CN101298701B - 一种棉杆皮纤维及其脱胶加工方法 - Google Patents

一种棉杆皮纤维及其脱胶加工方法 Download PDF

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本发明涉及一种棉秆皮纤维及其脱胶加工方法,其方法的工艺流程为:棉秆皮→干软→超声波预处理→压干→煮漂练→压干→热水冲洗→压干→给油→压干→烘干→柔化→带状精干纤维。所得的棉杆皮精干纤维的纤维呈顺直带状。本发明的脱胶工艺条件十分温和,能最大限度地保持棉秆韧皮纤维的物理性能和自然风格,具有安全、高效、节能、低耗、微污染,操作简便,质量稳定的优点。本发明的棉秆皮精干纤维呈咖啡原色(或白色),色调柔和,光泽均一,柔软松散,为顺直带状,给深加工创造了良好的条件。可利用棉秆皮纤维的咖啡原色(不漂白),纯纺或与其他天然纤维混纺,织造出天然、健康、环保新产品。

Description

一种棉杆皮纤维及其脱胶加工方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种韧皮纤维及其脱胶加工方法,特别是涉及一种棉秆皮纤维及其脱 胶加工方法。
背景技术
[0002] 棉秆皮是种植棉花带来的主要副产品纤维,占全棉秆的30%左右,其纤维素含量 大约62. 8%。我国有棉田8000万亩以上,一亩棉田产棉秆200公斤以上,即每年棉秆总量 在1600万吨以上,棉秆皮的年生物量480万吨以上。充分利用好棉秆皮资源,能从根本上 缓解我国棉花严重不足的局面。
[0003] 棉秆皮和主要纺织用麻类同属韧皮纤维,有着麻类纤维共同的特征:
[0004] (1)典型可降解的环境友好生物材料,资源极其丰富;
[0005] (2)吸、脱湿速度快,透气性优良,能及时调节人体皮肤表面的生态温度环境;
[0006] (3)抗菌抑菌,卫生性好;
[0007] (4)穿着挺括、滑爽,悬垂性好;
[0008] 因此,棉秆皮纤维的开发利用已经受到人们的关注和社会的肯定。但是棉秆皮与 麻类纤维有所差异:棉秆皮的木质素含量大于15%,但其韧皮结构比麻类韧皮结构疏松; 且木质素与半纤维素等存在化学结合,在脱除半纤维素等胶质的同时,也脱除了部份木质 素;由于棉秆皮所含木质素的平均分子量相对较低及结构差异,这部份木质素多为易溶木 质素,采用棉秆韧皮纤维系工艺纤维纺纱,就只能适度脱胶,因此棉秆皮的脱胶方法不能沿 用麻类纤维的传统脱胶技术,本领域的技术人员已作有益尝试。如中国专利ZL94113220. X中公开了一种棉秆皮提取纺织纤维的方法,包括预处理、提取、打洗、脱色、除氯、浴油、脱 水、烘干、软纤、养渗、大切、圆梳、造型、开松、打包等步骤,其脱胶是通过0.5〜2g/L的硫酸 浸泡后用8〜15g/L烧碱煮等工艺,在脱胶过程中,棉秆皮纤维无法保持顺直状态,所提取 的纤维排列紊乱,同时,该脱胶方法存在着环境污染大等缺点。
[0009] 中国专利申请200510034201. 4公开了一种棉杆皮纤维,其中该纤维是由棉杆皮 经加工而成的天然纺织纤维,纤维的长度5mm〜65mm,细度0. 3〜2. 5D,强度0. 284〜 0. 432N/tex,断裂伸长率3%〜4% ;加工方法的步骤是:剥皮一除渣一脱胶一养生一切断 —鞣制一打纤一梳理一烘干一分箱分级一打包。中国专利200610036594. 7公开了一种棉 杆皮粗纤维及其加工方法,其中棉杆皮粗纤维是由棉杆皮经加工而成的天然纺织纤维,纤 维的长度5mm〜65mm,细度2. 6〜40D ;加工方法的步骤是:剥皮一除渣一脱胶一烘干一切 断一开松一养生一鞣制一打纤一梳理一分箱分级。
