本發(fā)明涉及紡織加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種劍麻的聯(lián)合脫膠工藝。
背景技術(shù)：
劍麻(學(xué)名：Agave sisalana Perr.ex Engelm.)又名菠蘿麻，龍舌蘭科龍舌蘭屬，是一種多年生熱帶硬質(zhì)葉纖維作物，其原產(chǎn)墨西哥，現(xiàn)主要在非洲、拉丁美洲、亞洲等地種植，是當(dāng)今世界用量最大，范圍最廣的一種硬質(zhì)纖維。劍麻是我國(guó)獨(dú)具特色優(yōu)勢(shì)的原料，具有纖維較長(zhǎng)，質(zhì)地堅(jiān)韌，富于彈性，拉力強(qiáng)，抗撕裂，耐腐蝕，耐低溫，在干濕環(huán)境之下都具有伸縮性不大等優(yōu)點(diǎn)，故此被海軍艦艇應(yīng)用來制造纜繩，飛機(jī)汽車的輪胎內(nèi)層，包括機(jī)器的傳送帶，起重機(jī)吊繩鋼索中的繩心也是運(yùn)用了劍麻纖維中一種材料。但是劍麻纖維由于組織中雜質(zhì)含量多樣性、纖維素聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及具有高的結(jié)晶度，使劍麻纖維對(duì)試劑的可及度低、溶解困難、反應(yīng)性能及化學(xué)反應(yīng)的均一性差，這些不足的存在直接影響劍麻纖維的深加工，大大限制了劍麻纖維的應(yīng)用，故需要對(duì)劍麻進(jìn)行脫膠處理。
劍麻纖維由纖維素、木質(zhì)素、半纖維素三大組成成分構(gòu)成，其中纖維素成分含量高達(dá)60％以上，剩下的絕大部分是半纖維素、木質(zhì)素和果膠，這些物質(zhì)大多包圍在纖維外表，半纖維素伴在纖維素周圍，呈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，果膠將半纖維素等雜質(zhì)與纖維素相互膠結(jié)在一起。因此，在劍麻的精細(xì)化處理中，脫膠是基礎(chǔ)而又關(guān)鍵的工序，脫膠效果的好壞直接影響到纖維的產(chǎn)量和品質(zhì)，進(jìn)而影響到深加工。
目前脫膠主要方式主要有傳統(tǒng)的水池漚麻法、化學(xué)脫膠法、酶法脫膠、閃爆法等，但是大多數(shù)選擇單一的脫膠方式，存在殘膠率高或者化學(xué)試劑用量過多污染環(huán)境等問題。
電暈放電是指氣體介質(zhì)在不均勻電場(chǎng)中的局部自持放電，為最常見的一種氣體放電形式。在曲率半徑很小的尖端電極附近，由于局部電場(chǎng)強(qiáng)度超過氣體的電離場(chǎng)強(qiáng)，使氣體發(fā)生電離和激勵(lì)，因而出現(xiàn)電暈放電引；發(fā)生電暈時(shí)，在電極周圍可以看到光亮，并伴有咝咝聲。電暈放電可以是相對(duì)穩(wěn)定的放電形式，也可以是不均勻電場(chǎng)間隙擊穿過程中的早期發(fā)展階段。