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高品质汉麻产业化,多学科产学研协同创新的范本

 

 

汉麻因其天然的吸湿、快干、抑菌、防霉等功效,自古以来一直都是一种珍贵的生物质资源。然而,由于麻纤维的独特属性,加之传统加工工艺与设备的落后,致使汉麻纤维的应用水平不好,适用领域也较为局限。

随着国内外对于汉麻研发投入的加强,新技术与新设备不断升级,汉麻的品质得到大幅提升。汉麻纤维更加精细,终端产品的品质大幅提升,产业规模稳步扩大。这其中,2008年-2015年完成的“汉麻高效可控清洁化纺织加工关键技术与设备及其产业化”项目对于汉麻产业带来的促进作用功不可没。

经验收,该项目“加工技术和产品水平方面处于国际领先地位”。项目的顺利实施,不仅增加了农民的收入,促进了麻纺技术和设备的升级,推动了行业可持续发展,因此被授予2016年度“纺织之光”中国纺织工业联合会科学技术奖一等奖



料成材


 

上世纪70年代之后,寻找可循环与可再生的生物质资源成为各国的研究重点方向,欧美国家从上世纪90年代开始关注汉麻研究,而2000年左右,总后勤部军需装备研究所在国内首先展开了针对汉麻皮、杆、籽、叶的综合利用展开了系统的研究与开发。

汉麻,又名线麻、寒麻、火麻等,是一种低毒工业大麻。公元前三四千年前在中国黄河流域培育而成,后通过丝绸之路传向国外。据“汉麻高效可控清洁化纺织加工关键技术与设备及其产业化”项目第一完成人,中央军委后勤保障部军需装备研究所军用汉麻材料研究中心教授级高工郝新敏博士介绍,汉麻的在古代就被认为是一种性能优越的天然纤维,但是由于技术落后,应用领域局限在如绳索、麻袋、纳鞋底的绳子等比较粗犷的物品。

“随着对于汉麻不断的深入研究,我们发现汉麻浑身是宝。汉麻纤维是典型的绿色功能性纤维,具有吸湿、快干、舒爽、散热、防霉、抑菌、防紫外线、吸附异味等特性;此外,麻杆、麻籽、麻的叶、花、根等也都有极高的利用价值。”郝新敏说。

汉麻是一种具有优势的生物质资源,同时也是具有中国特色的天然纤维。《诗经·陈风·东门之池》中就曾记载到:“东门之池,可以沤麻。彼美淑姬,可以晤歌”。其中的沤麻指的就是传统的汉麻脱胶处理方式:将麻茎或已剥下的麻皮浸泡在水中,使之自然发酵,达到部分脱胶的目的。

据郝新敏介绍,汉麻纤维加工的主要瓶颈和制约因素有以下几个方面:一是传统汉麻的脱胶技术存在着生产效率低、纤维利用率低、脱除不均匀、污染严重等问题,而且汉麻单纤维长度较短,控制脱胶程度较难,这是国际纺织界多年来一直未能解决的技术难题。二是分纤技术极其落后,传统人工或半机械化敲麻水洗的效率低、品质差、耗水多。三是传统汉麻纤维加工工序长,生产设备落后,机械化和自动化程度低,劳动强度大,生产效率低。四是传统汉麻纤维梳理加工造成了麻粒多、短绒多、可控性差、损耗大和长短不分、粗细不分,高支纤维无法取得,更谈不上高支纱,成纱品质差。五是纺纱加工技术和设备落后,无法高效、可控、清洁化生产;同时汉麻纱线品种单一,质量差,直接影响后续纺织品的开发。六是汉麻纤维染色及后整理技术研究不足,造成汉麻纤维制品色牢度差、品质低下、功能性不足、应用受到限制。

 

为了让这种具有优异性能的材料变成可纺、可应用的纤维新材料,项目组联合纤维制造、纺纱、染整、纺机等多学科产学研力量进行全产业链协同创新,研发了新的纤维、纺纱加工技术及相应成套装备,建设工业化生产线,开发了高品质汉麻纤维,使汉麻纤维和纱线做到精细可控,为高品质汉麻纺织品的开发奠定了基础。

云南汉麻新材料科技有限公司在总后勤部军需装备研究所的技术支持和指导下,共同设计并建造了年产5000吨汉麻纤维加工厂。2009年4月已完成了一期年产2000吨汉麻纤维生产厂的建设。2013年完成了二期工程,实现了年产5000吨高品质汉麻纤维的生产。自投产以来,已累计生产各类汉麻纤维6800吨。

