芦荟纤维的制备装置制造方法

文档序号:1678689阅读:472来源:国知局
芦荟纤维的制备装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及再生纤维合成领域,公开了一种芦荟纤维的制备装置,包括依顺序首尾相连的搅拌装置、纺丝装置、牵伸装置以及后处理装置;其中,搅拌装置用于将超细芦荟粉体或者芦荟原液与再生胶原液按比例进行混合制成混合溶液;纺丝装置用于通过纺丝孔挤压形成细流,细流进入含有H2SO4、Na2SO4以及ZnSO4的凝固浴液中被中和凝固形成溶胀丝条;牵伸装置用于将溶胀丝条进行拉升得到塑化纤维;后处理装置用于对塑化纤维进行水洗,并通过洗脱进行脱硫以及脱酸处理后得到成品纤维。本发明的优点在于,可以直接制得具有良好的天然杀菌效果的芦荟纤维具有较好的,生产效率高,具有良好的实用价值。
【专利说明】芦荟纤维的制备装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及再生纤维合成领域,特别涉及一种芦荟纤维的制备装置。
【背景技术】
[0002]芦荟属为百合科(Liliaceae)的一属,灌木状肉质植物、也称多浆植物。芦荟的叶片中含有超过二百种化合物,当中包括有20种矿物质、18种氨基酸、12种维生素及其他各种不同的养分,包括多种黏多糖、脂肪酸、蒽醌类及黄酮类化合物、糖、活性酶等。蒽醌类又名安特拉归农综合体(Anthraquinone complex),有消毒杀菌的功效,主要存在于汁液里,可用在医学上,也可用在美容上。由于芦荟具有较好的美容、杀菌的功效,且具有绿色环保的特性因而为大众所喜爱。
[0003]但是芦荟汁液粘稠,使用不便。直接涂抹于皮肤,往往会沾染在衣物上,造成不便,而芦荟的杀菌功能往往有需要进行外敷方能见效。现有技术中,为了能够将芦荟的有效成分引入纤维中,往往使用了再生纤维技术,但是制备芦荟纤维的过程仍然在现有的再生纤维制备装置上进行。由于芦荟本身的性质特点,使用现有装置制备芦荟纤维,往往会对芦荟中的有效成分造成较大的破坏,降低了制成的芦荟纤维的杀菌功效。因此,有必要针对芦荟纤维的实际特点,研制一种专门针对于芦荟纤维制备的装置。

【发明内容】

[0004]本发明针对现有技术所制得的芦荟纤维无法保留其最大的杀菌功效的缺点,提供了一种新型的芦荟纤维的制备装置。
[0005]为实现上述目的,本发明可采取下述技术方案:
[0006]芦荟纤维的制备装置,包括依顺序首尾相连的搅拌装置、纺丝装置、牵伸装置以及后处理装置;其中,
[0007]搅拌装置用于将超细芦荟粉体或者芦荟原液与再生胶原液按比例进行混合,充分搅拌后令超细芦荟粉体或者芦荟原液与再生胶原液之间混合均匀制成混合溶液;
[0008]纺丝装置用于通过纺丝孔挤压形成细流,细流进入含有H2S04、Na2S04以及ZnSO4的凝固浴液中被中和凝固形成溶胀丝条;
[0009]牵伸装置用于将溶胀丝条进行拉升得到塑化纤维;
[0010]后处理装置用于对塑化纤维进行水洗,并通过洗脱进行脱硫以及脱酸处理后得到成品纤维;
[0011]其中,超细芦荟粉体为经过超微粉碎后的芦苇纤维组织,芦荟原液为将芦荟组织压榨后得到的浆液;再生胶原液为植物性纤维通过碱液液化后得到的纤维素溶液。
[0012]于本发明的实施例中,还包括浸溃装置;所述浸溃装置用于制备再生胶原液,将植物性纤维浸溃于碱液中,其中碱液浓度为220g/L-240g/L,浸溃温度为20°C _30°C,浸溃时间为 2min-5min。
