专利名称：一种麻纤维渗透养生方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种麻纤维的处理方法及装置，特别是关于一种麻纤维渗透养生方法及装置。
背景技术：
麻纤维由于残胶的存在，得到的纤维并丝多，含杂高。同时，麻纤维中的半纤维素、 木质素等含量较高，脱胶后的纤维仍处于脆、硬状态，难以进行纺纱。所以，必须对脱胶后的 麻纤维进行纤维状态(柔软性、平滑度、蓬松性和可纺性)的改善和升级，才能够纺出高纱 支、高性能的麻纱线。一般需使用助剂和养生对麻纤维进行柔软处理。目前常用的养生工 艺包括以下两种一种是加湿堆仓养生法，这种方法通常使用加湿堆仓对麻纤维进行养生， 即在室温条件下对麻纤维进行加湿养生，使助剂充分渗透入麻纤维内部，达到养生效果。此 工艺利用了纤维的毛细效应和油剂的渗透作用，使其均勻分布，同时纤维在长时间的堆置 状态下得到所需回潮及应力松弛，提高了纺纱性能。但是这种工艺耗费时间长、效率低，且 均勻性很差。另外一种是常规快速养生法，是指采用湿蒸汽对纤维进行处理。由于湿蒸汽 温度较低，且含有大量的水滴，其产生的水滴易粘附在纤维上，不仅渗透不均勻，还易造成 纤维湿度过大，内外回潮不一致。养生结束后纤维需进行自然放置，将麻纤维表面的水分挥 发，从而避免麻纤维表面的回潮过大，影响后续纺纱加工。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种快速、高效、渗透均勻的麻纤维渗透养生 方法及装置。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种麻纤维渗透养生方法，包括以下 步骤1)将麻纤维放置在麻纤维堆放装置上，并送入罐体中关闭密封门；2)通过注水阀向 罐体内注水，水面高度维持在设定的水位范围，且位于麻纤维的下方；3)开启加热阀门，通 过加热装置为罐体内的水加热，罐体中的水被加热后会产生的蒸汽渗透到麻纤维的各个部 位；4)控制罐体内的温度，温度在40 145°C的内设定，根据设定的温度控制罐体内的饱和 蒸汽压力，对麻纤维的养生时间在30 240min内设定；5)养生操作完成后，打开排气阀， 并打开排水阀排水，最后打开密封门，取出堆放有麻纤维的堆放装置，自然冷却。所述温度在75 125°C内设定，所述养生时间在60 180min内设定。所述养生操作分为两个阶段第一阶段罐体内的控制温度在30 95°C内设定， 养生操作时间在5 60min内设定；第二阶段内罐体内的控制温度在70 125°C内设定， 养生操作时间在30 120min内设定。所述养生操作分为两个阶段第一阶段罐体内的控制温度在30 95°C内设定， 养生操作时间在5 60min内设定；第二阶段内罐体内的控制温度在70 125°C内设定， 养生操作时间在30 120min内设定。处理的麻纤维是大麻、苎麻、黄麻、茼麻、罗布麻、红麻、亚麻纤维中的一种。
一种麻纤维渗透养生装置，其特征在于它包括一卧式密闭罐体，所述罐体的下部 注水，水面上方设置有一麻纤维堆放装置，所述罐体上设置有注水阀、排水阀、加热装置、液 位控制装置、温度控制装置和压力控制装置，所述加热装置位于所述罐体的水中，所述温度 控制装置包括设置在所述罐体内上部的温度传感器和设置在所述罐体上的温度显示器，所 述压力控制装置包括连通所述罐体的真空泵和设置在罐体上的压力传感器、安全阀和排气 阀；所述罐体的一端或两端设置有密封门。所述罐体的顶部为圆弧形面或屋脊形斜面。所述堆放装置为一通过支架支撑的网眼平板，或一各面带有网眼的箱体，或一通 过挂钩悬置在所述罐体中的挂架。