CN108728911A - 一种育苗基布用竹纤维的加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种育苗基布用竹纤维的加工工艺，所述加工工艺的流程如下：将竹材经机械反复碾压后，利用预浸、煮练、软化、脱水烘干和机械后处理以获得精细竹纤维。其利用机械预处理、预浸以及煮练三个流程步骤实现了良好的脱胶效果，尤其是利用酸碱配合复合酶制成的煮练液对竹纤维进行脱胶处理，残胶率较低，工艺流程简单，有利于获得较细的纤维。利用软化和机械后处理，进一步通过慢速梳理获得精细竹纤维，降低了竹纤维强度，纤维均匀分布，从而使得制成的育苗基布具备稳定的质量，且其力学性能能很好地满足育苗育秧使用要求。

Description

一种育苗基布用竹纤维的加工工艺

技术领域

本发明涉及一种竹纤维的加工工艺，特别是关于一种育苗基布用竹纤维的加工工艺。

背景技术

竹纤维，是从各种竹类植物取得的纤维，包括一年生或多年生草本双子叶植物皮层的韧皮纤维和单子叶植物的叶纤维。

竹纤维的主要成分为纤维素，其次主要为半纤维素、果胶和木质素等。竹纤维的外面包裹胶质，使纤维相互胶结在一起，不能直接用于制备所需产品，因此必须进行脱胶处理，释放出纤维并呈分离状态。传统竹纤维脱胶主要与以烧碱为主进行化学脱胶，使用强酸、强碱、高温高压煮炼，使纤维分子链断裂，结晶度提高，但化学脱胶后麻刚性增大，抱合力变差，纤维较长也较粗，且粗细不均匀，而且其工艺流程复杂、污染和能耗大。另一方面，为了解决化学脱胶带来的各种问题，出现了一些新型的脱胶方法，例如微生物脱胶及酶法脱胶。微生物脱胶是在一定条件下，通过自然发酵使一些微生物以韧皮中胶质为营养逐渐繁殖，促使麻茎组织内胶质水解脱去。而酶法脱胶是使用适当的酶制剂来提高脱胶速度和质量，该方法催化效率高，节约能源，但不耐高温。

现有技术中如中国农业科学院麻类研究所研发的一种由麻纤维制成的育苗基布(授权公告号CN101889489B)，其采用机械敲打方式使纤维分散并利用罗拉牵升成网的方式加工获得竹纤维，但是该方式脱胶效果差，竹纤维粗细分布不均匀从而使得制成的育苗基布的力学性能不能很好的满足使用要求，从而影响育苗或育秧的效果。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种育苗基布用竹纤维的加工工艺，以克服现有技术中竹纤维的脱胶效果差、纤维粗细分布不均匀、力学性能差等缺点。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种育苗基布用竹纤维的加工工艺，所述竹纤维用于制备育苗基布，其特征在于，所述加工工艺的流程为：(1)机械预处理-(2)预浸处理-(3)煮练-(4)软化处理-(5)脱水烘干-(6)机械后处理。其中：

(1)机械预处理：将竹材经碾辊反复碾压100～200次获得粗材，然后用水清洗，以初步去除附着在纤维表面的部分半纤维素和木质素；

(2)预浸处理：将步骤(1)中获得的粗材放在过氧乙酸预浸处理溶液中浸泡，其中过氧乙酸的浓度为4～5％，温度65～75℃，PH值6～8，时间60～90min；完成所述预浸处理后再次用水清洗以获得竹纤维；

(3)煮练：将步骤(2)中获得的所述竹纤维放入煮练液中进行煮练，完成所述煮练后先使用热水洗涤，再使用冷水洗涤；其中，煮练的浴比为1∶8～1∶15，煮练温度60～80℃，煮练时间100～140min，所述煮练液按质量百分比，由下述组分组成：氢氧化钠6～9％、无水亚硫酸钠7～9％、漆酶8～11％、木聚糖酶5～8％、浓硫酸3～5％、渗透剂1～3％、精炼剂1～3％、络合剂0.8～2.2％、磷酸氢二钠0.3～1.8％、柠檬酸0.1～0.5％、水47.5～67.8％；

(4)软化处理：将步骤(3)中获得的竹纤维放入软化溶液中，软化的浴比为1∶10～1∶12，然后放入温度50～75℃的密封容器中处理40～80min；其中，所述软化溶液主要包括以下成分：氨基硅油乳液12～15g/L、丙三醇5～10g/L、渗透剂JFC 3～8g/L；

