基本信息
- 项目名称：
- 苎麻高支纱和高支股线的生产方法
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本设计为解决目前苎麻纱支数低，纺制的产品多属于中、低档，且现有的爽丽纱技术无法纺制出单独的、可直接用于织造实践的苎麻高支纱（线）的状况，设计了一种新的苎麻高支纱和高支股线的生产方法，使得作为“中国草”的苎麻及其制品在国际上不仅占有量的绝对优势，同时具有质的优势。 本设计的基本思路是利用水溶性维纶可溶于水的特点，采用其做为伴纺纤维与苎麻纤维混合参与纺纱过程，首次采用合股的方法即提出混纺纱经先退维后合股或者先合股后退维两种工艺，可得100～300公支的高支纱和100/2～300/2支的高支股线，即采用纱、线直接退维，退维速度快、且纺纱过程和后续加工影响小。先退维后合股的工艺的优化可同捻合理论，因此，选取对先合股后退维的工艺进行优化，并将开发出的150/2公支的苎麻高支股线分别在袜机和机织小样机进行织造实践，生产出高支细薄且具有相当密度的高档的机织物和针织物。 该方法的提出填补了国内生产直接刻用于织造的苎麻高支纱、线的空白，克服了苎麻纤维自身缺陷和现有纺纱技术的不足，生产出强力好、条干佳的苎麻高支纱和高支股线，可根据需求生产不同组织、不同结构的机织物和针织物，实现了苎麻高密度的高支细薄织物生产的突破，开拓了我国高支细薄苎麻产品应用的新领域，市场前景广阔，提升了我国高端苎麻纺织产品在国际市场的竞争力，对我国麻纺织兴业的技术进步、装备水平和工艺水平的提高以及经济增长方式的转变起到了重大的推动作用和很好的示范作用。
- 详细介绍：
- 一、设计提出的背景 苎麻是中国的特产，具有资源上的绝对优势，而苎麻纺织产业也是我国在世界上具有比较优势的产业，在世界麻纺织业中具有举足轻重的地位，全世界95%以上的苎麻产自中国，在世界上被誉为“中国草”。在湖南、四川、湖北、安徽、江西、广西等地约有300多万农村劳动力从事苎麻种植和初加工。 苎麻纤维是麻类纤维中品质上乘的纤维，其织物具有强力高，吸湿、散湿快，透气性好，抑菌等优良的服用性能，且因其刚度高，硬挺，不粘身，尤其适合作夏季产品，是一种广受青睐的绿色纺织原料。近年来，人们的生活方式以及服装时尚产业都发生了变化，夏季面料向轻薄、柔爽、透气、舒适和健康的流行趋势发展，反璞归真、回归自然、舒适健康等新的消费观念兴起，麻纺服装、室内装饰、卫生保健用品等庞大的消费市场蓄势待发，苎麻纺织业面临重要的发展机遇。纺织行业纷纷研发各种高支细薄的服装面料。特别是国家纺织行业在“十一五”发展纲要中提出的“发展麻类可再生纤维资源，改善我国纺织纤维面料结构，实现扩大非棉天然纤维的开发利用”，更成为麻纺行业技术进步和发展的加速器。 但是由于麻类纤维固有的缺陷：刚性大，硬挺，柔性不足，以及我国苎麻纺织加工技术及整体装备水平相对落后，工艺水平低，导致产品类型单一，结构雷同，成纱支数低。纺织企业生产的纯纺类纯苎麻纱基本上是24公支、36公支两个品种，48公支以上的品种很少批量生产，苎麻纺织品以36Nm及以下的粗厚织物为主，织物手感粗硬、起皱、刺痒感严重，产品的档次低、技术水平低、附加值低，虽然全球九成以上苎麻及纺织品均来自我国，但是出口进入国际市场的大多是麻纱和坯布。面料、服装服饰、装饰用布、保健织物等最终消费品生产发展非常缓慢，虽然有些企业开始生产服装出口，但是由于这些苎麻织物的支别不高，面料附加值偏低，在国际国内市场就缺乏竞争力。