摘 要：本发明公开了一种具有立体结构的黄麻环保棕垫生产工艺，涉及黄麻棕垫生产技术领域，包括以下步骤：S1原料预处理：将黄麻原麻依次经阴离子表面活性剂溶液浸泡、果胶酶处理、木质素过氧化物酶处理及烧碱煮练三级脱胶，再经逆流清洗和真空干燥，获得柔韧纤维；S2原纤维混合：将预处理后的黄麻纤维与棕榈纤维、苎麻纤维按比例混合，形成混合纤维原料；S3开松梳理：混合纤维经双向开松机松散化处理，再通过梳理机制备成絮状纤维丝；S4往复铺网：利用抽风机将絮状纤维丝喷送至铺网机，铺网机沿垂直于喷出方向以1.5?2.5m/s速度匀速往复运动，能够提升纤维柔韧性、构建三维支撑结构、消除甲醛添加源。
技术要点
1.一种具有立体结构的黄麻环保棕垫生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1原料预处理：将黄麻原麻依次经阴离子表面活性剂溶液浸泡、果胶酶处理、木质素过氧化物酶处理及烧碱煮练三级脱胶，再经逆流清洗和真空干燥，获得柔韧纤维；
S2原纤维混合：将预处理后的黄麻纤维与棕榈纤维、苎麻纤维按比例混合，形成混合纤维原料；
S3开松梳理：混合纤维经双向开松机松散化处理，再通过梳理机制备成絮状纤维丝；
S4往复铺网：利用抽风机将絮状纤维丝喷送至铺网机，铺网机沿垂直于喷出方向以1.5?2.5m/s速度匀速往复运动，形成厚度为3?10cm的均匀交错纤维层；
S5立体针刺：采用斜针针刺机刺纤维层，穿刺深度为纤维层厚度的70%?90%，使纤维丝倾斜穿插形成孔隙率60%?80%的三维网状结构；
S6后处理成型：对针刺后的纤维层进行热压定型，再包覆网眼布与针织面料，制得成品棕垫；
S7边料回收：针刺和切割产生的边料及粉料经输送线一输送至分离输送线，然后分离粉料，边料经回料板返回至开松机与梳理机之间的传送线。
2.根据权利要求1所述的一种具有立体结构的黄麻环保棕垫生产工艺，其特征在于：步骤S1中，烧碱煮练的温度为80±10℃，时长为50±5min；真空干燥温度为40?60℃，时长10?20h。
3.根据权利要求1所述的一种具有立体结构的黄麻环保棕垫生产工艺，其特征在于：步骤S2中，黄麻纤维、棕榈纤维与苎麻纤维的混合比例为6：3：1或者6：2：2。
4.根据权利要求1所述的一种具有立体结构的黄麻环保棕垫生产工艺，其特征在于：步骤S5中，斜针针刺机的针头与竖直方向夹角为10°±2°，穿刺深度为纤维层厚度的80%±5%。
5.根据权利要求1所述的一种具有立体结构的黄麻环保棕垫生产工艺，其特征在于：步骤S6中，热压定型的温度为120?150℃，压力为5?10MPa，时长为3?8min。
6.根据权利要求1所述的一种具有立体结构的黄麻环保棕垫生产工艺，其特征在于：步骤S6中，网眼布为聚酯材质，克重80?120g/m2；针织面料为苎麻混纺材质，透气率≥500L/m2/s。
7.根据权利要求1所述的一种具有立体结构的黄麻环保棕垫生产工艺，其特征在于：步骤S7中，分离粉料时通过拍打板振动对其进行分离，拍打板位于相邻辊筒间隙，拍打板上升高度高于辊筒顶部10?15mm。
8.根据权利要求1所述的一种具有立体结构的黄麻环保棕垫生产工艺，其特征在于：步骤S7中，分离输送线采用辊筒式结构，辊筒式分离输送线的辊筒间距为20?30mm，辊筒转速为10?15rpm。
9.根据权利要求1所述的一种具有立体结构的黄麻环保棕垫生产工艺，其特征在于：步骤S5中，斜针针刺机穿刺频率300?500次/分钟。
10.根据权利要求1所述的一种具有立体结构的黄麻环保棕垫生产工艺，其特征在于：成品棕垫的密度为80?120kg/m3，回弹率≥90%，甲醛含量≤0.05mg/kg。
技术领域
本发明涉及黄麻棕垫生产技术领域，具体为一种具有立体结构的黄麻环保棕垫生产工艺。
背景技术
