一种短竹原纤维的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种短竹原纤维及其制备方法，属于植物纤维生产技术领域，包括竹材切片、软化处理、撕裂处理、酶处理、化学处理、盘磨处理、预脱水、干燥。本发明专利技术为解决现有制备方法得率低、污染重、成本高的问题，主要是通过将螺旋挤压撕裂机代替传统的多辊碾压，将生物处理置于化学处理之前，减少化学药品种类和生物酶种类，将盘磨和对撞流干燥处理代替蒸汽干燥、开纤和多级梳理来实现。本发明专利技术的有益效果是短竹原纤维的得率高、成本低、制备过程污染轻。 1

【技术实现步骤摘要】
一种短竹原纤维的制备方法
本专利技术涉及一种竹原纤维的制备方法，尤其涉及一种短竹原纤维的制备方法，属于植物纤维生产

技术介绍
我国竹子资源丰富，面积大、种类多、分布广。根据加工工艺不同，竹纤维可以分为再生竹纤维(黏胶纤维)和天然竹纤维(也称为竹原纤维)。再生竹纤维是通过将竹材经过剧烈化学处理，尽可能去除竹材中木质素、半纤维素、果胶等非纤维素组分获得竹溶解浆，并进一步利用碱性二硫化碳对竹溶解浆进行溶解、纺丝等处理，最终得到的粘胶纤维，其竹材的原有性质已经改变。竹原纤维通常是采用机械、物理的方法，通过蒸煮、软化等多道工序，部分去除竹子中的木素、半纤维素和果胶等物质，提取出来的原生纤维，获得的纤维不含化学品，是一种真正意义的纯天然纤维。竹子具有抑菌性，竹原纤维的制备以机械和物理加工为主，辅以微弱的化学或生物处理，对竹子的抗菌物质影响很小，因此竹原纤维具有一定的抗菌性，并具有透气、防紫外线和除臭等功能。相对于再生竹纤维(黏胶纤维)，竹原纤维具有得率高的特点。其用途广泛，可用于制备纺织纤维、木塑复合材料、管道、汽车内衬、床上用品等多个领域。传统的竹原纤维制备工艺流程包括竹材备料、一段高温高压化学处理、碾压、二段高温高压化学处理、生物处理、漂白柔软处理、干燥、开纤、梳理制得。在此工艺流程中，经过多级梳理处理后得到的竹原纤维中有长纤维和短纤维。通常短纤维可以用于复合材料的制备，长纤维用于制备纺织用纤维。多段碾压处理采用双辊，在碾碎的过程中竹子碎末较多，造成最终得率较低。生物处理放置于化学处理之后，尽管经过水洗，但由于水洗程度不能太强，以免造成纤维得率太低，因此会对后续的生物处理带来毒性问题，生物处理效果不佳或生物试剂用量较高，成本增加。此外，两段化学处理过程中化学药品种类较多，纤维制备过程废水污染程度较大。同时，多级梳理过程中也会造成纤维流失尤其是短纤维流失较多，因此最终得率较低，传统竹原纤维制备方法的纤维得率通常不高于40％。专利CN106087075A公开一种可纺性好的竹原纤维的生产方法，步骤：首先将竹子截断竹节并剖成竹片，再将其进行蒸煮，结束后将竹片压碎成细丝，洗净；得到的细丝放入含有酶的溶液中，在一定酸性和一定温度下进行酶解，再进行水洗，以获得竹子中的纤维素纤维；得到的纤维素纤维进行烘干至水分含量在5wt％以下，再在高温高压下处理；得到的纤维素纤维依次通过第一脱胶液和第二脱胶液的处理，并在蒸锅中进行蒸煮，结束后取出水洗；得到的纤维经过抖麻、养生、烘干后即可。上述方法制备的竹原纤维存在得率低、成本高、废水污染严重等问题，限制了竹原纤维的大规模生产和广泛应用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种短竹原纤维的制备方法，解决现有制备方法得率低、污染重、成本高的问题。本专利技术是这样实现的：一种短竹原纤维的制备方法，包括竹材切片、软化处理、撕裂处理、酶处理、化学处理、盘磨处理、预脱水、干燥。本专利技术具体包括如下步骤：步骤1、切片：将去除竹青、竹节和竹黄的竹子进行切片。步骤2、竹片软化处理：将步骤1得到的竹片置于高温(90-130℃)高压(1-3MPa)的条件下水浴蒸煮30-90分钟。步骤3、竹片撕裂处理：将步骤2软化后的竹片用螺旋挤压撕裂机进行机械撕裂处理，获得膨松状的竹纤维束。步骤4、酶处理：将步骤3得到的膨松状竹纤维束置于含有生物酶的溶液中处理。步骤5、化学处理：将经过步骤4酶处理后的竹纤维束进行化学处理，进一步软化竹纤维，处理完毕进行水洗。步骤6、盘磨处理：利用高浓盘磨机对步骤5化学处理后的竹纤维束进行1-3次机械处理。步骤7、预脱水：将步骤6盘磨处理后的纤维利用甩干机进行预脱水；步骤8、干燥：将步骤7得到的纤维利用对撞流干燥机进行干燥，即得短竹原纤维。进一步地：所述步骤1中切成的竹片长度3-5厘米，厚度2-3毫米。通过竹片规格的限定以及后续机械处理可以得到较为均匀的短纤维。所述步骤2中竹片与水的比例为1kg竹片加入3升水。所述的步骤3中采用的螺旋挤压撕裂机，其压缩比为4。所述的步骤4中采用的生物酶为漆酶和碱性果胶酶，处理温度为40-60℃，pH6-8，处理时间30-120分钟，漆酶用量为5-30IU/kg绝干纤维，碱性果胶酶用量为1-20IU/kg绝干纤维，处理的竹纤维束质量浓度5-15％。所述的步骤5中化学处理采用碱性亚硫酸钠进行，温度为80-130℃，处理时间30-90分钟，NaOH用量为0.2-0.5％相对于绝干纤维质量，Na2SO3用量为0.3-0.5％相对于绝干纤维质量。处理的竹纤维束质量浓度15-25％。所述步骤6中盘磨处理，处理的纤维质量浓度为5-20％，磨盘间隙1-3.0mm。步骤7所述预脱水，处理至纤维质量浓度为25％-30％。所述步骤8中对撞流干燥机的干燥条件为：气流温度70-120℃，纤维质量流量与气流质量流量之比为0.02-0.06。本专利技术主要是通过将螺旋挤压撕裂机代替传统的多辊碾压，将生物处理置于化学处理之前，减少化学药品种类和生物酶种类，将盘磨和对撞流干燥处理代替蒸汽干燥、开纤和多级梳理来实现。更具体地，本专利技术采用螺旋撕裂处理可以得到更为疏松的竹纤维束，有利于后续生物酶和化学药品的浸透。将生物处理置于化学处理之前，避免了化学处理带来的毒性问题，提高生物处理的效果。将单段碱性亚硫酸盐处理代替传统的两段多种化学处理，由于纤维中木质素的磺化，使得竹原纤维变得亲水、柔软，在实现纤维软化的同时减少了化学药品的使用种类和用量。采用高浓盘磨机和对撞流干燥处理代替了传统的蒸汽干燥、开纤和梳理，对撞流干燥在实现纤维干燥的同时又能使纤维束或纤维完整分离，得率高，成本低。本专利技术所得到的竹原纤维具有以下特点：纤维平均长度1-3厘米、直径不小于0.5毫米，得率不小于50％。另外，还具有废水污染轻、成本低的有益效果。具体实施方式实施例1短竹原纤维的制备方法，包括如下步骤：步骤1、切片：将去除竹青、竹节和竹黄的竹子进行切片，竹片长度3-5厘米，厚度2-3毫米。步骤2、竹片软化处理：将竹片置于100℃、压力2MPa的蒸煮锅中进行热水预处理45分钟。木片与水的比例为1kg木片对应3升水。步骤3、竹片撕裂处理：将软化后的竹片用压缩比为4的挤压撕裂机进行机械撕裂处理，获得膨松状的竹纤维束。步骤4、酶处理：将膨松状的竹纤维束置于温度为55℃，pH7.5的漆酶和碱性果胶酶混合液中处理90分钟，漆酶用量15IU/kg绝干纤维，碱性果胶酶用量10IU/kg绝干纤维，处理的竹纤维束质量浓度为10％。步骤5、化学后处理：将经过酶处理后的竹纤维束采用碱性亚硫酸钠进行化学处理，温度110℃，处理时间45分钟，NaOH用量0.3％相对于绝干纤维质量，Na2SO3用量0.3％相对于绝干纤维质量，竹纤维束质量浓度15％。进一步软化竹纤维。步骤6、盘磨处理：利用高浓盘磨机对化学处理后的竹纤维束在纤维质量浓度15％，磨盘间隙1.5毫米条件下进行2次机械处理。步骤7、预脱水：盘磨处理后将纤维利用甩干机进行预脱水至纤维质量浓度28％。步骤8、干燥：将最终得到的纤维利用对撞流干燥机进行干燥，气流温度100℃，纤维质量流量与气流质量流量之比为0.03。即得到短竹原纤维，纤维得率64％，纤维平均长度2.23厘米，纤维直径0.64本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种短竹原纤维的制备方法，其特征在于：包括竹材切片、软化处理、撕裂处理、酶处

