CN103397511B - 一种改善亚麻纤维可纺性能和白度的处理方法 - Google Patents
一种改善亚麻纤维可纺性能和白度的处理方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种改善亚麻纤维可纺性能和白度的处理方法，首先将亚麻纤维放在超声波条件下浸碱处理，并进行脱酸和酸浴处理，其次水洗和脱水处理，再次超声波条件下漂白处理，最后进行水洗、脱水和烘干处理；该方法使得处理后的亚麻纤维在分裂度减小、柔软度和白度增加、纤维出现卷曲，纤维间抱合力增加，纤维结晶区减小，纤维微观结构发生变化，良好质量的纤维可以提高纱线的可纺性，开发细支高密的精细亚麻高档产品，为企业创造良好的经济和社会效益。同时该发明在生产中可以减少化学试剂的用量和排放量，对保护环境有益，缩短工艺时间，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明属于亚麻纤维的前处理技术领域，具体涉及一种改善亚麻纤维可纺性能和白度的处理方法。
背景技术
亚麻纤维是优良的纺织原料之一，具有凉爽、透气、易于吸湿散湿、抗菌等优点。但由于亚麻纤维属于韧皮纤维，韧皮中除了含有纤维素，还含有木质素、半纤维素、果胶、碳水化合物、色素等非纤维素成分；只有去除亚麻纤维中的这些非纤维素成分，才能使亚麻纤维具有良好的吸水性，在后道的纺纱前处理中溶液才能均匀的渗入纤维或纱线的内部，从而提高加工质量。亚麻纤维的纺纱前处理工艺是亚麻纤维必不可少的一道工序，但目前国内外亚麻纤维的前处理过程存在时间长、能耗大、纤维质量及可纺性较差,同时对自然环境有一定的污染。
公开号为：CN1037368A，公开日为：1989年11月22日，发明名称为：亚麻纺前化学脱胶方法，公开了在脱胶过程中采用特殊工艺，将脱胶和漂白同时完成，并在煮漂时加入表面活性剂及助剂，大大缩短了脱胶时间，降低了成本，但没有涉及到物理方法的应用，纤维的微观结构没有变化。
公开号为：CN102925991A，公开日为：2013年02月13日，发明名称为：亚麻粗纱生物酶脱胶方法，是一种亚麻粗纱生物酶脱胶方法，包括以下步骤：酶液配制：水；生物酶1.5-2.5g/L；碳酸钠1.0-1.5g/L；pH值9-10；温度50-60℃；将酶液与亚麻粗纱混合，浴比1：8，温度50～60℃，循环30-90分钟后排液；加水水洗，温度50-110℃，循环5-15分钟后排液；加水水洗，温度20-80℃，循环5-15分钟后排液，并完成脱胶，该专利处理的亚麻纤维的微观结构没有变化。
公开号为：CN102925990A，公开日为：2013年02月13日，发明名称为：亚麻纺前化学改性脱胶方法，公开了一种亚麻纤维纺前化学改性脱胶方法，包括以下步骤：室温下将亚麻纤维浸入0-150g/L的NaOH溶液中，浸渍10-120min；压榨；将亚麻纤维放入高温高压反应釜中，与醚化剂在20-80℃之间按质量比0.2-2.0进行醚化反应，醚化反应时间为30-120min；水洗；将亚麻纤维进行脱胶，蒸煮液主要组成：氢氧化钠浓度10-50g/L、双氧水浓度1-10g/L、硅酸钠浓度1-10g/L、亚硫酸钠1-10g/L、渗透剂用量1-10g/L，蒸煮时间90min，蒸煮温度90℃，浴比为1∶5-1∶20；水洗并脱水烘干，得到成品亚麻纤维，该专利化学试剂用量较大。