(5)脱水烘干：取出经步骤(4)软化处理后的竹纤维进行机械脱水，利用圆筒做圆周运动产生的离心力甩干竹纤维表层的水分，脱水时间60～90s；再对其进行烘干，烘干温度100～120℃，烘干时间80～120min；

(6)机械后处理：将经步骤(5)烘干后的竹纤维经过梳理机低速梳理以进一步细化，分裂得到精细竹纤维，在此过程中，相对湿度控制在50～70％，梳理机的工艺参数配置如下：锡林转速：180～200r/min、刺辊转速：650～700r/min、道夫转速11～15r/min、锡林-盖板五点隔距分别为0.13～0.15mm，0.1～0.12mm，0.11～0.13mm，0.1～0.12mm，0.13～0.15mm。

本发明采用步骤(1)进行机械预处理，将竹材经碾辊反复碾压100次以上后，其中部分半纤维素和木质素逐渐从竹材的韧皮中被剥离出，当碾压次数超过200次后，胶质从竹材中被剥离出的效率较低，因而在实际操作中一般碾压100～200次左右以获得粗材，然后通过水洗的方式初步去除附着在纤维表面的部分半纤维素和木质素，有利于后续进一步脱胶处理。

本发明采用步骤(2)进行预浸处理，具体使用过氧乙酸对粗材进行处理，其中过氧乙酸的浓度为4～5％，温度65～75℃，PH值6～8，时间60～90min；由于过氧乙酸具有很强的氧化性和漂白性，能够进一步去除粗材中的半纤维素和木质素等非纤维素物质，有助于提高脱胶的效果；而且过氧乙酸溶液易挥发分解，完全燃烧能生产二氧化碳和水，不会有任何有害物质遗留。

本发明步骤(3)中配置的煮练液是提高脱胶效果的关键手段之一，其中煮练液按质量百分比，由下述组分组成：氢氧化钠6～9％、无水亚硫酸钠7～9％、漆酶8～11％、木聚糖酶5～8％、浓硫酸3～5％、渗透剂1～3％、精炼剂1～3％、络合剂0.8～2.2％、磷酸氢二钠0.3～1.8％、柠檬酸0.1～0.5％、水47.5～67.8％。果胶、木质素等杂质的去除效果与上述成分的选择和用量有着非常紧密的联系。首先，氢氧化钠可以去除大部分半纤维素；其次，无水亚硫酸钠在煮练过程中增加碱对木质素的去除作用，同时防止竹纤维素降解；再次，漆酶能利用分子氧作为氧化剂，氧化木质素酚型结构单位成为酚氧游离基，同时还原分子氧生成水，脱胶过程中去除木质素，不损伤纤维素；此外，渗透剂可以为脂肪醇聚氧烷基醚，其属于一种环保型非离子表面活性剂，主要作用是促使纤维迅速被湿润、渗透和溶胀；而络合剂亚氨基二琥珀酸四钠，主要作用是吸附水中的金属离子如镁离子、铁离子等，同时防止脱下来的胶质再次附着在竹纤维上；精炼剂可以进一步去除竹纤维上残存的胶质。利用酸和碱配合复合酶制成的煮练液对竹纤维进行脱胶处理，有利于半纤维素、果胶以及木质素等与纤维素分离和杂质的充分去除，可以有效的提高竹纤维胶质的剥离效率，使煮练效果更佳。此外，各成分的用量配比、反应温度和处理时间对竹纤维处理程度也有较大影响。例如，氢氧化钠浓度过低时，残胶率较高；浓度过高时，竹纤维的断裂强度较低，进而影响竹纤维的机械性能。无水亚硫酸钠浓度过低时，竹纤维较粗；浓度过高时，竹纤维的断裂强度较低。总之，控制好化学液中各成分的用量，在保证去除大部分果胶和木质素等杂质的同时，尽量避免竹纤维的机械性能受到损伤，尽可能提升其综合品质和性能。另外，煮练的浴比设置为1∶8～1∶15，煮练温度设置为60～80℃，煮练时间设置为100～140min。

本发明步骤(4)进行软化处理时利用氨基硅油乳液、丙三醇和渗透剂JFC，能够提高纤维表面的光滑程度，减少竹纤维在梳理时的机械损伤，有利于再采用梳理或牵伸等物理方法使竹纤维进一步细化。

