纤维的成分是什么?

纤维分类

一、天然纤维

天然纤维是自然界存在的,可以直接取得纤维,根据其来源分成植物纤维、动物纤维和矿物纤维三类　　(一)植物纤维　植物纤维是由植物的种籽、果实、茎、叶等处得到的纤维,是天然纤维素纤维从植物韧皮得到的纤维如亚麻、黄麻、罗布麻等；从植物叶上得到的纤维如剑麻、蕉麻等植物纤维的主要化学成分是纤维素,故也称纤维素纤维　　植物纤维包括：种子纤维、韧皮纤维、叶纤维、果实纤维　　种子纤维：是指一些植物种子表皮细胞生长成的单细胞纤维如棉、木棉　　韧皮纤维：是从一些植物韧皮部取得的单纤维或工艺纤维如：亚麻、苎麻、黄麻、竹纤维　　叶纤维：是从一些植物的叶子或叶鞘取得的工艺纤维如：剑麻、蕉麻　　果实纤维：是从一些植物的果实取得的纤维如：椰子纤维　　(二)动物纤维　动物纤维是由动物的毛或昆虫的腺分泌物中得到的纤维从动物毛发得到的纤维有羊毛、兔毛、骆驼毛、山羊毛、牦牛绒等；从动物腺分泌物得到的纤维有蚕丝等动物纤维的主要化学成分是蛋白质,故也称蛋白质纤维　　动物纤维 (天然蛋白质纤维) 包括：毛发纤维和腺体纤维　　毛发纤维:动物毛囊生长具有多细胞结构由角蛋白组成的纤维如：绵羊毛、山羊绒、骆驼毛、兔毛、马海毛　　丝纤维:由一些昆虫丝腺所分泌的,特别是由鳞翅目幼虫所分泌的物质形成的纤维,此外还有由一些软体动物的分泌物形成的纤维如：蚕丝　　(三)矿物纤维　矿物纤维是从纤维状结构的矿物岩石中获得的纤维,主要组成物质为各种氧化物,如二氧化硅、氧化铝、氧化镁等,其主要来源为各类石棉,如温石棉,青石棉等

二、化学纤维

化学纤维是经过化学处理加工而制成的纤维可分为人造纤维（再生纤维）,合成纤维和无机纤维　　(一)人造纤维（再生纤维）　人造纤维也称再生纤维　　人造纤维是用含有天然纤维或蛋白纤维的物质,如木材、甘蔗、芦苇、大豆蛋白质纤维等及其他失去纺织加工价值的纤维原料,经过化学加工后制成的纺织纤维主要的用于纺织的人造纤维有：黏胶纤维、醋酸纤维、铜氨纤维　　再生纤维是指将天然高聚物制成的浆液高度纯净化后制成的纤维,如再生纤维素纤维、再生蛋白质纤维、再生淀粉纤维以及再生合成纤维　　(二)合成纤维　合成纤维的化学组成和天然纤维完全不同,是从一些本身并不含有纤维素或蛋白质的物质如石油、煤、天然气、石灰石或农副产品,先合成单位,再用化学合成与机械加工的方法制成纤维如聚酯纤维（涤纶）、聚酰胺纤维（锦纶或尼龙）、聚乙烯醇纤维（维纶）、聚丙烯腈纤维（腈纶）、聚丙烯纤维（丙纶）、聚氯乙烯纤维（氯纶）等　　(三)无机纤维　无机纤维是以天然无机物或含碳高聚物纤维为原料,经人工抽丝或直接碳化制成包括玻璃纤维,金属纤维和碳纤维

三、其他分类

度与细度有棉型（38 51mm）、毛型（64 114mm）、丝型（长丝）、中长型（51 76mm）、超细型（

竹纤维就是从自然生长的竹子中提取出的一种纤维素纤维，是继棉、麻、毛、丝之后的第五大天然纤维。竹纤维具有良好的透气性、瞬间吸水性、较强的耐磨性和良好的染色性等特性，同时又具有天然抗菌、抑菌、除螨、防臭和抗紫外线功能。专家指出，竹纤维是一种真正意义上的天然环保型绿色纤维。竹纤维纺织品因其完全复制了竹纤维的固有特性，而倍受消费者青睐，产品需求量逐年上升。

