一種蕁麻脫膠工藝的制作方法
【專利摘要】一種蕁麻脫膠工藝，針對(duì)目前化學(xué)脫膠過程化學(xué)藥品使用量大、纖維強(qiáng)力損傷率較高、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題，提供一種高壓水射流-微生物發(fā)酵脫膠的方法。首先利用高壓水射流裝置產(chǎn)生的多股微細(xì)水射流連續(xù)不斷地作用于蕁麻韌皮纖維，使韌皮纖維的結(jié)構(gòu)松散，膠質(zhì)復(fù)合體斷裂并分解脫落，大部分膠質(zhì)被去除。然后將高壓水射流處理后的蕁麻纖維置于發(fā)酵罐中，通過微生物發(fā)酵及其產(chǎn)生的生物酶的分解作用去除殘余的膠質(zhì)和部分木質(zhì)素。該脫膠工藝可以有效制取天然生物纖維，具有成本低、速度快、清凈率高、不損傷纖維、不污染環(huán)境等特點(diǎn)。
【專利說明】一種蕁麻脫膠工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及麻類脫膠【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種蕁麻脫膠工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]蕁麻是主產(chǎn)于中國(guó)南方的野生天然纖維，屬于麻類纖維的一種，在我國(guó)的西北、華北及東北地區(qū)分布廣泛，用于中藥具有祛風(fēng)通絡(luò)、抗炎等特殊功效。蕁麻單纖維長(zhǎng)度較長(zhǎng)，質(zhì)地潔白、細(xì)軟，可作為紡織原料。
[0003]蕁麻纖維與有機(jī)合成纖維相比，具有價(jià)廉質(zhì)輕、強(qiáng)度和模量適當(dāng)?shù)葍?yōu)點(diǎn)，而且屬可再生資源，可自然降解。此外，開發(fā)和利用蕁麻纖維，符合當(dāng)前國(guó)家著力發(fā)展生物基材料產(chǎn)業(yè)體系和綠色加工等核心技術(shù)的政策，有利于降低材料工業(yè)對(duì)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(zhì)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，只占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(duì)象之一。蕁麻木質(zhì)素含量約13%，其大分子是由C6-C8結(jié)構(gòu)單元的苯丙烷構(gòu)成。此外，纖維還包含果膠等不溶于水的多糖類物質(zhì)，與纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等相互網(wǎng)絡(luò)在一起，形成膠質(zhì)復(fù)合體，增加了脫膠的難度，而脫膠質(zhì)量的好壞直接影響到纖維的產(chǎn)量和應(yīng)用價(jià)值。
[0005]目前工業(yè)上主要采用化學(xué)脫膠工藝制取麻類纖維，脫膠工藝流程一般采用一次浸酸、二次堿煮技術(shù)，為了彌補(bǔ)化學(xué)藥品作用的不足，往往還輔以一定的機(jī)械物理作用，導(dǎo)致脫膠后纖維短纖含率高、脫膠制成率低、手感粗硬，并且裸露出的纖維素被破壞的程度大，纖維強(qiáng)度低，難以達(dá)到工藝?yán)w維的要求。
[0006]高壓水射流技術(shù)是近年來在國(guó)際上興起的一門高科技技術(shù)。使用高壓泵打出高壓水，并經(jīng)過一定管路到達(dá)噴嘴，再把高壓力低流速的水轉(zhuǎn)換為高壓力高流速的射流，然后射流以其很高的沖擊動(dòng)能，連續(xù)不斷地作用在被沖擊物的表面，從而使垢物脫落，最終實(shí)現(xiàn)清洗目的。隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)工作效率、潔凈率及環(huán)保要求的不斷提高，高壓水射流技術(shù)在我國(guó)的普及應(yīng)用是必然趨勢(shì)。
[0007]將高壓水射流技術(shù)用于麻類脫膠【技術(shù)領(lǐng)域】，并與傳統(tǒng)的微生物脫膠方法相結(jié)合，可以形成一種新型的麻類脫膠技術(shù)，可以有效制取天然生物纖維，具有成本低、速度快、清凈率高、不損傷纖維、不污染環(huán)境等特點(diǎn)，所制取的麻纖維具有殘膠率低、手感柔軟、懸垂性好、亮度好等優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的第一個(gè)目的是針對(duì)傳統(tǒng)脫膠方法過程中脫膠效率低、纖維損傷大、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題，提供一種利用高壓水射流技術(shù)對(duì)蕁麻纖維進(jìn)行脫膠的方法，所制取的蕁麻纖維質(zhì)地潔白、細(xì)軟，可作為紡織原料。該方法大大降低了化學(xué)藥品的使用量，分纖度更高且纖維損傷率低，能使膠質(zhì)去除更徹底，縮短了脫膠流程。