電暈放電脫膠就是利用氣體電離和激勵(lì)后產(chǎn)生的高能電子、自由基等活性例子和麻纖維中的膠質(zhì)作用，使膠質(zhì)分子在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生分解，并發(fā)生后續(xù)的各種反應(yīng)已達(dá)到脫膠的目的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中劍麻脫膠后斷裂強(qiáng)度低、殘膠率高，以及化學(xué)試劑使用過量污染環(huán)境的問題，提供一種劍麻的聯(lián)合脫膠工藝。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種劍麻的聯(lián)合脫膠工藝，其特征在于，包括以下步驟：
(1)預(yù)處理：將收割的新鮮劍麻葉攤平并放入碾壓機(jī)中反復(fù)、完全碾壓后用5％-10％的醋酸液中常溫浸泡1.5-2小時(shí)，最后將浸泡后的劍麻葉用清水沖洗至PH＝6.5-7，得清洗劍麻葉；
(2)高壓堿煮：取清洗劍麻葉加入濃度為8-12g/L的NaOH溶液，然后置于蒸汽壓力為0.8-1.2Mpa，溫度為120℃-160℃的環(huán)境下蒸煮2-3小時(shí)，其中清洗劍麻葉與NaOH溶液的質(zhì)量比為1:4-6；
(3)去雜質(zhì)：將蒸煮后的劍麻葉取出并進(jìn)行擊打揉搓，再用清水洗去附著于所述劍麻葉上的果膠等雜質(zhì)，晾干，得到劍麻纖維；
(4)電暈放電處理：將晾干的劍麻纖維放入高壓電暈放電區(qū)處理10-40s，所述處理的電壓為3-8kv，處理的溫度為45-120℃；
(5)菌解：將電暈放電處理后的劍麻纖維放入混合菌溶液中浸沒發(fā)酵5-8個(gè)小時(shí)，菌解溫度為26-35℃；
(6)將菌解后的劍麻纖維用清水洗干凈，然后壓干、給油、定型，烘干，得到劍麻精纖維。
進(jìn)一步地，所述步驟(1)中完全碾壓指將新鮮劍麻葉碾壓至不出水為準(zhǔn)。
進(jìn)一步地，步驟(2)中在溫度為130℃-150℃的環(huán)境下蒸煮2.5-3小時(shí)。
進(jìn)一步地，放入高壓電暈放電區(qū)處理25-35s，所述處理的電壓為5-6kv，處理的溫度為70-90℃。
進(jìn)一步地，步驟(5)中所述混合菌溶液分為A型混合菌溶液和B混合菌溶液兩種類型，所述A型混合菌溶液含有以下質(zhì)量濃度的物質(zhì)：金孢展齒革菌濃度為5-9g/L和白腐菌濃度為8-20g/L；所述B型混合菌溶液含有以下質(zhì)量濃度的物質(zhì)：金孢展齒革菌濃度為為5-9g/L和枯草芽孢桿菌濃度為6-12g/L。
進(jìn)一步地，步驟(5)中所述菌解溫度為28-32℃。
進(jìn)一步地，所述A型混合菌溶液的PH＝4-6.5，所述B型混合菌溶液的PH＝6.5-8.5。
對(duì)劍麻葉進(jìn)行機(jī)械碾壓預(yù)處理，能夠初步軟化劍麻葉的纖維彈性。由劍麻的纖維排列可知，劍麻纖維呈束狀結(jié)構(gòu)，在束纖維中單纖維之間由膠質(zhì)粘合，單纖維排列整齊、緊密。劍麻束纖維由多根單纖維組成，故劍麻纖維韌性好，強(qiáng)度高，經(jīng)過機(jī)械碾壓，能夠破壞纖維的硬性結(jié)構(gòu)，軟化劍麻纖維，同時(shí)將粘合在纖維周圍的膠質(zhì)擠壓破裂并裸露在外，方便進(jìn)一步與其它化學(xué)、生物物質(zhì)接觸去除膠質(zhì)。酸在與劍麻反應(yīng)過程中作為一種催化劑，它能降低甙鍵的活化能，因而加速水解速度，達(dá)到軟化纖維、果膠等成分的目的，酸浸泡后同樣利于劍麻進(jìn)一步脫膠。
