運(yùn)用氣流成網(wǎng)技術(shù)提升棉短絨附加值的初步研究

■韓瓏芝 王澤武 李向陽(yáng) 孟永法 郭寧泊

〔1河南省纖維檢驗(yàn)局,河南鄭州 450004〕

〔2鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所,河南鄭州 450004〕

〔3恒天重工股份有限公司,河南鄭州 450053〕

〔4河南大學(xué)數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院,河南開(kāi)封 475001〕

一、棉短絨概況

棉短絨是國(guó)防、紡織、化纖、造紙等輕、化工業(yè)的重要原料，是重要的戰(zhàn)略物資。我國(guó)盛產(chǎn)棉花，如將軋花后的棉籽全部剝絨，所得短絨量相當(dāng)皮棉總產(chǎn)量的15%～20%，所以我國(guó)棉短絨資源是十分豐富的。

（一）定義

經(jīng)過(guò)軋花后的棉籽（毛籽）上還殘留著短纖維，用剝絨機(jī)把這些短纖維剝下來(lái)，這些短纖維就稱(chēng)做棉短絨。棉短絨由三部分組成：第一部分是來(lái)自“毛頭”的較長(zhǎng)纖維；第二部分是來(lái)自毛籽上被軋花機(jī)軋斷的纖維；第三部分是棉籽表皮上天然生長(zhǎng)發(fā)育成的一層短而密集的纖維，這是棉短絨的主要組成部分。

（二）特點(diǎn)

棉短絨纖維短而粗，一般只有2～3 mm，長(zhǎng)度只有直徑的30倍左右，每粒棉籽上短絨的根數(shù)較長(zhǎng)纖維多一倍，有20000～30000根；顏色常呈灰白色或白色，有時(shí)也呈灰棕色或灰綠色；棉短絨的成熟度比長(zhǎng)纖維高，這是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較易輸送到短絨中去的緣故；棉短絨的化學(xué)成分與皮棉長(zhǎng)纖維近似，纖維素含量在90%以上。

（三）分類(lèi)

1.Ⅰ類(lèi)棉短絨（又稱(chēng)“頭道絨”）。

頭道剝絨機(jī)剝下的棉短絨，大多是軋花過(guò)程中因斷裂而殘留在棉籽上的較長(zhǎng)纖維。一般主體長(zhǎng)度在13 mm以上。它的產(chǎn)量一般為毛棉籽毛頭量的3倍左右。

2.Ⅱ類(lèi)棉短絨（又稱(chēng)“二道絨”）。

二道剝絨機(jī)剝下的棉短絨。這部分棉短絨是棉短絨的主體，一般占棉短絨產(chǎn)量的50%～60%。其長(zhǎng)度在3～6 mm，成熟度也是三類(lèi)棉短絨中最高的。

3.Ⅲ類(lèi)棉短絨（又稱(chēng)“三道絨”）。

三道剝絨機(jī)剝下的棉短絨，這類(lèi)棉短絨長(zhǎng)度最短（一般在3 mm以下），含雜量高，纖維成熟度均不及二道絨，但比頭道絨高。

（四）傳統(tǒng)用途

Ⅰ類(lèi)棉短絨由于長(zhǎng)度較長(zhǎng)，而成熟度不及Ⅱ、Ⅲ類(lèi)棉短絨，因此，一般用做紡織原料，如：絮棉、藥棉等，還常用于制造高級(jí)紙張的原料。Ⅱ、Ⅲ類(lèi)棉短絨雖然長(zhǎng)度短，但是成熟度高，因而是工業(yè)上提取纖維素的主要漿箔原料,還可用于制造無(wú)煙火藥、賽璐珞和人造纖維、高級(jí)紙張等。

二、棉短絨市場(chǎng)概況

據(jù)中國(guó)棉花協(xié)會(huì)棉農(nóng)合作分會(huì)的數(shù)據(jù)顯示，2013年全國(guó)棉花總產(chǎn)量為677萬(wàn)t。雖然棉花產(chǎn)量較2012年度略有下降，但是2012年度庫(kù)存數(shù)量巨大，棉花供大于求的形式依然嚴(yán)峻。在我國(guó)，棉短絨產(chǎn)量一般相當(dāng)皮棉總產(chǎn)量的15%～20%，因?yàn)槭前殡S棉花而生，所以無(wú)法根據(jù)市場(chǎng)需求單獨(dú)控制、調(diào)節(jié)產(chǎn)量。棉短絨雖然傳統(tǒng)用途較多，但下游的產(chǎn)業(yè)不足以完全消耗，造成了棉短絨大量過(guò)剩積壓。

