CN104805511A - 一种苎麻制品的脱胶方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种苎麻制品的脱胶方法。采用低温等离子体发生装置对苎麻纤维或织物进行低温等离子体处理后，再进行生物酶脱胶处理。由于低温等离子体产生的电子及高能粒子对苎麻纤维表面进行刻蚀、剥离，使纤维上部分胶质松动，易于去除，再配合温和的生物酶脱胶便可达到较好的脱胶效果。与常规的生物酶脱胶处理相比，本发明提供的低温等离子体联合生物酶脱胶的方法，脱胶效果明显提供，处理时间、酶的用量都得到明显降低。所提供的苎麻脱胶工艺是一种清洁化加工方法，绿色环保，具有应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种纺织品的脱胶处理工艺，特别涉及一种苎麻制品的脱胶方法，属于纺织品的染整技术领域。
背景技术
苎麻是我国的一项特色资源，被称为“中国草”，在我国的种植和纺织生产具有悠久的历史，其纤维产品具有吸湿散热快、透气好、不贴身、抗菌、挺括美观等优点，是高档天然纤维产品 ，在国际市场上盛销不衰，极富竞争力。自20世纪80年代国际掀起绿色消费的浪潮以来，我国的苎麻产业在国际上逐渐展现出“特色经济”的地位，引起世界范围内的广泛关注。目前，我国苎麻的种植面积和纤维产量均占世界的90%以上。
苎麻纤维是从苎麻植物茎皮中获取的纤维，苎麻纤维的初加工包括剥皮、刮麻、脱胶，脱胶在于除掉原麻中的胶质，如半纤维素、木质素、果胶、水溶物、脂蜡质、灰分等。麻类脱胶是纺织领域研究的一个重要方向，传统的麻脱胶存在许多问题，其中脱胶工艺一直制约着麻类产品的加工质量，甚至影响麻纺织品的性能。
目前，我国苎麻脱胶生产上普遍采用化学脱胶法，这种脱胶方法存在难以克服的弊端，所得苎麻产品档次较低、用途较为单一，且化学脱胶法的高能耗、高水耗、高污染、高成本与当今社会提倡的“生存、环保、发展”主题日益不符。而常规生物酶脱胶又存在脱胶效果一般、效率不高等问题，大大限制了其发展和应用。因此加紧研究高效、高质的苎麻纤维生物酶脱胶工艺，生产出更加高档、用途多样的麻纺织产品，是麻类行业的发展的重要方向。等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态，当外加电压达到气体的着火电压时，气体分子被击穿，产生包括电子、离子、原子和自由基等混合体。低温等离子体属于激发、电离的高能状态，其电子的负电荷和离子的正电荷总数相等，宏观上对外不显电性，呈中性。低温等离子体放电过程中虽然电子温度很高，但重粒子温度很低，整个体系呈现低温状态，被称为低温等离子体，也叫非平衡态等离子体。目前，将低温等离子体处理工艺应用于对苎麻产品进行脱胶处理未见报道。
发明内容
本发明针对现有的苎麻制品脱胶方法存在的不足，提供一种绿色环保、节约能源、苎麻纤维脱胶效果好的苎麻织物脱胶方法。
实现本发明目的的技术方案是提供的一种苎麻制品的脱胶方法，包括如下步骤：
1、将苎麻制品在温度为90～105℃的条件下进行烘燥处理30～120min；
2、将经步骤1处理后的苎麻制品悬挂于低温等离子体装置中，以等离子体流垂直穿过苎麻制品的方式进行低温等离子体处理；
3、将步骤3处理后得到的苎麻织物置于温度为15～100℃，pH值为2～12，生物脱胶酶浓度为0.1～12%（o.m.f）的溶液中，浸酶处理30～105min，再经水洗、脱水、烘干,得到一种脱胶后的苎麻制品。