對(duì)劍麻進(jìn)行預(yù)處理后將其放入NaOH堿液中進(jìn)行高壓蒸煮，高溫高壓條件下，劍麻組織膨脹軟化，利于NaOH堿性溶液進(jìn)入纖維間隙反應(yīng)，促進(jìn)果膠成分、木質(zhì)素等成分的分解。該方法較常規(guī)的堿氧浴法條件更為嚴(yán)格，故脫膠更為徹底。
采用電暈放電處理劍麻，是利用電暈對(duì)劍麻纖維產(chǎn)生的刻蝕作用,將劍麻纖維表面弱邊界部分除去，使劍麻纖維表面產(chǎn)生起伏，變粗糙，并有鍵的斷裂，形成自由基。同時(shí)，電暈放電增加了劍麻纖維的比表面積,實(shí)現(xiàn)了纖維與膠質(zhì)的分離同時(shí)將引入羥基、羧基、環(huán)氧基、過氧化物等大量親水性基團(tuán)，使劍麻纖維表面活化，這將有效地改善劍麻束纖維表面的潤(rùn)濕、粘合等性能，有助于酶處理、水洗等加工工作。
采用一定量濃度的白腐菌、枯草芽孢桿菌、金孢展齒革菌對(duì)劍麻纖維作進(jìn)一步的菌解脫膠處理。其中白腐菌是屬于擔(dān)子菌亞門的真菌,因腐朽木材呈白色而得名，是能夠降解木材主要成分的微生物之一。本發(fā)明中采用白腐菌去除劍麻中木質(zhì)素成分，在菌解過程中大部分劍麻纖維仍保持完整，且纖維素結(jié)晶度變化不大，對(duì)劍麻纖維具有很好的保護(hù)作用?？莶菅挎邨U菌是芽孢桿菌屬的一種，可利用蛋白質(zhì)、多種糖及淀粉，分解色氨酸形成吲哚。在適宜條件下培養(yǎng)該菌種生長(zhǎng)繁殖速度快，可以產(chǎn)生果膠酶和木聚糖酶等生物酶，可與劍麻中的膠質(zhì)反應(yīng)。金孢展齒革菌同樣具有降解木質(zhì)素的作用，木質(zhì)素分子是一類含有酚羥基的高分子聚合物，其構(gòu)成是由苯丙烷單元通過醚鍵和碳-碳單鍵連接而成。木質(zhì)素過氧化物酶是木質(zhì)素降解的關(guān)鍵酶之一，而金孢展齒革菌通過發(fā)酵含有木質(zhì)素過氧化物酶，該酶屬于氧化還原酶，能夠氧化還原木質(zhì)素不同類型芳香族化合物，將其降解成小分子，達(dá)到降解木質(zhì)素的目的。
綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：
1.本發(fā)明采用高壓堿煮使劍麻組織膨脹軟化，便于化學(xué)成分及霉菌等物質(zhì)進(jìn)入組織間隙反應(yīng)，促使果膠等膠質(zhì)成分等脫落；采用電暈放電處理劍麻纖維，在不改變纖維材料的整體性能下使其表面的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成發(fā)生改變、使劍麻纖維表面活化、粗糙，便于進(jìn)一步脫膠；最后與菌解方式相結(jié)合，能夠更徹底的將殘余附著在纖維素周圍的木質(zhì)素、果膠等成分降解，通過三者相結(jié)合能夠使劍麻脫膠率提高，殘膠率降低，也提高了劍麻纖維的韌性，方便了劍麻纖維的深加工。
