解決大豆蛋白纖維生產中的問題

上海東華大學化學與化工學院 胡毅 寧波服裝學院藝術分院 袁菁紅

1大豆蛋白纖維的產業優勢及發展現狀
   大豆蛋白纖維是一種新型再生植物蛋白纖維，于2000年3月試紡成功。其與羊絨、真絲混紡或交織的產品，檔次并不低于純羊絨、純真絲織物，且成本較低，其價格是羊絨的百分之七，是真絲的三分之一，并具有下調空間。而且大豆蛋白纖維含有多種人體所必須的氨基酸，具有良好的保健作用，符合當今消費者崇尚綠色、古樸自然的消費理念。此外，由于我國豆粕資源豐富，年產為1250萬噸，可制造400—600萬噸大豆纖維，且提取的大豆蛋白質的豆粕殘渣還可以繼續用作飼料，從而大大提高了農副產品的利用率和附加價值；因此可以說，大豆蛋白纖維的出現，不僅將通常用做飼料和食品添加料的豆粕，變為高附加價值的紡織用高性能纖維，而且大豆蛋白纖維的生產為農副產品深加工開辟了一條新的途徑，從而進一步促進大豆蛋白纖維的生產。
當前，我國第一條大豆蛋白纖維生產線年產能力已達1500t左右。在國內已開發興建的有：江蘇常熟、浙江紹興、山東安丘等多條大豆纖維生產線。面臨大豆蛋白纖維的發展，各地的紡織、印染企業都在積極研制新產品，解決紡紗、織造和印染加工中的關鍵技術問題。在前期試制的部分大豆蛋白纖維新產品，已受到業內人士的青睞。在大豆蛋白纖維實現工業化生產前后，國內對該纖維的紡紗、織造及染整工藝進行了探索性實驗，并取得了令人滿意的結果?，F在，河南省中原棉紡織廠和山東東明棉紡織廠，通過技術攻關，用大豆蛋白絲成功的進行了紡紗和織造；山東濰坊二印紡織印染有限公司承擔的“大豆纖維織物染整工藝研究”目前也已通過鑒定?？傊@項產業的發展必將為國家和社會帶來巨大的經濟效益。
  2大豆蛋白纖維的生產流程及物理化學結構
  2．1大豆蛋白纖維的生產流程
  大豆蛋白纖維的主要生產原料是豆粕和聚乙烯醇(PVA)。其生產原理是將豆粕水浸分離，提純出蛋白質．將蛋白質改變空間結構，并在合適條件下，通過濕法紡絲生成大豆蛋白纖維。在紡絲過程中，經過牽伸使纖維大分子達到一定的取向度。絲束經過卷曲、熱定形、切斷、加油就成為紡織用大豆蛋白纖維。
  大豆蛋白纖維的橫截面呈扁平狀不規則啞鈴形，大豆蛋白均勻分布在聚乙烯醇組分中形成海島型結構，中間有微孔，表面光潔且縱向表面呈現不明顯的溝槽且具有一定的卷曲。
  2．2大豆蛋白纖維的物理形態結構及化學結構
  大豆纖維由大豆分離出的蛋白和聚乙烯醇組成，其物理和化學結構與天然蛋白質纖維(如羊毛、蠶絲)和聚乙烯醇縮甲醛纖維(維綸)有所不同，因此其加工性能與天然蛋白質纖維肯定存在差異。為了充分發揮大豆蛋白纖維本身所固有的優良特性，并賦予其新的性能，必須熟悉其結構特點。
大豆蛋白纖維屬天然再生蛋白質纖維，纖維中含有多種人體所必需的氨基酸，其所含的各類氨基酸的量如表1．1所示．


  3大豆蛋白纖維的性能特點
  大豆蛋白纖維的基本物理性能指標及與其它紡織纖維的性能比較，分別如表1．2和表1．3所示。

由表1．2和1．3看出，大豆蛋白纖維有良好的物理化學性能。此纖維不僅具有單絲纖度細、比重輕、強度高，耐酸堿性好等優點；而且大豆蛋白纖維還具有羊毛的保暖性和手感、蠶絲的柔和光澤、棉纖維的吸濕導濕性等優良服用性能；此外，大豆蛋白纖維含有多種人體所必須的氨基酸，具有良好的保健作用、自然的抑菌性能，符合當今消費者崇尚綠色、古樸自然的消費理念，同時可供大豆蛋白纖維染色的染料較多，因此大豆蛋白纖維是一種具有優異性能的紡織新型原料。
  4存在問題
  大豆蛋白纖維雖然是一類具有廣闊發展前途的新型纖維。但是在生產中還應注意以下幾方面的不足：
  4．1大豆蛋白纖維強力雖大，但存在較大的強力不均，這樣在纖維紡紗過程中會給紡紗帶來一定的難度。纖維的卷曲率低，卷曲恢復率低，使纖維在紡紗過程中拉直后不易恢復到原來的狀態，而使纖維的抱合力變小，降低了纖維的可紡性。
  4．2纖維表面光滑，因此在紡織加工過程中，飛花較多、成紗毛羽、棉結和細紗斷頭較多，因此影響織物外觀。
抱合力差、比電阻較大，靜電現象比較嚴重，易纏附機件，因此在紡紗前應對其散纖維進行加濕，或加濕+抗靜電劑。
  4．3梳棉工序生產難點較多，問題主要有：剝棉轉移差造成的棉網下墜或棉網漂頭、爛邊；抱合力差造成的機前斷棉條，因此要堅持以下的工藝原則：“柔和梳理、順利轉移、輕定量、低速度、中隔距”。
  4．4大豆纖維長度長、彈性好、整齊度好，但立體卷曲少、抱合力差。所以并條工序以提高纖維平行伸直度、降低重量不均為重點：粗紗定量應偏輕掌握，以減小細紗牽伸，能有利于成紗毛羽減少。由于熟條抱合力差易分*，生產上應采取措施加強巡回，嚴防條子起毛。絡筒工序應盡量減少毛羽的產生。
  4．5漂白性能差
大豆纖維自身呈米黃色，目前存在的漂白方法，甚至已經用于工業化生產的漂白工藝，無論是還原漂白還是氧化漂白或者是還漂與氧漂的結合，都無法消除纖維固有的米黃色。因而對大豆蛋白纖維的染整加工產生影響，限制了大豆蛋白纖維產品品種的多樣性。
  4．6染深性能不好
大豆蛋白纖維本身含有多種基團，如NH、-CN等，可用活性染料、酸性染料、陽離子染料、直接染料、Lanaset染料、甚至分散染料等進行染色，故染料的選擇范圍很廣，比較容易染色。但是由于纖維本身所固有的米黃色所限制，而導致淺色產品色澤暗淡，又由于纖維自身染座較少的缺點，因而不易染出深濃的顏色，有的染料染色上染百分率雖然較高，但牢度不太理想或勻染性較差。
  4．7形態穩定性
大豆蛋白纖維抗折皺性能、濕回彈性能、耐熱性能較差。大豆蛋白纖維遇熱收縮率較大，當溫度較高時顏色泛黃，并且強力有所下降，從而增加了織物在染整加工中的難度，并對服裝生產及服用過程中織物的手感和外觀形態有影響。