本发明的低温等离子体处理工艺的一个优选方案是：压力为30～50Pa，放电功率为200～300W，处理时间为1～3min。低温等离子体处理的气氛为气体N2、O2、Ar中的一种，或它们任意组合的混合气体。
为了得到最佳的处理效果，在本发明技术方案中，对步骤2处理结束后的苎麻制品与执行步骤3的间隔时间小于2小时。
本发明采用低温等离子处理苎麻纤维的原理是：利用等离子体对苎麻纤维表面进行刻蚀，将苎麻纤维表面弱边界部分除去，使苎麻纤维表面产生起伏，变粗糙，并有键的断裂，形成自由基。低温等离子体处理还可以提高苎麻纤维的亲水性，使织物润湿性提高，有利于胚布上的浆料、油质、蜡质等杂质在水中的溶解。同时，低温等离子体对纤维的表面氧化等综合作用，可以显著地降低浆料和蜡质、残胶等天然杂质对纤维的粘附性能，使杂质变得易于去除。LTP处理织物不但能提高织物的脱胶效果，而且可以大量地节约水资源和能源，另外用O2等离子体处理还可以在织物表面引入亲水性基团。通过低温等离子体对织物进行预处理后，织物表面胶质的粘附性能降低，再经过温和的生物脱胶就可以完成脱胶过程。
与现有技术相比，本发明技术方案的突出效果在于：
1、采用低温等离子体处理对织物表面胶质产生刻蚀作用，使胶质发生破碎，并降低其粘附性能，再经温和生物酶处理可容易完成脱胶过程，脱胶效果优于常规生物酶脱胶。同时，采用低温等离子体产生的电子及高能粒子对苎麻纤维表面进行刻蚀、剥离，使纤维上部分胶质松动，易于去除，再配合温和的生物酶脱胶，使脱胶更为彻底。
2、与常规生物酶脱胶工艺相比，经低温等离子体处理后，后续生物酶脱胶过程中酶制剂用量可低一半，且处理效果更好，处理时间也有所降低。
3、本发明中低温等离子体预处理可以提高织物亲水性，使织物易于润湿膨胀，被水渗透，有利于苎麻织物上胶质在水中的溶解去除。
4、本发明采用低温等离子体预处理属于物理方法的干态加工，不用水、蒸汽和化学药品，改善了目前产业中使用化学脱胶耗水耗能量大、排污严重等问题，是一种节能、环保的新方法。
5、本发明提供的方法操作简单、方便快捷、绿色环保，且具有良好的脱胶效果，应用前景广阔。
附图说明
图1是现有技术苎麻纤维及其织物生物酶脱胶工艺流程图；
图2是本发明实施例提供的苎麻织物脱胶工艺流程图；
图3是本发明实施例提供的低温等离子体处理装置的剖面结构示意图；
图中：1、样品架，2、石英反应腔，3、射频电极，4、织物，5、真空计，6、真空泵，7、气体，8、射频放电源。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步描述。
实施例1
本实施例所采用的苎麻织物由工厂提供，其单位克重为127.2g/m2。
参见附图1，它是常规的苎麻织物脱胶工艺流程图。取苎麻织物剪成30×15cm大小布样，淋洗后置于烘箱中烘干，烘燥温度为95℃，时间为120min。常规脱胶处理条件为：酶用量10%(o.m.f)，pH值8，时间80min，温度45℃，再经充分水洗，脱水，烘干。
参见附图2，它是本实施例提供的苎麻织物脱胶工艺流程图。
1、试样准备：取苎麻织物剪成30×15cm大小布样，置于烘箱中烘干，烘燥温度为95℃，时间为120min。
2、对织物进行等离子体（LTP）预处理：参见附图3，它是本实施例提供的低温等离子体处理装置的剖面结构示意图；采用本实施例提供的低温等离子体处理装置对苎麻织物进行等离子体处理的操作步骤如下：打开端盖，将烘干至恒重的织物4放入低温等离子的石英反应腔2中，垂直悬挂于样品架1下，合上反应腔盖。按下总电源按钮，按下真空泵6的按钮，将石英反应腔2抽真空，当真空计5显示压强下降到10Pa时，开启相应的气体通路的进气开关，放入气体7，同时观察真空计5的针阀，压强达到平衡后，关闭进气开关，继续抽真空，以达到洗气的作用，然后设定压强、时间、功率，按下射频放电源8的按钮，射频电极3间的空气电离产生低温等离子体对织物表面刻蚀，待处理完毕后按下“放空”按钮，迅速关闭真空泵按钮，待石英反应腔充满气体后关闭放空按钮，关闭总电源，取出织物，淋洗。