[0009]本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種新型的脫膠工藝配方，該工藝既能夠制備一種殘膠率低、細(xì)度高、手感柔軟、可紡性能優(yōu)良的精細(xì)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(wèi)生保健性，提高紡織品的服用性能。
[0010]本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方法如下:
[0011 ]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一個(gè)目的，首先利用高壓水射流技術(shù)對(duì)蕁麻纖維進(jìn)行初步脫膠處理，通過高壓產(chǎn)生的多股微細(xì)水射流以其很高的沖擊動(dòng)能，連續(xù)不斷地作用于蕁麻韌皮纖維，使韌皮纖維的結(jié)構(gòu)松散，膠質(zhì)復(fù)合體斷裂，部分膠質(zhì)大分子分解成小分子并脫落，大本分膠質(zhì)被去除。
[0012]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二個(gè)目的，將高壓水射流處理后的蕁麻纖維置于發(fā)酵罐中，通過微生物發(fā)酵及其產(chǎn)生的生物酶的分解作用去除蕁麻纖維中殘余的膠質(zhì)和部分木質(zhì)素。使脫膠后的蕁麻纖維殘膠率在2.0%以下，纖維光澤好，柔軟，能滿足紡織印染等后加工的要求。
[0013]本發(fā)明提供的高壓水射流-微生物發(fā)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(fā)酵處理一水洗一柔軟劑處理一脫水一蕁麻纖維。
[0015]工藝設(shè)備:ZX.2268高壓水射流清洗機(jī)(蘇州蘇普曼機(jī)電設(shè)備有限公司)，SPX-250B型生物培養(yǎng)箱，發(fā)酵罐，電子天平等。
[0016]所述的蕁麻原麻為成熟后經(jīng)機(jī)械剝麻分離出的蕁麻韌皮，露天放置30天晾干。
[0017]將蕁麻原麻置于20?30°C左右的水中浸泡12h，取出晾至不滴水為止，然后調(diào)節(jié)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(shù)可以把普通的自來水加壓到一定壓力，然后再通過噴水板的噴水孔噴射形成多股高速微細(xì)水射流，垂直射向纖維網(wǎng)。高流速的水射流以其很高的沖擊動(dòng)能，連續(xù)不斷地作用在被清洗的蕁麻纖維。由于水射流具有很高的沖擊動(dòng)能，可使纖維大分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得松弛，同時(shí)使單纖維間的弱結(jié)構(gòu)被破壞而分離。同時(shí)伴隨著部分膠質(zhì)大分子的分解，膠質(zhì)與纖維素分離并脫落，從而達(dá)到脫膠的目的。此外，高速水射流在纖維表面及內(nèi)部形成大量的微孔結(jié)構(gòu)，便于后續(xù)采用微生物處理。
[0019]本專利中高壓水射流處理的具體操作工藝:
[0020]I)首先將浸泡后的蕁麻原麻平鋪于高壓水射流處理槽內(nèi)，該處理槽轉(zhuǎn)速約10?15轉(zhuǎn)/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(gè)噴水板，每個(gè)噴水板面積為0.6m2,每個(gè)噴水板上有400?600個(gè)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(shí)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，在高速水射流的沖擊作用下，蕁麻纖維間的弱結(jié)構(gòu)被破壞而分離，膠質(zhì)與纖維素分離并脫落；另一方面，高壓水射流處理槽轉(zhuǎn)速約10?15轉(zhuǎn)/分，在高速水射流穿插的水力作用下，蕁麻纖維產(chǎn)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(yōu)點(diǎn):1)高壓水射流清洗不會(huì)損傷被蕁麻纖維；2)高壓水射流是用普通自來水，不污染環(huán)境，脫膠效率高。
