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[植物纖維] 竹纖維的初加工、化學(xué)組成、形態(tài)結構和主要性能

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樓主
發(fā)表于 2015-8-6 22:18:54 | 只看該作者 |只看大圖 |正序瀏覽 |閱讀模式
竹纖維又分為原生竹纖維(竹原纖維)與竹漿纖維兩種。這里的竹纖維指原生竹纖維(竹原纖維)。+ ^) p8 `- ]0 X& f" X8 j
4 B2 [: C# e7 C4 _3 F
1.竹纖維的初加工 6 k2 }2 H/ G) ^- {! T6 g
竹纖維的初加工分為前處理、分解、成形和后處理工序。
# ~, k4 M0 p6 e; w: S' T! Q(1)前處理工序:將竹材料去枝、節、尖梢,鋸成相應長(cháng)度的竹筒,用機械方法將竹筒劈成一定寬度的竹片,再將竹片浸泡在特制的脫膠軟化劑中。
1 x  H0 D) t9 h8 l" v. n& ](2)分解工序:蒸煮水洗分絲。將竹片連同浸泡液一起加熱到特定的溫度,同時(shí)施加一定壓力,去除雜質(zhì)。再經(jīng)水洗,除去浸泡液。用機械軋壓分絲后再用成絲機分解出粗纖維束。
9 J2 z6 J% C: z+ B$ J. Q. X# x(3)成形工序:蒸煮分絲還原脫水軟化。將粗纖維分解為更細的纖維束并脫膠、脫水,最后加軟化劑使竹纖維具有一定柔軟度。
$ C+ @# V  Z2 p(4)后處理工序:竹纖維烘燥至含水率低于10%,然后用梳理機對其進(jìn)行梳理,整理成工藝纖維,并且除去短纖維。9 k/ w; Z9 g3 I1 _9 `
5#
 樓主| 發(fā)表于 2015-8-6 22:31:02 | 只看該作者
5.竹纖維主要性能, w! _/ R0 r# D) ?
(1)纖維規格:竹纖維單纖維長(cháng)1.33~3.04mm,寬10.8~22.1μm,其長(cháng)寬比為79.5~210。
$ {. s% R! c* |7 F% t(2)斷裂比強度與斷裂伸長(cháng)率:竹纖維斷裂比強度為3.49cN/dtex,斷裂伸長(cháng)率為5.1%。) u' ~( }8 [  `+ r8 r% D% N2 h+ ~
(3)初始模量:竹工藝纖維干態(tài)初始模量為22.70cN/dtex,濕態(tài)初始模量為6.30cN/dtex。: K. n. \# g( R0 @% n" ~4 m
(4)吸濕性:竹纖維的多孔、多縫隙和中空結構,具有良好的吸濕性、滲透性、放濕性及透氣性能,竹纖維在標準狀態(tài)下的回潮率可達11.64% ~12%,纖維保水率為34.93%。在溫度為36℃、相對濕度100%的條件下,竹纖維的回潮率可達45%,且吸濕速率特別快。竹纖維的徑向濕膨脹率為15% ~25%。/ D8 P0 ~: [3 [/ n1 i- A
(5)密度:竹纖維很輕,是天然纖維中最輕的纖維,其密度為0.679~0.680g/cm。
* P% B: C  x9 R- l8 V" w" `(6)抗菌性:竹本身具有獨特的抗菌性,在其生長(cháng)過(guò)程中無(wú)蟲(chóng)蛀、無(wú)腐爛,不需使用殺蟲(chóng)劑和農藥。因此竹纖維與苧麻、亞麻等麻類(lèi)纖維同樣具有天然的抗菌性能。日本紡織檢驗協(xié)會(huì )對竹纖維抗菌性的測試結果為:竹纖維產(chǎn)品24h抑菌率達71%。特別是大腸桿菌等4種細菌,在竹纖維中40min以上將會(huì )被全部殺死。竹纖維的天然抗菌性對人體安全,不會(huì )引起皮膚的過(guò)敏反應。表為竹纖維與苧麻、亞麻纖維的抗菌性能測試結果。
( O$ P: D; a% V$ U