3、对织物进行温和生物酶脱胶：在完成步骤2后，尽快进行生物酶脱胶，两个步骤之间的间隔时间最好不要超过2个小时，以达到较佳效果。脱胶处理的条件为：酶用量5%(o.m.f)，pH值8，时间50min，温度45℃。
4、充分水洗，脱水，烘干。
采用常规生物酶脱胶工艺与本实施例提供的脱胶工艺处理后的苎麻织物的性能对比参见表1。其中，织物白度根据GB/T 17644-1998中的测量方法在WSB-3A智能式数字白度仪上测定，试样折叠4层，测试3次，取算术平均值；毛效按照纺织行业标准FZ/T 01071-2008中的测量方法在ZBW04019型毛效测试仪上测定；断裂强力根据GB/T3923.1-1997中的测量方法，在5900型万能材料试验机上测定；失重率的测试方法：将苎麻织物试样在电热鼓风干燥箱中100℃烘至恒重，用密封袋密封试样，在干燥器中冷却，用电子天平秤其重量。随后将试样放入LTP处理器中，在相应条件下对织物进行处理，处理后的织物再进行温和脱胶，脱胶后将织物烘至恒重，在干燥器中冷却后称重。按下式计算苎麻织物LTP处理后的失重率。
。
表1
| 失重率（%） | 白度（%） | 毛效（cm） | 断裂强度（N） | |
| 常规工艺 | 6.3 | 67.0 | 11.5 | 705 |
| 实施例1工艺 | 6.4 | 68.0 | 11.8 | 686 |
实施例2
按照实施例1的试样准备、低温等离子体预处理工艺处理苎麻织物，处理后的织物进行温和生物酶脱胶，脱胶条件为：酶用量5%(o.m.f)，pH值8，时间50min，温度75℃，最后充分水洗，脱水烘干。
按照实施例1中的指标测量方法测定试样各性能指标。表2是采用实施例2脱胶与常规脱胶后织物的主要性能指标对比。常规脱胶处理条件为：酶用量10%(o.m.f)，pH值8，时间80min，温度75℃，最后充分水洗，脱水烘干。
表2
| 失重率（%） | 白度（%） | 毛效（cm） | 断裂强度（N） | |
| 常规工艺 | 6.7 | 69.0 | 12.6 | 700 |
| 实施例2工艺 | 6.6 | 70.0 | 12.8 | 675 |
实施例3
按照实施例1的试样准备、低温等离子体预处理工艺处理苎麻织物，处理后的织物进行温和生物酶脱胶，脱胶条件为：酶用量5%(o.m.f)，pH值8，时间50min，温度90℃，最后充分水洗，脱水烘干。
按实施例1中的指标测量方法测定试样各性能指标。表3是采用实施例3脱胶与常规脱胶后织物的主要性能指标对比。常规脱胶处理条件为：酶用量10%(o.m.f)，pH值8，时间80min，温度90℃，最后充分水洗，脱水烘干。
表3
| 失重率（%） | 白度（%） | 毛效（cm） | 断裂强度（N） | |
| 常规工艺 | 6.4 | 68.5 | 12.2 | 680 |
| 实施例3工艺 | 6.2 | 68.5 | 12.3 | 670 |
结合表1、2、3可以看出，随酶处理温度的升高，织物的白度、毛效、失重率总体呈上升趋势，上升到一定值后反而下降，说明温度过可能影响酶的活性，但处理温度总体对脱胶效果影响不是很大。酶处理温度对织物强力影响较小，说明酶具有专一性，只针对果胶等杂质有分解作用，对纤维素基本无损伤。