黄麻环保棕垫是以天然黄麻纤维为核心原料制成的家居用品，其纤维来源于黄麻植物的茎皮，具有天然可降解性和环境友好性。相较于传统椰棕或山棕材质，黄麻纤维凭借细长柔韧的物理特性，能够通过物理编织形成紧密的网状结构，赋予棕垫良好的透气性与吸湿散湿功能。此外，黄麻纤维天然蕴含的抗菌成分（如果胶、木质素等）可有效抑制细菌和螨虫滋生，减少睡眠过程中的过敏风险。此类棕垫广泛应用于床垫、地垫、坐垫等领域，尤其适合对环保性和健康性要求较高的消费场景，如母婴用品、医疗康复设施等;
当前黄麻棕垫的生产工艺仍存在显著不足。在原料处理环节，传统方法对黄麻原麻的脱胶预处理较为简单，仅通过单一化学浸泡或机械梳理去除杂质，导致纤维柔韧性不足。这种处理方式无法充分分解纤维中的果胶和木质素，使得最终制成的棕垫硬度偏高、回弹性差，长期使用易出现塌陷或断裂问题。在成型工艺上，多数技术依赖垂直针刺方式固定纤维层，纤维丝仅通过上下穿刺形成平面交织结构，缺乏立体支撑力。这种结构在受压时难以均匀分散应力，进一步加剧了棕垫变形风险。此外，为提升纤维粘合强度，部分工艺需添加化学胶黏剂（如脲醛树脂），导致成品残留甲醛等有害物质，不仅违反环保理念，还可能引发室内空气污染，威胁使用者健康，为此，我们提出一种具有立体结构的黄麻环保棕垫生产工艺。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种具有立体结构的黄麻环保棕垫生产工艺，能够提升纤维柔韧性、构建三维支撑结构、消除甲醛添加源，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有立体结构的黄麻环保棕垫生产工艺，包括以下步骤：
S1原料预处理：将黄麻原麻依次经阴离子表面活性剂溶液浸泡、果胶酶处理、木质素过氧化物酶处理及烧碱煮练三级脱胶，再经逆流清洗和真空干燥，获得柔韧纤维；
S2原纤维混合：将预处理后的黄麻纤维与棕榈纤维、苎麻纤维按比例混合，形成混合纤维原料；
S3开松梳理：混合纤维经双向开松机松散化处理，再通过梳理机制备成絮状纤维丝；
S4往复铺网：利用抽风机将絮状纤维丝喷送至铺网机，铺网机沿垂直于喷出方向以1.5?2.5m/s速度匀速往复运动，形成厚度为3?10cm的均匀交错纤维层；
S5立体针刺：采用斜针针刺机刺纤维层，穿刺深度为纤维层厚度的70%?90%，使纤维丝倾斜穿插形成孔隙率60%?80%的三维网状结构；
S6后处理成型：对针刺后的纤维层进行热压定型，再包覆网眼布与针织面料，制得成品棕垫；
S7边料回收：针刺和切割产生的边料及粉料经输送线一输送至分离输送线，然后分离粉料，边料经回料板返回至开松机与梳理机之间的传送线。
进一步的，步骤S1中，烧碱煮练的温度为80±10℃，时长为50±5min；真空干燥温度为40?60℃，时长10?20h。
进一步的，步骤S2中，黄麻纤维、棕榈纤维与苎麻纤维的混合比例为6：3：1或者6：2：2。
进一步的，步骤S5中，斜针针刺机的针头与竖直方向夹角为10°±2°，穿刺深度为纤维层厚度的80%±5%。
进一步的，步骤S6中，热压定型的温度为120?150℃，压力为5?10MPa，时长为3?8min。
进一步的，步骤S6中，网眼布为聚酯材质，克重80?120g/m2；针织面料为苎麻混纺材质，透气率≥500L/m2/s。
进一步的，步骤S7中，分离粉料时通过拍打板振动对其进行分离，拍打板位于相邻辊筒间隙，拍打板上升高度高于辊筒顶部10?15mm。
进一步的，步骤S7中，分离输送线采用辊筒式结构，辊筒式分离输送线的辊筒间距为20?30mm，辊筒转速为10?15rpm。
进一步的，步骤S5中，斜针针刺机穿刺频率300?500次/分钟。
进一步的，成品棕垫的密度为80?120kg/m3，回弹率≥90%，甲醛含量≤0.05mg/kg。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本具有立体结构的黄麻环保棕垫生产工艺，具有以下好处：
1、通过三级生物化学协同脱胶工艺，充分分解纤维杂质并保留天然抗菌成分，结合全程无化学胶黏剂的立体针刺成型方式，从源头避免甲醛等有害物质残留，确保成品达到食品级安全标准，满足母婴及医疗场景的严苛健康需求；
