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竹纖維知識

毛竹基

竹纖維是采用物理和化學相結合的方法生產的天然竹纖維。 制備工藝流程為:竹料→竹片→蒸竹片→粉碎分解→生物酶脫膠→梳理纖維→紡織纖維。

竹纖維,竹纖維分為兩大類;

第壹類:天然竹纖維--竹纖維

竹纖維是用物理和化學相結合的方法生產的天然竹纖維。 生產工藝為:竹材→竹片→蒸竹片→粉碎分解→生物酶脫膠→梳理纖維→紡織纖維。

第二類:化學竹纖維

化學竹纖維包括竹漿纖維和竹炭纖維 竹漿纖維:竹漿纖維是壹種將竹片打成漿,再將漿打成漿然後濕法紡絲制成的纖維,其生產加工過程與粘膠基本相似。但在加工過程中竹子的天然特性被破壞,纖維的除臭、抗菌、抗紫外線功能明顯下降。 竹炭纖維:是將納米級的竹芳香炭微粉,通過特殊工藝加入粘膠紡絲液中,采用近似常規紡絲工藝紡制而成的纖維產品。 聖竹竹纖維技術參數 平均細度:6dtex 平均強度:3.49CN/dtex 平均長度:95mm 竹纖維是壹種天然功能性纖維,具有抗菌、抑菌、除臭、抗紫外線等功能。 竹纖維可純紡和混紡,是毛紡、麻紡、絲紡、棉紡、色紡、半精紡等企業開發和推廣新產品時選擇的新原料之壹,混紡產品是走向內衣、襪子等領域不可缺少的品種。蘇州聖竹牌竹纖維純紡支數可達60Nm,面料生產企業可利用聖竹竹節紗進行交織,增加面料的功能性,如利用亞麻39Nm和竹纖維39Nm進行交織,面料在保留麻產品風格的同時,還增加了產品的抗菌除臭功能,提高了產品的附加值。

竹纖維按選材和加工工藝,分為竹纖維和竹漿纖維。竹纖維是通過物理和機械方法對天然竹材進行脫膠加工而成。竹纖維與棉、木漿纖維素纖維相比,具有良好的物理機械

性能,強度高、耐磨、懸垂性好,既可純紡,也可混紡。

1原料加工

竹漿纖維目前主要采用粘膠工藝,因此在制造過程中也存在環境汙染問題,不利於國民經濟的可持續發展,本身的汙水處理也增加了生產制造成本。目前,已開發出Lyocell工藝生產竹漿纖維

維生產,可以減少生產過程中的環境汙染,其性能接近Lyocell纖維,具有良好的發展前景,但工藝的成熟性還需要進壹步的實踐和探索。使用竹纖維可以避免對環境的汙染,但竹原料必須經過脫膠、精制才能成為竹纖維。該生產工藝指的是麻纖維生產工藝,技術落後,產量很低,

纖維質量不穩定,浪費大。完全脫膠後的纖維細度約為 0.05 tex,且長度小於 5 mm,無法在環錠紡紗機上加工。因此,纖維制備時不能全部脫膠,需要用剩余的膠水使竹纖維相互連接,制成需要的竹纖維束。在竹纖維的加工過程中,存在著細度與長度的矛盾,要獲得壹定細度的竹纖維,纖維長度達不到要求;而纖維長度達到要求,纖維細度又達不到要求。這壹矛盾是當前竹纖維生產廠家需要攻克的壹個難題。同時,由於采用半脫膠纖維加工技術,所以不能用於生產高支輕薄織物和服裝。目前,竹纖維的精制方法主要有三種:超聲波精制、生物酶精制和機械軋拉精制。超聲波可以縮短竹纖維的脫膠時間,但作用較弱;生物酶對竹纖維的精煉有壹定作用,但由於目前市場上還沒有專門用於竹纖維脫膠的生物酶,而只能用酶制劑制備亞麻纖維,效果不太理想;機械軋制和拉伸對竹纖維的細化有明顯的效果,機械軋制可以保證竹纖維細度的均勻性,但機械 機械軋制可以保證竹纖維細度的均勻性,但機械牽伸的效果不太穩定,需要進壹步的實驗研究。

