一种从葛根废渣中制备纺纱用葛根纤维的方法 【技术领域】
本发明涉及一种从葛根废渣中制备纺纱用纤维的方法，属于纺织工程领域。
背景技术
葛根又名粉葛、葛麻藤，为豆科植物葛藤属。葛根为常用中药，具有解肌退热、生津、透疹、升阳止泻的功效，多用于治疗外感发热、头痛、项强、消渴、麻疹不透、热痢、泄泻、高血压等症。葛根含有丰富的淀粉、异黄酮类物质，又有钙、硒、铁、铜、磷、钾等十多种人体所必需的微量元素，是新兴的绿色保健长寿食品和出口紧俏产品。葛根在我国分布很广，除新疆、西藏外，全国大部分省区均有分布，葛根是一种开发前景广阔的药食两用植物，目前已被用于保健食品和生物医药等领域。在国内，已经研制出防治高血压、高血脂、冠心病、糖尿病等的葛根挂面、葛根软糖等大众食品，同时还开发出了葛根口服液、葛根黄酮茶等食品。葛根是一种尚未完全开发利用的天然野生植物资源，随着葛根的药理、药化、临床应用、有效成分提取、分离和检测技术等方面研究的不断深入，其药理功能、保健作用和应用价值将会日益引起人们的重视。葛根资源丰富、价格低廉、无毒副作用，继续开展葛根在保健品中的应用研究，必将具有重要的社会意义和经济值。我国目前对葛根保健产品的开发还处于初始阶段，从葛根中提取的葛粉，由于不含任何化学成份，更不存在农药残留，纯天然绿色食品，因此受到人们的喜爱，在目前的葛根保健品中，葛粉的生产占有很大的比重，但是从葛根中提取葛粉会产生大量的葛根废渣。
葛根废渣一般可当动物食料或者作食用菌的培养基，但是葛根加工厂产生的废渣数量较大，加上废渣易发酵，发出异味，需要经过处理之后才能使用，高成本阻碍了其有效利用。目前葛根渣大部分被扔在田间地头，造成了很大的污染。随着环保意识的逐渐加强，人们越来越关注环境污染问题，制作葛粉后留下的葛根废渣成为环境污染的一种途径，且广泛存在于我国的大江南北。由于葛根资源极其丰富，能否将葛渣废渣进行有效再利用已进入人们的视野。
天然纤维具有资源再生和生物可降解性，对于建设生态和环境友好型纺织产业具有积极意义，天然纤维的产业链长，棉、毛、麻、丝的种植和养殖是促进现代农业结构优化，增加农牧民收入的重要途径。但我国天然纤维发展面临着严峻挑战，量大面广的棉、毛等资源严重不足，进口依赖度逐年提高。天然纤维具有环境友好性，大力开发天然纤维对于优化纺织产业结构、对保持纺织行业可持续发展具有重要意义。
目前关于葛根废渣的再利用的研究报道很少，如果能从葛根废渣中提取出葛根纤维运用到纺织领域，不仅可以开发纯绿色无污染的天然纤维，还有利于生态环境，做到了废物利用，节省资源。
【发明内容】
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种从葛根废渣中制备纺纱用葛根纤维的方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：对葛根废渣采用微波-化学脱胶制备纺纱用葛根纤维的方法，制备方法包括如下步骤：
(1)分拣，
(2)水洗，
(3)干燥，
(4)抖松，
(5)把经过步骤(1)、(2)、(3)、(4)处理后的葛根废渣进行微波处理，微波频率为2450MHz，
(6)水洗：把经过微波处理后的葛根废渣进行水洗，
(7)浸酸：把经水洗后的葛根废渣采用硫酸浸酸处理，硫酸的浓度为2～3g/L，硫酸的浴比为1∶15，温度40～50℃，浸酸1～2h，
(8)水洗：把经浸酸后的葛根废渣，进行水洗10min，
