棉秆皮纤维素纤维的梳理与细化

李 龙， 秦彩霞， 孙 超

(1. 西安工程大学 纺织与材料学院， 陕西 西安 710048； 2. 河北吉藁化纤有限责任公司， 河北 石家庄 052160)

棉秆皮纤维素纤维的梳理与细化

李 龙1， 秦彩霞1， 孙 超2

(1. 西安工程大学 纺织与材料学院， 陕西 西安 710048； 2. 河北吉藁化纤有限责任公司， 河北 石家庄 052160)

为获得线密度较小的棉秆皮纤维，根据棉秆皮纤维素纤维的结构形态，采用单一罗拉梳理、单一盖板梳理、罗拉-盖板组合梳理方法对棉秆皮纤维进行机械细化处理。结果表明：棉秆皮纤维梳理之前需要进行加水并闷放12 h；对于单一罗拉梳理方法，在加水量为纤维质量的25%时，梳理后棉秆皮纤维平均长度39.7 mm、平均线密度2.42 tex；对于单一盖板梳理方法，在加水量为纤维质量的15%时，梳理后棉秆皮纤维的平均长度37.7 mm、平均线密度2.2 tex；对于加水量为纤维质量的25%的棉秆皮纤维素纤维，采用罗拉梳理2次-盖板梳理1次组合梳理方法，梳理细化后纤维平均线密度为1.9 tex，平均长度为39.6 mm，平均落纤长度为15.9 mm以及平均落纤线密度为3 tex。

棉秆皮纤维素纤维； 罗拉梳理； 盖板梳理； 纤维细化

棉秆皮纤维素纤维是棉秆韧皮脱胶获得的天然纤维素纤维，属于工艺纤维。利用棉秆皮纤维研发了棉秆皮纤维/棉纤维混纺纱[1]、棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料[2-3]。棉秆皮纤维素纤维长度、线密度离散很大，即使同一根纤维沿着其长度方向线密度变化明显[4]，同时，棉秆皮纤维素纤维的细度大、柔软性差，这些给棉秆皮纤维素纤维的纺织应用带来很大问题，因此需要对棉秆皮纤维素纤维进行均一化、细化处理。关于工艺纤维的细化，夏兆鹏等[5]对黄麻进行物理细化处理，经预处理提高纤维柔软性保证在梳理过程中工艺纤维发生充分劈裂，而后进行物理细化。刘东升[6]将经过养生处理后的黄麻纤维牵切处理，采用不同针密的钢梳对纤维进行梳理。崔宁等[7]通过罗拉式羊毛梳理机对汉麻纤维进行分梳处理，大大降低了汉麻纤维的长度和线密度变异。郑逌[8]研究给油后通过采用不同密度钢梳对竹纤维经行细化处理。脱胶后的棉秆皮纤维粗、硬，难以直接用于纺纱加工。本文根据棉秆皮纤维的形态结构，研究梳理方式对棉秆皮纤维长度与线密度的影响，以期为棉秆皮纤维在纺织行业中的推广应用提供理论参考。

1 实验部分

1.1 原 料

棉秆皮产自西安市灞桥区，棉秆收割后手工剥皮晒干。棉秆皮纤维素纤维由棉秆皮脱胶制得[9]。

1.2 主要设备

实验所用设备为GUARNI型罗拉梳理机、A201型盖板梳理机。

1.3 性能测试

纤维线密度：按照GB 5884—1986《苎麻纤维支数试验方法》，采用中段切断称重法，利用Y171C型切断器切取10 mm长的纤维，采用25 mg扭力天平称量，并计算棉秆皮纤维素纤维纤维的线密度。

纤维长度：从棉秆皮纤维中随机抽取100根，用直尺测量纤维长度，求平均值。

落纤率：实验前测试棉秆皮纤维的干燥质量(W1)以及实验过程落入设备下方的纤维的干燥质量(W2)，按照下式计算落纤率：

2 实验结果与分析

2.1 棉秆皮纤维梳理细化方法的思路

棉秆皮脱胶形成的棉秆皮纤维属于工艺纤维，手工用针横向分离一根湿状态的棉秆皮纤维，纤维呈现类似网状结构形态，如图1所示。在纤维处于一定湿度条件下，可使用针布梳理工艺方法使纤维横向分离，实现纤维细化。