2.采用電暈方式處理劍麻纖維速度快、時(shí)間短、范圍廣,且操作簡(jiǎn)單、易于控制；脫膠過程僅采用醋酸及少量氫氧化鈉處理，化學(xué)試劑使用相對(duì)較少，廢液排少，對(duì)環(huán)境污染少，是一項(xiàng)相對(duì)綠色環(huán)保的脫膠方法。
【具體實(shí)施方式】
以下參照具體實(shí)施方式來進(jìn)一步描述本發(fā)明，本發(fā)明保護(hù)范圍并不受制與本發(fā)明的實(shí)施例。
實(shí)施例1
一種劍麻的聯(lián)合脫膠工藝，其特征在于，包括以下步驟：
(1)預(yù)處理：將收割的新鮮劍麻葉攤平并放入碾壓機(jī)中反復(fù)、完全碾壓至劍麻葉不出水，再用5％的醋酸液中常溫浸泡1.5小時(shí)，最后將浸泡后的劍麻葉用清水沖洗至PH＝6.5，得到清洗劍麻葉；
(2)高壓堿煮：取清洗劍麻葉加入濃度為8g/L的NaOH溶液，然后至于蒸汽壓力為0.8Mpa，溫度為150℃的環(huán)境下蒸煮3個(gè)小時(shí)，其中清洗劍麻葉與NaOH溶液的質(zhì)量比為1:4；
(3)去雜質(zhì)：將蒸煮后的劍麻葉取出并進(jìn)行擊打揉搓，再用清水洗去附著于所述劍麻葉上的果膠等雜質(zhì)，晾干，得到劍麻纖維；
(4)電暈放電處理：將晾干的劍麻纖維放入高壓電暈放電區(qū)處理35s，所述處理的電壓為5kv，處理的溫度為70℃；
(5)菌解：將電暈放電處理后的劍麻纖維放入A型混合菌溶液中浸沒發(fā)酵5個(gè)小時(shí)，菌解溫度為32℃，其中，金孢展齒革菌的濃度為5g/L，白腐菌濃度為8g/L，溶液的PH＝4；
(6)將菌解后的劍麻纖維用清水洗干凈，然后壓干、給油、定型，烘干，得到劍麻精纖維。
實(shí)施例2
一種劍麻的聯(lián)合脫膠工藝，其特征在于，包括以下步驟：
(1)預(yù)處理：將收割的新鮮劍麻葉攤平并放入碾壓機(jī)中反復(fù)、完全碾壓至劍麻葉不出水，再用6％的醋酸液中常溫浸泡1.7小時(shí)，最后將浸泡后的劍麻葉用清水沖洗至PH＝6.6，得到清洗劍麻葉；
(2)高壓堿煮：取清洗劍麻葉加入濃度為10g/L的NaOH溶液，然后置于蒸汽壓力為1.0Mpa，溫度為140℃的環(huán)境下蒸煮2.8個(gè)小時(shí)，其中清洗劍麻葉與NaOH溶液的質(zhì)量比為1:5；
(3)去雜質(zhì)：將蒸煮后的劍麻葉取出并進(jìn)行擊打揉搓，再用清水洗去附著于所述劍麻葉上的果膠等雜質(zhì)，晾干，得到劍麻纖維；
(4)電暈放電處理：將晾干的劍麻纖維放入高壓電暈放電區(qū)處理30s，所述處理的電壓為5.5kv，處理的溫度為80℃；
(5)菌解：將電暈放電處理后的劍麻纖維放入A型混合菌溶液中浸沒發(fā)酵6個(gè)小時(shí)，菌解溫度為30℃，其中，金孢展齒革菌的濃度為7g/L，白腐菌濃度為14g/L，溶液的PH＝5；
(6)將菌解后的劍麻纖維用清水洗干凈，然后壓干、給油、定型，烘干，得到劍麻精纖維。
實(shí)施例3
一種劍麻的聯(lián)合脫膠工藝，其特征在于，包括以下步驟：
(1)預(yù)處理：將收割的新鮮劍麻葉攤平并放入碾壓機(jī)中反復(fù)、完全碾壓至劍麻葉不出水，再用7％的醋酸液中常溫浸泡2小時(shí)，最后將浸泡后的劍麻葉用清水沖洗至PH＝6.7，得到清洗劍麻葉；