所述加热装置包括一设置在所述罐体水中的电加热器；或在所述罐体水中设置的 一加热水管，所述加热水管通过一加热阀门连接一设置在罐体外面的加热源。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明由于设置了一卧式密 闭罐体，在罐体内注水，并将麻纤维堆放在水面上方，通过加热装置对罐体内的加热产生蒸 汽，并通过控制罐体内相对温度下的真空度，因此可以通过热蒸汽 对麻纤维进行渗透养生。 2、本发明将罐体内的温度控制在40 145°C，养生操作的时间控制在30 240min，由于饱 和蒸汽中的水分含量达到饱和时的相对湿度为100%，因此可以将相对湿度为100%的密 闭罐体内的温度、时间和真空度控制在一个最佳状态，使其具有很强的渗透能力，使热能、 水分及其它油剂快速、充分、均勻地渗透到麻纤维内部，达到内、外湿度一致，确保麻纤维得 到充分的养生，从而解决了麻纤维易脆、易断、难纺的问题。3、本发明在罐体的一端或两端 设置有密封门，在罐体外设置真空泵、加热源和各种控制观察装置等，因此可以有效地保证 本发明的养生过程中的各种工艺条件，精确地控制麻纤维的含油回潮率，有效地提高本发 明处理后的麻纤维质量。4、本发明装置的罐体内提供的各种麻纤维堆放装置和导轨等，可 以使麻纤维摆放均勻并方便地将其送入罐体内，使整个操作过程操作灵活方便，有效地降 低了劳动强度。5、本发明装置的罐体由于设置成一圆弧形面或一屋脊形斜面，因此可以防 止冷凝水滴落在麻纤维上，进一步避免了纤维回潮不一致的现象。6、本发明方法还可以分 阶段进行，这样可以控制较低的温度，通过压力调整弥补水温较低时无法发生饱和蒸汽的 缺陷，确保了养生始终处于均勻地饱和蒸汽气氛中，同样能够达到较好的渗透养生效果，还 节约了热能的消耗，节省了养生时间。本发明的养生速度快，纤维加工均勻，生产效率高，而 且养生处理后纤维柔软度高，提高了后续的梳理效率，改善了纤维品质，本发明可以广泛应 用于各种麻纤维加工过程中。
图1是饱和蒸汽的气压与温度的对应关系2是本发明装置的结构示意3是本发明装置的一实施例的结构示意4是本发明装置的控制方框图
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，当水蒸汽的气压与温度为饱和蒸汽曲线上的点时，水蒸汽处于饱和 状态。本发明依据该原理，将麻纤维放置在密闭罐体内，通过控制密闭罐体内水蒸汽的温 度，并同时调节密闭罐体内的蒸汽压，使密闭罐体内的水蒸汽始终处于饱和状态，以高效、 均勻地对麻纤维进行渗透养生。如图2所示，本发明装置包括一卧式密闭罐体1，罐体1的顶部呈圆弧形面或屋脊 形斜面，这样可以防止冷凝水滴落在纤维上，造成纤维回潮不一致的现象发生。在罐体1内 设置有一麻纤维堆放装置2，堆放装置2可以是一通过支架支撑的网眼平板，也可以是一各 面带有网眼的箱体，还可以是一通过挂钩悬置在罐体1中的挂架。养生操作时在罐体1内 注水，罐体1下部会自然形成一水槽。罐体1上设置有注水阀3、排水阀4、加热装置5、液位 控制装置6、温度控制装置7和压力控制装置8。罐体1的一端或两端设置有密封门9，用于 放置或取出麻纤维，密封门9上可以设置窗口，以方便观察。在罐体1内可以设置导轨(图 中未示出)，当放入、取出堆满麻纤维的堆放装置2时，可以通过导轨方便地推入、拉出。如图3所示，本发明的加热装置5包括一设置在罐体1水中的加热水管51，加热 水管51两端通过管路连接一设置在管路外面的加热源52，二者之间的管路上设置一加热 阀门53，打开加热阀53，便可以通过高温热蒸汽或高温液体等热介质为罐体1内的水加热。 本发明的加热装置5也可以是一导热性能良好的电加热器54 (如图2所示)，加热装置5还 可以采取其它加热形式。如图2、图3所示，本发明的液位控制装置6包括设置在罐体1内的液位传感器61 和设置在罐体1上的液位显示器62。液位传感器61可以是漂浮在水面的一个浮子，通过与 浮子连接的液位显示器62，可以随时观察到水槽内中的水位。本发明的温度控 制装置7包 括一设置在罐体1内上部的温度传感器71和一设置在罐体1上的温度显示器72。本发明 的压力控制装置8包括设置在罐体1外的真空泵81，其通过管路连通罐体1，在罐体1内设 置压力传感器82，在罐体1上设置有压力显示器83、安全阀84和排气阀85。上述实施例 中，罐体1上还设置有计时器(图中未示出)，用于控制养生时间。上述实施例中，如图4所示，可以将注水阀3、排水阀4、加热装置5中的加热阀门 53、液位控制装置6中的液位传感器61、温度控制装置7中的温度传感器71、以及压力控制 装置8中的真空泵81、压力传感器82和排气阀85，分别电连接到一计算机控制系统10上。 计算机控制系统10中设定有温度、与温度对应的饱和蒸汽压力、水位范围和养生时间，水 槽中的水位最大值要低于麻纤维堆放装置2的底部液位。液位传感器61、温度传感器71和 压力传感器82采集到的数据均输送到计算机10内，可以由计算机控制系统10根据设定值 对注水阀3、排水阀4、加热阀门53、真空泵81和排气阀85进行自动控制。下面结合本发明 方法在自动控制操作时的步骤，对本发明的控制系统的控制流程进行描述本发明对麻纤维进行渗透养生时，主要包括以下步骤1)将麻纤维放置在一堆放装置2上，并将堆放装置2送入罐体1内，然后关闭密封 门9。2)在计算机控制系统10中设定有温度、与温度对应的饱和蒸汽压力、水位范围和 养生时间。3)开启计算机控制系统10，计算机控制系统10通过控制注水阀3，开始向罐体1 内注水，计算机控制系统10接收到液位传感器71采集到的液位达到设定水位范围的最大值后，会自动关闭注水阀门3 ；在养生过程中，如果水分蒸发使液位传感器71采集到的液位达到设定水位范围的最小值后，会自动开启注水阀3补充水分。罐体1外部的液位显示器 62同步显示罐体1内的液位信息。4)注水完成后，计算机控制系统10控制加热装置5的加热阀门53开启，加热源 52的高温热蒸汽或高温液体开始经加热水管51循环流动，给罐体1内的水加热，温度控制 装置7的温度传感器71将采集罐体1内的温度信息输送给计算机控制系统10，同时压力控 制装置8的压力传感器82将收集到的蒸汽压力信息输送计算机控制系统10 ；由计算机控 制系统10判断罐体1内的温度是否达到了步骤2)设定的温度，进而控制加热阀门53是否 需要关闭或重新开启，同时计算机控制系统10根据设定的与温度对应的饱和蒸汽压力控 制罐体1内的饱和蒸汽压力，进而控制真空泵81是否需要开启，以保证罐体1内的水蒸汽 始终维持在饱和状态。罐体1外部的温度显示器52和压力显示器83同步显示罐体1内的 温度和蒸汽压力信息。5)养生操作达到步骤2)设置的时间后，计算机控制系统10控制排气阀85打开， 并控制排水阀4打开、排水，最后打开密封门9，取出堆放有麻纤维的堆放装置2，自然冷却。上述养生操作过程中，一旦其中任一装置出现故障，罐体1内的气体压力超出所 能承受的最大压力范围，安全阀84便会自动打开泄压。本发明在养生操作的过程，可以是一次养生操作，也可以是分阶段进行养生操作， 下面举例说明。实施例1 一次养生操作将经过机械脱胶、生物和/或高温蒸煮脱胶、分纤水洗、机械软麻、上软麻油油后 的麻纤维，通过堆放装置2送入罐体1内，关闭密封门9注水后，开启加热装置5为罐体1内 的水加热，通过温度控制装置6将罐体1内的温度控制在40 145°C，优选为75 125°C， 通过压力控制装置8将罐体1内的压力控制在该温度条件下对应的饱和蒸汽压力值下，并 在该温度和压力调节下进行养生操作，养生操作的时间设定为30 240min，优选为60 180mino实施例2 分阶段养生操作将经过机械脱胶、生物和/或高温蒸煮脱胶、分纤水洗和机械软麻后的麻纤维，通 过堆放装置2送入罐体1内，关闭密封门9注水后，开启加热装置5为罐体1内的水加热；第一阶段罐体1内的温度控制在30 95°C，优选为55 75°C，养生操作的时间 为5 60min,优选为15 45min ；第二阶段内罐体1内的温度控制在70 125°C，优选为80 105°C，养生操作的 时间为30 120min，优选为45 90min。上述养生处理的麻纤维可以是大麻、苎麻、黄麻、茼麻、罗布麻、红麻、亚麻纤维等 中的一种。下面是不同养生条件下的实施例，均以同一批次的经脱胶、机械软麻和上油后的 大麻精干麻作为养生试样。实施例1 养生试样试验前与室温30°C、相对湿度75%下自然堆放养生10天后的 各项性能指标(如表1所示)。表 1
由上表可以看出，养生后纤维的强度增加，分裂度增大，同时大小硬条减少，这说 明养生对麻纤维性能的提高作用很大。实施例2 养生试样是在温度分别为55°C、80°C、105°C、115°C及125°C的饱和蒸汽 下养生60min时的性能指标(如表2所示)表2 由上表可以得出，强力随着温度的提高而降低，且纤维泛黄程度增加，这是因为温 度的升高加剧纤维损伤，从而导致强力下降。强度随着温度的升高而先升后降，在80°C时存 在的效果较好。由于较低温度下，纤维表面的油剂不能充分渗透到纤维内部，纤维应力松弛 不充分，故强度较低；而温度升高后会造成纤维氧化脆损，强度也会降低。分裂度随着温度 的升高而降低，这可能是由于纤维间的胶质随着温度的升高而重新交联导致的。同理，硬条 比例也将有所升高。但所有养生后的纤维性能都比未养生的好。实施例3 养生试样是在相同80°C温度的饱和蒸汽下养生30min、60min、90min、 120min、180min时的性能指标(如表3所示)。表3 由上表可以得出，强力随着时间的延长有所降低，在测试范围内处理时间为30min 存在强力最高值383. 6N,时间的延长导致纤维氧化脆损加剧，强力下降。在30min与60min 处理时间下的强度变化不大，然后随着养生时间的延长而降低。随着时间的延长，纤维表面 的油剂逐渐渗透到内部，纤维上部分缺陷得到修复，纤维间相对摩擦系数减小，因而强度增 力口，强力降低。纤维的分裂度在测试范围内随时间的延长基本稳定，但硬条比例呈增长趋 势。实施例4 养生试样是在第一阶段养生条件为温度分别为30°C、45°C、55°C、65°C、 90°C的饱和蒸汽下养生20min，然后升温至80°C饱和蒸汽下养生60min的性能指标(如表 4所示)。表 4 从上表可以看出，强度在测试范围内随压力变化不大。分裂度随压力额增加而降 低，硬条比例随压力的增加而增大，这可能是纤维瞬间松弛强度越大，其分裂度及硬条比例 越好。总体来看，分段养生效果比单次效果更好。上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式、工艺步骤都是可 以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本 发明的保护范围之外。
权利要求
一种麻纤维渗透养生方法，包括以下步骤1)将麻纤维放置在麻纤维堆放装置上，并送入罐体中关闭密封门；2)通过注水阀向罐体内注水，水面高度维持在设定的水位范围，且位于麻纤维的下方；3)开启加热阀门，通过加热装置为罐体内的水加热，罐体中的水被加热后会产生的蒸汽渗透到麻纤维的各个部位；4)控制罐体内的温度，温度在40～145℃的内设定，根据设定的温度控制罐体内的饱和蒸汽压力，对麻纤维的养生时间在30～240min内设定；5)养生操作完成后，打开排气阀，并打开排水阀排水，最后打开密封门，取出堆放有麻纤维的堆放装置，自然冷却。