(9)一次碱煮：碱煮的条件：NaOH的浓度为10～13g/L，Na2SiO32～3％，苎麻脱胶助剂0.25％，浴比为1∶15，温度为90℃，压力为101.325KPa，时间为2～3h，
(10)水洗：把经过一次碱煮后的葛根废渣，进行水洗20min，
(11)二次碱煮：碱煮的条件：NaOH的浓度为5～6g/L，Na2SiO32％，苎麻脱胶助剂0.25％，浴比为1∶15，温度为90℃，压力为101.325KPa，时间为2.5h，
(12)打纤：对经二次碱煮后的葛根废渣进行敲打，形成葛根纤维，
(13)漂白：将葛根纤维进行漂白处理，双氧水H2O2的浓度2.5g/L，浸漂时间10min，温度为85℃，浴比1∶25，
(14)脱水，离心脱水机脱水3min，
(15)给油：将脱胶处理后的葛根纤维加入乳化油，给油油浴浓度2g/L，时间4h，
(16)脱水：离心脱水机脱水3min，
(17)抖松：将团状或束状纤维分解成重量小于0.2g的纤维丛，去掉长度小于5mm的单根短纤维，
(18)干燥：自然干燥24h，得到纺纱用葛根纤维。
所述的乳化油为苎麻乳化油。
由于采用了以上技术方案，本发明的从葛根废渣中制备纺纱用葛根纤维的方法，具有以下特点：
一、采用微波处理葛根废渣，在微波电磁场的作用下，葛根废渣中的极性分子从原来的热运动状态转为跟随微波电磁场的交变而重新排列取向，分子间就会因运动而产生激烈摩擦，微波能量瞬间转化为物质内地热能。可以有效除去木质素、果胶、半纤维素，分离出纤维，由于微波处理采用的是微波技术，不需要用化学药品，对环境没有污染，工艺简单、加工成本低。
二、由于采用了微波-化学脱胶工序，总脱胶周期比单独化学脱胶工艺使用强酸、强碱脱胶工序要短，可以减轻对环境负荷。本发明的脱胶工艺均在常压下进行，由于没有采用高压的脱胶工艺，因此动力消耗少，有利于产业化。
四、能从葛根废渣中分离出纺纱用葛根纤维，将生产葛粉中产生的葛根废渣变废为宝，保护环境，节省资源，为绿色农业提供经济的、环保型的循环生产模型。同时还能增加提高农民收入。
五、开发出的纺纱用葛根纤维是一种天然纤维，一方面可以满足人们对环境友好型的纯天然纤维的需要，另一方面可以减轻纺织行业对棉、麻、毛、丝等的过分依赖，对于优化纺织产业结构、促进社会和谐，保持纺织行业可持续发展具有意义。
本发明的葛根废渣中制备纺纱用葛根纤维的方法可用于纺织加工领域。
【具体实施方式】
从葛根废渣中制备纺纱用葛根纤维的方法。
(1)分拣，把葛根废渣中未被分离的块状的葛根块以及碎沙石等杂物除去。
(2)水洗，把分拣过的葛根废渣充分水洗，除去细小沙石、泥土、未被完全提取的残留葛粉以及长度短小的单根纤维。
(3)干燥，自然干燥24h以上。
(4)抖松，用机械抖松的方法，除掉粘附在葛根纤维上的细小杂质以及5mm以下的单根短纤维。
(5)利用微波照射使纤维本身发热，可以加快胶质的溶解，可有效提高脱胶效果。把经过步骤(1)、(2)、(3)、(4)处理后的葛根废渣进行微波处理，微波频率为2450MHz。微波处理时间不宜过长，以溶液沸腾为止。以便于除去木质素、果胶、半纤维素，从葛根废渣中分离出纤维
(6)水洗：把经过微波辅助脱胶处理后的葛根废渣，进行水洗。由于胶质的溶解，在葛根废渣表面会残留一部分溶解物，通过水洗，把掉残留在葛根废渣表面的杂质去掉。
(7)浸酸：把经水洗后的葛根废渣采用硫酸浸酸处理，硫酸的浓度为2～3g/L，硫酸的浴比为1∶15，温度40～50℃，浸酸1～2h。
(8)水洗：把经浸酸后的葛根废渣，进行水洗10min，去掉残留在葛根废渣的酸液。
