CN106319640A

CN106319640A - 一种苎麻精干麻的清洁生产方法

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Publication number: CN106319640A
Application number: CN201610952182.1A
Authority: CN
Inventors: 韩光亭; 姜伟; 宋焱; 张元明; 李明华; 辛玉军
Original assignee: Qingdao University
Current assignee: Shandong Hengfeng New Yarn And Fabric Innovation Center Co ltd
Priority date: 2016-10-27
Filing date: 2016-10-27
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2036-10-27
Also published as: CN106319640B

Abstract

本发明公开了一种苎麻精干麻的清洁生产方法，其通过改进现有技术的化学脱胶工艺、以过碳酸钠替换烧碱、无水亚硫酸钠和尿素，结合采用温水对苎麻原麻进行软化，低压蒸汽爆破预处理等系列技术手段，生产出苎麻精干麻产品。较好地解决了现有方法脱胶时间长、工艺控制难、脱胶效率低、碱用量大、生产过程排放量大，且废水处理相对较难等系列技术问题。本发明采用清洁生产工艺，较为彻底地脱除了苎麻原麻所含胶质成分、获得了良好的纤维分散效果，并有效去除了苎麻原麻中的半纤维素和木质素成分；其脱胶工艺相对温和、对苎麻纤维物理性能指标的损伤小，符合GB/T 20793‑2006一级精干麻的技术指标要求。

Description

一种苎麻精干麻的清洁生产方法

技术领域

本发明涉及一种苎麻精干麻的生产方法，尤其涉及一种苎麻精干麻的清洁生产方法，属于纺织工业领域。

背景技术

现有技术的苎麻精干麻的生产方法，其工艺路线为：苎麻原麻样品准备—一煮(NaOH浓度1％，时间1h，浴比1:20)—水洗—二煮(NaOH浓度1％，双氧水浓度3％，NaSiO₃浓度3％，亚硫酸钠浓度2％，尿素浓度3％，三聚磷酸钠浓度3％，时间1h，浴比1:20)—水洗—脱水—给油—烘干—精干麻。

现有技术的苎麻精干麻的生产方法的主要问题或不足在于，其脱胶步骤需要采用浓度相对较高的NaOH(浓度为1％)、整个脱胶工序的脱胶时间长(时间约5h)、亚硫酸钠成分高温下易分解释放出二氧化硫气体。并且，由于其脱胶步骤浴比高，废水排放量大；而且，所排放的废水中，由于NaOH和亚硫酸钠成分的含量高，导致后续的废水处理难度加大，废水处理成本较高。

更为关键的是，现有技术的苎麻精干麻的生产方法，其成品苎麻纤维细度不高、物理指标(特别是强度指标)相对较差、纤维分散不均匀，甚至是，部分纤维不能完全分散。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种工艺控制简便、产品质量好、生产成本相对较低，符合清洁生产工艺要求的苎麻精干麻的清洁生产方法。

本发明为实现上述目的，所采用的技术解决方案为，一种苎麻精干麻的清洁生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，原麻软化步骤

将苎麻原麻切成15cm长的小段，置于浸渍槽内，浸没在45～55℃的温水中30min，以使苎麻原麻软化；

第二步，蒸汽爆破预处理步骤

采用通入蒸汽并快速泄压的方式，以将爆破仓内及其进、出蒸汽管路中剩余的空气清除干净，并对蒸汽爆破机的爆破仓内壁进行充分预热；

然后，快速将经过软化的苎麻原麻置于蒸汽爆破机的爆破仓内，开启高压蒸汽供汽阀向爆破仓内供汽，待爆破仓内蒸汽压力达到0.5～0.8MPa后切断高压蒸汽供汽阀、保压3～5min；

然后，迅速打开蒸汽爆破机的泄压阀，进行泄压爆破；排出废液、收集已处于初步分散状态的粗纤维状的预处理麻纤维，备用；

第三步，水洗分拣步骤

将经过蒸汽爆破后的预处理麻纤维置入流动水洗槽中，保持水液面高于预处理麻纤维30cm，缓慢搅动5min，以涤除经过蒸汽爆破后已分离、但仍附着于附着在预处理麻纤维表面上的胶质；同时，清理掉浮于水面的苎麻韧皮组织外面的表皮；