公开号为：CN102703994A，公开日为：2012年10月03日，发明名称为：亚麻生物酶和化学脱胶与漂白相结合的工艺，本发明公开了一种亚麻生物酶和化学脱胶与漂白相结合的工艺，该工艺的流程为：亚麻装锅预酸水洗；生物酶脱胶；漂白前处理；水洗；氧化漂白；水洗；中和水洗；脱水；柔软处理；脱水；抖松烘干。可以提高纤维的白度和柔软性，提高纤维的可纺性等。但该专利处理后的亚麻纤维的微观结构没有变化。
公开号为：CN101649555B，公开日为：2010年02月17日，发明名称为：一种超声波作用下的亚麻粗纱生物酶前处理方法，本发明涉及亚麻粗纱前处理方法，特别涉及到超声波作用下的亚麻粗纱生物酶前处理方法，其特征是包括：超声波作用下的亚麻粗纱生物酶前处理→热水洗→温水洗→冷水洗→烘干。在亚麻粗纱生物酶前处理过程中，采用本发明方法，可保证亚麻粗纱的各项物理性能指标，如减量率、断裂强度、白度等皆比单独使用亚麻粗纱生物酶前处理的物理性能指标好，可减少生物酶量0.1-0.5％（o.w.f），节省工艺时间5-10min。该专利虽然应用了物理方法即超声波，可以减少纤维处理的工艺时间，但仅尝试用在生物酶试剂的应用，该专利处理后的亚麻纤维的微观结构没有变化。
现有的超声波和化学处理相结合的方法在亚麻纤维前处理中应用研究仅在国外文献中有报道，但工艺方法也不完全相同，只是在研究中采用超声波和不用超声波处理时纤维白度和柔软度的变化，并没有分析超声波频率的变化对处理工艺的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种改善亚麻纤维可纺性能和白度的处理方法，解决了现有亚麻处理工艺的处理时间长、试剂用量大、纤维质量及可纺性较差的问题。
本发明所采用的技术方案是，
一种改善亚麻纤维可纺性能和白度的处理方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、原料预处理
将亚麻纤维进行开松处理，开松成纤维状，同时清除杂物；
步骤2、超声波条件下浸碱处理
在超声波条件下，将步骤1得到的亚麻纤维浸入到NaOH溶液中进行；
步骤3、脱碱处理
将步骤2得到的亚麻纤维放入离心脱水机脱水3-5分钟，以脱去碱液；
步骤4、酸浴处理
将步骤3得到的亚麻纤维浸入到硫酸、硫酸钠和硫酸锌混合溶液中进行酸浴处理；
步骤5、水洗处理
在步骤4得到的亚麻纤维中注入清水洗涤3～5次，直至PH试纸显示中性；
步骤6、脱水处理
将步骤5得到的亚麻纤维放入离心脱水机中脱水3～5分钟进行脱水处理；
步骤7、烘干处理
将步骤6得到的亚麻纤维在90-110℃烘房内烘60-90分钟，进行烘干处理；
步骤8、超声波条件下漂白处理
在超声波条件下，将步骤7得到的亚麻纤维浸入到的H2O2溶液中进行漂白处理，得到漂白纤维；
步骤9、水洗处理
在步骤8得到的亚麻纤维中注入清水洗涤3-5次，直至PH试纸显示中性，得到中性亚麻纤维；
步骤10、脱水处理
将步骤9中得到的中性亚麻纤维放入离心脱水机中脱水3-5分钟，得到半干纤维；
步骤11、烘干处理
将步骤10得到的半干纤维在90-110℃烘房内烘60-90分钟，烘干后在60-65%相对湿度下调湿12-24小时，得到亚麻纤维。
本发明的特点还在于，
步骤2中NaOH溶液的温度为20-80℃、质量浓度为10%-20%，亚麻纤维和的NaOH溶液的浴比为1:10-1:20；超声波的频率为28-40KHz。
步骤2中浸碱处理时间为15-45分钟。
步骤4中的硫酸的质量-体积浓度为10-25g/L，硫酸钠的质量-体积浓度为60-90g/L，硫酸锌的质量-体积浓度为15-25g/L，亚麻纤维与混合溶液的浴比为1:10-1:20。
