純甲殼素纖維水刺非織造布梳理成網(wǎng)技術(shù)的研究與應(yīng)用

劉雙營，李軍華，徐艷峰，史曉慧，李升高

（山東省永信非織造材料有限公司，山東 濟(jì)南250200）

甲殼素（Chitin）從其研究開發(fā)到利用雖然不到30年時間，但憑借其優(yōu)良的抗菌抑菌性、生物環(huán)?？山到狻o毒害性能，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于食品、化工、環(huán)保、醫(yī)藥等領(lǐng)域。甲殼素纖維作為一種新型纖維，由于其本身可紡性差，在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用大多是與棉、粘膠等纖維混合加工，以提高其可紡性，但是混紡產(chǎn)品限制了甲殼素在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域拓展。目前在純紡制品方面開發(fā)較少，特別是純甲殼素在梳理機(jī)上的成網(wǎng)技術(shù)是一道門坎。我公司對純甲殼素纖維在梳理機(jī)上的應(yīng)用進(jìn)行了深入研究與實(shí)踐，克服了纖網(wǎng)抱合力差、轉(zhuǎn)移困難、成網(wǎng)均勻性差的技術(shù)難題，在水刺生產(chǎn)線上成功開發(fā)了純甲殼素水刺非織造布，并實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)，為其在人工皮膚、人體醫(yī)用仿生材料等方面的應(yīng)用提供了參考。

1 純甲殼素纖維梳理成網(wǎng)前的準(zhǔn)備

1.1 甲殼素纖維的特性分析

甲殼素是一種天然生物高聚物，采用先進(jìn)工藝，經(jīng)過脫乙?；幚怼穹徑z、凝固拉伸干燥處理等工藝加工而成為纖維。甲殼素纖維為皮芯結(jié)構(gòu)，自然卷曲數(shù)量極少，表面光滑，纖維間抱合力較差，同時與棉纖維、水刺專用高清潔粘膠纖維相比，具有線密度大、強(qiáng)度低、質(zhì)脆而硬等特點(diǎn)，因而決定了純甲殼素纖維開松梳理工藝復(fù)雜性，梳理成網(wǎng)的可連續(xù)性低，紡織加工困難。在甲殼素纖維大分子中含有活潑的氨基，而纖維素纖維大分子中只含有羥基，氨基的活性大于羥基，故甲殼素纖維具有很好的親水性和很高的吸放濕性，其平衡回潮率一般在12%～16%之間。三種纖維特性對比見表1。

表1 三種纖維特性對比

1.2 甲殼素纖維的調(diào)濕準(zhǔn)備

甲殼素纖維具有較高的吸濕和放濕性，受外界環(huán)境溫濕度變化的敏感性較大。在較高的回潮率時，甲殼素纖維間的分子距離增大，纖維間的硬度和脆度降低，使纖維的柔軟性大為改善。在水刺生產(chǎn)線第一道開清工序中，受管道快速氣流影響纖維放濕較快，而要保持梳理時一定的回潮率，因而原料抓取前首先要經(jīng)過噴霧加濕，讓纖維充分吸濕，加濕比例約0.5%～1%；同時提高開松梳理區(qū)的相對濕度，需要達(dá)到70%～80%。以上措施可以提高纖維間的抱合力，減少開松梳理過程中纖維的損傷，同時可降低梳理針布表面和纖維間摩擦或纖維間的相互摩擦，消除靜電，為提高梳理可紡性創(chuàng)建前提。

1.3 甲殼素纖維梳理成網(wǎng)前的開松與混合

針對純甲殼素纖維強(qiáng)力低、彈性差、比重大等特點(diǎn)，在開清工序中，采用快速速針簾自由開松、適度梳針打手握持開松打擊等工藝措施，確保纖維有效充分開松，減少纖維損傷，保持纖維彈性，同時避免了因高回潮纖維纏打手、掛花等問題。

2 純甲殼素纖維的梳理成網(wǎng)技術(shù)

梳理工序是整個水刺生產(chǎn)流程中的關(guān)鍵工序，是控制產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。我們從金屬針布選型、工藝優(yōu)化、設(shè)備維護(hù)、操作規(guī)范方面著手，實(shí)現(xiàn)了純甲殼素纖維順利轉(zhuǎn)移、均勻成網(wǎng)，為后工序水刺加固、烘干卷繞成型奠定了基礎(chǔ)。

2.1 針布配置

在現(xiàn)代寬幅高產(chǎn)梳理機(jī)上，針布扮演了重要角色，決定著出網(wǎng)質(zhì)量。開松、分梳、轉(zhuǎn)移、凝聚、牽伸、剝?nèi)?、雜亂等這些功能都需通過不同類型的針布來完成，其中錫林、工作輥、道夫是關(guān)系到梳理質(zhì)量、成網(wǎng)轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵。甲殼素纖維表面光滑、卷曲率低、初始模量大、強(qiáng)力低、纖維間抱合力差，能在2.5m幅寬的梳理機(jī)上均勻成網(wǎng)，針布的選擇尤為關(guān)鍵，經(jīng)過多次試驗(yàn)、實(shí)踐，最終我們選用了TCC針布，并在齒密、工作角、齒形方面做了較大改變，齒密具體情況如表2所示。