用过了，感觉不错。

竹纤维就是从自然生长的竹子中提取出的一种纤维素纤维，是继棉、麻、毛、丝之后的第五大天然纤维。竹纤维具有良好的透气性、瞬间吸水性、较强的耐磨性和良好的染色性等特性，同时又具有天然抗菌、抑菌、除螨、防臭和抗紫外线功能。专家指出，竹纤维是一种真正意义上的天然环保型绿色纤维。 竹纤维的功效 抗菌性:竹纤维中含有“竹琨”抗菌物质，对贴身衣物有防臭除异味之功效 保健性:竹元素中的抗氧化物能有效的清除体内的自由基，竹纤维中含有多种人体必需的氨基酸 抗紫外线:竹纤维的紫外线穿透率为万分之六，抗紫外线能力是棉的417倍，竹纤维不带任何自由电荷，抗静电，止瘙痒 吸湿排湿性:在所有的纤维中，竹纤维的吸收湿性及透气性是最好的，被专家美誉为“会呼吸的纤维”，毛巾久用擦汗不留异味。 舒适性:冬暖夏凉，又能排除体内多余的热气和水分 美观性:竹纤维具有天然朴实的高雅质感 环保性:竹纤维是真正的环保绿色产品，无任何化学成分无污染，竹纤维100%可生物降解 棉的特点① 吸湿性: 棉纤维具有较好的吸湿性，在正常的情况下，纤维可向周围的大气中吸收水分，其含水率为8-10%，所以它接触人的皮肤，使人感到柔软而不僵硬。如果棉布湿度增大，周围温度较高，纤维中含的水分量会全部蒸发散去，使织物保持水平衡状态，使人感觉舒适。 ② 保湿性: 由于棉纤维是热和电的不良导体，热传导系数极低，又因棉纤维本身具有多孔性，弹性高优点，纤维之间能积存大量空气，空气又是热和电的不良导体，所以，纯棉纤维纺织品具有良好的保湿性，穿着纯棉织品服装使人感觉到温暖。 ③ 耐热性: 纯棉织品耐热能良好，在摄氏110℃以下时,只会引起织物上水分蒸发,不会损伤纤维,所以纯棉织物在常温下,穿着使用,洗涤印染等对织品都无影响,由此对提高了纯棉织品耐洗耐穿服用性能。 ④ 耐碱性: 棉纤维对碱的抵抗能力较大，棉纤维在碱溶液中，纤维不发生破坏现象，该性能有利于服用后对污染的洗涤，消毒除杂质，同时也可以对纯棉纺织品进行染色、印花及各种工艺加工，以产生更多棉织新品种。 ⑤ 卫生性: 棉纤维是天然纤维，其主要成分是纤维素，还有少量的蜡状物质和含氮物与果胶质。纯棉织物经多方面查验和实践，织品与肌肤接触无任何刺激，无负作用，久穿对人体有益无害，卫生性能良好。 缺点 1容易皱，而且皱了以后比较难抚平。 2易缩水，纯棉衣物的缩水率是2%到5%，经过特殊加工，或洗水处理例外。 3易变形，纯棉衣物都会容易变形，尤其是夏装，因为面料比较薄。 4易粘毛，很难彻底清除。

竹纤维是通过高科技手段从竹子中提取出来的一种绿色环保型纤维，它具有良好的透气性、瞬间吸水性、较强的耐磨性、良好的染色等优良特性。同时，竹纤维具有天然抗菌、抑菌、防螨、防臭和抗紫外线的作用。

　　毛竹为主

　　竹原纤维是采用物理、化学相结合的方法制取的天然竹纤维。 制取过程：竹材→制竹片→蒸竹片→压碎分解→生物酶脱胶→梳理纤维→纺织用纤维。

　　竹纤维，竹纤维分成两大类；

　　第一类：天然竹纤维——竹原纤维

　　竹原纤维是采用物理、化学相结合的方法制取的天然竹纤维。 制取过程：竹材→制竹片→蒸竹片→压碎分解→生物酶脱胶→梳理纤维→纺织用纤维。

　　第二类：化学竹纤维

　　化学竹纤维包括竹浆纤维和竹炭纤维 竹浆纤维：竹浆纤维是一种将竹片做成浆，然后将浆做成浆粕再湿法纺丝制成纤维，其制作加工过程基本与粘胶相似。但在加工过程中竹子的天然特性遭到破坏，纤维的除臭、抗菌、防紫外线功能明显下降。 竹炭纤维：是选用纳米级竹香炭微粉，经过特殊工艺加入粘胶纺丝液中，再经近似常规纺丝工艺纺织出的纤维产品。 圣竹竹原纤维 的技术参数 平均细度：6dtex 平均强度：349CN/dtex 平均长度：95mm 竹原纤维具有抗菌、仰菌、除臭、防紫外线等功能是天然功能性纤维。 竹原纤维可以进行纯纺和混纺，是毛纺、麻纺、绢纺、棉纺、色纺、半精纺等企业开发和推广新产品所要选择的新原料之一，混纺产品更是走向内衣、袜子等领域不可或缺的品种之一。苏州圣竹牌竹原纤维纯纺支数可达60Nm，面料生产企业可以选用圣竹竹原纱线进行交织，增加面料的功能性，例如采用亚麻39Nm和竹原纤维39Nm进行交织，面料在保留麻产品风格的同时，又增加了产品的抗菌除臭功能，提高了产品附加值。