步骤4中的酸浴处理温度为40-50℃，处理时间为10-15min。
步骤8中H2O2溶液的温度为30-50℃，质量浓度为10-15%；亚麻纤维与H2O2溶液的浴比为1:10-1:20；超声波的频率为28-40KHz。
步骤8中漂白处理时间为10-15min。
本发明的有益效果是：
1）本发明采用物理和化学处理方法对亚麻纤维进行处理，使得处理后的亚麻纤维的微结构发生改变，进而使亚麻纤维在长度、分裂度指标离散小、纤维柔软度和抱合力增加，纤维结晶度下降，出现明显的卷曲，纤维白度增大，处理后的纤维更加有利于纺制细特纱和生产高档次的亚麻类产品。
2）该发明在生产中应用，可以减少化学试剂用量达5%以上，可以减少化学试剂的用量和排放量，对保护环境有益。
3）同时可以节约工艺时间达60分钟，工艺时间的缩短，可以提高生产效率，良好质量的纤维可以提高纱线的可纺性，开发细支高密的精细亚麻高档产品，为企业创造良好的经济和社会效益。
附图说明
图1是本发明一种改善亚麻纤维可纺性能和白度的处理方法的实施例1中的处理前亚麻纤维的X射线衍射图；
图2是本发明一种改善亚麻纤维可纺性能和白度的处理方法的实施例1中的处理后亚麻纤维的X射线衍射图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供一种改善亚麻纤维可纺性能和白度的处理方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、原料预处理
将亚麻纤维进行开松处理，开松成纤维状，同时清除杂物；
步骤2、超声波条件下浸碱处理
在超声波条件下，将步骤1得到的亚麻纤维浸入到温度为20-80℃、质量浓度为10%-20%的NaOH溶液中进行浸碱处理15-45分钟，其中，亚麻纤维和NaOH溶液的浴比为1:10-1:20，超声波的频率为28-40KHz；
步骤3、脱碱处理
将步骤2得到的亚麻纤维放入离心脱水机进行脱水3-5分钟，以脱去碱液；
步骤4、酸浴处理
将步骤3得到的亚麻纤维浸入到硫酸、硫酸钠和硫酸锌混合溶液中进行酸浴处理10-15min，其中，硫酸的质量-体积浓度为10-25g/L，硫酸钠的质量-体积浓度为60-90g/L，硫酸锌的质量-体积浓度为15-25g/L，处理温度40-50℃，亚麻纤维与混合溶液的浴比1:10-1:20；
步骤5、水洗处理
在步骤4得到的亚麻纤维中注入清水进行水洗处理3～5次，直至PH试纸显示中性；
步骤6、脱水处理
将步骤5得到的亚麻纤维放入离心脱水机中进行脱水处理3～5分钟；
步骤7、烘干处理
将步骤6得到的亚麻纤维放入温度为90-110℃的烘房内，进行烘干处理60-90分钟；
步骤8、超声波条件下漂白处理
将步骤7得到的亚麻纤维浸入到质量浓度为10-15%，温度为30-50℃的H2O2溶液中，用频率为28-40KHz的超声波处理10-15min，得到漂白纤维，其中，亚麻纤维与H2O2溶液的浴比为1:10-1:20；
步骤9、水洗处理
在步骤8得到的亚麻纤维中注入清水洗涤3-5次，直至PH试纸显示中性，得到中性亚麻纤维；
步骤10、脱水处理
将步骤9中得到的中性亚麻纤维放入离心脱水机中进行脱水处理3-5分钟，得到半干纤维；
步骤11、烘干处理
将步骤10得到的半干纤维放在90-110℃烘房内进行烘干处理60-90分钟，烘干后在60-65%相对湿度下调湿12-24小时，得到用于纺纱的亚麻纤维。
实施例1
