蘆薈纖維的制備裝置制造方法

蘆薈纖維的制備裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及再生纖維合成領域，公開了一種蘆薈纖維的制備裝置，包括依順序首尾相連的攪拌裝置、紡絲裝置、牽伸裝置以及后處理裝置；其中，攪拌裝置用于將超細蘆薈粉體或者蘆薈原液與再生膠原液按比例進行混合制成混合溶液；紡絲裝置用于通過紡絲孔擠壓形成細流，細流進入含有H2SO4、Na2SO4以及ZnSO4的凝固浴液中被中和凝固形成溶脹絲條；牽伸裝置用于將溶脹絲條進行拉升得到塑化纖維；后處理裝置用于對塑化纖維進行水洗，并通過洗脫進行脫硫以及脫酸處理后得到成品纖維。本發明的優點在于，可以直接制得具有良好的天然殺菌效果的蘆薈纖維具有較好的，生產效率高，具有良好的實用價值。
【專利說明】蘆薈纖維的制備裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及再生纖維合成領域，特別涉及一種蘆薈纖維的制備裝置。
【背景技術】
[0002]蘆薈屬為百合科(Liliaceae)的一屬，灌木狀肉質植物、也稱多漿植物。蘆薈的葉片中含有超過二百種化合物，當中包括有20種礦物質、18種氨基酸、12種維生素及其他各種不同的養分，包括多種黏多糖、脂肪酸、蒽醌類及黃酮類化合物、糖、活性酶等。蒽醌類又名安特拉歸農綜合體(Anthraquinone complex),有消毒殺菌的功效,主要存在于汁液里，可用在醫學上，也可用在美容上。由于蘆薈具有較好的美容、殺菌的功效，且具有綠色環保的特性因而為大眾所喜愛。
[0003]但是蘆薈汁液粘稠，使用不便。直接涂抹于皮膚，往往會沾染在衣物上，造成不便，而蘆薈的殺菌功能往往有需要進行外敷方能見效。現有技術中，為了能夠將蘆薈的有效成分引入纖維中，往往使用了再生纖維技術，但是制備蘆薈纖維的過程仍然在現有的再生纖維制備裝置上進行。由于蘆薈本身的性質特點，使用現有裝置制備蘆薈纖維，往往會對蘆薈中的有效成分造成較大的破壞，降低了制成的蘆薈纖維的殺菌功效。因此，有必要針對蘆薈纖維的實際特點，研制一種專門針對于蘆薈纖維制備的裝置。

【發明內容】

[0004]本發明針對現有技術所制得的蘆薈纖維無法保留其最大的殺菌功效的缺點，提供了一種新型的蘆薈纖維的制備裝置。
[0005]為實現上述目的，本發明可采取下述技術方案:
[0006]蘆薈纖維的制備裝置，包括依順序首尾相連的攪拌裝置、紡絲裝置、牽伸裝置以及后處理裝置；其中，
[0007]攪拌裝置用于將超細蘆薈粉體或者蘆薈原液與再生膠原液按比例進行混合，充分攪拌后令超細蘆薈粉體或者蘆薈原液與再生膠原液之間混合均勻制成混合溶液；
[0008]紡絲裝置用于通過紡絲孔擠壓形成細流，細流進入含有H2S04、Na2S04以及ZnSO4的凝固浴液中被中和凝固形成溶脹絲條；
[0009]牽伸裝置用于將溶脹絲條進行拉升得到塑化纖維；
[0010]后處理裝置用于對塑化纖維進行水洗，并通過洗脫進行脫硫以及脫酸處理后得到成品纖維；
[0011]其中，超細蘆薈粉體為經過超微粉碎后的蘆葦纖維組織，蘆薈原液為將蘆薈組織壓榨后得到的漿液；再生膠原液為植物性纖維通過堿液液化后得到的纖維素溶液。
[0012]于本發明的實施例中，還包括浸潰裝置；所述浸潰裝置用于制備再生膠原液，將植物性纖維浸潰于堿液中，其中堿液濃度為220g/L-240g/L，浸潰溫度為20°C _30°C，浸潰時間為 2min-5min。
