甲壳素纤维纱线的研发与应用优化

甲壳素广泛存在于昆虫类、水生甲壳类的外壳和海藻的细胞壁中，如蟹、虾、鱿鱼骨、蛋壳、蟑螂、真菌等，是自然界仅次于纤维素的第2类化合物，也是除蛋白质以外数量最大的含氮化合物，它的化学名称叫作聚乙酰胺基葡萄糖。纯甲壳素是一种无味无毒的白色或灰白色半透明固体，在水、稀酸、稀碱以及一般的有机溶剂中难以溶解，如经浓碱处理脱去其中的乙酰基就变成可溶性甲壳素叫作甲壳胺或壳聚糖，它的化学名称为聚胺基葡萄糖。我们通常所指的甲壳素，大多数情况下就是指壳聚糖，在应用实践中，大多用的是壳聚糖。将甲壳素或壳聚糖粉末，选用适当的溶剂，采用溶液纺丝的方法便可以制备甲壳素纤维。

（一）甲壳素纤维的性能特点

甲壳素纤维的纵向形态特征与粘胶纤维相似，都有明显的沟槽，不同的是粘胶的横截面为皮芯层结构，而甲壳素截面芯层有很多细小的空隙，因而表现出良好的吸湿、导湿和放湿性能。

甲壳素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，因此对带负电荷的各类有害物质及有害细菌有强大的吸附作用，有效抑制有害细菌的活动，使其失去活性，从而达到抗菌的目的。

由于甲壳素纤维的分子结构中存在大量氨基，从而大大改善了甲壳素的溶解性和化学活性。这种纤维既具有植物纤维的结构又具有与人体骨胶原组织相似的结构，与人体有很好的相容性，表现出较好的医学特性。

（二）甲壳素纤维的适用产品

甲壳素纤维纺织品具有良好的服用性能，用它制成的面料具有挺括、抗皱、色泽鲜艳、色牢度好、手感柔和、吸湿透气性好等特点，面料可用于制作内衣、运动衣、床上用品及婴儿服装等。

用甲壳素制成的纤维属纯天然物质，具有抑菌、镇痛、吸湿、止痒等功能，用它可制成各种抑菌防臭纺织品，被称为甲壳素保健纺织品。

甲壳素纤维还具有良好的医学特性，其类似于人体骨胶原组织的结构及与人体组织的相容性，可以起到抑菌消炎、止血镇痛、促进伤口愈合等作用，可用于制备甲壳素缝线和人造皮肤等。

（三）甲壳素纤维的纺纱要点

甲壳素长丝可用于捻制或编制成医用可吸收缝合线或用于织造多种针织物或机织物；短纤维经过开松、梳理成网、叠网、针刺或水刺等加工可制成各种医用敷料；甲壳素短纤维还可进行纯纺或与棉、毛、麻、丝及其他化纤混纺，用于制作各种保健内衣、童装、运动衣、抗菌防臭袜及床上用品等。(www.xing528.com)

甲壳素短纤维纺纱，因纤维较粗、强力（尤其湿强）低、相对密度大，纺纱比较困难。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，可纺性较差。结合原料成本及纺纱特点，目前的甲壳素短纤维纱线产品，除医学上特殊用途外，主要以混纺产品为主，即将一定比例的甲壳素纤维与其他天然纤维或化学纤维进行混和纺纱。

（1）由于甲壳素纤维原料中束纤维含量较高，在开清棉之前对纤维进行预松解处理，以免在开清棉工序经多次打击形成萝卜丝状纤维束，防止梳棉工序产生大量棉结，影响成纱质量。针对甲壳素纤维偏粗，单强偏低，预处理宜采用“多松、少打、多落”的工艺路线，使纤维得到充分松解，便于纤维之间均匀混和，同时也为后道工序的顺利加工创造条件。

（2）清花主要注意防止纤维损伤。甲壳素纤维单独成卷时，工艺上应采取“薄喂、勤喂、多松少打、以梳代打、少落早落、充分混合”的原则；适当降低各机打手转速，防止纤维损伤；减小尘棒隔距，节约原料；增大棉卷加压、有效采取防粘卷措施，提高正卷率，控制棉卷重量不匀。

（3）梳棉工序应掌握“充分梳理、顺利转移、少落”的原则，工艺上采取大定量、低张力、低道夫速度、低锡林速度、加托棉板等措施；适当提高锡林与刺辊线速比（2.2∶1），保证纤维顺利转移，减少刺辊返花；适当放大锡林与盖板隔距，减少纤维损伤；提高除尘刀位置，增大除尘刀和小漏底入口与刺辊间隔距，减少后车肚落棉。

（4）并条工序在工艺上要采取“重加压、中定量、大隔距、通道光洁、防缠防堵”等措施。采用顺牵伸工艺，头并后区牵伸倍数偏大掌握以提高纤维伸直平行度，改善条子均匀度。

（5）由于甲壳素纤维相对密度大，高线密度，截面纤维根数少，加上同性电荷互相排斥，从而使纤维间抱和力较小，粗纱工序宜采用“小张力，大捻度、大隔距”的工艺原则，较大的粗纱捻系数既可避免粗纱机上卷绕和细纱机上退绕时不产生意外伸长，又可使细纱后区牵伸时纤维变速点稳定。粗纱定量偏大掌握，罗拉隔距比纺棉时适当放大，胶辊压力较纺棉时适当增大，使罗拉握持力适应牵伸力。

（6）细纱工序采用“小后区牵伸倍数，小钳口隔距，大后区隔距”的工艺配置，前档配置中等硬度胶辊，并适当加重压力，以提高成纱条干水平。由于目前甲壳素混纺纱多数用于针织纱，对成纱条干均匀度要求较高，故细纱工序重点是提高成纱条干均匀度、控制粗细节和毛羽。

（7）为了减少络筒对成纱质量的影响，最好采用自动络筒，纺纱张力小，合理设定电子清纱器参数，以减少筒纱的纱疵与毛羽，根据后道工序的要求，控制筒纱质量。

（8）控制好车间温湿度与半制品回潮率。由于甲壳素纤维回潮率较高，吸湿能力较强，回潮极不稳定，在使用前要对回潮高的甲壳素纤维进行烘干预处理，使其回潮率保持在10%左右。严格控制车间温湿度，并粗工序采用低温低湿控制，细纱工序采用高温低湿控制，各工序相对湿度控制范围是：清棉60%～64%，梳棉57%～62%，并粗55%～60%，细纱57%～62%，络筒60%～65%。