对比两种脱胶工艺可以得出，LTP 联合生物脱胶处理后其失重率、白度、毛效等指标均高于生物脱胶，可能是由于LTP预处理对苎麻织物表面的胶质发生活化、刻蚀，使胶质更易去除。
实施例4
所采用苎麻织物均由工厂提供，其单位克重127.2g/m2:取苎麻织物剪成30×15cm大小布样，置于烘箱中烘干，烘燥温度与时间分别为100℃、90min。按照实施例1的低温等离子体预处理工艺处理苎麻织物，处理后的织物进行温和生物酶脱胶，脱胶条件为：酶用量5%(o.m.f)，pH值2，时间50min，温度75℃，最后充分水洗，脱水烘干。
常规脱胶处理条件为：酶用量10%(o.m.f)，pH值2，时间80min，温度75℃，最后充分水洗，脱水烘干。
按实施例1中的指标测量方法测定试样各性能指标。表4是采用实施例4脱胶与常规脱胶后织物的主要性能指标对比。
表4
| 失重率（%） | 白度（%） | 毛效（cm） | 断裂强度（N） | |
| 常规工艺 | 7.1 | 71.0 | 12.7 | 570 |
| 实施例4工艺 | 7.4 | 70.7 | 12.3 | 537 |
实施例5
按照实施例4的试样准备、低温等离子体预处理工艺处理苎麻织物，处理后的织物进行温和生物酶脱胶，脱胶条件为：酶用量5%(o.m.f)，pH值6，时间50min，温度75℃，最后充分水洗，脱水烘干。
常规脱胶处理条件为：酶用量10%(o.m.f)，pH值6，时间80min，温度75℃，最后充分水洗，脱水烘干。
按照实施例1中的指标测量方法测定试样各性能指标。表5是采用实施例5脱胶与常规脱胶后织物的主要性能指标对比。
表5
| 失重率（%） | 白度（%） | 毛效（cm） | 断裂强度（N） | |
| 常规工艺 | 6.0 | 68.0 | 11.6 | 690 |
| 实施例5工艺 | 6.7 | 69.9 | 11.9 | 670 |
实施例6
按照实施例4的试样准备、低温等离子体预处理工艺处理苎麻织物，处理后的织物进行温和生物酶脱胶，脱胶条件为：酶用量5%(o.m.f)，pH值10，时间50min，温度75℃，最后充分水洗，脱水烘干。
常规脱胶处理条件为：酶用量10%(o.m.f)，pH值10，时间80min，温度75℃，最后充分水洗，脱水烘干。
按实施例1中的指标测量方法测定试样各性能指标。表6是采用实施例6脱胶与常规脱胶后织物的主要性能指标对比。
表6
| 失重率（%） | 白度（%） | 毛效（cm） | 断裂强度（N） | |
| 常规工艺 | 5.7 | 69.2 | 11.7 | 670 |
| 实施例6工艺 | 6.5 | 69.4 | 11.2 | 690 |
结合表4、5、6可以看出，不同PH条件酶处理得到的各指标的变化较为复杂。从酸性条件到中性条件，织物的白度、毛效、失重率下降明显，而从中性条件到碱性条件各指标缓慢增加。不同PH条件酶处理对织物的断裂强力影响较大，该指标在强酸条件下最低，说明酸对苎麻织物的损伤较大，在中性及弱碱条件下，断裂强力影响较小，且此时白度、毛效、失重率等指标也基本满足要求，故苎麻的最佳酶处理PH值可选为6～8。
LTP联合生物脱胶与常规生物酶的脱胶效果较接近，但前者处理条件较温和，更符合节能环保理念。
实施例7
