CN107557879A - 一种生态环保麻纤维无水干法脱胶的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于麻纤维脱胶技术领域，提供了一种生态环保麻纤维无水干法脱胶的方法。该方法先将麻纤维切为长度小于200mm的纤维束，辅助柠檬酸在螺杆挤出机中剪切强制疏松解束，然后送入冷冻气流分散机，使胶质物与纤维脱离，再通过旋风分离机将胶质物与纤维分离，得到脱胶麻纤维。该方法不仅可以保持纤维的良好品质,同时分离效率高，残留胶质物很少，得到的麻纤维纯度高，并且整个制备过程操作简单，大大降低成本的同时生产效率高，对环境污染小，易于大规模推广。

Description

一种生态环保麻纤维无水干法脱胶的方法

技术领域

本发明属于麻纤维脱胶技术领域，提供了一种生态环保麻纤维无水干法脱胶的方法。

背景技术

我国是世界麻纺织大国，包括苎麻、亚麻、红麻、黄麻、大麻等麻类作物，其种植面积约40多万公顷。随着生活质量的提高，人们更加崇尚自然，崇尚“生态纺织品”，对织物舒适度及品质的要求越来越高，麻纤维纺织原料作为服装面料以其特有的优异性能赢得了人们青睐，因其具有吸湿透气、抗菌保健、生态环保等特性,市场需求逐年攀升。

从麻杆上直接剥制下来的麻皮称为原麻,原麻中除含有纤维素成分外还含有一定量的非纤维素成分，包括木质素、半纤维素、蜡脂质、果胶及部分水溶物和灰分等。若使原麻具有可纺性,必须把这些非纤维素成分去除，得到精干麻,即脱胶。不同产地、不同品种甚至成熟度不同的麻脱胶的效果都不同。

目前麻纤维脱胶的方法有：天然水沤法脱胶、微生物脱胶、化学脱胶、酶法脱胶、生物化学联合脱胶、超声波脱胶等。其中Sun等人发明了一种麻纤维脱胶方法，将原麻放入水中进行常温浸泡三个半小时；蒸锅里放入适量的水并烧到85-100℃时放入浸泡后的原麻，在150℃水温时加入预脱胶药水，并继续蒸煮40min，蒸煮将水温降至90℃，取出原麻放入冷水浸泡；将蒸锅内水温烧至75-85℃后，放入一次蒸煮后的原麻，在130℃的水温时加入后脱胶药水，并继续蒸煮，蒸煮后将水温降至90℃，取出即成为麻纤维。Sun等人发明了一种麻纤维自然脱胶方法，将收割的麻茎或剥制的生麻皮捆成一定重量的麻捆浸于水池中，控制水温在28～34℃，浸渍2-3d，用帆布覆盖住水池口，使其仅能通少量空气，持续浸渍7-10d，掀开帆布，敞开水池口，继续浸渍3-5昼夜，然后捞起，用水冲洗干净，烘干即可。而Chen等人发明了一种麻纤维的脱胶方法及其生产的麻纤维，将麻纤维在水中浸泡，使其含水量为60-100%，然后将含水的麻纤维放入气爆罐中，在压力为1.3-1.7MPa，在一定保压时间条件下汽爆，取出水洗，烘干。Li等人提供了一种汉麻纤维深冷-机械联合脱胶处理方法，该方法是在经过预处理后，对汉麻纤维进行深冷处理，再快速升温到常温状态，然后进行机械拍打方式脱胶，再进行水洗处理，然后烘干备用。经过该工艺处理的汉麻纤维，果胶和半纤维素等杂质处理满足作为纤维增强基的用途，且使用中VOC排放达到国家要求，也可以达到用于纺织的要求。

综上所述，麻纤维独特的功能性、天然可生物降解性和丰富的麻类资源等使其具有广阔的前景。然而，目前的麻纤维脱胶技术还不成熟，麻纤维一般采用湿纺形式，但由于麻纤维为生物质纤维，含有较为复杂的胶质成分，使得纤维分离程度较差，可纺性差。在生产上普遍采用的化学脱胶法、天然水沤法也还存在着难以克服的弊端，其法所得麻类产品档次较低、用途较为单一。并且化学脱胶法的高能耗、高水耗、高污染、高成本，其中化学蒸煮过程用到了大量的碱及氧化剂，且需在高温下进行，这种方法能耗高、用水量大、污染严重，并且会损伤麻纤维的结构，降低纤维品质；天然水沤法的占用和污染水域、低质低效。所有这些都与人们倡导的“生存、环保、发展”主题日益不符。