(2)高壓堿煮：取清洗劍麻葉加入濃度為12g/L的NaOH溶液，然后置于蒸汽壓力為1.2Mpa，溫度為130℃的環(huán)境下蒸煮3個(gè)小時(shí),其中清洗劍麻葉與NaOH溶液的質(zhì)量比為1:6；
(3)去雜質(zhì)：將蒸煮后的劍麻葉取出并進(jìn)行擊打揉搓，再用清水洗去附著于所述劍麻葉上的果膠等雜質(zhì)，晾干，得到劍麻纖維；
(4)電暈放電處理：將晾干的劍麻纖維放入高壓電暈放電區(qū)處理25s，所述處理的電壓為6kv，處理的溫度為90℃；
(5)菌解：將電暈放電處理后的劍麻纖維放入A型混合菌溶液中浸沒發(fā)酵8個(gè)小時(shí)，菌解溫度為28℃，其中，金孢展齒革菌的濃度為9g/L，白腐菌濃度為20g/L，溶液的PH＝6.5；
(6)將菌解后的劍麻纖維用清水洗干凈，然后壓干、給油、定型，烘干，得到劍麻精纖維。
實(shí)施例4
一種劍麻的聯(lián)合脫膠工藝，其特征在于，包括以下步驟：
(1)預(yù)處理：將收割的新鮮劍麻葉攤平并放入碾壓機(jī)中反復(fù)、完全碾壓至劍麻葉不出水，再用8％的醋酸液中常溫浸泡1.5小時(shí)，最后將浸泡后的劍麻葉用清水沖洗至PH＝6.8，得到清洗劍麻葉；
(2)高壓堿煮：取清洗劍麻葉加入濃度為8g/L的NaOH溶液，然后置于蒸汽壓力為0.8Mpa，溫度為150℃的環(huán)境下蒸煮3個(gè)小時(shí),其中清洗劍麻葉與NaOH溶液的質(zhì)量比為1:4；
(3)去雜質(zhì)：將蒸煮后的劍麻葉取出并進(jìn)行擊打揉搓，再用清水洗去附著于所述劍麻葉上的果膠等雜質(zhì)，晾干，得到劍麻纖維；
(4)電暈放電處理：將晾干的劍麻纖維放入高壓電暈放電區(qū)處理35s，所述處理的電壓為5kv，處理的溫度為70℃；
(5)菌解：將電暈放電處理后的劍麻纖維放入B型混合菌溶液中浸沒發(fā)酵5個(gè)小時(shí)，菌解溫度為32℃，其中，金孢展齒革菌的濃度為5g/L，枯草芽孢桿菌濃度為6g/L，溶液的PH＝6.5；
(6)將菌解后的劍麻纖維用清水洗干凈，然后壓干、給油、定型，烘干，得到劍麻精纖維。
實(shí)施例5
一種劍麻的聯(lián)合脫膠工藝，其特征在于，包括以下步驟：
(1)預(yù)處理：將收割的新鮮劍麻葉攤平并放入碾壓機(jī)中反復(fù)、完全碾壓至劍麻葉不出水，再用9％的醋酸液中常溫浸泡1.7小時(shí)，最后將浸泡后的劍麻葉用清水沖洗至PH＝6.9，得到清洗劍麻葉；
(2)高壓堿煮：取清洗劍麻葉加入濃度為8g/L的NaOH溶液，然后置于蒸汽壓力為0.8Mpa，溫度為140℃的環(huán)境下蒸煮2.8個(gè)小時(shí)，其中清洗劍麻葉與NaOH溶液的質(zhì)量比為1:6；
(3)去雜質(zhì)：將蒸煮后的劍麻葉取出并進(jìn)行擊打揉搓，再用清水洗去附著于所述劍麻葉上的果膠等雜質(zhì)，晾干，得到劍麻纖維；
(4)電暈放電處理：將晾干的劍麻纖維放入高壓電暈放電區(qū)處理30s，所述處理的電壓為5.5kv，處理的溫度為80℃；
(5)菌解：將電暈放電處理后的劍麻纖維放入B型混合菌溶液中浸沒發(fā)酵7個(gè)小時(shí)，菌解溫度為30℃，其中，金孢展齒革菌的濃度為7g/L，枯草芽孢桿菌濃度為9g/L，溶液的PH＝7.5；
