蛹蛋白纤维的开发与利用付成款

蚕蛹蛋白纤维的开发与利用付成款纺织113021302220207摘要蚕蛹蛋白粘胶长丝是近年开发的新型蛋白复合纤维。它是采用化学方法提取蚕蛹,制得纺丝用蛋白质,再在一定条件下将其与粘胶纺丝原液共混,经纺丝加工而制得。探讨生产蚕蛹蛋白纤维混纺纱的工艺要点。通过研究蚕蛹蛋白纤维的纺纱性能，根据后道产品对纱线性能和质量的要求，合理选配原料，对蚕蛹蛋白纤维进行纺前预处理；针对混纺纤维性能特点，合理设计各工序纺纱工艺参数，有效解决了因蚕蛹蛋白纤维可纺性较差而产生的纺纱技术难题，最终使蚕蛹蛋白纤维混纺纱的条干cv、强力和毛羽等质量指标满足了使用要求。关键词：染色；真丝织物抗菌防皱整理技术；蚕蛹蛋白纤维；Modal纤维；预处理；罗拉隔距；粗纱定量；钢领1蚕蛹蛋白纤维的染色问题蚕蛹蛋白纤维是我国近年来开发的一种复合长丝纤维．它由粘胶纤维和蚕蛹蛋白按照70／30比例混纺而成。133dtex(12OD)蚕蛹蛋白粘胶长丝具有良好的物理性能．其光泽、吸湿性、悬垂性等具有独特的优点。干湿断裂强度、干断裂伸长率线密度偏差、单丝根数偏差率等主要指标均达到织造的技术要求用该纤维制成的织物．透气性、经向强力比同类组织结构的真丝织物高悬垂性、耐磨性、弯曲刚度等性能与同类真丝织物相近．吸湿率与真丝和人造丝相当产品市场前景看好。但是蚕蛹蛋白纤维带金黄色．给纤维漂白和染色带来一定的难度。一般对蚕蛹蛋白纤维的染色采用CibacronCBlueR和活性红EF一6B．两种染料在4O度的上染率大于5O度的上染率。这是由于温度升高染料对纤维的亲和力下降所以染料上染率降低。从染色时间来看．两种染料在染色2O分钟后染料的上染量基本上达到平衡状态说明该纤维具有良好的易上染性。该纤维的固色率随着温度的升高而下降．超过6O度后下降较为明显．因为染色温度升高后．尽管染料和纤维的反应速度增大．但是随着染料对纤维的亲和力降低染料的水解速度不断增大．所以染料固色率下降。染色PH值对蚕蛹蛋白纤维的上染率也有较大影响。在上染1O分钟时PH值4～5的上染率最高．而到2O分钟直到5O分钟都是以PH值6～7的上染率最高。蚕蛹蛋白纤维的上染率还随着电解质用量的增加而增大CibacronCBlueR染料对电解质的敏感性较小即使在少量电解质的情况下也有较好的上染率而活性红EF一6B染料对盐比较敏感。蚕蛹蛋白纤维的固色率随着碳酸钠用量的增加而增大．活性红EF一6B在碱用量25g／L时固色率达到相对高的程度3Og／L以上固体色率变化不大。CibacronCBlueR碱用量15g／L时即达到很高的固色率。对蚕蛹蛋白纤维来说固色PH值不宜太高．以避免纤维蛋白损失过大。目前蚕蛹蛋白纤维的染色问题亟待解决。2真丝织物抗菌防皱整理技术真丝织物具有优良的服用性能特别适宜于制作对抗茵性有较高要求的内衣和婴JLN装等产品。但是真丝织物容易起皱、容易缩水难打理等缺点影响了其使用效果。探索提高真丝服用性的技术途径，其中采用整理剂是目前国内外提高真丝织物抗菌防皱性能的主要攻关方向之一而且又以生态环保的整理剂为多壳聚糖作为一种天然可以再生的高分子环保整理剂，在织物中抗茵防皱整理中已经取得了一定的成果。壳聚糖中的氨基阳离子能与细菌细胞壁表面的阴离子相结合形成一层高分子膜．阻止了细菌细胞内外营养物质的输送从而起到抑制细菌生长的作用。当然也有可能壳聚糖渗透进入细胞内部发生絮凝作用．扰乱细胞正常的生理活动起到抗茵的目的．具体的抗菌机理与不同种类的细胞壁结构有关。蛹壳聚糖的防皱性能优于蟹、虾壳聚糖．这可能是因为蛹壳聚糖与丝纤维具有更加接近的结构和基本特性。处理后织物的断裂强度、透气性、白度相差不大。蛹壳聚糖浓度在O．75-15％之间具有较好的抗皱效果。综合考虑处理织物的手感、白度、成本等因素采用1．O％的浓度较为合适。温度和时间对丝织物的主要机械物理指标有较大的影响．综合各个方面因素烘焙温度可控制在16O度左右时间为约9O秒。经过蛹壳聚糖整理的真丝绸．抗菌性能指标已经有明显的提高耐洗性试验结果表明，整理真丝绸经过模拟洗涤后．抗菌性、干湿弹性都有所下降。但是即使经过3O次洗涤后，抗菌性仍然达到837％干、湿折痕加复角仍然提高122％和18．9％。在真丝绸的抗菌防皱整理中．柠檬酸与壳聚糖有良好的协同作用在合适的处理条件下对于提高真丝绸的抗菌防皱性保持真丝原有的优良服用性能具有实际意义。从发展趋势来看蚕蛹壳聚糖与虾、蟹聚糖相比在处理真丝产品中有更加优越的性能用蛹壳聚糖处理真丝织物会越来越受到关注。3蚕蛹蛋白纤维的制备蚕蛹蛋白粘胶长丝是近年开发的新型蛋白复合纤维。它是采用化学方法提取蚕蛹,制得纺丝用蛋白质,再在一定条件下将其与粘胶纺丝原液共混,经纺丝加工而制得。纤维素形成芯部,蛋白质集中于表面,二者形成分子上的稳定结合,构成了蚕蛹蛋白纤维特定的皮芯结构。3.1制备过程皮层蛹蛋白的原料为缫丝后的蚕蛹——脱脂后产生蛹粕——将脱脂蛹1%－1.5%NaOH溶液——加热抽提——蛹蛋白随之溶解——得到的蛹酪素抽提液经过滤后——加入一定量硫酸——将蛹酪素沉淀——最后蛹酪素沉淀物用水洗净、脱盐、烘干后得到蛹酪素粉。复合纺丝时粘胶组分液和蛹酪素粉溶解组分液在喷丝口同时喷出,并发生化学结合,形成蛹蛋白粘胶皮芯复合长丝。4蚕蛹蛋白纤维的性能蚕蛹蛋白粘胶纤维的蛋白质集中于纤维表面,其性能与蚕丝相近,且染色性、悬垂性优于蚕丝。纤维中蛋白质含量为10%－20%是一种新型优质蛋白质复合纤维。5蚕蛹蛋白纤维的应用蚕蛹蛋白粘胶纤维的用途非常广泛,可适用于针织及高速织机,除单独使用外,还可与真丝、人造丝、涤纶、氨纶等多种纤维交织,是制作高档内衣、恤和春夏时装的理想面料。6原料选配及工艺流程蚕蛹蛋白纤维主要技术指标：干断裂强度2．33cN／dtex，湿断裂强度1．59cN／dtex，干断裂伸长率19．9％，初始模量43．97cN／dtex，细度1．71dtex，长度37．8toni，抗酸断裂强度2．26cN／dtex，抗碱断裂强度2．3lcN／dtex，蛋白含量8．6％(水洗后蛋白损失十分少)，回潮率12．8％。Modal纤维主要技术指标：干断裂强度3．23cN／dtex，湿断裂强度2．11cN／dtex，干断裂伸长率14．1％，线密度1．3dtex，长度39．0mm，含油率O．3l％，回潮率10．4％。工艺流程如下：A002D型抓棉机一A006B型混棉机一A036C型开棉机一A092A型棉箱给棉机·136·A076F型成卷机一A186F型梳棉机一FA3ll型并条机—叶D40lC型并条机—_+A454E型粗纱机—一FA503型细纱机—一Au眦oner338型络筒机。7主要工序纺纱工艺技术7．1开清棉根据蚕蛹蛋白纤维的特点，在纺纱前必须将抗静电剂和水按1．8：100的比例混合喷洒在纤维表面，平衡12h以上方可使用。预处理后的纤维，在纺纱过程中可减少静电产生，提高可纺性。蚕蛹蛋白纤维和Modal纤维的整齐度好，杂质少，纤维问抱合力小，在生产过程中容易受到损伤，所以开清棉工序遵循“精细抓取、渐进开松、以梳代打、均匀混和”的工艺原则，主要加强对纤维的开松和混和。A036C型开棉机选用梳针打手，以减少纤维损伤。主要工艺参数：A002D型抓棉机的打手伸出肋条2．5mm，A036C型开棉机打手速度390r／min，A076F型成卷机综合打手速度800r／min，风扇速度l150r／min，棉卷罗拉速度11．5r／min，棉卷定量385g／m。7．2梳棉Modal纤维和蚕蛹蛋白纤维蓬松柔软、卷曲少，要充分考虑到提高梳理质量、保证纤维顺利转移、减少纤维损伤等几个方面。主要工艺参数：生条定量18．5g／5m，道夫速度20r／rain，锡林速度300r／rain，刺辊速度700r／min，锡林盖板隔距产品开发与应用0．20mrn、0．18rnm、0．18rain、0．18ram、0．20mm，刺辊锡林隔距O．15mm，锡林道夫隔距0．10toni。7．3并粗由于原料采用包混，只需进行两道并合。头并采用6根并合，配置7．5倍的较大总牵伸，后区牵伸1．8倍，促进纤维伸直平行和提高分离度，改善二并喂人条的内在结构；二并采用8根并合，选用8．6倍总牵伸和1．5倍后区牵伸，以改善熟条的条干均匀度。两道并合的喇叭口口径选用2．8mill，使纤维条结构紧密，减少意外牵伸。粗纱工序选取配置有防细节装置的机台，合理选择罗拉隔距、后区牵伸和粗纱捻系数等。调节粗纱张力，减小一落纱内小、中、大纱间的伸长率差异。主要工艺参数：粗纱定量4．12g／10m，后区牵伸1．16倍，罗拉隔距22mm×40r／ln'l，钳口隔距6．5mill，粗纱捻系数70。为减少细纱工序产生的毛羽，必须保证纤维在细纱工序处于放湿状态。因此，粗纱工序的相对湿度要偏大掌握，一般控制在60％左右，并适当增加轴向和径向卷绕密度，使须条紧密。7．4细纱细纱工序选用我们公司自主研发的具有鸭嘴喇叭口专利技术的赛络紧密纺设备(专利号：zL200620127112．4)，采用“大捻度、中加压、大后区隔距、小后区牵伸倍数、小钳口隔距”的工艺配置。主要工艺参数：罗拉隔距19mm×35mill，罗拉加压137N×98Nx137N，总牵伸65倍，后区牵伸1．2l倍，细纱捻系数350，钳口隔距2．5aim．钢领型号PG，4254，钢丝圈型号Bracker6／0，锭速15000r／rain。为有效控制毛羽和棉结的产生，我们加强了设备的维修保养工作，严格落实机台维修责任制，保证钢领板、隔纱板、清洁器和导纱钩等卷绕部件符合工艺上车要求，加强锭子、钢领、细纱管等专件的维护保养。7．5络筒络筒工序的工艺原则是“低速度、小张力”。车间相对湿度偏大掌握，控制在65％一70％，选用具有稳定一致络纱张力和气圈控制器的Autoconer338型络筒机，加强槽筒沟槽、张力栅栏等纱线通道部位清洁工作，保证通道光滑，无毛刺，以减少纱线退绕时毛羽的产生。经测试，蚕蛹蛋白纤彩Modal纤维50／5014．5tex纱的主要质量指标为：百米重量CV1．8％，条干CV11．9％，细节1Wkm，粗节16个／kin，棉结32／b／km，断裂强度17．9cN／tex，强力Cy8．8％。毛羽指数日3．52。8结语对蚕蛹蛋白纤维进行预处理是保证纺纱生产顺利进行的关键，每批次投料必须严格执行设定的纤维预处理工艺，保持各批次之间工艺的一致性。各工序围绕保证纤维顺利转移、防止缠绕、提高成纱条干水平等方面合理设计各工序纺纱工艺参数，最终可使蚕蛹蛋白纤维混纺纱的质量水乎达到了预期目标。合理调节车间温湿度，加强设备维修保养和运转管理，对于稳定产品质量同样非常重要。在车间进行了相关新产品的开发。蚕蛹蛋白纤维虽然具有不少优良特性，但也存在可纺性较差的缺点。因此，在产品开发过程中，我们重点研究了蚕蛹蛋白纤维的预处理工艺，通过多次对比试验，有效地改善了纤维的可纺性，保证了纺纱过程的顺利进行，成功开发了蚕蛹蛋白纤维纯纺和蚕蛹蛋白与莫代尔、POREL混纺纱线，而且同配比、同纱支纱线的质量在条干CV值、粗节、棉结和单纱强力等各方面都大大优于同行水平。该纱线可用于生产高档服装面料、T恤、内衣、床上用品等产品，目前已有厂家采用蚕蛹蛋白纤维纯纺纱开发了高档针织内衣。蚕蛹蛋白产品保留了真丝织物的优点，又克服了真丝织物娇嫩、色牢度差、易缩、易皱、易泛黄、遇强碱易脆损等缺陷，产品柔软细腻、透气舒适、亲肤美肤、环保健康、染色绚丽，具有较好的市场前景。参考文献：[1]张富林，阎秀东．Modal纤维纺纱生产实践[J]．棉纺织技术，2003，31(1)：43单．【2]任守平，杜满成．Modal11．8tex纱的生产实践[J]．棉纺织技术，2010，38(9)：58-60．[3]王建坤．新型服用纺织纤维及其产品开发[M]．北京：中国纺织出版社，2006：140．153，230-241．[4]现代纺织技术，2003(3)：20．22