[0013]于本发明的实施例中,还包括压榨装置;所述压榨装置用于将浸溃后的植物性纤维进行压榨除去多余碱液得到碱纤维素,压榨机的压榨度为2.8-3.3。
[0014]于本发明的实施例中,还包括粉碎装置;所述粉碎装置用于将植物性纤维进行粉碎得到粉碎纤维,粉碎纤维的微粒尺寸为0.lmm-5.0mm。
[0015]于本发明的实施例中,还包括老成装置;所述老成装置用于将粉碎纤维保持在恒温下进行老成;所述老成装置进行老成时,尚需要在恒温条件下的粉碎纤维内加入碱介质以提高粉碎纤维的聚合度。
[0016]于本发明的实施例中,所述老成装置为可以保持内部恒温条件为28°C -32°C,恒温时间大于6h_8h的老成鼓或者老成箱。
[0017]于本发明的实施例中,还包括黄化装置;所述黄化装置用于对植物性纤维进行黄化处理,黄化时需在植物纤维中加入碱液并加入CS2,其中,加入CS2的量为植物性纤维中甲基纤维素含量的33%wt-36%wt。
[0018]于本发明的实施例中,还包括脱泡装置;所述的脱泡装置用于脱除混合溶液中的气泡,经脱泡装置脱除气泡后的混合溶液中的气泡含量少于0.001%。
[0019]于本发明的实施例中,还包括过滤装置;所述过滤装置与搅拌装置相连接,用于过滤混合溶液;所述过滤装置由多层织物或者植物性纤维层经相互交迭层叠而成。
[0020]根据上述制备装置制备得到的芦荟纤维。
[0021]本发明具有以下显著的技术效果:
[0022]适用于制备芦荟纤维,可以得到一种具有较好的抗菌效果的芦荟纤维,在于其他纤维,例如棉纱,混纺后,混纺面料亦可以获得芦荟纤维的抗菌效果。所制得的芦荟纤维可以保留再生纤维原有的性能指标,所制得的纤维不会因为加入芦荟成分而导致纤维性能指标的下降。
【专利附图】

【附图说明】
[0023]图1为芦荟纤维的制备装置的连接结构示意图。
[0024]图2为大肠杆菌抗菌实验的抗菌效果图。
[0025]图3为金色葡萄球菌抗菌实验的抗菌效果图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0027]实施例1
[0028]芦荟纤维的主要由纤维原料,通常从植物性纤维原料出发进行制备。而芦荟纤维的基体为粘胶基,黏胶由葡萄糖剩基大分子组成,通过在纤维素纤维纺丝时将芦荟萃取液加入再生纤维内值得的一种多功能新型纤维,所制得的芦荟纤维在保持植物性纤维原有的优良性能的基础上,改善了回潮率以及染色性能,同时在纤维中引入了芦荟所特有的抗菌效果。于本实施例中,主要以棉浆柏为主要原料,通过碱浸、压榨、老成、黄化、混合、过滤、脱泡、熟成、纺丝、精练、干燥等工序制成。芦荟纤维中所加入的芦荟原液由新鲜芦荟组织得至|J,含有丰富的天然E、C、A及B族维生素,钾、锌、硒等矿物元素和氨基酸等。
[0029]芦荟纤维的制备装置,如图1所示,包括依顺序相连的浸溃装置100 (浸溃桶)、压榨装置200 (压榨机)、粉碎装置300 (预粉碎辊、细粉碎机)、老成装置400 (高温老成鼓)、黄化装置500 (黄化溶解机)、搅拌装置600 (通常使用搅拌机,一般可以采用的搅拌机型号为SH01-JB,为了能够提高最后所制造的芦荟纤维的效果,可以采用特殊的搅拌机,具体参数参见具体步骤)、过滤装置700 (连续筛滤机)、脱泡装置800 (静置脱泡桶)、纺丝装置900(可使用的纺丝机为SHOl-FS:包括反应斧、计量泵、鹅颈管、喷丝头以及凝固槽,凝固槽用于凝固浴,作为优选的,可以采用特制的纺丝机,纺丝机的要求参见一下具体步骤)、牵伸装置1000 (所使用的喂丝机的型号可以是SH01-WS,包括塑化槽以及牵伸机SH01-QS,其中,塑化槽用于进行塑化浴)以及后处理装置1100 (包括水洗、酸洗以及脱硫装置)。上述装置首尾相连,组成可以用于制备芦荟纤维的制备装置。