然后，捞出麻纤维，轧水至麻纤维的含水率为30～50％，得到经过部分脱胶的麻纤维束；

第四步，脱胶步骤

将所得到的麻纤维束置入脱胶槽中，开启进液阀，注入脱胶液至浴比为1:12；

然后，加热至将脱胶槽内的脱胶液温度为85～95℃，并向脱胶液中通入压缩空气以扰动脱胶液、进行预脱胶30min；

接着，按稳定剂与麻纤维的质量比为1︰1000的比例，向脱胶槽内注入用作稳定剂的乙二胺四乙酸二钠，保持脱胶槽内的液温为85～95℃，并继续通入压缩空气以扰动脱胶液、脱胶30min；

最后，排空脱胶槽内的液体，并开启进水阀，喷淋冲洗干净后，得到苎麻纤维半成品；

上述脱胶液各组分的质量百分数分别为：过碳酸钠浓度4～6％，双氧水浓度2～3％，三聚磷酸钠浓度2％，硅酸钠浓度2％；

第五步，后处理步骤：

将苎麻纤维半成品，依次经脱水、上油、烘干，即得苎麻精干麻成品。

优选为，上述迅速泄压爆破，是指泄压过程的时长t为0＜t＜1s。

进一步优选，上述烘干的工艺温度为110-120℃。

进一步优选，上述高压蒸汽的压力为1.0-1.5MPa。

上述技术方案直接带来的技术效果是，工艺控制简便、产品质量好(纤维强度指标好，可达5.59cN/dtex以上、纤维白度高，可达51以上)。

上述技术方案的苎麻精干麻的清洁生产方法，不使用烧碱，化学试剂均无毒无害且消耗量小，符合清洁生产工艺要求。

上述技术方案的苎麻精干麻的清洁生产方法，生产成本相对较低。原因在于，整个生产过程中，水、电、汽消耗相对较低低、耗时短(约3h40min)、化学药品用量少(1.56千克/千克苎麻原麻)，并且脱胶工序不使用烧碱、并且不使用可能导致二氧化硫废气产生的亚硫酸钠成分，环保压力小、废水处理成本相对较低。

需要说明的是，上述技术方案的苎麻精干麻的清洁生产方法，符合国家一直以来积极倡导的不使用或者少使用烧碱，以进行苎麻脱胶的“绿色脱胶”发展方向。

亦即，上述技术方案的苎麻精干麻的清洁生产方法，符合清洁生产的工艺要求。

上述技术方案，在对化学脱胶工艺“绿色化”改进的基础上，结合蒸汽爆破这一纯物理处理手段，较为彻底地脱除了苎麻原麻所含胶质成分、获得了良好的苎麻纤维分散效果，并有效去除了苎麻原麻中的半纤维素和木质素成分；并且，所采用的“盐处理”方法，工艺相对温和，大幅降低了对苎麻纤维物理性能指标的损伤。

为了更好的理解上述技术方案的技术原理，详细分析与说明如下：

上述技术方案中，将苎麻置入50℃左右热水中浸渍，苎麻在热水的作用下充分软化，致密的结构在水分子进入后变得疏松，由于水分子的渗透打开部分氢键，减弱了麻皮化学成分间的连接，大分子自由度提高，使得水分子等小分子物质更容易进入麻皮内部；其中50℃的水分子活性大，比常温水可在更短时间内使麻皮得到软化和打开分子间的氢键，高于50℃后麻皮软化时间缩短不明显，且高温水容易向低温环境热传导，增加了保持水温需要的能耗，在这一步骤，热水浸渍软化使得在后续蒸汽爆破处理中蒸汽更容易进入麻皮，提高爆破效果，减少爆破时间。

