CN107829153A

CN107829153A - 一种乌拉草混纺布的制备方法

Info

Publication number: CN107829153A
Application number: CN201711303504.0A
Authority: CN
Inventors: 郭凤臣; 李晓红; 张跃; 李桂玲; 张淼
Original assignee: Jilin Teachers Institute of Engineering and Technology
Current assignee: Jilin Teachers Institute of Engineering and Technology
Priority date: 2017-12-11
Filing date: 2017-12-11
Publication date: 2018-03-23

Abstract

本发明公开了一种乌拉草混纺布的制备方法，包含预处理、一次生物酶脱胶、化学脱胶、二次生物酶脱胶、备料以及制备的步骤，通过两次生物酶脱胶与化学脱胶相结合的方式，制得的混纺布在抗拉强度方面得到极大地改善。

Description

一种乌拉草混纺布的制备方法

技术领域

本发明属于纺织技术领域，特别是涉及一种乌拉草混纺布的制备方法。

背景技术

近几十年来，合成纤维因具有纤维各项性能均匀稳定的优点而得到了突飞猛进的发展，但是合成纤维主要石油化工为原料制备而成，而石油资源非常有限且不可再生，在节约资源及环保的大环境背景下，合成纤维具有的制备过程存在大量污染，对人体皮肤的不亲和性的缺点，使其应用渐渐远离人们的视线。随着科技和经济的发展，人们对于消费品的需求也有了不同的需求，在过去，人们较注重服装的舒适性和耐用性，而现在，服装的健康、环保、功能性更能吸引人们的眼球，例如目前市场上出现较多的棉麻夏季服装具有透气、凉爽、吸湿排汗的优点，除此之外，其具有的抑菌性能也是备受人们喜爱的。因此天然植物纤维产品将逐渐收到人们的追捧，而天然纤维产品代替合成纤维在人们的生活中大量应用，也将具有很大的潜力。

天然植物纤维主要是由植物的种子、初皮、叶子、果实等直接获得，或间接地经过一定的脱胶工艺获得。天然植物纤维具有可再生、易于降解、生态环保、与人体皮肤具有亲和性、生产成本低等优点。

近年来，除了传统的棉、麻植物纤维，一些新型的天然植物纤维，例如香蕉纤维、菠萝叶纤维、挪壳纤维、莲纤维、龙须草纤维、桑皮纤维、乌拉草纤维等，以其具有的天然植物纤维优点而受到人们的广泛关注。

乌拉草纤维具有坚初耐久的特性，具有保暖抑菌的有益效果，对人体具有保健作用，早在明朝初年，乌拉草就被人们絮在鞋内，以度过寒冷的冬天。

乌拉草长期以来的应用领域是纺织领域，主要是为了充分发挥其保暖抑菌的功效。乌拉草己有的产品有乌拉草鞋垫、床垫、护腰、护膝、坐垫等，这些产品大多是由乌拉草经过简单的机械加工，作为填充物而发挥其价值，但是这些产品大多较粗糙，为一次性产品，不具有耐久性因此为了使乌拉草在纺织领域得到更深入的应用，人们开始发明乌拉草纤维的提取，期望能够提取出性能优异的乌拉草纤维，扩展其在纺织上的应用范围。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的现状，对现有技术做出进一步改进，来提供一种乌拉草混纺布的制备方法，该方法制备得到的混纺布在抗拉强度方面得到极大地改善。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是提供了一种乌拉草混纺布的制备方法，包含如下步骤：

预处理：对乌拉草秸秆进行水煮2h，采用梳针对秸秆进行梳理分丝，以利于后续充分脱胶；

一次生物酶脱胶：配制0.1-0.5ml的Na₂HPO₄、0.1-0.3ml的C₆H₈O_7·H₂O组成的水溶液，加入漆酶，含量为纤维质量的10%-18%，调节溶液pH至5-6；温度控制在30-50℃；

