本發(fā)明涉及紡織工業(yè)，具體地涉及加工韌皮纖維材料的方法，例如亞麻、大麻、黃麻、蕁麻、槿麻和其它植物的纖維。

背景技術(shù)：

從現(xiàn)有技術(shù)可知，各種機(jī)械、化學(xué)、生物、物理、物理化學(xué)和機(jī)械化學(xué)方法可用于處理韌皮纖維材料以得到通過工藝過程的參數(shù)設(shè)定的產(chǎn)品，其中所得到的纖維在工藝過程中是可轉(zhuǎn)變的。特別地，可以涉及到俄羅斯發(fā)明RU 2004663、RU 2083746、RU 2145986以及其它發(fā)明的專利所公開的方法。

這些方法具有以下缺點(diǎn)：由于用于對纖維進(jìn)行大規(guī)模去除積垢產(chǎn)物的處理主要通過化學(xué)途徑進(jìn)行，獲得去垢的基本纖維伴隨著果膠物質(zhì)和木質(zhì)素的分解和破壞，在許多領(lǐng)域的工業(yè)，所述果膠物質(zhì)和木質(zhì)素構(gòu)成非常有價(jià)值的原材料。此外，需要具有高金屬含量的昂貴的設(shè)備來實(shí)施這些方法，并且也消耗大量的化學(xué)藥品，這將該組技術(shù)帶入最危險(xiǎn)和對環(huán)境有害的生產(chǎn)處理的領(lǐng)域。這些方法也具有低的技術(shù)有效性，這是由于以得到所需的終端產(chǎn)品質(zhì)量的漫長持續(xù)時(shí)間處理所引起的。

本申請的處理韌皮纖維材料的方法是基于使用被加工的原材料的形態(tài)特征的想法，所述被加工的原材料包括木質(zhì)部分和基本纖維素纖維，其中所述基本纖維素纖維通過中心薄片結(jié)合成致密、緊湊的復(fù)合體，其中，中心薄片是由稱為結(jié)垢物質(zhì)的半纖維素、木質(zhì)素、果膠和其他物質(zhì)(氮?dú)狻⑹?、染料、鞣革、灰?組成，起到天然粘合劑組分的作用。一些纖維以這樣的方式縱向移位，使得位于更高位置的纖維的端部插入在更低的纖維之間，部分地形成網(wǎng)眼。

木質(zhì)部分和纖維具有高水平的強(qiáng)度和柔韌性，而結(jié)合為單一整體的基本纖維及其復(fù)合物的結(jié)殼物質(zhì)具有低強(qiáng)度和高剛性。這種包括具有完全相反的物理和機(jī)械性能的組分并且組合成單一整體的結(jié)構(gòu)被分類為復(fù)合材料(生物聚合物)。

當(dāng)從外部施加機(jī)械力時(shí)，組合成單個(gè)結(jié)構(gòu)并且用作單個(gè)整體的部件相互補(bǔ)充彼此的性能，使得能夠同時(shí)獲得初始韌皮纖維原材料的高強(qiáng)度和高剛性。

然而，為了僅獲得具有紡絲特性的紡織原材料，提出僅使用一種組分-保留纖維素的有序晶體結(jié)構(gòu)的基本纖維的殘余細(xì)纖維復(fù)合物。在理想情況下，建議完全去除結(jié)殼物質(zhì)、木質(zhì)化的部分和廢棄雜質(zhì)。棉化是指使韌皮纖維作物的纖維達(dá)到在物理/機(jī)械特性上接近棉纖維的狀態(tài)，以及用于在現(xiàn)有紡紗設(shè)備上操作是可接受的狀態(tài)。

存在有多種生物酶處理方法，分別為獨(dú)立的生物酶處理方法以及與處理韌皮纖維材料的機(jī)械/化學(xué)方法結(jié)合的生物酶處理方法。

在于2007年3月20日公開的俄羅斯發(fā)明RU No.2295592的專利中，指出亞麻原材料的制備階段之一是使用各種溶液的對其進(jìn)行處理，以使隨后的機(jī)械處理更容易。根據(jù)本發(fā)明，該專利指出，通過使用微生物青霉菌和里氏木霉的培養(yǎng)濾液來實(shí)現(xiàn)技術(shù)成果，其中所述微生物青霉菌和里氏木霉的培養(yǎng)濾液是作為具有在含有酶產(chǎn)物、表面活性劑、增強(qiáng)劑和水的亞麻纖維加工溶液中設(shè)定成分比的酶產(chǎn)物。

