苎麻纤维脱胶的前处理方法

在苎麻的韧皮中，主要成分是纤维素，还含有较多的胶质、木质素、蜡状物质等杂质。其中胶质大都包围在纤维的表面，把纤维素的单纤维胶合在一起而形成原麻（图2-46）。苎麻的原麻纤维比较粗硬，不适合纺纱，纺纱前必须将韧皮中的胶质去除，使苎麻的单纤维相互分离，这一过程就称为脱胶。苎麻脱胶的过程就是从苎麻的韧皮中提取苎麻纤维的过程。原麻经脱胶后的产品称为精干麻。

图2-46　原麻

苎麻可纯纺加工成麻布。也可与化学纤维混纺、交织等。苎麻织物具有凉爽、吸湿、透气的特性，而且刚度高、挺括、不粘身，适合制作夏季衣料。苎麻与涤纶混纺的织物挺括、滑爽、不易起皱，吸湿性和透气性较好，易洗快干，亦是夏季理想的服装面料。

（一）苎麻纤维的化学脱胶

由于苎麻的单纤维细长，强度高，一般都是单纤维形态进行纺纱，所以苎麻脱胶可采用化学脱胶方法。

一般苎麻原麻纤维中含有25%～35%的胶质，其中包括半纤维素、果胶物质、木质素及蜡状物质等。这些杂质对水、酸、碱及氧化剂的稳定性各不相同，但大部分易在高温碱液中被氢氧化钠水解，而纤维素则对氢氧化钠溶液具有较高的化学稳定性，在苎麻的化学脱胶工艺中一般采用以碱液煮练为主的工艺。这样可以有效地去除原麻中的杂质，并保留纤维素成分。为了弥补化学作用的不足，往往还辅以机械作用（如打纤），以达到脱胶的质量要求。

1.常用脱胶工艺流程

（1）一煮法。

原麻拆包、扎把→浸酸→水洗→碱液煮练→水洗→打纤及水洗→酸洗→水洗→脱水→给油→脱水→烘干

该工艺简单，生产的产品适合于纺制高特（低支）纱，用于生产麻线。

（2）二煮法。

原麻拆包、扎把→浸酸→水洗→一次煮练→水洗→二次煮练→打纤及水洗→酸洗→水洗→脱水→给油→脱水→烘干

该工艺较一煮法工艺增加了一次煮练，但第一次煮练用的碱液大都是回用的上一次二煮残液再补充一些新碱液和助剂。第二次煮练用的是新碱液和助剂。该工艺的特点是工艺比较简单，精干麻的质量比一煮法有所提高，适宜于纺中、高特（中、低支）纱，这种纱不能作高档产品。