将亚麻纤维进行预处理，开松成纤维状，同时清除杂物；在超声波条件下，将得到的纤维状的亚麻纤维浸入到温度为50℃、质量浓度为10%的NaOH溶液中在超声波条件下进行浸碱处理30分钟，其中，亚麻纤维和NaOH溶液的浴比为1:10，超声波的频率为28KHz；将经浸碱处理后的亚麻纤维放入离心脱水机进行脱水处理3-5分钟，以脱去碱液；再将脱水处理后的亚麻纤维浸入到硫酸质量-体积浓度为10g/L，硫酸钠质量-体积浓度为60g/L和硫酸锌质量-体积浓度为15g/L的混合溶液中进行酸浴处理10分钟，其中，亚麻纤维与混合溶液的浴比为1:10，酸浴处理温度为40-50℃；在经酸浴处理后的亚麻纤维中注入清水进行水洗处理3-5次，直至PH试纸显示中性；将经水洗处理后的亚麻纤维放入离心脱水机中进行脱水处理3-5分钟；将经脱水处理后的亚麻纤维放入温度为90-110℃的烘房内，进行烘干处理60-90分钟；将经烘干处理后的的亚麻纤维浸入到浓度为15%、温度为50℃的H2O2溶液中，用频率为28KHz的超声波处理15min，得到漂白纤维，其中，亚麻纤维与H2O2溶液的浴比为1:10；在漂白纤维中注入清水洗涤3-5次，直至PH试纸显示中性，得到中性亚麻纤维；将中性亚麻纤维放入离心脱水机中脱水3-5分钟，得到半干纤维；将半干纤维在90-110℃烘房内进行烘干处理60分钟，烘干后在65%相对湿度下调湿24小时，得到用于纺纱的亚麻纤维。本实施例1亚麻纤维处理工艺主要包括超声波和化学方法相结合的碱处理亚麻纤维，超声波和漂白剂结合工艺来处理并漂白亚麻纤维。
在超声波和浸碱处理后亚麻纤维的测试数据如表1所示：亚麻纤维分裂度下降、柔软度增加，出现明显的卷曲，有利于纺纱过程中纤维间抱合力的增加，同时试剂NaOH用量减少了5%，处理时间可以缩短30分钟。亚麻纤维的白度明显增加，同时试剂使用上H2O2用量减少了5%，处理时间可以缩短30分钟。如表2所示，纤维经本方法处理后结晶度明显下降，即处理后纤维的刚性下降，结晶区减少，非结晶区比例增加。经X射线衍射测试结果如图1和图2所示：发现处理前后纤维的X衍射曲线发生明显变化，衍射强度发生变化，纤维素的结构发生变化。
表1处理前后纤维分裂度、卷曲数、柔软度和白度对比
实施例2
将亚麻纤维进行预处理，开松成纤维状，同时清除杂物；在超声波条件下，将得到的纤维状的亚麻纤维浸入到温度为20℃、质量浓度为15%的NaOH溶液中在超声波条件下进行浸碱处理45分钟，其中，亚麻纤维和NaOH溶液的浴比为1:20，超声波的频率为40KHz；将经浸碱处理后的亚麻纤维放入离心脱水机进行脱水处理3-5分钟，以脱去碱液；再将脱水处理后的亚麻纤维浸入到硫酸质量-体积比为15g/L，硫酸钠质量-体积比为90g/L和硫酸锌质量-体积比为20g/L的混合溶液中进行酸浴处理10分钟，其中，亚麻纤维与混合溶液的浴比为1:20，酸浴处理温度为40℃；在经酸浴处理后的亚麻纤维中注入清水进行水洗处理3-5次，直至PH试纸显示中性；将经水洗处理后的亚麻纤维放入离心脱水机中进行脱水处理3-5分钟；将经脱水处理后的亚麻纤维放入温度为90-110℃的烘房内，进行烘干处理60-90分钟；将经烘干处理后的的亚麻纤维浸入到浓度为10%、温度为30℃的H2O2溶液中，用频率为28KHz的超声波处理10min，得到漂白纤维，其中，亚麻纤维与H2O2溶液的浴比为1:20；在漂白纤维中注入清水洗涤3-5次，直至PH试纸显示中性，得到中性亚麻纤维；将中性亚麻纤维放入离心脱水机中脱水3-5分钟，得到半干纤维；将半干纤维放在90-110℃烘房内进行烘干处理90分钟，烘干后在60%相对湿度下调湿12小时，得到用于纺纱的亚麻纤维。
实施例3