2紡織加工

2.1紡紗

竹漿纖維由於濕強力較低,所以紗線在加工過程中受車間相對濕度的影響較大,紗支在25 tex及

以上的紗線強力較為突出,特別適合織造用經紗。25 支及以上竹纖維紗的紡紗很難保持良好的紗線狀態和耐漿紗性。25 tex 及以上的竹纖維紗很難保持良好的紗線狀態,也很難經受上漿的濕處理,這使得上漿的難度大大增加,在這種情況下建議使用混紡竹纖維紗。竹漿纖維紗不允許存放在特別潮濕的地方,否則會使紗線受潮,在後期加工中斷頭率增加,嚴重時會導致無法織布或布面出現大量細線,影響布面效果。無論是竹纖維還是竹漿纖維都存在握持力差、靜電現象,尤其是竹纖維剛性差,所以在紡紗過程中要針對這些缺點進行必要的調整。生產前要進行必要的預處理,生產車間生產現場要保持穩定和較大的相對濕度,纖維中還要加入壹定量的油水助劑,以降低竹纖維表面的比電阻,減少靜電,減少纖維損傷,保證生產順利進行。在開清工序中采用 "多梳少打、多收少落 "的工藝原則,降低打手速度,避免纖維過度損傷和纏結;在梳理工序中應采用 "慢速度、輕配比、多回復、小張力 "的原則,以減少纖維損傷,降低生條中的短絨率。降低原料中的短絨率;在粗紗工序中,采用 "輕比重、重壓力、適當撚系數、低車速、小羅拉、小鉗口 "的工藝,減少條子的意外伸長和不勻,提高成紗質量;在細紗工序中,宜采用 "緊隔距、高撚度、低車速、小張力 "的原則,減少細紗的錠數。紡紗采用 "緊隔距、高撚度、低車速、小張力 "的原則,減少斷紗後羅拉、膠輥易纏繞,影響生產效率;絡筒遵循 "輕張力、低車速、小伸長、保彈性、減磨損 "的工藝原則

42 SFC Synthetic Fibers 2009 No.5

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42 SFC 2009 No.5

采用 "輕張力、低轉速、小伸長、保彈性、減磨損 "的工藝原則,減少毛羽再生,減少斷頭

和打結的產生。

2.2織造~jo-r

由於竹纖維毛羽多,整經時應采用 "低速

度、輕壓力、勻張力 "的工藝配置原則,以保證經紗

排列和張力的均勻性,避免毛羽纏頭嚴重造成的影響。竹

纖毛相對較少,整經工藝應遵循 "速度快、

張力小、伸長率小、保護彈性、減少磨損、減少毛羽、少斷

頭 "的工藝原則,選用合適的工藝參數,提高操作的

水平。保證機械處於良好狀態,確保 "張力、排列、卷

繞 "三均勻。

竹纖維紗具有強度高、毛發長、彈性

差的特點,在漿料選擇上以高粘度低粘度為原則,上漿

配方必須保證漿膜的硬度和耐磨性。上漿采用 "高密度、低粘度、

保彈性、保漿膜 "的工藝路線,以重塗布、減磨擦為主,增強和保彈性並重。竹漿纖維紗線吸漿

度快、易浸透,但吸濕後橫向膨脹造成纖維與紗線

線排列較緊密,導致紗線上漿不均勻或粘稠度大,難以

形成良好的漿膜。同時,竹漿纖維在吸濕膨脹和

除濕收縮過程中發生變形,抱合力降低,纖維易發生相對

滑移,強度明顯下降。因此,上漿應遵循 "提高

耐磨性為主,重伏貼、兼滲透、小拉伸、低伸長、慢

幹 "的工藝原則[2.