（3）二煮一练法。

原麻拆包、扎把→浸酸→水洗→一次煮练→水洗→二次煮练→打纤及水洗→酸洗→水洗→脱水→精练→水洗→给油→脱水→烘干

该工艺较二煮法工艺增加了精练工序，因此使精干麻的质量进一步提高，适合于纺制中、低特（中、高支）纱，供生产细、薄织物使用。

（4）二煮一漂法。

原麻拆包、扎把→浸酸→水洗→一次煮练→水洗→二次煮练→打纤及水洗→漂白→酸洗→水洗→脱水→给油→脱水→烘干

该工艺将精练工序改为漂白，可使精干麻的木质素含量降低，纤维质量进一步提高。该工艺生产的精干麻适合于纺制低特（高支）纱，供生产高档苎麻细、薄织物提供原料。

（5）二煮一漂一练法。

原麻拆包、扎把→浸酸→水洗→一次煮练→水洗→二次煮练→打纤及水洗→漂白→酸洗→水洗→精练→水洗→给油→脱水→烘干

该工艺既进行了漂白又进行了精练，降低了木质素的含量，提高了纤维的白度和柔软性，提高了精干麻的可纺性，适合于纺制高支纱。为高档细、薄苎麻产品提供原料。

苎麻脱胶时应根据产品用途选择适当的脱胶工艺。既要使产品符合质量要求，又要尽量缩短工艺流程，以提高生产效率，降低生产成本。

2.苎麻纤维化学脱胶工艺

综合上述生产工艺，通常把苎麻的化学脱胶分为预处理、碱液煮练和后处理三个阶段。而每个阶段又包括若干工序，现分述如下。

（1）预处理。预处理工艺包括拆包、扎把、装笼、预浸等工序。

①拆包、扎把。把进入车间的麻包逐包解开，将每捆割开检验，再把质量相近、洁净的麻束扎成0.5～1.0kg的小把，并剔除各种杂质，为碱液煮练做好准备。

②装笼。将苎麻以每笼500kg的量进行装笼。

③预浸。包括水浸、浸酸、预氯等几种方法。其目的是为了去除原麻中的部分胶质，减轻煮练负担，降低碱液消耗，提高煮练效果，并改善精干麻的质量。

a.水浸。将苎麻浸于90℃以上的热水中，煮30～60min，去除部分水溶性胶质，并使不溶于水的胶质膨化。其优点是预处理条件缓和，纤维损伤小，但脱胶效果较差。

b.浸酸。该工序是目前国内应用最广泛的预处理方法。苎麻的胶质、半纤维素绝大部分可以在酸的作用下水解，而聚合度较高的纤维素比苎麻胶质稳定。胶质包覆在纤维表面，只要处理条件适当，首先水解的是苎麻胶质，它对纤维素的水解起一定的保护作用。但浸酸对木质素的作用并不明显。浸酸工艺中需要注意浸酸浓度、温度及时间必须严格控制，否则仍会引起纤维素大分子的水解从而损伤纤维。浸酸一般使用稀硫酸液，浓度1.5～2g/L，浴比1:10左右，温度40～60℃，时间1～2h。纤维浸酸后应及时进行冲洗和下一工序的加工。

c.预氯。浸酸对胶质中的大多数成分有明显的去除效果，但对去除木质素作用不大。在含木质素较多的原麻中，可采用预氯处理。原麻在碱液煮练之前，预先用次氯酸钠溶液浸渍，使原麻中的木质素转变成氯化木质素，在碱液煮练时就较易去除。但煮练后的纤维不及浸酸处理的洁白，产品质量不稳定，在预氯处理过程中还会逸出有害气体Cl2，故采用该工艺者较少。

图2-47　碱煮后麻

（2）碱液煮练。碱液煮练是苎麻化学脱胶中的重要环节。原麻中的绝大部分胶质都是在这一过程中去除的。因此，碱液煮练的效果好坏，直接影响精干麻的质量。碱液煮练后的麻如图2-47所示。

碱液煮练采用的设备有常压和高压两种方式。常压煮练的优点是，精干麻色泽好，设备简单，有利于实现苎麻脱胶的连续化生产；缺点是煮练时间长，产量低，热效率低，能耗大，容易产生脱胶不匀、夹生等疵点。高压煮练优点是，脱胶均匀，加工时间短，能耗小，是普遍采用的生产加工方式。

与棉纤维相比较，由于苎麻原麻中杂质含量高，所以煮练时耗碱量较大，为了降低杂质在煮练液中的浓度，提高煮练效果，煮练时的浴比也较大。

①烧碱用量。苎麻脱胶通常以烧碱为主练剂。其用量应根据原麻的品质、收获期、预处理情况以及其他助剂使用情况而定。原麻质量差、含胶杂质多的，其碱的用量应适当增加；不同收获期的原麻品质不同，一般头麻、三麻含胶质比二麻高，在煮头麻、三麻时用碱量适当增加；预处理工艺进行得比较完善、到位，用碱量可适当降低；使用效果较好的助剂，有利于碱液与各种杂质作用，可以节约氢氧化钠的消耗量。

在正常情况下，为了降低生产成本，减小污水处理负担，多数工厂第二次煮练的烧碱用量为原麻重的10%左右。在煮练过程中烧碱消耗量为实际用量的70%左右，所以第二次煮练的残液可供下一批麻的第一次煮练之用。