所采用苎麻织物均由工厂提供，其单位克重127.2g/m2:取苎麻织物剪成30×15cm大小布样，置于烘箱中烘干，烘燥温度与时间分别为105℃、60min。按照实施例1的低温等离子体预处理工艺处理苎麻织物，处理后的织物进行温和生物酶脱胶，脱胶条件为：酶用量5%(o.m.f)，PH值8，时间30min，温度75℃，最后充分水洗，脱水烘干。
常规脱胶处理条件为：酶用量10%(o.m.f)，pH值8，时间30min，温度75℃，最后充分水洗，脱水烘干。
按照实施例1中的指标测量方法测定试样各性能指标。表7是采用实施例7脱胶与常规脱胶后织物的主要性能指标对比。
表7
| 失重率（%） | 白度（%） | 毛效（cm） | 断裂强度（N） | |
| 常规工艺 | 7.3 | 69.7 | 11.4 | 690 |
| 实施例7工艺 | 8.4 | 70.6 | 11.5 | 685 |
实施例8
按照实施例7的试样准备、低温等离子体预处理工艺处理苎麻织物，处理后的织物进行温和生物酶脱胶，脱胶条件为：酶用量5%(o.m.f)，pH值8，时间60min，温度75℃，最后充分水洗，脱水烘干。
常规脱胶处理条件为：酶用量10%(o.m.f)，pH值8，时间60min，温度75℃，最后充分水洗，脱水烘干。
按实施例1中的指标测量方法测定试样各性能指标。表8是采用实施例8脱胶与常规脱胶后织物的主要性能指标对比。
表8
| 失重率（%） | 白度（%） | 毛效（cm） | 断裂强度（N） | |
| 常规工艺 | 7.6 | 69.9 | 11.6 | 675 |
| 实施例8工艺 | 8.2 | 69.5 | 12.2 | 672 |
实施例9
按照实施例7的试样准备、低温等离子体预处理工艺处理苎麻织物，处理后的织物进行温和生物酶脱胶，脱胶条件为：酶用量5%(o.m.f)，pH值8，时间90min，温度75℃，最后充分水洗，脱水烘干。
常规脱胶处理条件为：酶用量10%(o.m.f)，pH值8，时间90min，温度75℃，最后充分水洗，脱水烘干。
按实施例1中的指标测量方法测定试样各性能指标。表9是采用实施例9脱胶与常规脱胶后织物的主要性能指标对比。
表9
| 失重率（%） | 白度（%） | 毛效（cm） | 断裂强度（N） | |
| 常规工艺 | 7.9 | 69.1 | 12.6 | 670 |
| 实施例9工艺 | 8.0 | 68.2 | 12.5 | 667 |
结合表7、8、9可以看出，在不同的酶处理时间下，处理时间对失重率及白度的影响不大，处理时间越长，反而白度和失重率稍有降低。随着处理时间的增长，织物毛效总体是一个增长趋势，而织物的断裂强力则呈现下降趋势，但影响不大。
对比两种脱胶工艺可以得出，LTP联合脱胶工艺处理后各项指标均优于常规脱胶工艺，实验稳定性及重现性较好，而且这种工艺还有操作简单、化学药品用量少，节能环保等优点，值得推广。
实施例10
所采用苎麻织物均由工厂提供，其单位克重127.2g/m2:取苎麻织物剪成30×15cm大小布样，置于烘箱中烘干，烘燥温度与时间分别为105℃、30min。按照实施例1的低温等离子体预处理工艺处理苎麻织物，处理后的织物进行温和生物酶脱胶，脱胶条件为：酶用量0%(o.m.f)，PH值8，时间50min，温度75℃，最后充分水洗，脱水烘干。
常规脱胶处理条件为：酶用量0%(o.m.f)，pH值8，时间80min，温度75℃，最后充分水洗，脱水烘干。
按实施例1中的指标测量方法测定试样各性能指标。表10是采用实施例10脱胶与常规脱胶后织物的主要性能指标对比。
表10
| 失重率（%） | 白度（%） | 毛效（cm） | 断裂强力（N） | |
| 常规工艺 | 3.6 | 62.5 | 5.8 | 701 |
