超轻质纤维是指密度小于1.0 g/cm3的纤维,水晶棉纤维是近年来从自然界中探索而来的—种天然植物纤维水晶棉纤维,密度为0.9 g/cm3,属于一种新型的超轻质纤维。该纤维是一种天然的中空纤维,纤维的中空度达到90%,纤维光泽好,呈现出水晶般光泽,纤维质地轻盈。水晶棉纤维长度比木棉长,中空度比木棉大,可纺性能比木棉好。水晶棉的种植过程环保,纤维可天然降解,可以作为化学纤维的一种替代纤维,有广阔的应用前景和市场发展潜力。水晶棉纤维的提取至今都是依靠人工剥取,这大大影响了水晶棉纤维的工业化生产。水晶棉纤维的研究目前处于起步阶段,前人曾就水晶棉纤维的纤维特性和可纺性能进行了初步探究,但还未涉及水晶棉纤维的提取原理和纤杂分离装置。本课题旨在针对水晶棉纤维的提取做相关初探。从水晶棉纤维与籽、囊的形态结构出发,对三者沉降性能进行了初步探究。在数学模型的建立方面,根据三者的形态结构不同,建立不同的数学模型,籽的沉降模型为球形,囊的沉降模型为片状体模型,水晶棉纤维的沉降模型为球形度模型。同时结合沉降实验,对三者的沉降数学模型做相应的论证。通过数学模型计算出水晶棉纤维的沉降速度为0.0583m/s,沉降实验测得水晶棉纤维的沉降速度为0.049～0.067m/s;籽的理论沉降速度为2.08m/s,沉降实验测得籽的速度为1.3～1.9m/s;考虑到经过开松后囊在输棉管道中的状态以及计算的精确性,取1/3囊的沉降速度作为研究对象,1/3囊的理论计算沉降速度为1.45m/s,沉降实验获得1/3囊的沉降速度为0.900 m/s～1.17 m/s.三者在沉降速度的分布区域存在差异性,尤其是纤维与杂质囊和籽的沉降速度差异性明显。结合水晶棉纤维和籽、囊的形状差异,本文提出机械打击和气流分离相结合的提取原理。喂入方式,采用单罗拉给棉板喂棉的方式。在开棉打手方面,考虑到水晶棉的内囊属于易碎杂质,故在机械打击开松的过程中需要设计专门的开松打手。本文采用的是矩形齿板式弹性薄金属打手,从齿深和齿的形状针对水晶棉果实结构和囊的形态做了专门的设计。在气流输送过程中,针对水晶棉纤维与其籽、囊的气流分离,本文设计不同角度的梳棉管弯道,利用Fluent软件进行模拟优化。模拟在不同角度弯管中,出杂口和管道内部气流的分布。并对模拟结果进行分析比较,选取合适的梳棉管弯道角度,提高分离过程中气流的利用率。最后,通过对水晶棉纤杂分离装置的测试,检验装置的可行性和相关性能。经过水晶棉纤杂分离装置后,水晶棉的含杂率从13%-15%降低到了2%～3%。在含杂率方面有了明显的降低。本课题研究的目的是期望通过水晶棉纤维提取原理和提取装置的初步探究,能够为水晶棉纤维提取的大规模工业化生产提供理论基础和生产建议。水晶棉纤维作为天然的纺织材料,加强对水晶棉纤维的研究,将具有显著的社会效益和经济效益。