图1 脱胶棉秆皮纤维形态结构的光学显微照片Fig.1 OM images of morphology of degummed cotton stalk bark fiber

2.2 罗拉梳理机梳理对棉秆皮纤维性能影响

实验所用罗拉梳理机的梳理工艺参数为：第1工作辊-锡林隔距0.81 mm，第2工作辊-锡林隔距0.71 mm，第3工作辊-锡林隔距0.61 mm；第1剥毛辊-锡林隔距0.5 mm，第2剥毛辊-锡林隔距0.5 mm，第3剥毛辊-锡林隔距0.5 mm；道夫-锡林隔距0.33 mm，锡林转速100 r/min；罗拉梳理机主要滚筒上包覆弹性针布，其中锡林针布工作角68°，梳针高度3.5 mm，梳针号数34号；工作辊针布工作角60°，梳针高度3.5 mm，第1工作辊梳针号数33号，第2工作辊梳针号数34号，第3工作辊梳针号数35号；剥毛辊针布工作角65°梳针高度3.5 mm，第1剥毛辊梳针号数33号，第2剥毛辊梳针号数34号，第3剥毛辊梳针号数35号，道夫针布工作角62°，梳针高度3.5 mm，梳针号数35号。梳理前，将自然状态下的棉秆皮纤维进行雾状喷水，然后闷放12 h，待纤维吸湿均匀。实验对棉秆皮纤维的加水量分别为自然状态下棉秆皮纤维质量的0%，10%，15%，20%，25%，30%，35%，40%。棉秆皮纤维经雾状喷水后，用塑料布盖住并闷放，之后经过罗拉梳理机梳理1次，测试梳理后棉秆皮纤维长度、线密度与落纤率等性能，测试结果如表1所示。从表中结果得到，随着加水量的增加，梳理后棉秆皮纤维的长度具有增加趋势，纤维线密度具有减小趋势。未加水的棉秆皮纤维的落纤率最大。这是因为在自然状态下的棉秆皮纤维脆性大，纤维未加水直接梳理对纤维的损伤大。对落纤的纤维长度进行测试，随着棉秆皮纤维中加水量的增加，落纤中纤维长度也呈现增加趋势，因此，为了降低纤维长度损伤，在梳理之前对棉秆皮纤维进行雾状喷水且闷放，以保证上机纤维的回潮率以及所加的水渗入纤维内部。

表1 1次梳理后棉秆皮纤维性能

将加水量为纤维质量的25%的棉秆皮纤维在罗拉梳理机上进行4次梳理，不同梳理次数之后的纤维的长度和线密度如表2所示。从表中结果看到，纤维经过3次罗拉梳理机梳理之后，纤维的长度与线密度基本没有变化。

表2 不同梳理次数后纤维的性能

2.3 盖板梳理机梳理对棉秆皮纤维性能影响

实验所用盖板梳理机的主要工艺参数为：盖板-锡林隔距0.35，0.3，0.28，0.3，0.35 mm，刺辊-锡林隔距0.18 mm，道夫-锡林隔距0.18 mm，锡林转速300 r/min。锡林针布为：针齿下前角22°，齿距1.6 mm，齿高0.25 mm，基部厚度0.7 mm。刺辊针布为：针齿下前角22°，齿距1.6 mm，齿高25 mm，基部厚度0.7 mm；盖板针布：梳针工作角80°，梳针总高度6.8 mm，针尖密度260针/平方英寸。道夫针布为：针齿下前角25°，齿距1.6 mm，齿高0.25 mm，基部厚度0.7 mm。梳理前，将自然状态下的棉秆皮纤维进行雾状喷水，然后闷放12 h，待其吸湿均匀。对棉秆皮纤维的加水量分别为自然状态下棉秆皮纤维质量的0%，10%，15%，20%，25%，30%。棉秆皮纤维经雾状喷水用塑料布盖住闷放，经过盖板梳理机梳理1次之后，测试棉秆皮纤维长度、线密度等性能，测试结果如表3所示。在未加水的自然状态下利用盖板梳理机梳理棉秆皮纤维，落纤率达50%，纤维损伤严重，且远大于罗拉梳理机梳理的落纤率。

表3 梳理后棉秆皮纤维性能

对加水量为纤维质量的15%的棉秆皮纤维在盖板梳理机进行3次梳理，测试梳理后棉秆皮纤维的性能如表4所示。由测试结果可知，对加水量为纤维质量的15%的棉秆皮纤维经盖板梳理机梳理2次之后，纤维线密度没有变化，但是纤维长度减小，纤维损伤增大。