化学脱胶：取乌拉草枯杆10g，第一次碱煮，加入400mL水，12g/L的氢氧化钠，在95℃下碱煮1h，第一次碱煮中加入2%的尿素，起到膨化的作用，使得试剂更容易进入乌拉草内部进行脱胶；第二次碱煮，加入400mL水，6g/L的氢氧化钠，6g/L的双氧水，从室温以1℃/min升至90℃脱胶1h，第二次碱煮加入2%的JFC渗透剂，起到渗透乳化的作用，使试剂作用更均匀、充分；第三次碱煮，加入400mL的水，8g/L的氢氧化钠，2%的JFC渗透剂，进一步脱胶；

二次生物酶脱胶：配制0.1-0.5ml的Na₂HPO₄、0.1-0.3ml的C₆H₈O_7·H₂O组成的水溶液，加入漆酶，含量为纤维质量的10%-18%，调节溶液pH至5-6；温度控制在30-50℃；

备料：将双重脱胶后的乌拉草纤维进行裁剪至长度一致，并进行烘干或晾干，喷洒梳理剂，进行适当的开松、梳理；

制备：采用并条机进行并条，并通过纺纱机进行粗纱、细纱的后续处理工作，得到混纺布。

优选的，所述梳理剂为T-1212溶液。

与现有技术相比，本发明的乌拉草混纺布的制备方法，通过两次生物酶脱胶与化学脱胶相结合的方式，制得的混纺布在抗拉强度方面得到极大地改善。

附图说明

图1是漆酶用量与ＰＨ值对纤维断裂强度的响应面及等高线图。

图2是漆酶用量与温度值对纤维断裂强度的响应面及等高线图。

图3是pH与温度值对纤维断裂强度的响应面及等高线图。

具体实施方式

实施例一：一种乌拉草混纺布的制备方法，包含如下步骤：

第一次生物酶脱胶：配制0.2ml的Na₂HPO₄、0.1的C₆H₈O_7·H₂O组成的水溶液，加入漆酶，含量为纤维质量的10%，调节溶液pH至5；温度控制在30℃；

第二次生物酶脱胶：配制0.2ml的Na₂HPO₄、0.1的C₆H₈O_7·H₂O组成的水溶液，加入漆酶，含量为纤维质量的10%，调节溶液pH至5；温度控制在30℃；

实施例二：预处理：对乌拉草秸秆进行水煮1.5h，采用梳针对秸秆进行梳理分丝，以利于后续充分脱胶；

第一次生物酶脱胶：配制0.5ml的Na₂HPO₄、0.3ml的C₆H₈O_7·H₂O组成的水溶液，加入漆酶，含量为纤维质量的18%，调节溶液pH至6；温度控制在50℃；

化学脱胶：取乌拉草枯杆10g，第一次碱煮，加入400mL水，11g/L的氢氧化钠，在95℃下碱煮1.5h，第一次碱煮中加入3%的尿素，起到膨化的作用，使得试剂更容易进入乌拉草内部进行脱胶；第二次碱煮，加入400mL水，7g/L的氢氧化钠，7g/L的双氧水，从室温以1℃/min升至90℃脱胶1.5h，第二次碱煮加入1%的JFC渗透剂，起到渗透乳化的作用，使试剂作用更均匀、充分；第三次碱煮，加入400mL的水，8g/L的氢氧化钠，2%的JFC渗透剂，进一步脱胶；

第二次生物酶脱胶：配制0.5ml的Na₂HPO₄、0.3ml的C₆H₈O_7·H₂O组成的水溶液，加入漆酶，含量为纤维质量的18%，调节溶液pH至6；温度控制在50℃；

实施例三：预处理：对乌拉草秸秆进行水煮2h，采用梳针对秸秆进行梳理分丝，以利于后续充分脱胶；

第一次生物酶脱胶：配制0.3ml的Na₂HPO₄、0.1ml的C₆H₈O_7·H₂O组成的水溶液，加入漆酶，含量为纤维质量的15%，调节溶液pH至5.8；温度控制在40℃；

