一種蕁麻脫膠工藝的製作方法

2023-08-05 07:42:41

一種蕁麻脫膠工藝的製作方法
【專利摘要】一種蕁麻脫膠工藝，針對目前化學脫膠過程化學藥品使用量大、纖維強力損傷率較高、環境汙染嚴重等問題，提供一種高壓水射流-微生物發酵脫膠的方法。首先利用高壓水射流裝置產生的多股微細水射流連續不斷地作用於蕁麻韌皮纖維，使韌皮纖維的結構鬆散，膠質複合體斷裂並分解脫落，大部分膠質被去除。然後將高壓水射流處理後的蕁麻纖維置於發酵罐中，通過微生物發酵及其產生的生物酶的分解作用去除殘餘的膠質和部分木質素。該脫膠工藝可以有效製取天然生物纖維，具有成本低、速度快、清淨率高、不損傷纖維、不汙染環境等特點。
【專利說明】一種蕁麻脫膠工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及麻類脫膠【技術領域】，具體涉及一種蕁麻脫膠工藝。
【背景技術】
[0002]蕁麻是主產於中國南方的野生天然纖維，屬於麻類纖維的一種，在我國的西北、華北及東北地區分布廣泛，用於中藥具有祛風通絡、抗炎等特殊功效。蕁麻單纖維長度較長，質地潔白、細軟，可作為紡織原料。
[0003]蕁麻纖維與有機合成纖維相比，具有價廉質輕、強度和模量適當等優點，而且屬可再生資源，可自然降解。此外，開發和利用蕁麻纖維，符合當前國家著力發展生物基材料產業體系和綠色加工等核心技術的政策，有利於降低材料工業對石油資源的過度依賴。
[0004]蕁麻纖維成分中以纖維素為主，非纖維素成分主要為半纖維素、木質素、果膠等，這些纖維素共生物增加了脫膠的難度。其中蕁麻纖維中纖維素的含量較少，只佔43%左右。蕁麻含有豐富的半纖維素，主要是以聚戊糖類為主，單體為C5H8O4，是脫膠過程中的主要對象之一。蕁麻木質素含量約13%，其大分子是由C6-C8結構單元的苯丙烷構成。此外，纖維還包含果膠等不溶於水的多糖類物質，與纖維素、半纖維素、木質素等相互網絡在一起，形成膠質複合體，增加了脫膠的難度，而脫膠質量的好壞直接影響到纖維的產量和應用價值。
[0005]目前工業上主要採用化學脫膠工藝製取麻類纖維，脫膠工藝流程一般採用一次浸酸、二次鹼煮技術，為了彌補化學藥品作用的不足，往往還輔以一定的機械物理作用，導致脫膠後纖維短纖含率高、脫膠製成率低、手感粗硬，並且裸露出的纖維素被破壞的程度大，纖維強度低，難以達到工藝纖維的要求。
[0006]高壓水射流技術是近年來在國際上興起的一門高科技技術。使用高壓泵打出高壓水，並經過一定管路到達噴嘴，再把高壓力低流速的水轉換為高壓力高流速的射流，然後射流以其很高的衝擊動能，連續不斷地作用在被衝擊物的表面，從而使垢物脫落，最終實現清洗目的。隨著現代社會對工作效率、潔淨率及環保要求的不斷提高，高壓水射流技術在我國的普及應用是必然趨勢。
[0007]將高壓水射流技術用於麻類脫膠【技術領域】，並與傳統的微生物脫膠方法相結合，可以形成一種新型的麻類脫膠技術，可以有效製取天然生物纖維，具有成本低、速度快、清淨率高、不損傷纖維、不汙染環境等特點，所製取的麻纖維具有殘膠率低、手感柔軟、懸垂性好、亮度好等優點。

【發明內容】

[0008]本發明的第一個目的是針對傳統脫膠方法過程中脫膠效率低、纖維損傷大、環境汙染嚴重等問題，提供一種利用高壓水射流技術對蕁麻纖維進行脫膠的方法，所製取的蕁麻纖維質地潔白、細軟，可作為紡織原料。該方法大大降低了化學藥品的使用量，分纖度更高且纖維損傷率低，能使膠質去除更徹底，縮短了脫膠流程。
