CN103498381B - 一种菠萝麻浆粕及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种菠萝麻浆粕及其制备方法，是采用菠萝麻为原料，经过预处理、蒸煮漂白一体化、真空洗涤机洗料、连续打浆处理、二道压力筛选、酸处理、水洗和抄造得到菠萝麻浆粕。本发明采用菠萝麻为原料制备菠萝麻浆粕，采用蒸漂一体化工艺，操作简便，在保证蒸漂质量的同时，显著缩短生产周期，因此生产工艺简单，流程短，能耗低，而且蒸煮黑液中CODcr等指标比常规工艺显著降低，减少了废水处理成本；制备出的再生纤维素粘胶纤维不仅具有普通粘胶纤维的优良性能，而且其织物保留了原麻抗抑菌性能，提高了萝麻的商业利用价值。
Description
技术领域
本发明涉及再生纤维素纤维用浆粕，具体涉及一种以菠萝麻为原料生产再生纤维素纤维用的浆粕。
背景技术
在热带国家和地区菠萝被广泛种植，人们主要取用其果实，大量的菠萝麻植物叶片成为农业废料而焚烧掉，不仅造成了资源浪费，也造成了环境的污染。随着世界市场对天然纤维需求量的迅速增长，菠萝麻资源废弃问题得到广泛的关注，不少国家如日本、美国、印度、菲律宾和我国台湾开始对菠萝麻纤维进行开发利用并取得了一些商业成果，我国也于90年代末开始了对菠萝麻纤维提取和应用的研究，经脱胶后制备中、低档混纺织物，可以用作装饰布或者包装布等等，使菠萝麻纤维的商业利用成为可能。虽然菠萝麻纤维是一种亟待开发而且具有功能性的新型天然纺织原料，但在开发和利用中还存在着一些问题，抑制了其在纺织行业的大规模工业化应用，目前，菠萝麻纤维的制备使用过程中至少存在以下问题：
（1）菠萝麻纤维的单纤维长度很短，单纤维长3—8mm，不能采用完全脱胶方式，必须采用半脱胶，以保证有一定的残胶存在，将很短的单纤维粘连成满足纺纱工艺要求的长纤维，因此纤维的均一性将很难得到保证。
（2）采用化学脱胶方法，环境污染严重、产品质量等级低，生产成本高。
（3）菠萝麻是一种天然原麻纤维，表现出一定的生硬感和刺痒感。
（4）由于品种不同、产地不同，菠萝麻纤维的性能各不相同，对加工影响较大。
由于以上问题的存在，限定了菠萝麻纤维在服饰尤其是内衣等一些领域的应用，因此，目前对于菠萝麻的开发应用商业价值并不高。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是：提供一种使用菠萝麻为原料制备的菠萝麻浆粕，用菠萝麻浆粕制备出的再生纤维素粘胶纤维不仅具有普通粘胶纤维的优良性能，而且其织物保留了原麻抗抑菌性能，吸湿透气性高，且能屏蔽紫外线，并且使用菠萝麻制备菠萝麻浆粕能充分利用农业废弃物，减少环境污染和资源浪费，提高菠萝麻的商业利用价值。
本发明所要解决的第二个技术问题是：提供一种菠萝麻浆粕的制备方法，采用该方法能够以菠萝麻为原料生产出菠萝麻浆粕，且该生产工艺流程短，生产过程污染少、能耗低，绿色环保。
为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：
一种菠萝麻浆粕，所述菠萝麻浆粕是以菠萝麻为原料制备而成的，所述菠萝麻浆粕中的甲种纤维素含量≥92.0％，灰分含量≤0.12％，铁含量≤25mg/kg，多戊糖含量≤3.0％。
为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：
一种制备菠萝麻浆粕的方法，包括以下步骤：
（1）预处理：将菠萝麻切成3～5cm长的小段，然后进行清洗除杂。
（2）蒸煮：将经预处理后的菠萝麻经梳麻机预处理后，投到蒸煮器内，加入相对绝干菠萝麻重量5～12％的氢氧化钠、相对绝干菠萝麻重量4～16％的过氧化氢、相对绝干菠萝麻重量0.01～0.5％的硫酸镁，相对绝干菠萝麻重量1～3％的硅酸钠，液比为1：3～5，进行蒸煮，蒸煮总时间80～260min。