【技术特征摘要】
1.一种短竹原纤维的制备方法，其特征在于：包括竹材切片、软化处理、撕裂处理、酶处理、化学处理、盘磨处理、预脱水、干燥。2.根据权利要求1所述的短竹原纤维的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：步骤1、切片：将去除竹青、竹节和竹黄的竹子进行切片；步骤2、竹片软化处理：将步骤1得到的竹片置于高温90-130℃、高压1-3MPa的条件下水浴蒸煮30-90分钟；步骤3、竹片撕裂处理：将步骤2软化后的竹片用螺旋挤压撕裂机进行机械撕裂处理，获得膨松状的竹纤维束；步骤4、酶处理：将步骤3得到的膨松状竹纤维束置于含有生物酶的溶液中处理；步骤5、化学处理：将经过步骤4酶处理后的竹纤维束进行化学处理，进一步软化竹纤维，处理完毕进行水洗；步骤6、盘磨处理：利用高浓盘磨机对步骤5化学处理后的竹纤维束进行1-3次机械处理；步骤7、预脱水：将步骤6盘磨处理后的纤维利用甩干机进行预脱水；步骤8、干燥：将步骤7得到的纤维利用对撞流干燥机进行干燥，即得短竹原纤维。3.根据权利要求2所述的短竹原纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤1中切成的竹片长度3-5厘米，厚度2-3毫米。4.根据权利要求2所述的短竹原纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤2中竹片与水的比例为1kg竹片加入3升水。5.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗庆显，陈礼辉，黄六莲，曹石林，赵鹤，李凯旋，范宏玥，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：福建,35