2.3針織

竹纖維針織面料手感柔軟、潤滑細膩、豐滿

挺括、舒適涼爽、用途廣泛。挺括、舒適、涼爽,用其制作的服裝能充分發揮

竹纖維抗菌、除臭、涼爽、保健的功能,特別適合

制作各種保健內衣和功能性服裝。但是,竹纖維針織服裝在服用

過程中會產生起毛起球現象,而且在使用過程中形成的毛

球不易及時脫落,從而影響織物的外觀

觀。通過降低紗線毛羽、組織結構緊密、適當的

撚系數、抗起毛起球整理等方法來提高織物的抗起毛起球

性能。竹纖維紗線在針織加工中存在的另壹個

問題是紗線脆性大、彈性差、濕強性差,而這

與針織成圈工藝要求紗線具有良好的抗彎曲性、彈性

性、柔軟性的要求有壹定的差距。因此,壹方面可以對

針織工藝進行相應調整,控制餵紗張力,

均勻度,成圈長度不宜過短,否則容易出孔;

另壹方面,通過棉、天絲、莫代爾等混紡,提高紗線

線強度,減少斷頭。

在織造過程中,無論是竹纖維還是竹漿纖維,都應遵循 "中張力、大開口、晚引緯 "的原

則,以減少因摩擦和粘連而造成的紗線開口不暢和

斷經、斷緯等現象。同時,織機的速度不宜過高,

車間的溫度和濕度要高。

2.4無紡布加工

目前,竹纖維無紡布產品主要采用水刺法,這

是由於水刺法無紡布產品具有手感柔軟、抗菌、

透氣吸濕、不含化學物質等特點,充分利用了竹纖維

的優越性能,提高了竹纖維產品的附加值。竹纖維

水刺產品廣泛應用於醫療、護理、衛生用品、化

妝品等領域。但由於對竹纖維的壹些特性研究

還不夠深入,因此在工藝上還存在壹些技術

難點,如纖維網高速成型中的靜電控制技術;水處理

和加固過程中如何保護竹纖維的空心、空洞;水刺

無紡布技術中竹纖維大分子對酸的糖苷鍵的控制等;水

紡工藝與竹纖維原始纖度的關系;幹燥工藝中如何控制

纖維網系統的吸濕、放濕等,都還不成熟,其中有些問題仍是制約竹纖維水刺非織造布發展的瓶頸。目前比較

有效的辦法是采取與粘膠、棉、滌綸等纖維的混合加工

工作,以減少水刺工藝對竹纖維的影響。

3染整

竹纖維由於天然色素的存在,比棉纖維更黃,

如果竹纖維與棉混紡,白度、毛效果都有明顯差異,

如果前處理不好,既會使織物的均勻白度變差,又

會使織物強度下降,影響染色性能。NaOH的濃度

越高,織物的白度越高,織物強度越低。

NaOH濃度越高,

織物的毛化效果越好,

但竹纖維耐堿、

耐氧化劑

能力比棉纖維差,

因此應在較低的NaOH濃度

下進行處理,

使色素、蠟質

在較緩和的工藝條件下去除。

竹纖維是壹種多孔異形纖維(竹纖維橫截面

表面呈不規則的橢圓形和腰圓形,邊緣有不規則的鋸

齒),纖維結構 "中空 "程度高,分子取向度低,對染料

分子有較大的親和力,其染色速度快,易引起染色

快,易引起染色

快,易引起染色

不勻,吸濕後易膨脹,因此要選用相容性好、反應性中等的染料進行染色;要嚴格控制溫度和升溫速度

溫度;在染浴中要加入滲透劑、勻染劑等表面

活性劑,提高勻染性能;要選擇適當的軋染

工藝,提高染色上色率,改善染色性能。

竹纖維對酸和氧化劑敏感,結構疏松,

聚合度、結晶度低,空隙多,內表面積大。

應用時縱向和橫向

顯露的羥基比棉多,所以化學活性比棉大,對酸和

氧化劑的敏感性比棉大,對堿的穩定性比棉很差

而且,能在濃堿的作用下溶脹,使纖維的

力學性能下降。因此,在染色過程中應盡量減少堿的用量

。竹纖維吸濕性強,對染料、化學試劑的吸附

量大於棉。

竹纖維原纖維易於生產,壹方面可以利用這壹特點

生產出具有 "桃皮絨 "柔軟舒適風格的面料,滿足

不同消費者的需求,但另壹方面,竹纖維面料進行濕

處理後,面料外觀毛茸茸,處理不完全的面料

會給後面的染整工序和服裝洗滌帶來很多麻

惱。特別是竹纖維織物表面毛羽較密,為了使

制品的織物表面光滑、色澤均勻,必須進行燒毛處理。

竹纖維還常采用酶處理方法,以降低竹原

纖維的剛性,提高織物的柔軟性和懸垂性,改善