再加上也没有自已优秀的服装品牌，所以这些服装在国外消费定位档次多为中低档，严重制约了苎麻纤维纺织品的应用领域拓展和苎麻纤维纺织品在国际市场的竞争力，再加上欧盟的技术和绿色壁垒，使得我国的苎麻资源优势，无法转换成产品优势，限制了我国苎麻产业的发展。 二、研究现状 要改变我国目前苎麻产品中、低档，国际竞争力低的状况，使苎麻产品向高支高档化和细薄化方向发展，最根本的是开发出苎麻高支纱线。因此，长期以来人们致力于苎麻高支化得研究，但是由于原料和我国纺纱技术的局限而进展有限，现有的苎麻纺高支纱技术是爽丽纱技术，是采用水溶性维纶作为伴纺纤维参与纺纱过程，麻维混纺纱纺制成织物后，在后整理工序，一般是在退浆过程中溶去。但是存在以下问题：布中的苎麻纱支数可达300公支支，甚至是500公支。该技术突破了苎麻纺的可纺支数，且因采用的伴纺纤维水溶性维纶的水溶液生物可降解产品，在普通水处理的活性污泥中可被生物降解，对环境无任何公害，因此生产的苎麻产品一种绿色无公害的产品，可顺利通过欧盟的技术壁垒：“生态标签”和“生态纺织品认证”。 但是该工艺存在以下问题： 1、织成的织物中苎麻纱的支数很高，但是不能制得直接用于织造的高支苎麻纱（线)； 2、机织物的结构紧密，水溶性维纶较难退去，水洗、烘干工艺时间长。 3、织物退维后，纯苎麻织物的密度和强力都很低，只能用于做纱巾等，不能做服装用织物等； 4、水溶性维纶的水溶温度在30℃～100℃之间，在浆纱等工艺过程中可能会使得部分水溶性维纶溶解，其溶解量的大小影响成纱强力、结构和织造加工过程。 三、本设计的创新点和技术优势 我们必须克服上述不足和缺陷，开发可直接用于进行织造的苎麻高支纱、线，以生产高支、细薄且具有相当密度的高档织物，因此，需要寻求一种新的苎麻纺高支纱和高支股线的生产技术。技术的关键在于如何解决因维纶溶掉而造成纯苎麻纱（线）强力低、结构松散、条干差、毛羽多的问题。 为此，我们根据单纱合股后，其股线的性能远比单纱的性能之和高得多，本设计首次提出采用合股的方法解决因维纶溶掉而造成的纱线结构松散，无法用于织造的问题。主要在以下几方面作了创新改进： 1、首次提出采用合股的方法，改善退维后高支纱、线的性能。 2、提出了苎麻/维纶混纺纱先退维再合股和先合股后退维的两种工艺。可根据纱、线的最终用途、生产效率、产品质量等特点，分别选用， 3、采用对纱或股线进行退维，故后续加工时，维纶已被溶解，其对后续加工无影响； 4、将捻合理论应用于退维后的合股工艺。根据单纱的捻度及股线的用途，有针对性地选择不同的股线捻系数，以获得条干均匀、强力较高的、纱体光洁的苎麻股线； 5、将siro和sirofil纺等工艺技术应用于苎麻/水溶性维纶的混纺过程。有效保证了混合的均匀性，减少了退维后产生的断头、细节等疵点； 6、利用由本设计提出的技术所纺制成的高支纱、线，生产出目前密度最高的纯苎麻细薄织物。 为取得较好的成纱质量，寻求最佳工艺，并将本设计应用于实践，我们做了以下工作：1、以单纱捻系数和股线捻系数为因子，进行五水平的二次通用旋转试验；2、通过对实验结果的分析计算得退维后股线强度和强力CV%、伸长率和伸长率CV%、条干的回归方程，并通过显著性检验、回归分析和最优化到找出单纱捻系数和股线捻系数的最佳捻系比为1.32；3、采用某校的机织小样机和袜机上进行织造实践，分别制得机织和针织小样布；4、与厂家联系，将该设计进行较大批量的试生产，努力将所纺的高支股线织成针织物后制作成服装。