表2 TCC針布配置

原機(jī)配置針布在生產(chǎn)過程中，存在梳理度不夠、纖維漂浮、針布抓取能力不足、道夫轉(zhuǎn)移困難、纖網(wǎng)云斑較多等問題。為此我們提高了錫林、工作輥、道夫等的齒密，工作輥采用漸密的組合方式，同時錫林工作角由80°調(diào)整為78°，這些措施的實(shí)施，大大提高了針布對甲殼素纖維的分梳能力、抓取握持能力，纖維漂浮現(xiàn)象消失，對薄克重的產(chǎn)品網(wǎng)面改善尤為明顯，且錫林橫向密度的提高，有效地降低了纖維的損傷。要實(shí)現(xiàn)甲殼素纖維的轉(zhuǎn)移，必須克服纖維光滑、抱合力差等缺點(diǎn)，道夫的轉(zhuǎn)移能力必須相對較高，因此在道夫齒形方面我們采用轉(zhuǎn)移能力高的鷹嘴齒形，同時采用橫紋設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了纖網(wǎng)的順利轉(zhuǎn)移。此外，道夫的齒深達(dá)到2.5mm，有利于錫林與道夫間的氣流排泄，更有利于纖網(wǎng)的均勻度。

2.2 優(yōu)化梳理工藝

從梳理的角度來說，錫林的速度越快越好，但速度越高對錫林本身動平衡要求越高，同時大大損傷纖維，造成梳理區(qū)氣流不穩(wěn)，纖維扭搓纏結(jié)，增加棉結(jié)。甲殼素纖維本身就脆、硬，明顯不適合高速強(qiáng)分梳，同時該纖維線密度大、抱合力小，高速氣流將纖維拋出，易于在漏底區(qū)集結(jié)，造成纖網(wǎng)均勻度極差。另外高速錫林表面在與道夫三角區(qū)錫林弧板口處形成負(fù)壓，將道夫上轉(zhuǎn)移的纖網(wǎng)又回抽至錫林，不能實(shí)現(xiàn)順利轉(zhuǎn)移，為此我們將錫林速度降至650m／min以下，道夫速度控制在60 m／min以下，減少纖維間滑移，實(shí)現(xiàn)了纖網(wǎng)的順利轉(zhuǎn)移。為增加因降低錫林速度所造成的梳理度降低，將工作輥與錫林速度之比由1∶10增大為1∶12，增強(qiáng)分梳能力。

同時，我們針對甲殼素纖維的特性，在梳理機(jī)錫林與工作輥隔距的校準(zhǔn)、給棉量的控制、各傳動輥間的牽伸、氣壓棉箱壓力設(shè)計(jì)等方面做了較大的改進(jìn)，便于提高成網(wǎng)均勻性，使其連續(xù)成網(wǎng)并有效轉(zhuǎn)移。

2.3 做好設(shè)備維護(hù) 規(guī)范操作基礎(chǔ)工作

為使純甲殼素纖維能夠在2.5m幅寬的梳理機(jī)順利成網(wǎng)，并規(guī)模生產(chǎn)，對設(shè)備的維護(hù)需要系統(tǒng)化。我們制定了周期維修計(jì)劃、建立設(shè)備履歷表、并采取定期檢查修復(fù)倒針、復(fù)核隔距、根據(jù)NDC在線克重檢測及時調(diào)整棉箱大小等措施，使梳理的均勻性得到有效控制。針對甲殼素纖維纏結(jié)差、纖維易飄移、飛花多，易纏軸頭、掛花等問題，在機(jī)臺清潔、針布刷針、掛花清理等方面我們制訂了詳細(xì)的定期巡回檢查清潔制度，規(guī)范了操作，保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

3 結(jié)語

在梳理機(jī)上實(shí)現(xiàn)純甲殼素纖維均勻成網(wǎng)，需要很多改進(jìn)與控制。我公司從分析研究甲殼素纖維性能著手，在針布配置、工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備維護(hù)、規(guī)范操作、產(chǎn)前調(diào)濕等方面，采取了多項(xiàng)控制措施，始終堅(jiān)持設(shè)備維護(hù)是質(zhì)量穩(wěn)定的基礎(chǔ)、工藝優(yōu)化是提高質(zhì)量的手段、器材配置是改善質(zhì)量的途徑、規(guī)范操作是減少偶發(fā)疵點(diǎn)的保證、環(huán)境控制是影響生產(chǎn)效率的因素，通過大量試驗(yàn)、實(shí)踐，最終實(shí)現(xiàn)了純甲殼素纖維在梳理機(jī)上的連續(xù)均勻成網(wǎng)，為純甲殼素纖維水刺非織造布的規(guī)模生產(chǎn)解決了重要難題。目前我公司已經(jīng)為多個生物醫(yī)療衛(wèi)生單位、科研院所批量提供純甲殼素水刺非織造布，大大拓展了甲殼素纖維在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。

［1］李岳.甲殼素纖維性能與紡紗工藝研究［J］.山東紡織科技，2009，50（5）：32—33.

［2］李志云.甲殼素絲束后處理設(shè)備的設(shè)計(jì)［J］.山東紡織科技，2009，50（6）：25—26.