　　竹纤维按选材及加工工艺的不同，分为竹原纤维和竹浆纤维。竹原纤维是通过物理机械的方法对天然竹子进行脱胶工艺处理而成。竹原纤维与棉、木浆纤维素纤维相比，具有良好的物理机械性

　　能，强力高，耐磨性能强，悬垂性佳，既可纯纺，也可混纺。

　　1 原料加工

　　竹浆纤维目前主要采用粘胶工艺加工，因此也存在制造过程中的环境污染问题，不利于国家经济的可持续发展，污水处理本身也加大了生产制造成本。目前已在开发采用Lyocell工艺进行竹浆纤

　　维生产，能减少在生产过程中对环境的污染，其服用性能也接近于Lyocell纤维，具有良好的发展前景，但工艺的成熟度需要进一步实践和探索。采用竹原纤维则可以避免对环境的污染，但竹原料必须经过脱胶细化后才能变成竹纤维。生产工艺参考麻纤维生产工艺，技术落后，产率很低，

　　纤维质量不稳定，浪费大。完全脱胶后其纤维细度约为0．05 tex，且长度不足5 mm，不能在环锭纺纱机上加工。因此，纤维制备时不能将胶全部脱完，需利用余胶使竹纤维相互连接，制成需要的竹纤维束。在竹原纤维的加工中，存在细度与长度之间的矛盾，要获得一定细度的竹纤维，纤维的长度达不到要求；而纤维长度达到要求时，纤维的细度又不够要求。这个矛盾是目前各生产竹原纤维的厂家需要攻克的一个难题。同时由于采用半脱胶的纤维加工工艺，因此不能用于生产高支数的轻薄型面料和服饰。目前对竹原纤维的细化主要有超声波细化、生物酶细化及机械轧压和牵伸细化3种方法。超声波可缩短竹原纤维的脱胶时间，但作用比较弱；生物酶对竹原纤维的细化有一定的作用，但由于目前市场上没有专门用于竹纤维脱胶的生物酶，而只能用亚麻纤维的酶制剂，效果不太理想；机械轧压和牵伸对竹原纤维的细化有显著的作用，机械轧压可以保证竹原纤维细度的均匀性，但机械牵伸的结果还不太稳定，有待进一步进行实验研究。

　　2 纺织加工

　　2．1 纺纱加工

　　竹浆纤维由于湿强低，因此纱线在加工过程中受车间相对湿度影响较大，对于纱支在25 tex及

　　以上时纱线的强力问题更加突出，特别是机织用经纱。25 tex及以上纯纺竹纤维纱线很难保持良好的纱线状态和承受浆纱的湿态加工，使浆纱加工难度急剧增加，建议在此情况下使用混纺竹纤维纱线。竹浆纤维纱线不允许在特别潮湿的地方存放，否则纱线受潮后在后加工中断头增加，严重的可造成无法织造或布面出现大量细线，影响布面效果。无论是竹原纤维还是竹浆纤维都存在抱合力差、有静电现象，特别是竹原纤维刚性大，因此在纺纱加工中要针对这些不足进行必要的调整。生产前需进行必要的预处理，生产时车间生产现场保持稳定而偏大的相对湿度，纤维中还要加入一定量的油水助剂，以降低竹纤维表面比电阻，减少静电，减少纤维损伤，保证生产顺利进行。在开清棉工序采用“多梳少打，多收少落”的工艺原则，降低各打手速度，避免纤维过多损伤和纠缠；在梳棉工序宜采用“慢速度、轻定量、多回收、小张力”原则，以减少纤维损伤，降低生条中的短绒率；在粗纱中采用“轻定量、重加压、适当的捻系数、低车速、小卷装、小钳口”的工艺，减少造成意外伸长和条干不匀，提高成纱质量；细纱中宜采用“紧隔距、高捻度、低速度、小张力”的原则，减少细纱断头后易缠绕罗拉和胶辊，影响生产效率；在络筒

