運用氣流成網技術提升棉短絨附加值的初步研究

■韓瓏芝 王澤武 李向陽 孟永法 郭寧泊

〔1河南省纖維檢驗局,河南鄭州 450004〕

〔2鄭州棉麻工程技術設計研究所,河南鄭州 450004〕

〔3恒天重工股份有限公司,河南鄭州 450053〕

〔4河南大學數學與信息科學學院,河南開封 475001〕

一、棉短絨概況

棉短絨是國防、紡織、化纖、造紙等輕、化工業的重要原料，是重要的戰略物資。我國盛產棉花，如將軋花后的棉籽全部剝絨，所得短絨量相當皮棉總產量的15%～20%，所以我國棉短絨資源是十分豐富的。

（一）定義

經過軋花后的棉籽（毛籽）上還殘留著短纖維，用剝絨機把這些短纖維剝下來，這些短纖維就稱做棉短絨。棉短絨由三部分組成：第一部分是來自“毛頭”的較長纖維；第二部分是來自毛籽上被軋花機軋斷的纖維；第三部分是棉籽表皮上天然生長發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

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

（三）分類

1.Ⅰ類棉短絨（又稱“頭道絨”）。

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

2.Ⅱ類棉短絨（又稱“二道絨”）。

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

3.Ⅲ類棉短絨（又稱“三道絨”）。

三道剝絨機剝下的棉短絨，這類棉短絨長度最短（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）傳統用途

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

二、棉短絨市場概況

據中國棉花協會棉農合作分會的數據顯示，2013年全國棉花總產量為677萬t。雖然棉花產量較2012年度略有下降，但是2012年度庫存數量巨大，棉花供大于求的形式依然嚴峻。在我國，棉短絨產量一般相當皮棉總產量的15%～20%，因為是伴隨棉花而生，所以無法根據市場需求單獨控制、調節產量。棉短絨雖然傳統用途較多，但下游的產業不足以完全消耗，造成了棉短絨大量過剩積壓。

據有關報道，在過去的2012、2013年，國內棉短絨價格長期弱勢徘徊，市場需求疲軟。目前，下游精制棉、棉漿企業多因環保問題以及下游企業需求等因素導致開工率不足，同時，國際市場的漿箔每噸比國內便宜近2000元人民幣，這種情況也使國內棉漿企業的經營雪上加霜。下游紡織企業需求狀況偏淡，化纖廠及精制棉廠入市積極性不高，棉短絨終端需求遲滯，整體銷售情況未見好轉，預計2014年棉短絨市場弱勢格局難改。

三、運用氣流成網技術提升棉短絨附加值的初步研究

棉短絨是軋花企業最主要的副產品之一，由于其價格一直低迷,很多軋花企業感覺剝毛棉籽的利潤甚至彌補不了人工、電費的成本消耗，越來越多的軋花企業放棄了剝絨工序，直接將毛棉籽賣給下游的榨油企業。

（一）利用氣流成網技術提升棉短絨的附加值

本文認為，解決棉短絨產業虧損狀況，必須調整下游產業結構，拓展棉短絨產品的應用范圍，在深加工中提高棉短絨的附加值。筆者根據自己多年非織造布、棉紡、軋花設備的設計及市場經驗，認為利用非織造布技術中的氣流成網技術能給棉短絨的深加工提供技術支撐，能有效拓展棉短絨的終端應用領域，從而大幅提升其附加值，扭轉行業長期虧損弱勢格局。

在非織造布技術中，成網的一種重要手段是氣流成網，成網后可繼續深加工。以短絨為主要原料的深加工，成網是最關鍵的工序。成網前的短絨配比、添加劑的添加等可產生不同性狀的網，不同性狀的網經過后續不同工藝設備的加工，能衍生出各種豐富多樣的產品。

（二）棉短絨利用氣流成網技術可能衍生的產品及應用舉例

利用低熔點纖維與Ⅰ類棉短絨充分混合氣流成網后，經熱輥軋制，可制成各種轎車用腳墊、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，在氣流成網時加入黏合劑，經熱輥或烘干機軋制或壓制成形，根據不同的性狀可廣泛應用于轎車的隔音棉（板）、轎車門箱板、后備箱墊板等；若用較厚的網模壓成型，可作為轎車的內飾板；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類棉短絨與Ⅲ類棉短絨及滌綸材料按比例混合，在成網時按要求加入防腐劑、防潮劑、保鮮劑、抗氧化劑等，經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、儲存、運輸。

Ⅰ類棉短絨與粘膠或滌綸混合氣流成網后經針刺工藝，可直接應用于被服。

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

Ⅰ類棉短絨脫脂后和滌綸按比例混合經氣流成網，再進行水刺工藝，加入抗菌劑后可制作各種一次性醫護用衣物、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、衛生巾等一次性吸水用品；浸漬各種營養液后，可制成女士美容面膜、一次性濕巾等；Ⅰ類棉短絨與滌綸等混合成網后經水刺工藝也可廣泛應用于高檔仿皮革基布、地板革基布、墻紙基布等。

四、氣流成網生產線工藝與氣流成網機簡介

（一）氣流成網生產線工藝簡介

應用氣流成網技術加工棉短絨，要靠多種設備，按一定的工藝流程進行有機的配置來完成。根據所要產品的性質來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出各種不同的產品。在工藝流程配置中，各個設備按功能有機的組合，一般要完成：預開松→清棉→稱重喂棉（多種原料配比）→開、混棉→喂棉→氣流成網的工序。氣流成網后，網是疏松的，需將不同種類的網固化才能形成產品。根據固化形式和設備配置的不同，可分別形成熱軋生產線、熱壓成型生產線、水刺生產線、針刺生產線等。

在氣流成網生產線中，纖維經過開松、除雜、配棉、混和后喂入氣流成網機的主梳理機構，纖維得到進一步的梳理后呈單纖維狀態，在錫林高速回轉產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簾(或塵籠)上，形成纖維三維雜亂排列的纖網，最終產品基本呈各向同性。氣流成網通常要求纖維長度不大于80 mm，纖維過長會破壞纖網外觀和均勻度。氣流成網可有效地處理短纖維，如長度小于10 mm的棉短絨或木漿粕纖維等。

目前，在國內還沒有以棉短絨為主要原料的氣流成網生產線的例子。借鑒相關行業，可組成氣流成網生產線的設備，市場上有能套用的成熟設備，也有許多設備需根據最終產品及棉短絨的特點，要進行改造或重新設計。 （未完待續）