前言
随着全球环境污染加剧,人们的生活方式和生活观念在悄悄地发生着变化,人们更加崇尚自然,崇尚返朴归真。大麻纤维这种古老的纺织原料作为服装面料以其特有的优异性能赢得了人们青睐。然而,大麻的纺织加工技术一直存在着很多问题,其中脱胶工艺一直是影响大麻产品加工质量的瓶颈问题脱胶效果不理想,将直接影响其后道工序的进行,甚至影响大麻纺织品的性能,因此,脱胶是大麻纺织品生产中的关键环节。目前在国内外主要采用的大麻脱胶方法有以下几种:天然水沤麻法、化学脱胶法、微生物脱胶法、生物酶脱胶法、生物化学联合脱胶法和超声波处理法以及闪爆处理法等。
1大麻纤维的特点及与脱胶的关系
从大麻茎杆上直接剥离下来的称为原麻,原麻中除含有纤维素成分外还含有一定量的非纤维素成分,包括木质素、半纤维素、蜡脂质、果胶及部分水溶物和灰分等。若使原麻具有可纺性,必须把这些非纤维素成分去除,得到精干麻,即脱胶。大麻的脱胶因其自身结构及化学成分组成使得脱胶的难度大大高于亚麻和苎麻等,脱胶的效果直接影响到后道工序的进行,不同产地、不同品种甚至成熟度不同的大麻脱胶的效果都不同。表l为大麻纤维的结构及不同产地大麻的化学成分组成
1.1大麻纤维的结构特点
大麻纤维最初是由葡萄糖基被氧桥连接成的链状大分子平行排列,聚合成分子团系统,进而组成优空隙的纤维骨架——纤丝系统。大麻纤维含胶质分为3个层次:纤维与纤维之问的胶质系统、纤丝系统之间的胶质系统和链状分子团系统之问的胶质系统。因此,大麻单纤维细胞在胞间层物质的粘结下交织成网状,而苎麻纤维细胞则呈排列整齐、紧密靠近的平行的聚集体,而且大麻纤维细胞还与半纤维素等呈化学键合,这也增加了脱胶的难度。更为关键的是,大麻单纤维过短,一般为7~50mm,且纤维整齐度差,若将胞间层物质全部脱去(即全脱胶)势必造成短绒,失去可纺性,因此必须由残胶将单纤维粘连而成纤维束工艺纤维
2大麻纤维脱胶方法
2.1传统天然水沤麻脱胶法
天然水沤麻就是将麻株扎成小捆,或者将从大麻茎杆上剥取下来的麻皮扎成束,浸泡在池塘、沟渠、湖泊或河流等天然水域中进行微生物厌氧发酵脱胶,利用水中各种微生物的联合作用将高分子化合物的麻分解成为小分子化合物,从而将纤维素提取出来。
这种方法需要大量的水,在水资源不丰富的地区受到限制;并且受季节、气候的影响很大,脱胶的质量不稳定;由于水源的水质以及水中的微生物种类不同,使得沤麻的过程难以控制;脱胶时间较长,夏季需10天左右,冬季则要3~4个月:此种方法对水域的污染严重这种方法是我国麻农采用的最传统的方法,已不能适应现代社会的生产方式,目前只有极少数地区在使用。
2.2化学脱胶
目前我国的大麻纺织企业主要采用化学脱胶工艺,其原理是利用大麻纤维中的胶质和纤维素对烧碱作用的稳定性差异去除原麻中的胶质,保留纤维素成分。工艺中以碱剂为主,辅以氧化剂、助剂和一定的机械作用达到脱胶目的。基本的工艺路线是:原麻扎把一装笼一浸酸一水洗一煮练一敲麻一漂白一水洗一酸洗一水洗一脱水一开松一装笼一给油一脱油水一抖散一烘干一精干麻。
但上述工艺在实际生产中还存在一些问题:大麻胶质中木质素含量较高,可达4~7%,而上述工艺中木质素的去除并不理想,然而木质素的存在对纺织品质量有很大影响。木质素含量少的纤维光泽好、洁白、柔软、富有弹性,可纺性、染色性都好。反之,纤维质量较差。木质素在酸性环境中漂白是以氯化为主,再用稀碱液处理,可使其被次氯酸盐氧化而溶解,采用该工艺再处
前面提到的“天然水沤麻”虽也属于微生物脱胶,但只是利用微生物的自然作用。这里要介绍的是人工选育的微生物脱胶法。微生物脱胶法用天然的或人工培养的细菌发酵作用产生酶,酶使胶质分解,获得分离的纤维束的脱胶方法-其实质就是“胶养苗,苗产酶,酶脱胶”循环的结果。
依据多糖化学的最新研究,胶质成分应按物质结构划分。分为多缩戊糖、多缩己糖及其杂聚多糖和木质素等。绝大多数异氧型微生物都能利用多缩戊糖、多缩己糖作为它们的糖源和能源。微生物分泌的酶将韧皮中的各种胶质分解为小分子化合物使纤维胶质分离。部分杂聚多糖的完全降解很可能需要几种细菌的协同作用。木质素不易为微生物所利用,是植物中最难分解的部分,因此,微生物脱胶的主要对象是去除纤维素和本质京之外的多缩戊糖、多缩己糖及其杂聚多糖。而木质素只能采取一定的后处理措施脱除。
目前研究和应用最多的是生物酶——化学联合脱胶,有些厂家已形成了相当成熟的工艺。工艺流程为:菌种一培养一发酵一生产细菌一细菌脱胶一精练一敲麻一漂洗酸给油一脱油水一抖松一烘干。优点是可使环境污染大大减少,减少能源和化学药品消耗,纤维损伤小,得到的精干麻品质优良,手感蓬松柔软。
微生物脱胶专一性强,作用条件温和,可以提高麻的加工质量,降低生产成本,提高经济效益,减轻环境污染,工艺
2.6闪爆法脱胶
闪爆技术处理大麻纤维也是近年来发展较快、纤维分离和脱胶有效,并且低成本、无污染的一种脱胶方法。闪爆法脱胶分为两个步骤:首先是高温高压条件下热作用。经过预处理的原麻中的水分以及各组分吸收高热能量,使半纤维素降解成可溶性糖,同时木质素软化和部分降解,与纤维连接强度降低,为闪爆过程提供选择性的机械分离。其次,是闪爆过程利用高温高压热汽和高温液态水两种介质共同作用于原麻聚合体,瞬间完成的绝热膨胀过程,对外做功。在闪爆过程中,膨胀的汽体以冲击波的形式作用于原麻聚合体,使原麻聚合体中纤维素分子链(同时还有半纤维素分子链、木质素分子链以及果胶质分于链),在软化条件下产生剪切力变形运动,由于原麻聚合体变形速度比冲击波小得多,使之多次产生剪切,使纤维分离。
该方法脱胶后的大麻纤维纤维素的比率显著增加,木质素等非纤维素成分明显降低,而且脱胶效果理想,该处理方法的实际工业化也有一定的潜力。
3结论
化学脱胶~直以来是大麻生产中普遍采用的方法,随着人们环保意识的增强,这种方法将逐渐被淘汰;生物脱胶难度较大,通常要有其他方法辅助;近年来出现的超声波法和闪爆法脱胶既具有环境的友好性,且脱胶的效果理想。因此,机械的、物理的或者新型化学方法乃至新型的生物处理手段,能使胶质去除更彻底、分纤度更高、纤维中木质素含量更低且又不损伤纤维和不污染环境,真正发挥大麻“绿色”纺织材料的优势的方法将是大麻脱胶的发展方向。