批量生产证明:项目组自主创新研发的新技术、新工艺和新设备,保证了汉麻纤维的品质和性能,所生产的汉麻长纤维麻条和短纤维具有平均长度可控,短纤率低,克服了传统生产工艺长短不分的问题;纤维强度高,含杂率小,手感柔软,可纺性能及混纺性能优异;棉型汉麻纤维线密度小(分裂度可达3200Nm以上),细度差异小,解决了传统生产中纤维粗细不分的问题。“经检测,纯纺纱可达60Nm以上,麻棉(55/45)纱可达100S以上,指标超过国标优等品。所生产的汉麻纤维功能性强,具有抗菌、防霉、防臭、防螨、防紫外、吸湿快干、吸附异味等功能,为高性能和高品质纺织品应用与开发奠定了基础。”郝新敏说道。

此外,项目组新设计的工业化生产线具有先进性和科学性,清洁生产和节能减排效果明显。通过新发明成套设备的自动化和生产效率提高,自然太阳能的合理利用及热能回用技术的采用,所生产的汉麻纤维能耗比常规工艺降低25%以上;由于采用减排技术和中水过滤回用技术,汉麻纤维综合污水排放控制在350m3 /吨以下,比传统工艺(750m3 /吨精干麻)减排85%。汉麻纤维综合制成率在48%以上,优等率在95%以上,而传统加工韧皮纤维利用率低于40%。



材成器


 

解决了原材料问题,如何使用好汉麻纤维做出好的产品成为这个项目重点要解决的问题。

“纤维的品质好不一定做出的成品就好。”郝新敏告诉本刊记者,国内目前缺乏具有长期性的纤维品牌,过于追求短期的轰动效应,而忽视了纤维的功能性和品质的提升有效结合。站在消费者的角度把产业链做好,让消费者体验到才是关键。

2011年开始,该项目组对汉麻纤维纯纺和混纺进行了系统研究,研发了汉麻纤维混纺双清双梳纺纱技术,使高比例、高支汉麻纤维混纺纱品质有了质的飞越;自主发明了潮态纺纺纱新技术,汉麻纤维湿强大于干强,汉麻纤维表面软化改性技术还可以延缓汉麻纤维内部水分流失,增加纱线强力,提高了高支汉麻纯纺质量;研发了汉麻紧密赛络纺纱技术,提高汉麻纤维可纺性,汉麻纤维在纺纱过程中浮游纤维得到了有效控制,提高汉麻纯纺/混纺纱的质量品质;研发了汉麻纤维气流新型纺纱技术,使汉麻混纺落麻得以充分利用,提高了汉麻纤维的利用率。

2013年,项目组根据市场需求系统论证了汉麻纤维纺纱产业化的可能性,研究设计了汉麻纤维纺纱新工艺流程,并于2014年在湖北嘉鱼建设了一条年产5000吨汉麻纤维纱线生产线。整个生产工艺全部按照汉麻纤维特点设计,具有生产工艺先进、设备自动化程度高、生产工艺设备齐全,可有效提高纱线品种和降低生产成本;采用汉麻纤维新的纺纱工艺技术,对汉麻纤维自身性能不造成损伤,保留了汉麻纤维具有的吸湿快干、抗菌抑菌、防霉、抗紫外线、耐腐蚀的优良特性。

谈及项目实施过程中的难点,郝新敏说道:“最初在是否要研发新的纤维加工方法和新设备上是有争议的,有人认为用以前的修改一下就可以了,毕竟研发意味着需要更高的投入以及花费更多的精力。但我认为不做则已,要做就做一套全世界都没有的全新的生产线,这才是真正的推动技术进步,也是科研工作真正需要挑战的。

 

最终,项目组形成了从工艺到设备、原料到成品、产品到标准、技术到产业化的全方位创新体系,实现了节能减排、高效、可控、精细的目标。主要技术内容包括:发明了“机械—生物—高温漂洗”三位一体环保脱胶新工艺和设备,突破了传统工艺污染、耗能、均匀和可控的技术瓶颈。发明了连续化带状分纤水洗、漂洗柔软和快速渗透养生新工艺和设备,国际上首次实现韧皮纤维连续化加工,降低了劳动强度,减少了污水排放,提高了精干麻分裂度、均匀性、柔软性和生产效率。研发了预梳成条、牵切梳理、精梳分理、精细梳理等麻类前纺新工艺和设备,实现了纤维的长短和粗细可控,清洁化和利用率大幅提升。研发了汉麻纤维双清双梳、紧密赛络和潮态等纺纱关键工艺和设备,实现了高比例混纺、高支化、清洁化生产。研究了汉麻混纺产品染色、柔软及抗皱等关键技术,研制了功能性汉麻系列纺织品。

该项目累计申请国家发明专利26项,授权15项,实用新型授权10项,美国专利授权1项,获中国发明协会金奖1项。制订国标6项、行标2项、军标2项。

发布时间:2018-5-24 浏览次数:287
 
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