據(jù)有關(guān)報(bào)道，在過(guò)去的2012、2013年，國(guó)內(nèi)棉短絨價(jià)格長(zhǎng)期弱勢(shì)徘徊，市場(chǎng)需求疲軟。目前，下游精制棉、棉漿企業(yè)多因環(huán)保問(wèn)題以及下游企業(yè)需求等因素導(dǎo)致開(kāi)工率不足，同時(shí)，國(guó)際市場(chǎng)的漿箔每噸比國(guó)內(nèi)便宜近2000元人民幣，這種情況也使國(guó)內(nèi)棉漿企業(yè)的經(jīng)營(yíng)雪上加霜。下游紡織企業(yè)需求狀況偏淡，化纖廠及精制棉廠入市積極性不高，棉短絨終端需求遲滯，整體銷(xiāo)售情況未見(jiàn)好轉(zhuǎn)，預(yù)計(jì)2014年棉短絨市場(chǎng)弱勢(shì)格局難改。

三、運(yùn)用氣流成網(wǎng)技術(shù)提升棉短絨附加值的初步研究

棉短絨是軋花企業(yè)最主要的副產(chǎn)品之一，由于其價(jià)格一直低迷,很多軋花企業(yè)感覺(jué)剝毛棉籽的利潤(rùn)甚至彌補(bǔ)不了人工、電費(fèi)的成本消耗，越來(lái)越多的軋花企業(yè)放棄了剝絨工序，直接將毛棉籽賣(mài)給下游的榨油企業(yè)。

（一）利用氣流成網(wǎng)技術(shù)提升棉短絨的附加值

本文認(rèn)為，解決棉短絨產(chǎn)業(yè)虧損狀況，必須調(diào)整下游產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，拓展棉短絨產(chǎn)品的應(yīng)用范圍，在深加工中提高棉短絨的附加值。筆者根據(jù)自己多年非織造布、棉紡、軋花設(shè)備的設(shè)計(jì)及市場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為利用非織造布技術(shù)中的氣流成網(wǎng)技術(shù)能給棉短絨的深加工提供技術(shù)支撐，能有效拓展棉短絨的終端應(yīng)用領(lǐng)域，從而大幅提升其附加值，扭轉(zhuǎn)行業(yè)長(zhǎng)期虧損弱勢(shì)格局。

在非織造布技術(shù)中，成網(wǎng)的一種重要手段是氣流成網(wǎng)，成網(wǎng)后可繼續(xù)深加工。以短絨為主要原料的深加工，成網(wǎng)是最關(guān)鍵的工序。成網(wǎng)前的短絨配比、添加劑的添加等可產(chǎn)生不同性狀的網(wǎng)，不同性狀的網(wǎng)經(jīng)過(guò)后續(xù)不同工藝設(shè)備的加工，能衍生出各種豐富多樣的產(chǎn)品。

（二）棉短絨利用氣流成網(wǎng)技術(shù)可能衍生的產(chǎn)品及應(yīng)用舉例

利用低熔點(diǎn)纖維與Ⅰ類(lèi)棉短絨充分混合氣流成網(wǎng)后，經(jīng)熱輥軋制，可制成各種轎車(chē)用腳墊、地墊，家居用氈毯、家具輔料、服裝輔料（如襯肩、鞋材）等。

Ⅱ類(lèi)棉短絨與棉紡廠、服裝廠的下腳料及其它破舊纖維按比例混合，在氣流成網(wǎng)時(shí)加入黏合劑，經(jīng)熱輥或烘干機(jī)軋制或壓制成形，根據(jù)不同的性狀可廣泛應(yīng)用于轎車(chē)的隔音棉（板）、轎車(chē)門(mén)箱板、后備箱墊板等；若用較厚的網(wǎng)模壓成型，可作為轎車(chē)的內(nèi)飾板；可用于高檔包裝材料、箱包及家具的襯板；影劇院、高鐵、高速公路的隔音材料等。