[0013]于本發明的實施例中，還包括壓榨裝置；所述壓榨裝置用于將浸潰后的植物性纖維進行壓榨除去多余堿液得到堿纖維素，壓榨機的壓榨度為2.8-3.3。
[0014]于本發明的實施例中，還包括粉碎裝置；所述粉碎裝置用于將植物性纖維進行粉碎得到粉碎纖維，粉碎纖維的微粒尺寸為0.lmm-5.0mm。
[0015]于本發明的實施例中，還包括老成裝置；所述老成裝置用于將粉碎纖維保持在恒溫下進行老成；所述老成裝置進行老成時，尚需要在恒溫條件下的粉碎纖維內加入堿介質以提高粉碎纖維的聚合度。
[0016]于本發明的實施例中，所述老成裝置為可以保持內部恒溫條件為28°C -32°C，恒溫時間大于6h_8h的老成鼓或者老成箱。
[0017]于本發明的實施例中，還包括黃化裝置；所述黃化裝置用于對植物性纖維進行黃化處理，黃化時需在植物纖維中加入堿液并加入CS2，其中，加入CS2的量為植物性纖維中甲基纖維素含量的33%wt-36%wt。
[0018]于本發明的實施例中，還包括脫泡裝置；所述的脫泡裝置用于脫除混合溶液中的氣泡，經脫泡裝置脫除氣泡后的混合溶液中的氣泡含量少于0.001%。
[0019]于本發明的實施例中，還包括過濾裝置；所述過濾裝置與攪拌裝置相連接，用于過濾混合溶液；所述過濾裝置由多層織物或者植物性纖維層經相互交迭層疊而成。
[0020]根據上述制備裝置制備得到的蘆薈纖維。
[0021]本發明具有以下顯著的技術效果:
[0022]適用于制備蘆薈纖維，可以得到一種具有較好的抗菌效果的蘆薈纖維，在于其他纖維，例如棉紗，混紡后，混紡面料亦可以獲得蘆薈纖維的抗菌效果。所制得的蘆薈纖維可以保留再生纖維原有的性能指標，所制得的纖維不會因為加入蘆薈成分而導致纖維性能指標的下降。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為蘆薈纖維的制備裝置的連接結構示意圖。
[0024]圖2為大腸桿菌抗菌實驗的抗菌效果圖。
[0025]圖3為金色葡萄球菌抗菌實驗的抗菌效果圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合實施例對本發明作進一步的詳細描述。
[0027]實施例1
[0028]蘆薈纖維的主要由纖維原料，通常從植物性纖維原料出發進行制備。而蘆薈纖維的基體為粘膠基，黏膠由葡萄糖剩基大分子組成，通過在纖維素纖維紡絲時將蘆薈萃取液加入再生纖維內值得的一種多功能新型纖維，所制得的蘆薈纖維在保持植物性纖維原有的優良性能的基礎上，改善了回潮率以及染色性能，同時在纖維中引入了蘆薈所特有的抗菌效果。于本實施例中，主要以棉漿柏為主要原料，通過堿浸、壓榨、老成、黃化、混合、過濾、脫泡、熟成、紡絲、精練、干燥等工序制成。蘆薈纖維中所加入的蘆薈原液由新鮮蘆薈組織得至|J，含有豐富的天然E、C、A及B族維生素，鉀、鋅、硒等礦物元素和氨基酸等。
[0029]蘆薈纖維的制備裝置，如圖1所示，包括依順序相連的浸潰裝置100 (浸潰桶)、壓榨裝置200 (壓榨機)、粉碎裝置300 (預粉碎輥、細粉碎機)、老成裝置400 (高溫老成鼓)、黃化裝置500 (黃化溶解機)、攪拌裝置600 (通常使用攪拌機，一般可以采用的攪拌機型號為SH01-JB，為了能夠提高最后所制造的蘆薈纖維的效果，可以采用特殊的攪拌機，具體參數參見具體步驟)、過濾裝置700 (連續篩濾機)、脫泡裝置800 (靜置脫泡桶)、紡絲裝置900(可使用的紡絲機為SHOl-FS:包括反應斧、計量泵、鵝頸管、噴絲頭以及凝固槽，凝固槽用于凝固浴，作為優選的，可以采用特制的紡絲機，紡絲機的要求參見一下具體步驟)、牽伸裝置1000 (所使用的喂絲機的型號可以是SH01-WS，包括塑化槽以及牽伸機SH01-QS，其中，塑化槽用于進行塑化浴)以及后處理裝置1100 (包括水洗、酸洗以及脫硫裝置)。上述裝置首尾相連，組成可以用于制備蘆薈纖維的制備裝置。