[0030]具体而言,所述浸溃装置100 (于本发明的实施例中采用的是浸溃桶)用于制备再生胶原液,使得植物性纤维浸溃于碱液中,其中碱液浓度为220g/L-240g/L,浸溃温度为200C _30°C,浸溃时间为 2min-5min。
[0031]所述压榨装置200 (为压榨机)用于将浸溃后的植物性纤维进行压榨除去多余碱液得到碱纤维素,压榨机的压榨度为2.8-3.3。
[0032]粉碎装置300 (通常使用前后相连的预粉碎辊以及细粉碎机)用于将植物性纤维进行粉碎得到粉碎纤维,粉碎纤维的微粒尺寸为0.lmm-5.0mm。
[0033]老成装置400 (为高温老成鼓)用于将粉碎纤维保持在恒温下进行老成;所述老成装置400进行老成时,尚需要在恒温条件下的粉碎纤维内加入碱介质以提高粉碎纤维的聚合度,所使用的碱介质为NaOH,所述老成装置400为可以保持内部恒温条件为28°C ~32°C,恒温时间大于6h-8h的老成鼓或者老成箱。老成完毕后在20°C -22°C的温度下进行冷却。
[0034]黄化装置500 (采用黄化溶解机)用于对植物性纤维进行黄化处理,黄化时需在植物纤维中加入碱液并加入CS2,其中,加入CS2的量为植物性纤维中甲基纤维素含量的33%wt-36%wto
[0035]搅拌装置600 (搅拌机SH01-JB)用于将超细芦荟粉体或者芦荟原液与再生胶原液按比例进行混合,充分搅拌后令超细芦荟粉体或者芦荟原液与再生胶原液之间混合均匀制成混合溶液;搅拌时间为20min-40min。
[0036]搅拌装置600后尚需要连接过滤装置700。所述过滤装置700用于过滤混合溶液;所述过滤装置700 (采用连续筛滤机)由机织布、针织布或者超细纤维针刺复合材料经相互交迭层叠而成。根据情况可以一层或者多层;在实际生产中也可采用KKF连续过滤机过滤。
[0037]脱泡装置800 (采用静置脱泡桶)与过滤装置700相连接,用于脱除混合溶液中的气泡,经脱泡装置800脱除气泡后的混合溶液中的气泡含量少于0.001%。
[0038]纺丝装置900用于通过纺丝孔挤压形成细流,细流进入含有H2S04、Na2SO4以及ZnSO4的凝固浴液中被中和凝固形成溶胀丝条;凝固浴液中的组分包括100.0g/L-120.0g/L的 H2S04、260.0g/L-300.0g/L 的 Na2SO4 以及 11.0g/L-12.0g/L 的 ZnSO4,相对现有的凝固浴,本实施例中的凝固浴的浓度和温度都有所改变,以适应混合溶液。
[0039]牵伸装置1000用于将溶胀丝条进行拉升得到塑化纤维;将溶胀丝条进行拉伸得到塑化纤维。混合原液压过喷丝孔道时,受喷丝孔壁的摩擦,大分子缔合体沿小孔轴向排列而稍微取向,但这种取向是极不稳定的,混合原液内的再生胶被压出喷丝孔道而进入凝固浴液时,由于孔口膨化效应,使大分子处于混乱的无定向状态,所得的纤维没有实用价值。为了提高纤维的物理机械性能,必须对刚成形的纤维进行塑性牵伸,使大分子沿纤维轴的取向度大大提高,增加了分子间的氢键数及其他类型的分子间力,使纤维承受外加张力的分子链数目增加,从而显著提高了纤维的断裂强度,降低了纤维的断裂伸长率,纤维的耐磨性明显提闻。