表4 多次盖板梳理后纤维的性能

2.4 梳理方式对棉秆皮纤维性能的影响

罗拉-盖板联合梳理机已用于山羊绒纤维的分梳加工中，以使粗毛与绒纤维高效分离并减少对纤维长度的损伤[10]。对于棉秆皮纤维素纤维的梳理细化，首先对加水量为纤维质量25%的棉秆皮纤维闷放12 h之后，用罗拉梳理机分别梳理1～3次，然后纤维盖板梳理机梳理1次，梳理方式组合为：A为罗拉梳理机梳理1次-盖板梳理机梳理1次，B为罗拉梳理机梳理2次-盖板梳理机梳理1次，C为罗拉梳理机梳理3次-盖板梳理1次。经过3种梳理方式后的纤维性能见表5。由测试结果可知，罗拉梳理机梳理2次-盖板梳理1次与罗拉梳理机梳理3次-盖板梳理机梳理1次之后的棉秆皮纤维的线密度、长度以及落纤率相差较小，但是罗拉梳理机梳理2次-盖板梳理机梳理1次与罗拉梳理机梳理1次-盖板梳理机梳理1次之后的棉秆皮纤维的线密度、长度、落纤率有较大差异。在梳理过程中，粗的棉秆皮纤维在离心力作用下被甩入车肚，形成落纤，且落纤纤维长度短。梳理之后的棉秆皮纤维可用于纺织加工；梳理落纤可用于非纺织应用，例如复合材料，因此，可根据棉秆皮纤维的使用需要设计合理的梳理组合方式。

表5 罗拉-盖板组合梳理后纤维性能

3 结 论

棉秆皮素纤维是工艺纤维，可采用梳理的方式进行分类细化。在梳理细化之前，需要对棉秆皮纤维加湿并闷放，以降低纤维的刚性，减少纤维在梳理中的损伤。采用单罗拉梳理梳理机时，在相同工艺参数下梳理3次之后，纤维长度、线密度基本不再发生变化；采用单盖板梳理机梳理时，在相同工艺参数下梳理2次之后，纤维线密度不再发生变化，但是长度减小；采用罗拉-盖板梳理机梳理组合方式，罗拉梳理机梳理2次-盖板梳理机梳理1次较为合适。

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Investigation on carding thinning of cotton-stalk bark cellulose fibers

LI Long1， QIN Caixia1， SUN Chao2

(1.SchoolofTextile&Materials,Xi′anPolytechnicUniversity,Xi′an,Shaanxi710048,China;2.HebeiJigaoChemicalFiberCo.,Ltd.,Shijiazhuang,Hebei052160,China)

In order to obtain cotton stalk bark cellulose fiber with small linear density, according to the structure morphology of cotton stalk bark fiber, the mechanically thinning of cotton stalk bark cellulose fibers was carried out using single roller carding, single flat carding and combined roller carding-flat carding method. Experimental results show that cotton stalk bark fibers needs to be added with water and hermetically wet for 12 h before carding. For single roller carding method, the mean fiber length was 39.7 mm and the mean fiber linear density 2.42 tex after carding when the water amount is 25% based on the fiber weight. For single flat carding method, when the water amount is 15% based on the fiber weight the mean fiber length is 37.7 mm and the mean fiber linear density is 2.2 tex after carding. For the cotton stalk bark cellulose fibers with the water amount of 25% based on the fiber weight, when the combined carding method of two roller carding-one flat carding is used, the mean linear density and mean length of the carded fibers were 1.9 tex and 39.6 mm, respectively, and the mean fell fiber length is 15.9 mm and the mean fell fiber linear density is 3 tex.

cotton stalk bark cellulose fiber; roller carding; flat carding; fiber thinning

10.13475/j.fzxb.20161007704

2016-10-31

2017-05-08

教育部科学研究重点项目(208140)；陕西省科技计划项目(2008K06-10)；陕西省咸阳市科学技术研究发展计划项目(2012k16-09)；陕西省重点学科建设专项资金项目(陕教财[2011]176)

李龙(1964—)，男，教授，博士。主要研究方向为天然纤维材料资源及其纺织技术。 E-mail: lilong2188@126.com。

TS 120.2

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