CN101392467B

CN101392467B - 采用生物物理技术制取竹原纤维的生产工艺

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Publication number: CN101392467B
Application number: CN2007100500680A
Authority: CN
Inventors: 高代强; 刘兰; 罗明; 杨尊建; 文亚中; 李文
Original assignee: Individual
Current assignee: Liu Lan
Priority date: 2007-09-20
Filing date: 2007-09-20
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2027-09-20
Also published as: CN101392467A

Abstract

一种采用生物物理技术制取竹原纤维的生产工艺，其步骤是：破节后的竹子浸泡在1^#生化处理液中，通蒸汽加热，在常压、70℃条件下浸泡2小时；经开纤分级分出粗竹原纤维产品；再以粗竹原纤维为原料、浸泡在2^#生化处理液中，通入蒸汽加热，在常压、60℃条件下浸泡时间1～2小时；再进行干燥、解纤梳理和分级，得到精竹原纤维产品。1^#和2^#生化处理液均以生化剂为主要成分，生化剂的组成是：TX-10，7.5～10.8％；磺酸，7.5～8.3％；平平加0，5～6.9％；AE-S，6.5～9.2％；6501，8.3～11.3％；枯草酶，53.5～65.2％。本工艺具有能耗低、生产过程无三废污染、纤维质量好的优点。

Description

采用生物物理技术制取竹原纤维的生产工艺

技术领域

本发明涉及植物纤维的制取方法，具体来说是利用天然竹子为原料制取竹原纤维的生产工艺。

背景技术

竹子有世界第二大森林资源之称。全世界竹林面积2200万公顷。中国是竹资源十分丰富的国家，竹林面积达500万Km²，蓄积约1.3亿吨，年产量800万吨。竹子的生长期是半年，成林期2-3年，竹子砍伐后自然产生新竹。如果竹子长时间不砍伐，由于不通风透气，反而会造成整片竹林死亡。因此合理地采伐利用竹子，有利于竹林的生长。由于竹子生长快，可再生性强，且不占耕地。因此，竹子近年来已成为我国林业发展的一个新的经济增长点，其中，天然竹原纤维的开发和使用更是科技工作者研究的热点问题。竹原纤维是直接从竹子里分离提取出来的绿色环保纯天然纤维。它具有透气、除臭、吸放湿、灭菌、防紫外线、柔滑、光泽好的特点，竹原纤维横截面布满了大大小小的空隙，可以在瞬间吸收并蒸发水分，固而具有优异的吸湿性、透气性，由于竹原纤维的中空结构，人们称纤维为“会呼吸”的纤维。

竹原纤维按纤维长度和直径可分为粗竹原纤维和精竹原纤维，按用途可分为纺织用竹原纤维，非织造布竹原纤维，新型家用产品竹原纤维，汽车工业竹原纤维，电子工业竹原纤维等。制取竹原纤维的工艺方法目前主要有三种：

第一种是机械方法：大致分为前处理、分解、成型、后处理几个步骤，主要采取开纤、蒸煮、分丝、化学软化等方法获得竹纤维。其优点是基本保留了竹纤维的原有天然特性，缺点是无法连续进行工业化生产，生产中存在部分环境污染，竹材料选料具有限制性，劳动生产率低。

第二种是用高压爆破技术制造竹纤维。日本BAN竹制品公司开发的采用爆碎机从青竹中制取竹纤维技术，又称闪爆技术。该技术的特点是在180℃以上的高温条件下，瞬间降压使竹爆碎。反复数次，使连接竹纤维的半纤维素分解。加工时间2小时左右，耗电量高，可得到竹重量35-40％的竹纤维，进一步加工处理，可得到棉花状和羊毛状的竹纤维，手感稍硬。这种方法的优点是加工时间短，纯物理方法、无污染等。缺点是一次性设备投资大，技术操作难度大，用电量高，制取过程竹纤维易碳化，造成手感较硬。

第三种方法是在主要加工过程中采用化学方法。如中国专利文献公开的“一种竹原纤维的制备方法”(200310108826.1)：其加热蒸煮操作中，采用无机化学品制成的软化液，在常压或1-3kg/cm²压力下，温度在90-140℃条件下，对竹麻进行加热蒸煮。制作粗竹原纤维时的软化液成分含碱、硅酸钠、三聚磷酸钠和硫化钠；制作精竹原纤维时的软化液成分含有氢氧化钠、纯碱、硅酸钠、硫代硫酸钠和硫化钠。其优点是，纤维提取率较高。其主要缺点是产生废液较多，废液的治理是一大难题，否则会严重污染环境；其次，由于高温强碱的作用，竹纤维的机械强度下降，影响在纺织业中的使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种能耗低、生产过程无三废污染、纤维质量更好的采用生物物理技术制取竹原纤维的生产工艺。