[0040]纤维的总牵伸一般控制在85%至120%,第一牵伸装置(喷丝头一凝固槽(凝固浴)一喂丝机的喂丝辊)、第二牵伸装置(喂丝机的喂丝棍一塑化槽(塑化浴)一牵伸机的牵伸辊)、第三牵伸装置(牵伸机的牵伸辊——水洗机的水洗辊)及纤维的松弛回缩装置(水洗机的水洗棍——干燥机的干燥辊)。第一牵伸装置、第二牵伸装置、第三牵伸装置及纤维的松弛回缩装置必须调配得当,才能获得良好的效果。
[0041]第一牵伸装置(喷丝头一凝固槽(凝固浴)一喂丝机的喂丝辊):喷丝头牵伸装置对混合原液从喷丝头喷出时处于粘流态的细流进行的拉伸,此时需要相对减小对喷头的拉伸,第一牵伸一般控制在40%至60%,否则容易造成断头和毛丝。
[0042]第二牵伸装置(喂丝机的喂丝棍——塑化槽(塑化浴)——牵伸机的牵伸辊):第二牵伸装置指喂丝棍到牵伸辊之间的拉伸,一般控制在35%至40%。第二牵伸通常在塑化浴中进行,塑化浴温度一般为95°C -98°C, H2SO4浓度10g/L_30g/L。对刚离开凝固浴的丝条,虽然已均匀凝固,但尚未完全再生,在高温的低酸热水浴中,丝条处于可塑状态,大分子链有较大的活动余地,加以强烈拉伸,,使大分子和缔合体沿拉伸方向取向。
[0043]第三牵伸装置(牵伸机的牵伸棍一水洗机的水洗辊):第三牵伸指牵伸辊到水洗辊之间的拉伸,一般控制在10%至20%。
[0044]纤维的松弛回缩装置1004:丝条经过前面三个拉伸阶段的强烈拉伸后,大分子大多沿拉力的方向取向,大分子的作用力很强,大分子几乎处于僵直状态。纤维的断裂强度虽然较高,但伸长和钩接强度较低,脆性较高,纤维的实用性较差,故在拉伸后给予纤维适当回缩,回缩控制在-3%至_5%,以消除纤维的内应力,在不过多损害纤维强度的强度下,改善纤维的脆性,使纤维的伸长和钩接强度有所提高。
[0045]后处理装置1100 (水洗一酸洗一脱硫):用于对塑化纤维进行水洗,并通过洗脱进行脱硫以及酸洗处理后得到成品纤维。
[0046]具体步骤为:纺丝一塑化牵伸一后处理一上油一烘干一卷绕。
[0047]其中,后处理步骤使用后处理装置1100,后处理装置1100包括水洗装置1101、酸洗装置1102以及脱硫装置1103。
[0048]水洗装置1101 (水洗机):对塑化纤维进行水洗的目的是洗去纤维上的硫酸、硫酸盐、化学处理药液以及在以上各个步骤中生成的杂志,于本实施例中,一次水洗温度控制在60 0C -70。。。
[0049]酸洗装置1102:酸洗装置1102用于水洗后的脱酸,脱酸的酸洗液采用HC1,一般酸洗液浓度2g/L至3g/L的HC1,为了降低对纤维的影响,采用常温处理。在酸的作用下纤维会发生膨润,纤维的干态和湿态强度下降而伸长增加,相对现有的酸洗条件,需要适当地降低酸洗的浓度。
[0050]脱硫装置1103:水洗后还要进行脱硫处理,从塑化拉伸机出来的丝束,含有
0.3%-0.5%的硫,会破坏纤维中所含芦荟的有效成分,经过高温水洗后,纤维表面的硫磺降到0.1%-0.2%,因此需进一步化学处理,使硫磺含量降到0.02%以下。脱硫剂采用NaOH,一般碱液浓度 3-6±0.5g/LNa0H,温度 65_80°C。[0051]此外,还包括首尾依次相连接的上油装置1200、烘干装置1300以及卷绕装置1400,后处理装置1100与上油装置1200相连接。
[0052]上油装置1200:为了调节纤维的表面摩擦力,使纤维的手感柔软平滑,有良好的开松性和抗静电性,又有适当的抱合力。纤维的上油率直接影响上油效果。上油率过高或过低,都不能起到调节纤维表面摩擦力的作用,特别是过高的上油率会影响纤维中芦荟有效成分的作用,因此,上油率控制在0.15%-0.3%为宜。纤维的上油率,是通过调节油浴中油剂的浓度及PH值来控制的。于本实施例中,上油浴组成为:油剂1.0-1.2g/L,油剂采用市场上购买的通用制剂,温度控制在400°C _600°C,优选为500°C,上油率:1_3%,优选为2%。
