甲壳素纤维纺纱工艺探讨

摘要： 介绍了甲壳素纤维的性能、用途及混纺、纯纺工艺的注意事项。在一定工艺条件下，甲壳素纤维可以纯纺，但其织物的穿着服用性能不好；混纺纱中当甲壳素纤维含量在30％以下时，可以正常纺纱，并且织物服用性能也较好。
      关键词： 甲壳素纤维；混纺纱；纯纺纱；混纺比；工艺

      我公司于2004年9月同潍坊盈德甲壳素有限公司联合对甲壳素短纤维纺纱进行了研究开发，对甲壳素纤维取得了一些认识。甲壳素纤维目前分为两大类，第一类为甲壳质纤维，代号ACT（原料为甲壳素）;另一类为甲壳胺纤维，代号CS（原料为甲壳素碱解生产的壳聚糖，又名壳聚胺）。纤维生产一般要经过两步，第一步是将虾蟹壳经稀盐酸脱碳酸钙再经碱脱蛋白质后制成甲壳素，如果经碱进一步对甲壳素处理可制成壳聚糖；第二步是将甲壳素或壳聚糖经过一定的溶解液溶解，喷丝凝固等过程处理即可制成甲壳质或壳聚糖纤维。

1   甲壳素纤维的特性
      甲壳素纤维是目前自然界中被发现的唯一一种带正电荷的动物纤维，它的分子中带有不饱和的阳离子基团，因此对负电荷的各类有害物质、有害细菌有强大的吸附作用，这样它就能对有害细菌的活动进行抑制，失去活性，从而达到抗菌目的。并且这种纤维既具有植物纤维的结构又具有人体骨胶原组织相似的结构，与人体有很好的相容性，可以被人体的溶菌酶分解吸收，从而使这种物质有很好的医学特性。这些特性使甲壳素和壳聚糖在各行各业有了很多应用，特别在医药卫生业、保健业等方面。
      甲壳素纺织品仅仅是甲壳素应用的一个很小分支，由它制成的纺织品具有很好的抑菌除臭作用，据测试，纺织品中含有2.5％的甲壳素，其抗菌作用即可完全满足人体抗菌需求，由纯甲壳素长丝制成的纱线可取代目前医院用的羊肠缝合线，它不仅能被人体吸收，而且在打结方面、抗原抗体反映方面，羊肠线是不能比的。

2   甲壳素纤维的性能及其纺纱特性
      目前生产的甲壳素纤维还较粗，强力还特低（特别湿强、主要原因是多孔纤维）、体积重量较大，这些决定了甲壳素纤维的可纺性与纺纱工艺。另外甲壳素纤维内分子中含正电荷，同性电荷互相排斥，条子内纤维不能抱合在一起，给纺纱带来了难度。所以目前世界上有关甲壳素纤维纯纺批量生产的报道还没有。

2.1   甲壳素纤维混纺
      我们对甲壳素纤维与棉、涤、粘等各种纤维的不同混纺比例进行了混纺试验，现将试验结果介绍如下：
      甲壳素含量在10％以下，甲壳素可以和各种纤维混纺，并且可纺性也较好，其成纱质量特别是强力等能满足各种纺织品的使用性能。但随着甲壳素含量的增加，其纺纱性能、纺织品使用性能就存在一定的问题，需在所混用的原料纺纱工艺等方面作适当调正。含量越高，选用的混纺原料其品质、单纤维强力、加工工艺要求越高。甲壳素含量超过30％一般不能与细绒棉、粘胶等低强纤维普梳混纺，否则由于强力问题引起可纺性差，如果工艺设计合理也可纺纱，但成纱强力难以满足纺织品的使用性能（超过20％服用性能很差）。甲壳素含量超过30％时，最好与精梳长绒棉或者与吸湿性能好的天丝、Coolmax等强力高的纤维混纺。通过试验，甲壳素纤维含量为60％以下时，其可纺性与使用性能较好。

2.1.1   试纺品种及混纺原料
      品种：  CJ/CS 90/10  9.7
                  CJ/CS 80/20  14.6 
                  CJ/CS 70/30  19.4
     原料：长绒棉137，甲壳胺（CS）。

2.1.2  工艺流程及工艺技术措施
      在清棉工序以CS30%、长绒棉70%混纺成卷，经梳棉成条，在并条工序与精梳长绒棉梳棉条混纺。
     （1）清棉流程：A002→A035→
A036C→A092AST→A076
      甲壳胺与长绒棉混纺成卷定量435 g/m，长绒棉棉卷定量380 g/m。
     （2）梳棉：长绒棉定量16.2 g/5 m；甲壳胺与长绒棉混纺条干定量20.4 g/5 m，棉网张力应偏小设计。条卷定量46.4 g/m，精梳干定量17.5 g/5 m。
     （3）并条：工艺参数见表1。
     （4）粗纱：工艺参数见表2。
     （5）细纱：工艺参数见表3。