服用性能。

4成品的應用

4.1產品的縮水率

竹纖維織物的縮水率比較大,容易使織物

經緯向都發生縮水變形,造成服裝的符合性

差。因此,在服裝生產前,應進行預縮處理或

織物整理,再進行裁剪縫制

,以減少服裝在洗滌過程中的縮水變形,改善和提高服裝的合體性。織物整理的方法比較好,

壹般可采用兩次預縮,第壹次是為了降低

縮水率,第二次是為了改善手感。當然,也可以在

整理後使用化學方法。

4.2抗皺性差

竹纖維制品抗皺性差,由於織物遇水後

纖維素分子間氫鍵相互作用,易造成織物起皺、

變形。可以通過特定的整理劑處理,使纖維無定形

區的部分氫鍵被破壞,取而代之的是羥基***價鍵,將纖維

中相鄰分子鍵相互連接,可以限制相鄰分子

子鍵的相對滑移,在壹定程度上可以阻礙皺紋的

產生。此外,還可以采用特殊的紡紗和織造技術,例如添加氨綸和聚酯等化學纖維,或與棉、絲和羊毛等天然

纖維混紡,以提高其抗皺性能。

天然竹纖維是用機械和物理方法提取原竹制成的

。在這壹過程中,並不破壞竹子的纖維束結構,只是去除

植物組織外的纖維束。竹子的單纖維長度較小,通常在 2 毫米左右

[1],多用於造紙制漿。通常情況下,竹纖維應以纖維束的形式

使用,纖維束是由多根單纖維縱向粘合而成,形狀類似於大麻、黃麻、

亞麻等。

近20年來,竹材的工業化利用得到了快速發展,竹

產業已成為我國林業產業發展新的經濟增長點[2,3],特別是

天然竹纖維的開發與應用壹直是近年來相關企業關註的焦點

點,也是科技研究的熱點問題。隨著全球氣候的惡化,

木材資源的減少,迫切需要尋求替代木質纖維和化學纖維等資源的

新材料,竹纖維原料來源於天然可再生資源,產品

使用後可生物降解,符合環境保護的要求,竹纖維被認為是替代這些纖維的

理想材料[4-9]。

1竹纖維的研究背景

竹纖維的應用領域比較廣泛,近年來國內外相關研究

逐年增多,特別是在非織造材料、復合材料方面的應用研究

日益廣泛,可紡竹纖維是當前研究的熱點和難點[4-6]。

與其他植物相比,竹子具有很強的吸收二氧化碳的能力,

具有減緩 "溫室效應 "的作用;竹纖維可代替化學纖維和塑料

收稿日期:2007-07-31 修回日期:2008-07-292007-07-31 修改:2008-07-07

本文基於竹纖維在復合材料中的應用研究。基金項目:中國科學院科技重大專項浙江省科技廳重大項目(2007C12066);浙江省重點項目

(2006C22057);浙江省自然科學基金(Y305328)

作者簡介:張偉(1965-),女,新疆烏魯木齊人,副教授,博士研究生,研究

方向:竹材加工與利用、林業機械自動化與智能化。浙江林學院,浙江臨安,311300。電子郵件:zhangweix0025@sina.com

※通訊作者:姚文斌(1962-):姚文斌(1962-),男,四川新津人,教授,主要從事林業工程教學與研究

過程。

電子信箱:wenbin925@sina.com

竹纖維等人造材料不僅可以節約有限的石油資源,而且可以再生

循環利用。

2003年以來,國內壹些院校與日本壹些公司合作

開發天然纖維非織造材料和汽車用復合材料。2003 年以來,國內壹些院校與日本多家公司合作開發了汽車用天然竹纖維非織造材料及復合材料,試驗

生產的產品包括:轎車的門內側板(如圖 1 所示)、行李箱、頂棚、座椅靠背,以及卡車/客車的內襯板、門板、頂棚、座椅靠背等。2004 年,我們還開發了天然竹纖維隔熱/隔音和阻尼材料,在 2005 年日本愛知世博會上受到極大關註。2004 年,我們還開發了天然竹纖維隔熱/隔音和阻尼材料,在 2005 年日本愛知世博會上受到極大關註。今後,由天然竹纖維制成的熱塑性或熱固性模塑件(如門板)

有望成為汽車的標準配置,而壹種新的加工技術--

天然竹纖維+聚丙烯註塑成型將成為未來的趨勢[7]。].

