CN108823645A - 一种高强度竹纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明主要涉及纤维制品加工技术领域，公开了一种高强度竹纤维的制备方法，包括以下步骤：竹材整理、浸泡、发酵、超声、干燥；本发明提供的高强度竹纤维的制备方法，得到的竹纤维纤维长度较长，达到42~44mm，明显提高了竹纤维的长度和强度，增强了竹纤维面料的耐用性；选择3~5年生的天竹为原料，并分别进行横切和纵切将竹材进行分离，利于提取竹材中的纤维成分，便于后续步骤的进行。
Description
技术领域
本发明主要涉及纤维制品加工技术领域，尤其涉及一种高强度竹纤维的制备方法。
背景技术
竹纤维，是从自然生长的竹子中提取出的纤维素纤维，继棉、麻、毛、丝后的第五大天然纤维。竹原纤维具有良好的透气性、瞬间吸水性、较强的耐磨性和良好的染色性等特性，具有天然抗菌、抑菌、除螨、防臭和抗紫外线功能，因此竹纤维受到广大消费者的青睐；但是因为目前竹纤维的制备方法还不成熟，使得竹纤维的强度较低，洗涤时需要尽量避免高温、机洗和脱水，并且因为竹纤维为短纤维，使得竹纤维布料的强度低，使用一段时间后就会出现破损现象，使用寿命明显较短。
现有专利文件CN 107457859 A公开了一种高强长束竹纤维的制造方法，制造过程中需要对竹材进行高温饱和蒸汽处理，专利文件CN 103255660 A公开了一种提取毛竹纤维的工艺，需要先对竹材进行高温蒸煮，然后在蒸汽中进行热磨，都是需要极端的操作环境，危险系数高，并且高温蒸汽环境需要消耗大量的能源，对环境造成一定的破坏。
发明内容
为了弥补已有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种高强度竹纤维的制备方法。
一种高强度竹纤维的制备方法，包括以下步骤：
（1）竹材整理：选择3~5年生的天竹竹材，将竹材按节进行分段，并将竹段纵向切开，宽度为0.4~0.8cm，利于提取竹材中的纤维成分，便于后续步骤的进行，得竹片；
（2）浸泡：将竹片置于透明质酸钠溶液中，于45~50℃浸泡2~3天，取出，进行纵向碾压，降低木质素和半纤维素对纤维素的束缚，避免对竹材中的纤维造成损伤，提高纤维柔韧性，利于竹片中纤维成分的完整分离，增加竹纤维的长度和强度，得浸泡竹片；
（3）发酵：将浸泡竹片加水浸没，加入发酵菌，混合均匀，使浓度为108~109CFU/ml，于26~28℃恒温发酵4~5天，降低木质素和半纤维素对纤维素的束缚，避免竹材中的蛋白质和果胶等大分子杂质包裹竹纤维，使竹纤维光滑柔软，易于分离，提高竹纤维的得率，明显提高了竹材利用率，节约大量生产成本，取出，得发酵料；
（4）超声：将发酵料置于柠檬酸溶液中，于40~45℃、36~38kHz进行间歇式超声，使柠檬酸与发酵过程中产生的小分子代谢产物进行结合，在纤维素表面形成保护膜，增强竹纤维的长度和强度，利于竹纤维完整的从竹材中进行分离，提高竹纤维的得率，得湿纤维束；
（5）干燥：将湿纤维束置于38~40℃干燥至含水量为7~9%，利于保留竹纤维的柔韧性和强度，便于后期的纺织应用，得竹纤维。
所述步骤（2）的透明质酸钠溶液，浓度为110~120mg/L。
所述步骤（3）的发酵菌，由以下重量份的菌株组成：纳豆菌16~18、酵母菌10~12、胶质芽孢杆菌10~12、固氨菌7~9、植物乳杆菌5~7。
所述步骤（4）的柠檬酸溶液，质量百分浓度为1~2%。
所述步骤（4）的间歇式超声，超声30~40分钟，停止15~20分钟，边超声边将已经分离的湿纤维束进行过滤，至发酵料分离完成时结束超声。
所述高强度竹纤维的制备方法得到的高强度竹纤维。
本发明的优点是：本发明提供的高强度竹纤维的制备方法，得到的竹纤维纤维长度较长，达到42~44mm，明显提高了竹纤维的长度和强度，增强了竹纤维面料的耐用性；选择3~5年生的天竹为原料，并分别进行横切和纵切将竹材进行分离，利于提取竹材中的纤维成分，便于后续步骤的进行；再将分离后的竹片置于透明质酸钠溶液中进行高温浸泡，并进行纵向碾压，降低木质素和半纤维素对纤维素的束缚，避免对竹材中的纤维造成损伤，提高纤维柔韧性，利于竹片中纤维成分的完整分离，增加竹纤维的长度和强度；再向浸泡竹片中接入发酵菌进行长时发酵，降低木质素和半纤维素对纤维素的束缚，避免竹材中的蛋白质和果胶等大分子杂质包裹竹纤维，使竹纤维光滑柔软，易于分离，使竹纤维的得率达到89.4%，明显提高了竹材利用率，节约大量生产成本；再将发酵料置于柠檬酸溶液中进行高温间歇式超声，使柠檬酸与发酵过程中产生的小分子代谢产物进行结合，在纤维素表面形成保护膜，增强竹纤维的长度和强度，利于竹纤维完整的从竹材中进行分离，提高竹纤维的得率；超声后对竹纤维进行低温干燥，利于保留竹纤维的柔韧性和强度，便于后期的纺织应用。
