CN107557879A - 一种生态环保麻纤维无水干法脱胶的方法 - Google Patents
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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
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、***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***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***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***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、***组成的天然麻纤维加入旋转滚刀式纤维切断机的喂料***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、***组成的天然麻纤维加入旋转滚刀式纤维切断机的喂料***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***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***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、***组成的天然麻纤维加入旋转滚刀式纤维切断机的喂料***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***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***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***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。
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