②助剂的选用。为了提高煮练效果，在煮练液中还应添加适当的助剂，如麻用精练剂、水玻璃、亚硫酸钠等。实践证明，煮练液中加入适量的三聚磷酸钠（Na5P3O10），对缩短煮练时间、提高煮练效果是非常有效的。

麻用精练剂的加入主要是促进碱液的渗透、扩散和乳化。加快煮练速度，提高纤维脱胶的均匀度和纤维的质量。

水玻璃（硅酸钠）作为煮练助剂的作用是：硅酸钠在水溶液中形成硅酸，硅酸在水溶液中形成带电荷的胶体离子。胶体离子能吸附煮练碱液中的高价阳离子如高价铁离子Fe3+，防止Fe3+离子沉积在纤维表面而形成锈斑。纤维形成锈斑后性质变脆，强度下降。可纺性及手感将大大下降。另外，硅酸的胶体离子可以防止色素、杂质吸附在纤维的表面上，使精干麻的白度提高，纤维松软。硅酸钠的用量一般为2%，用量过高容易形成硅垢，使纤维的手感粗糙、硬挺，还会有过多的硅垢沉积在纤维上影响织物的后整理加工。现在多用非硅非磷螯合分散剂代替或部分代替水玻璃（硅酸钠）。

亚硫酸钠的主要作用是：

a.亚硫酸钠中的SO2-3为一个反应性基团，可与木质素反应生成木质素磺酸而溶于水，具有去除木质素的作用；

b.亚硫酸钠具有一定的还原性，在煮练液中加入亚硫酸钠有利于去除煮练液中的氧气，反应式如下：(www.xing528.com)

2Na2SO3+O2→2Na2SO4

亚硫酸钠的加入能有效防止纤维素纤维的氧化。

③煮练温度和时间。苎麻煮练分常压和高压煮练两种方法。目前多数工厂采用的是高压二煮法工艺，煮练的压力一般为196kPa（2kgf/cm2左右），温度在120℃左右，煮练的时间一般是：头煮为1～2h，二煮为4～5h。

④煮练浴比。煮练锅中原麻的重量与溶液重量之比称为浴比。如前所述，由于苎麻原麻中杂质含量高，一般采用较大浴比，以使脱胶均匀，纤维松散，色泽浅淡。一般高压煮练浴比为1:10左右，常压煮练为1:15左右。但浴比过大，将使产量降低，用碱量和能源消耗增加，相应增加了生产成本。

（3）后处理。后处理的目的是进一步去除残留杂质，使纤维柔软、松散、分离，以提高其可纺性，还可改善纤维的色泽及表面性能。后处理工艺包括：打纤、酸洗、水洗、漂白、精练、给油、脱水和烘干等。

图2-48　打纤后麻

①打纤。打纤又称敲麻（拷麻），它是利用机械的槌击和水力的喷洗作用，将已被碱液破坏的胶质从纤维表面清除掉，使纤维相互分离、松散、柔软。打纤后麻如图2-48所示。

②酸洗。酸洗是用1～2g/L的稀硫酸中和纤维上残余的碱液，并去除纤维上吸附的残胶等有色物质及残余的金属离子，使纤维松散、洁白手感柔软。

③冲洗。冲洗是为了洗去纤维上的酸液，还可继续去除纤维上残留的胶质，使纤维表面清洁、柔软。

④漂白。漂白是选择性的工序，是否需要，要根据苎麻的用途来确定。例如，用于纺低特（高支）纱或与化纤混纺，一般都要进行漂白，若用于纺制高特（低支）纱或麻线，则不必漂白。漂白除提高白度外，还可降低纤维中木质素及其他杂质的含量，从而进一步改善纤维的润湿性和柔软性，提高纤维的可纺性。

苎麻漂白多采用次氯酸钠浸漂。苎麻的次氯酸钠漂白需要在碱性条件下进行，应避免在中性条件下进行。因为在中性条件下，纤维的损伤严重；在酸性条件下，漂白速度快，且对纤维的损伤小，但氯气的逸出严重，污染环境，损害操作人员的身体健康。在设备密封、通风良好的情况下，仍在使用；在碱性条件下，次氯酸钠的消耗较酸性条件下少，有效氯的分解逸出也较缓和，纤维的漂白效果尚可。