[0010] 上述两专利的纤维的提取工艺与ZL94113220. X中相似。虽然他们在利用棉秆皮 作为纺织材料方面作出了有益的贡献,但其脱胶方法仍存在着环境污染大,提取的纤维排 列紊乱等缺点。
[0011] 中国专利申请200710066829. 1公开了一种棉杆皮纤维清洁脱胶方法。即采用闪 爆和高温高压相结合的方法对棉杆皮纤维进行脱胶处理。其工艺流程为:棉杆皮水洗-烘干_闪爆处理_热水洗_水洗_高温高压脱胶_水洗_脱水_给油柔软_脱油-烘干-精 干棉杆皮纤维。首先采用闪爆技术使棉杆皮中的半纤维素和木质素部分降解,然后用高温 高压方法对闪爆后的棉杆皮进行深度处理,采用了闪爆技术配合化学煮练来提取棉秆皮纤 维,虽然在对环境污染上有所改善,但是所用热蒸汽压力达1〜2MPa并瞬间泄压,操作不安 全,对设备要求高,且使纤维的强度受到较大损伤,不可避免地造成所提取的纤维排列十分 紊乱,无法保持纤维的顺直状态,影响后续加工。
[0012] 以上所有脱胶方法存在共同的不足处:(1)脱胶前棉杆皮的表皮未去除,且基本 处于完好无损状态,而角质化的表皮主要由蜡质、果胶和蛋白质组成的无定形聚集态结构 组织组成,不含纤维素,具有疏水性,去除难度大,尤其是在表皮完好无损状态时去除难度 更大,不得不采取强烈的脱胶工艺条件,以脱溶表皮,所产生的煮练废液非常浑浊,悬浮物 很多,呈褐黑色,无法回收利用,有机污染物排放量较多;(2)所提取的纤维排列紊乱,给深 加工带来了很大的麻烦,尤其在续后的开松、梳理过程中,纤维损伤严重,短绒率大幅度增 加,工艺纤维平均长度显著降低,同时使纤维的分裂度(即细度)无法达到较高的水准,从 而恶化了棉秆皮纤维的纺织性能。(3)工艺不易控制,质量稳定性不高;(4)各生产步骤间 歇进行,物料未实现机械化自动连续转运,整套装置未实现连续生产,劳动强度较大,生产 周期较长。
[0013] 由本申请人申请的中国专利ZL200720062277. 2提供了一种棉秆皮芯分离机,由 其机械分离出棉秆皮其表皮破损或剥落,有利于后续加工,解决了棉秆皮纤维产业化关键 性的核心技术,但现有技术中未见韧皮纤维,特别是棉秆皮脱胶连续化生产的报道。本专利 申请是在上述专利的基础上对其后续加工的进一步改进。
发明内容
[0014] 本发明的目的是提供一种棉秆皮连续化脱胶方法,它能使所生产的棉杆皮精干纤 维呈顺直带状,有利于后续工序的加工,并具有安全、高效、节能、低耗和微污染的优点。
[0015] 本发明的另一目的是提供一种棉杆皮精干纤维,它的纤维呈顺直带状。
[0016] 本发明的技术方案是:
[0017] 一种棉秆皮的脱胶方法,将棉秆皮依次进行如下步骤的处理:
[0018] (1)干软;
[0019] (2)超声波预处理,压干;
[0020] (3)煮(漂)练,压干;
[0021] (4)热水冲洗,压干,给油,压干;
[0022] (5)烘干,柔化,得带状精干纤维。
[0023] 以下对本发明工艺作进一步详细描述:
[0024] 步骤1.将棉秆皮进行干软处理,去除表皮与杂质;
[0025] 步骤2.将干软过的棉秆皮进行顺直,并使棉秆皮保持顺直状态浸入预处理槽的 处理液中,用频率为25〜50KHz的超声波进行预处理,处理时间为10〜20min。
[0026] 步骤3.将步骤2处理过的棉秆皮压干后,使其顺直,并使棉秆皮保持顺直状态连 续或间歇性浸入煮练槽中的煮漂练液中,所述的煮漂练液的成分及浓度是:氢氧化钠2〜 5g/L,水玻璃2〜3g/L,蒽醌或其衍生物0. 05〜0. lg/L,无磷洗衣粉0. 1〜0. 3g/L,双氧水2〜5g/L,三聚磷酸钠0. 5〜2g/L ;所述的煮漂练液的温度为80〜100°C,煮漂练时间 为 30 〜50min ;