圖 1 用竹纖維制作房車車門內襯

圖 1 用竹纖維制作房車車門內襯

以竹纖維為增強相的復合材料研究報道較多[10-12],日本同誌社大學的 Tokoro[13]利用天然竹纖維開發了

可降解的新型塑料,並探討了其力學性能。葉英偉等[14]對竹纖維增強的

水泥復合材料的研究發現,竹纖維的加入可以

使復合材料具有有機材料和無機材料的復合性能;李

亞斌等[15]在PCL樹脂中加入適量竹纖維,提高了復合材料的拉伸強度和拉伸模量。

以竹纖維為增強相的復合材料被用於開發新型生物降解塑料,並探索其力學性能。使用竹纖維作為復合材料的增強相

是當前材料研究領域的熱點問題之壹。

天然竹纖維截面的高度 "中空 "結構決定了其

優異的吸水性和導濕性[16],而且竹纖維含有天然的抗菌、

第10期 張偉等:竹纖維加工技術研究進展 309

除臭功能,特別適合紡織產品的開發。 日本研究人員

實驗證實,竹浸出物具有廣泛的抗微生物功能,竹纖維

日用品24 h抗菌率可達71%,竹纖維葉綠素和

葉綠素銅鈉均有較好的除臭效果、竹纖維中所含的葉綠素

銅葉綠素鈉是壹種安全、優良的紫外線吸收劑,抗紫外線功能比

竹纖維強20倍。

棉的 20 倍。竹纖維中還含有竹蜜和果膠成分,該成分對皮膚

有保健作用[17-20]。2000 年中國四川省閬中棉紡廠[21]率先

進行了天然竹纖維的紡紗實驗。此後,國內外多家

企業和大專院校、科研機構開展了竹纖維可紡性研究,2004年,

浙江林學院試紡4支紗[4]。目前,壹些高校和科研院所

仍在積極開展竹纖維可紡性的研究。此外,竹纖維還可

用於生產無紡布、地毯等產品。

目前竹纖維的制備方法生產的竹纖維粗硬,均勻度、細度等指標不僅達不到紡織纖維的要求,甚至

不能滿足汽車復合材料、無紡布的制備,加工

技術較為落後,生產的纖維質量不穩定,離產業化

還有壹定的距離。壹定的距離。近年來,大量科技工作者關註竹纖維的研究進展

,通過專業刊物介紹研究成果,但目前研究天然

竹纖維的資料還比較少,研究主要集中在:竹纖維

的結構、力學和理化性能、應用及復合材料的制備和性能

等方面;對竹纖維的制備技術研究較少,而對竹纖維的制備技術研究較少,研究

主要集中在後加工-精細處理方面;根據目前竹纖維加工

技術,機械開纖是關鍵工序,對後續竹纖維精細

加工質量起決定性作用。

本文在闡述當前竹纖維應用研究與發展背景

的基礎上,重點回顧了近年來竹纖維機械加工技術的發展及其存在

的問題,提出了今後竹纖維研究的思路,並展望了竹纖維

加工技術的發展前景。

2竹纖維的制備與進展

竹纖維的研究在日本起步較早。

1988年,日本東洋

印刷株式會社開發出壹種能有效地將竹子分裂成纖維的系統

結構,並生產出可代替玻璃纖維用於纖維增強骨科

材料的竹纖維[22]。我國的研究相對較晚,但近年來取得了較

大的進展,在竹纖維的制備方法上也擁有多項發明專利,並

走在世界前列。

2.1碾壓開松纖維加工技術

該技術壹般是將竹材分割成片,然後蒸煮軟化,使纖維牢固地

結合在壹起,木質素胞間層部分分離,通過錘擊或碾壓來

削弱纖維的結合強度。竹屑的機械沖擊和摩擦

最終導致纖維斷裂。

1994年,日本Sanshin

Thermal Insulation Company和Ask Corporation開發了

壹種竹纖維提取系統[23],包括三個過程:

①用銑床沿竹子

生長方向層壓;②用錘式粉碎機

將第壹道工序得到的碎竹纖維化;③將第二道工序得到的竹肉薄皮部分從纖維中分離出來

2004年,浙江林學院與四川廠家聯合開發了成套

制粉和開纖設備,該工藝包括機械制粉、捏合和開纖精制等

關鍵設備,可批量生產竹纖維。

這種工藝生產效率高,但對纖維損傷大,纖維

細度和均勻度難以保證。

2.2機械梳理解體纖維生產技術

該技術[6]利用機械設備直接將碾壓後的扁竹料梳理

解體成竹纖維。但由於在加工過程中,利用機械作用破壞了

纖維強度,使得到的竹纖維粗、短、柔韌性差。

壹般只能用於生產竹纖維板等附加值較低的產品。目前用這種方法

加工的竹纖維,經處理後,長度在3~15cm之間,細度

達到0.05~0.15mm,平均斷裂強度≤1.5cN/dtex。

由於這種方法工藝流程簡單,加工效率高,有壹定的

實用價值。技術改進應針對竹材的特點,依據竹纖維加工

長度比的統計規律,確定機械梳理的主要技

術參數,研制專用設備,實現竹纖維加工長度比的有效控

制。

2.3閃爆脫膠纖維技術

閃爆脫膠是在國內外造紙制漿新技術[24]、蒸汽

脫膠法以及劍麻纖維處理新技術[25]的基礎上提出的。1980年

德隆[26]發明了Iotech專利,利用飽和水

3.8-5.2兆帕

蒸汽爆破,進而對劍麻纖維進行處理的技術。

化學預處理木片的蒸汽噴射是由 Stake [27] 提出的,他采用了連續噴射

技術,在 1.48 至 1.76 兆帕的壓力下每 4 分鐘噴射壹次。國內對噴砂制漿

的研究始於20世紀80年代中期,並發表了研究論文

[28,29],像紡織纖維、麻纖維等利用閃光噴砂技術處理

的研究在國內外已有報道[25],但用於竹纖維的報道還很少。

由於竹纖維成分中木質素含量較高,通常的脫膠方法

壹般難以去除,為此,利用高溫高壓狀態下的液態水和水蒸氣

作用於竹纖維原料,並通過瞬間泄壓的過程實現原料中各組

分的分離和結構的改變。2003年,日本同誌大學教授藤井透

用這種方法制備出了竹纖維,並用於生產竹纖維。

利用這種方法制備了竹纖維,並將其應用於復合材料的開發

此法纖維化率高,無化學藥劑,無汙染,制得的

纖維均勻性較好,但纖維處理工藝復雜,設備成本高,

所制得的纖維顏色較深,壹般為棕色。目前未見閃爆脫膠

技術大規模應用。

2.4化學機械加工技術

該技術基本采用造紙制漿工藝的原理,首先用化學藥品對竹材進行預處理

,使竹材中的膠質、木質素、半纖維素

被破壞溶解,從而減弱與纖維的粘結力,然後在機械外力作用下形成纖維

。Deshpand[31]介紹了壹種可提取竹纖維的

化學-機械聯合加工系統,該系統

結合了傳統的壓縮成型工藝和銑削工藝,提取的竹纖維可用於復合材料的加工

這種方法纖維產量低,消耗化學品多,生產的纖維具有壹定的酸堿性,纖維處理工藝復雜,成本較高。但它更適用於長壽竹

,需要解決的主要技術問題是不同竹種和竹齡

的預處理工藝。但目前還沒有系統的研究報道。

用上述方法生產的竹纖維可作為增強相制成各種復合

材料,產品正在進壹步開發中,用上述方法加工的纖維

我們不能用於紡織。

2.5劈裂展開纖維加工技術

2005年,浙江林學院姚文斌、張偉在初步揭示竹纖維熱-機耦合展開機理的基礎上,提出了竹纖維劈裂展開技術

310《農業工程學報》2008

纖維制備技術[6]。

該方法首先將竹材成型成片,然後放入特制的高壓蒸

煮容器中軟化,再利用機械外載荷使竹片劈裂松動,產生

分層和微裂紋、並使分層和裂紋向平行於纖維方向擴展

,以促使竹材纖維張開,然後在其他外荷載的協同作用下,促進