第二次生物酶脱胶：配制0.3ml的Na₂HPO₄、0.1ml的C₆H₈O_7·H₂O组成的水溶液，加入漆酶，含量为纤维质量的15%，调节溶液pH至5.8；温度控制在40℃；

纺纱所用的乌拉草纤维的长度参差不齐、整齐度比较差，且含有很多木质素碎屑；在开松前有些纤维的长度过长，在梳理时容易缠绕在結上，并条时也会牵伸不开，不仅造成原料浪费，而且还使梳理机不容易清理，即浪费发明成本也浪费时间，因此在进行实验前要对乌拉草进行剪断处理，使其长度与棉纤维长度相当；由于乌拉草纤维是自制的，纤维处理后要用烘箱烘干或自然喊干，这就使得纤维与纤维间结合紧密，如果直接用开松机开松，会有很多乌拉草纤维依旧缠在一起，因此可以事先将乌拉草纤维轻微手动开松。

由于乌拉草纤维之间的抱合力较差，在开松和梳理时纤维容易损伤而致使纤维落率过大，且在纺细纱时很容易形成毛羽，使纱线性能降低；由于乌拉草纤维具有良好的吸湿放湿性，在开松、梳理和并条过程中容易产生静电，因此在纺纱前需要在纤维上喷洒适量的梳理剂。梳理剂可降低纺纱各个工序产生的静电，提高乌拉草纤维与纤维之间的抱合力和柔软度，同时还可降低乌拉草纤维的落率。

发明中所用的梳理剂是T-1212，T-1212主要是由非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂组成；工艺为：T-1212与水的比例为4:8，将T-1212加入水溶液之后，混合均匀，取纤维总质量的12%，用喷雾器使梳理剂均匀的喷在纤维上，之后将纤维密封22小时，使梳理剂能够均匀的渗透，之后再进行开松处理。由于在开松、梳理等过程中，会损失部分乌拉草纤维，因此为保证乌拉草/棉的混纺比，要增大乌拉草纤维的投料比。通过前期预发明，发现乌拉草在各个工序总的落率约为25%，因此在投料时乌拉草纤维要多投25%。

开松：开松工序主要是通过打手的作用对原料进行打击，从而使块状纤维逐渐分开。开松的主要作用是使同种纤维相互分开、不同种类的纤维相互混合，开松时还能出去杂质、短绒、碎屑等。由于乌拉草纤维的弹性和抱合力都比较差，因此在开松时作用要缓和，减少纤维的损失和对纤维的伤害。开松时，纤维不要铺太厚，要勤喂少喂，保证开松效果和混合效果。

开松前先将乌拉草和棉手动混合，然后再进行开松，开松两遍后发现块状纤维己分解为均匀的束状，乌拉草和棉也混合比较均匀。开松过程中乌拉草纤维的落率为2%，棉纤维由于长度整齐度较高，落率约为0。

梳理：梳理的作用主要是使束状纤维变为单纤维、不同纤维间混合更加均匀，还能除去纤维间的部分杂质、短绒等。梳理时要尽量减少对纤维的损伤，并有效地除去杂质、短绒等。

并条：并条工艺的主要作用有降低纤维的重量不匀率，提高纤维的平行伸直度使纤维排列更均匀，同时在并条工序还可以将不同纤维以条子的形式混合成不同比例。合理设置并条工艺参数，可以提高纱线的条干均匀度和最终强力等。罗拉隔距的设置跟纤维的长度和整齐度有关，隔距太小，纤维牵伸不开，起不到并条的作用。隔距太大，条子的条干均匀度会变差。在并条时，由于纤维容易缠绕在皮混上，因此采用了空气加湿器，并在胶辊上涂抹了适量的滑石粉，情况得到改善。并条时时采用3道并合，小口径喇叭口喂入。

粗纱：粗纱工序是通过拉伸使纤维条变细并加上一定的捻度，使其变成具有一定强力的可纺性的纱线。由于乌拉草纤维比较脆硬，纤维间抱合力小，为了减少意外伸长和条子分叉，采用较大的粗纱捻系数。转杯纺是直接从条子变为细纱，因此不用经过此工序。

