运用气流成网技术提升棉短绒附加值的初步研究

■韩珑芝 王泽武 李向阳 孟永法 郭宁泊

〔1河南省纤维检验局,河南郑州 450004〕

〔2郑州棉麻工程技术设计研究所,河南郑州 450004〕

〔3恒天重工股份有限公司,河南郑州 450053〕

〔4河南大学数学与信息科学学院,河南开封 475001〕

一、棉短绒概况

棉短绒是国防、纺织、化纤、造纸等轻、化工业的重要原料，是重要的战略物资。我国盛产棉花，如将轧花后的棉籽全部剥绒，所得短绒量相当皮棉总产量的15%～20%，所以我国棉短绒资源是十分丰富的。

（一）定义

经过轧花后的棉籽（毛籽）上还残留着短纤维，用剥绒机把这些短纤维剥下来，这些短纤维就称做棉短绒。棉短绒由三部分组成：第一部分是来自“毛头”的较长纤维；第二部分是来自毛籽上被轧花机轧断的纤维；第三部分是棉籽表皮上天然生长发育成的一层短而密集的纤维，这是棉短绒的主要组成部分。

（二）特点

棉短绒纤维短而粗，一般只有2～3 mm，长度只有直径的30倍左右，每粒棉籽上短绒的根数较长纤维多一倍，有20000～30000根；颜色常呈灰白色或白色，有时也呈灰棕色或灰绿色；棉短绒的成熟度比长纤维高，这是营养物质较易输送到短绒中去的缘故；棉短绒的化学成分与皮棉长纤维近似，纤维素含量在90%以上。

（三）分类

1.Ⅰ类棉短绒（又称“头道绒”）。

头道剥绒机剥下的棉短绒，大多是轧花过程中因断裂而残留在棉籽上的较长纤维。一般主体长度在13 mm以上。它的产量一般为毛棉籽毛头量的3倍左右。

2.Ⅱ类棉短绒（又称“二道绒”）。

二道剥绒机剥下的棉短绒。这部分棉短绒是棉短绒的主体，一般占棉短绒产量的50%～60%。其长度在3～6 mm，成熟度也是三类棉短绒中最高的。

3.Ⅲ类棉短绒（又称“三道绒”）。

三道剥绒机剥下的棉短绒，这类棉短绒长度最短（一般在3 mm以下），含杂量高，纤维成熟度均不及二道绒，但比头道绒高。

（四）传统用途

Ⅰ类棉短绒由于长度较长，而成熟度不及Ⅱ、Ⅲ类棉短绒，因此，一般用做纺织原料，如：絮棉、药棉等，还常用于制造高级纸张的原料。Ⅱ、Ⅲ类棉短绒虽然长度短，但是成熟度高，因而是工业上提取纤维素的主要浆箔原料,还可用于制造无烟火药、赛璐珞和人造纤维、高级纸张等。

二、棉短绒市场概况

据中国棉花协会棉农合作分会的数据显示，2013年全国棉花总产量为677万t。虽然棉花产量较2012年度略有下降，但是2012年度库存数量巨大，棉花供大于求的形式依然严峻。在我国，棉短绒产量一般相当皮棉总产量的15%～20%，因为是伴随棉花而生，所以无法根据市场需求单独控制、调节产量。棉短绒虽然传统用途较多，但下游的产业不足以完全消耗，造成了棉短绒大量过剩积压。

据有关报道，在过去的2012、2013年，国内棉短绒价格长期弱势徘徊，市场需求疲软。目前，下游精制棉、棉浆企业多因环保问题以及下游企业需求等因素导致开工率不足，同时，国际市场的浆箔每吨比国内便宜近2000元人民币，这种情况也使国内棉浆企业的经营雪上加霜。下游纺织企业需求状况偏淡，化纤厂及精制棉厂入市积极性不高，棉短绒终端需求迟滞，整体销售情况未见好转，预计2014年棉短绒市场弱势格局难改。

三、运用气流成网技术提升棉短绒附加值的初步研究

棉短绒是轧花企业最主要的副产品之一，由于其价格一直低迷,很多轧花企业感觉剥毛棉籽的利润甚至弥补不了人工、电费的成本消耗，越来越多的轧花企业放弃了剥绒工序，直接将毛棉籽卖给下游的榨油企业。