　　工序中遵循“轻张力、低速度、小伸长、保弹性、

　　42 合成纤维SFC 2009 No．5

　　减磨损”的工艺原则，以减少再生毛羽，减少断头

　　和结杂的产生。

　　2．2 机织~jo-r

　　由于竹原纤维毛羽偏多，整经宜采用“低速

　　度、轻加压、匀张力”的工艺配置原则，保证经纱

　　排列与张力均匀，避免因毛羽纠缠而造成断头。竹

　　浆纤维毛羽相对较少，整经工序应遵循“中速度、

　　小张力、小伸长、保弹性、减磨损、降毛羽、少断

　　头”的工艺原则，选用合适的工艺参数，提高操作

　　水平．保证机械状态良好，保证“张力、排列、卷

　　绕”三均匀。

　　由于竹原纤维纱线有强力高、毛羽较长、弹性

　　差的特点，在浆料选择上以高浓低黏为原则，浆纱

　　配方必须保证浆膜的硬度和耐磨度。上浆采用重被

　　覆、减磨为主，增强与保伸并重的“高浓、低黏、

　　保弹性、保浆膜”的工艺路线。竹浆纤维纱吸浆速

　　度快，易于浸透，但吸湿后横向膨胀造成纤维和纱

　　线排列更加紧密，而导致纱线上浆不匀或黏并，难

　　以形成良好的浆膜。同时，竹浆纤维在吸湿膨胀和

　　放湿收缩过程中变形大，抱合力减小，纤维易相对

　　滑移，强力明显下降。因此，上浆时应遵循“提高

　　耐磨为主，重伏贴、兼渗透、小张力、低伸长、慢

　　烘干”工艺原则[2。

　　2．3 针织加工

　　竹纤维针织物手感柔软，润滑而细腻，丰满而

　　挺括，舒适而有凉意，用它制作的服装可充分发挥

　　竹纤维抗菌、除臭、凉爽、保健功能，特别适合于

　　制作各种保健内衣和功能性服装。但在服用过程

　　中，竹纤维针织服装会有起球现象，且所形成的毛

　　球在使用过程中不易及时脱落，从而影响织物外

　　观。可以通过降低纱线毛羽、紧密的组织结构、适

　　当的捻系数、抗起球后整理等办法，提高织物抗起

　　毛起球的性能。竹纤维纱线针织加工中存在的另一

　　个问题是纱线脆性大、弹性差、湿强力较差，而这

　　与针织成圈工艺需要纱线具有较好的耐弯曲性、弹

　　性、柔软性的要求有一定的差距。因此一方面可对

　　针织织造工艺作相应调整，控制好喂纱张力，而且

　　均匀一致，线圈长度不宜过短，否则易出破洞 ；

　　另一方面通过与棉、天丝、莫代尔等混纺，提高纱

　　线强力，减少断头。

　　在织造过程中无论是竹原纤维还是竹浆纤维都要遵循“中张力、大开口、迟引纬” 的工艺原

　　则，以减少由纱线间的摩擦及黏连所造成的开口不

　　清、断经、断纬等现象。同时织机速度不宜过高，

　　车间温湿度以偏高为宜。

　　2．4 非织造加工

　　目前竹纤维非织造产品主要采用水刺法，这

　　是由于水刺法非织造布产品具有手感柔软、抗菌、

　　透气吸湿、不含化学药剂等特性，充分利用了竹纤

　　维的优越性能，提高了竹纤维产品的附加值。竹纤

　　维水刺产品广泛应用于医疗、护理、卫生用品、化

　　妆用品等领域。但由于对竹纤维的一些特性的研究

　　还不够深入，因此在加工过程中还存在一些技术上

　　的难点，如纤网高速成形中静电控制技术；水处理

　　及加固过程中如何保护竹纤维的空洞、腔体；水刺

　　非织造技术中竹纤维大分子的苷键对酸的控制；水

　　刺工艺与竹纤维原纤化的关系；干燥工艺中如何控

　　制纤网的吸、放湿等方面，都还不成熟，有些还是

　　制约竹纤维水刺非织造布发展的瓶颈。目前较为有

　　效的办法是采取与粘胶、棉、涤纶等纤维的混合加

　　工，以减少水刺工艺对竹纤维的影响。

　　3 染整加工

　　竹纤维中由于天然色素的存在，较棉纤维黄，

　　若竹纤维与棉混纺后，白度、毛效均有明显差异，

　　如果前处理不好，既会使织物白度均匀性变差，也

　　会使织物强力下降，影响染色性能。NaOH的浓度

　　越高，织物的毛效越好，但竹纤维耐碱、耐氧化剂

　　能力较棉纤维差，故应在较低的NaOH浓度下进行

　　处理，使色素、蜡质等在较缓和的工艺条件下去

　　除。

　　由于竹纤维属多孔异形纤维(竹原纤维横截

　　面呈不规则的椭圆形和腰圆形，边沿具有不规则锯

　　齿)，纤维结构高度“中空”，分子取向度低，染料

　　分子对其亲和力较大，上染速度快，容易造成染色