细纱：乌拉草纤维的细纱工艺宜采用低速度、较小的牵伸倍数、适当的压力和罗拉隔距等。钢丝圈的选择一般是按照细纱特数2倍选择钢丝圈型号。纺纱过程中空气湿度控制在60%-70%时，乌拉草纤维纤维回潮增大，纤维刚性降低，使一些伸出纱体的纤维贴服在纱体表面，在加捻过程中容易被捻进纱轴中，进而减少毛羽的产生。

其中，各因素对纤维断裂强度的响应曲面分析见图1至3

由图1可以看出：当漆酶用量为18%时，纤断裂强度随着pH的变化呈现较明显的先增大后减小的趋势，且在12%-18%的每一个固定的漆酶用量点，纤维断裂强度均呈现先增大后减小的趋势。纤维断裂强度在pH为5.7左右时达到最大值，这是与纤维直径有很大关系的，当pH在适合的范围时，纤维脱胶充分，单纤化程度高，纤维直径小，在断裂强力变化不大的情况下，断裂强度有明显的增大。

由图2可以看出：当漆酶用量为18%时，纤断裂强度随着温度的变化呈现较明显的先增大后减小的趋势，且在12%-18%的每一个固定的漆酶用量点，纤维断裂强度均呈现先增大后减小的趋势。纤维断裂强度在温度为45℃左右时达到最大值。

由图3可以看出；当pH为6时，纤断裂强度随着温度的变化呈现较明显的先增大后减小的趋势，且在的每一个固定的pH点，纤维断裂强度均呈现先增大后减小的趋势。纤维断裂强度在pH为5.7左右时达到最大值。在固定的温度下，pH对纤维断裂强度的影响也是呈现出先增大后减小的趋势，且随着温度增加的每一个位置，pH对断裂强度的影响均是先增大后减小，在温度为45℃左右时，纤维断裂强度达到最大。

生物酶与化学处理前后乌拉草纤维的化学成分和基本性能测试结果与分析见表1，表2：

表一：处理前后乌拉草纤维的化学成分

试样名称	脂蜡质含量/%	水溶物含量/%	果胶含量 /%	半纤维素含量/%	木质素含量/%	纤维素含量/%
							乌拉草秸秆	1.35	15.32	0.98	36.22	26.88	22.16
处理前	0.49	3.78	0.81	18.79	19.21	54.32
							处理后	0.32	2.89	0.69	16.54	8.82	72.65

表二：处理前后乌拉草纤维的基本性能

试样名称	长度/mm	直径/μm	断裂强度/Mpa	断裂伸长率/%	回潮率/%
						处理前	150.55	80.23	120.58	6.23	15.36
处理后	112.23	42.35	232.23	4.65	11.25

其中，纤维断裂强度测试参考标准《ASTM D3822 Standard Test Method for TensileProperties of Single of Single Textile Fibers》，使用Instron万能强力机测试纤维的断裂强度，试样个数为100根，并且将测试完直径的试样与强度测试一一对应。

化学成分测试结果显示，经过化学处理后，乌拉草纤维的非纤维素物质得到明显的去除，尤其是水溶物、半纤维素、脂蜡质，均减少了。木质素也有一定程度的去除，大量减少。主要是因为碱煮能够有效的去除半纤维素、水溶物、脂蜡质、果胶等非纤维素物质，双氧水在碱性条件下可对木质素有一定的去除。但是经过化学处理后可以发现乌拉草纤维中含有的木质素含量仍较高，较高的木质素含量将影响纤维的手感，使得纤维发硬、发脆，导致纤维分离效果差，较粗。而再经过漆酶处理后，乌拉草纤维的木质素含量有了大幅度的减少，减少了60%以上，其他的非纤维素物质也有小程度的减少，主要是因为漆酶的作用效果专一且温和，是一类可降解木质素的含铜多酪氧化酶，能够氧化木质素，最终生成小分子物质溶于水而得到去除。