结果证明：本设计是可行的、有效的，不失苎麻高支高档产品开发的一种新途径。 利用本设计提出的生产方法生产的苎麻纺高支纱线条干好、强力高，且毛羽少，其成纱质量见上海出入境检验检疫局检测/鉴定报告，可直接用于进行织造，该设计主要具有以下优势： 1、实用性强，即利用股线性能远优于单纱性能的特点，通过将退维后的合股，使所得到的股线在强力、条干均匀度和毛羽等指标上较单纱有显著提高，可以直接使用；解决长期以来由于维纶的溶解而造成单纱的结构疏松、强力低、条干CV%差等缺陷而无法进行后续织造的问题； 2、采用siro或sirofil纺在细纱机实现苎麻和维纶混合的方法，保证了混合的均匀度，减少了退维后由于混合不匀而产生的断头、细节等疵点； 3、采用苎麻高支纱、线直接退维，退维速度快，且退维率高，且相对与现有的爽丽纱生产技术，本方法的维纶参与伴纺时间短，对纺纱过程影响很小，且由于成纱或股线时已退维，故对后续的加工整理无影响； 4、突破中低档苎麻纤维无法高支纱的局限，解决了一直来人们追求的利用中低档苎麻纤维制得高支高档产品的问题； 5、利用本技术所纺制成的高支纱、线可直接制作高支高密织物，增加了苎麻产品的品种和附加值； 6、本设计提供的是一种清洁生产技术，因为水溶性维纶的水溶液属生物可降解产品，在普通水处理的活性污泥中可被生物降解，对环境无任何公害。 四、前景预测 近年来,随着人民僧或水平的提高和消费观念的变化，夏季面料要求向高支细薄化发展，本设计的提供纺制苎麻高支纱、线的工艺方法，解决了苎麻生产高支纱、线生产困难的问题，为苎麻高支高档产品的生产和品种多样性提供了途径。主要应用在以下几方面： 1、夏季服装面料 苎麻纤维织物吸湿散湿快，研究表明，苎麻纤维会根据周围环境温度的变化做出快速反应，有“天然空调”之称，是优良的夏季服装面料。 2、风格别致的高级春秋服装面料。 苎麻织物具有挺括的风格，是春秋装服装的最佳选择之一。 3、高级衬衫 苎麻纤维具有优良的吸湿散湿性和透气性，非常适合做衬衫，非常适合经常要穿西装的人：政要、白领等。 4、成精美手帕、台布、餐巾、窗帘、蚊帐、沙发面布和室内装饰用布。 创新是拯救苎麻业的关键，苎麻高支纱的和高支股线的开发和应用将会给苎麻产业、麻农等将会带来巨大的经济效应。具体表现在以下几方面： 1、推动苎麻产业的发展，带动麻农致富 我国的苎麻种植主要集中在在湖南、四川、湖北、安徽、江西、广西五省，当地约有300多万农村劳动力从事苎麻种植和初加工。高支纱、线的开发将带动高支高档苎麻产品的开发，不仅为苎麻产业的发展带来生机，同时将带动当地农民增收； 2、苎麻产品品种多样化，拓宽销售渠道 高支纱、线可以根据需要加工各种织物。增加了苎麻产品的档次和种类，有利于打开国内市场，同时，改变我们长期以来出口中低档产品的结构。 3、关税低、产品附加值和竞争力提高 国家对麻的支持，棉制品关税是18%，麻纤维含量达到50%以上的纺织品关税3%。本制作纺制的纱、线织成织物的密度和强伸性等各性能指标比爽丽纱好。爽丽纱出口欧美的价格为300元/米，是普通苎麻织物面料价格的20倍。本制作的用纱量多，售价每米约提高20%～40%。 4、增加外汇收入 全球九成以上苎麻及纺织品均来自我国，一直在国际上占据垄断地位，年均创汇近5亿美元，为创汇型产业。