本发明的目的是这样实现的：一种采用生物物理技术制取竹原纤维的生产工艺，按以下步骤进行：a)、以含水率40％-45％的鲜竹或干竹材为原料，采用破节机进行破节；b)、将破节后的原竹装入1^#生化处理器、浸泡在1^#生化处理液中，并通入蒸汽加热，在常压和温度70℃条件下，浸泡处理2小时；c)、从1^#生化处理器中取出原竹，采用开纤机进行物理开纤；d)、采用多级分级机对竹原纤维进行分级，分出其中的粗竹原纤维，其中，6cm以上的纤维含量占60％以上、纤维细度在0.02-0.1mm之间，作为粗竹原纤维产品进行包装；e)、以粗竹原纤维为原料、放入2^#生化处理器中、并浸泡在2^#生化处理液中，通入蒸汽加热，在常压和温度60℃条件，浸泡时间1-2小时；f)、从2^#生化处理器中取出纤维原料，进行气流干燥，使纤维含水率降至15-18％；g)、对干燥后的纤维原料采用梳理机进行解纤梳理；h)、采用多级分级机对梳理后的纤维进行分级，其中，长度在5-8cm、生纤维细度在0.01-0.08mm之间的作为精竹原产品(束纤维)，进行包装；

上述1^#生化处理液的组成量：生化剂1-4‰，亚硫酸钠1-4％，其余为水，加Na₂CO₃调节溶液PH值为9-9.5；2^#生化处理液的组成量：生化剂5‰，其余为水，加Na₂CO₃调节溶液PH值为8.5；上述生化剂中各组分按重量百分比计的组成如下：

TX-10，7.5～10.8％；磺酸，7.5～8.3％；平平加O，5～6.9％；

AE-S，6.5～9.2％； 6501，8.3～11.3％；枯草酶(即BF7658酶制剂)，53.5～65.2％。

与现有技术相比，本发明具有以下特点和优点：

1、本发明采用的生化剂也称软化剂，它完全基于生物物理方法来提取植物纤维素。在加工过程中，生化剂起着润湿、渗透、净化、乳化和软化淀粉的作用，它具有破坏胶体细胞壁和角质细胞壁的性能；可转化植物内糖，淀粉类物质，它具有表面活性剂的作用，可降低液体的表面张力，对植物纤维起到润湿、渗透作用。并且，其用量非常小，占整个软化液的1‰-5‰。

2、整个生产过程是在微碱性条件下，通过生物酶(软化剂)作用使竹纤维素物质周围的胶体细胞壁破后达到竹纤维脱胶、软化的目的，再运用连续式机械分离技术，将竹纤维变成了具有透气、除臭、柔滑、光泽好的优秀中空性天然竹纤维。整个生产过程中，节水、节能、少废水、无废渣、无废气产生，所用浸液完全循环使用。本发明解决了化学法处理带来严重污染的问题。

3、本发明人从1996年开始进行专题研究，2002年进行小试。2003年进行中试，在大量实验数据基础上，开发出本工艺技术。本工艺技术结合用了竹材生理学、微生物学、物理学、有机化学、纤维非织造布学、纤维纺织学、机械工程学、给排水学、电子工程、计算机控制等多学科交叉技术。本工艺技术利用了竹材的生理特性，竹纤维素蛋白的存在机理和专用生物化学配方(软化剂)使胶体细胞壁破壁，使连接竹纤维的胶体生物键、角质素、半纤维素生物键间的结合力减弱，采用专用机械设备，使纤维素在物理的机械作用下分离，从而提取竹原纤维。本发明改变了传统的纤维加工原理和加工工艺技术，具有原理上的突破和方法上的创新。

4、本生产工艺不受竹种、竹龄、竹节、竹径限制，一次性完成竹材纤维的提取，原材料利用率可达96％以上，纤维提取率可达89％以上，同时，获得的竹纤维保持天然、绿色、环保特点，纤维损伤率小于3-5％(现有行业中纤维损伤在12-15之间)，纤维强度高、韧性好、保持了竹纤维的天然光泽和弹性。

具体实施方式

本发明采用生物物理技术制取竹原纤维，其生产工艺为：a)、以含水率40％-45％的鲜竹或干竹材为原料，采用破节机进行破节；b)、将破节后的原竹装入1^#生化处理器、浸泡在1^#生化处理液中，并通入蒸汽加热，在常压和温度70℃条件下，浸泡处理2小时；c)、从1^#生化处理器中取出原竹，采用开纤机进行物理开纤；d)、采用多级分级机对竹原纤维进行分级，分出其中的粗竹原纤维，其中，长度6cm以上的纤维含量占60％以上、纤维细度在0.02-0.1mm之间，作为粗竹原纤维产品进行包装；e)、以粗竹原纤维为原料、放入2^#生化处理器中、浸泡在2^#生化处理液中，通入蒸汽加热，在常压和温度60℃条件，浸泡时间1-2小时；f)、从2^#生化处理器中取出纤维原料，进行气流干燥，使纤维含水率降至15-18％；g)、对干燥后的纤维原料采用梳理机进行解纤梳理；h)、采用多级分级机对梳理后的纤维进行分级，其中，长度在5-8cm以上、生纤维细度在0.01-0.08mm之间的作为精竹原产品，进行包装；