　　不匀，吸湿后易膨胀，因此，要选用配伍性好，反

　　应活性中等的染料对其染色；要严格控制温度和升

　　温速度；在染浴中，还需加入渗透剂、匀染剂等表

　　面活性剂，以增加匀染性能；选用合适的轧染工

　　艺，提高染色上色率[4l。

　　竹纤维对酸和氧化剂比较敏感，其结构松散，

　　聚合度、结晶度低，有较多的空隙，内表面积大。

　　应用纵横

　　显露的羟基比棉多，因此化学活性比棉大，对酸和

　　氧化剂的敏感性大于棉，对碱的稳定性比棉差很

　　多，能在浓碱作用下剧烈膨胀以至溶解，使纤维的

　　机械性能下降。因此，在染色过程中应尽量减少碱

　　量。竹纤维的吸湿性大，对染料、化学试剂的吸附

　　量大于棉。

　　竹纤维易产生原纤化，一方面可利用这一特

　　征获得具有“桃皮绒”柔软舒适风格的织物，满足

　　不同消费者的需求，但另一方面竹纤维织物进行湿

　　处理时，织物毛茸茸的外观，经过不完全处理的织

　　物会给后道染色、整理工序及服装洗涤带来许多麻

　　烦。特别是竹原纤维织物表面毛羽多而密，为使成

　　品面料表面光洁，色泽均匀，必须经过烧毛处理。

　　竹原纤维还要经常采用酶处理的方法，以降低竹原

　　纤维的刚性，提高织物的柔软性和悬垂性，改善织

　　物服用性能。

　　4 成品应用

　　4．1 制品缩水性大

　　竹纤维织物的缩水性比较大，容易使织物的

　　经向和纬向都产生收缩变形，导致服装的保形性

　　差。因此在服装制作之前应先对其进行预缩处理或

　　者对其织物进行后整理，然后再进行服装裁剪及缝

　　制，以减少服装在洗涤过程中产生的收缩变形，改

　　善和提高服装的保形性。采用织物后整理的方法效

　　果相对较好，一般可以采用两次预缩，第一次降低

　　缩水率，第二次改善手感。当然也可以采用化学后

　　整理的方法。

　　4．2 制品抗皱性较差

　　竹纤维制品抗皱性较差，是由于织物下水后

　　纤维素分子间的氢键相互作用，易造成织物起皱、

　　变形。可以通过特定的整理剂处理，使纤维无定形

　　区的部分氢键被破坏，取而代之的羟基共价键将纤

　　维中相邻的分子键互相联结起来，可以限制相邻分

　　子键的相对滑移，在一定的程度上可以阻碍折皱的

　　产生。也可以用特殊的纺纱和织造技术，如加入氨

　　纶、聚酯纤维等化学纤维，或与棉、绢、毛等天然

　　纤维混纺改善其抗皱性能。

　　天然竹纤维是以竹子原料经机械、物理方法提取而

　　成。在加工过程中，不破坏竹材的纤维束结构，只去除

　　纤维束外的植物组织。竹子单纤维长度较小，一般在2 mm

　　左右[1]，多用于造纸制浆。通常，竹纤维以纤维束形式应

　　用，其纵向由多根单纤维粘结组成，形状与大麻、黄麻、

　　亚麻等相近。

　　近 20 年来，竹材的工业化利用得到了快速发展，竹

　　业已成为中国林业发展的一个新的经济增长点[2,3]，特别

　　是天然竹纤维的开发和应用是近年来相关企业关注的焦

　　点，也是科技研究的热点问题。随着全球性气候的恶化，

　　木材资源的减少，迫切需要寻求替代木纤维及化纤等资

　　源的新材料，竹纤维原料来源于天然可再生资源，产品

　　使用后可生物降解，符合环保要求，竹纤维被认为是替

　　代这些纤维的理想材料[4-9]。

　　1 竹纤维的研究背景

　　竹纤维的应用领域比较广，近年来国内外相关研究

　　逐年增加，尤其在非织造材料、复合材料中的应用研究

　　日益广泛，可纺竹纤维是目前研究的热点和难点[4-6]。

　　与其它植物相比，竹子对二氧化碳的吸收能力强，

　　具有减缓“温室效应”的作用；竹纤维替代化纤和塑料

　　收稿日期：2007-07-31 修订日期：2008-07-07

　　基金项目：浙江省科技厅重大项目（2007C12066）；浙江省重点项目

　　（2006C22057）；浙江自然科学基金项目（Y305328）

　　作者简介：张蔚（1965－），女，新疆乌鲁木齐人，副教授，博士生，研

　　究方向：竹材加工与利用，林业机械自动化与智能化。临安浙江林学院工

　　程学院，311300。Email：zhangweix0025@sinacom

