Элементаризация льноволокон

 

Элементаризация льноволокон: новые возможности производства инновационной продукции текстильного, медицинского и технического назначения

И.Ю. Ларин, В.Г. Стокозенко, А.П. Морыганов, О.Н. Гатаулин

 

(Доклад Второго международного научно-практического симпозиума «Наука – текстильному производству: новейшие отраслевые научные разработки в сфере технического текстиля и практический опыт их применения», Москва, "Экспоцентр на Пресне", февраль 2017 г)

 

Способ переработки лубяных волокон  в хлопкообразную массу называют котонизацией.

 

Однако котонизированное традиционным способом льняное волокно загрязнено лигнином и пектином. В связи с чем, была разработана технология элементаризации льняного волокна, позволяющая целенаправленно разрушать связи между волокнами в волокнистых пучках и разделять их на отдельные элементарные волокна. Технология основана на использовании циклического деформирования комплексных льняных волокон. Под их действием в соединительных тканях развиваются усталостные явления, которые приводят к их разрушению, а элементарные волокна остаются при этом не поврежденными.

 

Исследования показали, что качество  исходного сырья (подгнившее или недолеженное на поле волокно, короткое волокно № 2, № 3, № 4)  определяет объем готовой продукции (котонина), но практически не влияет на длительность процесса переработки льна.

 

      производительность (по сырью) 200кг/ч,  

 

Обработка льняного волокна методом механической котонизации в сочетании с ударно-волновыми технологиями способствует частичному разрушению пектинового слоя в пучке лубяного волокна, делает его более тонким и мягким и чистым. Оборудование линии обеспечивает щадящие режимы механической модификации льноволокна,  не вызывающие глубоких нарушений в его структуре и не приводящие к излишнему дроблению тонких комплексов в готовом продукте.

 

Элементаризованные  лубяные волокна это новый вид лубяного сырья, волокна которого более тонкие, более равномерные, более чистые, из них можно производить высокие номера пряжи, самую тонкую, самую ровную, самую дешевую продукцию. Получаемый продукт используют для изготовления технических нетканых материалов, смесовой пряжи, в качестве полуфабриката для последующей химической обработки и производства медицинской ваты, высоко гигиеничных нетканых материалов медицинского и косметического назначения, льняной целлюлозы, утеплителей, сырья для получения высококачественной смесовой пряжи (с хлопковым, вискозным, шерстяным, полиэфирными волокнами) и тканей бельевого, постельного и одежного ассортимента. Не менее важно, что производство льняной и пеньковой пряжи может быть переведено на классические технологии хлопкопрядения, а также приспособлено для производства медицинской ваты из отбеленного льноволокна.

 

На фото (внизу)  изображена принципиальная схема промышленной линия элементаризации и сепарации льняного волокна:

 

 

 

     

На следующих иллюстрациях представлены результаты исследования свойств элементаризованного волокна.

 

 

 

Особенность разработанной технологии также заключается в том, что она может быть реализована путем частичной модернизации и доукомплектования традиционных линий котонизации короткого льняного волокна. Кроме того, меняя состав линий котонизации для производства льняного котонина, можно управлять свойствами производимого котонина. Автоматизированные линии по производству модифицированного льноволокна уже функционируют  в Тюменской (ООО «Знаменский лен»), Омской (ООО «ЛенОм»), Ярославской областях и  Алтайском крае.

 

 

В ходе исследований было установлено, разрушение соединительных тканей под действием циклических деформирующих нагрузок сопровождается эффективным удалением лигнина и пектиновых веществ: остаточное содержание их составляет соответственно 50 и 66 % от исходного количества с одновременным повышением доли целлюлозной составляющей (до 80,1%).

 

Характеристики элементаризованного волокна, полученные нами в результате исследований  показывают, что элементаризованное  волокно по линейной плотности ближе стоит к хлопку, чем волокно котонизированное, а по прочности значительно превышает его. Большая удельная разрывная нагрузка льняных элементаризованных волокон свидетельствует о том, что разработанный способ дробления комплексных волокон позволяет вести бережную обработку волокон без их повреждения и нарушения структуры.

 

Эффективное удаление из элементаризованного волокна примесей (лигнина и пектиновых веществ) на стадии его циклического деформирования обуславливает хорошие гигроскопические свойства: капиллярность и водопоглощение.

 

 

Как видно из гистограммы элементаризованное льняное волокно имеет в своем составе большое количество коротких волокон. Волокон «пуховой» группы с длиной до 15 мм в составе волокна содержится 44,3 %. Использовать в прядении волокно с таким содержанием коротких волокон не целесообразно. Поэтому на заключительном этапе модификации необходимо проводить сепарацию волокон на фракции по их длине и жесткости.

 

По кардной системе прядения хлопка из элементарных льняных волокон может быть получена пряжа линейной плотности до 22 текс, по гребенной системе прядения – до 14 текс.

 

Льняная пряжа, произведённая сегодня по классическим системам прядения хлопка и шерсти, отличается от льняной пряжи, произведённой по классическим системам прядения льна не только по линейной плотности, но и по мягкости и чистоте. В связи с чем, элементаризованная  пряжа позволяет создать новый инновационный ассортимент текстильных полотен и текстильных изделий. Поскольку для пряжи из элементарных волокон не требуется процесс химического облагораживания ровницы и исключается использование воды в процессе производства пряжи, существенно снижаются производственные энергозатраты, затраты на отделку тканей и защиту окружающей среды. Это, в свою очередь делает производство льняных тканей экологически чистым и  высокорентабельным.

 

Тонкая, мягкая льняная пряжа дает возможность наладить производство льняного трикотажного полотна и льняных трикотажных изделий, а также высококачественной медицинской и гигиенической продукции.

 

Пуховая фракция льняных волокон  - отличное сырьё для производства целлюлозы, которая обладает высоким качеством и может использоваться в производстве сигаретной бумаги, денежных банкнот, гигиенических изделий, эфиров целлюлозы, а в дальнейшем - для получения пороха, клеев, химических волокон, лаков и красок, составов для добычи нефти.

 

Начатые нами исследования по использованию элементаризованных волокон льна для производства полимерных композиционных материалов дают предварительные обнадеживающие результаты:

 

- малое содержание в элементаризованных волокнах лигнина и пектиновых веществ делает их хорошим источником сырья для производства наноцеллюлозы;

- развитая пористо-капиллярная структура элементаризованных волокон создает адгезионные свойства, превосходящие адгезионные свойства стекловолокна и углеродных волокон, что позволит наладить производство более легких и более стойких к разрушению полимерных биокомпозиционных материалов.

 

В заключении хочется отметить, что поскольку лубяные волокна имеют одинаковую «конструкцию» и одинаковый механизм разрушения соединительных тканей,  разрабатываемая технология – универсальна, то есть применима для промышленной переработки лубяных волокон разных видов растений.