。該系統填補了國內紡織行業的空白，加速了棉紡企業設備改造、產業升級的步伐，達到了世界領先水平，引領了全球自動落紗粗紗機的技術發展方向。

該項目取得了多項關鍵技術突破，已申請國家發明專利12項（其中已獲授權 7 項），發表論文 2 篇，整體技術達到了國際先進水平，其中尾紗在線清除、紗管篩選系統、品種識別系統等技術達到了國際領先水平。

（1）全自動落紗粗紗機。自動落紗時間保持在 2 min之內，比傳統人工落紗減少10 min。自動落紗粗紗機能夠實現破捻斷頭，自動打領結防脫落、自動生頭、自動紡紗、自動換紗等功能，落紗、放紗管成功率達到99.8%，生產效率成倍提高。

（2）尾紗在線清除機。采用模塊化程序控制，以計算機作為整個控制的核心，利用傳感測控技術、變頻調速技術、空氣動力學技術，實現粗紗尾紗自動清除。該機可安裝在輸送線上在線運行，也可離線工作，尾紗清除成功率達96%，效率達 2 min/10錠。

（3）紗管篩選系統。具有空管殘紗在線監測和紗管顏色識別功能，每個品種的粗紗分配給一種紗管顏色，通過檢測紗管顏色確定粗紗品種，運行過程中當紗管顏色不符合要求時，可實現在線更換。通過機械手進行更換，可保證紗管合格率達到100%，滿足自動化生產的需求。

（4）品種自動識別、智能管理。采用射頻識別技術對產品的品種、質量、生產時間進行識別和確認，做到產品信息清晰，保證產品質量可追溯性，實現產品入庫、出庫信息化管理，滿足紡紗廠多品種生產的需求。

（5）智能輸送系統。由計算機和CL-Link現場總線、檢測傳感器、驅動系統等部分組成。輸送線管的計算機集中控制中心可根據不同生產工藝的設置進行全自動運行，實現了設備的在線控制和監控。真正實現了滿空線管無人化智能化自動輸送，人為紗疵明顯減少。

（6）生產智能化管理。多臺粗紗機可共用一個紗庫，多個紗庫之間形成有效匹配。多臺粗紗機可共用一個智能紗庫，多個紗庫之間可互相調用。智能紗庫具有多品種識別系統，解決了不同粗紗品種混淆的問題，有效解決了多品種生產的問題。多個紗庫集體聯網控制，用模塊化程序控制，采用PLC、現場總線技術、聯網通信系統，實時監控粗紗的供需情況。由于紗庫布置在空中，車間利用率提高，輔助工人減少 4 人，效率提高30%。

該項目研發、生產的粗細聯合智能全自動粗紗機系統，設備性能指標達到和超過瑞士立達、德國青澤、日本豐田等國外同類產品標準，并已成功進入國內外市場，用戶包括魯泰、華茂、天虹、百隆、咸紡、孚日等國內知名紡織公司，使青島環球集團股份有限公司成為世界上四大全自動落紗系統供應商之一，實現了粗細聯合智能全自動粗紗機系統走向國際的關鍵性突破。

粗細聯合智能全自動粗紗機系統的推廣應用將大大緩解和解決紡紗廠的用工問題，使工人的勞動強度降到最低。同時對全面提升我國紡紗機械裝備的制造水平，最大程度減少對國外設備的依賴，對擴大內需、提升產業水平具有重要意義。

高品質純殼聚糖纖維與非織造制品產業化關鍵技術

項目名稱：高品質純殼聚糖纖維與非織造制品產業化關鍵技術

完成單位：海斯摩爾生物科技有限公司、東華大學

完成人員：胡廣敏、周家村、陳 龍、李進山、張明勇、朱新華、黃倫強、林 亮、杜衍濤、王 信、李 喆、吳開建、陳 凱、陳 芳

殼聚糖纖維是海洋生物基纖維的主導品種，也是我國最早實現規模化生產的優勢品種，具有優異的生物相容性、安全性、廣譜抑菌性和吸附螯合性能，是新一代多種生物活性醫衛材料。然而，殼聚糖纖維的發展也面臨著超高脫乙酰度殼聚糖原料系列化、高品質速效抑菌纖維系列化、純殼聚糖纖維的純紡和混紡非織造布應用專業化等重大瓶頸。