（3）洗料：将蒸煮后的菠萝麻浆料在真空洗浆机中洗涤，所述菠萝麻浆料的进浆浓度为1.5～2.5wt%，所述真空洗浆机的转鼓转速0.7～2.5r/min，洗涤温度60～70℃，洗涤时间20～40min，洗涤后的浆料出浆浓度为8～12wt%。
（4）打浆：将洗料后的菠萝麻浆料在两台串联的大锥度精浆机内进行连续打浆处理，降低浆料中纤维的长度，同时使纤维纵向分裂，并破除浆料中的皮质。所述精浆机进浆浆料浓度为3～5wt%，精浆机电流290～350A。
（5）压力筛选：将打浆后的菠萝麻浆料经粗筛选和精筛选进行二道压力筛选，粗筛选除去大的杂质，精筛选除去小的杂质及未疏解开的纤维团。所述粗筛选时的浆料进浆浓度为3～4wt%，进浆压力0.3～0.35MPa，所述精筛选时的压力筛进浆浓度为0.8～2wt%，进浆压力0.1～0.25MPa；
（6）酸处理：将经压力筛选后的浆料浓度浓缩到3～8wt%，加入相对绝干浆量1.5～5wt％的盐酸或硫酸，酸处理温度40～55℃，处理40～60min；
（7）水洗、抄造：将酸处理后的浆料水洗至中性，然后送抄浆机进行抄造，得到菠萝麻浆粕。
优选的，所述除杂后的菠萝麻中硫酸不溶物≤8.5wt％，灰分≤3.00％，铁分≤800mg/kg。
优选的，所述蒸煮时，加入助剂后，蒸煮器先在常温下运转10～20min，向蒸煮器中通入蒸气进行蒸煮，蒸煮升温时间为30～60min，温度为100～165℃，保温时间40～180min。保温过程如果压力不稳定，可小放汽一次，去除蒸煮产生的不凝性气体，提高蒸汽分压。
优选的，所述蒸煮后的浆料中的甲种纤维素含量≥92.5%，聚合度580～1580。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明采用菠萝麻为原料制备菠萝麻浆粕，克服了现有技术中化学脱胶后的菠萝麻纤维存在残胶、生硬刺痒等问题，制备出的再生纤维素粘胶纤维不仅具有普通粘胶纤维的优良性能，而且其织物保留了原麻抗抑菌性能，吸湿透气性高，且能屏蔽紫外线，并且使用菠萝麻制备菠萝麻浆粕能充分利用农业废弃物，减少环境污染和资源浪费，提高菠萝麻的商业利用价值。
2、本发明使用菠萝麻制备菠萝麻浆粕，采用蒸漂一体化工艺，操作简便，省去了传统的漂白工序，在保证蒸漂质量的同时，显著缩短生产周期，因此生产工艺简单，流程短，能耗低，而且蒸煮黑液指标比常规工艺显著降低，CODcr能降低50%以上，减少了废水处理成本。再就是由于蒸煮与漂白同时进行，一次将粘度降低到要求的范围，避免了纤维素的二次降解，半纤维素含量比常规方法降低2%以上。
3、由于菠萝麻蒸煮后泡沫较多，浆料悬浮，本发明采用真空洗浆机可较好避免浆料难循环及持续产生泡沫问题，提高了洗料效果，减少了纤维流失，用水量比非现有技术降低20%以上。
4、菠萝麻蒸煮后的浆料抱团，因此浆料中的大小杂质较难去除，导致成品浆粕中尘埃多，本发明采用二次筛选工艺，能较好解决尘埃多问题。
5、本发明不仅实现了利用农业废弃物—菠萝麻生产粘胶纤维用浆粕的目的，克服了现有技术的菠萝麻纤维存在的质量问题，缓解了粘胶纤维原材料短缺的问题，而且生产过程工艺缓和，较好保留了原麻的抗抑菌特性，纤维具有麻和粘胶纤维的双重优点。通过调整蒸煮工艺参数，可以得到不同聚合度、不同用途的再生纤维素纤维用浆粕，可广泛用于粘胶纤维领域及硝化纤维、微晶纤维素纤维等纤维素衍生物领域，拓宽了菠萝麻纤维的使用领域，提高了菠萝麻的商业价值。
具体实施方式
下面结合具体的实施例来进一步阐述本发明。
实施例1
（1）预处理：将菠萝麻切成3～5cm长的小段，然后进行清洗除杂。