本发明步骤(5)进行脱水烘干，利用圆筒做圆周运动产生的离心力甩干竹纤维表层的水分，机械甩干只能去除竹纤维表面附着的水分，无法去除纤维内部的水，因而设置脱水时间60～90s；再对其进行烘干，烘干温度100～120℃，烘干时间80～120min。此温度和时间便于竹纤维进一步机械细化时不绕刺辊、锡林和道夫，又可以使竹纤维不至于干燥而变得脆硬。

本发明步骤(6)进一步进行机械后处理，经过梳理机低速梳理分裂得到精细竹纤维，在此过程中，相对湿度控制在50～70％，使纤维达到轻微的湿润性以增加其断裂强度，可降低纤维的易碎性，减少纤维在梳理中的损伤。梳理机的工艺参数配置如下：锡林转速：180～200r/min、刺辊转速：650～700r/min、道夫转速：11～15r/min、锡林-盖板五点隔距0.13～0.15mm，0.1～0.12mm，0.11～0.13mm，0.1～0.12mm，0.13～0.15mm。通过低速梳理，竹纤维在刺辊及锡林的梳理和抓取等作用下被劈裂成多根细度更细的纤维，提高了竹纤维分裂度，其中的单纤维和胶质进一步被破坏，因而经过梳理后的竹纤维强度大幅下降，同时还保持了合适的孔隙率，透气性好的特点。

通过本加工工艺获得的竹纤维的残胶率为1.3～2.7％，断裂强度为4.5～6.1cN/dtex，伸长率为3.2～3.9％，平均细度1.15～2.37dtex。

麻类植物脱胶是在竹纤维的获取过程中最重要的工序，它在稳定和提高后道工序的产品质量担负着重要作用。本发明利用机械预处理、预浸处理以及煮练三个流程步骤实现了良好的脱胶效果，尤其是利用酸碱配合复合酶制成的煮练液对竹纤维进行脱胶处理，残胶率较低，工艺流程简单，同时去除半纤维素和木质素成分还有利于获得较细的纤维。进一步地，本发明利用软化处理和机械后处理，通过慢速梳理获得精细竹纤维，其纤维孔隙分布均匀，透气性好，降低了竹纤维强度，从而使得制成的育苗基布的力学性能很好的满足使用要求，有利于育苗或育秧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种育苗基布用竹纤维的加工工艺，其工艺流程如下：

(1)机械预处理：将竹材经碾辊反复碾压120次获得粗材，然后用水清洗，以初步去除附着在纤维表面的部分半纤维素和木质素；

(2)预浸处理：将步骤(1)中获得的粗材放在过氧乙酸预浸处理溶液中浸泡，其中过氧乙酸的浓度为4％，温度65℃，PH值6，时间65min；完成所述预浸处理后再次用水清洗以获得竹纤维；

(3)煮练：将步骤(2)中获得的竹纤维进一步进行煮练，煮练后先使用80℃热水进行冲洗，再使用20℃冷水洗涤；其中，煮练的浴比为1∶9，煮练温度60℃，煮练时间110min，煮练液按质量百分比，由下述组分组成：氢氧化钠6％、无水亚硫酸钠8％、漆酶8％、木聚糖酶5％、浓硫酸3％、渗透剂1％、精炼剂1％、络合剂0.9％、磷酸氢二钠0.5％、柠檬酸0.2％、水66.4％；所述渗透剂为脂肪醇聚氧烷基醚；所述络合剂为亚氨基二琥珀酸四钠。

(4)软化处理：将步骤(3)中获得的竹纤维放入软化溶液中，软化的浴比为1∶10，然后放入温度55℃的密封容器中处理45min；其中，所述软化溶液主要包括以下成分：氨基硅油乳液13g/L、丙三醇6g/L、渗透剂JFC 4g/L；

(5)脱水烘干：取出经步骤(4)软化处理后的竹纤维进行机械脱水，利用圆筒做圆周运动产生的离心力甩干竹纤维表层的水分，脱水时间60s；再对其进行烘干，烘干温度100℃，烘干时间90min；

(6)机械后处理：将经步骤(5)烘干后的竹纤维经过梳理机低速梳理使其进一步细化，分裂得到精细竹纤维，在此过程中，相对湿度控制在50％，梳理机的工艺参数配置如下：锡林转速：180r/min、刺辊转速：650r/min、道夫转速：11r/min、锡林-盖板五点隔距0.15mm，0.12mm，0.12mm，0.12mm，0.15mm。