具体实施方式
下面用具体实施例说明本发明。
实施例1
一种高强度竹纤维的制备方法，包括以下步骤：
（1）竹材整理：选择3年生的天竹竹材，将竹材按节进行分段，并将竹段纵向切开，宽度为0.4~0.8cm，利于提取竹材中的纤维成分，便于后续步骤的进行，得竹片；
（2）浸泡：将竹片置于透明质酸钠溶液中，浓度为110mg/L，于45℃浸泡2天，取出，进行纵向碾压，降低木质素和半纤维素对纤维素的束缚，避免对竹材中的纤维造成损伤，提高纤维柔韧性，利于竹片中纤维成分的完整分离，增加竹纤维的长度和强度，得浸泡竹片；
（3）发酵：将浸泡竹片加水浸没，加入发酵菌，混合均匀，使浓度为108~109CFU/ml，于26℃恒温发酵4天，降低木质素和半纤维素对纤维素的束缚，避免竹材中的蛋白质和果胶等大分子杂质包裹竹纤维，使竹纤维光滑柔软，易于分离，提高竹纤维的得率，明显提高了竹材利用率，节约大量生产成本，取出，得发酵料；所述的发酵菌，由以下重量份的菌株组成：纳豆菌16、酵母菌10、胶质芽孢杆菌10、固氨菌7、植物乳杆菌5；
（4）超声：将发酵料置于柠檬酸溶液中，质量百分浓度为1%，于40℃、36kHz进行间歇式超声，超声30分钟，停止15分钟，边超声边将已经分离的湿纤维束进行过滤，至发酵料分离完成时结束超声，使柠檬酸与发酵过程中产生的小分子代谢产物进行结合，在纤维素表面形成保护膜，增强竹纤维的长度和强度，利于竹纤维完整的从竹材中进行分离，提高竹纤维的得率，得湿纤维束；
（5）干燥：将湿纤维束置于38℃干燥至含水量为7~9%，利于保留竹纤维的柔韧性和强度，便于后期的纺织应用，得竹纤维。
所述高强度竹纤维的制备方法得到的高强度竹纤维。
实施例2
一种高强度竹纤维的制备方法，包括以下步骤：
（1）竹材整理：选择4年生的天竹竹材，将竹材按节进行分段，并将竹段纵向切开，宽度为0.4~0.8cm，利于提取竹材中的纤维成分，便于后续步骤的进行，得竹片；
（2）浸泡：将竹片置于透明质酸钠溶液中，浓度为115mg/L，于48℃浸泡3天，取出，进行纵向碾压，降低木质素和半纤维素对纤维素的束缚，避免对竹材中的纤维造成损伤，提高纤维柔韧性，利于竹片中纤维成分的完整分离，增加竹纤维的长度和强度，得浸泡竹片；
（3）发酵：将浸泡竹片加水浸没，加入发酵菌，混合均匀，使浓度为108~109CFU/ml，于27℃恒温发酵5天，降低木质素和半纤维素对纤维素的束缚，避免竹材中的蛋白质和果胶等大分子杂质包裹竹纤维，使竹纤维光滑柔软，易于分离，提高竹纤维的得率，明显提高了竹材利用率，节约大量生产成本，取出，得发酵料；所述的发酵菌，由以下重量份的菌株组成：纳豆菌17、酵母菌11、胶质芽孢杆菌11、固氨菌8、植物乳杆菌6；
（4）超声：将发酵料置于柠檬酸溶液中，质量百分浓度为1.5%，于43℃、37kHz进行间歇式超声，超声35分钟，停止18分钟，边超声边将已经分离的湿纤维束进行过滤，至发酵料分离完成时结束超声，使柠檬酸与发酵过程中产生的小分子代谢产物进行结合，在纤维素表面形成保护膜，增强竹纤维的长度和强度，利于竹纤维完整的从竹材中进行分离，提高竹纤维的得率，得湿纤维束；
（5）干燥：将湿纤维束置于39℃干燥至含水量为7~9%，利于保留竹纤维的柔韧性和强度，便于后期的纺织应用，得竹纤维。
所述高强度竹纤维的制备方法得到的高强度竹纤维。
实施例3
一种高强度竹纤维的制备方法，包括以下步骤：
（1）竹材整理：选择5年生的天竹竹材，将竹材按节进行分段，并将竹段纵向切开，宽度为0.4~0.8cm，利于提取竹材中的纤维成分，便于后续步骤的进行，得竹片；
（2）浸泡：将竹片置于透明质酸钠溶液中，浓度为120mg/L，于50℃浸泡3天，取出，进行纵向碾压，降低木质素和半纤维素对纤维素的束缚，避免对竹材中的纤维造成损伤，提高纤维柔韧性，利于竹片中纤维成分的完整分离，增加竹纤维的长度和强度，得浸泡竹片；