[0009]本發明的第二個目的是提供一種新型的脫膠工藝配方，該工藝既能夠製備一種殘膠率低、細度高、手感柔軟、可紡性能優良的精細化蕁麻纖維，而且能夠保留蕁麻原麻中的有益成分，具有良好的衛生保健性，提高紡織品的服用性能。
[0010]本發明的實現方法如下:
[0011 ]為實現本發明的第一個目的，首先利用高壓水射流技術對蕁麻纖維進行初步脫膠處理，通過高壓產生的多股微細水射流以其很高的衝擊動能，連續不斷地作用於蕁麻韌皮纖維，使韌皮纖維的結構鬆散，膠質複合體斷裂，部分膠質大分子分解成小分子並脫落，大本分膠質被去除。
[0012]為實現本發明的第二個目的，將高壓水射流處理後的蕁麻纖維置於發酵罐中，通過微生物發酵及其產生的生物酶的分解作用去除蕁麻纖維中殘餘的膠質和部分木質素。使脫膠後的蕁麻纖維殘膠率在2.0%以下，纖維光澤好，柔軟，能滿足紡織印染等後加工的要求。
[0013]本發明提供的高壓水射流-微生物發酵脫膠的方法的工藝流程如下:
[0014]蕁麻原麻一溫水浸泡處理一高壓水射流處理一微生物發酵處理一水洗一柔軟劑處理一脫水一蕁麻纖維。
[0015]工藝設備:ZX.2268高壓水射流清洗機(蘇州蘇普曼機電設備有限公司)，SPX-250B型生物培養箱，發酵罐，電子天平等。
[0016]所述的蕁麻原麻為成熟後經機械剝麻分離出的蕁麻韌皮，露天放置30天晾乾。
[0017]將蕁麻原麻置於20?30°C左右的水中浸泡12h，取出晾至不滴水為止，然後調節試樣含水率為150%。
[0018]所述的高壓水射流處理是利用高壓技術可以把普通的自來水加壓到一定壓力，然後再通過噴水板的噴水孔噴射形成多股高速微細水射流，垂直射向纖維網。高流速的水射流以其很高的衝擊動能，連續不斷地作用在被清洗的蕁麻纖維。由於水射流具有很高的衝擊動能，可使纖維大分子內部結構變得鬆弛，同時使單纖維間的弱結構被破壞而分離。同時伴隨著部分膠質大分子的分解，膠質與纖維素分離並脫落，從而達到脫膠的目的。此外，高速水射流在纖維表面及內部形成大量的微孔結構，便於後續採用微生物處理。
[0019]本專利中高壓水射流處理的具體操作工藝:
[0020]I)首先將浸泡後的蕁麻原麻平鋪於高壓水射流處理槽內，該處理槽轉速約10?15轉/分；
[0021]2)通過高壓泵將自來水加壓到60?IOOMpa壓力，高壓泵連接兩個噴水板，每個噴水板面積為0.6m2,每個噴水板上有400?600個噴水孔,噴水孔直徑約0.9?1.5mm,可形成75?120m/s的高速射流，而且自來水中要加入3?5%的可溶性乳化油，每次處理原麻10?15kg,處理時間為20?30min ；
[0022]3)高壓水射流垂直射向鋪展開的蕁麻原麻，一方面，噴水板距離原麻材料約2?3cm，在高速水射流的衝擊作用下，蕁麻纖維間的弱結構被破壞而分離，膠質與纖維素分離並脫落；另一方面，高壓水射流處理槽轉速約10?15轉/分，在高速水射流穿插的水力作用下，蕁麻纖維產生位移、分散，從而使纖維得到充分的脫膠處理。
[0023]該工藝條件具有以下優點:1)高壓水射流清洗不會損傷被蕁麻纖維；2)高壓水射流是用普通自來水，不汙染環境，脫膠效率高。
[0024]所述的微生物發酵處理是將高壓水射流處理後的蕁麻纖維置於發酵罐中，通過微生物發酵及其產生的生物酶的分解作用去除蕁麻纖維中殘餘的膠質和部分木質素。
[0025]本發明中微生物發酵處理的工藝為:將選育分離好的脫膠微生物置於肉湯培養液中，在30?40°C，150r/min振蕩培養5h，完成活化；然後進行擴大培養，再將培養好的菌液倒入Im3反應釜中，再於30?40°C條件下培養5h。然後將將IOkg蕁麻纖維於反應釜中，自然pH值，浴比1: 15?20，發酵周期24?36h，發酵溫度30?40°C，攪拌80?100r/min左右。