而且世贸组织于2005年取消含量含麻50%以上产品的配额限制，苎麻高支纱、线的开发将提高苎麻产品的档次、科技含量和国际竞争力。同时水溶性维纶水溶液属生物可降解产品，在普通水处理的活性污泥中可被生物降解，对环境无任何公害，苎麻本身又是绿色产品，因此苎麻高支纱、线也是一种符合环保的产品，可以通过欧盟的“生态标签”和“生态纺织品认证”， 增加出口额和利润。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的 本设计拟克服苎麻纤维自身缺陷和现有纺纱技术的不足，寻求一种新的苎麻纺高支纱、线的生产技术，开发出单独、并可直接用于进行织造的苎麻高支纱线。使得作为吸放湿和透气性好，适合制作夏季服装的苎麻纤维向高支细薄化发展，改变目前苎麻制品中、低档的状况，提高苎麻产品附加值和种类等，扩大其应用领域。 基本思路 利用水溶性维纶可溶于水的特点，做为伴纺纤维与苎麻纤维混合纺制成混纺纱，混纺纱经先退维后合股或先合股后退维的工艺制得细度为100～300公支的高支纱和100/2～300/2公支的高支股线。 创新点 与爽丽纱技术相比，本设计的创新主要表现在以下几方面：1、采用纱、股线直接退维；2、首次提出采用合股的方法改善退维后高支纱、线的结构、条干和强力；3、捻合理论应用于先退维后合股的工艺，根据股线的质量和用途，合理匹配单纱和股线捻系数；4、将siro和sirofil纺工艺技术应用于苎麻和水溶性维纶的混合过程。有效地减少了混合不匀引起的断头；5、纺制成的高支纱、线可制成不同结构、组织的机织物和针织物。 技术关键 1、原料的选择；2混纺比的选择；3、混合方法；4、退维工艺；5、烘干工艺；6、捻系数的选择；7、间距控制。 主要技术指标 衡量纱和股线的主要技术指标：细度（Nm）、强度cN/tex、强度不匀CV%、伸长率%、条干均匀度CV%、千米细节（-30%）数、千米粗节（+50%）数、千米麻粒（+200%）数；对本设计生产的高支苎麻纱线织物而言，主要技术指标：织物密度。
科学性、先进性
- 苎麻纤维因支数低，难以纺制高支纱，以前采用维纶与苎麻混纺，也曾尝试过先将维纶溶去，再将所得到的苎麻高支纱用于织造，但由于退维后，因剩余的纯苎麻纱截面中纤维分布不均匀，使成纱强力低、条干均匀度差，无法直接用于织造，没有实际应用价值。因此，我国丰富的苎麻资源优势无法转换成产品优势，苎麻高支纱的生产仍是目前苎麻行业亟待解决的难题。 目前较流行的苎麻纺高支纱技术是爽丽纱技术，该技术是将苎麻纤维与水溶性维纶混合纺制成混纺纱，织成织物后一般在退浆工序中退维，实际上获得的是苎麻高支织物，布中的纱支可达300Nm，甚至500Nm，但由于密度和强力等因素而使其用途大大受限，只能作为纱巾等，无法作服装用。 本设计提出的苎麻纺高支纱和高支股线的生产方法，首次提出合股的方法解决因维纶的溶去而造成剩余的纯苎麻高支纱结构疏松、条干差和强力低等无法进行织造的问题。制得单独的、可直接用于织造的苎麻高支纱线。其次，将siro和sirofil引入作为麻维的混合方式之一，以获得条干均匀度更好的苎麻高支纱线。
获奖情况及鉴定结果
- 2008年12月21日在上海出入境检验检疫局进行检测/鉴定
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 专利转让
作品可展示的形式