Ⅱ類(lèi)棉短絨與Ⅲ類(lèi)棉短絨及滌綸材料按比例混合，在成網(wǎng)時(shí)按要求加入防腐劑、防潮劑、保鮮劑、抗氧化劑等，經(jīng)軋制成布狀做為包裝材料，可用于高檔易腐水果、蔬菜的包裝、儲(chǔ)存、運(yùn)輸。

Ⅰ類(lèi)棉短絨與粘膠或滌綸混合氣流成網(wǎng)后經(jīng)針刺工藝，可直接應(yīng)用于被服。

利用Ⅰ、Ⅱ類(lèi)棉短絨與紡織下腳料混合后氣流成網(wǎng)，附和針刺和貼膜技術(shù)制造蔬菜大棚保溫被。

Ⅰ類(lèi)棉短絨脫脂后和滌綸按比例混合經(jīng)氣流成網(wǎng)，再進(jìn)行水刺工藝，加入抗菌劑后可制作各種一次性醫(yī)護(hù)用衣物、口罩、床單等；加入木漿纖維或高吸水性物料后可制成尿不濕、衛(wèi)生巾等一次性吸水用品；浸漬各種營(yíng)養(yǎng)液后，可制成女士美容面膜、一次性濕巾等；Ⅰ類(lèi)棉短絨與滌綸等混合成網(wǎng)后經(jīng)水刺工藝也可廣泛應(yīng)用于高檔仿皮革基布、地板革基布、墻紙基布等。

四、氣流成網(wǎng)生產(chǎn)線工藝與氣流成網(wǎng)機(jī)簡(jiǎn)介

（一）氣流成網(wǎng)生產(chǎn)線工藝簡(jiǎn)介

應(yīng)用氣流成網(wǎng)技術(shù)加工棉短絨，要靠多種設(shè)備，按一定的工藝流程進(jìn)行有機(jī)的配置來(lái)完成。根據(jù)所要產(chǎn)品的性質(zhì)來(lái)配置不同的工藝流程。同一種工藝流程，由于原料、配比、添加劑的不同也可生產(chǎn)出各種不同的產(chǎn)品。在工藝流程配置中，各個(gè)設(shè)備按功能有機(jī)的組合，一般要完成：預(yù)開(kāi)松→清棉→稱(chēng)重喂棉（多種原料配比）→開(kāi)、混棉→喂棉→氣流成網(wǎng)的工序。氣流成網(wǎng)后，網(wǎng)是疏松的，需將不同種類(lèi)的網(wǎng)固化才能形成產(chǎn)品。根據(jù)固化形式和設(shè)備配置的不同，可分別形成熱軋生產(chǎn)線、熱壓成型生產(chǎn)線、水刺生產(chǎn)線、針刺生產(chǎn)線等。

在氣流成網(wǎng)生產(chǎn)線中，纖維經(jīng)過(guò)開(kāi)松、除雜、配棉、混和后喂入氣流成網(wǎng)機(jī)的主梳理機(jī)構(gòu)，纖維得到進(jìn)一步的梳理后呈單纖維狀態(tài)，在錫林高速回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力和氣流的共同作用下，纖維從針布鋸齒上脫落，由氣流輸送并凝聚在成網(wǎng)簾(或塵籠)上，形成纖維三維雜亂排列的纖網(wǎng)，最終產(chǎn)品基本呈各向同性。氣流成網(wǎng)通常要求纖維長(zhǎng)度不大于80 mm，纖維過(guò)長(zhǎng)會(huì)破壞纖網(wǎng)外觀和均勻度。氣流成網(wǎng)可有效地處理短纖維，如長(zhǎng)度小于10 mm的棉短絨或木漿粕纖維等。

目前，在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有以棉短絨為主要原料的氣流成網(wǎng)生產(chǎn)線的例子。借鑒相關(guān)行業(yè)，可組成氣流成網(wǎng)生產(chǎn)線的設(shè)備，市場(chǎng)上有能套用的成熟設(shè)備，也有許多設(shè)備需根據(jù)最終產(chǎn)品及棉短絨的特點(diǎn)，要進(jìn)行改造或重新設(shè)計(jì)。 （未完待續(xù)）