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1、再生纤维素纤维纺纱工艺与设备综述 李妙福 ( 河北省纺织工程学会) 由于国内外经济形势的发展和受市场需求的 拉动，我国棉纺织生产能力近几年来快速扩张，国 家统计全国棉纺锭由2 0 0 2 年的4 9 0 6 万锭飙升至 2 0 0 7 年的9 9 0 0 万锭，增长达l 倍，自2 0 0 0 年开始 每年平均增长9 0 0 万锭。 棉纺能力的发展满足和促进了国内人民衣着 消费的需求，保证了棉制纺织品及服装出口的增 长同时也对我国国民经济的发展，劳动就业率的 提高和G D P 的增长做出了应有的贡献。 棉纺能力的增长，也促进了棉纺行业的结构 调整。首先，主要体现在技术结构方面，据统计， 我国棉纺
2、识设备中2 0 世纪9 0 年代水平和国际先 进水平的比重由原来的3 0 上升到5 0 以上，其 中清梳联占有率达到4 1 1 ，精梳纱比重提高到 2 6 3 l ，无结纱比重达到6 2 7 6 ；其次，在原料 结构上打破了常年来以棉为主体的结构，改变为 棉花、涤纶、各种再生纤维素纤维共同发展的趋 势；第三，使我国棉纺行业产品结构不仅在纱号上 大幅降低，。十五”期间纺纱号数平均降低 1 7 7t e x ，从原来1 9 4 5t e x 降低到1 7 6 8t e x ，同时 除纯棉高档产品外，开发了各种不同原料混纺的 双组分、多组分产品和功能性产品，丰富了人民衣 着服饰的要求。 棉纺能力的过
3、快发展也给棉纺织行业带来一 定的困扰，主要是棉花供需不平衡。由于产能扩 张近l 倍，原料消费量，即使在平均号数降低的情 况下也大幅提高，据统计2 0 0 7 年全国加工总量 为2 0 0 7 万t ，其中棉纺用量1 5 2 2 万t ，占全部用量 的7 4 ，其中天然纤维6 2 2 万t ，化纤8 5 0 万t ； 2 0 0 0 年到2 0 0 7 年七个棉花年度消费平均增长为 1 2 。而我国的棉花产量每年只有5 0 0 万t 一6 0 0 万t 缺口由2 l 世纪初的1 0 0 万t 一1 5 0 万t 扩大 到目前约4 0 0 万t 。据资料介绍，在2 0 0 6 年度我 国从2 9
4、个国家，几乎是全世界所有产棉国进口 3 7 0 万t ，占世界棉花进口总量的4 0 左右，因此 带来了第二个问题是棉纱质量控制问题。一方面 由于进口棉花过于杂乱，同时我国对棉花提纯没 有跟上，就农业部批准的棉花品种为6 3 3 种，各省 市还有7 0 8 0 种，并且7 0 是转基因品种，因此 原棉质量参差不齐，不仅对配棉造成极大困难，同 时棉纱质量受到影响，尤其在印染加工后批次间 的差异极不稳定。 为保持我国棉纺行业持续稳定的发展处理 好产能和纺纱原料这组矛盾是至关重要的问题。 1 棉纺原料的发展趋势是多元化和功能 化 棉纺产能扩大l 倍到1 亿锭，意味着在相同 平均号数条件下，原料也要翻一
5、番，但我国棉花产 量历年来维持在6 0 0 万t 一7 0 0 万t 之间，缺口越 来越大。 1 1 扩大棉花种值面积和扩大进口 我国是1 3 亿人口的大国，人口众多，但耕田 少，常年来“粮棉争田”的矛盾没有间断，“民以食 为天”，政府每年的第一号文件都是关于发展农 业的政策和指示，即“三农”问题，尤其近几年，全 世界出现粮食危机，泰国出口大米价格大幅提升。 我国能幸免于此，一是常年来的计划生育，人口增 长速度受到控制，二是由于农业科学家的努力，不 断提高粮食单产，使我国人口占世界第一，在可耕 田较少的情况下，保证了粮食的自给率，这已是一 件了不起的事情。从政府第一号文件就可以看出 中央的政策
