前言
隨著全球環境污染加劇,人們的生活方式和生活觀念在悄悄地發生著變化,人們更加崇尚自然,崇尚返樸歸真。大麻纖維這種古老的紡織原料作為服裝面料以其特有的優異性能贏得了人們青睞。然而,大麻的紡織加工技術一直存在著很多問題,其中脫膠工藝一直是影響大麻產品加工質量的瓶頸問題脫膠效果不理想,將直接影響其后道工序的進行,甚至影響大麻紡織品的性能,因此,脫膠是大麻紡織品生產中的關鍵環節。目前在國內外主要采用的大麻脫膠方法有以下幾種:天然水漚麻法、化學脫膠法、微生物脫膠法、生物酶脫膠法、生物化學聯合脫膠法和超聲波處理法以及閃爆處理法等。
1大麻纖維的特點及與脫膠的關系
從大麻莖桿上直接剝離下來的稱為原麻,原麻中除含有纖維素成分外還含有一定量的非纖維素成分,包括木質素、半纖維素、蠟脂質、果膠及部分水溶物和灰分等。若使原麻具有可紡性,必須把這些非纖維素成分去除,得到精干麻,即脫膠。大麻的脫膠因其自身結構及化學成分組成使得脫膠的難度大大高于亞麻和苧麻等,脫膠的效果直接影響到后道工序的進行,不同產地、不同品種甚至成熟度不同的大麻脫膠的效果都不同。表l為大麻纖維的結構及不同產地大麻的化學成分組成
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1.1大麻纖維的結構特點
大麻纖維最初是由葡萄糖基被氧橋連接成的鏈狀大分子平行排列,聚合成分子團系統,進而組成優空隙的纖維骨架——纖絲系統。大麻纖維含膠質分為3個層次:纖維與纖維之問的膠質系統、纖絲系統之間的膠質系統和鏈狀分子團系統之問的膠質系統。因此,大麻單纖維細胞在胞間層物質的粘結下交織成網狀,而苧麻纖維細胞則呈排列整齊、緊密靠近的平行的聚集體,而且大麻纖維細胞還與半纖維素等呈化學鍵合,這也增加了脫膠的難度。更為關鍵的是,大麻單纖維過短,一般為7~50mm,且纖維整齊度差,若將胞間層物質全部脫去(即全脫膠)勢必造成短絨,失去可紡性,因此必須由殘膠將單纖維粘連而成纖維束工藝纖維
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2大麻纖維脫膠方法
2.1傳統天然水漚麻脫膠法
天然水漚麻就是將麻株扎成小捆,或者將從大麻莖桿上剝取下來的麻皮扎成束,浸泡在池塘、溝渠、湖泊或河流等天然水域中進行微生物厭氧發酵脫膠,利用水中各種微生物的聯合作用將高分子化合物的麻分解成為小分子化合物,從而將纖維素提取出來。
這種方法需要大量的水,在水資源不豐富的地區受到限制;并且受季節、氣候的影響很大,脫膠的質量不穩定;由于水源的水質以及水中的微生物種類不同,使得漚麻的過程難以控制;脫膠時間較長,夏季需10天左右,冬季則要3~4個月:此種方法對水域的污染嚴重這種方法是我國麻農采用的最傳統的方法,已不能適應現代社會的生產方式,目前只有極少數地區在使用。
2.2化學脫膠
目前我國的大麻紡織企業主要采用化學脫膠工藝,其原理是利用大麻纖維中的膠質和纖維素對燒堿作用的穩定性差異去除原麻中的膠質,保留纖維素成分。工藝中以堿劑為主,輔以氧化劑、助劑和一定的機械作用達到脫膠目的。基本的工藝路線是:原麻扎把一裝籠一浸酸一水洗一煮練一敲麻一漂白一水洗一酸洗一水洗一脫水一開松一裝籠一給油一脫油水一抖散一烘干一精干麻。