[0026]由於高壓水射流處理可以使蕁麻單根纖維充分分離，在纖維表面及內部形成大量的微孔結構；並且高壓水射流打開了纖維素和半纖維素的纖維結構，使纖維大分子內部結構變得鬆弛，有利於微生物及其產生的生物酶進入到到纖維孔隙，微生物和酶液液與膠質的接觸面積增加，從而發揮最大的脫膠功效，可充分去除殘餘的膠質。
[0027]所述的柔軟劑處理參數為氨基改性有機矽柔軟劑5ml/L，溫度30?40°C，處理時間15?20分鐘，浴比I: 15。
[0028]本發明的有益效果在於:採用高壓水射流-微生物發酵脫膠技術對蕁麻進行脫膠，大大降低了化學藥品的使用量，脫膠效率高且纖維損傷率小，所製取的麻纖維殘膠率在2%以下，增強了纖維的毛羽感，使織物更柔軟，透氣性好。綜上所述，本發明解決了現有技術化學藥品使用量大、汙染重、殘膠率高、纖維粗硬等難題，達到縮短工藝流程、發酵效果穩定、設施結構簡單、操作方便、運行成本低的效果。
【具體實施方式】
[0029]一種高壓水射流-微生物發酵脫膠的方法，首先利用高壓水射流技術對蕁麻纖維進行初步脫膠處理，通過高壓水射流的衝擊作用使韌皮纖維的結構鬆散，膠質大分子分解成小分子並脫落，大本分膠質被去除。然後通過微生物發酵及其產生的生物酶的分解作用去除蕁麻纖維中殘餘的膠質和部分木質素。脫膠後的蕁麻纖維殘膠率在2.0%以下，纖維光澤好，柔軟，能滿足紡織印染等後加工的要求。
[0030]脫膠工藝流程如下:
[0031]蕁麻原麻一溫水浸泡處理一高壓水射流處理一微生物發酵處理一水洗一柔軟劑處理一脫水一蕁麻纖維。
[0032]實施例1
[0033]I)將蕁麻原麻置於20?30°C左右的水中浸泡8?12h，取出晾至不滴水為止，然後調節試樣含水率為120?150%。
[0034]2)將一定含水率的蕁麻原麻置於高壓水射流處理槽內，該處理槽轉速約10?15轉/分。通過高壓泵將自來水加壓到60Mpa壓力，高壓泵連接兩個噴水板，噴水板距離原麻材料約2?3cm,每個噴水板面積為0.6m2,噴水板上有600個噴水孔,噴水板的噴水孔直徑約0.9mm。噴水板距離原麻材料約2?3cm可形成75m/s的高速射流,水中要加入5%的可溶性乳化油，垂直射向鋪展開的蕁麻原麻。每次處理原麻10kg，處理時間為30min。
[0035]3)將選育分離好的脫膠微生物活化並擴大培養後，與蕁麻纖維一起置於反應釜中，自然pH值，浴比1: 20，發酵周期24h，發酵溫度30?40°C，攪拌80?100r/min左右。
[0036]4)柔軟劑處理參數為氨基改性有機矽柔軟劑5ml/L，溫度30?40°C，處理時間15?20分鐘，浴比I: 15。[0037]經上述方法所製取的蕁麻纖維殘膠率約為0.8%，平均單纖維長度約為32.5mm,平均單纖維細度0.66tex，纖維柔軟，可以滿足紡織加工的要求。
[0038]實施例2
[0039]I)將蕁麻原麻置於20?30°C左右的水中浸泡8?12h，取出晾至不滴水為止，然後調節試樣含水率為120?150%。
[0040]2)將一定含水率的蕁麻原麻置於高壓水射流處理槽內，該處理槽轉速約10?15轉/分。通過高壓泵將自來水加壓到SOMpa壓力，高壓泵連接兩個噴水板，每個噴水板面積為0.6m2,噴水板上有500個噴水孔,噴水板的噴水孔直徑約1.2mm。噴水板距離原麻材料約2?3cm,可形成95m/s的高速射流,垂直射向鋪展開的蕁麻原麻。水中要加入3%的可溶性乳化油，每次處理原麻10kg，處理時間為30min。