苎麻次氯酸钠漂白的工艺处方及条件：有效氯浓度1～1.5g/L，温度为室温，时间为30～45min,pH=9～11。在漂白加工之后必须进行脱氯处理。脱氯处理有两种方法：一是采用还原剂洗涤漂白过的麻纤维，常用的还原剂有硫代硫酸钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠等；二是采用无机酸洗涤，以除去吸附于纤维上的次氯酸盐。由于硫酸的价格低廉，故一般工厂使用硫酸进行酸洗，工艺参数为：硫酸浓度1.5～2.5g/L，常温，加工时间为3～5min。

⑤精练。精练也是苎麻脱胶工艺中的选择性工序，当产品用于纺制低特纱、织造细薄织物时，要求纤维具有较高的细度，较好的松散性、柔软性和白度时，需要进行精练。精练是将酸洗或漂白过的脱胶麻用稀烧碱及纯碱溶液（有时还加些麻用精练剂、合成洗涤剂等）煮2～6h。精练后纤维中的残胶率进一步降低，白度也有所提高。

图2-49　给油后麻

⑥给油。在脱胶过程中纤维受各种化学药剂的作用后，油脂、蜡质去除殆尽，此时纤维变得硬脆，表面粗糙。此外，纤维中少量的残胶，经烘干后也能使纤维黏结成束状，造成梳纺的困难。所以在纤维烘干之前需要进行给油处理，以改善纤维的表面状态，增加纤维的松散性及柔软程度，适应梳纺工程的要求。给油是将离心脱水后的麻纤维扯松，浸入已调制好的乳化液中，保持一定浴比，在一定温度下浸渍一段时间。给油后麻如图2-49所示。

⑦脱水、烘干。把经过给油处理的麻纤维在离心脱水机中脱水，然后抖松、理顺，便可进行烘干。烘干通常在帘式烘干机上进行。规模较小的练麻厂也可采用阴干、晒干或烘房烘干等方法。

（二）苎麻纤维的生物脱胶

常规的化学脱胶，需要采用强酸强碱、高温高压等加工方法，对环境造成了极大的影响，成本也较高。生物脱胶生产的精干麻，纤维蓬松、手感柔软、强力高、光泽柔和、可纺性能优良。与化学脱胶相比，生物脱胶具有许多优点：一是通过生物酶、微生物等直接作用于苎麻胶质，作用条件温和，可以消除强酸、强碱及高温对纤维的损伤，不但提高了脱胶率，还保留了纤维原有的形态结构，大幅改善其纺织性能；二是降低能耗，减少了各类助剂的使用；三是减少了脱胶废水中污染物的排放量，降低了对环境的影响。

生物脱胶法主要有酶脱胶、酶—化学联合脱胶、微生物脱胶等。

1.生物酶脱胶

生物酶脱胶是直接利用脱胶酶制剂或者脱胶菌株产生的经过纯化的酶作用于苎麻上，用酶促反应取代化学反应，利用生物酶的专一性，作用条件温和，不产生化学污染来完成苎麻脱胶。其作用原理是利用酶的生物活性，降解苎麻纤维外包裹的胶质复合体，从而使纤维分离出来。在苎麻所含胶类物质中，果胶像黏着剂一样将各种胶质组分黏结在一起。只要能有效地脱去果胶，其他胶质就相对容易去除。所以，在用生物酶制剂脱去苎麻的胶质成分时，主要是用果胶酶脱去苎麻中的果胶物质。当然苎麻脱胶还依赖于其他多糖降解酶的协同作用。总的来说，脱胶酶类中果胶酶对苎麻脱胶的效果有着直接的影响。

（1）苎麻脱胶酶的种类。在生物酶脱胶的过程中，常见的酶有果胶酶、半纤维素酶和木质素降解酶等。这三种酶类的组成都比较复杂，每一类都是一个复杂的酶类。酶脱胶的关键酶类主要为果胶酶和半纤维素酶，木质素降解酶所起的作用相对较小。