（2）蒸煮：将经预处理后的菠萝麻经梳麻机预处理后，投到蒸煮器内，加入相对绝干菠萝麻重量8％的氢氧化钠、相对绝干菠萝麻重量8％的过氧化氢、相对绝干菠萝麻重量0.2％的硫酸镁，相对绝干菠萝麻重量1.5％的硅酸钠，液比为1：3.5，进行蒸煮，蒸煮总时间160min。
（3）洗料：将蒸煮后的菠萝麻浆料在真空洗浆机中洗涤，所述菠萝麻浆料的进浆浓度为2.0wt%，所述真空洗浆机的转鼓转速1.5r/min，洗涤温度65℃，洗涤时间30min，洗涤后的浆料出浆浓度为9wt%。
（4）打浆：将洗料后的菠萝麻浆料在两台串联的大锥度精浆机内进行连续打浆处理，降低浆料中纤维的长度，同时使纤维纵向分裂，并破除浆料中的皮质。所述精浆机进浆浆料浓度为3.5wt%，精浆机电流310A。
（5）压力筛选：将打浆后的菠萝麻浆料经粗筛选和精筛选进行二道压力筛选，粗筛选除去大的杂质，精筛选除去小的杂质及未疏解开的纤维团。所述粗筛选时的浆料进浆浓度为3.2wt%，进浆压力0.33MPa，所述精筛选时的压力筛进浆浓度为1.2wt%，进浆压力0.15MPa；
（6）酸处理：将经压力筛选后的浆料浓度浓缩到4wt%，加入相对绝干浆量2.5wt％的硫酸，酸处理温度45℃，处理50min；
（7）水洗、抄造：将酸处理后的浆料水洗至中性，然后送抄浆机进行抄造，得到菠萝麻浆粕。
实施例2
（1）预处理：将菠萝麻切成3～5cm长的小段，然后进行清洗除杂。
（2）蒸煮：将经预处理后的菠萝麻经梳麻机预处理后，投到蒸煮器内，加入相对绝干菠萝麻重量10％的氢氧化钠、相对绝干菠萝麻重量10％的过氧化氢、相对绝干菠萝麻重量0.4％的硫酸镁，相对绝干菠萝麻重量2.5％的硅酸钠，液比为1：4，进行蒸煮，蒸煮总时间220min。
（3）洗料：将蒸煮后的菠萝麻浆料在真空洗浆机中洗涤，所述菠萝麻浆料的进浆浓度为1.8wt%，所述真空洗浆机的转鼓转速1.8r/min，洗涤温度68℃，洗涤时间35min，洗涤后的浆料出浆浓度为11wt%。
（4）打浆：将洗料后的菠萝麻浆料在两台串联的大锥度精浆机内进行连续打浆处理，降低浆料中纤维的长度，同时使纤维纵向分裂，并破除浆料中的皮质。所述精浆机进浆浆料浓度为3.5wt%，精浆机电流340A。
（5）压力筛选：将打浆后的菠萝麻浆料经粗筛选和精筛选进行二道压力筛选，粗筛选除去大的杂质，精筛选除去小的杂质及未疏解开的纤维团。所述粗筛选时的浆料进浆浓度为3.2wt%，进浆压力0.32MPa，所述精筛选时的压力筛进浆浓度为1.6wt%，进浆压力0.15MPa；
（6）酸处理：将经压力筛选后的浆料浓度浓缩到5.5wt%，加入相对绝干浆量3.5wt％的盐酸，酸处理温度52℃，处理48min；
（7）水洗、抄造：将酸处理后的浆料水洗至中性，然后送抄浆机进行抄造，得到菠萝麻浆粕。制备得到的菠萝麻浆粕中的甲种纤维素含量93.8％，灰分含量0.10％，铁含量20mg/kg，多戊糖含量3.0％。
实施例3
（1）预处理：将菠萝麻切成3～5cm长的小段，然后进行清洗除杂，除杂后的菠萝麻中硫酸不溶物8.0wt％，灰分2.3％，铁分620mg/kg。
（2）蒸煮：将经预处理后的菠萝麻经梳麻机预处理后，投到蒸煮器内，加入相对绝干菠萝麻重量5％的氢氧化钠、相对绝干菠萝麻重量4％的过氧化氢、相对绝干菠萝麻重量0.01％的硫酸镁，相对绝干菠萝麻重量1％的硅酸钠，液比为1：3，进行蒸煮，蒸煮器先在常温下运转10min，向蒸煮器中通入蒸气进行蒸煮，蒸煮升温时间为30min，温度为100℃，保温时间40min。保温过程小放汽一次，去除蒸煮产生的不凝性气体，提高蒸汽分压。蒸煮后的浆料中的甲种纤维素含量93%，聚合度1580。
（3）洗料：将蒸煮后的菠萝麻浆料在真空洗浆机中洗涤，所述菠萝麻浆料的进浆浓度为1.5wt%，所述真空洗浆机的转鼓转速0.7r/min，洗涤温度60℃，洗涤时间20min，洗涤后的浆料出浆浓度为8wt%。洗料后的浆料中：灰分0.92%，铁含量100mg/kg。