6、和决心，所以要减少粮食耕田，扩大棉 田，几乎是不可能的事情，因此能维持在每年7 0 0 万t 左右，已经不错了。 谈到进口，现在每年进口4 0 0 万t 左右，已经 向世界大多数产棉国家进口。再要扩大，除非把价 格拉上去，但又消化不了，所以靠扩大棉田、扩大 进口来解决纺纱原料的缺口，不是上策。 3 l 2 0 0 9 中国纱线质馈臀新产品开发技术论坛文集 1 2 发展化纤生产能力 在化纤方面，我国约占世界总产量的一半以 上，2 0 0 6 年达到1 9 3 2 万t 占全世界的5 1 5 ，并 且对棉纺用化纤的主体聚酯纤维( 含短纤和 长丝) ，我国已成为世界第二大聚酯生产国，若国 内在建和新
7、建聚酯装置全部投产。2 0 0 8 年的聚酯 产量将超过1 8 0 0 万t 2 0 1 0 年将突破1 9 0 0 万t ， 所以发展化纤生产能力是当前解决棉纺用原料的 主要措施，但重点要发展差别化和功能性化学纤 维。 我们也应看到生产化纤的原料是石油它是 消耗性资源。我国又是贫油国。已探明的储鼍远 低于世界石油大国，人均储量仅为世界平均数的 l l ，我国现用石油4 0 依赖进口所以发展以 石油为原料的化学纤维在我国也受到资源限制。 另外，石油价格近几年快速飙升2 0 0 8 年国际纽 约轻质原油期货价格从去年每桶不到7 0 美元最 高涨到1 4 6 美元，也翻一番，虽然最近有所回落， 但
8、主要受世界经济衰退的影响，长期看还有反复， 原油价格的提高也提升了终端产品化纤的价格， 对纺织企业也难以消化。 1 3 大力研发再生纤维素纤维 再生纤维素纤维是相对于以不可再生的石油 资源加工生产的纤维而言。由于不可再生资源石 油的日趋紧张。开发各种再生纤维素纤维成为获 取新型纺织原料的主要渠道，这也使再生纤维素 纤维得到了大发展。 传统的再生纤维索纤维只有以棉短绒、木浆 为原料的粘胶纤维、醋酸纤维、铜氨纤维，后通过 改进助剂、溶剂生产的有高湿模量纤维及天丝等。 再生纤维素纤维原料广阔，凡天然植物、动物蛋白 中含有纤维素的有开发价值的都可用以生产各 种不同纤维。如我国资源丰富的竹子、麻材等植
9、物纤维素大豆、豆渣与牛奶乳酪等动物蛋白纤 维虾、蟹、甲壳中提炼出来的甲壳素纤维以及此 类新纤维类与粘胶、聚酯等共混纺丝的功能性纤 维。另外还有一些可供开发的植物叶、茎、速生树 木等如桑皮、菠萝叶、香蕉叶、楮木等。 到2 0 0 5 年各种再生纤维素纤维全世界产量 为3 3 0 万t ，并且有向亚洲转移的倾向。我国常规 粘胶纤维产量为11 8 万t 其他再生纤维素纤维很 少。生产再生纤维素纤维的环保还是个大问题， 3 2 因此目前还处于开发、发展阶段。而兰精公司采用 溶剂法生产的天丝纤维是环保型的再生纤维素纤 维，是今后的发展方向。 综上所述，解决我国棉纺工业原料途径依靠 大力发展棉花、增加产量
10、的几率较小能维持现在 有每年6 0 0 万t 一7 0 0 万t 产量已经不错；发展合 成纤维是当前克服原料困难的主要途径，现在合 成纤维的用量已占棉纺使用纤维量的3 6 一 4 0 ，因此要进一步提高合成纤维的比重，一方面 可提升量大面广常规品种的技术含量和产品质 量确保我国在常规品种上的优势，同时另一方面 可开发市场亟需的各类高性能的差别化纤维和新 型功能纤维；开发和发展再生纤维素纤维，尤其溶 剂型、环保型再生纤维素纤维是解决我国棉纺用 途的重要措施；一是由于再生纤维素纤维的原料 取之不竭、用之不尽，今年用掉，若干年后又生长 出来循环不休，同时各种再生纤维素纤维的性能 接近天然纤维，在服装
11、、家用上都比较舒适，尤其 今后开发的复合功能化产品，将更人性化。因此 棉纺原料发展趋势必然是多元化和功能化。 最后提醒大家一句话：“棉纺企业要把纺织 原料的概念放宽一些，不好盯着棉花，要多种原 料，”这是姚穆院士在2 0 0 6 年一次总工程师技术 高研班上做报告时提出的，值得大家深思。 2 再生纤维素纤维的性能和特点 2 1 再生纤维素纤维的概念 再生纤维素纤维的概念概括起来是：( I ) 原 料资源可再生；( 2 ) 性能接近天然纤维，穿着过程 对人体无危害；( 3 ) 废弃后可自然生物降解；( 4 ) 大部分在生产过程中对环境有较大影响，但新型 环保型再生纤维素纤维天丝在生产过程无污染，