[0027] 步骤4.将步骤3所得的煮漂练好的棉秆皮纤维压干后,使用60〜80°C热水冲洗, 再度压干,将棉秆皮纤维顺直,并使棉秆皮保持顺直状态连续或间歇性浸入40〜60°C的乳 化油中浸渍10〜20min,所述的乳化油的浓度为0. 5〜2g/L ;
[0028] 步骤5.将步骤4处理所得的棉秆皮纤维压干后,进行烘干,烘干后进行柔化处理, 即采用温度为40〜60°C、浓度为3〜5%的柔化剂,进行机械压揉,得棉秆皮带状精干纤 维。
[0029] 作为本发明的进一步改进,所述的步骤1的棉杆皮呈表皮已破损状态。作为本发 明的进一步改进,所述的步骤1的干软和步骤5的柔化处理设备是黄麻软麻机。
[0030] 作为本发明的进一步改进,所述的步骤2的处理液为清水。
[0031] 作为本发明的进一步改进,所述的步骤2的处理液是步骤3所得的煮漂练废液和 步骤4所得冲洗废水的混合液。
[0032] 作为本发明的进一步改进,所述的步骤4的是几对斜槽罗拉压揉多级热水冲洗配
口 o
[0033] 作为本发明的进一步改进,所述的步骤1中,棉秆皮回潮率为6〜9%。
[0034] 作为本发明的进一步改进,所述的步骤5烘干后纤维回潮率控制在9%以下,经柔 化处理后纤维回潮率控制在13〜16%。
[0035] 作为本发明的进一步改进,所述的各生产工序中物料的处理和各工序之间的转运 为机械化连续生产。
[0036] 一种棉杆皮精干纤维,其特征在于它的纤维呈顺直带状。
[0037] 作为对本发明的进一步改进,所述的棉杆皮精干纤维可以是咖啡原色,也可以是 白色。
[0038] 本发明的有益效果是:
[0039] 本发明的各工艺步骤的设置有以下作用:
[0040] 步骤1以不损伤棉秆皮为前提达到如下目的:
[0041] (1)有效清除角质化枣红色表皮,经机械分离时已破损的表皮去除效果更佳,使无 功处理量大、去除难度大的表皮在脱胶工序之前已与纤维分离,极大地减少了脱胶工序的 处理量,降低了处理难度,使脱胶所产生的有机物污染大幅度下降。
[0042] (2)除掉粘附在棉秆皮上的碎芯杂尘;
[0043] (3)破坏或削弱胶质同纤维的粘接力,同时有部分胶质剥落。
[0044] 如将棉秆皮回潮率控制在6〜9%,这样使棉秆皮在干软时具有较好的柔软性和 强度,又有利于清除杂质。
[0045] 步骤2的超声波预处理有如下作用:
[0046] (1)超声波空化所产生的射流首先冲击包围在纤维表面上的胶杂质,并在这些杂 质的原始缺陷处或结合较薄弱的环节产生应力、应变的集中将胶杂质粉碎并分散于溶液 中;
[0047] (2)运用超声波的能量打断半纤维素同木质素结合的化学键,使纤维与胶质的结 合变松;[0048] (3)通过超声波的空化作用,帮助SiO:迅速与Ca2+、Mg2+和胶质降解物结合生成 沉淀,活化了碱液[0H1,促使其与胶质的反应速度加快。已降解、扩散溶出的胶质聚合物在 超声波的作用下迅速乳化和分散,避免其重新吸附于纤维上。
[0049] 步骤3煮漂练的作用在于进一步深度脱出棉秆皮中难脱除的部份半纤维素、木质 素和漂白纤维。由于表皮清除彻底,所用煮练液的浓度较现有技术大大降低,所产生的煮练 废液清晰,无悬浮物,呈淡黄色,可实现回收利用;
[0050] 煮练液中各成份的作用在于:氢氧化钠溶胀胶质,使之裂解而变成可溶性物质; 水玻璃起到吸附、分散、胶溶的作用,可补充碱量,还是双氧水漂白的吸附型稳定剂;蒽醌既 是脱除木质素的催化剂,又是纤维素的保护剂;洗衣粉起到渗透、乳化、分散、洗净的作用; 双氧水是氧化性漂白剂;三聚磷酸钠既起渗透、胶溶作用,又是双氧水漂白的络合型稳定 剂。
[0051] 步骤4热水冲洗的作用在于清除掉已脱出的胶质,有效防止胶质重新凝集粘附在 棉秆皮纤维上。几级热水冲洗配合几对斜槽罗拉效果更佳。给油是在棉秆皮纤维表面形成 一层油膜,增加纤维的柔软性与松散度,防止在烘干时结块。