從現(xiàn)有技術(shù)可知，于2013年12月10日公開的美國發(fā)明US 8,603,802和于2013年11月26日公開的美國發(fā)明US 8,591,701的專利，其中描述了從韌皮纖維材料中提取纖維的方法；這些包括，在使用具有約90℃或更低的溫度下PH值約8-14范圍內(nèi)的含有檸檬酸三鈉(檸檬酸的鈉鹽)或它們的混合物的水溶液進(jìn)行梳打之后，的纖維預(yù)處理，隨后使用各種酶和機(jī)械櫛梳進(jìn)行處理。

在“酶處理用作獲取天然纖維的工具”(酶生物工藝-泛天然纖維資源的新工具、利用，http://www.saskflax.com/documents/fb_papers/29_Marek.pdf)文章中描述了組合技術(shù)。

此外，從現(xiàn)有技術(shù)可知，俄羅斯發(fā)明RU No.2124591的專利是于1999年1月10日公開，其公開了亞麻的初級加工方法，其特征在于，使用基于與在浸漬纖維72小時(shí)期間進(jìn)行干燥并且干燥至8-10％水分含量相結(jié)合的需氧微生物處理的方法，在室內(nèi)將所得短纖維進(jìn)行處理以產(chǎn)生棉化纖維。此后，纖維通過破碎器和打棉機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)氣旋和振蕩器的制動2-3次。該方法的有效性是得到以下的事實(shí)支持：在亞麻工廠中生產(chǎn)棉化纖維將是利用生產(chǎn)區(qū)域和可用的設(shè)備(具有振動器的破碎機(jī)、帶振動器和干燥器的絲束制造單元)對亞麻進(jìn)行初級加工的連續(xù)生產(chǎn)過程。

酶類果膠酶、半纖維素酶(木聚糖酶)和纖維素酶的某些組合使得韌皮纖維材料的結(jié)構(gòu)能夠被解構(gòu)為生物聚合物，因?yàn)檎澈蟿┰谖⑸锏挠绊懴卤壤w維素更快地分解，并且莖的木質(zhì)部分的穩(wěn)定性-殼質(zhì)和韌皮纖維組織的軟細(xì)胞組織殘留-被有意地降低以用于進(jìn)一步的梳打和精細(xì)清潔的機(jī)械沖擊。

然而，使用X射線的調(diào)查方法得知，酶的作用僅發(fā)生在纖維素纖維的表面，是不能夠滲透到單個(gè)小纖維的孔隙和納米孔。(多糖對亞麻/聚乳酸復(fù)合材料中的亞麻纖維的機(jī)械性能和粘合性能的影響，國際高分子科學(xué)雜志，卷2011(2011)，文章ID503940，第1點(diǎn)，11頁，(http://dx.doi.org/10.1155/2011/503940)。

也已經(jīng)使用UV光譜方法建立的是：在梳打后，經(jīng)酶改良的短亞麻纖維是以50％的水平從木質(zhì)素組分中移出(參見例如A.Kareev，A.Cheshkova.Sposob kotonizatsii nizkosortnogo l’nianogo volokna[一種低級亞麻纖維的棉化方法(A method of cottonizing low-grade flax fibre)]。2008年8月15日，“V mire oborudovaniia”[設(shè)備世界(In the world of equipment)]5(80))(http://lpb.ru/？id＝4420)。

從現(xiàn)有技術(shù)可知以下專利：于2009年10月27日公開的RF2371527、于2006年7月27日公開的RF2280720和于2004年7月27日公開的RF2233355，其中的韌皮纖維材料的加工是通過施加在被加工的材料上的電動-液壓作用來進(jìn)行的，其中被加工的材料是處在液體狀態(tài)。

但是在電動-液壓工作前后，纖維受到相當(dāng)強(qiáng)烈的機(jī)械沖擊：梳打、櫛梳、松散，這極大地惡化了最終的棉化纖維的質(zhì)量，特別是通過在開始的超短纖維的縮短、分解的最終的棉化纖維的質(zhì)量，由此，提供了具有高棉絨含量的產(chǎn)品。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本申請，本發(fā)明的技術(shù)結(jié)果被設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)，包括在使用具有初步生化處理和最終最小機(jī)械加工的高壓脈沖放電處理韌皮纖維材料時(shí)改善棉化纖維的質(zhì)量，并且因此改善其物理/機(jī)械和紡絲性質(zhì)，從總體方面也有助于優(yōu)化生產(chǎn)過程的有效性。

該技術(shù)結(jié)果通過以下來實(shí)現(xiàn)，在其中存在將原材料供給到具有松散機(jī)的拆包機(jī)和供給到計(jì)量系統(tǒng)的工藝技術(shù)順序的韌皮纖維材料的加工方法中，包括，使用高電壓脈沖放電、用乳化試劑沖洗、在滾筒式設(shè)備中洗滌和壓制、松散、最終干燥和精松散，在將高壓脈沖放電至室中之前，對原材料進(jìn)行生化處理。如果需要，在生化處理之前，使用高壓放電額外處理初始韌皮纖維原料，以使隨后的生化處理的流程順暢。