（4）打浆：将洗料后的菠萝麻浆料在两台串联的大锥度精浆机内进行连续打浆处理，降低浆料中纤维的长度，同时使纤维纵向分裂，并破除浆料中的皮质。所述精浆机进浆浆料浓度为3wt%，精浆机电流350A。打浆后的浆料湿重15g。
（5）压力筛选：将打浆后的菠萝麻浆料经粗筛选和精筛选进行二道压力筛选，粗筛选除去大的杂质，精筛选除去小的杂质及未疏解开的纤维团。所述粗筛选时的浆料进浆浓度为3wt%，进浆压力0.3MPa，所述精筛选时的压力筛进浆浓度为0.8wt%，进浆压力0.1MPa；
（6）酸处理：将经压力筛选后的浆料浓度浓缩到8wt%，加入相对绝干浆量1.5wt％的盐酸，酸处理温度55℃，处理60min；
（7）水洗、抄造：将酸处理后的浆料水洗至中性，然后送抄浆机进行抄造，得到菠萝麻浆粕。制备得到的菠萝麻浆粕中的甲种纤维素含量93.1％，灰分含量0.11％，铁含量20mg/kg，多戊糖含量2.1％，小尘埃73mm2/kg。
实施例4
（1）预处理：将菠萝麻切成3～5cm长的小段，然后进行清洗除杂，除杂后的菠萝麻中硫酸不溶物8.5wt％，灰分2.9％，铁分720mg/kg。
（2）蒸煮：将经预处理后的菠萝麻经梳麻机预处理后，投到蒸煮器内，加入相对绝干菠萝麻重量12％的氢氧化钠、相对绝干菠萝麻重量16％的过氧化氢、相对绝干菠萝麻重量0.5％的硫酸镁，相对绝干菠萝麻重量3％的硅酸钠，液比为1：3.8，进行蒸煮，蒸煮器先在常温下运转20min，向蒸煮器中通入蒸气进行蒸煮，蒸煮升温时间为60min，温度为165℃，保温时间180min。保温过程130℃小放汽10min，去除蒸煮产生的不凝性气体，提高蒸汽分压。蒸煮后的浆料中的甲种纤维素含量92.5%，聚合度594。
（3）洗料：将蒸煮后的菠萝麻浆料在真空洗浆机中洗涤，所述菠萝麻浆料的进浆浓度为2.5wt%，所述真空洗浆机的转鼓转速2.5r/min，洗涤温度70℃，洗涤时间40min，洗涤后的浆料出浆浓度为12wt%。洗料后的浆料中：灰分0.70%，铁含量78mg/kg。
（4）打浆：将洗料后的菠萝麻浆料在两台串联的大锥度精浆机内进行连续打浆处理，降低浆料中纤维的长度，同时使纤维纵向分裂，并破除浆料中的皮质。所述精浆机进浆浆料浓度为5wt%，精浆机电流320A。打浆后的浆料湿重18g。
（5）压力筛选：将打浆后的菠萝麻浆料经粗筛选和精筛选进行二道压力筛选，粗筛选除去大的杂质，精筛选除去小的杂质及未疏解开的纤维团。所述粗筛选时的浆料进浆浓度为4wt%，进浆压力0.35MPa，所述精筛选时的压力筛进浆浓度为2wt%，进浆压力0.25MPa；
（6）酸处理：将经压力筛选后的浆料浓度浓缩到3wt%，加入相对绝干浆量5wt％的盐酸，酸处理温度40℃，处理40min；
（7）水洗、抄造：将酸处理后的浆料水洗至中性，然后送抄浆机进行抄造，得到菠萝麻浆粕。制备得到的菠萝麻浆粕中的甲种纤维素含量92.1％，灰分含量0.12％，铁含量25mg/kg，多戊糖含量3.0％，小尘埃82mm2/kg。
实施例5
（1）预处理：将菠萝麻切成3～5cm长的小段，然后进行清洗除杂，除杂后的菠萝麻中硫酸不溶物7.0wt％，灰分2.4％，铁分650mg/kg。
（2）蒸煮：将经预处理后的菠萝麻经梳麻机预处理后，投到蒸煮器内，加入相对绝干菠萝麻重量6％的氢氧化钠、相对绝干菠萝麻重量7％的过氧化氢、相对绝干菠萝麻重量0.1％的硫酸镁，相对绝干菠萝麻重量2％的硅酸钠，液比为1：5，进行蒸煮，蒸煮器先在常温下运转15min，向蒸煮器中通入蒸气进行蒸煮，蒸煮升温时间为50min，温度为130℃，保温时间100min。蒸煮后的浆料中的甲种纤维素含量93.0%，聚合度1020。