[0030]具體而言，所述浸潰裝置100 (于本發明的實施例中采用的是浸潰桶)用于制備再生膠原液，使得植物性纖維浸潰于堿液中，其中堿液濃度為220g/L-240g/L，浸潰溫度為200C _30°C，浸潰時間為 2min-5min。
[0031]所述壓榨裝置200 (為壓榨機)用于將浸潰后的植物性纖維進行壓榨除去多余堿液得到堿纖維素，壓榨機的壓榨度為2.8-3.3。
[0032]粉碎裝置300 (通常使用前后相連的預粉碎輥以及細粉碎機)用于將植物性纖維進行粉碎得到粉碎纖維，粉碎纖維的微粒尺寸為0.lmm-5.0mm。
[0033]老成裝置400 (為高溫老成鼓)用于將粉碎纖維保持在恒溫下進行老成；所述老成裝置400進行老成時，尚需要在恒溫條件下的粉碎纖維內加入堿介質以提高粉碎纖維的聚合度，所使用的堿介質為NaOH,所述老成裝置400為可以保持內部恒溫條件為28°C ~32°C,恒溫時間大于6h-8h的老成鼓或者老成箱。老成完畢后在20°C -22°C的溫度下進行冷卻。
[0034]黃化裝置500 (采用黃化溶解機)用于對植物性纖維進行黃化處理，黃化時需在植物纖維中加入堿液并加入CS2，其中，加入CS2的量為植物性纖維中甲基纖維素含量的33%wt-36%wto
[0035]攪拌裝置600 (攪拌機SH01-JB)用于將超細蘆薈粉體或者蘆薈原液與再生膠原液按比例進行混合，充分攪拌后令超細蘆薈粉體或者蘆薈原液與再生膠原液之間混合均勻制成混合溶液；攪拌時間為20min-40min。
[0036]攪拌裝置600后尚需要連接過濾裝置700。所述過濾裝置700用于過濾混合溶液；所述過濾裝置700 (采用連續篩濾機)由機織布、針織布或者超細纖維針刺復合材料經相互交迭層疊而成。根據情況可以一層或者多層；在實際生產中也可采用KKF連續過濾機過濾。
[0037]脫泡裝置800 (采用靜置脫泡桶)與過濾裝置700相連接，用于脫除混合溶液中的氣泡，經脫泡裝置800脫除氣泡后的混合溶液中的氣泡含量少于0.001%。
[0038]紡絲裝置900用于通過紡絲孔擠壓形成細流，細流進入含有H2S04、Na2SO4以及ZnSO4的凝固浴液中被中和凝固形成溶脹絲條；凝固浴液中的組分包括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,相對現有的凝固浴，本實施例中的凝固浴的濃度和溫度都有所改變，以適應混合溶液。
[0039]牽伸裝置1000用于將溶脹絲條進行拉升得到塑化纖維；將溶脹絲條進行拉伸得到塑化纖維。混合原液壓過噴絲孔道時，受噴絲孔壁的摩擦，大分子締合體沿小孔軸向排列而稍微取向，但這種取向是極不穩定的，混合原液內的再生膠被壓出噴絲孔道而進入凝固浴液時，由于孔口膨化效應，使大分子處于混亂的無定向狀態，所得的纖維沒有實用價值。為了提高纖維的物理機械性能，必須對剛成形的纖維進行塑性牽伸，使大分子沿纖維軸的取向度大大提高，增加了分子間的氫鍵數及其他類型的分子間力，使纖維承受外加張力的分子鏈數目增加，從而顯著提高了纖維的斷裂強度，降低了纖維的斷裂伸長率，纖維的耐磨性明顯提聞。
