脱胶工艺参数对菠萝叶纤维物理性能的影响

脱胶工艺参数对菠萝叶纤维物理性能的影响

罗地亚纤维是从罗地亚针提取的纤维，属于叶纤维。菠萝叶纤维较细,穿着无刺痒感,可杀菌抑菌,吸湿透气性高,能屏蔽紫外线,其开发在国内外引起较大兴趣,目前世界上不少国家在进行开发利用研究。有关菠萝叶纤维的化学和物理性能、脱胶方法及其工艺条件已有相关报道。利用不同的脱胶方法及工艺参数,菠萝叶纤维脱胶后的精干麻物理性能会有较大的差别。为此,在相同的化学脱胶工艺下对菠萝叶纤维煮碱的碱浓度和时间、浸碱的碱浓度和时间、酸洗的硫酸浓度工艺参数作探讨,研究其对菠萝叶纤维的残胶率、细度、强度等物理性能指标的影响,从中找出满足在化学脱胶后的菠萝叶纤维强力损失最小、能最大程度提高纤维细度和柔软度的工艺参数,以提高菠萝叶纤维的可纺性。1材料和机器1.1厘种菠萝叶的制备菠萝叶原纤维,取自湛江地区种植的巴厘种菠萝叶,通过GZ-266型菠萝叶刮麻机提取。纤维提取后经水洗、除杂、晒干而成,其胶质含量为26.7%。1.2油剂的开松剂工业用NaOH(CP),Na2SO3(CP),Na2SiO3(CP),H2SO4(CP),NaCl(CP),Na2CO3(CP),自配油剂,渗透剂,开松剂。1.3仪器和设备HH-S24型数显恒温水浴锅,上海精风仪器有限公司制;YG004E型电子单纤维强力仪,宁波纺织仪器厂制;PHB-4型pH计,上海精密科学仪器有限公司制;Y(B)802K-Ⅱ型全自动快速八篮恒温烘箱,温州市大荣纺织仪器有限公司制;FA/JA型电子天平,上海恒平科学仪器有限公司制;120目筛,上虞市道墟通用纱筛厂制;YB171D型纤维切断器,温州市大荣纺织仪器有限公司制。2实验方法2.1采用罗伊木瓜纤维脱胶工艺原料→预酸→煮练→酸洗→水洗→脱水→精练→酸洗→水洗→脱水→抖麻→给油→脱水→烘干2.2脱胶对纺丝过程的影响菠萝叶原纤维要制成符合纺织要求的工艺纤维,需严格掌握脱胶工艺和参数,不能使纤维全部分离成单纤维,以提高纤维的可纺性。脱胶过度,纤维分离成短纤维不符合纺织要求;脱胶程度不够,则工艺纤维较粗,难以纺细特纱。在脱胶过程中,要减少对纤维的损伤,力求保持纤维原有的机械物理性能。脱胶工艺掌握不当会使纤维原有机械物理性能降低,不但不能纺出符合要求的纱,而且制成率低,增加消耗,浪费原料,降低经济效益。2.3工艺要点2.3.1酸预酸H2SO4浓度1.5g/L,浴比1∶10,在温度为50℃下浸酸1h,并且使原纤维上下浮动,吃酸均匀。2.3.2对纤维质量比对三聚磷酸钠/三聚磷酸钠/沙苏叶/沙门氏渗透剂2.8%对纤维质量比,5.5%,5.5%,5.5%,5.5%,5.5%,5.5%的纤维膜法施工-管网法工艺条件在常压下煮碱,NaOH浓度为14g/L,Na2SiO4浓度为2.8%(对纤维质量比),三聚磷酸钠浓度2.8%(对纤维质量比),渗透剂的浓度为0.1%(对纤维质量比),浴比为1∶15,温度为100℃,时间8h。2.3.3草图的精度NaOH浓度为110g/L,开松剂的浓度为1.0%(对纤维质量比),浴比为1∶12,在50℃下精练40min。2.3.4洗衣粉中和纤维上残余的碱液,浴比为1∶10,时间8min,最终使纤维pH值达到6～7。2.4冷却、干燥、分析筛从纤维样品中随机抽取约5g作为试样,共抽取3次,分别放入已知称量瓶中,烘干至恒重,取出迅速放入干燥皿中冷却后称量并记录,记为W0。