[0041]3)將選育分離好的脫膠微生物活化並擴大培養後，與蕁麻纖維一起置於反應釜中，自然pH值，浴比1: 20，發酵周期24h，發酵溫度30?40°C，攪拌80?100r/min左右。
[0042]4)柔軟劑處理參數為氨基改性有機矽柔軟劑5ml/L，溫度30?40°C，處理時間15?20分鐘，浴比I: 15。
[0043]經上述方法所製取的蕁麻纖維殘膠率約為1.8%，平均單纖維長度約為34_，平均單纖維細度0.75tex。纖維柔軟，質地潔白，可以滿足紡織印染等後加工的要求。
[0044]實施例3
[0045]I)將蕁麻原麻置於20?30°C左右的水中浸泡8?12h，取出晾至不滴水為止，然後調節試樣含水率為120?150%。
[0046]2)將一定含水率的蕁麻原麻置於高壓水射流處理槽內，該處理槽轉速約10?15轉/分。通過高壓泵將自來水加壓到IOOMpa壓力，高壓泵連接兩個噴水板，每個噴水板面積為0.6m2,噴水板上有400個噴水孔,噴水板的噴水孔直徑約1.5mmο噴水板距離原麻材料約2?3cm可形成120m/s的高速射流,垂直射向鋪展開的蕁麻原麻。每次處理原麻15kg,處理時間為30min。
[0047]3)將選育分離好的脫膠微生物活化並擴大培養後，與蕁麻纖維一起置於反應釜中，自然pH值，浴比1: 15，發酵周期24h，發酵溫度30?40°C，攪拌80?100r/min左右。
[0048]4)柔軟劑處理參數為氨基改性有機矽柔軟劑5ml/L，溫度30?40°C，處理時間15?20分鐘，浴比I: 15。
[0049]經上述方法所製取的蕁麻纖維殘膠率約為1.5%，平均單纖維長度約為32mm，平均單纖維細度0.70tex，可以滿足紡織印染等後加工的要求。
[0050]本發明的創新性在於將高壓水射流-微生物發酵技術用於麻類脫膠領域。通過對蕁麻纖維的化學成分及纖維結構特點的研究，通過大量實驗分析，不斷優化脫膠工藝參數，最終得到了由高壓水射流技術-微生物發酵脫膠技術聯合組成的蕁麻脫膠工藝配方。該脫膠工藝配方可以有效製取天然生物纖維，具有成本低、速度快、清淨率高、不損傷纖維、不汙染環境等特點。
【權利要求】
1.一種蕁麻脫膠工藝，其特徵在於:首先利用高壓水射流裝置產生的多股微細水射流連續不斷地作用於蕁麻韌皮纖維，使韌皮纖維的結構鬆散，膠質複合體斷裂並分解脫落，其中水中要加入3?5%的可溶性乳化油。
2.根據權利要求1所述的一種蕁麻脫膠工藝，其特徵在於高壓水流的壓力為60?IOOMpa壓力，噴水板的噴水孔直徑約0.9?1.5mm,每個噴水板上有400?600個噴水孔，可形成75?120m/s的高速射流,每次處理原麻10?15kg,處理時間為20?30min。
3.根據權利要求1所述的一種蕁麻脫膠工藝，其特徵在於:將高壓水射流技術和微生物發酵脫膠技術聯合組成蕁麻脫膠工藝配方。利用微生物發酵對高壓水射流處理後的蕁麻纖維進一步處脫膠處理，高壓水射流處理後的蕁麻纖維結構鬆散，有利於微生物及其產生的生物酶進入到到纖維孔隙，可充分分解殘餘的膠質。
【文檔編號】D01C1/02GK103924307SQ201410123879
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月24日 優先權日:2014年3月24日
【發明者】李美鳳 申請人:李美鳳