①果胶酶。果胶酶是指分解果胶质的一类含多种酶的复合酶。按专一性、对糖苷键作用机理、切断方式等，大致可分9种组分，包括果胶甲酯酶、多聚半乳糖醛酸酶、裂解酶、原果胶酶等。作为苎麻酶脱胶的关键酶，果胶酶的活力决定着酶脱胶的效率。

②半纤维素酶。半纤维素酶类包括甘露聚糖酶、木聚糖酶、多聚半乳糖酶等。由于甘露聚糖是苎麻半纤维素最主要的成分，故酶脱胶过程中所需的半纤维素酶主要为甘露聚糖酶。

③木质素降解酶。苎麻中所含的木质素，是具有三维结构的芳香族高聚物，由各种C—C键联结在一起。正是因为木质素的这种特殊结构，微生物几乎不能通过水解方式进行水解。因为苎麻中木质素含量很低，不是脱胶的主要对象，故一般不考虑该物质分解所需的酶类。

生物酶脱胶，一般采用复合酶。

（2）酶脱胶工艺。

①工艺流程。

原麻扎把→装笼→浸酶处理→洗麻→打纤→漂洗→给油→脱油→抖麻→烘干

②工艺参数。酶处理浴比为1：（10～15），温度为45～55℃，pH=7～8，时间为4～6h。浸酶后用80～100℃热水反复冲洗，拷麻4～6圈，采用氧漂工艺，正常给油。

酶处理时需保证苎麻能全部浸泡在酶液中。酶脱胶浸泡的时间长短以酶对胶质的催化降解达到最佳为准。时间太短达不到脱胶的效果，时间太长耗时耗能，生产效率和生产能力降低，脱胶成本增高。原麻经酶液浸泡后，胶质已经催化降解，但部分胶质虽与纤维分离却还附着在纤维表面，将浸泡后的酶液排出后，用热水反复冲洗。

2.酶—化学联合脱胶

酶—化学联合脱胶就是先用相关的酶制剂处理苎麻，使得原麻中的胶质的分子结构发生较大变化，胶质复合体的稳定性受到破坏，其中的大分子之间有较大的空隙，活化了这些大分子的化学反应性能，提高了大分子对碱的敏感性。然后，在较短的时间内利用较稀的碱液除去酶脱胶后残余的胶质。

酶—化学联合脱胶的工艺流程：

原麻扎把→装笼→浸酶处理→碱煮→洗麻→打纤→漂洗→给油→脱油→抖麻→烘干

由上述流程可以看出，在酶—化学联合脱胶工艺中，是利用酶作用取代了化学脱胶过程中的一次碱煮，而且可以降低二次碱煮中碱的浓度，缩短碱煮的时间。酶—化学联合脱胶工艺中的碱煮工艺区别于化学脱胶，作为酶脱胶的补充通常可以在常压、低碱条件下进行精练，保证残胶率达到2%以下。

酶—化学联合脱胶法生产的精干麻产品在质量上要优于化学脱胶的产品，且残胶率比化学脱胶低，可纺性、单纤维分散性和纤维强度均明显提高。

3.微生物脱胶

微生物脱胶是把经过筛选的脱胶菌株种到苎麻上，以苎麻上的胶质为营养源，让脱胶菌在苎麻上大量繁殖，在脱胶菌繁殖过程中，分泌出酶物质来分解胶质，使高分子量的果胶及半纤维素等大分子分解成低分子物质而溶于水中，即在缓和的条件下进行的一系列“胶养菌，菌产酶，酶脱胶”的生化反应。

在微生物脱胶过程中，最重要的一步就是菌株的筛选，而这步是相当烦琐的。菌株筛选涉及菌株分布的广泛性、生长的快速性、营养特异性及脱胶高效性。

微生物脱胶的工艺流程：

菌种制备→原麻扎把→装笼→接种发酵→微生物脱胶→洗麻→打纤→漂洗→给油→脱油→抖麻→烘干