将亚麻纤维进行预处理，开松成纤维状，同时清除杂物；在超声波条件下，将得到的纤维状的亚麻纤维浸入到温度为80℃、质量浓度为20%的NaOH溶液中在超声波条件下进行浸碱处理15分钟，其中，亚麻纤维和NaOH溶液的浴比为1:20，超声波的频率为28KHz；将经浸碱处理后的亚麻纤维放入离心脱水机进行脱水处理3-5分钟，以脱去碱液；再将脱水处理后的亚麻纤维浸入到硫酸质量-体积比为25g/L，硫酸钠质量-体积比为90g/L和硫酸锌质量-体积比为25g/L的混合溶液中进行酸浴处理15分钟，其中，亚麻纤维与混合溶液的浴比为1:20，酸浴处理温度为40-50℃；在经酸浴处理后的亚麻纤维中注入清水进行水洗处理3-5次，直至PH试纸显示中性；将经水洗处理后的亚麻纤维放入离心脱水机中进行脱水处理3-5分钟；将经脱水处理后的亚麻纤维放入温度为90-110℃的烘房内，进行烘干处理60-90分钟；将经烘干处理后的的亚麻纤维浸入到浓度为15%、温度为50℃的H2O2溶液中，用频率为40KHz的超声波处理15min，得到漂白纤维，其中，亚麻纤维与H2O2溶液的浴比为1:20；在漂白纤维中注入清水洗涤3-5次，直至PH试纸显示中性，得到中性亚麻纤维；将中性亚麻纤维放入离心脱水机中脱水3-5分钟，得到半干纤维；将半干纤维在90-110℃烘房内烘60-90分钟，烘干后在65%相对湿度下调湿12小时，得到用于纺纱的亚麻纤维。
本发明的优点在于：
1）在浸碱处理中，本发明关键的参数是碱的浓度、处理时间和超声波频率。碱浓度直接影响亚麻纤维卷曲程度、柔软程度、纤维结晶度的变化程度、纤维分裂度指标；处理时间和超声波频率将影响碱对纤维的作用效率，因此，要达到同样的处理效果，使用超声波将加剧碱对纤维的作用，缩短处理时间。在浸碱处理中，碱浓度范围为10%-20%，小于该范围则不会出现卷曲、结晶度的变化、纤维素结构也不会变化，大于该范围则纤维过度分裂，造成纤维强度和纤维长度的减小，纺制成纱线的强度也会减小；处理时间范围为15-45分钟，超声波的频率范围为28-40KHz，这两个参数需要配合调整，随着超声波频率的增大，处理时间可以适当减小，因为超声波将加剧处理作用，这样可以保证纤维的分裂度、结晶度、柔软度指标满足纺纱的需要。浸碱用碱试剂为标准化学试剂NaOH，纯度为98%以上。
2）在漂白处理中，本发明的关键参数是H2O2溶液的浓度、处理时间、温度和超声波频率。H2O2溶液的浓度将直接影响纤维处理后的白度指标，但用量过大虽然纤维白度增加，但纤维强度会降低，最终造成纺制成纱线的强度也会减小，不利于后工序加工；处理时间、超声波频率及温度将影响H2O2对纤维的作用效率，因此，要达到同样的处理白度，使用超声波、增加处理时间、提高温度都将加剧H2O2对纤维的漂白作用，缩短处理时间。在本发明的工艺中H2O2溶液的质量浓度为10-15%，溶液温度为30-50℃，超声波处理用频率为28-40KHz，处理时间为10-15min，在实际应用中应根据具体工艺进行调整，小于本范围处理后的纤维白度不够，大于本范围时会造成纤维强度的损失，不利于纤维的纺纱加工。漂白处理用的H2O2溶液配制时可以采用各种浓度的H2O2溶液按照质量浓度换算。
在亚麻纤维脱胶和纺纱前的处理工艺中，为了使纤维符合纺纱的要求，必须进行进一步的脱胶和漂白，以有利于加工，因此，化学试剂的应用如生物酶、碱和漂白剂的应用必不可少。本发明针对目前现有的工艺，将超声波应用于纺前纤维的脱胶和漂白工艺中，使得处理的工艺时间大幅度缩短，试剂用量减少，处理温度降低，以达到节能减排的目标；同时，在碱处理和漂白中对工艺进行优化，利用纤维素和碱的作用，使得纤维经处理后在分裂度、柔软度和白度等方面提高，纤维柔软并获得一定的卷曲，有利于纺纱时的抱合力的增加、有利于纺纱时纱线均匀度提高，满足纺细支亚麻纱的需要。