該項目在千噸級殼聚糖纖維產業化基礎上，針對醫衛材料快速質子化、速效抑菌等要求，系統研究了殼聚糖提取與純化原理，開發了“三酸四堿”工藝與專用裝備，研制了超高脫乙酰度殼聚糖生產關鍵技術，成功實現了工業、食品、醫療全系列殼聚糖原料高效提取及綜合利用；通過研究超高脫乙酰度殼聚糖溶解與紡絲動力學，提升紡絲技術，顯著提高了纖維強度與均勻性，研制的在線活化高純度殼聚糖纖維制備技術，達到國家一次性衛生用品速效抑菌的標準；通過研究殼聚糖纖維與水作用機理，建立了殼聚糖纖維與混紡纖維分區調濕的定點水分管理系統，通過研制開松混合、組合鋪網、熱風與同點異溫壓軋聯用等關鍵工藝和裝備，解決了無卷曲、高脆性殼聚糖纖維非織造加工成形難題，首次實現殼聚糖纖維純紡與混紡非織造布產業化。經專家鑒定，該項目總體技術達到國際領先水平。

該項目有效提升了超高脫乙酰度殼聚糖提取、纖維高品質化制備水平，實現了系列化殼聚糖纖維及速效純殼聚糖纖維純紡與混紡非織造布規模化生產，產品廣泛應用于止血海綿、高端敷料、面膜、衛生巾、紙尿褲等領域。同時形成了原料提取、紡絲、非織造制備及產品開發集成技術和自主知識產權體系，申請專利50項。其中國際發明專利18項，已授權 5 項；申請國內發明專利 6項；實用新型和外觀專利26項，已授權18項。

該項目打通了超高脫乙酰度殼聚糖原料到終端產品的全產業鏈，開創了面向大健康產業的基礎功能材料、關鍵技術和深度服務的推廣模式，鞏固了我國殼聚糖纖維及制品的國際領軍地位，有效發揮了生物基纖維創新驅動發展的應用示范作用。

海斯摩爾生物科技有限公司（以下簡稱“海斯摩爾”或“公司”）是一家集海洋生物新材料、各種混紡紗線、各式功能性紡織品、生物醫衛紡織品、航天航空等產業用紡織品的研發、生產、銷售于一體的高新技術企業。從2008年開始致力于研究殼聚糖纖維，從原料到纖維再到應用，從無到有，從小到大，近十年來突破性地開發殼聚糖纖維一系列項目，海斯摩爾成功走出了從傳統紡織產業向戰略新興產業創新轉型的發展之路。

2013年，千噸級純殼聚糖纖維生產關鍵技術，從實驗室真正走向千噸級產業化，建成了年產2 000 t海斯摩爾生產線，成為全球純殼聚糖纖維行業惟一實現產業化的企業，總體水平達到了技術國際領先、裝備世界首創、產能全球最大，公司從同質化競爭走向差異化發展。海斯摩爾產品已成功應用于醫療、衛生、航天、軍品、過濾、服飾等六大領域，開發出上千個品種的新產品。

2014年成功建設海斯摩爾高檔醫衛非織造布產業化項目，與國內外科研院所、知名企業合作，創新研發出國際領先的純殼聚糖熱風非織造布、針刺非織造布、水刺非織造布以及敷料、紗布、棉球、包扎帶、醫用口罩、靜脈曲張襪和糖尿病襪等各類終端產品，得到了國際醫療界的認可。

2015年，“高品質純殼聚糖纖維與復合非織造制品產業化關鍵技術”再次獲得“紡織之光”中國紡織工業聯合會科學技術一等獎。同時公司建立了完善的銷售模式，實現銷售收入2 000萬元。

2016年海斯摩爾開工建設“醫衛用純殼聚糖纖維及其復合材料產業化項目”，這將填補國內外醫衛用生物質新材料及制品產業化規模的空白。未來，公司將繼續布局產業用紡織品的智能制造項目，通過醫衛用生物質新材料及制品產業化項目的拓展，踐行國家“智能制造2025”戰略。