[0024]所述的微生物發(fā)酵處理是將高壓水射流處理后的蕁麻纖維置于發(fā)酵罐中，通過微生物發(fā)酵及其產(chǎn)生的生物酶的分解作用去除蕁麻纖維中殘余的膠質(zhì)和部分木質(zhì)素。
[0025]本發(fā)明中微生物發(fā)酵處理的工藝為:將選育分離好的脫膠微生物置于肉湯培養(yǎng)液中，在30?40°C，150r/min振蕩培養(yǎng)5h，完成活化；然后進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，再將培養(yǎng)好的菌液倒入Im3反應(yīng)釜中，再于30?40°C條件下培養(yǎng)5h。然后將將IOkg蕁麻纖維于反應(yīng)釜中，自然pH值，浴比1: 15?20，發(fā)酵周期24?36h，發(fā)酵溫度30?40°C，攪拌80?100r/min左右。
[0026]由于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(nèi)部形成大量的微孔結(jié)構(gòu)；并且高壓水射流打開了纖維素和半纖維素的纖維結(jié)構(gòu)，使纖維大分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得松弛，有利于微生物及其產(chǎn)生的生物酶進(jìn)入到到纖維孔隙，微生物和酶液液與膠質(zhì)的接觸面積增加，從而發(fā)揮最大的脫膠功效，可充分去除殘余的膠質(zhì)。
[0027]所述的柔軟劑處理參數(shù)為氨基改性有機(jī)硅柔軟劑5ml/L，溫度30?40°C，處理時(shí)間15?20分鐘，浴比I: 15。
[0028]本發(fā)明的有益效果在于:采用高壓水射流-微生物發(fā)酵脫膠技術(shù)對(duì)蕁麻進(jìn)行脫膠，大大降低了化學(xué)藥品的使用量，脫膠效率高且纖維損傷率小，所制取的麻纖維殘膠率在2%以下，增強(qiáng)了纖維的毛羽感，使織物更柔軟，透氣性好。綜上所述，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)化學(xué)藥品使用量大、污染重、殘膠率高、纖維粗硬等難題，達(dá)到縮短工藝流程、發(fā)酵效果穩(wěn)定、設(shè)施結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、運(yùn)行成本低的效果。
【具體實(shí)施方式】
[0029]一種高壓水射流-微生物發(fā)酵脫膠的方法，首先利用高壓水射流技術(shù)對(duì)蕁麻纖維進(jìn)行初步脫膠處理，通過高壓水射流的沖擊作用使韌皮纖維的結(jié)構(gòu)松散，膠質(zhì)大分子分解成小分子并脫落，大本分膠質(zhì)被去除。然后通過微生物發(fā)酵及其產(chǎn)生的生物酶的分解作用去除蕁麻纖維中殘余的膠質(zhì)和部分木質(zhì)素。脫膠后的蕁麻纖維殘膠率在2.0%以下，纖維光澤好，柔軟，能滿足紡織印染等后加工的要求。
[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(fā)酵處理一水洗一柔軟劑處理一脫水一蕁麻纖維。
[0032]實(shí)施例1
[0033]I)將蕁麻原麻置于20?30°C左右的水中浸泡8?12h，取出晾至不滴水為止，然后調(diào)節(jié)試樣含水率為120?150%。
[0034]2)將一定含水率的蕁麻原麻置于高壓水射流處理槽內(nèi)，該處理槽轉(zhuǎn)速約10?15轉(zhuǎn)/分。通過高壓泵將自來水加壓到60Mpa壓力，高壓泵連接兩個(gè)噴水板，噴水板距離原麻材料約2?3cm,每個(gè)噴水板面積為0.6m2,噴水板上有600個(gè)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(shí)間為30min。
[0035]3)將選育分離好的脫膠微生物活化并擴(kuò)大培養(yǎng)后，與蕁麻纖維一起置于反應(yīng)釜中，自然pH值，浴比1: 20，發(fā)酵周期24h，發(fā)酵溫度30?40°C，攪拌80?100r/min左右。
[0036]4)柔軟劑處理參數(shù)為氨基改性有機(jī)硅柔軟劑5ml/L，溫度30?40°C，處理時(shí)間15?20分鐘，浴比I: 15。[0037]經(jīng)上述方法所制取的蕁麻纖維殘膠率約為0.8%，平均單纖維長(zhǎng)度約為32.5mm,平均單纖維細(xì)度0.66tex，纖維柔軟，可以滿足紡織加工的要求。
[0038]實(shí)施例2
[0039]I)將蕁麻原麻置于20?30°C左右的水中浸泡8?12h，取出晾至不滴水為止，然后調(diào)節(jié)試樣含水率為120?150%。