（3）洗料：将蒸煮后的菠萝麻浆料在真空洗浆机中洗涤，所述菠萝麻浆料的进浆浓度为2.0wt%，所述真空洗浆机的转鼓转速2.1r/min，洗涤温度65℃，洗涤时间35min，洗涤后的浆料出浆浓度为10wt%。洗料后的浆料中：灰分0.81%，铁含量85mg/kg。
（4）打浆：将洗料后的菠萝麻浆料在两台串联的大锥度精浆机内进行连续打浆处理，降低浆料中纤维的长度，同时使纤维纵向分裂，并破除浆料中的皮质。所述精浆机进浆浆料浓度为4wt%，精浆机电流290A。打浆质量指标：湿重22g。
（5）压力筛选：将打浆后的菠萝麻浆料经粗筛选和精筛选进行二道压力筛选，粗筛选除去大的杂质，精筛选除去小的杂质及未疏解开的纤维团。所述粗筛选时的浆料进浆浓度为4wt%，进浆压力0.32MPa，所述精筛选时的压力筛进浆浓度为1.0wt%，进浆压力0.20MPa；
（6）酸处理：将经压力筛选后的浆料浓度浓缩到6wt%，加入相对绝干浆量4wt％的盐酸，酸处理温度50℃，处理50min；
（7）水洗、抄造：将酸处理后的浆料水洗至中性，然后送抄浆机进行抄造，得到菠萝麻浆粕。制备得到的菠萝麻浆粕中的甲种纤维素含量92.7％，灰分含量0.10％，铁含量20mg/kg，多戊糖含量2.4％，小尘埃94mm2/kg。
Claims (4)
1.一种菠萝麻浆粕的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)预处理：将菠萝麻切成3～5cm长的小段，然后进行清洗除杂；
(2)蒸煮：将经预处理后的菠萝麻经梳麻机预处理后，投到蒸煮器内，加入相对绝干菠萝麻重量5～12％的氢氧化钠、相对绝干菠萝麻重量4～16％的过氧化氢、相对绝干菠萝麻重量0.01～0.5％的硫酸镁，相对绝干菠萝麻重量1～3％的硅酸钠，液比为1：3～1：5，进行蒸煮，蒸煮总时间80～260min；
(3)洗料：将蒸煮后的菠萝麻浆料在真空洗浆机中洗涤，所述菠萝麻浆料的进浆浓度为1.5～2.5wt％，所述真空洗浆机的转鼓转速0.7～2.5r/min，洗涤温度60～70℃，洗涤时间20～40min，洗涤后的浆料出浆浓度为8～12wt％；
(4)打浆：将洗料后的菠萝麻浆料在两台串联的大锥度精浆机内进行连续打浆处理，所述精浆机进浆浆料浓度为3～5wt％，精浆机电流290～350A；
(5)压力筛选：将打浆后的菠萝麻浆料经粗筛选和精筛选进行二道压力筛选，所述粗筛选时的浆料进浆浓度为3～4wt％，进浆压力0.3～0.35MPa，所述精筛选时的压力筛进浆浓度为0.8～2wt％，进浆压力0.1～0.25MPa；
(6)酸处理：将经压力筛选后的浆料浓度浓缩到3～8wt％，加入相对绝干浆量1.5～5wt％的盐酸或硫酸，酸处理温度40～55℃，处理40～60min；
(7)水洗、抄造：将酸处理后的浆料水洗至中性，然后送抄浆机进行抄造，得到菠萝麻浆粕；所述菠萝麻浆粕中的甲种纤维素含量≥92.0％，灰分含量≤0.12％，铁含量≤25mg/kg，多戊糖含量≤3.0％。
2.如权利要求1所述的菠萝麻浆粕的制备方法，其特征在于：所述除杂后的菠萝麻中硫酸不溶物≤8.5wt％，灰分≤3.00％，铁分≤800mg/kg。
3.如权利要求1所述的菠萝麻浆粕的制备方法，其特征在于：所述蒸煮时，加入助剂后，蒸煮器先在常温下运转10～20min，向蒸煮器中通入蒸气进行蒸煮，蒸煮升温时间为30～60min，温度为100～165℃，保温时间40～180min。
4.如权利要求1所述的菠萝麻浆粕的制备方法，其特征在于：所述蒸煮后的浆料中的甲种纤维素含量≥92.5％，聚合度580～1580。
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