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鸡矢藤纤维的碱煮精制工艺



全 文 :上海纺织科技 SHANGHAI TEXTILE SCIENCE & TECHNOLOGY 2016年 4月·第 44卷·第 4期
工艺研究 Vol.44 No.4, 2016
鸡矢藤纤维的碱煮精制工艺
闫汝霞, 张宏伟
(常州纺织服装职业技术学院 常州市新型纺织材料重点实验室, 江苏 常州 213164)
摘  要:以鸡矢藤的茎秆为原料,通过浸渍、手工剥皮、浸酸和两次碱煮脱胶的方法精制鸡矢藤纤维。 采用正交实验设计方法,
优化得到鸡矢藤纤维最优脱胶精制工艺:第一次碱煮的碱浓度为 1.4%,碱煮温度 95℃,碱煮时间 3.5 h;第二次碱煮的
碱浓度为 0.8%,碱煮温度 95℃,碱煮时间 2.5 h;浸酸浓度 6%,室温浸酸 0.5 h。 以此工艺制得的精制鸡矢藤纤维性能
指标均值为:纤维长度 39.90 mm、纤维线密度 2.85 dtex、强度 18.56 cN / dtex、断裂伸长率 2.81%。 脱胶后的纤维具有较
好的纺纱性能。
关键词: 鸡矢藤纤维; 碱脱胶; 纺纱性能
中图分类号: TS192.551; TS102.229          文献标识码: B          文章编号: 1001⁃2044(2016)04⁃ 0022⁃ 02
Alkali degumming and scouring process of paederia scandense merrill fiber
YAN Ruxia, ZHANG Hongwei
(Changzhou Key Laboratory of New Textile Material, Changzhou Textile Garment Institute, Changzhou 213164, China)
Abstract: The Paederia scandense merrill (PSM)fiber is prepared with PSM stalk as raw material by dipping, hand decorticating, acid
treatment and degumming. Through orthogonal experiments, the optimum degumming process is obtained as follows: a firstly alkali
degumming at 95℃ for 3.5h with NaOH concentration of 1.4% a second alkali degumming at 95℃ for 2.5h with NaOH concentration of 0.8%
and followed by an acid treatment at room temperature for 0.5h with sulfuric acid concentration of 6%. The produced PSM fiber had good
spinnability with length of 39.90mm, linear density of 2.85dtex, relative strength of 18.56cN / dtex and breaking elongation of 2.81%.
Key words: paederia scandense merrill fiber; degumming; spinnability
鸡矢藤茎杆表皮下韧皮部富含纤维素纤维,张宏
伟等人[1]通过天然池塘浸渍、手工提取和碱煮的方法
获得鸡矢藤纤维,测试了该纤维的长度、细度、强力、断
裂伸长率和回潮率等性能。 大部分性能指标达到了纺
纱性能要求,不足之处是纤维线密度为 2.93 dtex,纤维
偏粗。 本文在上述研究成果的基础上,以鸡矢藤茎杆
为原料,通过浸渍、手工剥皮、浸酸和两次碱煮脱胶的
方法精制鸡矢藤纤维。 在其他性能不发生较大改变的
情况下,尽量降低纤维线密度,提高纤维的柔软度和抱
合力,从而提高其可纺性。
1  实验
1.1  化学药品和实验仪器
化学药品:氢氧化钠、浓硫酸(98%)、硅酸钠、渗
透剂 JFC等,均为分析纯。
实验仪器: Y172 型哈氏纤维切片器、YG004A 型
电子单纤维强力仪、恒温水浴锅、烧杯、恒温烘箱、电子
天平等。
1.2  原料准备
鸡矢藤为多年生植物,秋季采收其成熟茎秆(最
收稿日期: 2016-01-08
作者简介: 闫汝霞(1967-),女,中药师,主要从事药房管理及药用纺织
纤维的开发工作。
好是两年以上部分)为原料,经过 30 d 的天然池塘浸
渍,通过微生物的作用,使韧皮部与茎干芯木质部分
离,手工剥皮得到富含纤维素纤维的韧皮部,清洗、晒
干备用。
1.3  实验设计与实验步骤
总体实验流程如下:
浸酸→清洗→一次碱煮→清洗→酸洗→清洗→二