2.1.3   成纱质量指标（见表4）
2.1.4   混纺比的控制
      甲壳素纤维混纺关键是控制混纺比，根据纺纱实践，应采取以下措施控制混纺比。由于纯纺时在梳棉工序可纺性差，所以混纺应在清棉工序进行混和（与长绒棉混和，含量大于60％时梳棉有落网现象，因此应注意影响落棉的有关工艺，以减少甲壳素下落过多，造成混纺比不准，根据原料情况可以封闭尘棒），但由于甲壳素纤维粗，体积重量大，甲壳素纤维分布在各气流附面层外层，所以各落棉点落下的绝大部分为甲壳素纤维（包括盖板花），又由于目前我们选用的甲壳素纤维中含有大量的束丝、硬头和僵片，所以落棉隔距又不能偏小掌握或封闭，所以混纺比应在清棉偏高掌握，一般应高出1.18倍。

2.2   甲壳素纤维纯纺
      纯纺难度较大，我公司经过大量试验以及改进工艺，终于成功生产出了甲壳素纤维纯纺细号纱，现将有关工艺难点作一介绍，以供参考。

2.2.1   原料及生产品种
      原料：45%甲壳胺纤维（CS），55%甲壳质纤维（ACT）。长度38 mm；细度1.65 dtex～2.75 dtex；单纤维强度1.53 cN/dtex～2 cN/dtex，强力4.23 cN；pH 6~7，公定回潮率15.3％，实测15.0％。品种19.7 tex。

2.2.2   纺纱工艺流程及工艺原则
      工艺流程：A002→A035→A036C→A092AST→A076→A186F→A272F→A272F→A454→FA502→1332MD
      工艺原则：由于甲壳素纤维强力极低，体积重量大，纤维间抱合力低，所以应坚持清棉“低速度、强分梳、重定量、”梳棉“低速度、重定量、小张力、”并粗细“小隔距，大捻度、低张力、低速度”的工艺原则。

2.2.3   各工序工艺技术措施
      （1）清棉。清棉主要注意纤维损伤。A002型机打手速度降到500 r/min，A036C型机梳针打手速度降到450 r/min，放大打手与给棉罗拉间隔距，A076型成卷机采用梳针打手，速度降到700 r/min，加大给棉罗拉与打手、打手与给棉板隔距，适当加大风机速度。落棉工艺应根据实际情况调整。卷子定量应偏大掌握（410 g/m），防止破洞，卷子长度偏短掌握，由于较蓬松，为防止粘卷应加同品种粗纱条。
      （2）梳棉。梳棉是甲壳素纤维纯纺中的一个难点，工艺一定要注意调整，否则纤维损伤严重（严重时可见到大漏底下有大量粉末），断棉网，转移困难，落网。所以应重定量，低张力，降低道夫与锡林速度，加托棉板。具体工艺：锡林速度300 r/min，刺辊速度700 r/min，道夫速度19 r/min，给棉板垫高6 mm，由于纤维粗硬，不易被针握持，所以一般锡林与盖板之间的分梳隔距偏小掌握，为0.20 mm、0.18 mm、0.18 mm、0.18 mm、0.20 mm。
      （3）并条。并条生产难点较少，但要注意坚持低速，前罗拉速度1000 r/min，隔距以纯棉设计，因为甲壳素纤维强力很小，长丝等易被拉断，后区牵伸头并1.4倍，二并1.2倍，末并定量偏大掌握（19.5 g/5 m），喇叭口大小适合。
      （4）粗纱。粗纱是较难生产的工序之一，主要是由于甲壳素纤维体积重量大，纤度粗截面纤维根数少，加上同电荷互相排斥，从而使纤维间抱合力很小。这一特点如果按传统化纤品种纺纱，本工序与后工序很难生产出合格的纱线。所以应采取以下措施加大纤维抱合力：①熟条定量应偏大掌握，一般在19 g/5 m，②粗纱捻系数应在85左右，③粗纱定量偏大掌握，控制在5.5 g/10 m。减少粗纱机后断头,粗纱应采取的方法是调整机后张力变换轮，使机后喂入张力降到最小，条筒托盘高度要正常。机前减少断头,粗纱应采取的方法是压掌应在3圈，机前张力偏小掌握。后区牵伸1.2，隔距25 mm×30 mm，隔距块3.5 mm，小卷装。
      （5）细纱。成纱号数19.7 tex，锭子速度9800 r/min，捻系数380，钢丝圈7702  7/0，隔距块2.5 mm，罗拉隔距18 mm×26 mm，后区牵伸1.18。
      （6）络筒。最好采用自动络筒机，络纱张力一定要小，将1332M型络筒机上张力盘撤掉，加气圈控制环，筒子卷装要小。

2.2.4   成纱质量（见表5）
3   结束语
      从目前情况看，用棉纺设备纺17 tex以上纯甲壳素纤维是可行的，只要工艺设计合理，可以正常生产。但是甲壳素纤维纯纺在纺织品中使用意义不大，由于甲壳素纤维单纤强力极低，并且粗度较大，生产的纱强力很低，单纱在织物上的使用性能很小，只有寻求一定的织物组织结构、织物使用环境，才可能正常使用。用甲壳素纤维生产混纺纱，甲壳素纤维混纺比例在2.5％时即可满足抗菌要求，其发展空间将十分巨大，特别是内衣制品的开发研制，具有广阔的市场前景。
参考文献：
[1] 许树文，吴清基，梁金茹等.甲壳素纺织品〔M〕.上海：中国纺织大学出版社，2002.