CN102660779A - 一种乌拉草纤维的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种乌拉草纤维的生产方法，该生产方法采用以下工艺流程：乌拉草原草→水煮→初加工→超声波预脱胶→前水洗→碱氧一浴脱胶→酸洗→后水洗→烘干→给油→开松梳理→乌拉草纤维；其中，超声波预脱胶工艺以水做媒介，在频率28—40HZ，温度50—70℃下超声波预脱胶处理60—90min，并且在处理20-30min时，加入NaOH，使溶液碱浓度达到5-15g/l；碱氧一浴脱胶工艺是把乌拉草放入碱氧提取液中，升温至90-100℃，保温煮练1-2h；碱氧提取液如下配置：氢氧化钠6—9g/l、双氧水8—12g/l，乌拉草质量的助剂多聚磷酸钠2-4%、硫酸镁2-4%和亚硫酸钠1-3%。
Description
技术领域
本发明涉及纺织材料技术，具体为一种乌拉草纤维的生产方法。
背景技术
乌拉草是“东北三宝”之一，因其独特的防寒保暖性能和天然的抗菌除臭性能而受到大家的喜爱。目前乌拉草主要应用在乌拉草鞋垫、乌拉草药枕、乌拉草护腰等领域，宝贵资源没有得到很好利用。
乌拉草纤维的生产主要有脱胶与后处理两大部分，其中，脱胶是提取乌拉草纤维的关键环节。现有脱胶技术有两种方法：一是碱煮方法（参见“一种乌拉草纤维丝的生产工艺及产品（申请号200410010645.X）”），该工艺的沤草脱胶是采用碱煮法或高温高压碱蒸煮法来提取出乌拉草纤维，该工艺存在沤草脱胶处理时间长于48h，处理效果不均匀，使用高压成本高，漂白工序繁琐、且漂白试剂不环保等弊端。二是碱氧一浴法（参见于丽红等.乌拉草纤维—一种新型的纺织纤维材料[J].山东纺织和科技，2006，（1）：54-56），该工艺的脱胶方法是采用碱煮与漂白工序结合的方法，该工艺在不添加任何化学助剂的情况下，存在NaOH与乌拉草接触不充分，乌拉草脱胶效果差的弊端，同时在高温下H2O2分解速度不受控制，漂白效果不佳，且会氧化纤维素，对纤维的破坏作用严重。经于丽红等人对未脱胶的乌拉草纤维化学成分含量的测定知，乌拉草纤维各化学成分含量与麻纤维相似，而麻类脱胶主要有化学脱胶法，生物酶脱胶法和超声波脱胶法等，其中超声波脱胶法操作简单，清洁环保。但实验研究发现，单独的超声波脱胶效果并不理想，无法达到乌拉草纤维的生产要求。
发明内容
针对现有乌拉草生产工艺存在操作复杂、成本较高、污染环境等问题，本发明拟解决的技术问题是，提供一种乌拉草纤维的生产方法，该方法采用超声波-化学联合脱胶工艺，可提取出性能优良的乌拉草纤维，该生产工艺具有操作简单，节约成本，清洁环保，节能高效等特点。
本发明解决所述技术问题的技术方案是：设计一种乌拉草纤维的生产方法，该生产方法采用以下工艺：
工艺流程是：乌拉草原草→水煮→初加工→超声波预脱胶处理→前水洗→碱氧一浴脱胶→酸洗→后水洗→烘干→给油→开松梳理→乌拉草纤维；其中，
所述水煮工艺是将乌拉草原草放于沸水中煮练1-2h，冷却至常温后取出；
所述初加工工艺是采用机械设施对取出的乌拉草进行碾压、撕扯和梳理，使乌拉草加工成丝状物；
所述超声波预脱胶处理工艺是以水做媒介，在超声波频率为28-40KHZ，温度50-70℃，时间60-90min下进行超声波脱胶处理，并且在超声波处理20-30min时，加入NaOH，使溶液的碱浓度达到5-15g/l，达到设定的处理时间后，冷却至常温；
所述前、后水洗工艺均是用50-70℃的水洗涤乌拉草纤维至中性；
所述碱氧一浴脱胶工艺是将前水洗后的乌拉草纤维放入配置好的碱氧提取液中，以保持1℃/min的升温速度，由常温升温至90-100℃的预定温度，保温煮练1-2h；所述碱氧提取液如下配置：氢氧化钠6-9g/l、双氧水8-12g/l，并添加相对于乌拉草质量的助剂多聚磷酸钠2-4%、硫酸镁2-4%和亚硫酸钠1-3%；
