純甲殼素纖維水刺非織造布梳理成網技術的研究與應用

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 濟南250200）

甲殼素（Chitin）從其研究開發到利用雖然不到30年時間，但憑借其優良的抗菌抑菌性、生物環保可降解、無毒害性能，已經廣泛應用于食品、化工、環保、醫藥等領域。甲殼素纖維作為一種新型纖維，由于其本身可紡性差，在紡織領域的應用大多是與棉、粘膠等纖維混合加工，以提高其可紡性，但是混紡產品限制了甲殼素在醫療衛生領域拓展。目前在純紡制品方面開發較少，特別是純甲殼素在梳理機上的成網技術是一道門坎。我公司對純甲殼素纖維在梳理機上的應用進行了深入研究與實踐，克服了纖網抱合力差、轉移困難、成網均勻性差的技術難題，在水刺生產線上成功開發了純甲殼素水刺非織造布，并實現了規模化生產，為其在人工皮膚、人體醫用仿生材料等方面的應用提供了參考。

1 純甲殼素纖維梳理成網前的準備

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，采用先進工藝，經過脫乙酰基處理、濕法紡絲、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構，自然卷曲數量極少，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、強度低、質脆而硬等特點，因而決定了純甲殼素纖維開松梳理工藝復雜性，梳理成網的可連續性低，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 甲殼素纖維的調濕準備

甲殼素纖維具有較高的吸濕和放濕性，受外界環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的相對濕度，需要達到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建前提。

1.3 甲殼素纖維梳理成網前的開松與混合

針對純甲殼素纖維強力低、彈性差、比重大等特點，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技術

梳理工序是整個水刺生產流程中的關鍵工序，是控制產品質量的重要環節。我們從金屬針布選型、工藝優化、設備維護、操作規范方面著手，實現了純甲殼素纖維順利轉移、均勻成網，為后工序水刺加固、烘干卷繞成型奠定了基礎。

2.1 針布配置

在現代寬幅高產梳理機上，針布扮演了重要角色，決定著出網質量。開松、分梳、轉移、凝聚、牽伸、剝取、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、道夫是關系到梳理質量、成網轉移的關鍵。甲殼素纖維表面光滑、卷曲率低、初始模量大、強力低、纖維間抱合力差，能在2.5m幅寬的梳理機上均勻成網，針布的選擇尤為關鍵，經過多次試驗、實踐，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

原機配置針布在生產過程中，存在梳理度不夠、纖維漂浮、針布抓取能力不足、道夫轉移困難、纖網云斑較多等問題。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°調整為78°，這些措施的實施，大大提高了針布對甲殼素纖維的分梳能力、抓取握持能力，纖維漂浮現象消失，對薄克重的產品網面改善尤為明顯，且錫林橫向密度的提高，有效地降低了纖維的損傷。要實現甲殼素纖維的轉移，必須克服纖維光滑、抱合力差等缺點，道夫的轉移能力必須相對較高，因此在道夫齒形方面我們采用轉移能力高的鷹嘴齒形，同時采用橫紋設計，實現了纖網的順利轉移。此外，道夫的齒深達到2.5mm，有利于錫林與道夫間的氣流排泄，更有利于纖網的均勻度。

2.2 優化梳理工藝

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，造成梳理區氣流不穩，纖維扭搓纏結，增加棉結。甲殼素纖維本身就脆、硬，明顯不適合高速強分梳，同時該纖維線密度大、抱合力小，高速氣流將纖維拋出，易于在漏底區集結，造成纖網均勻度極差。另外高速錫林表面在與道夫三角區錫林弧板口處形成負壓，將道夫上轉移的纖網又回抽至錫林，不能實現順利轉移，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，實現了纖網的順利轉移。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，增強分梳能力。

同時，我們針對甲殼素纖維的特性，在梳理機錫林與工作輥隔距的校準、給棉量的控制、各傳動輥間的牽伸、氣壓棉箱壓力設計等方面做了較大的改進，便于提高成網均勻性，使其連續成網并有效轉移。

2.3 做好設備維護 規范操作基礎工作

為使純甲殼素纖維能夠在2.5m幅寬的梳理機順利成網，并規模生產，對設備的維護需要系統化。我們制定了周期維修計劃、建立設備履歷表、并采取定期檢查修復倒針、復核隔距、根據NDC在線克重檢測及時調整棉箱大小等措施，使梳理的均勻性得到有效控制。針對甲殼素纖維纏結差、纖維易飄移、飛花多，易纏軸頭、掛花等問題，在機臺清潔、針布刷針、掛花清理等方面我們制訂了詳細的定期巡回檢查清潔制度，規范了操作，保證了產品質量的穩定性。

3 結語

在梳理機上實現純甲殼素纖維均勻成網，需要很多改進與控制。我公司從分析研究甲殼素纖維性能著手，在針布配置、工藝設計、設備維護、規范操作、產前調濕等方面，采取了多項控制措施，始終堅持設備維護是質量穩定的基礎、工藝優化是提高質量的手段、器材配置是改善質量的途徑、規范操作是減少偶發疵點的保證、環境控制是影響生產效率的因素，通過大量試驗、實踐，最終實現了純甲殼素纖維在梳理機上的連續均勻成網，為純甲殼素纖維水刺非織造布的規模生產解決了重要難題。目前我公司已經為多個生物醫療衛生單位、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療衛生領域的應用范圍。

［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備的設計［J］.山東紡織科技，2009，50（6）：25—26.