通过上述加工工艺对竹纤维进行合理的处理，所获竹纤维测试残胶率为2.52％，断裂强度为5.89cN/dtex，伸长率为3.78％，平均细度2.11dtex，该工艺可以明显去除果胶、木质素等，提高了纤维的分裂度和细度，提高了均匀度，获得的竹纤维具备适当的断裂强度和伸长率，保证了后续育苗基布加工制造的质量。

实施例2

本实施例提供一种育苗基布用竹纤维的加工工艺，其工艺流程如下：

(1)机械预处理：将竹材经碾辊反复碾压150次获得粗材，然后用水清洗，以初步去除附着在纤维表面的部分半纤维素和木质素；

(2)预浸处理：将步骤(1)中获得的粗材放在过氧乙酸预浸处理溶液中浸泡，其中过氧乙酸的浓度为4％，温度70℃，PH值7，时间80min；完成所述预浸处理后再次用水清洗以获得竹纤维；

(3)煮练：将步骤(2)中获得的竹纤维进一步进行煮练，煮练后先使用90℃热水进行冲洗，再使用30℃冷水洗涤；其中，煮练的浴比为1∶12，煮练温度70℃，煮练时间125min，煮练液按质量百分比，由下述组分组成：氢氧化钠7％、无水亚硫酸钠8％、漆酶8％、木聚糖酶6％、浓硫酸4％、渗透剂2％、精炼剂2％、络合剂1.3％、磷酸氢二钠0.8％、柠檬酸0.2％、水60.7％；

所述渗透剂为脂肪醇聚氧烷基醚；所述络合剂为亚氨基二琥珀酸四钠。

(4)软化处理：将步骤(3)中获得的竹纤维放入软化溶液中，软化的浴比为1∶11，然后放入温度65℃的密封容器中处理60min；其中，所述软化溶液主要包括以下成分：氨基硅油乳液13g/L、丙三醇8g/L、渗透剂JFC 4g/L；

(5)脱水烘干：取出经步骤(4)软化处理后的竹纤维进行机械脱水，利用圆筒做圆周运动产生的离心力甩干竹纤维表层的水分，脱水时间75s；再对其进行烘干，烘干温度115℃，烘干时间100min；

(6)机械后处理：将经步骤(5)烘干后的竹纤维经过梳理机低速梳理使其进一步细化，分裂得到精细竹纤维，在此过程中，相对湿度控制在60％，梳理机的工艺参数配置如下：锡林转速：185r/min、刺辊转速：680r/min、道夫转速：13r/min、锡林-盖板五点隔距0.14mm，0.11mm，0.12mm，0.12mm，0.15mm。

通过上述加工工艺对竹纤维进行合理的处理，所获竹纤维测试残胶率为2.27％，断裂强度为5.33cN/dtex，伸长率为3.71％，平均细度1.83dtex，该工艺可以明显去除果胶、木质素等，提高了纤维的分裂度和细度，提高了均匀度，获得的竹纤维具备适当的断裂强度和伸长率，保证了后续育苗基布加工制造的质量。

实施例3

本实施例提供一种育苗基布用竹纤维的加工工艺，其工艺流程如下：

(1)机械预处理：将竹材经碾辊反复碾压180次获得粗材，然后用水清洗，以初步去除附着在纤维表面的部分半纤维素和木质素；

(2)预浸处理：将步骤(1)中获得的粗材放在过氧乙酸预浸处理溶液中浸泡，其中过氧乙酸的浓度为5％，温度75℃，PH值8，时间90min；完成所述预浸处理后再次用水清洗以获得竹纤维；

(3)煮练：将步骤(2)中获得的竹纤维进一步进行煮练，煮练后先使用80～100℃热水进行冲洗，再使用35℃冷水洗涤；其中，煮练的浴比为1∶14，煮练温度80℃，煮练时间130min，煮练液按质量百分比，由下述组分组成：氢氧化钠9％、无水亚硫酸钠8％、漆酶10％、木聚糖酶7％、浓硫酸5％、渗透剂3％、精炼剂2％、络合剂1.9％、磷酸氢二钠1.5％、柠檬酸0.4％、水52.2％；所述渗透剂为脂肪醇聚氧烷基醚；所述络合剂为亚氨基二琥珀酸四钠。

