云南亚麻纤维脱胶工艺及纺纱技术研究

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亚麻纤维织物因其具有吸湿散热好、透气性佳、穿着舒适凉爽而倍受消费者喜爱。然而全球亚麻年产量仅为30万吨,难以满足市场需求,同时我国亚麻的产量与开发并不理想,一度出现原料紧缺、依赖进口的现状。云南亚麻拥有丰富的原料来源、价格低廉,但纤维拥有胶质偏多、长度较短、纤维内在质量差异较大等缺点。若能对云南亚麻的脱胶工艺进行深入研究,使其脱胶后的产品性能接近常规亚麻,部分地替代常规亚麻,可及时缓解当前亚麻原料紧缺的现状,同时能降低成本,具有良好的社会经济效益。本文主要研究了以下内容:定量测试了云南亚麻的化学组成,分析了云南亚麻的理化性能,结合脱胶机理寻找到适合于该纤维的脱胶方案,并对相应的脱胶方案进行研究,最后在实验室条件下研究了云南亚麻与棉纤维的混纺工艺,探讨了不同捻系数下混纺纱的机械性能,得出相应的临界捻系数。结论如下:(1)云南亚麻的化学成分中,纤维素66.06%、脂蜡质3.07%、水溶物4.54%、果胶2.37%、半纤维素15.88%、木质素8.08%;常规亚麻中纤维素71.38%、脂蜡质1.52%、水溶物4.78%、果胶3.65%、半纤维素14.80%、木质素2.87%。两者对比发现:云南亚麻所含的纤维素、果胶含量少于常规亚麻,水溶物与常规亚麻相当,木质素、脂蜡质、半纤维素含量高于常规亚麻。(2)探索出了适合云南亚麻的化学脱胶方案:试样准备→浸酸→水洗→碱氧一浴→打纤→酸洗→水洗→脱水→给油→脱油水→烘干→切断→机械开松。(3)对影响化学脱胶效果的四个重要因子(氢氧化钠用量、双氧水用量、煮练温度、煮练时间)分别做了单因子实验,分析确定各因子的用量范围:氢氧化钠2%~6%(对纤维用量比,下同)、双氧水4%~8%、煮练温度70℃~90℃、煮练时间90min~180min。依据上述各因子范围,设计L9(34)正交优化实验得出最佳化学脱胶方案,经过极差、方差分析和验证实验确定了最优工艺参数为:氢氧化钠4%,双氧水6%,煮练温度90℃,煮练时间90min。(4)云南亚麻生物脱胶研究中,单一酶制剂处理时,漆酶处理后纤维的残胶率最低,纤维素酶最高;复合酶制剂的处理效果优于单一酶制剂,且漆酶与木聚糖酶(酸性)复合优于木聚糖酶(碱性)与果胶酶复合。设计正交优化实验得出复合酶制剂处理的最佳工艺参数为:漆酶2%、酸性木聚糖酶1.0%、温度50℃、时间180min。并在此工艺条件下,加入H2O2 2%,NaOH 0.5%~2.5%的煮练液,可达到接近化学脱胶最优工艺效果,并显著减少了化学药品用量,具有较好的环保性。(5)在实验室条件下,通过对经最佳化学脱胶方案后的云南亚麻与棉纤维的混纺试验得出:纤维预处理工序中乳化液的加入对纤维具有很好的保湿性,保湿性好坏与油剂的种类有关;粗纱捻系数选择αt=110,细纱锭速为7000r/min,30tex云南亚麻30/棉70的临界捻系数为αt=410,其断裂强度为12.682cN/tex;30tex云南亚麻50/棉50的临界捻系数为αt=460,其断裂强度为10.891cN/tex,纺同等细度的云南亚麻/棉混纺纱,随着云南亚麻用量的增加,混纺纱的断裂强度、断裂伸长率等指标逐步下降。同等条件下,将常规亚麻/棉、云南亚麻/棉的混纺纱进行性能对比,发现两者的物理性能非常接近,得出脱胶后云南亚麻可部分替代常规亚麻的结论。
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