[0053]烘干装置1300 (烘干机):烘干温度一般控制在80-90°C,烘干后纤维含水率一般为 6%-8%。
[0054]卷绕装置1400 (卷绕机):将纤维卷绕后,根据需要切断成为棉型、中长型、毛型纤维。
[0055]本实施例中,超细芦荟粉体为经过超微粉碎后的芦苇纤维组织,芦荟原液为将芦荟组织压榨后得到的浆液;再生胶原液为植物性纤维通过碱液液化后得到的纤维素溶液。
[0056]研究发现,芦荟中有80多种药用成分和10多个方面的药理作用,经过测试,由上述步骤得到的成品纤维由于保留了芦荟中的有效成分,具有较好的抗菌效果。
[0057]为了能够进一步地描述上述技术方案并验证其具体效果,于实施例中还包括以下的验证例:
[0058]首先制备再生胶原液,将植物性纤维浸溃于浸溃装置100的碱液中,其中,使用的碱液为NaOH溶液,碱液浓度为220g/L,浸溃温度为20°C,浸溃时间为2min。用压榨装置200将浸溃后的植物性纤维进行压榨除去多余碱液得到碱纤维素,压榨机的压榨度为2.8。使用粉碎装置300将碱纤维素进行粉碎得到粉碎纤维,粉碎纤维的微粒尺寸为0.1mm0在粉碎纤维内加入碱介质NaOH,于28°C恒温条件下在老成装置400内老成6h以氧化降解,老成完毕后在20°C温度下进行冷却。将老成后的粉碎纤维送入黄化装置500,向黄化装置500中加入浓度为80g/L的NaOH碱液,然后加入植物性纤维中甲基纤维素含量33%wt的CS2,黄化处理时保持碱液温度18°C,黄化时间70min制得再生胶原液。使用搅拌装置600将再生胶原液与芦荟原液进行混合,搅拌20min制成混合溶液。用过滤装置700过滤混合溶液。用脱泡装置800脱除混合溶液内的气泡含量少于0.001%。混合溶液通过纺丝装置900的喷丝孔后形成细流。用牵伸装置1000进行牵伸,首先,第一牵伸指纺丝装置的喷丝头与喂丝机的喂丝辊之间,细流进入含有100.0g/L的H2S04、260.0g/L的Na2SO4以及11.0g/L的ZnSO4的凝固浴液中,在47°C条件下进行凝固浴,以40%至60%的牵伸率拉伸细流;第二牵伸指喂丝棍到牵伸辊之间的拉伸,一般控制在35%至40%,在95°C条件下,浓度为10g/L的H2SO4溶液中进行拉;第三牵伸指牵伸辊到水洗辊之间的拉伸,一般控制在10%至20% ;之后使用松弛回缩装置1004给予纤维适当回缩,回缩控制在-3%至-5%。
[0059]回缩后依次进行水洗:在60°C的条件下使用水洗装置1101进行水洗。后处理后使用上油装置1200在油剂浓度为1.0g/L,温度为400°C的条件下进行油浴上油。使用烘干装置1300脱水烘干后得到最终的芦荟纤维成品。对成品进行抗菌实验,抗菌实验如图2-3所示,采用以本验证例所制的芦荟纤维与棉纤维混纺后得到双罗纹织物,锭速为3000r/min,理论捻系数为440,纱线线密度为36tex,织物采用双罗纹组织,横密为43个线圈/5cm,纵密为38个线圈/5cm,其中含有75%的芦荟纤维以及25%的棉纤维,分别进行抑菌试验。图2-3中,培养皿左边为纯棉双罗纹织物,培养皿右边为上述混纺双罗纹织物。培养24h后,得到抑菌率分别为78.23% (大肠杆菌)以及78.57% (金黄色葡萄球菌)。