進(jìn)一步地，加工韌皮纖維材料的方法還可以包括將生物物質(zhì)和有價(jià)值的物質(zhì)從來自高壓脈沖放電室的處理過的液體介質(zhì)中分離。

根據(jù)本申請，所述方法中的初始原材料是纖維-單獨(dú)地進(jìn)行生物酶處理后的韌皮纖維材料的中間產(chǎn)物，以及在沒有隨后的機(jī)械梳打的情況下與加工韌皮纖維材料的化學(xué)方法組合進(jìn)行生物酶處理后的韌皮纖維材料的中間產(chǎn)物。

加工韌皮纖維材料的新方法的主要特征是生成系統(tǒng)的非平衡狀態(tài)：被加工的產(chǎn)品-環(huán)境，其中所述環(huán)境是通過各種機(jī)械活動的使用而產(chǎn)生的。這種物理/機(jī)械作用是在韌皮纖維材料的各種初步生化處理之后施加的。

所采用的物理/機(jī)械作用是在液體介質(zhì)中的高壓脈沖放電。在兩個(gè)電極之間不存在可燃導(dǎo)體的情況下，液體介質(zhì)(例如，在水中)中的兩個(gè)電極之間的高壓脈沖放電伴隨有物理/機(jī)械和機(jī)械作用的多因子復(fù)合體。

這些是光學(xué)、紫外、紅外和其它電磁輻射、寬頻率范圍的超聲波和聲波、氧化還原法和沖擊波成形。隨著在液體中的脈沖放電，在放電通道中快速釋放能量，并且其中的壓力顯著地超過外部壓力；通道以超過100m/s的速率立即膨脹，這導(dǎo)致產(chǎn)生沖擊波和伴隨非常強(qiáng)的空化的液體流。這些現(xiàn)象也引起氣相、液相和固相的界面面積急劇增加，并因此導(dǎo)致存在于材料生物聚合物中的分散相的反應(yīng)能力的相應(yīng)增加。上述因素的影響使得能夠通過液體反應(yīng)介質(zhì)的微動力學(xué)的沖擊力來加強(qiáng)初始原材料的破壞進(jìn)程，其中，甚至不引入化學(xué)試劑的情況下，例如水(從存在的水分子中出現(xiàn)活性形式的氧以及作為具有放電和空化的部分電解的結(jié)果)暫時(shí)變成工藝催化劑和相對不溶性物質(zhì)的活性溶劑。

因此，這整個(gè)范圍的現(xiàn)象作用于經(jīng)受加工的原材料，使其經(jīng)受強(qiáng)烈的選擇性破壞：開始于殘留的、較弱的和更堅(jiān)硬的結(jié)殼物質(zhì)被分解，以及木質(zhì)部分，而非常柔韌和堅(jiān)強(qiáng)的纖維素纖維僅被輕微破壞。

通過改變放電的參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)結(jié)殼物質(zhì)的完全去除、木質(zhì)部分和廢棄雜質(zhì)的無序分離的順序以及保持單個(gè)纖維的復(fù)合體的原始長度和直徑的潛力。

如實(shí)踐所示，這是重要的，因?yàn)樵谏幚碇?，隨后立即進(jìn)行多次櫛梳纖維狀中間產(chǎn)物，這簡單地且非常不均勻地撕裂仍然部分粘合在一起的產(chǎn)物，并且也不可避免地導(dǎo)致從一開始就存在的超短纖維的縮短和進(jìn)一步分解，所以導(dǎo)致具有高棉絨含量的最終的產(chǎn)物。

具體地，在液體介質(zhì)中的一系列生物處理和高壓脈沖放電的組合，使得能夠完全去除半纖維素、果膠和木質(zhì)素類型的多糖的非晶層。這種多學(xué)科方法使得更容易分離出木質(zhì)部分和廢棄雜質(zhì)，并且在保持纖維的原始長度、直徑和纖維素的有序晶體結(jié)構(gòu)的同時(shí)將分開的成束的技術(shù)纖維輕柔地分解成基本纖維的細(xì)纖維復(fù)合物。在櫛梳機(jī)上的進(jìn)一步機(jī)械加工使得能夠產(chǎn)生達(dá)到最終用戶的生產(chǎn)流程的設(shè)定參數(shù)的棉化纖維。