[0052] 步骤5的烘干、柔化处理是使纤维充分柔软、松散,让纤维的回潮率达到13〜 16%,以增加纤维间抱合力和纤维强度,提高棉秆皮纤维的纺纱性能。
[0053] 本发明的脱胶工艺条件十分温和,工艺配置恰当合理,因而能最大限度地保持棉 秆韧皮纤维的物理性能和自然风格,真正做到安全、高效、节能、低耗、微污染,操作简便,质 量稳定。棉秆皮经过干软落下的碎表皮和杂屑是上等的有机肥料。
[0054] 本发明的棉秆皮精干纤维呈咖啡原色(或白色),色调柔和,光泽均一,柔软松散, 为顺直带状,给深加工创造了良好的条件。可利用棉秆皮纤维的咖啡原色(不漂白),纯纺 或与其他天然纤维混纺,织造出天然、健康、环保新产品;
[0055] 本发明用超声波预处理取代酸处理,用常压低温一煮(< 100°C )取代高压(2kg/ cm2),高温(> 130°C )的传统二煮练工艺,烧碱用量低(彡5g/L),即使是漂白也在氧碱一 浴中进行,不但极大缩短脱胶生产周期,减少环节,有利于连续化生产,还确保了纤维基本 不受损伤,更重要的是在整个加工的全过程的,棉秆皮始终呈顺直状态通过各个工序,使提 取的纤维为顺直带状,在续后的开松、梳理过程中,最大限度保证了工艺纤维的长度、整齐 度和纤维分裂度(即细度)达到很好的水平,为深加工创造了良好的条件。
具体实施方式
[0056] 实施例1
[0057] 用本发明的方法处理由棉秆皮芯分离机分离得到的表皮已破损的棉秆皮,采用连 续法生产,所述的各生产工序中物料的处理和各工序之间的转运为机械化连续生产。各工 序的生产设备首尾由输送帘与各罗拉相联接,干软选用黄麻软麻机。
[0058] 其生产步骤如下:
[0059] 1.将回潮率在6〜9%的棉秆皮经黄麻软麻机干软一遍;
[0060] 2.干软过的棉秆皮浸入超声波预处理槽的混合液中,在25KHz超声波与煮练废液 和冲洗废水的混合液共同作用下处理20min ;
[0061] 3.预处理完毕压干后的棉秆皮浸入煮练槽的煮练液中进行煮练。煮练液的配方为:氢氧化钠2g/L,水玻璃2/L,蒽醌0. 05g/L,无磷洗衣粉0. 3g/L,温度80°C,时间50min, 得到煮练棉秆皮纤维。
[0062] 4.煮练好的棉秆皮纤维压干后经过几对斜槽罗拉和几级60〜80°C热水冲洗再度 压干,浸入给油槽中40〜60°C的浓度为lg/L由杭州昊达化工有限公司生产的HD-106C型 氨基硅油中,浸渍10〜20min。
[0063] 5.给油后的棉秆皮纤维压干进入烘干机,将纤维烘干到回潮率小于9%。最后过 一道黄麻软麻机,纤维在受到机械压揉的同时加上40〜60°C浓度为4%的由杭州昊达化工 有限公司生产的HD-204聚醚改性硅油中,使纤维的回潮率达到13〜16%,得到咖啡色棉秆 皮精干纤维。
[0064] 由于棉秆皮脱胶是连续的动态过程,要给有关工序动态补充相应的溶液。
[0065] 实施例2
[0066] 用本发明的方法处理由棉秆皮芯分离机分离得到的表皮已破损的棉秆皮,采用间
歇法生产。
[0067] 生产步骤如下
[0068] 1.将回潮率在6〜9%的棉秆皮经黄麻软麻机干软一遍;
[0069] 2.干软过的棉秆皮浸入超声波预处理槽的混合液中,在50KHz超声波与煮练废液 和冲洗废水的混合液共同作用下处理IOmin ;
[0070] 3.预处理完毕压干后的棉秆皮浸入煮练槽的煮练液中进行煮练。煮练液的配方 为:氢氧化钠5g/L,水玻璃2g/L,蒽醌0. lg/L,无磷洗衣粉0. lg/L,温度100°C,时间30min, 得到煮漂练棉秆皮纤维。
[0071] 以后步骤与实施例一同,得到咖啡色棉秆皮精干纤维。
[0072] 实施例3
