苎麻纺纱加工路线的思考与探索

时间：2024-07-29

郁崇文，黄晶，李兴高，成雄伟

(1.东华大学，上海201620;2.湖南明星麻业股份有限公司，湖南沅江413100;3.中国麻纺行业协会苎麻专业委员会，湖南长沙410007)

苎麻是我国的特产，也是具有鲜明特色的天然纤维资源。但是，由于苎麻纺纱的规模远小于棉纺和毛纺，其加工装备与技术相对落后，严重制约了苎麻纺织业的发展。因此，改革苎麻加工工艺与技术，借鉴与苎麻类似的毛纺设备与技术来提升苎麻纺，既势在必行，也迫在眉睫。

1 苎麻脱胶及其后加工

苎麻的脱胶及其后加工一直是困扰行业发展的主要瓶颈。目前苎麻的化学脱胶因其产生大量的化学污染物已越来越受到限制;苎麻脱胶后的加工处理，因其劳动环境差、劳动强度大，也越来越面临用工匮乏的难题。

1.1 脱胶

目前苎麻的化学脱胶因其产生大量的化学污染物已越来越受到限制。从节能环保和清洁纺纱的角度来看，应用生物脱胶技术进行苎麻脱胶是主要的发展趋势，微生物脱胶具有能耗小、成本低等优势，酶脱胶则工艺简单、稳定性相对较好，因此，生物脱胶是较理想的工艺，目前已在几个苎麻纺织厂实现了产业化。另外，新型的化学脱胶助剂也体现出一定的优势，值得关注。

(1)苎麻生物脱胶的工艺流程

各厂苎麻生物脱胶的流程略有差异，微生物脱胶的主要流程为:原麻→预处理→分级扎把→装笼→接种发酵(菌制剂)→高温灭活→精炼→拷麻→漂酸洗→给油→脱水→抖麻→烘干→精干麻。

如能加强高温灭活的作用，或者将精炼与灭活结合为一道工序，还可使流程简化。

(2)苎麻生物脱胶的效果

苎麻的生物脱胶目前已在一些工厂产业化应用，当然，通常还辅以少量化学处理。

表1 某厂化学精炼法脱胶与微生物精炼法脱胶精干麻测试数据对比Tab.1 Comparison of the fiber properties obtained from chemical and microbe degumming methods

由此可见，采用微生物脱胶或精炼，对于提高制成率，减少纤维损伤是有明显效果的，这也是几个采用生物脱胶企业乃至麻纺行业的共识。

目前的生物脱胶方法，各企业采用的菌种不同，而且工艺流程、工艺条件等也不尽相同，各有特点。据报道，有些企业采用枯草杆菌，在较低的温度(35－45℃)和常压下进行，不用酸浸，只用少量的液碱调节pH值，用碱量少，碱浓度在4g/L左右，因此化工料比化学脱胶减少60%以上，综合能源下降38%，发酵条件粗放，容易掌握，稳定性好。纤维的特性没有受到破坏，纤维柔软、弹性好，可纺性能好，束纤维断裂强度好，可达≥4.5cN/dtex，纱的品质指标可提高20%左右。也有企业采用苎麻嗜碱细菌脱胶工业化生产技术，精炼麻脱胶制成率可以提高1.5%左右，硬条并丝大幅减少，一等品率达到93%以上，减少了返工，大幅度降低了精炼精干麻加工成本。因此，宜鼓励百花齐放，持续创新，进一步完善成熟。

但目前的生物脱胶通常还需要一定的化学辅助作用。

(3)苎麻的新型化学脱胶

除了生物脱胶外，化学脱胶方法实际上也有一定的发展，如，采用新的化学助剂(如氧化剂等)脱胶也是值得注意的方向，这种方法速度快，污染小，能耗低，但由于对纤维的强度有较大的损伤，故仍需进一步研究完善对其化学反应的控制。如将新的化学助剂与生物脱胶工艺合理结合，应该会有助于进一步加快脱胶方法的完善。

2.2 苎麻脱胶的后加工

苎麻脱胶后，为洗清浮在纤维表面的胶质，促进纤维分散，通常采用敲打结合水冲洗的方式，但主要是人工操作，劳动强度大且劳动环境差，纤维也在加工中严重纠缠，影响其后续的加工。目前，针对人工的拷麻工艺，已出现了两类代表性的自动拷麻(水理)设备，一种是旋锤式，以机械自动敲打模拟人工敲打;另一种是回转式，以罗拉挤压、搓揉代替人工敲打。

旋锤开纤机采用了三套9只开纤旋锤，对脱胶后的苎麻进行敲击，去除吸附在麻纤维表面的杂质，并确保麻在开纤、清洗过程中能直进直出，不破坏苎麻纤维的原有形态，得到平行、顺直、洁白柔软的直把麻。其喂麻速度13m/min，麻条定量350－400g/m;产量210－312kg/h。

事实上，所有的水理机都必须具有敲麻机的锤击、水冲洗、翻动的三大作用，以减少硬条并丝。从明星麻业的情况看，使用旋锤开纤机，残胶率低于敲麻机，但硬条数仍略高于敲麻机，其他几种水理打麻机(如旋转式)的硬条率更高。尽管目前的水理加工麻硬条数仍略高于敲麻机的，但随着设备与工艺的不断完善，还是有望以其替代人工拷麻的。

图1 旋锤式开纤机示意图Fig.1 Structure diagram of the rotary harmer opening machine

图2 罗拉式水理机示意图Fig.2 Structure diagram of the roller crushing and washing machine

2 纺纱流程与设备

苎麻精梳后的平均纤维长度在100mm左右，比毛纤维75mm左右的平均长度长得多，故所采用的纺纱设备虽然类似于毛纺设备，但与毛纺设备还是有一定的区别。由于苎麻规模小，苎麻纺机的开发严重不足，导致设备上有较大差异，也限制了苎麻纺纱加工和产品的提升。

近期以来，随着对纤维长度与纺纱加工关系的深入研究，已逐步认识到纤维的长度并不是越长越好，80mm左右的纤维长度已能兼顾纺纱过程及成纱质量，因此，完全可以通过纤维的牵切或切断等方法，将苎麻纤维长度控制在80mm左右，采用现有的毛纺设备来替代苎麻纺纱设备，从而提高纺纱效率和成纱品质。

几种主要的苎麻和毛纺设备及纺纱情况对比如下。

2.1 精梳

可见，苎麻目前采用的精梳机与毛纺的基本相同，可以借用新型的毛精梳机加工苎麻。

1603精梳机被用于梳理羊毛和合成纤维及天然亚麻纤维，制造纯羊毛和羊毛与合成纤维混纺的毛条，目前，也有苎麻厂使用。采用1603精梳机，产量能提高一倍，见表3。

表3 某苎麻厂采用1603与B311的精梳对比Tab.3 Comparison of parameters between the combing machine 1603 and B311

2.2 针梳

表4 针梳机(不带自调匀整)比较Tab.4 Comparison of parameters among 3 gilling machines with non－autoleveller

根据棉纺中的经验，采用自调匀整后，精梳后的并条可以从3道改为2道，因此，在苎麻纺中采用自调匀整，可以缩短针梳工序。

表5 带自调匀整的针梳机对比Tab.5 Comparison of parameters among 3 gilling machines with autoleveller

可见，实际上，苎麻和毛纺针梳机两者是相差不大的，是可以通用的。

表6 某厂使用自调匀整针梳机前后的条子质量对比Tab.6 Comparison of the sliver evenness between the autoleveller and non － autoleverller gilling machines

可见，采用自调匀整后，条子的均匀度大大改善，完全可能缩去一道针梳。

2.3 粗纱

目前的两道粗纱用工多、效率低，不少厂已采用一道(头粗)，如果采用单程粗纱或毛纺粗纱，则可望在粗纱质量上和生产效率上有所改善。而且毛纺中现在普遍使用无捻粗纱，反而在一定程度上能改善成纱外观如条干和毛羽等。

表7 粗纱机比较Tab.7 Comparison of parameters among 4 coarse spinners

表8 单程和现有粗纱的质量对比Tab.8 Comparison of the roving quality between 2 coarse spinners

可见，皮圈式的毛纺粗纱机，由于对纤维的运动控制强，故其成纱质量有较明显改善。

2.4 细纱

苎麻的细纱和毛纺的细纱机主要在牵伸隔距上有区别，苎麻纤维的长度长，达110－120mm，而毛纤维长度短，一般80－90mm。实际上，经过研究发现，纤维长度对纺纱尤其是成纱质量并无特别显著影响，因此，完全可以将苎麻纤维的长度控制在毛型的80－90mm左右长，以充分利用现有的毛纺粗纱和细纱机取代陈旧落后的苎麻粗纱和细纱机。

表9 细纱机比较Tab.9 Comparison of parameters between 2 spinning frames

2.5 纺纱对比

为探索毛型长度的苎麻纤维在毛纺设备上的可纺性，将苎麻纤维分别牵切到75、80和85mm长度后，利用现有毛纺设备进行纺纱加工，并与常规苎麻纺的纱进行对比。

(1)无捻粗纱

将牵切条经过毛纺FB441无捻粗纱机，制得无捻粗纱，质量如表10。

表10 牵切(纤维长度75、80、85mm)无捻粗纱与苎麻纺常规粗纱质量对比Tab.10 Quality comparison between the stretch－ break roving(75，80 and 85 mm of fiber length)and the conventional roving

可见，在毛纺无捻粗纱机上生产的粗纱质量与常规苎麻粗纱机生产的粗纱非常接近。

(2)细纱

采用牵切后的苎麻(纤维长度为80mm)分别经过毛纺的无捻粗纱(Fb441)机和常规苎麻粗纱机制成无捻粗纱和有捻粗纱，再将其在毛纺厂的细纱机上进行纺纱。

对毛纺细纱机生产的苎麻牵切纱分别进行了断裂强力、强力不匀、断裂伸长率、条干、粗细节、麻粒和毛羽这几个指标的测试，并与常规纱进行了质量对比，如表11。

表11 毛纺厂生产的苎麻纱与常规苎麻纱的拉伸性能对比Tab.11 Comparison of the ramie yarn tensile properties between the wool spinning and the regular ramie spinning

由表11可知，在工厂常规工艺条件下的实验，毛纺厂纺的牵切纱单纱断裂强度均优于常规纱的;而单纱强力不匀普遍要大于常规苎麻纱，这主要是由于小批量实验，完全借用现有的毛纺工艺，并条道数也相应减少，无法控制条干等达到正常水平。

表12 毛纺厂生产的苎麻纱与常规苎麻纱的外观性能对比Tab.12 Comparison of the ramie yarn appearances between the wool spinning and the regular ramie spinning

由表12可知，在毛纺厂所得成纱的条干略差于常规苎麻纱，粗细节与常规纱相差不大，而麻粒明显少于常规纱。这一方面是由于小批量实验对条干控制的局限性，一方面是由于探索性实验条件的限制(借用毛纺厂现有工艺)，这可以在以后进一步试验与改进。

图3 牵切的毛纺细纱毛羽与常规苎麻纱毛羽对比Fig.3 Comparison of the ramie yarn hairiness between the stretch － break wool spinning and the regular ramie spinning

由图3可知，在毛纺厂中加工的牵切纱，无论在哪种纺纱加捻方式下，细纱毛羽均比常规苎麻纱毛羽少很多，且无捻粗纱纺出细纱的毛羽明显比有捻粗纱纺出细纱的毛羽要少。