（一）利用气流成网技术提升棉短绒的附加值

本文认为，解决棉短绒产业亏损状况，必须调整下游产业结构，拓展棉短绒产品的应用范围，在深加工中提高棉短绒的附加值。笔者根据自己多年非织造布、棉纺、轧花设备的设计及市场经验，认为利用非织造布技术中的气流成网技术能给棉短绒的深加工提供技术支撑，能有效拓展棉短绒的终端应用领域，从而大幅提升其附加值，扭转行业长期亏损弱势格局。

在非织造布技术中，成网的一种重要手段是气流成网，成网后可继续深加工。以短绒为主要原料的深加工，成网是最关键的工序。成网前的短绒配比、添加剂的添加等可产生不同性状的网，不同性状的网经过后续不同工艺设备的加工，能衍生出各种丰富多样的产品。

（二）棉短绒利用气流成网技术可能衍生的产品及应用举例

利用低熔点纤维与Ⅰ类棉短绒充分混合气流成网后，经热辊轧制，可制成各种轿车用脚垫、地垫，家居用毡毯、家具辅料、服装辅料（如衬肩、鞋材）等。

Ⅱ类棉短绒与棉纺厂、服装厂的下脚料及其它破旧纤维按比例混合，在气流成网时加入黏合剂，经热辊或烘干机轧制或压制成形，根据不同的性状可广泛应用于轿车的隔音棉（板）、轿车门箱板、后备箱垫板等；若用较厚的网模压成型，可作为轿车的内饰板；可用于高档包装材料、箱包及家具的衬板；影剧院、高铁、高速公路的隔音材料等。

Ⅱ类棉短绒与Ⅲ类棉短绒及涤纶材料按比例混合，在成网时按要求加入防腐剂、防潮剂、保鲜剂、抗氧化剂等，经轧制成布状做为包装材料，可用于高档易腐水果、蔬菜的包装、储存、运输。

Ⅰ类棉短绒与粘胶或涤纶混合气流成网后经针刺工艺，可直接应用于被服。

利用Ⅰ、Ⅱ类棉短绒与纺织下脚料混合后气流成网，附和针刺和贴膜技术制造蔬菜大棚保温被。

Ⅰ类棉短绒脱脂后和涤纶按比例混合经气流成网，再进行水刺工艺，加入抗菌剂后可制作各种一次性医护用衣物、口罩、床单等；加入木浆纤维或高吸水性物料后可制成尿不湿、卫生巾等一次性吸水用品；浸渍各种营养液后，可制成女士美容面膜、一次性湿巾等；Ⅰ类棉短绒与涤纶等混合成网后经水刺工艺也可广泛应用于高档仿皮革基布、地板革基布、墙纸基布等。

四、气流成网生产线工艺与气流成网机简介

（一）气流成网生产线工艺简介

应用气流成网技术加工棉短绒，要靠多种设备，按一定的工艺流程进行有机的配置来完成。根据所要产品的性质来配置不同的工艺流程。同一种工艺流程，由于原料、配比、添加剂的不同也可生产出各种不同的产品。在工艺流程配置中，各个设备按功能有机的组合，一般要完成：预开松→清棉→称重喂棉（多种原料配比）→开、混棉→喂棉→气流成网的工序。气流成网后，网是疏松的，需将不同种类的网固化才能形成产品。根据固化形式和设备配置的不同，可分别形成热轧生产线、热压成型生产线、水刺生产线、针刺生产线等。

在气流成网生产线中，纤维经过开松、除杂、配棉、混和后喂入气流成网机的主梳理机构，纤维得到进一步的梳理后呈单纤维状态，在锡林高速回转产生的离心力和气流的共同作用下，纤维从针布锯齿上脱落，由气流输送并凝聚在成网帘(或尘笼)上，形成纤维三维杂乱排列的纤网，最终产品基本呈各向同性。气流成网通常要求纤维长度不大于80 mm，纤维过长会破坏纤网外观和均匀度。气流成网可有效地处理短纤维，如长度小于10 mm的棉短绒或木浆粕纤维等。

目前，在国内还没有以棉短绒为主要原料的气流成网生产线的例子。借鉴相关行业，可组成气流成网生产线的设备，市场上有能套用的成熟设备，也有许多设备需根据最终产品及棉短绒的特点，要进行改造或重新设计。 （未完待续）