| 实施例10工艺 | 4.8 | 62.5 | 7.0 | 692 |
实施例11
按照实施例10的试样准备、低温等离子体预处理工艺处理苎麻织物，处理后的织物进行温和生物酶脱胶，脱胶条件为：酶用量6%(o.m.f)，PH值8，时间50min，温度75℃，最后充分水洗，脱水烘干。
常规脱胶处理条件为：酶用量6%(o.m.f)，pH值8，时间80min，温度75℃，最后充分水洗，脱水烘干。
按实施例1中的指标测量方法测定试样各性能指标。表11是采用实施例11脱胶与常规脱胶后织物的主要性能指标对比。
表11
| 失重率（%） | 白度（%） | 毛效（cm） | 断裂强力（N） | |
| 常规工艺 | 6.0 | 68.2 | 7.5 | 690 |
| 实施例10工艺 | 6.9 | 69.8 | 9.0 | 678 |
实施例12
按照实施例10的试样准备、低温等离子体预处理工艺处理苎麻织物，处理后的织物进行温和生物酶脱胶，脱胶条件为：酶用量10%(o.m.f)，pH值8，时间50min，温度75℃，最后充分水洗，脱水烘干。
常规脱胶处理条件为：酶用量10%(o.m.f)，pH值8，时间80min，温度75℃，最后充分水洗，脱水烘干。
按实施例1中的指标测量方法测定试样各性能指标。表12是采用实施例12脱胶与常规脱胶后织物的主要性能指标对比。
表12
| 失重率（%） | 白度（%） | 毛效（cm） | 断裂强力（N） | |
| 常规工艺 | 7.2 | 69.0 | 8.8 | 695 |
| 实施例10工艺 | 7.2 | 69.4 | 8.6 | 678 |
结合表10、11、12可以看出，随着酶用量的增加，织物的失重率、白度、毛效都有一个明显上升的趋势，说明随酶用量的增加，苎麻织物的脱胶处理效果越好。酶用量对织物的断裂强力影响不大，因为酶的专一性，它不会对纤维素纤维造成损伤。
LTP联合生物脱胶工艺比常规工艺处理效果好，并且减少了酶制剂的用量，节能环保。
Claims (4)
1.一种苎麻制品的脱胶方法，其特征在于包括如下步骤：
A、将苎麻制品在温度为90～105℃的条件下进行烘燥处理30～120min；
B、将经步骤A处理后的苎麻制品悬挂于低温等离子体装置中，以等离子体流垂直穿过苎麻制品的方式进行低温等离子体处理；
C、将步骤B处理后得到的苎麻织物置于温度为15～100℃，pH值为2～12，生物脱胶酶浓度为0.1～12%（o.m.f）的溶液中，浸酶处理30～105min，再经水洗、脱水、烘干,得到一种脱胶后的苎麻制品。
2.根据权利要求1所述的一种苎麻制品的脱胶方法，其特征在于：所述的低温等离子体处理的工艺条件，压力为30～50Pa，放电功率为200～300W，处理时间为1～3min。
3.根据权利要求1所述的一种苎麻制品的脱胶方法，其特征在于：所述的低温等离子体处理的气氛为气体N2、O2、Ar中的一种，或它们任意组合的混合气体。
4.根据权利要求1所述的一种苎麻制品的脱胶方法，其特征在于：步骤B处理结束后的苎麻制品与执行步骤C的间隔时间小于2小时。
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2015
- 2015-05-14 CN CN201510245430.4A patent/CN104805511A/zh active Pending
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