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生态功能性竹原纤维的开发和应用

发布时间:2012-07-18 | 浏览次数:4256

据有关资料显示,作为森林资源之一的竹子,全世界约有70多属1200多种,主要分布在热带及亚热带地区,少数分布在温带和寒带,全世界竹林面积约2000万公顷。竹子是属于禾本科,竹亚科。目前,我国竹林面积已超过420万公顷,占全国森林面积的2.6%。竹子具有生长快、成材早、周期短、产量高等特点,而且只要经营合理,可以一次种植永续利用,是实现生态效益和经济效益最佳结合的林种之一。 竹原纤维作为一种全新的天然纤维,为生态纺织品的研发和生产开辟了一条新途径,同时也为竹纤维产业的发展指明了方向。竹原纤维系列产品的开发与应用必将带动竹原纤维产业向更好更快的方向发展。

 1、竹原纤维的概念

竹原纤维是采用物理、化学及生物技术相结合的方法从竹材中直接制取的天然纯竹纤维,纤维光洁、无卷曲、粗而硬,为了区别竹浆纤维而得此名。竹原纤维与竹浆纤维有着本质的区别,竹原纤维属于天然纤维,竹浆纤维属于化学纤维。天然竹原纤维的外观类似于苎麻纤维,属于韧皮纤维,纺纱生产过程归属麻纺行业。

(1)竹原纤维的结构形态

竹原纤维横截面形状与苎麻相近,纵向有横节、竖纹,截面有不规则的腰圆型中腔和裂纹。

(2)竹材与竹原纤维的化学成分

竹材的化学成分% 

种类

水分

纤维素

木质素

1%NaOH溶液抽出物

聚戊糖

灰份

产地

毛竹

6.30

52.57

26.62

27.09

23.71

1.03

湖南

慈竹

12.56

46.47

33.46

31.24

22.64

1.20

四川

绿竹

8.25

49.55

23.00

26.86

17.45

1.78

广东

黄竹

9.31

49.96

22.88

26.06

19.97

2.91

广西

 竹材中纤维素的含量与竹竿的部位、竹种有密切关系。

竹原纤维的化学成分% 

试样

纤维素

木质素

聚戊糖

果胶质

笨醇抽提物

灰份

竹原纤维

97.44

0

1.16

0.02

0.86

0.135

 竹原纤维技术指标:(苏州市圣竹家用纺织品有限公司提供) 

平均细度Nm

平均长度mm

30mm以下短纤率%

断裂强力CN

断裂强力变异系数%

断裂伸长率%

断裂伸长率变异系数%

180℃干热收缩率%

1686

93.4

0.06

28.07

43.36

3.8

27.4

0.6

 2、竹原纤维的制取过程

(1)、制竹片  首先把竹子截断去掉竹节并剖成竹片,竹片的长度根据需要而定。

(2)、煮炼竹片  将竹片放入沸水中煮炼变软,煮沸时间2小时。

(3)碎竹片   将竹片取出压碎锤成细丝。

(4)蒸煮竹丝 将竹丝再放入压力锅中蒸煮,去除部分果胶、半纤维素、木质素。

(5)酶处理  把上述预处理的竹丝浸入到含有生物酶的溶液中处理,让生物酶进一步分解竹丝中的木质素、半纤维素、果胶,以获得竹子中的纤维素纤维。在分解木质素、半纤维素、果胶的同时也可在处理液中加入一定量的可以分解纤维素的酶,以获得更细的竹原纤维。

(6)后整理及梳纤  把酶分解后的竹纤维清洗、漂白、上油、柔软、开松梳理即可获得纺织用的竹原纤维。

3、竹原纤维的研究的意义

资源方面

由于竹子生长周期短,而且生长适应性好,对环境没有特别要求,随处可种,是一种短期可再生资源。竹原纤维产品开发具有原材料资源丰富、有效保护生态环境的优势。

目前竹子基本上用于造纸、生产竹笋、竹材加工、竹制品、竹建筑及竹工艺品等,近几年,在纺织领域成功开发出竹浆纤维、竹炭纤维,资源利用附加值仍不高。利用竹材生产竹原纤维系列产品,将大大提高竹材产品的附加值,同时将调动竹农种竹管竹的积极性,提高竹农的经济收入和生活水平,促进社会主义新农村建设。同时也会促进科研人员对竹子的研究积极性,培育和改良竹子品种,使之能够分离出更符合纺织要求的竹原纤维。