(9)一次碱煮：碱煮的条件：NaOH的浓度为10～13g/L，Na2SiO32～3％，苎麻脱胶助剂0.25％，浴比为1∶15，温度为90℃，压力为101.325KPa，时间为2～3h。
(10)水洗：把经过一次碱煮后的葛根废渣，进行水洗20min，去掉残留在葛根废渣表面的杂质及残留物。
(11)二次碱煮：碱煮的条件：NaOH的浓度为5～6g/L，Na2SiO32％，苎麻脱胶助剂0.25％，浴比为1∶15，温度为90℃，压力为101.325KPa，时间为2.5h。
(12)打纤：对二次碱煮后的葛根废渣用圆盘打麻机或打纤棒子进行敲打，去掉已分解而附着在葛根废渣表面的胶质，形成葛根纤维。
(13)漂白：用双氧水H2O2对葛根纤维进行漂白处理，双氧水H2O2的浓度2.5g/L，浸漂时间10min，温度为85℃，浴比1∶25。
(14)脱水，离心脱水机脱水3min。
(15)给油：将脱胶处理后的葛根纤维加入乳化油，给油油浴浓度2g/L，时间4h。目的是减少纤维的摩擦，防止纤维产生静电，以达到加柔、平滑而又有良好抱合性的要求。
(16)脱水：离心脱水机脱水3min。
(17)抖松：将团状或束状纤维分解成重量小于0.2g的纤维丛，去掉长度小于5mm的单根短纤维。
(18)干燥：自然干燥24h，得到纺纱用葛根纤维。
实施例一
按上述工艺流程：
(1)分拣，取葛根废渣10g，进行分拣，除去未被分离的块状的葛根块以及碎沙石等杂物。
(2)水洗，充分水洗，除去细小沙石、泥土、未被完全提取的残留葛粉以及长度短小的单根纤维。
(3)干燥，自然干燥24h。
(4)抖松，用机械抖松的方法，除掉粘附在葛根纤维上的细小杂质以及5mm以下的单根短纤维。
(5)微波处理。微波频率为2450MHz，微波处理时间为5min，微波功率为480W，浴比为1∶20。
(6)水洗：把经过微波处理后的葛根废渣，进行水洗。
(7)浸酸：把经水洗后的葛根废渣采用硫酸浸酸处理，硫酸的浓度为3g/L，硫酸的浴比为1∶15，温度50℃，浸酸1h。
(8)水洗：把经浸酸后的葛根废渣，进行水洗10min。
(9)一次碱煮：碱煮的条件：NaOH的浓度为10g/L，Na2SiO33％，苎麻脱胶助剂0.25％，浴比为1∶15，温度为90℃，压力为101.325KPa，时间为2h。
(10)水洗：水洗20min。
(11)二次碱煮：碱煮的条件：NaOH的浓度为6g/L，Na2SiO32％，苎麻脱胶助剂0.25％，浴比为1∶15，温度为90℃，压力为101.325KPa，时间为2.5h。
(12)打纤：用打纤棒子进行敲打，去掉已分解而附着在葛根废渣表面的胶质，形成葛根纤维。
(13)漂白：双氧水H2O2的浓度2.5g/L，浸漂时间10min，温度为85℃，浴比1∶25。
(14)脱水，离心脱水机脱水3min。
(15)给油：给油油浴浓度2g/L，时间4h。
(16)脱水：离心脱水机脱水3min。
(17)抖松：将团状或束状纤维分解成重量小于0.2g的纤维丛，去掉长度小于5mm的单根短纤维。
(18)干燥：自然干燥24h，得到纺纱用葛根纤维。
实施例二
按上述工艺流程：
(1)分拣，取葛根废渣10g，进行分拣，除去未被分离的块状的葛根块以及碎沙石等杂物。
(2)水洗，充分水洗，除去细小沙石、泥土、未被完全提取的残留葛粉以及长度短小的单根纤维。
(3)干燥，自然干燥24h。
(4)抖松，用机械抖松的方法，除掉粘附在葛根纤维上的细小杂质以及5mm以下的单根短纤维。
