纺织技术发展简介

前言        人们为了生活,第一要吃饭,第二要穿衣。自古以来,除了裘、革之外,几乎所有的衣料都是纺织品。作为一门生产,狭义的纺织是指纺纱和织造;广义的纺织则还把原料初加工、 缫丝、染、整,以至化学纤维生产及最终衣物等的缝制都包括在内。纺织产品除了供衣着之外,也供观赏、包装等用。在现代,还用于家庭装饰,工农业生产、医疗、国防等方面。

       中国独特的气候和物种,酝酿了古人发明利用野生蚕丝织造的技术,在新石器后期走上了一条独特的丝绸工艺技术发展之路,这是人类纺织技术最为重要的创造性成果。从植桑、养蚕、缫丝到织帛,需经过多种工艺程序和操作,古人在桑蚕丝织工艺的实践中,积累了丰富的植物学、昆虫学、材料学、化学和机械学的科技知识和经验,为我们留下了一笔宝贵的科技成果。

      

      

一、 原始手工纺织时期(公元前22世纪及以前)

      这个时期大体相当于夏代之前的原始社会,即史书上传说的“三皇五帝”及以前的时代。 这个时期又可分为两个阶段:

      1.采集原料为主阶段:大体相当于旧石器时代。那时人们靠采集野生的葛、麻、蚕丝和猎获的鸟兽羽毛纺织就地取材,基本不用工具,徒手制作。

      2.培育原料为主阶段:大体相当于新石器时代。随着农、牧业的发展,人们逐步学会种麻、育蚕、养羊等培育纤维原料的方法。那时已利用较多的纺织工具,产品较为精细,并且除了服用性以外,已开始织出花纹,施以色彩。但劳动生产率还极低。

中国古代纺织技术起源机理

葛麻——最早的纺织植物纤维原料

 

丝——最早的纺织动物纤维原料

绵——最主要的纺织原料

 


二、手工机器纺织时期(公元前21世纪-公元1870年)

       这个时期所使用的工具,已经逐步改进,发展成为包含原动、传动和执行机构在内的完整的机器。但是这种机器要由人力驱动,而且人的手、足还参与部分工艺动作,所以叫做“手工机器”。

      

    这一时期也分为两个阶段:1.手工机器纺织形成阶段:大体相当于夏朝至战国(公元前21世纪-公元前222年)。那时,缫车、纺车、脚踏织机相继发展成为手工机器。人手参与牵伸、引纬等工艺动作,手或脚还要拨动辘轳或者踏动机蹑。这样,劳动生产率比原始手工大幅度提高,生产者也逐步职业化。麻纺织、毛纺织技术也有相应的发展和提髙。实现手工机器化是纺织生产历史上的第一次飞跃。它很早在中国出现,以后通过各种渠道缓慢地传向境外,与当地人民的创造相结合,使纺织生产水平大大提高。

      

      2.手工机器纺织发展阶段:相当于秦汉至晚清(公元前221-公元1870年)。手工纺织机器逐步发展,出现多种形式。如缫车、纺车从手摇式发展成几种复锭(2-4锭)脚踏式;织机则形成了普通和提花两大系列。

      中国实现纺织生产的第一次飞跃大约在公元前500-公元前300年。那时,中国已经推广了缫车、纺车、织机等人类历史上最早的一批机器。这种手工纺织机器,后来被记录在汉代的画像石上其形象得以保存下来。由于这种手工机器的推广,纺织品的产量、 质量和劳动生产率都大大提高。

原始手工编织技术进程图

中国古代纺车发展进程图

       纺织工艺和手工机器到宋代已达到普遍完善的程度。正规缎纹的出现,使织物组织臻于完全。一家一户个人使用的手工纺织机器已相当完备,以后一直很少变动地流传到近代。 南宋以后,棉纺织生产逐步发展成为全国许多地区的主要纺织生产。棉布成为全国人民日常衣着的主要材料。葛逐步被淘汰,麻也失去作为大宗纺织原料的地位。部分地区出现了用畜力或水力拖动的32锭大纺车,以适应规模较大的集体生产的需要,成为动力纺织机器的雏形。但织造机器仍是由1-2人操作,适于一家一户使用。

中国手工织机的发展历程简介


三、 动力机器纺织时期(1871年以后)

         这个时期,纺织机器的原动力逐步由畜力、水力发展到蒸汽力和电力,使过去一家一户或者手工小作坊的分散形式逐步演变成集中性大规模的工厂生产形式。人力的作用由主要作为原动力转向主要用于看管机器和搬运原材料与产品,劳动生产率有了更大幅度的提高。这是纺织生产历史上的第二次飞跃。世界上这次飞跃早在18世纪开始于西欧,以后逐步推向各地。