随后的蒸汽爆破工序是本发明的技术关键点之一，对最终的苎麻纤维制取起到了非常关键的作用。

这是因为，苎麻由于木质素含量较少，其主要靠果胶和半纤维素将纤维粘结起来，再加上麻皮表层的薄壁细胞和内侧的部分木质化细胞组成麻皮组织。传统的脱胶方式使用氢氧化钠等试剂，通过化学反应使果胶和半纤维素降解，由于麻皮结构的致密性，通常需要高温及高浓度碱液的蒸煮，才能将碱液渗透至麻皮内部，对麻纤维进行完全脱胶，得到精干麻；在上述过程中，由于高温及高浓度碱液的使用，一方面使得氢氧化钠等高污染的试剂用量需求大，另一方面高温高浓度碱液对部分纤维素有破坏作用，降低了精干麻的强度，影响后续的使用。

本发明采用蒸汽爆破预处理，不仅最大程度上对果胶进行脱除，亦使得麻皮纤维细胞分散，易于后续化学脱胶的进行，并大量减少化学试剂的使用。

在蒸汽爆破对苎麻处理过程中，由于上一工序的软化步骤，使得蒸汽可以顺利进入麻皮内部，减少了蒸汽爆破程序的总时间，节约了蒸汽和热能消耗；更为重要的是，高温蒸汽环境下使麻皮内产生少量有机酸，而这些有机酸可在一定程度上对果胶和半纤维素进行降解；果胶存在于苎麻纤维细胞间，与纤维细胞的粘结力较半纤维素小，且由于上述高温的酸解作用，果胶与纤维细胞的粘结力进一步降低，然后在瞬间爆破工序，纤维间高压蒸汽的瞬间释放对麻皮产生显著的物理作用，剩余大部分果胶随着压力的瞬间释放与纤维细胞分离，从而减少后续化学脱胶的压力，达到减少使用氢氧化钠的目的；另一方面，由于果胶的脱除，蒸汽爆破使得苎麻纤维初步分散，半纤维素部分降解，纤维间隙增大，增加了后续化学脱胶中化学试剂的可及度，和后续化学脱胶效率，缩短脱胶时间。

在这一工序中，大部分果胶成分由于高温的降解及瞬间爆破的作用从麻皮里面分离出来，溶解到爆破残夜中，但仍有一部分果胶和部分分离的半纤维素附着于处理后的麻纤维表面，这将在后续水洗工序加以去除，胶质的去除进一步降低了后续脱胶化学药品的消耗；最后，蒸汽爆破将麻皮表皮的大部分薄壁细胞等纤维含量较低的组织从处理后的纤维束中分离出来，也在随后的水洗分拣过程中除去，这些物质的去除，既减少了后续脱胶工序化学物质的使用，又在一定程度上提高了最终产品精干麻的纤维含量，提高产品品质。

最后采用的氧化性盐脱胶是本发明的另一技术关键点，在经过上述步骤的综合作用，苎麻麻皮中的胶质已被部分去除，且纤维高度分散，从而不使用氢氧化钠等强化学试剂亦可达到胶质脱除和纤维分离的目的。本发明采用过碳酸钠和双氧水，可对剩余少量木质素和大部分半纤维素进行进一步脱除，同时还可起到漂白效果，减少脱胶后的漂白工序；使用三聚磷酸钠助剂，增强煮练时的去污效果；使用硅酸钠助剂，吸附脱胶时产生的杂质，最终缩短脱胶时间、增加脱胶后纤维质量；

由于过碳酸钠在钙、镁和铁等金属环境条件下易分解。因此，选择乙二胺四乙酸二钠(EDTA)作为络合金属离子和分离金属的络合剂，以降低脱胶过程中过碳酸钠的无效分解，提高过碳酸钠的脱胶效果。

在此脱胶工序中，只有进行前面水预浸软化、蒸汽爆破预处理和水洗分拣步骤，苎麻胶质部分去除且纤维整体分散，才可以使用此脱胶工序；而蒸汽爆破工序仅对苎麻麻皮进行不完整脱胶，也只有采用此脱胶工序才能达到纤维分离、白度提高且不损伤纤维的目的，因此上述脱胶工序是有机结合且密不可分的。