实验证明漆酶最优工艺处理后乌拉草纤维长度有所减小，但是降低的不多；直径由80.23μm减小到42.35μm，减小了将近一半；断裂强度由120.58 Mpa升高到232.23Mpa，提升了近一半，主要是因为随着胶质的去除，纤维断裂时不易于产生滑脱，有益于纤维有效受力，加之纤维直径变小，所纤维的断裂强度有所提高；断裂伸长率及回潮率有所降低，但相差不大。从数据上直观地表征了漆酶最优处理前后乌拉草纤维的性能。说明漆酶处理有利于去除乌拉草纤维内的木质素，且相比于单独地使用大量化学试剂处理，本发明在缩短化学处理时间及用量的基础上，采用漆酶处理作用缓和均匀，更有利于得到性能优异的乌拉草纤维，利于环境保护。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，对其进行简单的组合变化都列为本发明的保护之内。

Claims

1.一种乌拉草混纺布的制备方法，其特征在于：包含如下步骤：

S1：预处理：对乌拉草秸秆进行水煮2h，采用梳针对秸秆进行梳理分丝，以利于后续充分脱胶；

S2：一次生物酶脱胶：配制Na₂HPO₄与C₆H₈O_7·H₂O组成的水溶液，加入漆酶，调节溶液pH至5-6；温度控制在30-50℃；

S3：化学脱胶：取乌拉草枯杆，第一次碱煮，加入水、氢氧化钠，在95℃下碱煮1h，加入2%的尿素；第二次碱煮，加入水、氢氧化钠、双氧水，从室温以1℃/min升至90℃脱胶1h，加入2%的JFC渗透剂；第三次碱煮，加入水、氢氧化钠，2%的JFC渗透剂，进一步脱胶；

S4：二次生物酶脱胶：配制Na₂HPO₄与C₆H₈O_7·H₂O组成的水溶液，加入漆酶，，调节溶液pH至5-6；温度控制在30-50℃；

S5：备料：将双重脱胶后的乌拉草纤维进行裁剪至长度一致，并进行烘干或晾干，喷洒梳理剂，进行适当的开松、梳理；

S6：制备：采用并条机进行并条，并通过纺纱机进行粗纱、细纱的后续处理工作，得到混纺布。

2.根据权利要求1所述的乌拉草混纺布的制备方法，其特征在于：所述梳理剂为T-1212溶液。

3.根据权利要求2所述的乌拉草混纺布的制备方法，其特征在于：T-1212与水的比例为4:8，将T-1212加入水溶液之后，混合均匀，取纤维总质量的12%，用喷雾器使梳理剂均匀的喷在纤维上，之后将纤维密封22小时。

4.根据权利要求1所述的乌拉草混纺布的制备方法，其特征在于：所述Na₂HPO₄占1%-5%，C₆H₈O_7·H₂O占1%-3%。

5.根据权利要求1所述的乌拉草混纺布的制备方法，其特征在于：漆酶含量为纤维质量的10%-17%。

6.根据权利要求1所述的乌拉草混纺布的制备方法，其特征在于：所述一次生物酶脱胶与二次生物酶脱胶，各组分含量与反应温度相同。

7.根据权利要求1所述的乌拉草混纺布的制备方法，其特征在于：化学脱胶步骤为包括取乌拉草枯杆10g，第一次碱煮，加入400mL水，12g/L的氢氧化钠，在95℃下碱煮1h，第一次碱煮中加入2%的尿素，起到膨化的作用，使得试剂更容易进入乌拉草内部进行脱胶；第二次碱煮，加入400mL水，6g/L的氢氧化钠，6g/L的双氧水，从室温以1℃/min升至90℃脱胶1h，第二次碱煮加入2%的JFC渗透剂，起到渗透乳化的作用，使试剂作用更均匀、充分；第三次碱煮，加入400mL的水，8g/L的氢氧化钠，2%的JFC渗透剂，进一步脱胶。