服用汉麻基Lyocell纤维

2021-08-07MeisterKosanSigmundPaulitz

国际纺织导报 2021年4期

F.Meister，B.Kosan，I.Sigmund，J.Paulitz

1.Thuringian纺织与塑料研究所(TITK)(德国) 2.Saxon纺织研究所(STFI)(德国) 3.天然纤维技术工程办公室(NFT)(德国)

汉麻是当今应用最广泛的纤维之一，主要用于石油或药品生产以及特种纸和天然纤维的制造。汉麻纤维具有纤维细度不匀、纤维直径较大的特点。Lyohemp纤维的开发实现了生产纤维线密度小、纱线条干均匀度、强度可与普通再生纤维素纤维，尤其是莱赛尔(Lyocell)纤维相媲美的目标。

加工Lyohemp纤维的第一步包括为汉麻短纤维和未经沤麻的汉麻韧皮(HBS)确定合适的碱煮和漂白工艺，该工艺由捷克的OP Papirna(OPP)公司完成。改进后的碱煮工艺可降低浆粕中有机杂质的含量，提高纤维素纤维的产量(图1)。首先需在约160 ℃的温度，卡帕值为5的条件下，添加质量分数约25%的NaOH以最大程度地降低浆粕中木质素的含量，这一条件下纤维素纤维的提取率约为60%～62%。

图1 改性的碱煮工艺对卡帕值和纤维提取率的影响

为进一步调整浆粕的聚合度，需改进漂白工艺，包括对浆粕进行氧化和碱(次氯酸钠)处理，同时采用特殊螯合剂络合含量较高的重金属和碱金属离子。表1为经处理后的汉麻浆粕的特性。

表1 汉麻浆粕的特性

由铜胺溶液法测定的大麻浆粕的聚合度偏高，可通过小幅降低纺丝原液中纤维素的浓度使聚合度值达到可接受范围，也可降低浆粕中有机和无机杂质的浓度并达到加工的要求。铁和钙离子浓度的少量上升并不会使溶剂的分解温度，也即设定温度降低，也不会使纺丝原液中钙盐结晶程度增加。综上，汉麻浆粕的各项参数良好，可应用于N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)溶解液中。

由表1知，除汉麻浆粕的聚合度外，其他指标符合Lyocell纤维工艺的需求，下一步需确定开发合适聚合度的汉麻纤维的工艺。通过混合内切、外切纤维素酶的酶处理方法调节汉麻浆粕聚合度，根据所选的混合物将汉麻浆粕的聚合度调节在目标值附近，使浆粕的相对分子质量分布和聚合度达到相应的指标要求(图2)，不同配方酶处理方法获得的试样参数列于表2。

图2 酶处理后汉麻浆粕的相对分子质量分布和聚合度的变化

表2 不同配方酶处理后汉麻浆粕的相对分子质量及其分布等参数值

接下来，通过调整纤维素的浓度使聚合度达到优选值，即可将汉麻浆粕直接溶于NMMO溶液中。光学显微镜和颗粒测量结果均表明纤维素在NMMO溶液中可均匀溶解。该溶液的流变性质的测量结果显示，其与含普通木浆的溶解液的黏度值在同一数量级。通过典型的干湿纺丝设备可轻易并安全地对纺丝原液进行纺丝。所得Lyohemp短纤维的物理性能与普通的Lyocell纤维相当(表3)，两种纤维之间的主要区别体现在Lyohemp纤维中的灰分含量(二氧化硅)较高。

表3 纺丝原液和Lyohemp纤维的特性

在德国STFI研究所的带领下，对较低线密度的Lyohemp纤维进行纺纱工艺加工，并获得了低支数纱线。该纱线的强度和条干均匀度可与众所周知的再生纤维素纤维，如黏胶(CV)纤维和莫代尔(CMD)纤维相比拟(图3)。与天然汉麻纤维相比，Lyohemp(CLY HA)的纱线条干均匀度明显较低，但纱线的强度略低。