健康方面

竹原纤维与现有的竹浆纤维、竹炭纤维有着本质上的区别,竹原纤维属于天然纤维,竹浆纤维、竹炭纤维属于化学纤维。竹原纤维具有其它纤维所不具备的优良特性,如吸湿快干、凉爽透气、抗菌抑菌、除臭、防抗紫外线等保健功能,这些功能又不同于其他纤维进行的功能性整理,进行功能性整理的织物经过若干次水洗后,其功能减退或消失,而竹原纤维所具有的功能是永恒的。一些纺织专家将竹原纤维服装面料誉为“二十一世纪最具有发展前景的纺织健康面料”。

环保方面

利用竹子制取纺织用纤维是竹子应用的新方向,竹原纤维是直接从竹子里提取的纤维素纤维,竹子大多生长在山清水秀的大自然中,极少受到农药和有害物质的污染,所以竹子可称得上无毒、无害、无污染的植物。在纤维的制取过程中不采用有氯漂白处理,其制品对环境也无污染,且100%可以降解,符合生态纺织加工要求,用其生产的针织、机织面料及其服装,表现出独特的服用风格,故称为“绿色环保型纺织原料”。

4、竹原纤维的纺纱织造染整技术

纯纺工艺流程:

       竹原纤维—延展—制条—针梳—精梳—针梳——粗纱——细纱

混纺工艺流程:(1)、竹原纤维条切断(40MM)与棉在抓棉机上混合走棉纺普梳工艺路线   

 抓棉机——混开棉机——给棉机——成卷机——梳棉机——并条机——粗纱机——细纱机

(2)、将竹原纤维条切断(40MM)与其他纤维混合走半精纺工艺路线:

和毛机——梳棉机——并条机——粗纱机——细纱机

纺纱工艺要点

(1)、竹原纤维比较粗硬,抱合力差,在纺纱过程中易落,故在纺纱前应对纤维进行加油养生预处理,使纤维润滑、柔软,提高纤维可纺性。

(2)、由于竹原纤维强度低(与苎麻纤维比较)、弹性差,在麻纺设备进行纯纺时,应适当降低梳理强度,减少纤维的损伤,轻定量、大欠伸,采用苎麻老工艺纺纱路线进行纯纺效果较好。

(3)、在保证细纱不出硬头的情况下,粗纱捻系数偏大掌握。

(4)、细纱适当降低车速,保证车间的相对湿度。

(5)、生产混纺纱时,同样要考虑减少纤维的损伤,并且细纱的捻度适当提高。

纱线指标

纯竹原纤维纱的物理指标(苏州市圣竹家用纺织品有限公司提供) 

支数Nm

单纱断裂强度CN/tex

强度不匀CV%

品名

断裂伸长率%

条干均匀度CV%

细节(-50%)个/km

粗节(+50%)个/km

结粒(+200%)个/km

48Nm

14.44

32.8

纯竹原纱

2.58

24.1

1440

780

1104

36Nm

15.51

18.5

纯竹原纱

3.68

20.41

380

430

1007

24Nm

16.4

9.9

纯竹原纱

3.64

16.32

180

210

560

 竹原/棉21S 50/50的物理指标:(苏州市圣竹家用纺织品有限公司提供) 

品名

支数Nm

强度CN/tex

强度不匀CV%

断裂伸长率%

细节(-50%)个/km

粗节(+50%)个/km

结粒(+200%)个/km

竹原/棉50/50

21S

11.62

11.2

3.21

90

1235

1660

 


织造工艺要点

(1)、竹原纤维纱线的毛羽长,经纱无论是股线或单纱,均要进行浆纱,以被覆毛羽为主。

(2)、由于竹原纤维纱线强度较低(与苎麻纱相比),在保证梭口清晰及良好打纬前提下,采用较小的上机张力和较低的后梁高度以减少经纱断头。

(3)、纯竹原纤维纱织造,采用剑杆织机并适当降低车速。

染整工艺要点

(1)前处理工艺流程:
坯检→翻缝→烧毛→平幅退煮→酸洗→漂白→丝光→烘干

(2)染色工艺流程:
浸轧活性染料染液→红外线预烘→烘干→浸轧染液固色液→汽蒸→水洗→皂洗→烘干。

(3)整理工艺流程:
柔软→拉幅→(预缩)→验码成包
由于竹原纤维毛羽长,要强化烧毛质量,调整好酸洗和丝光工艺,降低纤维强度损失,保证面料的光洁度。

竹原纤维面料成品指标

竹原纤维染色布的检测结果(苏州市圣竹家用纺织品有限公司提供)