2、采用特定倾角的斜针穿刺技术，使纤维丝以倾斜交锁方式形成高孔隙率三维网状骨架；该结构通过纤维间的物理互锁产生多向弹性支撑，有效分散应力并抑制纤维滑移，在长期受压工况下仍能维持高回弹特性，彻底解决传统垂直穿刺导致的塌陷变形问题；
3、通过采用振动拍打式边料分离系统，依托辊筒输送线与动态拍打板的协同作用，精准分离可回用纤维与废料粉屑；纯净边料自动返回主生产线再利用，不仅减少原料损耗20%以上，更从工艺源头削减固体废物排放，契合绿色制造理。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种具有立体结构的黄麻环保棕垫生产工艺，包括以下步骤：
S1原料预处理：将黄麻原麻依次经阴离子表面活性剂溶液浸泡、果胶酶处理、木质素过氧化物酶处理及烧碱煮练三级脱胶，再经逆流清洗和真空干燥，获得柔韧纤维，烧碱煮练的温度为80±10℃，时长为50±5min；真空干燥温度为40?60℃，时长10?20h，通过原料预处理能够有效去除杂质，提升纤维纯净度和柔韧性；
S2原纤维混合：将预处理后的黄麻纤维与棕榈纤维、苎麻纤维按比例混合，形成混合纤维原料，黄麻纤维、棕榈纤维与苎麻纤维的混合比例为6：3：1或者6：2：2，通过原纤维混合能够综合不同纤维特性，优化成品性能；
S3开松梳理：混合纤维经双向开松机松散化处理，再通过梳理机制备成絮状纤维丝，通过开松处理能够使纤维松散、分离，便于后续加工；
S4往复铺网：利用抽风机将絮状纤维丝喷送至铺网机，铺网机沿垂直于喷出方向以1.5?2.5m/s速度匀速往复运动，形成厚度为3?10cm的均匀交错纤维层，通过往复铺网能够形成均匀、蓬松、方向交错的纤维层基础；
S5立体针刺：采用斜针针刺机刺纤维层，穿刺深度为纤维层厚度的70%?90%，使纤维丝倾斜穿插形成孔隙率60%?80%的三维网状结构，斜针针刺机的针头与竖直方向夹角为10°±2°，穿刺深度为纤维层厚度的80%±5%，斜针针刺机穿刺频率300?500次/分钟，通过立体针刺能够形成立体支撑结构，增强回弹和透气；
S6后处理成型：对针刺后的纤维层进行热压定型，再包覆网眼布与针织面料，制得成品棕垫，热压定型的温度为120?150℃，压力为5?10MPa，时长为3?8min，网眼布为聚酯材质，克重80?120g/m2；针织面料为苎麻混纺材质，透气率≥500L/m2/s，通过后处理能够稳固生产出的棕垫结构，提升舒适感和外观；
S7边料回收：针刺和切割产生的边料及粉料经输送线一输送至分离输送线，然后分离粉料，边料经回料板返回至开松机与梳理机之间的传送线，分离粉料时通过拍打板振动对其进行分离，拍打板位于相邻辊筒间隙，拍打板上升高度高于辊筒顶部10?15mm，分离输送线采用辊筒式结构，辊筒式分离输送线的辊筒间距为20?30mm，辊筒转速为10?15rpm，通过进行边料回收能够减少浪费，提高原料利用率。
成品棕垫的密度为80?120kg/m3，回弹率≥90%，甲醛含量≤0.05mg/kg。
本发明提供以下实施例:
实施例一：
S1原料预处理:首先将黄麻原麻置于45℃阴离子表面活性剂溶液中浸泡40分钟，随后转移至45℃果胶酶处理液中反应45分钟，再放入40℃木质素过氧化物酶溶液处理40分钟。接着进行烧碱煮练，在85℃条件下持续处理50分钟。最后经逆流清洗后，于50℃真空干燥箱中干燥15小时，得到柔韧纤维束。
S2纤维混合:将预处理后的黄麻纤维与棕榈纤维、苎麻纤维按6:3:1比例混合，投入搅拌机均匀混合10分钟形成原料。
S3开松梳理:混合纤维通过双向开松机进行松散化处理，随后由梳理机分解为絮状纤维丝。
S4往复铺网:抽风机将纤维丝喷送至铺网机平台，铺网机沿垂直于喷出方向以2.0m/s速度匀速往复运动，最终形成厚度5cm的均匀交错纤维层。
S5立体针刺:采用针头夹角10°的斜针针刺机，以400次/分钟频率穿刺纤维层，穿刺深度达纤维层厚度的80%，形成孔隙率70%的三维互锁网状结构。