　　※通讯作者：姚文斌（1962－），男，四川新津人，教授，主要从事林业工

　　程的教学和研究。临安浙江林学院工程学院，311300。

　　Email：wenbin925@sinacom

　　等人造材料，不仅可节约有限的石油资源，而且可再生

　　循环利用。2003 年以来，国内一些院校与日本多家公司

　　合作开发出车用天然竹纤维非织造材料和复合材料，试

　　生产的产品有：轿车的门内板（如图1）、行李厢、顶棚、

　　座椅背板，以及卡/客车的车厢内衬板、门板、顶棚、座

　　椅背板等。2004 年还开发出天然竹纤维隔热/音和阻尼材

　　料，在2005 年日本爱知博览会上受到极大关注。将来，

　　用天然竹纤维的热塑性或热固性模压件（如车门板等）

　　可望成为轿车的标准配置，作为一种新的加工技术——

　　天然竹纤维+聚丙烯注射模压技术将成为今后的发展趋

　　势[7]。

　　图 1 用竹纤维制成的轿车门内板

　　Fig1 Door liner of saloon car making by bamboo fiber

　　用竹纤维作增强相的复合材料的研究报道相对较

　　多[10-12]，日本同志社大学Tokoro[13]利用天然竹纤维开发

　　可降解的新型塑料，探讨了其机械性能。叶颖薇等[14]对

　　以竹纤维增强水泥复合材料的研究发现竹纤维的添加可

　　以使复合材料具有有机材料和无机材料的复合性质，李

　　亚滨等[15]通过在PCL 树脂中添加适量的竹纤维提高了复

　　合材料的拉伸强度和拉伸模量。用竹纤维作增强相的复

　　合材料是目前材料领域研究的热点问题之一。

　　天然竹纤维横截面的高度“中空”的结构决定了其

　　具有优良的吸水和导湿性[16]，竹纤维中含有天然的抗菌、

　　第10 期张 蔚等：竹纤维加工技术的研究进展 309

　　除臭等成分，特别适合用于纺织用品的开发。日本研究

　　人员的实验证实了竹沥有广泛的抗微生物功能，竹纤维

　　日用品24 h 抗菌率可以达到71%，竹纤维中的叶绿素和

　　叶绿素铜钠都具有较好的除臭作用,竹纤维中所含的叶绿

　　素铜钠是安全、优良的紫外线吸收剂，抗紫外线功能比

　　棉强20 倍。竹纤维还含有竹蜜和果胶成分，该成分对皮

　　肤健康有益[17-20]。2000 年中国四川阆中棉纺织厂[21]率先

　　开展了天然竹纤维的纺纱实验。自此以后，国内外多家

　　企业及大学和研究机构开展竹纤维可纺性研究，2004 年，

　　浙江林学院试纺出4 支纱线[4]。目前，一些高校和科研院

　　所仍在积极开展竹纤维的可纺性研究。另外，竹纤维可

　　以用来生产无纺布、地毯等产品。

　　目前的竹纤维制备方法生产的竹纤维较粗且硬，均

　　匀度、细度等指标不仅达不到纺织用纤维的要求，甚至

　　还不能满足制备车用复合材料、无纺布的要求，其加工

　　技术较落后，所生产的纤维质量不稳定，离工业化还有

　　一定的距离。近年来，大批科技工作者关注竹纤维的研

　　究进展，通过专业期刊介绍研究成果，但目前研究天然

　　竹纤维的资料仍然相对较少，研究主要集中在：竹纤维

　　结构、力学及理化性能、应用及复合材料的制备及性能

　　等几方面；关于竹纤维的制备技术研究较少，并且研究

　　主要集中在后处理—精细化处理；根据目前竹纤维加工

　　工艺，机械开纤是其关键的工序，对后续竹纤维精细化

　　处理的质量起着决定性作用。

　　本文在阐述目前竹纤维应用研究开发背景的基础

　　上，着重评述近几年来竹纤维的机械加工技术及其存在

　　的问题，提出今后竹纤维研究的思路，展望了竹纤维的

　　加工技术的发展前景。

　　2 竹纤维的制备及进展

　　对竹纤维的研究，日本起步较早。1988 年，日本Toyo

　　Press 有限公司开发了一种有效地将竹子分裂成纤维的系

　　统，生产的竹纤维可以代替玻璃纤维用于纤维增强整形

　　材料[22]。中国的研究相对较晚，但近年来，已取得了较

　　大的进展，在竹纤维的制备方法上也有许多发明专利,并

　　走在世界前列。

　　21 碾压开纤加工技术

　　该技术一般将竹材分片，然后蒸煮软化，使纤维牢

　　固结合一体的木素胞间层部分分离，通过锤击或碾压来

