CN103835006A - 一种葛麻脱胶工艺 - Google Patents

Abstract

一种葛麻脱胶工艺，针对目前化学脱胶过程化学药品使用量大、纤维强力损伤率较高、环境污染严重等问题，提供一种葛麻低温冷冻与真空技术脱胶的方法。首先利用低温真空技术改变原麻内部结构，形成大量微孔，增加了纤维的表面积；然后利用真空负压技术将稀碱液和低浓度的双氧水溶液处充分注入到纤维内部，使碱液和双氧水发挥最大功效。该方法大大降低了化学药品的使用量，缩短了脱胶流程，胶质和木质素去除率高且纤维损伤率低。

Description

一种葛麻脱胶工艺

技术领域

本发明涉及麻类脱胶技术领域，具体涉及一种利用低温冷冻与真空技术对葛麻进行脱胶的方法。

背景技术

葛麻又称葛藤，是一种使用历史悠久的多年生藤本植物，在中国大部分地区均有分布。过去主要用于笼筐、制绳索或造纸原料，近年来将葛麻纤维用于地毯生产其牢固度、弹性、耐磨性均超过丝织地毯，也可织成葛布。葛麻纤维韧性强劲，单纤维长约0.95～4.2厘米，宽0.01～0.02厘米，是良好的纤维植物。葛麻纤维与有机合成纤维相比，具有价廉质轻、强度和模量适当等优点，关键是植物纤维属可再生资源，绿色无毒，可自然降解，保护环境。

纺织工业上麻类的脱胶普遍采用以高温高压碱煮为中心，辅以强酸强碱的化学脱胶工艺。基本的工艺路线是：原麻-浸酸-水洗-一次碱液煮练-水洗-二次碱液煮练-酸洗-水洗-给油-抖散-烘干-精干麻。

一方面，高浓度的碱液会使纤维集合体分裂，受外力作用时会产生各个击破性质的断裂，断裂伸长率减弱，随着碱液浓度的增加和处理时间的延长，麻纤维部分大分子链断裂，使原本交叉扭曲排列的微纤维变得平直，抱合力差。采用化学脱胶，可导致麻纤维强力损失率高达15％～20％，纤维可纺性大大下降，可见经碱法脱胶后麻纤维的强度损失较大。

另一方面，化学脱胶过程中，酸碱对纤维的作用主要集中在纤维集合体的表面，对纤维表层损伤大，而对其内部化学成分的处理作用较小，纤维内部胶质及木质素降解率低，导致纤维刚性大、精干麻质量稳定性差等问题。

葛麻纤维与其它麻类的化学组成差异很大，其中葛麻纤维中纤维素的含量较少，只占35％左右，而非纤维素胶质含量高达45％以上，而且木质化程度较高，约占18％。由于葛麻的木质素和半纤维素的含量比亚麻、苎麻的含量要高许多，这些纤维素共生物增加了脱胶的难度，进而影响到深加工。因此，寻找一种合适的脱胶方法是葛麻加工利用过程中很重要的一个环节。

传统的真空冷冻干燥技术是将含水物料在低温状态下冻结，然后在真空条件下，使冰直接升华成水蒸汽并排走，从而脱去物料中的水分使物料干燥。真空冷冻干燥过程分为冷冻、升华和解吸三个阶段。首先，物料在其共晶点温度以下预冻，冻结完成后，在真空中将物料温度控制在共融温度和崩解温度以下进行升华，最后的解吸阶段，物料温度要控制在产品的最高许可温度以下。真空冷冻干燥中，样品的结构不会被破坏，这样就保留了物料的生物和化学结构及其活性的完整性，而且在冰升华时会留下孔隙。

本发明的创新性在于将低温冷冻-真空技术用于麻类脱胶领域，它不同于传统的真空冷冻干燥技术，是一门低温和真空结合的高新技术。首先利用传统真空冷冻干燥技术将原麻的胶质及纤维素初步分离并形成大量孔隙，然后利用真空技术将低浓度的碱液和双氧水注入到孔隙内部，使碱液和双氧水充分进入到原麻的内部，碱液与胶质的接触面积增加，使碱液和双氧水发挥最大功效。同时，由于真空条件下碱液和双氧水的活性大大提高，使脱胶效果得到改善，减少了化学药品的使用量，降低环境污染。

发明内容

本发明的实现方法如下：

本发明的第一个目的是针对目前化学脱胶过程纤维损伤率较高、环境污染严重等问题，提供一种葛麻低温冷冻-真空技术脱胶的方法。首先利用低温真空技术改变原麻内部结构，形成大量微孔，增加了纤维的表面积；然后利用真空负压技术将稀碱液处充分注入到纤维内部，使碱液发挥最大功效。该方法大大降低了化学药品的使用量，缩短了脱胶流程，能使胶质去除更彻底、分纤度更高且纤维损伤率低。

本发明的第二个目的是提供一种新型的脱胶工艺配方，该工艺既能够制备一种手感柔软、可纺性能优良的精细化葛麻纤维，而且能够保留原麻中的有益成分，可以用来加工具有保健性能的纺织品。