2.如权利要求1所述的一种麻纤维渗透养生方法，其特征在于所述温度在75 125°C内设定，所述养生时间在60 180min内设定。
3.如权利要求1所述的一种麻纤维渗透养生方法，其特征在于所述养生操作分为两 个阶段第一阶段罐体内的控制温度在30 95°C内设定，养生操作时间在5 60min内 设定；第二阶段内罐体内的控制温度在70 125°C内设定，养生操作时间在30 120min 内设定。
4.如权利要求2所述的一种麻纤维渗透养生方法，其特征在于所述养生操作分为两 个阶段第一阶段罐体内的控制温度在30 95°C内设定，养生操作时间在5 60min内 设定；第二阶段内罐体内的控制温度在70 125°C内设定，养生操作时间在30 120min 内设定。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种麻纤维渗透养生方法，其特征在于处理的 麻纤维是大麻、苎麻、黄麻、茼麻、罗布麻、红麻、亚麻纤维中的一种。
6.实现如权利要求1 5中任一项所述方法的一种麻纤维渗透养生装置，其特征在于 它包括一卧式密闭罐体，所述罐体的下部注水，水面上方设置有一麻纤维堆放装置，所述罐 体上设置有注水阀、排水阀、加热装置、液位控制装置、温度控制装置和压力控制装置，所述 加热装置位于所述罐体的水中，所述温度控制装置包括设置在所述罐体内上部的温度传感 器和设置在所述罐体上的温度显示器，所述压力控制装置包括连通所述罐体的真空泵和设 置在罐体上的压力传感器、安全阀和排气阀；所述罐体的一端或两端设置有密封门。
7.如权利要求6所述的一种麻纤维渗透养生装置，其特征在于所述罐体的顶部为圆 弧形面或屋脊形斜面。
8.如权利要求6所述的一种麻纤维渗透养生装置，其特征在于所述堆放装置为一通 过支架支撑的网眼平板，或一各面带有网眼的箱体，或一通过挂钩悬置在所述罐体中的挂架。
9.如权利要求7所述的一种麻纤维渗透养生装置，其特征在于所述堆放装置为一通 过支架支撑的网眼平板，或一各面带有网眼的箱体。或一通过挂钩悬置在所述罐体中的挂架。
10.如权利要求6或7或8或9所述的一种麻纤维渗透养生装置，其特征在于所述加 热装置包括一设置在所述罐体水中的电加热器；或在所述罐体水中设置的一加热水管，所 述加热水管通过一加热阀门连接一设置在罐体外面的加热源。
全文摘要
本发明涉及一种麻纤维渗透养生方法及装置，养生方法包括1)将麻纤维放置在麻纤维堆放装置上，并送入罐体中关闭密封门；2)通过注水阀向罐体1内注水，注水高度通过液位控制装置控制，水面高于预设的最低水位，低于预设的最高水位，且位于麻纤维的下方；3)开启加热阀门，通过加热装置为罐体内的水加热，罐体1中的水被加热后会产生的蒸汽渗透到麻纤维的各个部位；4)控制罐体1内的温度，温度在40～145℃的内设定，根据设定的温度控制罐体内的饱和蒸汽压力，对麻纤维的养生时间在30～240min内设定；5)养生操作完成后，打开排气阀，并打开排水阀排水，最后打开密封门，取出堆放有麻纤维的堆放装置，自然冷却。本发明可以广泛应用于各种麻纤维加工过程中。
文档编号D06B23/20GK101838894SQ20101010008
公开日2010年9月22日 申请日期2010年1月22日 优先权日2010年1月22日
发明者夏婧菁, 张国君, 方寿林, 郝新敏, 高明斋, 高超 申请人:中国人民解放军总后勤部军需装备研究所;汉麻产业投资控股有限公司;立信染整机械(广东)有限公司;宁波宜科科技实业股份有限公司