所述的酸洗工艺是用0.5-1.5g/l的低浓度硫酸溶液中和残留在乌拉草纤维上的碱液。
与现有技术相比，本发明乌拉草纤维生产方法的有益效果是：以超声波作为预脱胶工序，方法操作简单，清洁环保，效率高；并在水做媒液超声波作用一段时间后，再加入一定量氢氧化钠，增强了对乌拉草的脱胶效果；使用碱氧一浴法脱胶代替多次煮练及漂白工序，并添加适于提取乌拉草纤维的化学助剂，防止或减少了纤维损伤，同时增强脱胶效果，超声波处理与碱氧一浴法结合，减少工艺流程，节约时间及成本，且使废液易回收处理，有利于环境保护；本发明生产方法可提取出性能优良的乌拉草纤维。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
本发明设计的乌拉草纤维生产方法（简称方法）采用以下工艺：：
工艺流程是：乌拉草原草→水煮→初加工→超声波预脱胶处理→前水洗→碱氧一浴脱胶→酸洗→后水洗→烘干→给油→开松梳理→乌拉草纤维；其中，
所述的水煮工艺：是将乌拉草原草放于沸水中煮练1-2h，冷却至常温后，取出乌拉草；
所述的初加工工艺：采用机械设施对取出的乌拉草进行捶打和机械撕扯，使乌拉草先压平，进而撕扯梳理成多根丝状物；
所述的超声波预脱胶处理工艺：将机械撕扯后的乌拉草放入有蒸馏水的烧杯中，再将烧杯放入超声波仪器中，在超声波频率设定为28-40KHZ，温度50-70℃，时间60-90min下进行超声波预脱胶处理，并且在超声波处理20-30min时，加入NaOH，使溶液的碱浓度达到5-15g/l，达到设定的处理时间后，取出烧杯，冷却至常温；
所述的前水洗工艺：是用50-70℃的水，洗涤乌拉草纤维至中性；
所述的碱氧一浴脱胶工艺：是将水洗后的乌拉草纤维放入配置好的碱氧提取液中，以保持1℃/min的升温速度，由常温升温至90-100℃的预定温度，保温煮练1-2h；所述的碱氧提取液是如下常温配置：氢氧化钠6-9g/l、双氧水8-12g/l，并添加助剂相对于乌拉草质量的多聚磷酸钠2-4%、硫酸镁2-4%和亚硫酸钠1-3%；所述碱氧提取液中的组分氢氧化钠和双氧水构成碱氧一浴工艺。
为进一步提高氢氧化钠的脱胶作用效果，改善乌拉草的品质，本发明方法的进一步特征是，在所述碱氧一浴脱胶工艺中，当升温至80-90℃时，再次加入氢氧化钠，使浴液中的碱（氢氧化钠）总浓度达到>9g/l—≤12g/l。
所述的酸洗或中和工艺：用0.5-1.5g/l的低浓度硫酸溶液中和残留在乌拉草纤维上的碱液；
所述的后水洗工艺：是用50-70℃的水，洗涤乌拉草纤维至中性；
所述的烘干工艺：是将洗至中性的乌拉草纤维烘干，调至回潮率约为12%；
所述的给油工艺：是在调整好回潮率约为12%的乌拉草纤维上均匀喷洒梳理剂，用量为纤维质量的4-6%，加纤维质量6-10%的水稀释后喷洒，然后在室温条件下闷放8-12h，实施例的梳理剂采用TFD1212-梳理剂（市售商品）；
最后进行开松梳理工艺：即将给油后的乌拉草纤维喂入梳棉机进行开松梳理，即得到乌拉草纤维。
本发明工艺流程中所述的烘干、给油和开松梳理工序与现有麻类纤维后处理方法基本相同或类似，但水煮、初加工、超声波处理、水洗、碱氧一浴和酸洗等工序不同于现有乌拉草纤维提取方法，是本发明针对现有乌拉草纤维生产工艺的不足而创新设计的新工序和工艺。