为实现本发明的第一个目的，采用低温冷冻-真空技术相结合的脱胶方法，首先把一定含水率的葛麻原麻通过低温真空技术改变其内部结构，使纤维大分子内部结构变得松弛，同时由于单纤维或原纤间的弱结构被破坏而产生分纤、原纤化结构，形成大量微孔，增加了纤维的表面积；而且真空低压打开了纤维素和半纤维素的纤维结构，从而增加了纤维的表面积；然后利用真空负压技术将稀碱液处充分注入到纤维内部，使碱液发挥最大功效。

为实现本发明的第二个目的，采用低温冷冻-真空技术处理葛麻原麻后，然后利用真空碱处理脱去胶质，最后利用真空双氧水处理技术，将残余的胶质和部分木质素去除，使精干麻木质素含量达到0.8％以下，纤维色白，柔软，能满足纺织印染等后加工的要求。本发明提供的葛麻低温冷冻-真空技术脱胶的方法的工艺流程如下：

葛麻原麻→浸泡处理→低温冷冻处理→真空干燥处理→真空碱处理→真空双氧水处理→水洗→柔软剂处理→脱水→葛麻纤维。

工艺设备：CHRIST型冷冻干燥机(德国Marin Chri st公司)，DZF-6090型真空实验箱(北京恒泰丰科试验设备有限公司)，DZF-6020恒温鼓风干燥箱(巩义市予华仪器有限责任公司)，电子天平等。

所述的葛麻原麻为成熟后经人工剥麻分离出的葛麻韧皮，将葛麻韧皮露天放置30天晾干。

本专利中将葛麻原麻置于40℃左右的水中浸泡3h，取出晾至不滴水为止，然后调节试样含水率为120％。

所述的低温冷冻处理和真空干燥处理，首先把一定含水率的葛麻原麻置于冷冻干燥机中经超低温冷冻后处理，原麻内部水分子形成微结晶，同时伴随着某些次价键的断裂；然后在低温条件下将试样迅速放入真空干燥箱中，在真空干燥的条件下，葛麻纤维内部微冰晶的挥发，而这些微晶在真空干燥的过程中，随着温度的升高而挥发，从而在纤维表面及内部也形成许多的微孔。另外，纤维在低温处理后大分子之间的部分氢键和分子间的作用力可能被破坏，由于这种破坏作用，使纤维大分子内部结构变得松弛，同时由于单纤维或原纤间的弱结构被破坏而产生分纤、原纤化结构，并在纤维表面及内部也形成大量的微孔结构。因此，低温冷冻-真空技术处理后，葛麻纤维在形态结构上也发生了较大的变化。

本专利中低温冷冻处理和真空干燥处理的具体操作工艺为：把调节好含水率的葛麻原麻置于CHRIST型冷冻干燥机中进行冷冻处理；设置最低冷冻温度为-55℃，冷冻时间为12h。将冷冻后的试样迅速置于真空干燥箱中进行真空复温，真空度为-0.2Mpa的真空系统中，复温干燥温度分别为60℃，复温时间分别设为30min。真空复温结束后，将葛麻取出放置室温条件下冷却至室温。

所述的真空碱处理是利用真空技术将低浓度的碱液注入到纤维孔隙，使碱液充分进入到原麻的内部，碱液与胶质的接触面积增加，使碱液发挥最大功效。同时，真空产生的低压打开了纤维素和半纤维素的纤维结构，从而增加了纤维的表面积，这使得碱液反应效率大大提高，使脱胶效果得到明显改善。低浓度的碱液对纤维损伤较低，而且有利于保留原麻的有益成分。

本发明中真空碱处理方法为：将低温冷冻处理和真空干燥处理后的葛麻置于稀碱溶液中浸泡，当其含水率高于100％时，将葛麻转移到真空实验箱内进行真空碱处理，其中的碱液浓度为0.2％，远远低于普通化学脱胶中的碱液浓度，真空度为-0.5Mpa，处理时间2h。

由于葛麻纤维中木质素含量较高，可达15～20％，木质素的存在对纺织品质量有很大影响，而上述工艺中木质素的去除并不理想。木质素对氧化剂的作用不如纤维素那样稳定，易受氧化剂的作用而裂解。双氧水分子具有较好的氧化作用，可以漂白葛麻纤维，尤为重要的是可以氧化木质素，木质素被氧化后可以溶解于碱氧浴溶液中，有助于更好地去除木质素和其他杂质。

所述的双氧水处理同样是利用真空技术将低浓度的双氧水溶液注入到纤维孔隙，使其充分进入到葛麻纤维的内部，发挥最大功效。碱和双氧水互相作用，双氧水在真空条件可以被活化，有助于更好地去除木质素和其他杂质。

本发明中真空双氧水处理方法为：将真空碱处理后的葛麻置于双氧水溶液中浸泡，当其含水率高于100％时，将葛麻转移到真空实验箱内进行真空双氧水处理，其中的双氧水浓度为0.1g/L，真空度为-0.5Mpa，处理时间2h。