（3）发酵：将浸泡竹片加水浸没，加入发酵菌，混合均匀，使浓度为108~109CFU/ml，于28℃恒温发酵5天，降低木质素和半纤维素对纤维素的束缚，避免竹材中的蛋白质和果胶等大分子杂质包裹竹纤维，使竹纤维光滑柔软，易于分离，提高竹纤维的得率，明显提高了竹材利用率，节约大量生产成本，取出，得发酵料；所述的发酵菌，由以下重量份的菌株组成：纳豆菌18、酵母菌12、胶质芽孢杆菌12、固氨菌9、植物乳杆菌7；
（4）超声：将发酵料置于柠檬酸溶液中，质量百分浓度为2%，于45℃、38kHz进行间歇式超声，超声40分钟，停止20分钟，边超声边将已经分离的湿纤维束进行过滤，至发酵料分离完成时结束超声，使柠檬酸与发酵过程中产生的小分子代谢产物进行结合，在纤维素表面形成保护膜，增强竹纤维的长度和强度，利于竹纤维完整的从竹材中进行分离，提高竹纤维的得率，得湿纤维束；
（5）干燥：将湿纤维束置于40℃干燥至含水量为7~9%，利于保留竹纤维的柔韧性和强度，便于后期的纺织应用，得竹纤维。
所述高强度竹纤维的制备方法得到的高强度竹纤维。
对比例1
步骤（1）中的天竹改为慈竹，其余方法，同实施例1。
对比例2
步骤（1）中的3~5年生改为2年生，其余方法，同实施例1。
对比例3
去除步骤（2），其余方法，同实施例1。
对比例4
去除步骤（3），其余方法，同实施例1。
对比例5
步骤（4）中的超声改为高温蒸汽，其余方法，同实施例1。
对比例6
专利文件CN 107457859 A公开了一种高强长束竹纤维的制造方法。
对比例7
专利文件CN 103255660 A公开了一种提取毛竹纤维的工艺。
实施例和对比例竹纤维的性能：
分别按照实施例和对比例的方法制备竹纤维，计算竹纤维的长度和得率，按照“棉针织物的生物抛光处理”检测纤维强度，每个试验重复3次，结果取平均值，实施例和对比例竹纤维的性能见表1。
表1：实施例和对比例竹纤维的性能
从表1可以看出，本发明提供的高强度竹纤维的制备方法，纤维长度、得率及断裂强度明显较对比例高，表明实施例中高强度竹纤维的制备方法具有较好的效果。
Claims (6)
1.一种高强度竹纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）竹材整理：选择3~5年生的天竹竹材，将竹材按节进行分段，并将竹段纵向切开，宽度为0.4~0.8cm，得竹片；
（2）浸泡：将竹片置于透明质酸钠溶液中，于45~50℃浸泡2~3天，取出，进行纵向碾压，得浸泡竹片；
（3）发酵：将浸泡竹片加水浸没，加入发酵菌，混合均匀，使浓度为108~109CFU/ml，于26~28℃恒温发酵4~5天，取出，得发酵料；
（4）超声：将发酵料置于柠檬酸溶液中，于40~45℃、36~38kHz进行间歇式超声，得湿纤维束；
（5）干燥：将湿纤维束置于38~40℃干燥至含水量为7~9%，得竹纤维。
2.根据权利要求1所述高强度竹纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）的透明质酸钠溶液，浓度为110~120mg/L。
3.根据权利要求1所述高强度竹纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）的发酵菌，由以下重量份的菌株组成：纳豆菌16~18、酵母菌10~12、胶质芽孢杆菌10~12、固氨菌7~9、植物乳杆菌5~7。
4.根据权利要求1所述高强度竹纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）的柠檬酸溶液，质量百分浓度为1~2%。
5.根据权利要求1所述高强度竹纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）的间歇式超声，超声30~40分钟，停止15~20分钟，边超声边将已经分离的湿纤维束进行过滤，至发酵料分离完成时结束超声。
6.一种权利要求1~5任一项所述高强度竹纤维的制备方法得到的高强度竹纤维。
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