发明内容

针对目前麻纤维脱胶采用碱及氧化剂处理，用水量大、污染严重，且损伤麻纤维结构的缺陷，本发明提出一种生态环保麻纤维无水干法脱胶的方法，创造性的利用螺杆连续剪切使得麻纤维疏松并解束，使得胶质物充分裸露，进一步利用冷冻分散机，在冷冻气流的冲击下胶质物冷冻为晶体状，与纤维分离。该方法避免了麻纤维蒸煮、碱液处理、洗涤等工艺产生的污染，为企业清洁化、大批量制备麻纤维提供了技术支撑。该方法解决了传统脱胶方法中纤维分离程度较差，较好的保持了麻纤维的结构，提升麻纤维品质。

本发明涉及的具体技术方案如下：

一种生态环保麻纤维无水干法脱胶的方法，先将麻纤维切为长度小于200mm的纤维束，辅助柠檬酸在螺杆挤出机中剪切强制疏松解束，然后送入冷冻气流分散机，使胶质物与纤维脱离，再通过旋风分离机将胶质物与纤维分离，得到脱胶麻纤维；清洁脱胶的步骤如下：

（1）将天然麻纤维加入旋转滚刀式纤维切断机的喂料系统中，经平行皮带输送，被刀口前端的自滑压力调节式压辊所压紧，自动匀速进入剪断刀具中，剪切得到短纤维束；然后将其与柠檬酸在高速混合机中混合均匀，出料后加入双螺杆挤出机中，调节加料速度及螺杆转速，适当升高温度，利用螺杆的剪切作用对麻纤维进行强制疏松解束，使得胶质成分从纤维内部裸露出来；

（2）将步骤（1）所得的疏松纤维导入冷冻气流分散机中，开启电机，使液氮气化进入冷冻室，并在鼓风机产生的强大气流下对纤维进行冲击，麻纤维内复杂的胶质成分因冷冻而形成晶体，并在冲击力作用下与纤维脱离；然后将物料导入旋风分离机中，依靠气流切向引入造成的旋转运动，使具有较大惯性离心力的晶体状胶质物甩向外壁面而与麻纤维分离，得到脱胶麻纤维。

优选的，步骤（1）所述麻纤维为亚麻、苎麻、黄麻、圣麻或大麻纤维中的一种或几种；

优选的，步骤（1）所述剪切后的短纤维束的长度为150~200mm；

优选的，步骤（1）所述柠檬酸的用量为麻纤维质量的3~5%；

优选的，步骤（1）所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为10~15，螺杆转速为100~150r/min；

优选的，步骤（1）所述挤出机各段的温度均控制为40~50℃；

优选的，步骤（2）所述冷冻气流分散的时间为40~60min；

优选的，步骤（2）所述旋风分离机工作时压力大于0.05MPa。

本发明提出一种生态环保麻纤维无水干法脱胶的方法，通过螺杆连续疏松麻纤维，并在冷冻气流的冲击下使胶质物冷冻为晶体状，与纤维分离。大大提高脱胶率和分解度，又不损伤纤维，显著提高麻纤维的可纺性和棉质化，拓宽了麻纤维在家居中的应用。同时，其副产品分离出的木糖、果胶可以回收利用，提高了麻纤维的附加值。

本发明提供了一种生态环保麻纤维无水干法脱胶的方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：

1.本发明采用的脱胶方法，不需要高温加热蒸煮，能耗低，不会造成纤维结构的损伤，有利于保持纤维的良好品质。

2.本发明采用的脱胶方法，无需大量使用水，也不需碱液处理，减小了对环境的污染，也简化了清洗过程。

3.本发明采用的脱胶方法，分离效率高，残留胶质物很少，得到的麻纤维纯度高。

4.本发明采用的脱胶方法，生产效率高，整个清洁脱胶过程在两三个小时内即可完成。

5.本发明采用的脱胶方法，从原料设备到工艺过程，相比传统方法，都大大降低了生产成本。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。