[0073] 用本发明的方法处理由棉秆皮芯分离机分离得到的表皮已破损的棉秆皮,采用连
续法生产。 [0074] 1.将回潮率在6〜9%的棉秆皮经黄麻软麻机干软一遍;
[0075] 2.干软过的棉秆皮浸入超声波预处理槽的混合液中,在25KHz超声波与煮漂练废 液和冲洗废水的混合液共同作用下处理20min ;
[0076] 3.预处理完毕压干后的棉秆皮浸入煮练槽的煮漂练液中进行煮漂练。煮漂练液的 配方为:氢氧化钠5g/L,双氧水3g/L,水玻璃3g/L,三聚磷酸钠lg/L,无磷洗衣粉0. 3g/L, 蒽醌0. lg/L,温度100°C,时间40min,得到煮漂练棉秆皮纤维。
[0077] 以后步骤与实施例一同,得到白色棉秆皮精干纤维。
[0078] 本发明发明包含但不限于上述实施方式,只要采用了对表皮已破损的棉杆皮进行 超声波预处理的工艺步骤,即属于本发明的保护范围。

Claims (9)

  1. 一种棉秆皮脱胶方法,其特征在于:将棉秆皮依次进行如下步骤的处理:(1)干软;(2)超声波预处理,压干;(3)煮漂练,压干;(4)热水冲洗,压干,给油,压干;(5)烘干,柔化,得带状精干纤维;所述的步骤1是:将棉秆皮进行干软处理,去除表皮与杂质;所述的步骤2是:将干软过的棉秆皮进行顺直,并使棉秆皮保持顺直状态浸入预处理槽的处理液中,用频率为25~50KHz的超声波进行预处理,处理时间为10~20min;所述的步骤3是:将步骤2处理过的棉秆皮压干后,使其顺直,并使棉秆皮保持顺直状态连续或间歇性浸入煮练槽中的煮漂练液中,所述的煮漂练液的成分及浓度是:氢氧化钠2~5g/L,水玻璃2~3g/L,蒽醌或其衍生物0.05~0.1g/L,无磷洗衣粉0.1~0.3g/L,双氧水2~5g/L,三聚磷酸钠0.5~2g/L;所述的煮漂练液的温度为80~100℃,煮漂练时间为30~50min;所述的步骤4是:将步骤3所得的煮漂练好的棉秆皮纤维压干后,使用60~80℃热水冲洗,再度压干,将棉秆皮纤维顺直,并使棉秆皮保持顺直状态连续或间歇性浸入40~60℃的氨基硅油中浸渍10~20min,所述的氨基硅油的浓度为0.5~2g/L;所述的步骤5是:将步骤4处理所得的棉秆皮纤维压干后,进行烘干,烘干后进行柔化处理,即采用温度为40~60℃、浓度为3~5%的聚醚改性硅油进行柔化处理,并进行机械压揉,得棉秆皮带状精干纤维。
  2. 2.根据权利要求1所述的一种棉秆皮脱胶方法,其特征在于:所述的步骤1的干软和 步骤5的柔化处理设备是黄麻软麻机。
  3. 3.根据权利要求1所述的一种棉秆皮脱胶方法,其特征在于:所述的步骤2的处理液 可以是清水,也可以是步骤3所得的煮漂练废液和步骤4所得的冲洗废水的混合液。
  4. 4.根据权利要求1所述的一种棉秆皮脱胶方法,其特征在于:所述的步骤4的是几对 斜槽罗拉压揉与多级热水冲洗配合进行。
  5. 5.根据权利要求1所述的一种棉秆皮脱胶方法,其特征在于:所述的步骤1中,棉秆皮 回潮率为6〜9%。
  6. 6.根据权利要求1所述的一种棉秆皮脱胶方法,其特征在于:所述的步骤5烘干后纤 维回潮率控制在9%以下,经柔化处理后纤维回潮率控制在13〜16%。
  7. 7.根据权利要求1所述的一种棉秆皮脱胶方法,其特征在于:所述的各生产工序中物 料的处理和各工序之间的转运为机械化连续生产。
  8. 8. —种如权利要求1所述的一种棉秆皮脱胶方法生产的棉杆皮精干纤维,其特征在 于:它的纤维呈顺直带状。
  9. 9.根据权利要求8所述的一种棉杆皮精干纤维,其特征在于:所述的棉杆皮精干纤维 为咖啡原色或白色。
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