[0060]其余验证例则采用如下表1-2所记载的条件:
[0061]表1
[0062]
【权利要求】
1.一种芦荟纤维的制备装置,其特征在于,包括依顺序首尾相连的搅拌装置(600)、纺丝装置(900)、牵伸装置(1000)以及后处理装置(1100);其中, 搅拌装置(600)用于将超细芦荟粉体或者芦荟原液与再生胶原液按比例进行混合,充分搅拌后令超细芦荟粉体或者芦荟原液与再生胶原液之间混合均匀制成混合溶液; 纺丝装置(900)用于通过纺丝孔挤压形成细流,细流进入含有H2S04、Na2S04以及ZnSO4的凝固浴液中被中和凝固形成溶胀丝条; 牵伸装置(1000)用于将溶胀丝条进行拉升得到塑化纤维; 后处理装置(1100 )用于对塑化纤维进行水洗,并通过洗脱进行脱硫以及脱酸处理后得到成品纤维; 其中,超细芦荟粉体为经过超微粉碎后的芦苇纤维组织,芦荟原液为将芦荟组织压榨后得到的浆液;再生胶原液为植物性纤维通过碱液液化后得到的纤维素溶液。
2.根据权利要求1所述的芦荟纤维的制备装置,其特征在于,还包括浸溃装置(100);所述浸溃装置(100)用于制备再生胶原液,将植物性纤维浸溃于碱液中,其中碱液浓度为220g/L-240g/L,浸溃温度为 20°C _30°C,浸溃时间为 2min_5min。
3.根据权利要求1所述的芦荟纤维的制备装置,其特征在于,还包括压榨装置(200);所述压榨装置(200)用于将浸溃后的植物性纤维进行压榨除去多余碱液得到碱纤维素,压榨机的压榨度为2.8-3.3。
4.根据权利要求1所述的芦荟纤维的制备装置,其特征在于,还包括粉碎装置(300);所述粉碎装置(300)用于将植物性纤维进行粉碎得到粉碎纤维,粉碎纤维的微粒尺寸为0.lmm-5.0mm0
5.根据权利要求1所述的芦荟纤维的制备装置,其特征在于,还包括老成装置(400);所述老成装置(400)用于将粉碎纤维保持在恒温下进行老成;所述老成装置(400)进行老成时,尚需要在恒温条件下的粉碎纤维内加入碱介质以提高粉碎纤维的聚合度。
6.根据权利要求1所述的芦荟纤维的制备装置,其特征在于,所述老成装置(400)为可以保持内部恒温条件为28°C _32°C,恒温时间大于6h-8h的老成鼓或者老成箱。
7.根据权利要求1所述的芦荟纤维的制备装置,其特征在于,还包括黄化装置(500);所述黄化装置(500)用于对植物性纤维进行黄化处理,黄化时需在植物纤维中加入碱液并加入CS2,其中,加入CS2的量为植物性纤维中甲基纤维素含量的33%wt-36%wt。
8.根据权利要求1所述的芦荟纤维的制备装置,其特征在于,还包括脱泡装置(800);所述的脱泡装置(800)用于脱除混合溶液中的气泡,经脱泡装置(800)脱除气泡后的混合溶液中的气泡含量少于0.001%。
9.根据权利要求1所述的芦荟纤维的制备装置,其特征在于,还包括过滤装置(700);所述过滤装置(700)与搅拌装置(600)相连接,用于过滤混合溶液;所述过滤装置(700)由多层织物或者植物性纤维层经相互交迭层叠而成。
10.一种根据上述1-9任一所述的制备装置制备得到的芦荟纤维。
【文档编号】D01D13/00GK103924311SQ201410104102
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年3月20日 优先权日:2014年3月20日
【发明者】奚柏君 申请人:绍兴文理学院
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