[0040]2)將一定含水率的蕁麻原麻置于高壓水射流處理槽內(nèi)，該處理槽轉(zhuǎn)速約10?15轉(zhuǎn)/分。通過高壓泵將自來水加壓到SOMpa壓力，高壓泵連接兩個(gè)噴水板，每個(gè)噴水板面積為0.6m2,噴水板上有500個(gè)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(shí)間為30min。
[0041]3)將選育分離好的脫膠微生物活化并擴(kuò)大培養(yǎng)后，與蕁麻纖維一起置于反應(yīng)釜中，自然pH值，浴比1: 20，發(fā)酵周期24h，發(fā)酵溫度30?40°C，攪拌80?100r/min左右。
[0042]4)柔軟劑處理參數(shù)為氨基改性有機(jī)硅柔軟劑5ml/L，溫度30?40°C，處理時(shí)間15?20分鐘，浴比I: 15。
[0043]經(jīng)上述方法所制取的蕁麻纖維殘膠率約為1.8%，平均單纖維長(zhǎng)度約為34_，平均單纖維細(xì)度0.75tex。纖維柔軟，質(zhì)地潔白，可以滿足紡織印染等后加工的要求。
[0044]實(shí)施例3
[0045]I)將蕁麻原麻置于20?30°C左右的水中浸泡8?12h，取出晾至不滴水為止，然后調(diào)節(jié)試樣含水率為120?150%。
[0046]2)將一定含水率的蕁麻原麻置于高壓水射流處理槽內(nèi)，該處理槽轉(zhuǎn)速約10?15轉(zhuǎn)/分。通過高壓泵將自來水加壓到IOOMpa壓力，高壓泵連接兩個(gè)噴水板，每個(gè)噴水板面積為0.6m2,噴水板上有400個(gè)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(shí)間為30min。
[0047]3)將選育分離好的脫膠微生物活化并擴(kuò)大培養(yǎng)后，與蕁麻纖維一起置于反應(yīng)釜中，自然pH值，浴比1: 15，發(fā)酵周期24h，發(fā)酵溫度30?40°C，攪拌80?100r/min左右。
[0048]4)柔軟劑處理參數(shù)為氨基改性有機(jī)硅柔軟劑5ml/L，溫度30?40°C，處理時(shí)間15?20分鐘，浴比I: 15。
[0049]經(jīng)上述方法所制取的蕁麻纖維殘膠率約為1.5%，平均單纖維長(zhǎng)度約為32mm，平均單纖維細(xì)度0.70tex，可以滿足紡織印染等后加工的要求。
[0050]本發(fā)明的創(chuàng)新性在于將高壓水射流-微生物發(fā)酵技術(shù)用于麻類脫膠領(lǐng)域。通過對(duì)蕁麻纖維的化學(xué)成分及纖維結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的研究，通過大量實(shí)驗(yàn)分析，不斷優(yōu)化脫膠工藝參數(shù)，最終得到了由高壓水射流技術(shù)-微生物發(fā)酵脫膠技術(shù)聯(lián)合組成的蕁麻脫膠工藝配方。該脫膠工藝配方可以有效制取天然生物纖維，具有成本低、速度快、清凈率高、不損傷纖維、不污染環(huán)境等特點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種蕁麻脫膠工藝，其特征在于:首先利用高壓水射流裝置產(chǎn)生的多股微細(xì)水射流連續(xù)不斷地作用于蕁麻韌皮纖維，使韌皮纖維的結(jié)構(gòu)松散，膠質(zhì)復(fù)合體斷裂并分解脫落，其中水中要加入3?5%的可溶性乳化油。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蕁麻脫膠工藝，其特征在于高壓水流的壓力為60?IOOMpa壓力，噴水板的噴水孔直徑約0.9?1.5mm,每個(gè)噴水板上有400?600個(gè)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(shí)間為20?30min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蕁麻脫膠工藝，其特征在于:將高壓水射流技術(shù)和微生物發(fā)酵脫膠技術(shù)聯(lián)合組成蕁麻脫膠工藝配方。利用微生物發(fā)酵對(duì)高壓水射流處理后的蕁麻纖維進(jìn)一步處脫膠處理，高壓水射流處理后的蕁麻纖維結(jié)構(gòu)松散，有利于微生物及其產(chǎn)生的生物酶進(jìn)入到到纖維孔隙，可充分分解殘余的膠質(zhì)。
【文檔編號(hào)】D01C1/02GK103924307SQ201410123879
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】李美鳳 申請(qǐng)人:李美鳳