脫膠工藝參數(shù)對菠蘿葉纖維物理性能的影響

脫膠工藝參數(shù)對菠蘿葉纖維物理性能的影響

羅地亞纖維是從羅地亞針提取的纖維，屬于葉纖維。菠蘿葉纖維較細(xì),穿著無刺癢感,可殺菌抑菌,吸濕透氣性高,能屏蔽紫外線,其開發(fā)在國內(nèi)外引起較大興趣,目前世界上不少國家在進(jìn)行開發(fā)利用研究。有關(guān)菠蘿葉纖維的化學(xué)和物理性能、脫膠方法及其工藝條件已有相關(guān)報(bào)道。利用不同的脫膠方法及工藝參數(shù),菠蘿葉纖維脫膠后的精干麻物理性能會(huì)有較大的差別。為此,在相同的化學(xué)脫膠工藝下對菠蘿葉纖維煮堿的堿濃度和時(shí)間、浸堿的堿濃度和時(shí)間、酸洗的硫酸濃度工藝參數(shù)作探討,研究其對菠蘿葉纖維的殘膠率、細(xì)度、強(qiáng)度等物理性能指標(biāo)的影響,從中找出滿足在化學(xué)脫膠后的菠蘿葉纖維強(qiáng)力損失最小、能最大程度提高纖維細(xì)度和柔軟度的工藝參數(shù),以提高菠蘿葉纖維的可紡性。1材料和機(jī)器1.1厘種菠蘿葉的制備菠蘿葉原纖維,取自湛江地區(qū)種植的巴厘種菠蘿葉,通過GZ-266型菠蘿葉刮麻機(jī)提取。纖維提取后經(jīng)水洗、除雜、曬干而成,其膠質(zhì)含量為26.7%。1.2油劑的開松劑工業(yè)用NaOH(CP),Na2SO3(CP),Na2SiO3(CP),H2SO4(CP),NaCl(CP),Na2CO3(CP),自配油劑,滲透劑,開松劑。1.3儀器和設(shè)備HH-S24型數(shù)顯恒溫水浴鍋,上海精風(fēng)儀器有限公司制;YG004E型電子單纖維強(qiáng)力儀,寧波紡織儀器廠制;PHB-4型pH計(jì),上海精密科學(xué)儀器有限公司制;Y(B)802K-Ⅱ型全自動(dòng)快速八籃恒溫烘箱,溫州市大榮紡織儀器有限公司制;FA/JA型電子天平,上海恒平科學(xué)儀器有限公司制;120目篩,上虞市道墟通用紗篩廠制;YB171D型纖維切斷器,溫州市大榮紡織儀器有限公司制。2實(shí)驗(yàn)方法2.1采用羅伊木瓜纖維脫膠工藝原料→預(yù)酸→煮練→酸洗→水洗→脫水→精練→酸洗→水洗→脫水→抖麻→給油→脫水→烘干2.2脫膠對紡絲過程的影響菠蘿葉原纖維要制成符合紡織要求的工藝?yán)w維,需嚴(yán)格掌握脫膠工藝和參數(shù),不能使纖維全部分離成單纖維,以提高纖維的可紡性。脫膠過度,纖維分離成短纖維不符合紡織要求;脫膠程度不夠,則工藝?yán)w維較粗,難以紡細(xì)特紗。在脫膠過程中,要減少對纖維的損傷,力求保持纖維原有的機(jī)械物理性能。脫膠工藝掌握不當(dāng)會(huì)使纖維原有機(jī)械物理性能降低,不但不能紡出符合要求的紗,而且制成率低,增加消耗,浪費(fèi)原料,降低經(jīng)濟(jì)效益。2.3工藝要點(diǎn)2.3.1酸預(yù)酸H2SO4濃度1.5g/L,浴比1∶10,在溫度為50℃下浸酸1h,并且使原纖維上下浮動(dòng),吃酸均勻。2.3.2對纖維質(zhì)量比對三聚磷酸鈉/三聚磷酸鈉/沙蘇葉/沙門氏滲透劑2.8%對纖維質(zhì)量比,5.5%,5.5%,5.5%,5.5%,5.5%,5.5%的纖維膜法施工-管網(wǎng)法工藝條件在常壓下煮堿,NaOH濃度為14g/L,Na2SiO4濃度為2.8%(對纖維質(zhì)量比),三聚磷酸鈉濃度2.8%(對纖維質(zhì)量比),滲透劑的濃度為0.1%(對纖維質(zhì)量比),浴比為1∶15,溫度為100℃,時(shí)間8h。2.3.3草圖的精度NaOH濃度為110g/L,開松劑的濃度為1.0%(對纖維質(zhì)量比),浴比為1∶12,在50℃下精練40min。2.3.4洗衣粉中和纖維上殘余的堿液,浴比為1∶10,時(shí)間8min,最終使纖維pH值達(dá)到6～7。2.4冷卻、干燥、分析篩從纖維樣品中隨機(jī)抽取約5g作為試樣,共抽取3次,分別放入已知稱量瓶中,烘干至恒重,取出迅速放入干燥皿中冷卻后稱量并記錄,記為W0。將烘干的試樣放入加有150mL20g/LNaOH溶液的三角瓶中,裝好冷凝管,沸煮1h,更換新的NaOH溶液,再沸煮2h,取出試樣在分析篩中洗凈,再放入稱量瓶中,烘干至恒重,取出迅速放入干燥皿中冷卻后稱量并記錄,記為W1。