　　削弱纤维之间的结合强度。竹片在受到机械冲击摩擦的

　　外力作用下，最终导致纤维分解。

　　1994年，日本三信整热工业株式会社（Sanshin

　　Thermal Insulation Company and Ask Corporation）开发了

　　一种竹纤维提取系统[23]，包括3道工序：①用碾压机沿竹

　　子生长方向碾压；②用具有一专门机构的锤磨型研磨机

　　使从第1道工序所得的辗碎竹子纤维化；③从第2道工序

　　制得的纤维中分离出其中的竹肉薄皮部分。

　　2004年，浙江林学院和四川厂家联合开发了成套的

　　碾压开纤设备，该工艺包括机械碾压、揉搓开纤细化等

　　关键设备，批量生产出了竹纤维。

　　此技术生产效率高，但对纤维的强力损伤大，纤维

　　的纤细度及均匀度难以保证。

　　22 机械梳解制纤技术

　　该技术[6]采用机械设备将经过碾压的扁竹材直接梳

　　解成竹纤维。但由于加工过程中，采用机械作用破坏了

　　纤维的强力，使所获得的竹纤维粗、短、柔韧性差。一

　　般只能用于生产竹纤维板等低附加值产品。目前用此法

　　加工的竹纤维，处理后，长度在3～15cm 之间，细度大

　　致为005～015 mm，平均断裂强度≤15 cN/dtex。

　　由于此方法工艺过程简单，加工效率较高，有一定

　　的实用价值。技术改进应着重根据竹子的特点，依据加

　　工的竹纤维长细比的统计规律，确定机械梳解的主要技

　　术参数，研制专用设备实现竹纤维加工长细比的有效控

　　制。

　　23 闪爆脱胶制纤技术

　　闪爆法脱胶是根据国内外造纸制浆新工艺[24]、蒸汽

　　法脱胶以及剑麻纤维处理新技术[25]提出来的。1980 年

　　Delong [26]发明了Iotech 专利，使用38～52 MPa 饱和水

　　蒸汽爆破经化学预处理的木片。Stake[27]推出了连续爆破

　　技术，于148～176 MPa 下每4 min 喷放一次。其它还有

　　Suopuler、 Kokta 等提出的爆破工艺。国内对爆破制浆的

　　研究从20 世纪80 年代中期开始起步，并发表了研究论

　　文[28,29]，对作为纺织用的大麻纤维，采用闪爆技术进行处

　　理的研究国内外已有报道[25]，但用于竹纤维却少有报道。

　　由于竹子组分中木质素含量较高，通常脱胶方法一

　　般难以去除，为此，利用高温高压状态下液态水和水蒸

　　汽作用于竹子原料，并通过瞬间泄压过程实现原料的组

　　分分离和结构变化。2003 年日本同志社大学藤井透教授

　　利用该方法制备出了竹纤维，并将其应用于复合材料开

　　发中。

　　此法纤维得率高，不需要化学药品，无污染，制得

　　的纤维均匀性较好，但纤维处理工艺复杂，设备成本高，

　　所得到的纤维颜色较深，一般呈褐色。目前未见闪爆脱

　　胶技术的规模化应用。

　　24 化学机械加工技术

　　该技术基本采用造纸制浆工艺原理，首先用化学药

　　品对竹材进行预处理，使竹材中的胶质、木质素、半纤

　　维素等受到破坏而溶解，从而削弱与纤维之间的结合力，

　　再经机械外力作用而形成纤维。Deshpand[31]介绍了一种

　　可以提取竹纤维的化学机械联合加工工艺系统，该系统

　　结合传统的压模工艺和碾模工艺，提取的竹纤维可以用

　　于复合材料的加工。

　　此法纤维得率低，耗费化学品，制得的纤维还有一

　　定酸碱性，纤维处理工艺复杂，成本高。但对竹龄长的

　　竹子较为适用，应解决的主要技术问题是不同竹种、竹

　　龄的竹子的预处理工艺。但目前未见系统的研究报道。

　　上述方法生产的竹纤维可作为增强相制成多种复合

　　材料，产品正在进一步的开发中，用上述方法加工的纤

　　维目前不能用于纺织。

　　25 裂解开纤加工技术

　　2005 年，浙江林学院姚文斌、张蔚等在初步揭示竹

　　子热—机械耦合开纤机理的基础上提出了竹纤维裂解开

　　310 农业工程学报 2008 年

　　纤的制备技术[6]。

　　该方法首先将竹材分片成形，然后放在特制的高压蒸

　　煮容器内蒸煮软化，再采用机械外载将竹片夹裂松解产

　　生脱层和微裂纹并使脱层和裂纹沿平行于纤维方向扩展