本申請的方法確保通過使用具有初步生化和最終最小機(jī)械加工的高壓脈沖放電的韌皮纖維材料的處理來生產(chǎn)高質(zhì)量的棉化纖維。它提高了其物理/機(jī)械和紡絲性能，這也有助于優(yōu)化使用現(xiàn)有生產(chǎn)區(qū)域和設(shè)備的生產(chǎn)加工的有效性。

附圖說明

使用附圖解釋本發(fā)明的本質(zhì)，其中，圖1描繪了用于韌皮纖維材料加工的生產(chǎn)流水線示意圖。

具體實(shí)施方式

將本申請的韌皮纖維材料加工方法實(shí)施如下。

來自使用生化方法進(jìn)行初步處理的韌皮纖維作物的中間產(chǎn)物、纖維，進(jìn)入包括以生產(chǎn)工藝的順序安裝的拆包機(jī)和松散機(jī)(1)的棉化生產(chǎn)線。下一階段是計(jì)量系統(tǒng)(2)，其是以批量方式工作，并且由數(shù)字-平衡型的盤式秤組成，由從拆包機(jī)到達(dá)的纖維填充，并且達(dá)到設(shè)定重量時(shí)將其排出(或德國的Derux GmbH公司制造的特呂奇勒型(Truetzschler type)EBWM帶式計(jì)量室)。然后將例如水的液體供給到填充有中間產(chǎn)物的高壓脈沖放電室(3)中，并且在這些室中對纖維進(jìn)行部分棉化。放電室的數(shù)量取決于整個(gè)復(fù)合物的產(chǎn)量，并且它們位于隔音空間中。

放電室的尺寸和幾何形狀、高壓脈沖發(fā)生器的電參數(shù)、脈沖的頻率、電極間間隔的長度(間隙)和幾何形狀、電極的數(shù)量及其在空間中的分布、液體質(zhì)量與原材料質(zhì)量的比率以及其它參數(shù)以這樣的方式選擇，以便產(chǎn)生用于形成火花放電的最佳條件和沖擊波配置，以用于初始材料的有效修改和作為一個(gè)整體的裝置的最佳輸出。放電交替(偶然)發(fā)生并且自動調(diào)節(jié)放電。

放電室通過液體供給管道連接，并且已使用過的液體借助于泵送至過濾和再循環(huán)系統(tǒng)(4)。在放電循環(huán)結(jié)束之后，室向上傾斜，并且處理的纖維經(jīng)由傳送器傳送至工業(yè)滾筒式洗滌和干燥設(shè)備(5)，在工業(yè)滾筒式洗滌和干燥設(shè)備(5)中進(jìn)行纖維的漂洗、壓制和干燥。為了增加纖維的彈性和柔韌性，將基于表面活性劑的增塑劑和基于表面活性劑的乳劑加入到洗滌和干燥裝置中。

洗滌和干燥設(shè)備也連接至過濾和再循環(huán)系統(tǒng)(4)。

位于部分6中的濕式松散機(jī)單元、干燥器和EFO-IV型或EMZH型精細(xì)松散機(jī)是由Derux GmbH(德國)制造，用于徹底和仔細(xì)地分解天然纖維。

該生產(chǎn)線在纖維壓榨機(jī)7處結(jié)束。

已經(jīng)確定的是，在每次放電2.2kJ的能量水平下使用400次放電處理的Agata級短纖維亞麻(英國)是最適合于未來的紡絲，因?yàn)樗@得的纖維在其平均直徑、平均長度和短纖維含量上是與美國山棉兼容的。在意大利Filartex SpA公司(意大利)對纖維和紡絲能力的性能分別進(jìn)行檢驗(yàn)，其中所述意大利Filartex SpA公司(意大利)是歐洲領(lǐng)先的棉花加工公司之一。

也證明的是，在加工的短亞麻纖維產(chǎn)量的質(zhì)量方面，增加放電能量至3.6kJ給出相同的結(jié)果，并且可以通過僅在100和200之間的放電次數(shù)來實(shí)現(xiàn)該質(zhì)量。

對在具有40％亞麻、Electra級\60％棉的混合物中的紗線進(jìn)行斷裂負(fù)荷試驗(yàn)。

紗線74.2特克斯(tex)，重復(fù)100次。

附錄3為紗線拉伸試驗(yàn)結(jié)果

40/60亞麻(Electra品種)/棉紗，74.2特克斯(tex)，重復(fù)100次

工業(yè)適用性

在本申請的方法中獲得的纖維具有一質(zhì)量，該質(zhì)量使其能夠用于在現(xiàn)有紡紗設(shè)備、無紡材料和用于技術(shù)、機(jī)械和日常用途的各種項(xiàng)目上生產(chǎn)范圍廣泛的紗線。