实施例1

一种生态环保麻纤维无水干法脱胶的方法，其清洁脱胶的具体过程如下：

将10kg由亚麻、黄麻组成的天然麻纤维加入旋转滚刀式纤维切断机的喂料系统中，经平行皮带输送，被刀口前端的自滑压力调节式压辊所压紧，自动匀速进入剪断刀具中，以不低于2000次/min的速度剪切得到长度为150~200mm的短纤维束。然后将其与0.4kg柠檬酸在高速混合机中以40℃的温度、100r/min的转速混合50min，出料后加入长径比为15的双螺杆挤出机中，设置螺杆转速为100r/min，各区段温度均设置为40℃，利用螺杆的剪切作用对麻纤维进行强制疏松解束，使得胶质成分从纤维内部裸露出来；将所得的疏松纤维导入冷冻气流分散机中，开启电机，使液氮气化进入冷冻室，并在鼓风机产生的强大气流下对纤维进行冲击，麻纤维内复杂的胶质成分因冷冻而形成晶体，并在冲击力作用下与纤维脱离，处理时间为60min。然后将物料导入工作压大于0.05MPa、分离效率不低于97%的旋风分离机中，依靠气流切向引入造成的旋转运动，使具有较大惯性离心力的晶体状胶质物甩向外壁面而与麻纤维分离，得到脱胶麻纤维。

实施例2

一种生态环保麻纤维无水干法脱胶的方法，其清洁脱胶的具体过程如下：

将10kg由黄麻、大麻组成的天然麻纤维加入旋转滚刀式纤维切断机的喂料系统中，经平行皮带输送，被刀口前端的自滑压力调节式压辊所压紧，自动匀速进入剪断刀具中，以不低于2000次/min的速度剪切得到长度为150~200mm的短纤维束。然后将其与0.5kg柠檬酸在高速混合机中以30℃的温度、110r/min的转速混合40min，出料后加入长径比为12的双螺杆挤出机中，设置螺杆转速为110r/min，各区段温度均设置为40℃，利用螺杆的剪切作用对麻纤维进行强制疏松解束，使得胶质成分从纤维内部裸露出来；将所得的疏松纤维导入冷冻气流分散机中，开启电机，使液氮气化进入冷冻室，并在鼓风机产生的强大气流下对纤维进行冲击，麻纤维内复杂的胶质成分因冷冻而形成晶体，并在冲击力作用下与纤维脱离，处理时间为40min。然后将物料导入工作压大于0.05MPa、分离效率不低于97%的旋风分离机中，依靠气流切向引入造成的旋转运动，使具有较大惯性离心力的晶体状胶质物甩向外壁面而与麻纤维分离，得到脱胶麻纤维。

实施例3

一种生态环保麻纤维无水干法脱胶的方法，其清洁脱胶的具体过程如下：

将10kg由苎麻、大麻组成的天然麻纤维加入旋转滚刀式纤维切断机的喂料系统中，经平行皮带输送，被刀口前端的自滑压力调节式压辊所压紧，自动匀速进入剪断刀具中，以不低于2000次/min的速度剪切得到长度为150~200mm的短纤维束。然后将其与0.45kg柠檬酸在高速混合机中以35℃的温度、115r/min的转速混合35min，出料后加入长径比为13的双螺杆挤出机中，设置螺杆转速为140r/min，各区段温度均设置为45℃，利用螺杆的剪切作用对麻纤维进行强制疏松解束，使得胶质成分从纤维内部裸露出来；将所得的疏松纤维导入冷冻气流分散机中，开启电机，使液氮气化进入冷冻室，并在鼓风机产生的强大气流下对纤维进行冲击，麻纤维内复杂的胶质成分因冷冻而形成晶体，并在冲击力作用下与纤维脱离，处理时间为50min。然后将物料导入工作压大于0.05MPa、分离效率不低于97%的旋风分离机中，依靠气流切向引入造成的旋转运动，使具有较大惯性离心力的晶体状胶质物甩向外壁面而与麻纤维分离，得到脱胶麻纤维。

