一种羊毛纤维的鳞片尖端破碎方法与流程

本发明涉及一种去除羊毛纤维表面鳞片尖端的处理方法，属毛绒类纤维制品防缩处理技术领域。

背景技术：

羊毛纤维表面覆盖着致密的鳞片，鳞片层可保护羊毛内部组织，抵抗外界机械、化学等的侵蚀。然而，鳞片层的存在不仅会造成羊毛制品的毡缩现象，也形成了染色屏障，使羊毛纤维进行染色时染液不易润湿，阻碍了染料的吸附和扩散，造成上染困难。

目前，去除羊毛鳞片层的可采用超声波、微波、等离子体处理、电晕放电等物理方法；以及臭氧、氧化、氯化、生物酶、树脂、过一硫酸盐处理等化学方法。然而，羊毛纤维耐碱性较差，强酸条件下也会造成主体损伤，许多有机溶剂对羊毛纤维有害，另外化学方法容易直接将整个羊毛鳞片处理掉，破坏羊毛纤维的表面鳞片结构。相对于化学方法，物理技术的应用可以减少化学药剂的用量及染整污水的产生，但处理效果往往不及化学方法。因此，本课题意在采用物理方法基础上，提高其对羊毛表面鳞片尖端的处理效果，保留鳞片根部，在不破坏羊毛纤维本身的结构和力学性能的同时降低羊毛纤维表面的定向摩擦效应，增加羊毛纤维的防缩与染色性能。

物理方法中，微波加热可缩短加热时间，提高生产效率，在较短时间内实现快速加热，避免处理时间过长造成羊毛纤维损伤。微波加热具有整体性,被加工织物是内外表面一起受热，加热均匀、生产效率高。在负压或真空微波处理时，真空的主要作用为快速除去真空微波干燥设备工作腔中的空气，包括干燥过程中的不可凝气体与水蒸气，达到快速烘干的效果。真空条件下，水的沸点随真空度的升高而降低，羊毛内的水分汽化，起干燥作用。羊毛纤维经过微波辐射处理后鳞片层受到破坏，打破了染色屏障，这样染料不仅可以从鳞片间，还可以直接从某些破损处透过鳞片进入纤维，增加了上染的途径，加快染料的上染。然而在此过程中，微波能量首先迅速深入到羊毛纤维内部，然后从内部对整个纤维进行加热，因而会造成羊毛纤维本身的损伤，因此，由高介电常数无机物将微波辐射能集中在羊毛的鳞片层便尤为重要。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题是：在羊毛纤维鳞片尖端破碎时，如何降低对羊毛纤维性能损伤。

为了解决上述技术问题，本发明提供了以下技术方案：

一种羊毛纤维的鳞片尖端破碎方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)、超声波负载：将羊毛纤维浸入无机粒子悬浊液中，利用超声波作用使其充分接触并将无机粒子负载到纤维表面；

步骤2)、微波处理：将负载了无机粒子的羊毛湿纤维平铺在真空微波处理设备内的托盘中，进行真空微波处理；

步骤3)、超声波清洗：将微波处理后的羊毛纤维浸入水中，采用超声波震荡进行清洗；

步骤4)、烘干：将经过清洗后的羊毛纤维烘干。

优选地，所述步骤1)中无机粒子悬浊液的重量百分比为1～10％。所述无机粒子应具有较高介电常数。

优选地，所述步骤(1)在持续搅拌条件下进行；所述超声波负载的工艺参数为：超声波频率25-400khz，处理温度20～60℃，处理时间20～60min，保证悬浊液无沉淀。

优选地，所述步骤2)中的羊毛湿纤维经甩干脱水后再进行真空微波处理。

优选地，所述步骤2)中羊毛湿纤维的回潮率为40～80％。

优选地，所述步骤2)中真空微波处理的工艺参数为：真空度-0.08～-0.095mpa，处理温度为40～70℃，微波功率为1500～2700w，处理时间4～30min。

优选地，所述步骤2)中真空微波处理设备内的托盘设有均匀开孔。

优选地，所述步骤3)中超声波清洗的工艺参数为：超声波频率25-400khz，清洗温度20～60℃，清洗时间40～60min；清洗过程中每隔5-15min进行换水。