[0040]纖維的總牽伸一般控制在85%至120%，第一牽伸裝置(噴絲頭一凝固槽(凝固浴)一喂絲機的喂絲輥)、第二牽伸裝置(喂絲機的喂絲棍一塑化槽(塑化浴)一牽伸機的牽伸輥)、第三牽伸裝置(牽伸機的牽伸輥——水洗機的水洗輥)及纖維的松弛回縮裝置(水洗機的水洗棍——干燥機的干燥輥)。第一牽伸裝置、第二牽伸裝置、第三牽伸裝置及纖維的松弛回縮裝置必須調配得當，才能獲得良好的效果。
[0041]第一牽伸裝置(噴絲頭一凝固槽(凝固浴)一喂絲機的喂絲輥):噴絲頭牽伸裝置對混合原液從噴絲頭噴出時處于粘流態的細流進行的拉伸，此時需要相對減小對噴頭的拉伸，第一牽伸一般控制在40%至60%，否則容易造成斷頭和毛絲。
[0042]第二牽伸裝置(喂絲機的喂絲棍——塑化槽(塑化浴)——牽伸機的牽伸輥):第二牽伸裝置指喂絲棍到牽伸輥之間的拉伸，一般控制在35%至40%。第二牽伸通常在塑化浴中進行，塑化浴溫度一般為95°C -98°C, H2SO4濃度10g/L_30g/L。對剛離開凝固浴的絲條，雖然已均勻凝固，但尚未完全再生，在高溫的低酸熱水浴中，絲條處于可塑狀態，大分子鏈有較大的活動余地，加以強烈拉伸，，使大分子和締合體沿拉伸方向取向。
[0043]第三牽伸裝置(牽伸機的牽伸棍一水洗機的水洗輥):第三牽伸指牽伸輥到水洗輥之間的拉伸，一般控制在10%至20%。
[0044]纖維的松弛回縮裝置1004:絲條經過前面三個拉伸階段的強烈拉伸后，大分子大多沿拉力的方向取向，大分子的作用力很強，大分子幾乎處于僵直狀態。纖維的斷裂強度雖然較高，但伸長和鉤接強度較低，脆性較高，纖維的實用性較差，故在拉伸后給予纖維適當回縮，回縮控制在-3%至_5%，以消除纖維的內應力，在不過多損害纖維強度的強度下，改善纖維的脆性，使纖維的伸長和鉤接強度有所提高。
[0045]后處理裝置1100 (水洗一酸洗一脫硫):用于對塑化纖維進行水洗，并通過洗脫進行脫硫以及酸洗處理后得到成品纖維。
[0046]具體步驟為:紡絲一塑化牽伸一后處理一上油一烘干一卷繞。
[0047]其中，后處理步驟使用后處理裝置1100,后處理裝置1100包括水洗裝置1101、酸洗裝置1102以及脫硫裝置1103。
[0048]水洗裝置1101 (水洗機):對塑化纖維進行水洗的目的是洗去纖維上的硫酸、硫酸鹽、化學處理藥液以及在以上各個步驟中生成的雜志，于本實施例中，一次水洗溫度控制在60 0C -70。。。
[0049]酸洗裝置1102:酸洗裝置1102用于水洗后的脫酸，脫酸的酸洗液采用HC1，一般酸洗液濃度2g/L至3g/L的HC1，為了降低對纖維的影響，采用常溫處理。在酸的作用下纖維會發生膨潤，纖維的干態和濕態強度下降而伸長增加，相對現有的酸洗條件，需要適當地降低酸洗的濃度。
[0050]脫硫裝置1103:水洗后還要進行脫硫處理，從塑化拉伸機出來的絲束，含有
0.3%-0.5%的硫，會破壞纖維中所含蘆薈的有效成分，經過高溫水洗后，纖維表面的硫磺降到0.1%-0.2%,因此需進一步化學處理，使硫磺含量降到0.02%以下。脫硫劑采用NaOH，一般堿液濃度 3-6±0.5g/LNa0H，溫度 65_80°C。[0051]此外，還包括首尾依次相連接的上油裝置1200、烘干裝置1300以及卷繞裝置1400，后處理裝置1100與上油裝置1200相連接。