实施例4

一种生态环保麻纤维无水干法脱胶的方法，其清洁脱胶的具体过程如下：

将10kg由亚麻、苎麻组成的天然麻纤维加入旋转滚刀式纤维切断机的喂料系统中，经平行皮带输送，被刀口前端的自滑压力调节式压辊所压紧，自动匀速进入剪断刀具中，以不低于2000次/min的速度剪切得到长度为150~200mm的短纤维束。然后将其与0.35kg柠檬酸在高速混合机中以35℃的温度、105r/min的转速混合35min，出料后加入长径比为14的双螺杆挤出机中，设置螺杆转速为140r/min，各区段温度均设置为45℃，利用螺杆的剪切作用对麻纤维进行强制疏松解束，使得胶质成分从纤维内部裸露出来；将所得的疏松纤维导入冷冻气流分散机中，开启电机，使液氮气化进入冷冻室，并在鼓风机产生的强大气流下对纤维进行冲击，麻纤维内复杂的胶质成分因冷冻而形成晶体，并在冲击力作用下与纤维脱离，处理时间为45min。然后将物料导入工作压大于0.05MPa、分离效率不低于97%的旋风分离机中，依靠气流切向引入造成的旋转运动，使具有较大惯性离心力的晶体状胶质物甩向外壁面而与麻纤维分离，得到脱胶麻纤维。

实施例5

一种生态环保麻纤维无水干法脱胶的方法，其清洁脱胶的具体过程如下：

将10kg由圣麻、黄麻组成的天然麻纤维加入旋转滚刀式纤维切断机的喂料系统中，经平行皮带输送，被刀口前端的自滑压力调节式压辊所压紧，自动匀速进入剪断刀具中，以不低于2000次/min的速度剪切得到长度为150~200mm的短纤维束。然后将其与0.5kg柠檬酸在高速混合机中以40℃的温度、110r/min的转速混合45min，出料后加入长径比为12的双螺杆挤出机中，设置螺杆转速为125r/min，各区段温度均设置为50℃，利用螺杆的剪切作用对麻纤维进行强制疏松解束，使得胶质成分从纤维内部裸露出来；将所得的疏松纤维导入冷冻气流分散机中，开启电机，使液氮气化进入冷冻室，并在鼓风机产生的强大气流下对纤维进行冲击，麻纤维内复杂的胶质成分因冷冻而形成晶体，并在冲击力作用下与纤维脱离，处理时间为55min。然后将物料导入工作压大于0.05MPa、分离效率不低于97%的旋风分离机中，依靠气流切向引入造成的旋转运动，使具有较大惯性离心力的晶体状胶质物甩向外壁面而与麻纤维分离，得到脱胶麻纤维。

实施例6

一种生态环保麻纤维无水干法脱胶的方法，其清洁脱胶的具体过程如下：

将10kg由苎麻、大麻组成的天然麻纤维加入旋转滚刀式纤维切断机的喂料系统中，经平行皮带输送，被刀口前端的自滑压力调节式压辊所压紧，自动匀速进入剪断刀具中，以不低于2000次/min的速度剪切得到长度为150~200mm的短纤维束。然后将其与0.3kg柠檬酸在高速混合机中以30℃的温度、120r/min的转速混合40min，出料后加入长径比为15的双螺杆挤出机中，设置螺杆转速为135r/min，各区段温度均设置为45℃，利用螺杆的剪切作用对麻纤维进行强制疏松解束，使得胶质成分从纤维内部裸露出来；将所得的疏松纤维导入冷冻气流分散机中，开启电机，使液氮气化进入冷冻室，并在鼓风机产生的强大气流下对纤维进行冲击，麻纤维内复杂的胶质成分因冷冻而形成晶体，并在冲击力作用下与纤维脱离，处理时间为45min。然后将物料导入工作压大于0.05MPa、分离效率不低于97%的旋风分离机中，依靠气流切向引入造成的旋转运动，使具有较大惯性离心力的晶体状胶质物甩向外壁面而与麻纤维分离，得到脱胶麻纤维。