将烘干的试样放入加有150mL20g/LNaOH溶液的三角瓶中,装好冷凝管,沸煮1h,更换新的NaOH溶液,再沸煮2h,取出试样在分析筛中洗净,再放入称量瓶中,烘干至恒重,取出迅速放入干燥皿中冷却后称量并记录,记为W1。则原麻含胶率=(W0-W1)/W0×100%2.5含胶率测定从精干麻样品中随机抽取5g作为试样,共抽取3次。测定方法与含胶率测定相同。W0、W1分别为处理前和处理后样品的质量。精干麻残胶率=(W0-W1)/W0×100%2.6采用单纤维干麻线法测定其破裂强度用Y161型单纤维强力试验机,按FZ/T31001—1998《苎麻精干麻》进行测定。2.7干旱地区纤维线密度测定按FZ/T31001—1998《苎麻精干麻》进行测定。2.8材料的筛选和残胶率本实验对脱胶处理采用正交设计试验方案中的L16(45)正交设计表,根据文献及预备实验,选择了煮练的NaOH浓度(A)、煮练时间(B)、精练的NaOH浓度(C)、精练时间(D)和H2SO4浓度(E)5个因子在常压下进行4水平实验。并对16个组试验的菠萝叶脱胶纤维进行残胶率、纤维细度、强度测定。试验因子水平见表1所示。3结果与分析3.1菠萝叶纤维脱胶菠萝叶纤维脱胶正交试验结果见表2。从表2可以看出,影响菠萝叶纤维残胶率的主要因素是煮练时间。煮练时间长短决定了菠萝叶纤维中胶质残留的多少,但菠萝叶纤维的单纤维长度又特别短,为3～8mm。因此,为了使菠萝叶纤维的纺纱加工能够达到工艺纤维的指标,要求菠萝叶纤维脱胶处理后,纤维中还有一定的残胶存在,将很短的单纤维粘连成满足纺纱工艺要求的长纤维,即工艺纤维。长时间的煮练会造成菠萝叶纤维的强度下降和资源的浪费,所以菠萝叶纤维脱胶应在满足提高束纤维细度、洁净度与柔软度的前提下,采用高压煮练来缩短煮练时间,提高单纤维强度,同时减少能源消耗。影响菠萝叶脱胶纤维细度的主要因素是精练NaOH浓度和酸洗H2SO4浓度。脱胶后的菠萝叶纤维经过低温高碱的精练处理和适当酸洗变得膨松,手感柔软,吸附性能显著提高,纤维中的硬、并条减少,提高了纤维的细度。菠萝叶纤维的强度与酸洗的H2SO4浓度有直接关系,提高H2SO4浓度会造成纤维强度下降。3.2原料强度和脱胶率的影响菠萝叶纤维脱胶正交试验数据分析见表3。从表3可以看出,A在残胶率指标中处第2位,细度、强度指标中处第3位,都是次要地位,A2在残胶率指标中最好,A3在细度、强度中最好。综合3个指标A取A3。B在残胶率指标中处第1位,对脱胶的影响最大,强度指标中处第2位,对纤维强度也有较大影响。B1虽然细度和纤维强度与B4差不多,但残胶率高,B4煮碱的时间较长,但细度和纤维强度最好,故取B4。C在细度指标中处第1位,在残胶率和强度指标中都是次要地位。因此C由细度指标决定。从表3看细度指标中C2最好。D在细度、强度指标中处最次要地位,主要考虑残胶率指标,取D4好。E在强度指标中是主要矛盾,对纤维强度的作用最大,在细度指标中处第2位,由表3看E1在强度、细度指标中最好,故取E1。综上所述:工艺参数最优组合为A3B4C2D4E1,即煮练NaOH浓度为14g/L,煮练时间为8h,精练NaOH浓度为110g/L,精练时间为40min,酸洗H2SO4浓度为10g/L。4脱胶后干法麻细度的影响因素(1)理论分析和试验表明,影响菠萝叶纤维