纺织工艺流程的改进
 
 应用背景:纺织印涂工艺过程中,织物要经过印涂辊进行印涂。印涂辊的结构中,有一个存放涂敷混合物的料槽。涂敷混合物是一种乳液状的粘着剂。凹版印辊的表面是一些雕刻好的印刷单元,它的一半浸在料槽里面的涂敷混合物中,当凹版印辊转动的时候,印辊表面上那些雕刻好的印刷单元在槽中被涂上涂料。这些涂料经过一个修理铲的休整,印辊表面多余的涂层被清除,被清除的涂敷混合物回到料槽中被再次利用。印辊休整后,与一个向下扎压的橡皮辊相遇。织物就是从这两个辊之间通过,织物在印辊和橡皮辊之间受到扎压。在扎压的过程中,会产生一个微小的真空。涂敷混合物由于真空的吸合而离开印刷滚筒,涂在织物的表面。这个特殊的涂敷过程使布料表面产生涂层,因而不再用浸泡织物的方法来产生涂层。经过这个工艺的织物含有湿涂层,接着该织物被卷入到加热的干燥罐中进行脱水,这样涂层就粘着在织物的面上。
 
有何经济效益和社会效益:在生产过程中,生产线的生产速度就意味着产品的成本。制作某种产品越快,就意味生产该产品的速率也就越高(每小时或每班生产的产量),因而生产该产品就更廉价。在产品占用较多资金时,生产率就是公司的效益,它有时也会给消费者带来效益。努力提高生产率,会给公司在此行业中保持竞争力。高的生产率是与机器的生产量相关联,这是许多正在成长的公司所需要的。
 
问题描述:
 
印涂辊的结构有如下部分组成:1、橡皮辊;2、凹版印辊;3、涂敷混合物;4、修理铲;5、织物。
系统存在的技术矛盾有:在这个操作中,机器的速度提高了,但是涂层的重量减轻了。我们需要的是一种方法来使我们增加涂敷速度的同时提供足够的涂层重量。
系统存在的物理矛盾有:处理过程同时必须既快又慢。
 
解决思路和关键步骤:
 
本实例应用TRIZ理论来解决问题。
利用创新原理,生产过程图示描述如下
 
 
 
 
图1. 涂敷过程的图形说明
 
在生产过程中,我们要求涂敷部件应能完成这样的操作:增加涂敷速度的同时使织物有足够的厚涂层。
我们利用技术矛盾矩阵来尝试解决上面提出的问题。
矩阵表中,使系统提高的技术特性是:速度(Speed),表中第9号参数;
矩阵表中,使系统恶化的技术特性是(矛盾的特性):运动物体的重量(Weight of moving object),表中第1号参数。
 
最终结果:
 
由矩阵表的显示,我们得出最可能解决矛盾的四个创新原理,这四个创新原理分别是:
 
11#创新原理:事先防范
35#创新原理:物理或化学参数变化
27#创新原理:廉价替代品
28#创新原理:机械系统替代
 
应用以上四个创新原理,可以得出如下解决方案:
 
A 应用11#创新原理
建议:改进过程中,通过事先使用某些对策,来增加物体的可靠性。
要解决的问题:涂层重量随涂敷速度增加而减少。
解决方向:改变织物的物理特性或涂敷物的物理特性,增加相互间的吸附能力。
解决方案:
1、对织物进行化学处理:添加某种化学物质来改进织物的湿面特性,织物增加了对涂敷物的吸附能力,这样就能保证织物在涂敷速度增加的同时吸附上更多的涂敷物。
2、对涂敷物进行化学处理:添加某种化学物质,使涂敷物的粘性增加,更利于涂敷物在织物的表面吸附。
 
B 应用35#创新原理
建议:改变物体的各种状态参数,如改变物体的密度,弹性程度或温度等。
要解决的问题:涂层重量随涂敷速度增加而减少。
解决方向:改变织物的组成或改变涂敷物的物理特性。
解决方案:如果织物改为100%的棉织物,织物能成功地吸附涂敷物,这是由于棉纤维固有的棉芯吸附特性,但这样的改变将会完全改变我们的最终产品。这种改变,既改变最终产品的物理特性(抗张强度,延展性和手感),又改变织物本身的成本(100%的棉织物比棉/化纤比例为50/50的合成纤维织物昂贵的多)。
在织物的涂敷过程之前,可应用预热方法使织物在涂敷过程中吸收涂敷物。预热方法有利于织物的干燥,也有利于涂敷物的吸收。加热涂敷物之后,涂敷物的粘度(2,500 cps)会降低到将近1,000 cps。这优化了涂敷物的流体特性,更利于涂敷物从涂敷部件转移到织物上。
 
C 应用27#创新原理
建议:以廉价的东西代替昂贵的东西,这个方案可改进现存的系统,但不能解决系统中的根本问题。
要解决的问题:涂层重量随涂敷速度增加而减少。
解决方向:更换部件,用更好的部件来完成涂敷过程。
解决方案:将钢性修理铲用一个便宜的塑料铲来替代。从专利中我们发现,塑料铲更可靠,并适合更好的涂敷重量控制。
 
D 应用28#创新原理
建议:用一个光学系统,声学系统或气味的系统来代替机械系统,即更换物质场。
要解决的问题:涂层重量随涂敷速度增加而减少。
解决方向:改变或改善系统的作用场。
解决方案:当前的捏合辊,涂敷过程中,会在织物上的形成压力,它有一个硬橡皮层,印辊则是由坚固的钢制造。因为辊的橡皮相当硬,当它和印辊接触时没有弹性。这就使橡皮辊和印辊间的接触面积较小。当压力一定时,如果使用一个更软一点更富有弹性的橡皮辊,橡皮辊和印辊之间的接触面积将增加。这将增加织物吸附涂敷物的滞留时间。印辊得到的机械压力来自捏合辊,捏合辊也可用一个充气辊来代替,充气辊是中空的辊,可通过中间充气或放气来增加辊的硬度。
 
结论:
 
通过理论上的分析,我们利用创新原理,最终解决了问题。
即:使用更软一点的辊,,涂层重量大大增加了,涂敷速度就可以在一定范围内增加。
生产线速度相对涂层重量关系图如下: 
  
 
根据研究结果,我们改变原来的硬度为90(邵氏硬度)的橡皮辊,取而代之的是硬度为60(邵氏硬度)软一点的橡皮辊。我们期望总涂层重量为大约2.50 oz./yd2(盎司/平方码)。以前以30 yds./min(码/分钟)速度运行涂层重量大约2.35 oz./yd2(盎司/平方码)。改变辊的硬度后,得出结果如下图: