苧麻紡紗加工路線的思考與探索

郁崇文，黃晶，李興高，成雄偉

(1.東華大學(xué)，上海201620;2.湖南明星麻業(yè)股份有限公司，湖南沅江413100;3.中國麻紡行業(yè)協(xié)會苧麻專業(yè)委員會，湖南長沙410007)

苧麻是我國的特產(chǎn)，也是具有鮮明特色的天然纖維資源。但是，由于苧麻紡紗的規(guī)模遠(yuǎn)小于棉紡和毛紡，其加工裝備與技術(shù)相對落后，嚴(yán)重制約了苧麻紡織業(yè)的發(fā)展。因此，改革苧麻加工工藝與技術(shù)，借鑒與苧麻類似的毛紡設(shè)備與技術(shù)來提升苧麻紡，既勢在必行，也迫在眉睫。

1 苧麻脫膠及其后加工

苧麻的脫膠及其后加工一直是困擾行業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。目前苧麻的化學(xué)脫膠因其產(chǎn)生大量的化學(xué)污染物已越來越受到限制;苧麻脫膠后的加工處理，因其勞動環(huán)境差、勞動強(qiáng)度大，也越來越面臨用工匱乏的難題。

1.1 脫膠

目前苧麻的化學(xué)脫膠因其產(chǎn)生大量的化學(xué)污染物已越來越受到限制。從節(jié)能環(huán)保和清潔紡紗的角度來看，應(yīng)用生物脫膠技術(shù)進(jìn)行苧麻脫膠是主要的發(fā)展趨勢，微生物脫膠具有能耗小、成本低等優(yōu)勢，酶脫膠則工藝簡單、穩(wěn)定性相對較好，因此，生物脫膠是較理想的工藝，目前已在幾個苧麻紡織廠實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。另外，新型的化學(xué)脫膠助劑也體現(xiàn)出一定的優(yōu)勢，值得關(guān)注。

(1)苧麻生物脫膠的工藝流程

各廠苧麻生物脫膠的流程略有差異，微生物脫膠的主要流程為:原麻→預(yù)處理→分級扎把→裝籠→接種發(fā)酵(菌制劑)→高溫滅活→精煉→拷麻→漂酸洗→給油→脫水→抖麻→烘干→精干麻。

如能加強(qiáng)高溫滅活的作用，或者將精煉與滅活結(jié)合為一道工序，還可使流程簡化。

(2)苧麻生物脫膠的效果

苧麻的生物脫膠目前已在一些工廠產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，當(dāng)然，通常還輔以少量化學(xué)處理。

表1 某廠化學(xué)精煉法脫膠與微生物精煉法脫膠精干麻測試數(shù)據(jù)對比Tab.1 Comparison of the fiber properties obtained from chemical and microbe degumming methods

由此可見，采用微生物脫膠或精煉，對于提高制成率，減少纖維損傷是有明顯效果的，這也是幾個采用生物脫膠企業(yè)乃至麻紡行業(yè)的共識。

目前的生物脫膠方法，各企業(yè)采用的菌種不同，而且工藝流程、工藝條件等也不盡相同，各有特點(diǎn)。據(jù)報道，有些企業(yè)采用枯草桿菌，在較低的溫度(35－45℃)和常壓下進(jìn)行，不用酸浸，只用少量的液堿調(diào)節(jié)pH值，用堿量少，堿濃度在4g/L左右，因此化工料比化學(xué)脫膠減少60%以上，綜合能源下降38%，發(fā)酵條件粗放，容易掌握，穩(wěn)定性好。纖維的特性沒有受到破壞，纖維柔軟、彈性好，可紡性能好，束纖維斷裂強(qiáng)度好，可達(dá)≥4.5cN/dtex，紗的品質(zhì)指標(biāo)可提高20%左右。也有企業(yè)采用苧麻嗜堿細(xì)菌脫膠工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)，精煉麻脫膠制成率可以提高1.5%左右，硬條并絲大幅減少，一等品率達(dá)到93%以上，減少了返工，大幅度降低了精煉精干麻加工成本。因此，宜鼓勵百花齊放，持續(xù)創(chuàng)新，進(jìn)一步完善成熟。

但目前的生物脫膠通常還需要一定的化學(xué)輔助作用。

(3)苧麻的新型化學(xué)脫膠

除了生物脫膠外，化學(xué)脫膠方法實(shí)際上也有一定的發(fā)展，如，采用新的化學(xué)助劑(如氧化劑等)脫膠也是值得注意的方向，這種方法速度快，污染小，能耗低，但由于對纖維的強(qiáng)度有較大的損傷，故仍需進(jìn)一步研究完善對其化學(xué)反應(yīng)的控制。如將新的化學(xué)助劑與生物脫膠工藝合理結(jié)合，應(yīng)該會有助于進(jìn)一步加快脫膠方法的完善。

2.2 苧麻脫膠的后加工

苧麻脫膠后，為洗清浮在纖維表面的膠質(zhì)，促進(jìn)纖維分散，通常采用敲打結(jié)合水沖洗的方式，但主要是人工操作，勞動強(qiáng)度大且勞動環(huán)境差，纖維也在加工中嚴(yán)重糾纏，影響其后續(xù)的加工。目前，針對人工的拷麻工藝，已出現(xiàn)了兩類代表性的自動拷麻(水理)設(shè)備，一種是旋錘式，以機(jī)械自動敲打模擬人工敲打;另一種是回轉(zhuǎn)式，以羅拉擠壓、搓揉代替人工敲打。

旋錘開纖機(jī)采用了三套9只開纖旋錘，對脫膠后的苧麻進(jìn)行敲擊，去除吸附在麻纖維表面的雜質(zhì)，并確保麻在開纖、清洗過程中能直進(jìn)直出，不破壞苧麻纖維的原有形態(tài)，得到平行、順直、潔白柔軟的直把麻。其喂麻速度13m/min，麻條定量350－400g/m;產(chǎn)量210－312kg/h。

事實(shí)上，所有的水理機(jī)都必須具有敲麻機(jī)的錘擊、水沖洗、翻動的三大作用，以減少硬條并絲。從明星麻業(yè)的情況看，使用旋錘開纖機(jī)，殘膠率低于敲麻機(jī)，但硬條數(shù)仍略高于敲麻機(jī)，其他幾種水理打麻機(jī)(如旋轉(zhuǎn)式)的硬條率更高。盡管目前的水理加工麻硬條數(shù)仍略高于敲麻機(jī)的，但隨著設(shè)備與工藝的不斷完善，還是有望以其替代人工拷麻的。

圖1 旋錘式開纖機(jī)示意圖Fig.1 Structure diagram of the rotary harmer opening machine

圖2 羅拉式水理機(jī)示意圖Fig.2 Structure diagram of the roller crushing and washing machine

2 紡紗流程與設(shè)備

苧麻精梳后的平均纖維長度在100mm左右，比毛纖維75mm左右的平均長度長得多，故所采用的紡紗設(shè)備雖然類似于毛紡設(shè)備，但與毛紡設(shè)備還是有一定的區(qū)別。由于苧麻規(guī)模小，苧麻紡機(jī)的開發(fā)嚴(yán)重不足，導(dǎo)致設(shè)備上有較大差異，也限制了苧麻紡紗加工和產(chǎn)品的提升。

近期以來，隨著對纖維長度與紡紗加工關(guān)系的深入研究，已逐步認(rèn)識到纖維的長度并不是越長越好，80mm左右的纖維長度已能兼顧紡紗過程及成紗質(zhì)量，因此，完全可以通過纖維的牽切或切斷等方法，將苧麻纖維長度控制在80mm左右，采用現(xiàn)有的毛紡設(shè)備來替代苧麻紡紗設(shè)備，從而提高紡紗效率和成紗品質(zhì)。

幾種主要的苧麻和毛紡設(shè)備及紡紗情況對比如下。

2.1 精梳

可見，苧麻目前采用的精梳機(jī)與毛紡的基本相同，可以借用新型的毛精梳機(jī)加工苧麻。

1603精梳機(jī)被用于梳理羊毛和合成纖維及天然亞麻纖維，制造純羊毛和羊毛與合成纖維混紡的毛條，目前，也有苧麻廠使用。采用1603精梳機(jī)，產(chǎn)量能提高一倍，見表3。

表3 某苧麻廠采用1603與B311的精梳對比Tab.3 Comparison of parameters between the combing machine 1603 and B311

2.2 針梳

表4 針梳機(jī)(不帶自調(diào)勻整)比較Tab.4 Comparison of parameters among 3 gilling machines with non－autoleveller

根據(jù)棉紡中的經(jīng)驗(yàn)，采用自調(diào)勻整后，精梳后的并條可以從3道改為2道，因此，在苧麻紡中采用自調(diào)勻整，可以縮短針梳工序。

表5 帶自調(diào)勻整的針梳機(jī)對比Tab.5 Comparison of parameters among 3 gilling machines with autoleveller

可見，實(shí)際上，苧麻和毛紡針梳機(jī)兩者是相差不大的，是可以通用的。

表6 某廠使用自調(diào)勻整針梳機(jī)前后的條子質(zhì)量對比Tab.6 Comparison of the sliver evenness between the autoleveller and non － autoleverller gilling machines

可見，采用自調(diào)勻整后，條子的均勻度大大改善，完全可能縮去一道針梳。

2.3 粗紗

目前的兩道粗紗用工多、效率低，不少廠已采用一道(頭粗)，如果采用單程粗紗或毛紡粗紗，則可望在粗紗質(zhì)量上和生產(chǎn)效率上有所改善。而且毛紡中現(xiàn)在普遍使用無捻粗紗，反而在一定程度上能改善成紗外觀如條干和毛羽等。

表7 粗紗機(jī)比較Tab.7 Comparison of parameters among 4 coarse spinners

表8 單程和現(xiàn)有粗紗的質(zhì)量對比Tab.8 Comparison of the roving quality between 2 coarse spinners

可見，皮圈式的毛紡粗紗機(jī)，由于對纖維的運(yùn)動控制強(qiáng)，故其成紗質(zhì)量有較明顯改善。

2.4 細(xì)紗

苧麻的細(xì)紗和毛紡的細(xì)紗機(jī)主要在牽伸隔距上有區(qū)別，苧麻纖維的長度長，達(dá)110－120mm，而毛纖維長度短，一般80－90mm。實(shí)際上，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，纖維長度對紡紗尤其是成紗質(zhì)量并無特別顯著影響，因此，完全可以將苧麻纖維的長度控制在毛型的80－90mm左右長，以充分利用現(xiàn)有的毛紡粗紗和細(xì)紗機(jī)取代陳舊落后的苧麻粗紗和細(xì)紗機(jī)。

表9 細(xì)紗機(jī)比較Tab.9 Comparison of parameters between 2 spinning frames

2.5 紡紗對比

為探索毛型長度的苧麻纖維在毛紡設(shè)備上的可紡性，將苧麻纖維分別牽切到75、80和85mm長度后，利用現(xiàn)有毛紡設(shè)備進(jìn)行紡紗加工，并與常規(guī)苧麻紡的紗進(jìn)行對比。

(1)無捻粗紗

將牽切條經(jīng)過毛紡FB441無捻粗紗機(jī)，制得無捻粗紗，質(zhì)量如表10。

表10 牽切(纖維長度75、80、85mm)無捻粗紗與苧麻紡常規(guī)粗紗質(zhì)量對比Tab.10 Quality comparison between the stretch－ break roving(75，80 and 85 mm of fiber length)and the conventional roving

可見，在毛紡無捻粗紗機(jī)上生產(chǎn)的粗紗質(zhì)量與常規(guī)苧麻粗紗機(jī)生產(chǎn)的粗紗非常接近。

(2)細(xì)紗

采用牽切后的苧麻(纖維長度為80mm)分別經(jīng)過毛紡的無捻粗紗(Fb441)機(jī)和常規(guī)苧麻粗紗機(jī)制成無捻粗紗和有捻粗紗，再將其在毛紡廠的細(xì)紗機(jī)上進(jìn)行紡紗。

對毛紡細(xì)紗機(jī)生產(chǎn)的苧麻牽切紗分別進(jìn)行了斷裂強(qiáng)力、強(qiáng)力不勻、斷裂伸長率、條干、粗細(xì)節(jié)、麻粒和毛羽這幾個指標(biāo)的測試，并與常規(guī)紗進(jìn)行了質(zhì)量對比，如表11。

表11 毛紡廠生產(chǎn)的苧麻紗與常規(guī)苧麻紗的拉伸性能對比Tab.11 Comparison of the ramie yarn tensile properties between the wool spinning and the regular ramie spinning

由表11可知，在工廠常規(guī)工藝條件下的實(shí)驗(yàn)，毛紡廠紡的牽切紗單紗斷裂強(qiáng)度均優(yōu)于常規(guī)紗的;而單紗強(qiáng)力不勻普遍要大于常規(guī)苧麻紗，這主要是由于小批量實(shí)驗(yàn)，完全借用現(xiàn)有的毛紡工藝，并條道數(shù)也相應(yīng)減少，無法控制條干等達(dá)到正常水平。

表12 毛紡廠生產(chǎn)的苧麻紗與常規(guī)苧麻紗的外觀性能對比Tab.12 Comparison of the ramie yarn appearances between the wool spinning and the regular ramie spinning

由表12可知，在毛紡廠所得成紗的條干略差于常規(guī)苧麻紗，粗細(xì)節(jié)與常規(guī)紗相差不大，而麻粒明顯少于常規(guī)紗。這一方面是由于小批量實(shí)驗(yàn)對條干控制的局限性，一方面是由于探索性實(shí)驗(yàn)條件的限制(借用毛紡廠現(xiàn)有工藝)，這可以在以后進(jìn)一步試驗(yàn)與改進(jìn)。

圖3 牽切的毛紡細(xì)紗毛羽與常規(guī)苧麻紗毛羽對比Fig.3 Comparison of the ramie yarn hairiness between the stretch － break wool spinning and the regular ramie spinning

由圖3可知，在毛紡廠中加工的牽切紗，無論在哪種紡紗加捻方式下，細(xì)紗毛羽均比常規(guī)苧麻紗毛羽少很多，且無捻粗紗紡出細(xì)紗的毛羽明顯比有捻粗紗紡出細(xì)紗的毛羽要少。

3 結(jié)論

3.1 采用生物脫膠，對于節(jié)能減排，提高制成率，減少纖維損傷，是有明顯效果的，這已是麻紡行業(yè)的共識。

3.2 水理機(jī)隨著設(shè)備與工藝的不斷完善，有望以其替代人工拷麻。

3.3 將苧麻纖維長度控制在80mm左右，采用現(xiàn)有的毛紡設(shè)備來改造苧麻紡紗設(shè)備，從而提高紡紗效率和成紗品質(zhì)是可行的，也是苧麻紡紗的發(fā)展方向。

致謝:本文受國家麻類產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金資助，項(xiàng)目編號:CARS－19。

［1］郁崇文.麻纖維紡紗加工的新思考［J］.中國麻業(yè)科學(xué)，2009(增刊)，67 －71.

［2］郁崇文.麻纖維紡織加工技術(shù)的新進(jìn)展［J］.011中國·哈爾濱國際麻紡織高峰論壇，70－73.

［3］黃晶.不同長度苧麻牽切條紡紗工藝研究［D］.上海:東華大學(xué)，2012.

［4］黃晶，李興高，等.苧麻牽切紡紗與常規(guī)紡紗質(zhì)量對比［J］.中國麻業(yè)科學(xué)，2011(4):210－213.