处理结束后，采用自来水冲洗葛麻纤维，将纤维上的溶解物去除，冲洗至PH为7.0-8.0左右。

所述的柔软剂处理参数为氨基改性有机硅柔软剂4ml／L，温度40℃，处理时间15-20分钟，浴比1∶10。

本发明的有益效果在于：采用低温冷冻-真空技术对葛麻进行脱胶，所用碱液浓度只有普通化学脱胶碱液浓度的2％，双氧水的浓度只有原来的5％左右，大大降低了化学药品的使用量。经实验证明，低温冷冻-真空技术脱胶过程对纤维的损伤率只有原来1／10，处理后的葛麻纤维的手感柔软，可纺性大大提高，麻条的硬条率、不匀率显著降低。综上所述，本发明克服了现有葛麻脱胶技术化学药品使用量大、残胶率高、纤维粗硬、精干麻质量差和环境污染严重等诸多问题，具有很强的应用前景。

具体实施方式：

一种葛麻低温冷冻-真空技术脱胶的方法，首先利用低温真空技术改变原麻内部结构，形成大量微孔，使纤维大分子内部结构变得松弛，同时由于单纤维或原纤间的弱结构被破坏而产生分纤、原纤化结构，并在纤维表面及内部也形成大量的微孔结构。然后利用真空负压技术将稀碱液和低浓度的双氧水溶液充分注入到纤维内部，而且真空低压打开了纤维素和半纤维素的纤维结构，从而增加了纤维的表面积，使碱液发挥最大功效。该方法具有脱胶效率高、环境污染小、处理流程短等优点。脱胶工艺流程如下：

葛麻原麻→浸泡处理→低温冷冻处理→真空干燥处理→真空碱处理→真空双氧水处理→水洗→柔软剂处理→脱水→葛麻纤维。

上述脱胶工艺包括如下步骤：

(1)葛麻原麻准备：葛麻成熟后经人工剥麻分离出的葛麻韧皮，将葛麻韧皮露天放置30天晾干备用；

(2)将葛麻原麻置于40℃左右的水中浸泡3h，取出晾至不滴水为止，然后调节试样含水率为120％。

(3)低温冷冻处理和真空干燥处理的具体操作工艺为：把调节好含水率的葛麻原麻置于CHRIST型冷冻干燥机中进行冷冻处理；设置最低冷冻温度为-55℃，冷冻时间为12h。将冷冻后的试样迅速置于真空干燥箱中进行真空复温，真空度为-0.2Mpa的真空系统中，复温干燥温度分别为60℃，复温时间分别设为30min。真空复温结束后，将葛麻取出放置室温条件下冷却至室温。

(4)真空碱处理方法为：将低温冷冻处理和真空干燥处理后的葛麻置于稀碱溶液中浸泡，当其含水率高于100％时，将葛麻转移到真空实验箱内进行真空碱处理，其中的碱液浓度为0.2％，远远低于普通化学脱胶中的碱液浓度，真空-0.5Mpa，处理时间2h。

(5)真空双氧水处理方法为：将真空碱处理后的葛麻置于双氧水溶液中浸泡，当其含水率高于100％时，将葛麻转移到真空实验箱内进行真空双氧水处理，其中的双氧水浓度为0.1g／L，真空-0.5Mpa，处理时间2h。

(6)处理结束后，采用自来水冲洗葛麻纤维，将纤维上的溶解物去除，冲洗至PH为7.0-8.0左右。

(7)柔软剂处理参数为氨基改性有机硅柔软剂4ml／L，温度40℃，处理时间15-20分钟，浴比1∶10。

本发明的创新性在于将低温冷冻-真空技术用于麻类脱胶领域。发明人通过对葛麻胶质的化学成分组成及纤维结构特点的研究，通过大量实验分析，不断优化脱胶工艺参数，最终得到了由低温冷冻-真空技术联合组成于葛麻脱胶工艺配方。该脱胶工艺配方改变了传统的强酸强碱化学脱胶工艺，不仅能够有效的脱去葛麻中的胶质，而且纤维强力损失率低，提高了精干麻产品的质量。

Claims (3)

1.一种葛麻脱胶工艺，其特征在于：利用低温冷冻处理和真空干燥处理含水率为120％的葛麻原麻，原麻内部水分子形成微结晶，这些微晶在真空环境中升华，在纤维表面及内部形成许多的微孔。其中冷冻温度为-55℃，冷冻时间为12h，真空度为-0.2Mpa，复温干燥温度为60℃，复温时间为30min。

2.根据权利要求1所述的一种葛麻脱胶工艺，其特征在于利用真空产生的低压打开了纤维素和半纤维素的纤维结构，单纤维或原纤间的弱结构被破坏，纤维大分子内部结构变得松弛，增加了纤维的表面积，使低浓度的碱液和双氧水溶液反应效率大大提高，其中真空度为-0.5Mpa。

3.根据权利要求1所述的一种葛麻脱胶工艺，其特征在于利用真空技术将低浓度的碱液和双氧水溶液注入到纤维孔隙，使其充分进入到葛麻纤维的内部，碱和双氧水在真空条件被活化，可以更好地去除胶质、木质素和其他杂质。其中所用的碱液浓度为0.2％、双氧水浓度为0.1g／L，真空度为-0.5Mpa，处理时间2h。