补充说明：上述技术方案中，蒸汽爆破采用低压(0.5～0.8MPa)爆破处理，这种温度和压力下纤维不会造成损伤，保证了最终产品的品质。

综上所述，本发明相对现有技术，具有产品质量好，工艺控制难度小、脱胶时间短、使用化学试剂少、废水排放量少、所使用的化学试剂均无毒无害、废水处理难度小等有益效果。

附图说明

图1为现有技术的化学脱胶方法生产出的苎麻精干麻成品的电镜照片；

图2为现有技术的蒸汽爆破处理后得到的苎麻纤维的电镜照片；

图3为本发明的生产方法生产出的苎麻精干麻成品的电镜照片；

图4为原麻、化学脱胶方法、蒸汽爆破脱胶方法以及本发明的方法的纤维残(含)胶率对比柱状图(图中，虚线表示苎麻精干麻残胶率指标：5％)；

图5为原麻、化学脱胶方法、蒸汽爆破脱胶方法以及本发明的方法的纤维细度对比柱状图(图中，长划线表示苎麻精干麻三等细度指标：1200，短划线表示苎麻精干麻二等细度指标：1500)；

图6为原麻、化学脱胶方法、蒸汽爆破脱胶方法以及本发明的方法的纤维单纤维强度对比柱状图(图中，长划线表示苎麻精干麻三等强度指标：3.5cN/tex，短划线表示苎麻精干麻二等强度指标：4.5cN/tex)；

图7为原麻、化学脱胶方法、蒸汽爆破脱胶方法以及本发明的方法的纤维白度对比柱状图(图中，长划线表示苎麻精干麻白度指标：50)。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进行详细说明。

说明：

苎麻原麻产地：湖南长沙。

苎麻原麻600公斤，等分为三份，分别用于实施例1、实施例2和实施例3。

实施例1

苎麻精干麻的清洁生产方法，包括以下步骤：

第一步，原麻软化步骤

第二步，蒸汽爆破预处理步骤

第三步，水洗分拣步骤

将经过蒸汽爆破后的预处理麻纤维置入流动水洗槽中，保持水液面高于预处理麻纤维30cm，缓慢搅动5min，以涤除经过蒸汽爆破后已分离、但仍附着于附着在预处理麻纤维表面上的胶质；同时，清理掉浮于水面的苎麻韧皮；

第四步，脱胶步骤

第五步，后处理步骤：

将苎麻纤维半成品，依次经脱水、上油、烘干，即得苎麻精干麻成品

上述迅速泄压爆破，是指泄压过程的时长t为0＜t＜1s。

上述烘干的工艺温度为110-120℃。

上述高压蒸汽的压力为3.5-4.0MPa。

实施例2

为对比实施例：采用现有技术的化学脱胶方法生产苎麻精干麻。

实施例3

为对比实施例：采用现有技术的蒸汽爆破处理方法生产苎麻精干麻。

对比实验结果如下：

实施例1与实施例2所需时间方面的对比结果，见下表1：

表1：实施例1与实施例2在脱胶工序所需时间方面的对比结果一览表

从上表1可以看出，现有技术的化学脱胶方法需耗时4h20min；本发明的生产方法耗时3h40min，脱胶时间缩短40min。

需要指出的是：

1、由于本发明的生产方法所得的苎麻纤维白度较高，可直接达到精干麻白度国家标准。这样，相对于现有技术的化学脱胶处理方法，可省略后续漂白工序，这进一步缩短了总用时；

2、化学法脱胶方法的浴比为1:20，且需要两次化学脱胶和两次水洗；而本发明的生产方法脱胶工序浴比为1:12，且仅需要一次脱胶。

因此，相对于现有技术的化学脱胶处理方法，减少水消耗和废水排放量50％以上。

实施例1与实施例2所消耗的化学试剂方面的对比结果，见下表2：

表2：实施例1与实施例2所消耗的化学试剂方面的对比结果一览表

从上表2可以看出，本发明的生产方法，不使用氢氧化钠和具有一定毒副作用的亚硫酸钠成分；并且，处理每千克苎麻所需化学试剂量，仅为现有技术的化学脱胶方法所需化学试剂量的50％。