(织物规格48Nm/2X48Nm  58X54  56〞) 

检测项目

检测方法

检测结果

水洗尺寸变化率(%)

经向/纬向

GB/T8628-29-2001

GB/T8630-2002

-1.6/+0.8

甲醛(mg/kg)

 

 

GB18401-2003

 

 

 

﹤20

pH值

6.85

(级)

耐水

变色

4-5/4-5

沾色

耐酸汗渍

变色

4-5/4-5

沾色

耐碱汗渍

变色

4-5/4-5

沾色

耐干摩擦

4

       异味

 

可分解芳香胺染料

 

未检出

5、竹原纤维面料的功能性测试(苏州市圣竹家用纺织品有限公司提供)

A、抗菌抑菌试验按JIS L1902-2002定量方法检验,结果如下:            

(1)       金黄色葡萄球菌ATCC 6538P 

样品名称

接种菌液浓度(个菌/ml)

生长数F

杀菌活性值

抑菌活性值

竹原白坯布

1.3X

2.3

﹥3.1

﹥5.3

 2)大肠杆菌ATCC 25922

样品名称

接种菌液浓度(个菌/ml)

生长数F

杀菌活性值

抑菌活性值

竹原白坯布

1.0X

3.8

﹥3.0

﹥6.8

 B、竹原纤维织物对氨的除臭性试验(苏州市圣竹家用纺织品有限公司提供)

氨的浓度测试 (氨的初始浓度40PPM) 单位:PPM 

时间

0分钟

2小时以后

24小时以后

氨的浓度(PPM)

40.0

4.4

0.6

 


   从数据上可以看出竹原纤维具有良好的除臭功能。

C、竹原纤维织物的防紫外线功能测试

 紫外线的透过率取决于许多因素,比如组织结构、覆盖系数、颜色,在工艺加工中的化学添加剂和样品的处理等: 下面选用的是规格相同的竹原和苎麻的坯布布样,

采用澳大利亚/新西兰抗紫外线防护服标准AS/NZS 4399--1996,通过对织物几个点进行扫描,测试各点在280nm-400nm波长各波段对紫外线光的透过率。
A波段透过率(%)、 B波段透过率(%) 、UPF的平均值

     测试指标

UPF值

T-UVA(%)

T-UVB(%)

竹原

22.152

2.746

4.377

苎麻

12.033

6.205

8.092

 

可见天然竹原纤维面料的防紫外线功能优于苎麻面料

6、竹原纤维的应用

目前,竹原纤维纯纺最高可生产60Nm单纱,常规支数24Nm,36Nm,48Nm。纯竹原纱线用于服装面料、凉席、床单、窗帘、围巾等,如采用与维纶混纺的方法可生产轻薄服装面料。还可以与棉、毛、麻、绢及化学纤维进行混纺,用于机织或针织,生产各种规格的机织面料和针织面料。机织面料可用于制作夹克衫、休闲服、西装套服、衬衫、床单和毛巾、浴巾等。针织面料适宜制作内衣、汗衫、T恤衫、袜子等,竹原纤维含量30%以下的竹棉混纺纱线更适合于内裤、袜子,还可以用于制作医疗护理用品。据报道,日本某竹制品公司(BAN)开发了用爆碎机从青竹中取出纤维的技术。该技术的特点是在170-180℃以上的高温蒸煮。继而,瞬间降压使竹爆碎。反复数次,使连接竹纤维的半纤维素分解。经过两个多小时的处理可以得到青竹重量的35%一40%的竹纤维。进一步进行粉碎处理加工,可以得到棉花状和羊毛状的纤维,与天然棉和羊毛相比,手感稍硬一些。利用其特性可使竹纤维成为医疗用品,羊毛型竹纤维可制成非织造布作为汽车的内装饰用。

7、结束语

竹原纤维的工业化生产有效地开发利用了竹资源,竹原纤维产品绿色、环保、抗菌、除臭、防紫外线等功能符合人们的消费理念,更是人们未来的追求方向。从苏州圣竹家用纺织品有限公司生产的竹原纤维、纱线、面料、服装、制品等产品中可以预测:竹原纤维系列产品一定会有广阔的市场。竹原纤维制品乃真正的纯天然生态纺织品。虽然竹原纤维已能够进行大生产,但有很多问题仍需要进行研究,随着竹原纤维产品的不断推广,竹原纤维产品的生产技术将会不断地被研究和改进,高质量、高品位、高附加值的竹原纤维产品将会得到更广泛的应用。





                                                                                                                                摘自:印染在线



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