次碱煮→清洗→酸洗→清洗→烘干→上油→开松→性
能测试
浸酸和两次碱煮工艺采用 L16(45 )正交实验方
案[2]。 实验中浸酸温度为室温,浸酸时间均为30 min,
碱煮温度均为 95℃,浴比均为 1 ∶ 5,煮液中稳定剂硅
酸钠和渗透剂 JFC质量浓度均为 0.1%和 0.05%。
清洗:采用室温清水漂洗,目的是去除已经脱落的
胶质、杂质、灰尘等;酸洗:采用室温下 0.1%的稀硫酸,
中和残余碱,同时也能去除部分胶质和杂质;烘干:在
110℃温度下恒温烘干 90 min;上油和开松:以喷雾形
式将麻纤维软化精油施加在鸡矢藤纤维上,并在塑料
袋里闷放至少 24 h,使纤维得到充分软化,然后用小型
和毛机开松,得到精制鸡矢藤纤维;性能测试:对鸡矢
藤纤维的长度、线密度、强度、断裂伸长率等进行测试
分析,以上述性能指标达到最优为目的,得出两次碱煮
22
DOI:10.16549/j.cnki.issn.1001-2044.2016.04.008
2016年 4月·第 44卷·第 4期 SHANGHAI TEXTILE SCIENCE & TECHNOLOGY 上海纺织科技
Vol.44 No.4, 2016 工艺研究
和浸酸浓度的最优工艺。 具体 5因素 4水平的选取和
16次实验方案见表 1。
表 1  正交实验方案
实验序号 一煮碱浓度 / %
一煮
时间 / h
二煮碱
浓度 / %
二煮
时间 / h
浸酸
浓度 / %
1 1.0 2.5 0.6 1.5 4
2 1.0 3.0 0.8 2.0 6
3 1.0 3.5 1.0 2.5 8
4 1.0 4.0 1.2 3.0 10
5 1.2 2.5 0.8 2.5 10
6 1.2 3.0 0.6 3.0 8
7 1.2 3.5 1.2 1.5 6
8 1.2 4.0 1.0 2.0 4
9 1.4 2.5 1.0 3.0 6
10 1.4 3.0 1.2 2.5 4
11 1.4 3.5 0.6 2.0 10
12 1.4 4.0 0.8 1.5 8
13 1.6 2.5 1.2 2.0 8
14 1.6 3.0 1.0 1.5 10
15 1.6 3.5 0.8 3.0 4
16 1.6 4.0 0.6 2.5 6
2  实验结果与分析
2.1  实验结果
16个实验方案得到的精制鸡矢藤纤维的长度、线
密度、强度和断裂伸长率的测试结果见表 2。
表 2  鸡矢藤纤维性能测试结果
实验序号 长度 / mm 线密度 / dtex 强度 / (cN·dtex-1) 断裂伸长率 / %
1 42.1 3.13 19.56 3.02
2 42.0 3.08 19.44 2.99
3 41.8 2.99 19.35 2.89
4 39.9 2.96 19.23 2.81
5 41.0 2.95 19.22 2.80
6 39.9 2.94 19.21 2.80
7 39.9 2.89 19.19 2.79
8 40.0 2.88 19.18 2.83
9 39.8 2.79 18.99 2.81
10 39.7 2.80 18.98 2.81
11 39.6 2.81 18.78 2.75
12 39.6 2.78 18.72 2.79
13 39.3 2.94 18.73 2.88
14 39.2 2.93 18.78 2.84
15 39.3 2.80 18.42 2.69
16 39.2 2.77 18.33 2.70
纤维长度测试:随机抽取约 1 g 鸡矢藤纤维,采用
绒板、镊子、直尺等工具对纤维长度进行逐根测量,得
到纤维平均长度;线密度测试:采用中段切断称重法;
强度和断裂伸长率测试:采用 YG004A 型单纤维电子
强力仪,对每个样品测试 30次,结果取平均值。
2.2  实验结果分析
根据正交实验方案和纤维性能测试结果,计算出
各因素各水平下的纤维性能指标均值和极差,见表 3。
表 3  鸡矢藤纤维性能指标均值与极差
性能指标 水平与极差
影响因素
一煮碱
浓度 / %
一煮
时间 / h
二煮碱
浓度 / %
二煮
时间 / h
浸酸
浓度 / %
长度 / mm
1 41.45 40.55 40.20 40.20 40.28
2 40.20 40.20 40.33 40.23 40.23
3 39.68 40.15 40.20 40.43 40.15
4 39.25 39.68 39.70 39.73 39.93
极差 2.20 0.87 0.63 0.70 0.35
线密度 / dtex
1 3.04 2.95 2.91 2.93 2.90
2 2.92 2.94 2.90 2.93 2.88
3 2.79 2.87 2.90 2.88 2.91
4 2.86 2.85 2.89 2.87 2.91
极差 0.18 0.10 0.02 0.06 0.03
强度 /
(cN·dtex-1)
1 19.39 19.13 18.97 19.06 19.04
2 19.20 19.10 18.95 19.03 18.99