- 实物、样品、图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明 将苎麻纤维与水溶性维纶纤维混合纺制成混纺纱，水溶性维纶含量20～40%，退维温度30℃～100℃，退维时间0.5～6小时。也可在退维过程中加入氢氧化钠和JFC等助剂，加快退维速度和效率，经先退维后合股或者先合股后退维的工艺制得高支纱线。 技术优势和特点 1、采用合股的方法，解决维纶溶去使麻纱结构疏松、强力低、条干CV%差等问题，易操作；2、采用siro或sirofil纺麻维混合，维纶参与伴纺时间短，对纺纱过程和后续加工影响很小；3、采用苎麻高支纱、线直接退维， 退维速度快、退维率高；4、突破中低档苎麻纤维无法纺高支纱的局限；5、纺制成的高支纱、线可做不同结构、组织的机、针织物，增加了苎麻产品的品种种类；7、生产的苎麻高支纱、线是一种绿色无公害的产品。 利用本设计生产的高支纱、线适于制作夏季服装面料，高级春秋服装面料，以及室内装饰用布。可提高苎麻产品档次、产品附加值和竞争力，增加苎麻产品品种，拓宽销售渠道，同时推动苎麻产业的发展，带动麻农致富，增加外汇收入。
同类课题研究水平概述
- 水溶性纤维即水溶性聚乙烯醇PVA是大品种合成高分子中唯一的生物降解性的材料，30年代最初就利用其在德国试制成医用手术用纱和外科用缝合线。第2次世界大战中美国等国家用其制成设水雷用的降落伞。在50年代日本就开始了对PVA纤维水溶性使用价值方面的进一步研究，到70年代末，日本的水溶性纤维产量占维纶总产量的20%，近20年来又有了新的突破性的发展开发出了性能更加优良的新型水溶性纤维。 水溶性PVA纤维不仅具有理想的水溶温度强度和伸度有良好的耐酸、耐碱、耐干热性能，而且溶于水后无味、无毒、水溶液呈无色透明状，在较短的时间内能自然分解，对环境不产生任何污染，是百分之百的绿色环保产品，利用水溶性纤维的不同特性在不同行业得到较广泛的应用。在纺织业的而应用是从毛纺开始的。 1997年4月国际羊毛IWS与日本可乐丽公司合作利用新型水溶性PVA纤维K-II在常温下水溶的优异性能，向世界羊毛工业推出了羊毛/聚乙烯醇的羊毛制造技术并已进入市场，它是利用支数不很高的羊毛与水溶性PVA纤维混纺，经纺纱、织造成坯布后在后整理过程中溶去PVA纤维，从而开创了高支、轻薄的高档纯毛面料新纪元。 苎麻纤维具有强力高、吸、散湿快，透气性好，抑菌等优良性能，但其纤维刚性大，硬挺，柔性不足，造成成纱支数低和毛羽多，织成织物厚重且刺痒感强。限制了苎麻的应用。因此，近年来人们通过提高苎麻纤维支数、改进纺纱技术等途径来提高苎麻的可纺纱支，以生产符合市场需要的高档轻薄面料，但是，由于原料和纺纱工艺技术的限制，进展有限。水溶性维纶的出现，使得苎麻的高支化成为可能。 我国在80年代就开始将水溶性维纶用于纺苎麻高支纱，其工艺与毛纺类似，都是先将苎麻与维纶混合制成混纺纱，考虑织造的难易程度，织成织物之后，在后整理过程中再将维纶溶去。现有的技术已经可以纺500Nm的苎麻高支纱。但是存在以下问题：1、退维之后，织物中的纱线较脆，易出断疵，对后整理和包装的要求较高；2、退维之后的苎麻织物强力和密度都很低，只能用于做纱巾等，不能做服装用织物等；3、实际纺制出的是苎麻高支布，不能制得单独的苎麻高支纱和股线。 上述研究表明：现有苎麻纺高支纱的方法所生产的产品质量和品种有限，所以，目前苎麻产品还是以低支纱、粗厚织物为主，这在很大程度限制了吸湿透气性好、适合作夏季织物的苎麻产品的推广和应用，制约了苎麻产业的发展。