[0052]上油裝置1200:為了調節纖維的表面摩擦力，使纖維的手感柔軟平滑，有良好的開松性和抗靜電性，又有適當的抱合力。纖維的上油率直接影響上油效果。上油率過高或過低，都不能起到調節纖維表面摩擦力的作用，特別是過高的上油率會影響纖維中蘆薈有效成分的作用，因此，上油率控制在0.15%-0.3%為宜。纖維的上油率，是通過調節油浴中油劑的濃度及PH值來控制的。于本實施例中，上油浴組成為:油劑1.0-1.2g/L，油劑采用市場上購買的通用制劑，溫度控制在400°C _600°C，優選為500°C，上油率:1_3%，優選為2%。
[0053]烘干裝置1300 (烘干機):烘干溫度一般控制在80-90°C，烘干后纖維含水率一般為 6%-8%。
[0054]卷繞裝置1400 (卷繞機):將纖維卷繞后，根據需要切斷成為棉型、中長型、毛型纖維。
[0055]本實施例中，超細蘆薈粉體為經過超微粉碎后的蘆葦纖維組織，蘆薈原液為將蘆薈組織壓榨后得到的漿液；再生膠原液為植物性纖維通過堿液液化后得到的纖維素溶液。
[0056]研究發現，蘆薈中有80多種藥用成分和10多個方面的藥理作用，經過測試，由上述步驟得到的成品纖維由于保留了蘆薈中的有效成分，具有較好的抗菌效果。
[0057]為了能夠進一步地描述上述技術方案并驗證其具體效果，于實施例中還包括以下的驗證例:
[0058]首先制備再生膠原液，將植物性纖維浸潰于浸潰裝置100的堿液中，其中，使用的堿液為NaOH溶液，堿液濃度為220g/L，浸潰溫度為20°C，浸潰時間為2min。用壓榨裝置200將浸潰后的植物性纖維進行壓榨除去多余堿液得到堿纖維素，壓榨機的壓榨度為2.8。使用粉碎裝置300將堿纖維素進行粉碎得到粉碎纖維，粉碎纖維的微粒尺寸為0.1mm0在粉碎纖維內加入堿介質NaOH，于28°C恒溫條件下在老成裝置400內老成6h以氧化降解，老成完畢后在20°C溫度下進行冷卻。將老成后的粉碎纖維送入黃化裝置500，向黃化裝置500中加入濃度為80g/L的NaOH堿液，然后加入植物性纖維中甲基纖維素含量33%wt的CS2,黃化處理時保持堿液溫度18°C，黃化時間70min制得再生膠原液。使用攪拌裝置600將再生膠原液與蘆薈原液進行混合，攪拌20min制成混合溶液。用過濾裝置700過濾混合溶液。用脫泡裝置800脫除混合溶液內的氣泡含量少于0.001%。混合溶液通過紡絲裝置900的噴絲孔后形成細流。用牽伸裝置1000進行牽伸，首先，第一牽伸指紡絲裝置的噴絲頭與喂絲機的喂絲輥之間，細流進入含有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條件下進行凝固浴，以40%至60%的牽伸率拉伸細流；第二牽伸指喂絲棍到牽伸輥之間的拉伸，一般控制在35%至40%，在95°C條件下，濃度為10g/L的H2SO4溶液中進行拉；第三牽伸指牽伸輥到水洗輥之間的拉伸，一般控制在10%至20% ;之后使用松弛回縮裝置1004給予纖維適當回縮，回縮控制在-3%至-5%。
[0059]回縮后依次進行水洗:在60°C的條件下使用水洗裝置1101進行水洗。后處理后使用上油裝置1200在油劑濃度為1.0g/L,溫度為400°C的條件下進行油浴上油。使用烘干裝置1300脫水烘干后得到最終的蘆薈纖維成品。對成品進行抗菌實驗，抗菌實驗如圖2-3所示，采用以本驗證例所制的蘆薈纖維與棉纖維混紡后得到雙羅紋織物，錠速為3000r/min，理論捻系數為440，紗線線密度為36tex，織物采用雙羅紋組織，橫密為43個線圈/5cm，縱密為38個線圈/5cm，其中含有75%的蘆薈纖維以及25%的棉纖維，分別進行抑菌試驗。圖2-3中，培養皿左邊為純棉雙羅紋織物，培養皿右邊為上述混紡雙羅紋織物。培養24h后，得到抑菌率分別為78.23% (大腸桿菌)以及78.57% (金黃色葡萄球菌)。