S6后处理与包覆:在135℃、7MPa压力下热压定型5分钟，随后包覆克重100g/m2的聚酯网眼布，最外层覆盖透气率550L/m2/s的苎麻混纺针织面料。
S7边料回收:切割产生的边料经辊筒间距25mm的分离输送线传送，在转速12rpm状态下，由高于辊筒顶面12mm的拍打板振动分离粉料，纯净边料通过回料板返回开松工序再利用。
成品特性:密度95kg/m3，回弹率92%，甲醛含量0.03mg/kg（低于检测限）。
实施例二:
S1原料预处理:将黄麻原麻置于45℃阴离子表面活性剂溶液中浸泡40分钟，随后转移至45℃果胶酶处理液中反应45分钟，再放入40℃木质素过氧化物酶溶液处理40分钟。接着进行烧碱煮练，在90℃条件下持续处理45分钟。最后经逆流清洗后，于50℃真空干燥箱中干燥15小时，得到柔韧纤维束。
S2纤维混合:将预处理后的黄麻纤维与棕榈纤维、苎麻纤维按6:2:2比例混合，投入搅拌机均匀混合10分钟形成原料。
S3开松梳理:混合纤维通过双向开松机进行松散化处理，随后由梳理机分解为絮状纤维丝。
S4往复铺网:抽风机将纤维丝喷送至铺网机平台，铺网机沿垂直于喷出方向以2.0m/s速度匀速往复运动，最终形成厚度5cm的均匀交错纤维层。
S5立体针刺:采用针头夹角12°的斜针针刺机，以450次/分钟频率穿刺纤维层，穿刺深度达纤维层厚度的85%，形成孔隙率65%的三维互锁网状结构。
S6后处理与包覆:在150℃、10MPa压力下热压定型3分钟，随后包覆克重120g/m2的聚酯网眼布，最外层覆盖透气率600L/m2/s的苎麻混纺针织面料。
S7边料回收:切割产生的边料经辊筒间距25mm的分离输送线传送，在转速12rpm状态下，由高于辊筒顶面12mm的拍打板振动分离粉料，纯净边料通过回料板返回开松工序再利用。
成品特性：密度110kg/m3，回弹率95%，适用于医疗床垫等高承重场景。
实施例三:
S1原料预处理:将黄麻原麻置于45℃阴离子表面活性剂溶液中浸泡40分钟，随后转移至45℃果胶酶处理液中反应45分钟，再放入40℃木质素过氧化物酶溶液处理40分钟。接着进行烧碱煮练，在80℃条件下持续处理55分钟。最后经逆流清洗后，于40℃真空干燥箱中干燥20小时，得到柔韧纤维束。
S2纤维混合:将预处理后的黄麻纤维与棕榈纤维、苎麻纤维按6:3:1比例混合，投入搅拌机均匀混合10分钟形成原料。
S3开松梳理:混合纤维通过双向开松机进行松散化处理，随后由梳理机分解为絮状纤维丝。
S4往复铺网:抽风机将纤维丝喷送至铺网机平台，铺网机沿垂直于喷出方向以2.0m/s速度匀速往复运动，最终形成厚度5cm的均匀交错纤维层。
S5立体针刺:采用针头夹角8°的斜针针刺机，以350次/分钟频率穿刺纤维层，穿刺深度达纤维层厚度的75%，形成孔隙率60%的三维互锁网状结构。
S6后处理与包覆:在120℃、5MPa压力下热压定型8分钟，随后包覆克重100g/m2的聚酯网眼布，最外层覆盖透气率550L/m2/s的苎麻混纺针织面料。
S7边料回收:切割产生的边料经辊筒间距20mm的分离输送线传送，在转速15rpm状态下，由高于辊筒顶面15mm的拍打板振动分离粉料，纯净边料通过回料板返回开松工序再利用本发明的好处：本工艺通过三级脱胶（表面活性剂、酶解、碱煮）和纤维混合（黄麻/棕榈/苎麻优化配比），显著提升原料柔韧性与功能性；创新采用斜针穿刺技术（针头倾角10°±2°，深度80%±5%），使纤维形成高孔隙率三维网状结构，大幅增强棕垫回弹性与抗塌陷能力；结合精准控制的热压定型（120?150℃/5?10MPa）稳定内部构造；同步设计边料回收系统，通过振动分离与辊筒输送实现废料循环利用，兼顾产品高性能与环保生产。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
文章摘自国家发明专利，一种具有立体结构的黄麻环保棕垫生产工艺，发明人：张光林，方东阳，曹得财，申请号：202511229779.9，申请日：2025.08.29