为更全面、更清晰地对比实施例1、实施例2和实施例3的产品性能指标，下面结合附图，对本发明作进一步的说明。

图1为现有技术的采用化学脱胶方法生产出的苎麻精干麻成品的电镜照片；图2为现有技术的采用蒸汽爆破处理后得到的苎麻纤维的电镜照片；图3为本发明的生产方法生产出的苎麻精干麻成品的电镜照片。

图1-3中，白色毛刺状物体为胶质。如图1-3所示，实施例2的化学脱胶方法所得纤维产品最为干净，表面几乎无胶质；

实施例3的仅使用蒸汽爆破处理后的纤维表面含有大量胶质，纤维较粗；

实施例1(本发明的生产方法)所制得苎麻精干麻纤维表面有极少量的胶质。

图4为原麻、化学脱胶方法、蒸汽爆破脱胶方法以及本发明的方法的纤维残(含)胶率对比柱状图(图中，虚线表示苎麻精干麻残胶率指标：5％)；图5为原麻、化学脱胶方法、蒸汽爆破脱胶方法以及本发明的方法的纤维细度对比柱状图(图中，长划线表示苎麻精干麻三等细度指标：1200，短划线表示苎麻精干麻二等细度指标：1500)；图6为原麻、化学脱胶方法、蒸汽爆破脱胶方法以及本发明的方法的纤维单纤维强度对比柱状图(图中，长划线表示苎麻精干麻三等强度指标：3.5cN/tex，短划线表示苎麻精干麻二等强度指标：4.5cN/tex)。

由图4可知，原麻含胶率较高，达27％，经蒸汽爆破后，胶质大幅下降为13％，但仍未达到国家标准提出的苎麻精干麻残胶率指标5％的水平；

实施例2的化学脱胶方法和实施例1的生产方法所制得的产品的苎麻残胶率基本相当，均小于5％。

图5表明，实施例3的方法，蒸汽爆破后，苎麻初步分散，细度可达到680公支，但远达不到苎麻精干麻三等细度指标1200公支的要求；

实施例2的化学脱胶方法和实施例1的本发明的生产方法所得纤维产品，苎麻细度均超过苎麻精干麻二等细度指标1500公支的要求。

图6表明，实施例3的方法，蒸汽爆破后，苎麻纤维强度为2.37cN/tex，但远达不到苎麻精干麻三等强度指标3.5cN/tex的要求；

实施例2的化学脱胶方法和实施例1的本发明的生产方法所得纤维产品，苎麻细度均超过苎麻精干麻二等强度指标的4.5cN/tex要求。

实施例1的本发明的生产方法所得纤维产品，纤维强度为5.59cN/tex，高于实施例2的化学脱胶方法所得纤维的纤维强度(5.24cN/tex)。

图7为原麻、化学脱胶方法、蒸汽爆破脱胶方法以及本发明的方法的纤维白度对比柱状图(图中，长划线表示苎麻精干麻白度指标：50)

图7表明，实施例2的化学脱胶方法所得到的苎麻纤维白度为32，未能达到国家精干麻质量标准；

实施例3的方法，蒸汽爆破后的苎麻纤维，由于高温作用，白度进一步降低为27。

也就是说，实施例2和实施例3所得的苎麻纤维，还需要增加后续的漂白工艺步骤，才可能达到精干麻所需的白度指标要求。

如图7所示，实施例1的本发明的生产方法所得纤维产品，纤维白度均达到了51，高于国家精干麻白度质量标准。

综上，本发明的生产方法，可以直接生产出符合国家苎麻精干麻质量标准的苎麻精干麻成品。

Claims

1.一种苎麻精干麻的清洁生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，原麻软化步骤

第二步，蒸汽爆破预处理步骤

第三步，水洗分拣步骤

第四步，脱胶步骤

第五步，后处理步骤：

2.根据权利要求1所述的苎麻精干麻的清洁生产方法，其特征在于，所述迅速泄压爆破，是指泄压过程的时长t为0＜t＜1s。

3.根据权利要求1所述的苎麻精干麻的清洁生产方法，其特征在于，所述烘干的工艺温度为110-120℃。

4.根据权利要求1所述的苎麻精干麻的清洁生产方法，其特征在于，所述高压蒸汽的压力为1.0-1.5MPa。