上述1^#生化处理液按重量百分比的组成是：生化剂1-4‰，亚硫酸钠(亚硫酸钠以无水物计)1-4％，其余为水，加Na₂CO₃调节溶液PH值为9-9.5；2^#生化处理液按重量百分比的组成是：生化剂5‰，其余为水，加Na₂CO₃调节溶液PH值为8.5；上述生化剂中各组分按重量百分比计的组成如下：

TX-10，7.5～10.8％；磺酸，7.5～8.3％；平平加O，5～6.9％；

AE-S，6.5～9.2％； 6501，8.3～11.3％；枯草酶，53.5～65.2％。

其中，TX-10和AE-S为活性剂。生化剂各组分以100％纯度计，生化剂中各组分配比关系以前五种组分为准，枯草酶的加入量也可不局限于53.5～65.2％，即其加入量以凑足100％为准。

亚硫酸钠(一般为七水物即Na₂SO₃·7H₂O)易溶于水，水溶液呈碱性反应。碳酸钠有无水物、一水物、七水物和十水物(Na₂SO₃·10H₂O)，其水溶液呈碱性。

实施例1：

1^#生化处理液按重量百分比计的组成是：生化剂1-4‰，亚硫酸钠1％，其余为水，溶液PH值为9。

实施例2：

1^#生化处理液按重量百分比计的组成是：生化剂4‰，亚硫酸钠4％，其余为水，溶液PH值为9.5。

实施例3：

1^#生化处理液按重量百分比计的组成是：生化剂3‰，亚硫酸钠2％，其余为水，溶液PH值为9.2。

实施例4：

生化剂组成如下：TX-10，10.8％；磺酸，8.3％；平平加O，6.9％；AE-S，9.2％；6501，11.3％；枯草酶，65.2％。

实施例5：

生化剂组成如下：TX-10，7.5％；磺酸，7.5％；平平加O，5％；AE-S，6.5％；6501，8.3％；枯草酶。53.5％。

实施例6：

生化剂组成如下：TX-10，9％；磺酸，8％；平平加O，6％；AE-S，8％；6501，9％；枯草酶，55％。

Claims

1.一种采用生物物理技术制取竹原纤维的生产工艺，其特征是，按以下步骤进行：

a)、以含水率40％-45％的鲜竹或干竹材为原料，采用破节机进行破节；

b)、将破节后的原竹装入1^#生化处理器、浸泡在1^#生化处理液中，并通入蒸汽加热，在常压和温度70℃条件下，浸泡处理2小时；

c)、从1^#生化处理器中取出原竹，采用开纤机进行物理开纤；

d)、采用多级分级机对竹原纤维进行分级，分出其中的粗竹原纤维，其中，6cm以上的生纤维含量占60％以上、生纤维细度在0.02-0.1mm之间，作为粗竹原纤维产品进行包装；

e)、以粗竹原纤维为原料、放入2^#生化处理器中、浸泡在2^#生化处理液中，通入蒸汽加热，在常压和温度60℃条件下，浸泡时间1-2小时；

f)、从2^#生化处理器中取出纤维原料，进行气流干燥，使纤维含水率降至15-18％；

g)、对干燥后的纤维原料采用梳理机进行解纤梳理；

h)、采用多级分级机对梳理后的纤维进行分级，其中，长度在5-8cm、生纤维细度在0.01-0.08mm之间的作为精竹原产品，进行包装；

上述1^#生化处理液按重量百分比计的组成是：生化剂1-4‰，亚硫酸钠1-4％，其余为水，加Na₂CO₃调节溶液PH值为9-9.5；2^#生化处理液按重量百分比计的组成是：生化剂5‰，其余为水，加Na₂CO₃调节溶液PH值为8.5；上述生化剂中各组分按重量百分比计的组成如下：

TX-10，7.5～10.8％；磺酸，7.5～8.3％；平平加0，5～6.9％；

AE-S，6.5～9.2％；6501，8.3～11.3％；枯草酶，53.5～65.2％。

2.根据权利要求1所述采用生物物理技术制取竹原纤维的生产工艺，其特征是：所述1^#生化处理液按重量百分比计的组成是：生化剂1‰，亚硫酸钠1％，其余为水，溶液PH值为9。

3.根据权利要求1所述采用生物物理技术制取竹原纤维的生产工艺，其特征是：所述1^#生化处理液按重量百分比计的组成是：生化剂4‰，亚硫酸钠4％，其余为水，溶液PH值为9.5。

4.根据权利要求1所述采用生物物理技术制取竹原纤维的生产工艺，其特征是：所述1^#生化处理液按重量百分比计的组成是：生化剂3‰，亚硫酸钠2％，其余为水，溶液PH值为9.2。