但上述工藝在實際生產中還存在一些問題:大麻膠質中木質素含量較高,可達4~7%,而上述工藝中木質素的去除并不理想,然而木質素的存在對紡織品質量有很大影響。木質素含量少的纖維光澤好、潔白、柔軟、富有彈性,可紡性、染色性都好。反之,纖維質量較差。木質素在酸性環境中漂白是以氯化為主,再用稀堿液處理,可使其被次氯酸鹽氧化而溶解,采用該工藝再處
前面提到的“天然水漚麻”雖也屬于微生物脫膠,但只是利用微生物的自然作用。這里要介紹的是人工選育的微生物脫膠法。微生物脫膠法用天然的或人工培養的細菌發酵作用產生酶,酶使膠質分解,獲得分離的纖維束的脫膠方法-其實質就是“膠養苗,苗產酶,酶脫膠”循環的結果。
依據多糖化學的最新研究,膠質成分應按物質結構劃分。分為多縮戊糖、多縮己糖及其雜聚多糖和木質素等。絕大多數異氧型微生物都能利用多縮戊糖、多縮己糖作為它們的糖源和能源。微生物分泌的酶將韌皮中的各種膠質分解為小分子化合物使纖維膠質分離。部分雜聚多糖的完全降解很可能需要幾種細菌的協同作用。木質素不易為微生物所利用,是植物中最難分解的部分,因此,微生物脫膠的主要對象是去除纖維素和本質京之外的多縮戊糖、多縮己糖及其雜聚多糖。而木質素只能采取一定的后處理措施脫除。
目前研究和應用最多的是生物酶——化學聯合脫膠,有些廠家已形成了相當成熟的工藝。工藝流程為:菌種一培養一發酵一生產細菌一細菌脫膠一精練一敲麻一漂洗酸給油一脫油水一抖松一烘干。優點是可使環境污染大大減少,減少能源和化學藥品消耗,纖維損傷小,得到的精干麻品質優良,手感蓬松柔軟。
微生物脫膠專一性強,作用條件溫和,可以提高麻的加工質量,降低生產成本,提高經濟效益,減輕環境污染,工藝
2.6閃爆法脫膠
閃爆技術處理大麻纖維也是近年來發展較快、纖維分離和脫膠有效,并且低成本、無污染的一種脫膠方法。閃爆法脫膠分為兩個步驟:首先是高溫高壓條件下熱作用。經過預處理的原麻中的水分以及各組分吸收高熱能量,使半纖維素降解成可溶性糖,同時木質素軟化和部分降解,與纖維連接強度降低,為閃爆過程提供選擇性的機械分離。其次,是閃爆過程利用高溫高壓熱汽和高溫液態水兩種介質共同作用于原麻聚合體,瞬間完成的絕熱膨脹過程,對外做功。在閃爆過程中,膨脹的汽體以沖擊波的形式作用于原麻聚合體,使原麻聚合體中纖維素分子鏈(同時還有半纖維素分子鏈、木質素分子鏈以及果膠質分于鏈),在軟化條件下產生剪切力變形運動,由于原麻聚合體變形速度比沖擊波小得多,使之多次產生剪切,使纖維分離。
該方法脫膠后的大麻纖維纖維素的比率顯著增加,木質素等非纖維素成分明顯降低,而且脫膠效果理想,該處理方法的實際工業化也有一定的潛力。
3結論
化學脫膠~直以來是大麻生產中普遍采用的方法,隨著人們環保意識的增強,這種方法將逐漸被淘汰;生物脫膠難度較大,通常要有其他方法輔助;近年來出現的超聲波法和閃爆法脫膠既具有環境的友好性,且脫膠的效果理想。因此,機械的、物理的或者新型化學方法乃至新型的生物處理手段,能使膠質去除更徹底、分纖度更高、纖維中木質素含量更低且又不損傷纖維和不污染環境,真正發揮大麻“綠色”紡織材料的優勢的方法將是大麻脫膠的發展方向。
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