(5)微波处理。微波频率为2450MHz，微波处理时间为5min，微波功率为480W，浴比为1∶20。
(6)水洗：把经过微波处理后的葛根废渣，进行水洗。
(7)浸酸：把经水洗后的葛根废渣采用硫酸浸酸处理，硫酸的浓度为2g/L，硫酸的浴比为1∶15，温度50℃，浸酸2h。
(8)水洗：把经浸酸后的葛根废渣，进行水洗10min。
(9)一次碱煮：碱煮的条件：NaOH的浓度为13g/L，Na2SiO3 2％，苎麻脱胶助剂0.25％，浴比为1∶15，温度为90℃，压力为101.325KPa，时间为2h。
(10)水洗：水洗20min。
(11)二次碱煮：碱煮的条件：NaOH的浓度为5g/L，Na2SiO3 2％，苎麻脱胶助剂0.25％，浴比为1∶15，温度为90℃，压力为101.325KPa，时间为2.5h。
(12)打纤：用打纤棒子进行敲打，去掉已分解而附着在葛根废渣表面的胶质，形成葛根纤维。
(13)漂白：双氧水H2O2的浓度2.5g/L，浸漂时间10min，温度为85℃，浴比1∶25。
(14)脱水，离心脱水机脱水3min。
(15)给油：给油油浴浓度2g/L，时间4h。
(16)脱水：离心脱水机脱水3min。
(17)抖松：将团状或束状纤维分解成重量小于0.2g的纤维丛，去掉长度小于5mm的单根短纤维。
(18)干燥：自然干燥24h，得到纺纱用葛根纤维。
实施例三
按上述工艺流程：
(1)分拣，取葛根废渣10g，进行分拣，除去未被分离的块状的葛根块以及碎沙石等杂物。
(2)水洗，充分水洗，除去细小沙石、泥土、未被完全提取的残留葛粉以及长度短小的单根纤维。
(3)干燥，自然干燥24h。
(4)抖松，用机械抖松的方法，除掉粘附在葛根纤维上的细小杂质以及5mm以下的单根短纤维。
(5)微波处理。微波频率为2450MHz，微波处理时间为3min，微波功率为480W，浴比为1∶20。
(6)水洗：把经过微波处理后的葛根废渣，进行水洗。
(7)浸酸：把经水洗后的葛根废渣采用硫酸浸酸处理，硫酸的浓度为2.5g/L，硫酸的浴比为1∶15，温度50℃，浸酸1.5h。
(8)水洗：把经浸酸后的葛根废渣，进行水洗10min。
(9)一次碱煮：碱煮的条件：NaOH的浓度为11.5g/L，Na2SiO3 2.5％，苎麻脱胶助剂0.25％，浴比为1∶15，温度为90℃，压力为101.325KPa，时间为2.5h。
(10)水洗：水洗20min。
(11)二次碱煮：碱煮的条件：NaOH的浓度5.5g/L，Na2SiO3 2％，苎麻脱胶助剂0.25％，浴比为1∶15，温度为90℃，压力为101.325KPa，时间为2.5h。
(12)打纤：用打纤棒子进行敲打，去掉已分解而附着在葛根废渣表面的胶质，形成葛根纤维。
(13)漂白：双氧水H2O2的浓度2.5g/L，浸漂时间10min，温度为85℃，浴比1∶25。
(14)脱水，离心脱水机脱水3min。
(15)给油：给油油浴浓度2g/L，时间4h。
(16)脱水：离心脱水机脱水3min。
(17)抖松：将团状或束状纤维分解成重量小于0.2g的纤维丛，去掉长度小于5mm的单根短纤维。
(18)干燥：自然干燥24h，得到纺纱用葛根纤维。
经上述工艺流程得到的葛根纤维的性能如表1所示。
表1
实施例一 实施例二 实施例三 纤维平均断裂强力(CN/dT) 1.63 1.54 1.61 纤维平均断裂伸长率(％) 5.68 5.54 5.62 纤维细度(dtex) 58.6 55.2 57.3 单纤维长度(mm) 10～59 10～59 10～59