3 18.87 18.94 19.08 18.97 19.00
4 18.57 18.87 19.22 18.96 19.00
极差 0.82 0.26 0.27 0.10 0.05
断裂
伸长率 / %
1 2.93 2.88 2.82 2.86 2.83
2 2.81 2.86 2.82 2.86 2.82
3 2.79 2.78 2.84 2.80 2.80
4 2.78 2.78 2.82 2.78 2.80
极差 0.15 0.10 0.02 0.08 0.03
(1)从表 3中 4个水平下各项性能极差看出,5 个
影响因素中,第一次碱煮的碱浓度和碱煮时间对各项
性能影响比较显著,第二次碱煮影响次之,浸酸浓度基
本没有什么影响。 所以选取优化工艺时主要考虑第一
次碱煮工艺,其次考虑第二次碱煮工艺。
(2)各因素对纤维长度和断裂伸长率影响都较
小,可以认为,鸡矢藤纤维具有较好的耐酸、耐碱性能,
其柔韧性和抗拉伸性能较好。
(3)随着第一次碱煮的碱浓度和碱煮时间增加,
纤维线密度减小,有利于细化纤维;但纤维长度、强度
和断裂伸长率逐渐降低,所以对纺纱性能有一定的影
响。 综合考虑,选取第一次碱煮的碱浓度为 1.4%,碱
煮时间为 3.5 h。
(4)随着第二次碱煮的碱浓度和碱煮时间增加,
纤维长度、纤维线密度、强度和断裂伸长率的变化规律
☞(下转第 53页)
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2016年 4月·第 44卷·第 4期 SHANGHAI TEXTILE SCIENCE & TECHNOLOGY 上海纺织科技
Vol.44 No.4, 2016 节能与环保
方机台要棉时,给棉电动机和输棉帘电动机按照前级
要棉量对应的转速起动,原棉经输棉帘送入给棉罗拉,
在给棉罗拉的握持下,由 1 号刺辊电动机拖动的角钉
辊筒进行握持打击;然后由 2 号刺辊电动机拖动的粗
锯齿辊筒进行自由打击,最后经 3 号刺辊电动机拖动
的细锯齿辊筒精细打击向前方机台供棉。 当前方机台
不要棉或管道压力较低时,给棉自动停止。 同时,该控
制系统具有防轧、棉层超厚保护、门限保护、管压保护
等功能,且工艺调整方便。
4  控制系统调试
控制系统调试过程如下:首先组态触摸屏画面,设
置通信波特率为 19 200 bps,下载到触摸屏中;然后编
写 PLC程序,设定通信端口 PORT 0 和 PORT 1 的波
特率为 19 200 bps,下载到 PLC 中;将变频器 1 ~ 4 的
地址设为 0~3,波特率也设为 19 200 bps。 按照图 2将
触摸屏、PLC和变频器连接起来,在触摸屏上可以控制
设备的起停、频率设置、控制电动机的转速、读取变频
器的故障信息等。 经过调试,可以很好地满足控制系
统的要求,调速十分准确。
5  结  语
三刺辊开棉机的通信调速控制系统主要由 PLC、
变频器和触摸屏组成,可通过基于 RS-485 的 USS 通
信协议实现调速控制,通过公共直流母线实现节能。
该系统具有以下特点:(1)采用 USS 通信,极大地简化
了控制系统接线,大幅度降低了生产成本;(2)增强了
系统的抗干扰能力,实时性、可靠性得到提高,可以做
到精细控制;(3)能源得到充分利用,可达到节能的
目的。
参考文献:
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(上接第 23页)
与第一次碱煮时相似,但极差值都减小很多,即影响力
度较小,所以选取第二次碱煮的碱浓度为 0.8%,碱煮
时间为 2.5 h。
(5)从极差值看出,浸酸浓度对各项性能影响都
较小,且在实验摸索时发现,浸酸有利于含有纤维的韧
皮部与表层硬皮脱开,也利于半纤维素、木质素的去
除,所以浸酸浓度选 6%,室温浸酸 0.5 h。
综上所述,得出最优工艺:第一次碱煮的碱浓度为
1.4%,碱煮时间为 3.5h;第二次碱煮的碱浓度为0.8%,
碱煮时间为 2.5 h;浸酸浓度 6%,室温浸酸 0.5 h。
2.3  最优工艺检验结果
采用以上最优工艺,重复实验 3次,得到鸡矢藤纤
维性能指标均值为:纤维长度 39.90 mm、纤维线密度
2.85 dtex、强度 18.56 cN / dtex、断裂伸长率 2.81%。 实
验结果表明,纤维线密度比原来 2. 93 dtex[1]减小了
0.08 dtex,纤维在一定程度上得到了细化,提高了可纺
性能;长度、强度和断裂伸长率略有降低,但对纺纱性
能没有太大负面影响。
3  结  语
鸡矢藤纤维长度约为 40 mm,与棉型化纤相仿;直
径比棉纤维略粗,比苎麻和羊毛纤维略细;断裂伸长率
与一般天然纤维接近;强度远远高于一般的天然纤维,
具有较好的纺纱性能。
鸡矢藤茎杆中富含韧皮纤维,纤维产出率高,因此
开发鸡矢藤纤维具有较好的经济效益和社会效益。
参考文献:
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