12、 溶剂可回收再用。 2 2 再生纤维素纤维的种类( 见图1 ) 2 3 再生纤维素纤维的特性 再生纤维素纤维由于原料、纺丝方法、工艺、 溶济等不同，因此它们的性能也有较大差别。目 前比较成熟和常用的各种再生纤维的性能和特点 见表1 。 技术研究与探讨 再 生 纤 维 素 纤 维 广常规粘胶纤维广莫代尔( M o d a l ) 桃( V i s 绷c o s 斗eR a y 毫。螽n ) 镬嚣簇葬鬈q 披( 里P o 诺lr西克d嘉翼箍(Richel)t-Polynosic) 高强度粘胶纤维 L 赦里诺西克叫= 嚣裂嚣 _ 日M7 ， 困I再生纤维素纤维的分类 主要性能 纤维名称 原料 纺丝工
13、艺 结构特征性能 具有齿形横截面的 与棉纤维接近，但湿 粘胶纤维有较高的 强力低，仅为干强的 常规粘胶纤维棉浆、木浆传统粘胶纺丝工艺6 0 左右，回弹性 湿澎润性因而染整 好。但易起褶皱、光 加工疵点多，难控制 泽好 有更高的聚合度和 横截面为花瓣状，皮 纤维的耐用性；如强 粘胶纤维纺丝工艺， 层结构。虽然湿断裂 度、湿模量、尺寸稳 熹占 莫代尔纤维 木浆( 棒木)通常添加粘胶变性强度高，但尺寸稳定 定性、抗碱性等与普 胶 ( M 仪I a l ) 剂的方式生产性、挺括感与粘胶纤 通粘胶纤维比，大大 纤 高 维比较变化不大 提高，现有超细、彩 维 湿色、抗紫外线及兰精 模 P r o m o
14、d e l 纤维等系列 量 近似于M o d a l 纤维。具有高强度、高湿模 纤 又有自身特点，纺丝分子内部结构整齐，量，高聚合度和适当 维 胶制备要求高粘度、 取向度、结晶度高。伸度，吸湿性好，耐 丽赛纤维 高脂化度，在纺丝中光滑的圆形横截面碱性好，与棉混纺可 ( R i c h c e l ) ( 富天然针叶树、精木浆 低速、低酸、多级高和全芯结构，使纤维进行丝光。在性能 强纤维) 倍牵伸，慢固化速光泽好，极富弹性，上与天丝( P r o m o d e l ) 度，保证纤维分子从悬垂性和滑爽感纤维接近，但价格低 内向外固化 于天丝 3 3 2 0 0 9 中国纱线质量暨新产品开发技术论
15、坛文集 一般为长丝。光滑圆 是里子绸、家庭装饰 它将棉花纤维或木 形横戴面，在手感、 布的理想材料，由于 粘 醋酸纤维木浆、棉浆光泽服用等方面最 湿强度低，对于印染 材纤维乙酰化而成 接近真丝的一种纤 要求高。国内除香烟 胶 维 过滤嘴用丝束外。发 纤 展很少 维 它将天然纤维素原 料溶解在氢氧化铜 铜氨纤维木浆、棉浆 或碱性铜盐的浓溶 液中，配成纺丝液 具有较高的吸湿性、 透气性、较高的初始 模量、抗起球和抗皱 生产流程类似于普 性，天然的抗菌、抑 菌和防紫外性、不耐 竹浆粕来源于速成 通粘胶纤维。生产工 结构为多孔隙网状酸碱、较强的耐热 竹浆纤维( 天竹 的鲜竹、经特殊工艺 艺控制略有不同
16、，在 先提取竹子中纤维 工艺上最大限度保 结构。因此吸湿性、性，染色均匀性好， 纤维)留了竹子中的天然 透气性比其他粘胶但表面光洁、无卷 索、经人工催化制成 纤维要好，有排汗、曲、纤维抱合力差， 适合纺丝的竹浆粕 抗菌物“竹醌”使抑 菌效率保持在9 9 凉爽感觉湿强只有干强一半 左右，且初始模量 以上 小。产品保形性及身 骨差，故适合与天然 纤维或合成纤维混 纺 表面有无数微细凹 用特珠工艺从原竹 槽，横截面上布满大 吸湿性强、透气性 中直接分离出纯天 小不等的孔隙，这些好、有清凉感，同时 竹原纤维( 原竹 竹材然的竹原纤维。不含 凹槽、孔隙，如同毛还能产生负离子、具 纤维) 细管一样，可以瞬间有抗菌防臭、保健等 化学添加剂，是一种 天然环保纤维 吸收和蒸发水份，因功能，是夏季服装面 此被称为会呼吸的料较好的材料 纤维 具有除臭、吸附异 味，有很好的抑菌、 竹 纳米级竹香类微粉在原粘胶涤纶纺丝截面具有微孔、中 杀菌能力，并有除 纤 乳浆加入粘胶