則原麻含膠率=(W0-W1)/W0×100%2.5含膠率測定從精干麻樣品中隨機(jī)抽取5g作為試樣,共抽取3次。測定方法與含膠率測定相同。W0、W1分別為處理前和處理后樣品的質(zhì)量。精干麻殘膠率=(W0-W1)/W0×100%2.6采用單纖維干麻線法測定其破裂強(qiáng)度用Y161型單纖維強(qiáng)力試驗(yàn)機(jī),按FZ/T31001—1998《苧麻精干麻》進(jìn)行測定。2.7干旱地區(qū)纖維線密度測定按FZ/T31001—1998《苧麻精干麻》進(jìn)行測定。2.8材料的篩選和殘膠率本實(shí)驗(yàn)對脫膠處理采用正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案中的L16(45)正交設(shè)計(jì)表,根據(jù)文獻(xiàn)及預(yù)備實(shí)驗(yàn),選擇了煮練的NaOH濃度(A)、煮練時(shí)間(B)、精練的NaOH濃度(C)、精練時(shí)間(D)和H2SO4濃度(E)5個(gè)因子在常壓下進(jìn)行4水平實(shí)驗(yàn)。并對16個(gè)組試驗(yàn)的菠蘿葉脫膠纖維進(jìn)行殘膠率、纖維細(xì)度、強(qiáng)度測定。試驗(yàn)因子水平見表1所示。3結(jié)果與分析3.1菠蘿葉纖維脫膠菠蘿葉纖維脫膠正交試驗(yàn)結(jié)果見表2。從表2可以看出,影響菠蘿葉纖維殘膠率的主要因素是煮練時(shí)間。煮練時(shí)間長短決定了菠蘿葉纖維中膠質(zhì)殘留的多少,但菠蘿葉纖維的單纖維長度又特別短,為3～8mm。因此,為了使菠蘿葉纖維的紡紗加工能夠達(dá)到工藝?yán)w維的指標(biāo),要求菠蘿葉纖維脫膠處理后,纖維中還有一定的殘膠存在,將很短的單纖維粘連成滿足紡紗工藝要求的長纖維,即工藝?yán)w維。長時(shí)間的煮練會(huì)造成菠蘿葉纖維的強(qiáng)度下降和資源的浪費(fèi),所以菠蘿葉纖維脫膠應(yīng)在滿足提高束纖維細(xì)度、潔凈度與柔軟度的前提下,采用高壓煮練來縮短煮練時(shí)間,提高單纖維強(qiáng)度,同時(shí)減少能源消耗。影響菠蘿葉脫膠纖維細(xì)度的主要因素是精練NaOH濃度和酸洗H2SO4濃度。脫膠后的菠蘿葉纖維經(jīng)過低溫高堿的精練處理和適當(dāng)酸洗變得膨松,手感柔軟,吸附性能顯著提高,纖維中的硬、并條減少,提高了纖維的細(xì)度。菠蘿葉纖維的強(qiáng)度與酸洗的H2SO4濃度有直接關(guān)系,提高H2SO4濃度會(huì)造成纖維強(qiáng)度下降。3.2原料強(qiáng)度和脫膠率的影響菠蘿葉纖維脫膠正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析見表3。從表3可以看出,A在殘膠率指標(biāo)中處第2位,細(xì)度、強(qiáng)度指標(biāo)中處第3位,都是次要地位,A2在殘膠率指標(biāo)中最好,A3在細(xì)度、強(qiáng)度中最好。綜合3個(gè)指標(biāo)A取A3。B在殘膠率指標(biāo)中處第1位,對脫膠的影響最大,強(qiáng)度指標(biāo)中處第2位,對纖維強(qiáng)度也有較大影響。B1雖然細(xì)度和纖維強(qiáng)度與B4差不多,但殘膠率高,B4煮堿的時(shí)間較長,但細(xì)度和纖維強(qiáng)度最好,故取B4。C在細(xì)度指標(biāo)中處第1位,在殘膠率和強(qiáng)度指標(biāo)中都是次要地位。因此C由細(xì)度指標(biāo)決定。從表3看細(xì)度指標(biāo)中C2最好。D在細(xì)度、強(qiáng)度指標(biāo)中處最次要地位,主要考慮殘膠率指標(biāo),取D4好。E在強(qiáng)度指標(biāo)中是主要矛盾,對纖維強(qiáng)度的作用最大,在細(xì)度指標(biāo)中處第2位,由表3看E1在強(qiáng)度、細(xì)度指標(biāo)中最好,故取E1。綜上所述:工藝參數(shù)最優(yōu)組合為A3B4C2D4E1,即煮練NaOH濃度為14g/L,煮練時(shí)間為8h,精練NaOH濃度為110g/L,精練時(shí)間為40min,酸洗H2SO4濃度為10g/L。4脫膠后干法麻細(xì)度的影響因素(1)理論分析和試驗(yàn)表明,影響菠蘿葉纖維