本发明方法将超声波作为脱胶预处理工艺，并且是在水做媒液超声波作用一段时间后，加入一定量氢氧化钠，与单纯用水做媒液相比，可明显增强对乌拉草的脱胶效果。本发明方法针对乌拉草脱胶，将超声波与碱氧一浴法结合，与单纯超声波脱胶和单纯碱氧一浴法相比，也可增强脱胶效果；在化学脱胶部分碱氧一浴脱胶法不仅能达到煮练脱胶的效果，而且能为双氧水漂白提供碱性环境，特别是添加适于乌拉草脱胶的化学助剂，可加大NaOH与乌拉草接触程度，同时稳定双氧水的分解，防止对乌拉草纤维的损伤，可配置出碱氧提取液进行化学脱胶。后处理部分结合较为成熟的麻类纤维后处理工艺，生产出乌拉草纤维。本发明提供的乌拉草生产工艺与现有的乌拉草生产工艺相比具有操作简单、清洁环保、节能高效等特点。
本发明方法所得到的乌拉草纤维主要参数是：乌拉草纤维直径30-110μm，长度40-160mm，细度2-3tex，断裂伸长率2.0%-3.5%，断裂强力30-80cN，断裂强度15-23cN/tex，动摩擦系数0.147-0.179，静摩擦系数0.132-0.180，质量比电阻6.7×108-7.2×108Ω·g/cm2。该乌拉草纤维既适于进一步纺织加工，又适用于做复合材料。
本发明未述及之处适用于现有技术。
下面给出本发明的具体实施例。这些实施例仅用于详细具体说明本发明的技术方案，并不限制本申请权利要求保护的范围。
实施例1
将15g乌拉草原草放入沸水中煮练2h，冷却至常温后，进行初加工，将初加工完后的乌拉草放入装有750ml蒸馏水的烧杯中，将烧杯放入超声波仪器中，选定频率40KHZ，温度60℃，进行超声波预脱胶处理，20min后，在烧杯中加入7.5g氢氧化钠，继续进行超声波脱胶40min，超声波预脱胶完毕后，用60℃的温水进行洗涤4遍，至呈中性，将洗净的乌拉草纤维放入配置好的750ml碱氧提取液中脱胶，碱氧提取液组成为蒸馏水750ml，氢氧化钠5.25g，双氧水6g，多聚磷酸钠0.45g，硫酸镁0.45g和亚硫酸钠0.30g，由常温开始，保持升温速度1℃/min，升温至90℃时，向碱氧提取液中加入2.25g氢氧化钠，升温至100℃时，开始计时，蒸煮60min，之后用配置好的1g/l的硫酸溶液冲洗乌拉草纤维2min，继续用60℃温水洗涤3遍，至呈中性；烘干调整乌拉草纤维回潮率为12%，得到8.5g纤维，之后均匀喷洒1.105g（其中，TFD1212-梳理剂0.425g，水0.68g）稀释后油剂TFD1212,在室温条件下闷放8h,将乌拉草纤维喂入小型梳棉机进行开松梳理，即得到乌拉草纤维。
经检测，本实施例所得乌拉草纤维的平均直径67.59um、平均长度108.94mm、细度2.5tex、平均断裂伸长率2.7%、平均断裂强力55.94cN、平均断裂强度22.38cN/tex、平均动摩擦系数0.153、平均静摩擦系数0.161、质量比电阻7.2×108Ω·g/cm2。
实施例2
将15g乌拉草原草放入沸水中煮练2h，冷却至常温后进行初加工，将初加工完后的乌拉草放入装有750ml蒸馏水的烧杯中，将烧杯放入超声波仪器，选定频率28KHZ，温度60℃，进行超声波预脱胶，20min后加入3.75g氢氧化钠，继续进行超声波脱胶40min，超声波作用完毕后，用60℃的温水进行洗涤4-5遍至呈中性，将洗净的乌拉草纤维放入配置好的750ml碱氧提取液中脱胶，碱氧提取液组成为氢氧化钠浓度6g，双氧水浓度7.5g，多聚磷酸钠0.45g，硫酸镁0.45g，亚硫酸钠0.30g，由常温开始保持升温速度1℃/min，升温至100℃时开始计时，蒸煮80min，之后用配置好的1g/l的硫酸溶液冲洗乌拉草纤维2min，继续用60℃温水洗涤4遍至呈中性，烘干调整乌拉草纤维回潮率为12%，得到9g纤维，之后均匀喷洒1.35g稀释后油剂TFD1212-梳理剂（其中TFD1212-梳理剂0.45g，水0.9g），在室温条件下闷放9h,将乌拉草纤维喂入小型梳棉机进行开松梳理，即得到乌拉草纤维。