纺纱机具的发展进程

织布机具的发展进程

       工业革命中纺纱技术与织布技术的相互促进在英国工业革命中,纺纱和织布两种技术创新是互相促进的,从而最终实现纺织工业的巨大发展的。

      1733年,工匠凯伊发明了飞梭,使织布的速度大大加快。1764年,纺织工人哈格里夫斯发明了一种手摇的纺纱机,取名为“珍妮机”,极大地提高了纺纱的效率。珍妮机的出现是手工工具转变为机器的开端,但它仍需要人力的转动。1769年,钟表匠阿克莱特制成了水力纺纱机。1785年,乡村牧师卡特莱特发明了水力织布机。1779年,克朗普顿制成了 “走锭纺纱机”。由于它兼具 “珍妮纺纱机”和 “水力纺纱机”之优点,所以英国人戏称为 “骡子”,以后就定名 “骡机”。 “骡机”纺出的纱线细而且坚韧,在当时的纺织厂中用得很普遍。至此,纺纱和织布的效率都得到了提高。

驴机(1779)与动力织机(1785)

十八世纪纺织革命生产力提高图

       纺织技术发展规律与趋势 纺纱最早用手搓绩,不用锭子,从纺专起,一直到气流纺,都用锭子或变形锭子,喷气纺不用锭子。纺专的锭杆竖立使用,手摇、脚踏纺车则锭子卧倒使用。多锭纺纱车到各型动力纺机又把淀子竖立起来使用。加捻与卷绕机抅在历史上是“合久必分,分久必合”。可见每一种新机具的出现,都否定了它以前旧形式的不足,而继承了其优良之处。但在新的发展条件下,以前曾被否定了的东西,有可能以另外一种形式重新加以利用。跳出旧框框的新型纺纱方法,就是在几千年演变中,由量变发展到质变的飞跃而得到的。可用方框图表述如下左《纺纱机具发展图》。

       由织机发展历史可见,织纹信息存把器最早是水平排列的综竿或综框,以后发展成竖直 的小花本,后来又变为水平环状的大花本,最后是环状的纹版链。开口的发动器在原始腰机 上用手提而无蹑,手工织机上则由单蹑到双蹑到多蹑。在采用組合提综法后,蹑又减少,到 纹版提花机就不用蹑了。这些发展可用框图表示如下右《织造机具发展图》。

纺纱机具发展图

织造机具发展图


四、 产业结构调整与转移时期(1960年~2000年前后)

         在纺织工业的发展历史上,曾经历了三次比较明显的产业转移,如下左图所示,目前正在进行的是第三次产业转移,即由韩国、香港、台湾地区向亚洲其它发展中国家(主要是中国大陆)转移。纺织生产重心的转移是生产、贸易全球化过程中国际分工的必然结果。

         实际上,在经历了三次纺织产业转移后,产业转移输出国并没有完全退出纺织业,他们不断开发并垄断高附加值产品,而输入国则占据了低附加值的生产环节。具体来说,最终会表现为发达国家专注于产业链的两端:前端的原材料开发和后端的深加工和市场渠道。而发展中国家占据了附加值较低、技术含量相对较低的产业链中端。产业调整的最终目的在于追求更高的利润率,发达国家自己不断开发并垄断高附加值产品,一些技术相对落后的低附加值产品的生产就转移到了不发达国家。在产业价值链内,存在着利润从产品的制造环节转向销售环节、从价值链的中间环节分别转向上、下游环节的趋势。如下右图所示:

纺织工业三次产业转移

产业转移后市场分布格局


五、 纺织工业的后现代化高速发展时期(2000年~)

       发达国家纺织界的科技人员为改变纺织工业劳动密集状况而不懈努力,并取得了一些进展。这也正是发展中国家纺织界的奋斗目标。各国都努力把尖端技术应用到纺织上来, 使纺织生产面貌不断发生改变。

       可以预见,未来的纺织生产将逐步转变成技术密集型的生产,其特点是原料超真化、设备智能化、工艺集约化、产品功能化、环境优美化、营运信息化。

       那时,纺织原料将主要通过工业方法而不再主要依靠农、牧业方法来生产。原料的质量将融合天然纤维和合成纤维的优点而克服其各自的缺点。原料的品种将更加多样化,以满足各方面的不同需要。

      纺织设备将主要通过电子计箅机系统自动凋节和控制工艺,并在单机自动化的基础上发展成为自动生产流水线。纺织染整冗长的工艺过程将通过技术进步逐步缩短,并进一步连续化.这样就更容易形成纺织厂的整体智能化生产系统,使人可以进一步从机器旁解脱出来,做到车间里人少甚至无人而自动运转。劳动生产率由此再一次大大提高。纺织产品将极大丰富。


六、 纺织的原理

         纺织生产中存在着人们已经认识的规律体系。把纤维原料加工成为衣装等用品,要满足质、色、文(纹〉、形四方面的要求。质决定于材料和制品的物理、力学性,体现耐用和实用性。纺和织主要解决纤维的“取向”,即轴向排列问题,达到耐用的基本要求。 色靠染;文可通过织造构图,印花或刺绣;形是款式;都要靠艺术加工。整理则要改变纤维的表面和内部结抅,主要达到美观的要求,也提高产品某些方面的性能。