宏觀裂紋擴展。然後,在另壹外載荷的協同作用下,竹材宏觀裂紋不斷擴展,實現其界面脫粘和分層,從而

獲得竹材粗纖維,如圖 2 所示。竹粗纖維,再經過

軟化、梳理等壹系列工序,就可以得到細纖維,如圖3

所示。

這種方法的顯著特點是對纖維強度破壞小,而且用這種方法生產的竹纖維

形態均勻,纖維柔軟。用這種方法加工的竹纖維

呈麻狀(見圖 2),長度從 25 厘米到 80 厘米不等。經過細化

加工後,.細度可達 0.04 至 0.06 毫米,平均斷裂強度達到

5.5 cN/dtex。如何實現規模化生產的要求,是該技術下壹步需要

研究和解決的關鍵問題。

圖 2 裂紋擴展法粗竹纖維制備

圖 3 裂紋擴展法細竹纖維制備

圖 5 cN/dtex. 裂紋擴展法

在粗竹纖維制備的基礎上,近年來竹纖維制備

的研究主要集中在纖維的後處理上。即:如何處理粗竹纖維,

進壹步提高其細度、均勻度、柔軟度,從而獲得細纖維。

天津工業大學的王春紅[32,33]、紹興文理學院的樓麗琴[34]和蘇州

州大學的徐偉[35]分別以浙江林學院制備的粗竹纖維為基礎,對化學脫膠和生物酶脫膠等工藝進行了研究、並在細度

和柔軟度方面取得了壹定進展。東華大學在原有研究

的基礎上,探索了竹纖維脫膠和精練的機理,比較了超聲波、生物酶和機械牽伸的精練效果;

研究表明,超聲波對竹纖維的細化作用不大,機械軋制

和牽伸對竹纖維的細化作用顯著,但機械牽伸

對竹纖維的細化作用明顯。機械牽伸

的結果並不穩定,需要進壹步的實驗研究[36,37]。這些

研究進展使人們看到了天然竹纖維的應用前景,但受目前

竹纖維加工技術和提取質量的限制,要進行大規模的推廣應用

,離真正意義上的產業化還有壹定的距離。

3結論與展望

機械脫纖技術是竹纖維制備的關鍵步驟,直接關系到後續纖維制備的

質量,這也是目前竹纖維制備研究的

薄弱環節。對於上述竹纖維的機械加工方法,其分離原理目前只能通過

生產過程中的知識和經驗來解釋。對竹

纖維分離原理的解釋歸納起來,主要有 "高溫蒸煮 "和 "機械

沖擊-摩擦 "分離理論,但只看到壹些初步的介紹,還沒有看到深入的

分析,沒有形成系統的纖維分離理論。纖維分離的系統理論。錘擊、粉碎、

機械梳理等方法大多是通過削弱纖維間的結合強度或

強行破壞竹材結構,使竹片在機械沖擊摩擦等外力

作用下最終導致纖維分解。以上兩種理論只是從宏觀上進行了形象

的定性分析,對於力場作用下竹纖維的分解過程有所揭示,

但不能從根本上解釋纖維分離的作用機理和條件。浙江

林學院姚文斌、張偉等人提出的竹材熱-機耦合分層與纖維開松機理

也只是對竹材脫纖機理的初步揭示[6]。因此,在壹定程度上

制約了竹纖維加工技術的發展。

目前,竹纖維制備研究還存在以下幾個方面的

問題:

1)對竹纖維的物理化學性能還未能深入了解,基

礎理論研究薄弱,力-熱-化學多場耦合作用下的竹

纖行為研究尚未形成系統理論。

2)竹纖維的分離理論,還很不成熟,分離方法還未能

從根本上解決竹纖維加工中存在的技術問題;至於竹

纖維的分離機理,至今尚未揭示。

3)竹纖維生產技術體系尚未形成,缺乏竹纖維專用

生產技術裝備和行業規範。

竹開纖實質上就是采用合適的方法破壞竹材的天然

復合結構,使其纖維與其他成分(基體)完全分離,

最終將竹材中的纖維從原有的復合結構中提取出來。而

如何有效地實現這壹過程是我們必須認識到的。顯然,

通過深入了解竹材的特性及其破壞機理,將有助於揭示

竹纖維形成的科學方法和機理,為設計和制造最

有效的竹纖維加工設備準備不可或缺的條件。

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