经检测，本实施例所得乌拉草纤维的平均直径69.76um、平均长度92.51mm、细度2.51tex、平均断裂伸长率2.4%、平均断裂强力47.68cN、平均断裂强度18.99cN/tex、平均动摩擦系数0.173、平均静摩擦系数0.173、质量比电阻6.7×108Ω·g/cm2。
实施例3
将15g乌拉草原草放入沸水中煮练2h，冷却至常温后进行初加工，将初加工完后的乌拉草放入装有750ml蒸馏水的烧杯中，将烧杯放入超声波仪器，选定频率40KHZ，温度60℃，进行超声波预脱胶，20min后加入10.75g氢氧化钠，继续进行超声波预脱胶50min，超声波作用完毕后，用60℃的温水进行洗涤4-5遍至呈中性，将洗净的乌拉草纤维放入配置好的750ml碱氧提取液中脱胶，碱氧提取液组成为氢氧化钠浓度4.5g，双氧水浓度6g，多聚磷酸钠0.45g，硫酸镁0.45g，亚硫酸钠0.30g，由常温开始保持升温速度1℃/min，升温至100℃时开始计时，蒸煮100min，之后用配置好的1g/l的硫酸溶液冲洗乌拉草纤维2min，继续用60℃温水洗涤4遍至呈中性，烘干调整乌拉草纤维回潮率为12%，得到9g纤维，之后均匀喷洒0.99g稀释后的TFD1212-梳理剂（其中，TFD1212-梳理剂为0.45g，水0.54g），在室温条件下闷放8h,将乌拉草纤维喂入小型梳棉机进行开松梳理，即得到乌拉草纤维。
经检测，本实施例所得乌拉草纤维的平均直径67.9um、平均长度101.6mm、细度2.5tex、平均断裂伸长率3.0%、平均断裂强力50cN、平均断裂强度20cN/tex、平均动摩擦系数0.155、平均静摩擦系数0.152、质量比电阻7×108Ω·g/cm2。
Claims (3)
1.一种乌拉草纤维的生产方法，该生产方法采用以下工艺：
工艺流程是：乌拉草原草→水煮→初加工→超声波预脱胶处理→前水洗→碱氧一浴脱胶→酸洗→后水洗→烘干→给油→开松梳理→乌拉草纤维；其中，
所述水煮工艺是将乌拉草原草放于沸水中煮练1-2h，冷却至常温后取出；
所述初加工工艺是采用机械设施对取出的乌拉草进行碾压、撕扯和梳理，使乌拉草加工成丝状物；
所述超声波预脱胶处理工艺是以水做媒介，在超声波频率为28-40KHZ，温度50-70℃，时间60-90min下进行超声波预脱胶处理，并且在超声波处理20-30min时，加入NaOH，使溶液的碱浓度达到5-15g/l，达到设定的处理时间后，冷却至常温；
所述前、后水洗工艺均是用50-70℃的水洗涤乌拉草纤维至中性；
所述碱氧一浴脱胶工艺是将前水洗后的乌拉草纤维放入配置好的碱氧提取液中，以保持1℃/min的升温速度，由常温升温至90-100℃的预定温度，保温煮练1-2h；所述碱氧提取液如下配置：氢氧化钠6-9g/l、双氧水8-12g/l，并添加相对于乌拉草质量的助剂多聚磷酸钠2-4%、硫酸镁2-4%和亚硫酸钠1-3%；
所述的酸洗工艺是用0.5-1.5g/l的低浓度硫酸溶液中和残留在乌拉草纤维上的碱液。
2. 根据权利要求1所述乌拉草纤维的生产方法，其特征在于在所述碱氧一浴脱胶工艺中，当升温至80-90℃时，再次加入氢氧化钠，使浴液中的碱总浓度达到>9g/l—≤12g/l。
3. 一种乌拉草纤维，其采用权利要求1或2所述乌拉草纤维的生产方法直接获得，该乌拉草纤维的主要参数是：乌拉草纤维直径30-110μm，长度40-160mm，细度2-3tex，断裂伸长率2.0%-3.5%，断裂强力30-80cN，断裂强度15-23cN/tex，动摩擦系数0.147-0.179，静摩擦系数0.132-0.180，质量比电阻6.7×108 -7.2×108Ω·g/cm2。
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