　　以引发竹材开纤，然后在另一外载荷的协同作用下，促

　　使竹材宏观裂纹不断扩展，实现其界面脱粘分层，从而

　　获得竹子粗纤维，如图2 所示。竹子粗纤维，再经过后

　　续的软化、梳理等一系列工序，可获得细纤维，如图3

　　所示。

　　该方法的显著特点是对纤维强力损伤小，利用该方

　　法生产的竹纤维形态均匀，纤维柔软。用此法加工的竹

　　纤维呈麻状（见图2），长度在25～80 cm之间。经精细化

　　处理后，细度可达到004～006 mm，平均断裂强度达到

　　55 cN/dtex。如何实现规模化生产要求是该技术下一步要

　　研究和解决的关键问题。

　　图2 裂解开纤加工的粗竹纤维

　　Fig2 Thick bamboo fiber making by propagating crack

　　图3 裂解开纤加工的精竹纤维

　　Fig3 Fine bamboo fiber making by propagating crack

　　在粗竹纤维制备的基础上，近年来，竹纤维制备的

　　研究集中在纤维的后处理上。即：如何处理粗竹纤维，

　　进一步提高其细度、均匀度、柔软度从而获得精纤维。

　　天津工业大学王春红[32,33]、绍兴文理学院楼利琴[34]、苏

　　州大学许伟[35]等在浙江林学院制备的竹子粗纤维基础上

　　各自进行了化学脱胶、生物酶脱胶等工艺的研究，在细

　　度、柔软性方面取得了一定的进展。东华大学在原有研

　　究的基础上，对竹子纤维的脱胶和细化机理进行了探讨，

　　对超声波、生物酶、机械牵伸的细化作用进行了比较；

　　研究表明超声波对竹原纤维的细化作用甚微，机械轧压

　　和牵伸对竹原纤维的细化起到显著的作用，但机械牵伸

　　的结果还不太稳定，有待进一步进行实验研究[36,37]。这些

　　研究进展使人们看到了天然竹纤维的应用前景，但目前

　　竹纤维的加工技术及提取质量限制了进行规模化推广应

　　用，离真正意义上的工业化还有一定的距离。

　　3 结论和展望

　　机械解纤技术是竹纤维制备的关键步骤，直接关系

　　后续纤维制备的质量，而目前这正是竹纤维制备研究的

　　薄弱环节。针对以上竹纤维的机械加工方法，目前仅通

　　过生产过程的认识和经验来解释其分离原理。对解释竹

　　纤维分离原理加以总结，主要有“高温蒸煮”和“机械

　　冲击-摩擦”分离理论，但仅见一些初步的介绍未见深入

　　分析，没有形成分离纤维的系统理论。采用锤击、碾压、

　　机械梳解等方法多是通过削弱纤维之间的结合强度或者

　　强行破坏竹材结构，使竹片在机械冲击摩擦等外力作用

　　下，最终导致纤维分解。以上二种理论都只是宏观唯象

　　的定性分析，对于力场作用下竹材解纤的过程有所揭示，

　　但不能从根本上解释纤维分离的作用机制和条件。浙江

　　林学院姚文斌、张蔚等人提出的竹子热-机械耦合脱层开

　　纤的机理，也仅是初步揭示竹子解纤机理[6]。因此，在一

　　定程度上制约了竹纤维加工技术的发展。

　　目前，在竹纤维的制备研究中还存在以下几方面的

　　问题：

　　1）对竹纤维的物理、化学性能还未能深入了解，基

　　础理论的研究较薄弱，力-热-化多场耦合作用下竹材的力

　　学行为研究尚未形成系统的理论。

　　2）竹纤维分离的理论，还很不成熟，分离方法还未

　　能从根本上解决竹纤维加工中存在的技术问题；至于竹

　　纤维分离的力学机理，至今仍未揭示。

　　3）竹纤维生产技术体系尚未形成，缺乏专用的竹纤

　　维生产技术设备和行业规范。

　　竹子开纤本质上就是采用合适的方法破坏竹子的天

　　然复合结构，使其纤维与其它成分（基体）完全分离，

　　最终将竹子中的纤维从原来的复合结构中提取出来。而

　　如何有效地实现这一过程则是我们必须认知的。显然，

　　通过对竹子特性及其破坏机理的深入认识，将有助于揭

　　示出竹材成纤的科学方法和机制，并为设计和制造出最

　　有效的竹纤维加工设备准备必不可少的条件。

竹木纤维其实是竹纤维和木纤维的混合而成的。

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