Claims (5)
1.一种改善亚麻纤维可纺性能和白度的处理方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、原料预处理
将亚麻纤维进行开松处理，开松成纤维状，同时清除杂物；
步骤2、超声波条件下浸碱处理
在超声波条件下，将步骤1得到的亚麻纤维浸入到NaOH溶液中进行；所述NaOH溶液的温度为20-80℃、质量浓度为10％-20％，亚麻纤维和NaOH溶液的浴比为1:10-1:20；所述的超声波的频率为28-40KHz；
步骤3、脱碱处理
将步骤2得到的亚麻纤维放入离心脱水机脱水3-5分钟，以脱去碱液；
步骤4、酸浴处理
将步骤3得到的亚麻纤维浸入到硫酸、硫酸钠和硫酸锌混合溶液中进行酸浴处理；
步骤5、水洗处理
在步骤4得到的亚麻纤维中注入清水洗涤3～5次，直至pH试纸显示中性；
步骤6、脱水处理
将步骤5得到的亚麻纤维放入离心脱水机中脱水3～5分钟进行 脱水处理；
步骤7、烘干处理
将步骤6得到的亚麻纤维在90-110℃烘房内烘60-90分钟，进行烘干处理；
步骤8、超声波条件下漂白处理
在超声波条件下，将步骤7得到的亚麻纤维浸入到的H2O2溶液中进行漂白处理，得到漂白纤维；所述的H2O2溶液的温度为30-50℃，质量浓度为10-15％；所述的亚麻纤维与H2O2溶液的浴比为1:10-1:20；所述的超声波的频率为28-40KHz；
步骤9、水洗处理
在步骤8得到的亚麻纤维中注入清水洗涤3-5次，直至pH试纸显示中性，得到中性亚麻纤维；
步骤10、脱水处理
将步骤9中得到的中性亚麻纤维放入离心脱水机中脱水3-5分钟，得到半干纤维；
步骤11、烘干处理
将步骤10得到的半干纤维在90-110℃烘房内烘60-90分钟，烘干后在60-65％相对湿度下调湿12-24小时，得到亚麻纤维。
2.根据权利要求1所述的改善亚麻纤维可纺性能和白度的处理方法，其特征在于，所述的步骤2中浸碱处理时间为15-45分钟。
3.根据权利要求1所述的改善亚麻纤维可纺性能和白度的处理方法，其特征在于，所述的步骤4中的硫酸的质量-体积浓度为10-25g/L， 硫酸钠的质量-体积浓度为60-90g/L，硫酸锌的质量-体积浓度为15-25g/L，所述的亚麻纤维与混合溶液的浴比为1:10-1:20。
4.根据权利要求1所述的改善亚麻纤维可纺性能和白度的处理方法，其特征在于，所述的步骤4中的酸浴处理温度为40-50℃，处理时间为10-15min。
5.根据权利要求1所述的改善亚麻纤维可纺性能和白度的处理方法，其特征在于，所述的步骤8中漂白处理时间为10-15min。
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
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| ultrasound in the pretreatment processing of flax fibers;Darinka fakin et al.;《AATCC REVIEW》;20051231;第5卷(第9期);61-64 * |
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