(6)將菌解后的劍麻纖維用清水洗干凈，然后壓干、給油、定型，烘干，得到劍麻精纖維。
實(shí)施例6
一種劍麻的聯(lián)合脫膠工藝，其特征在于，包括以下步驟：
(1)預(yù)處理：將收割的新鮮劍麻葉攤平并放入碾壓機(jī)中反復(fù)、完全碾壓至劍麻葉不出水，再用10％的醋酸液中常溫浸泡2小時(shí)，最后將浸泡后的劍麻葉用清水沖洗至PH＝7，得到清洗劍麻葉；
(2)高壓堿煮：取清洗劍麻葉加入濃度為12g/L的NaOH溶液，然后置于蒸汽壓力為1.2Mpa，溫度為130℃的環(huán)境下蒸煮3個(gè)小時(shí)，其中清洗劍麻葉與NaOH溶液的質(zhì)量比為1:7；
(3)去雜質(zhì)：將蒸煮后的劍麻葉取出并進(jìn)行擊打揉搓，再用清水洗去附著于所述劍麻葉上的果膠等雜質(zhì)，晾干，得到劍麻纖維；
(4)電暈放電處理：將晾干的劍麻纖維放入高壓電暈放電區(qū)處理25s，所述處理的電壓為6kv，處理的溫度為90℃；
(5)菌解：將電暈放電處理后的劍麻纖維放入B型混合菌溶液中浸沒發(fā)酵8個(gè)小時(shí)，菌解溫度為28℃，其中，金孢展齒革菌的濃度為9g/L，枯草芽孢桿菌濃度為12g/L，溶液的PH＝8.5；
(6)將菌解后的劍麻纖維用清水洗干凈，然后壓干、給油、定型，烘干，得到劍麻精纖維。
對(duì)比例1
按照實(shí)施例1方法進(jìn)行脫膠，但不進(jìn)行電暈放電處理，其它條件步驟相同。
對(duì)比例2
按照實(shí)施例1方法進(jìn)行脫膠，但不進(jìn)行菌解處理，其它條件步驟相同。
對(duì)比例3
按照實(shí)施例1方法進(jìn)行脫膠，菌解以枯草芽孢桿菌單獨(dú)菌解，其它條件步驟相同。
按照本發(fā)明實(shí)施例1方法與現(xiàn)有單一的化學(xué)脫膠法、機(jī)械脫膠法、酶脫膠法及對(duì)比例1、對(duì)比例2、對(duì)比例3進(jìn)行對(duì)比，劍麻纖維的脫膠情況如下：
從上表中可以看出，本發(fā)明脫膠方法得到的劍麻纖維斷裂強(qiáng)度均高于單一化學(xué)脫膠法、機(jī)械脫膠法、酶脫膠法得到的纖維，殘膠率在四種脫膠方式中最低，本發(fā)明得到的纖維略變細(xì)，顏色變白。而與對(duì)比例1、對(duì)比例2、及對(duì)比例3對(duì)比可知省略其中任一步驟及替換均不能使劍麻脫膠達(dá)到本發(fā)明的脫膠效果。本發(fā)明采用的脫膠工藝可以有效去除掉劍麻纖維中含有的膠質(zhì)成分，能夠有效地提高纖維的強(qiáng)度，同時(shí)能夠提高色度；通過加高壓堿煮可以軟化纖維及膠質(zhì)成分，電暈放電處理進(jìn)一步刻蝕纖維表面，使纖維表面粗糙，纖維與纖維周圍粘合的膠質(zhì)分離，可以有效地提高纖維在微生物發(fā)酵時(shí)的效果，提高脫膠效果，使纖維強(qiáng)度提高。
上述說明是針對(duì)本發(fā)明較佳可行實(shí)施例的詳細(xì)說明，但實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明的專利申請(qǐng)范圍，凡本發(fā)明所提示的技術(shù)精神下所完成的同等變化或修飾變更，均應(yīng)屬于本發(fā)明所涵蓋專利范圍。