[0060]其余驗證例則采用如下表1-2所記載的條件:
[0061]表1
[0062]
【權利要求】
1.一種蘆薈纖維的制備裝置，其特征在于，包括依順序首尾相連的攪拌裝置(600)、紡絲裝置(900)、牽伸裝置(1000)以及后處理裝置(1100);其中， 攪拌裝置(600)用于將超細蘆薈粉體或者蘆薈原液與再生膠原液按比例進行混合，充分攪拌后令超細蘆薈粉體或者蘆薈原液與再生膠原液之間混合均勻制成混合溶液； 紡絲裝置(900)用于通過紡絲孔擠壓形成細流，細流進入含有H2S04、Na2S04以及ZnSO4的凝固浴液中被中和凝固形成溶脹絲條； 牽伸裝置(1000)用于將溶脹絲條進行拉升得到塑化纖維； 后處理裝置(1100 )用于對塑化纖維進行水洗，并通過洗脫進行脫硫以及脫酸處理后得到成品纖維； 其中，超細蘆薈粉體為經過超微粉碎后的蘆葦纖維組織，蘆薈原液為將蘆薈組織壓榨后得到的漿液；再生膠原液為植物性纖維通過堿液液化后得到的纖維素溶液。
2.根據權利要求1所述的蘆薈纖維的制備裝置，其特征在于，還包括浸潰裝置(100)；所述浸潰裝置(100)用于制備再生膠原液，將植物性纖維浸潰于堿液中，其中堿液濃度為220g/L-240g/L，浸潰溫度為 20°C _30°C，浸潰時間為 2min_5min。
3.根據權利要求1所述的蘆薈纖維的制備裝置，其特征在于，還包括壓榨裝置(200)；所述壓榨裝置(200)用于將浸潰后的植物性纖維進行壓榨除去多余堿液得到堿纖維素，壓榨機的壓榨度為2.8-3.3。
4.根據權利要求1所述的蘆薈纖維的制備裝置，其特征在于，還包括粉碎裝置(300)；所述粉碎裝置(300)用于將植物性纖維進行粉碎得到粉碎纖維，粉碎纖維的微粒尺寸為0.lmm-5.0mm0
5.根據權利要求1所述的蘆薈纖維的制備裝置，其特征在于，還包括老成裝置(400)；所述老成裝置(400)用于將粉碎纖維保持在恒溫下進行老成；所述老成裝置(400)進行老成時，尚需要在恒溫條件下的粉碎纖維內加入堿介質以提高粉碎纖維的聚合度。
6.根據權利要求1所述的蘆薈纖維的制備裝置，其特征在于，所述老成裝置(400)為可以保持內部恒溫條件為28°C _32°C，恒溫時間大于6h-8h的老成鼓或者老成箱。
7.根據權利要求1所述的蘆薈纖維的制備裝置，其特征在于，還包括黃化裝置(500)；所述黃化裝置(500)用于對植物性纖維進行黃化處理，黃化時需在植物纖維中加入堿液并加入CS2，其中，加入CS2的量為植物性纖維中甲基纖維素含量的33%wt-36%wt。
8.根據權利要求1所述的蘆薈纖維的制備裝置，其特征在于，還包括脫泡裝置(800)；所述的脫泡裝置(800)用于脫除混合溶液中的氣泡，經脫泡裝置(800)脫除氣泡后的混合溶液中的氣泡含量少于0.001%。
9.根據權利要求1所述的蘆薈纖維的制備裝置，其特征在于，還包括過濾裝置(700)；所述過濾裝置(700)與攪拌裝置(600)相連接，用于過濾混合溶液；所述過濾裝置(700)由多層織物或者植物性纖維層經相互交迭層疊而成。
10.一種根據上述1-9任一所述的制備裝置制備得到的蘆薈纖維。
【文檔編號】D01D13/00GK103924311SQ201410104102
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月20日 優先權日:2014年3月20日
【發明者】奚柏君 申請人:紹興文理學院