生物质桑皮纤维的绿色高效产业化开发途径

摘要：结合桑枝的特点，设计开发了桑枝剥皮机进行快速剥皮，采用循环脱胶装置对桑皮进行脱胶提取桑皮纤维和果胶，研究纤维的可纺性能，开发桑皮纤维纱线及其功能纺织品；利用成膜装置对不完全脱胶的桑皮纤维进行成膜开发非织造产品，提升产品的附加值，具有非常广阔的产业化和市场前景。

关键词：桑枝剥皮机；循环脱胶装置；桑皮纤维；可纺性能；成膜装置

中图分类号：TS102.2

文献标志码：A

Industrialized Development of Biomass Mulberry Fiber in a High-efficient and Green Way

Abstract： According to the characteristics of the mulberry branches， mulberry peeling machine for fast peeling was designed and developed； mulberry fiber and pectin were extracted using cycle degumming device， the fiber’s spinnability was studied， and mulberry fiber yarn and its functional textiles were developed； non-woven products can be developed by preparing film with incompletely-degummed mulberry fiber on film-forming apparatus， thus enhancing the added value of products. So biomass mulberry fiber has a very broad market prospect and great industrialization potential.

Key words： mulberry peeling machine； cycle degumming device； mulberry fiber； spinnability； film-forming apparatus

中国是世界上大量种桑养蚕的国家，我国目前有大约800万亩桑田，桑树经过夏伐、冬整，每年将产生大约4000万t左右的桑枝。经实验表明，桑树皮占桑条的15%～20%，桑皮纤维占桑皮的10%～30%，废桑枝条可产桑皮纤维近300万t。在石油资源日益短缺和生态环保日益重要的今天，开发绿色环保的可替代石油产品的新型纤维符合纺织产业可持续发展的需求，对桑皮纤维的开发，保证蚕桑废物减量化、资源化和无害化，符合循环经济发展的要求。

1桑枝剥皮机快速剥皮

传统的桑枝剥皮基本是由人工完成的，不仅工人劳动强度高，工作效率低，而且所得的桑皮完整性差，制约了桑皮纤维产品的产业化开发。因此设计开发了桑枝剥皮机对桑枝进行快速剥皮，如图1、图2所示，桑枝剥皮机有效地提高了工作效率，获得的桑皮连续、完整，为桑皮纤维的制备提供了优质的桑皮原料。

1――喂入口；2――手动驱动机构；3-1――上喂入辊；3-2――下喂入辊；4-1――上碾压辊；4-2――下碾压辊；5-1――桑枝导向管A；5-2――桑枝导向管B；6-1――上切片砧板；6-2――下切片砧板；7-1――传感器A；7-2――传感器B；8-1――上去皮辊；8-2――下去皮辊；9-1――上输出辊；9-2――下输出辊；10-1――芯杆收集器；10-2――桑皮收集器；11――机架。

2循环脱胶装置及其脱胶工艺

由于桑皮中纤维素含量较低，仅30%左右，如何有效地提取可纺纤维是桑皮纤维利用的关键所在。目前桑皮的脱胶方法主要为二次碱脱胶法，但其存在脱胶过度的弊端，破坏了桑皮纤维的结构，短绒较多，使纤维表面粗糙，可纺性差、制成率低，且工艺流程长、操作相对复杂，同时对环境也会造成严重污染，不符合现代纺织工业清洁化、低碳化生产的理念。

为克服现有技术的不足，设计了一种循环脱胶装置，利用超声波“空化”作用，分离果胶和纤维素，利用微波高频反复“穿透”桑皮，快速打通脱胶通道，提高脱胶效率。且脱胶液经滤除果胶和木质素后可循环利用，以降低环境污染。循环脱胶装置如图3所示。

1――调制釜；2――pH测试仪；3――PTC加热器；4――放料口；5

――搅拌器；6――循环泵A；7――计量泵；8――阀门A；9――脱胶釜；10――桑皮放置口；11――孔板；12――微波发生器；13――超声波振荡器；14――过滤器；15――循环泵B；16――阀门B；17――分离釜；18――阀门C；19――滤胶器；20――沉淀剂添加口。

图3循环脱胶装置结构图

采用循环脱胶装置的脱胶工艺为：桑皮自然、机械处理调湿微波处理机械捶打除杂浸酸预处理（循环脱胶装置：超声波和微波辅助）碱煮酶处理水洗打纤水洗脱水给油抖松干燥桑皮纤维开松。在桑皮纤维脱胶过程中，也对桑皮果胶进行提取，利用桑皮脱胶产生的果胶对织物进行涂层处理，开发防紫外线功能保健产品，并确保其耐用性及其抗紫外线的功能性（图4）。