      

       1.纺纱原理纺纱是完成纤维沿轴取向的过程。在纺纱之前,纤维原料经过初步加工,去除了杂质, 但内部各根纤维相互间存在着一定的横向(左右并列)联系。如在棉花、羊毛、麻等纤维中尚有小范围的成束、成丛的状态,蚕茧中的丝成8字形环状。纺成纱线之后,纤维必须尽可能伸直平行,而且大体上沿纱线轴线取向,并且首尾衔接形成纵向联系。经、纬两组纱线构成织物后,纤维就分别按织物的长度和宽度两个方向取向,也就是“纵横取向”。现代纺纱分为开松、梳理、牵伸、加捻四步。

纺纱的作用

纺纱基本过程

粗梳纺纱工艺流程

精梳纺纱工艺流程

       对于丝织、麻织和现代纺纱的纺造过程可理解为:缫丝 是在水中加温溶解蚕茧中的丝胶后抽取茧丝(松解)再使7-8根茧丝抱合起来(集合)卷绕成绞的过程。

       绩麻:是用手指分劈麻缕(松解)、然后逐根首尾捻接 (集合)成纱的过程。

       现代气流(转杯)纺纱:先经过纺的过程制成条子,然后用刺辊梳理或用超大牵伸机构拉散(松解)成单纤维,输人气流杯内再并合加捻(集合)成纱的过程。

       自捻纺和喷气纺:则是利用假捻或包缠以完成集合,但喂入的条子都必须事先经过一系列松解和集合的成条过程。

      

       2.织造原理 织造包括机织、针织和编织,是通过经纬交织或串套建立纱线行间或列间的横向联系,从而在纱线沿轴取向的基础上发展稳定的纵横取向结构的过程。这也不是一步完成的。以机织为例,要经过准备和交织两步,具体又可分为整经、穿经、开口、引讳、打纬五小步。

机织的作用

织造工艺流程

       除了上述机织的基本的或主要的作用外,还有辅助的工作: 如自动换梭、补纡、浆纱、 送经、卷取等都是为了便于生产进行或是提高产品质的,而对能否形成织物不产生决定性的彩响,所以是辅助的作用。


七、针织的基本常识

        针织技术是由早期的手工编织演变而来。早在公元前4世纪中国已有了手工编织物(见彩图战国提花针织绦──迄今为止在中国出土的最早的针织物、战国六边形纹织成锦)。

       自从1589 年英国人W.李发明了第一台编织袜片的针织机后,针织生产开始由手工逐渐向半机械化转化。清光绪二十二年(1896)在上海开设全国第一家针织厂“上海云章衫厂”,创办初期仅能生产罗宋帽及普通袜子,1902年更名为“景纶袜厂”,1978年又恢复为上海景纶针织厂。

战国六边形纹织成锦威廉.李(英国)发明了第一台手动式钩针针织机景纶针织厂厂徽

       1.针织方式分类及原理

       针织是利用织针将纱线弯曲成线圈并且相互串套形成织物的一种方法。织物有良好的弹性和延展性。

       针织方式分类: 纬编织物(Weft Knitted Fabric),是将纱线由纬向喂入针织机的工作针上,每根纱线按照一定的顺序在一个横列中形成线圈编织而成。

       针织方式分类: 经编织物(Warp Knitted Fabric),是采用一组或几组平行排列的经纱于经向同时喂入针织机的所有工作针上进行成圈而形成的针织物,每根纱线在各个线圈横列中形成一个线圈。

       针织方式原理图: 利用织针(Needle),将一根或几根由纬向喂入的纱线依次弯曲成一系列的线圈(Loop),再将此次生成的新线圈与前次生成的旧线圈相互串套(Looping),就构成针织织物(Knitting Fabric),纬编舌针的成圈编织过程请参见下图右.

针织分类图编织原理图

 

 

        2. 针织物分类

       A.针织布结构分类及织物的基础原组织:

针织布结构分类表织物基础——原组织

       B.单面织物系列:单面织物、网眼布正反面、单面四段鱼鳞布正反面、提花布正反面、毛巾布正反面

单面织物正反面网眼布正反面

       

单面四段鱼鳞布正反面提花布正反面

 

毛巾布正反面

       C.双面织物系列:罗纹布、2上2下罗纹布正反面、棉毛布(双罗纹布)正反面、罗纹提花布正反面、双面网眼布正反面

罗纹布12上2下罗纹布正反面

       

棉毛布(双罗纹布)罗纹提花布正反面

       

双面网眼布正反面


杨浦区少科站《科技好望角》编辑      2015年9月21日  

Copyright© 2015 杨浦区青少年科技站