实施例7

一种生态环保麻纤维无水干法脱胶的方法，其清洁脱胶的具体过程如下：

将10kg由黄麻、圣麻组成的天然麻纤维加入旋转滚刀式纤维切断机的喂料系统中，经平行皮带输送，被刀口前端的自滑压力调节式压辊所压紧，自动匀速进入剪断刀具中，以不低于2000次/min的速度剪切得到长度为150~200mm的短纤维束。然后将其与0.4kg柠檬酸在高速混合机中以40℃的温度、105r/min的转速混合50min，出料后加入长径比为15的双螺杆挤出机中，设置螺杆转速为140r/min，各区段温度均设置为40℃，利用螺杆的剪切作用对麻纤维进行强制疏松解束，使得胶质成分从纤维内部裸露出来；将所得的疏松纤维导入冷冻气流分散机中，开启电机，使液氮气化进入冷冻室，并在鼓风机产生的强大气流下对纤维进行冲击，麻纤维内复杂的胶质成分因冷冻而形成晶体，并在冲击力作用下与纤维脱离，处理时间为60min。然后将物料导入工作压大于0.05MPa、分离效率不低于97%的旋风分离机中，依靠气流切向引入造成的旋转运动，使具有较大惯性离心力的晶体状胶质物甩向外壁面而与麻纤维分离，得到脱胶麻纤维。

按照本发明实施例7的方法得到的脱胶麻纤维，2.2吨黄麻、圣麻脱胶后得到1吨脱胶麻纤维，产率为45%，接近于碱液脱胶的产率。其以35%的比例加入棉花混纺，生产出的面料在被子、凉席、枕头等家居中使用性能良好。

以上所述的，是根据本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的技术内容为本领域技术人员的公知常识。

Claims (8)

1.一种生态环保麻纤维无水干法脱胶的方法，其特征在于，先将麻纤维切为长度小于200mm的纤维束，辅助柠檬酸在螺杆挤出机中剪切强制疏松解束，然后送入冷冻气流分散机，使胶质物与纤维脱离，再通过旋风分离机将胶质物与纤维分离，得到脱胶麻纤维；清洁脱胶的具体步骤如下：

（1）将天然麻纤维加入旋转滚刀式纤维切断机的喂料系统中，经平行皮带输送，被刀口前端的自滑压力调节式压辊所压紧，自动匀速进入剪断刀具中，剪切得到短纤维束；然后将其与柠檬酸在高速混合机中混合均匀，出料后加入双螺杆挤出机中，调节加料速度及螺杆转速，适当升高温度，利用螺杆的剪切作用对麻纤维进行强制疏松解束，使得胶质成分从纤维内部裸露出来；

（2）将步骤（1）所得的疏松纤维导入冷冻气流分散机中，开启电机，使液氮气化进入冷冻室，并在鼓风机产生的强大气流下对纤维进行冲击，麻纤维内复杂的胶质成分因冷冻而形成晶体，并在冲击力作用下与纤维脱离；然后将物料导入旋风分离机中，依靠气流切向引入造成的旋转运动，使具有较大惯性离心力的晶体状胶质物甩向外壁面而与麻纤维分离，得到脱胶麻纤维。

2.根据权利要求1所述一种生态环保麻纤维无水干法脱胶的方法，其特征在于：步骤（1）所述麻纤维为亚麻、苎麻、黄麻、圣麻或大麻纤维中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述一种生态环保麻纤维无水干法脱胶的方法，其特征在于：步骤（1）所述剪切后的短纤维束的长度为150~200mm。

4.根据权利要求1所述一种生态环保麻纤维无水干法脱胶的方法，其特征在于：步骤（1）所述柠檬酸的用量为麻纤维质量的3~5%。

5.根据权利要求1所述一种生态环保麻纤维无水干法脱胶的方法，其特征在于：步骤（1）所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为10~15，螺杆转速为100~150r/min。

6.根据权利要求1所述一种生态环保麻纤维无水干法脱胶的方法，其特征在于：步骤（1）所述挤出机各段的温度均控制为40~50℃。

7.根据权利要求1所述一种生态环保麻纤维无水干法脱胶的方法，其特征在于：步骤（2）所述冷冻气流分散的时间为40~60min。

8.根据权利要求1所述一种生态环保麻纤维无水干法脱胶的方法，其特征在于：步骤（2）所述旋风分离机工作时压力大于0.05MPa。