优选地，所述步骤4)中烘干的工艺参数为：温度40-105℃，时间30～60min。

优选地，所述的羊毛纤维为羊毛散纤维或羊毛毛条。

本发明的工作原理如下：在羊毛纤维鳞片尖端处借助超声波震荡负载入介电常数远远高于羊毛纤维的无机物，根据不同介电常数的物质吸收微波辐射能力不同，利用微波辐射选择性加热的特性，将微波能量集中在羊毛表面的鳞片尖端，有效降低微波处理对羊毛纤维力学性能和内部结构损伤。这种新的处理羊毛纤维表面鳞片的组合物理方法，以高介电常数无机物为定位器，通过微波作用对羊毛纤维表面鳞片进行精确破碎。

本发明利用微波的选择性加热特性，可以将介电常数远大于羊毛纤维的无机物颗粒负载到羊毛纤维表面鳞片尖端内侧，将微波辐射能集中在羊毛纤维表面鳞片尖端处，实现在不影响羊毛纤维力学性能和内部结构的条件下处理羊毛纤维鳞片尖端，降低其定向摩擦效应及毡缩性。

超声波作用于羊毛纤维时，由于其作用的平均性与覆盖性，震荡所产生的能量作用于羊毛纤维表面可以令羊毛鳞片翘角增大。因此可以借助超声波震荡将介电常数大的无机物颗粒负载到羊毛鳞片内侧。微波处理后的羊毛纤维上所残留的无机物颗粒也可以通过超声波震荡清洗去除，为后续生产做准备。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明采用超声波震荡将高介电常数无机颗粒负载于羊毛纤维鳞片尖端，在微波辐射下选择性作用明显，对羊毛纤维表面进行精确破碎从而避免对纤维主体的损伤。

2、采用本发明所述方法处理后的羊毛纤维，鳞片有显著破碎，定向摩擦效应削弱，防毡缩性能与染色性能得到明显提升。

附图说明

图1为微波处理前羊毛纤维表面形态图；

图2为微波处理后羊毛纤维表面形态图；

图3、4为超声波清洗后羊毛纤维表面形态；

图5为处理后羊毛与原毛的断裂强度测试。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例配合附图，作详细说明如下。

本发明中涉及的所有百分比均是重量百分比，所有的温度均是摄氏度。

本发明中涉及的无机粒子须具有较高介电常数。钛酸钡颗粒常温下介电常数高达1500，且物理化学性质稳定，在本发明具体实施例中以纳米钛酸钡颗粒为例进行说明。

实施例1

一种羊毛纤维的鳞片尖端破碎方法：

(1)将羊毛纤维浸入纳米钛酸钡悬浊液中，在温度为50℃的40khz频率超声波震荡的作用下，浸泡预处理60分钟。浸泡过程中持续搅拌。其中，所述预处理悬浊液包括如下重量百分含量的组分：纳米钛酸钡颗粒1％，余量为去离子水。

(2)将步骤(1)中预处理后的羊毛纤维甩干至不出水后，放入微波真空干燥机中进行微波处理。微波处理温度：40℃，真空度：-0.09mpa，处理时间：6min，微波功率为1000w。

(3)将步骤(2)中微波处理后的羊毛纤维浸入去离子水中，在50℃下采用40khz超声波震荡30min进行超声波清洗。清洗过程中5min换一次水。

(4)将步骤(3)中经过清洗后的羊毛纤维在70℃热风下烘干60min。

实施例2

一种羊毛纤维的鳞片尖端破碎方法：

(1)将羊毛纤维浸入纳米钛酸钡悬浊液中，在温度为60℃的40khz频率超声波震荡的作用下，浸泡预处理30分钟。浸泡过程中持续搅拌。其中，所述预处理悬浊液包括如下重量百分含量的组分：纳米钛酸钡颗粒5％，余量为去离子水。

(3)将步骤(1)中预处理后的羊毛纤维甩干至不出水后，进入微波真空干燥机中进行微波处理。微波处理温度：40℃，真空度：-0.075mpa，处理时间：10min，微波功率为1000w。处理前、后羊毛纤维分别如图1、2所示。

(4)将步骤(3)中微波处理后的羊毛纤维浸入去离子水中，在40℃温度下采用40khz超声波震荡60min进行超声波清洗。清洗过程中10min换一次水。清洗后羊毛纤维表面形态如图3所示。

(5)将步骤(3)中经过清洗后的羊毛纤维在50℃热风下烘干60min。

处理后的羊毛纤维断裂强度与未处理的原毛相比基本不变，如图4所示，而定向摩擦效应明显降低，如表1所示。

表1羊毛纤维表面摩擦性能