(4)软化处理：将步骤(3)中获得的竹纤维放入软化溶液中，软化的浴比为1∶12，然后放入温度75℃的密封容器中处理80min；其中，所述软化溶液主要包括以下成分：氨基硅油乳液15g/L、丙三醇10g/L、渗透剂JFC8g/L；

(5)脱水烘干：取出经步骤(4)软化处理后的竹纤维进行机械脱水，利用圆筒做圆周运动产生的离心力甩干竹纤维表层的水分，脱水时间90s；再对其进行烘干，烘干温度120℃，烘干时间120min；

(6)机械后处理：将经步骤(5)烘干后的竹纤维经过梳理机低速梳理使其进一步细化，分裂得到精细竹纤维，在此过程中，相对湿度控制在50～70％，梳理机的工艺参数配置如下：锡林转速：200r/min、刺辊转速：700r/min、道夫转速：15r/min、锡林-盖板五点隔距0.15mm，0.12mm，0.12mm，0.12mm，0.15mm。

通过上述加工工艺对竹纤维进行合理的处理，所获竹纤维测试残胶率为1.59％，断裂强度为4.97cN/dtex，伸长率为3.38％，平均细度1.29dtex，该工艺可以明显去除果胶、木质素等，提高了纤维的分裂度和细度，提高了均匀度，获得的竹纤维具备适当的断裂强度和伸长率，保证了后续育苗基布加工制造的质量。

Claims (5)

1.一种育苗基布用竹纤维的加工工艺，所述竹纤维用于制备育苗基布，其特征在于，所述加工工艺的流程为：

(1)机械预处理：将竹材经碾辊反复碾压100～200次获得粗材，然后用水清洗，以初步去除附着在纤维表面的部分半纤维素和木质素；

(2)预浸处理：将步骤(1)中获得的粗材放在过氧乙酸预浸处理溶液中浸泡，完成所述预浸处理后再次用水清洗以获得竹纤维；

(3)煮练：将步骤(2)中获得的所述竹纤维放入煮练液中进行煮练，完成所述煮练后先使用热水洗涤，再使用冷水洗涤；其中，煮练的浴比为1∶8～1∶15，煮练温度60～80℃，煮练时间100～140min，所述煮练液按质量百分比，由下述组分组成：氢氧化钠6～9％、无水亚硫酸钠7～9％、漆酶8～11％、木聚糖酶5～8％、浓硫酸3～5％、渗透剂1～3％、精炼剂1～3％、络合剂0.8～2.2％、磷酸氢二钠0.3～1.8％、柠檬酸0.1～0.5％、水47.5～67.8％；

(4)软化处理：将步骤(3)中获得的竹纤维放入软化溶液中，软化的浴比为1∶10～1∶12，然后放入温度50～75℃的密封容器中处理40～80min；其中，所述软化溶液主要包括以下成分：氨基硅油乳液12～15g/L、丙三醇5～10g/L、渗透剂JFC 3～8g/L；

(5)脱水烘干：取出经步骤(4)软化处理后的竹纤维进行机械脱水，利用圆筒做圆周运动产生的离心力甩干竹纤维表层的水分，脱水时间60～90s；再对其进行烘干，烘干温度100～120℃，烘干时间80～120min；

(6)机械后处理：将经步骤(5)烘干后的竹纤维经过梳理机低速梳理以进一步细化，分裂得到精细竹纤维，在此过程中，相对湿度控制在50～70％，梳理机的工艺参数配置如下：锡林转速：180～200r/min、刺辊转速：650～700r/min、道夫转速11～15r/min、锡林-盖板五点隔距分别为0.13～0.15mm，0.1～0.12mm，0.11～0.13mm，0.1～0.12mm，0.13～0.15mm。

2.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于，所述竹材为毛竹、麻竹或者箭竹。

3.根据权利要求1或2所述的加工工艺，其特征在于，加工获得的所述精细竹纤维残胶率为1.3～2.7％，断裂强度为4.5～6.1cN/dtex，伸长率为3.2～3.9％，平均细度1.15～2.37dtex。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的加工工艺，所述步骤(3)煮练后洗涤用的热水温度为80～100℃，冷水温度为20～35℃。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的加工工艺，所述渗透剂为脂肪醇聚氧烷基醚；所述络合剂为亚氨基二琥珀酸四钠。