% _* w! I, O4 p3 N3 _. B7 u  y. l# Q竹纖維、苧麻纖維和亞麻纖維的抗菌率(%)
6 \6 t4 N. l* F9 V
抗菌菌種
   
   
竹纖維
   
   
苧麻纖維
   
   
亞麻纖維
   
   
金黃葡萄球菌
   
   
99.0
   
   
98.7
   
   
93.9
   
   
白色念珠菌
   
   
94.1
   
   
99.8
   
   
99.6
   
   
芽孢菌
   
   
99.7
   
   
98.3
   
   
99.8
   
[/tr]
  ) [; A' m$ x3 v3 h. L
  

2 r# e) V7 e4 d. r: C/ G5 |
4 #
 樓主| 發(fā)表于 2015-8-6 22:28:26 | 只看該作者
" [) m3 w/ {* m& x
4.竹纖維的形態(tài)結構 
" c3 ?0 [  X  u, R- [* U天然竹纖維單纖維細長(cháng),呈紡錘狀,兩端尖??v向有橫節,粗細分布很不均勻,纖維內壁比較平滑,胞壁甚厚,胞腔小,纖維表面有無(wú)數微細溝槽,有的壁層上有裂痕。竹纖維的橫截面為不規則的橢圓形或腰圓形,有中腔,且截面邊緣有裂紋,在其橫截面上還有許多近似于橢圓形的空洞,其內部存在著(zhù)許多的管狀腔隙。竹纖維是一種天然多孔、中空纖維。
% N9 J5 }2 e( o* x1 k# }
3 #
 樓主| 發(fā)表于 2015-8-6 22:27:32 | 只看該作者
: k. @% i! N& s
3.竹纖維結構 
  y0 G. d) x  x. L6 e3 K/ ^& i竹材稈部由表皮組織、維管束組織、基本組織及髓腔等幾個(gè)部分組成,而竹稈的維管束組織存在著(zhù)兩類(lèi)纖維群體,如圖所示為茶稈竹壁局部截面圖。竹纖維多沿竹材軸向排列,竹節部分纖維較少,并且分布不規則;竹材中竹纖維沿徑向從內層到外層是逐漸增加的,且竹材外層有蠟狀物質(zhì)。- ^7 K7 `- u" ~* R, R7 O3 E* u0 r/ u, \
茶稈竹壁局部截面圖
竹纖維細胞壁有兩類(lèi)結構。一類(lèi)纖維細胞壁呈多層結構,且由寬層與窄層交替組合而成(各4~5層),其中寬層木質(zhì)素含量較少,窄層木質(zhì)素含量較高。多層結構類(lèi)型的纖維主要存在于維管束組織的周邊部位,約占纖維總數的50%左右,如圖(a)所示。另一類(lèi)纖維細胞壁很厚,胞腔狹小,纖維次生壁內層由兩個(gè)寬層組成,且中部的寬層較內部寬層寬得多,如圖(b)所示。竹纖維壁上的紋孔稀少,且紋孔口較小,細胞腔也較小。
在竹纖維束結構中,纖維的胞間物質(zhì)是木質(zhì)素果膠無(wú)定形的膠黏體。纖維初生胞壁中微原纖被半纖維素、木質(zhì)素和果膠填充分隔而排列稀疏,呈不規則網(wǎng)狀結構。纖維次生胞壁外層中較厚,其微原纖的取向偏離纖維的軸向而更接近橫向;纖維次生胞壁的中層是細胞壁中最厚的一層,它的結構決定了纖維的性質(zhì);次生胞壁內層的微原纖取向幾乎與纖維軸向平行。竹纖維結晶度約為31.6%。
竹纖維微結構模型
; g" h! o! f- g) J+ @7 B  d+ gM—胞間物質(zhì)?。小跎趯印。樱薄紊谕鈱印。樱病紊谥袑?font class="jammer">6 ~! D) ~4 L- r5 [3 B
S3~S6—次生壁內層?。谩星?/div>
2 #
 樓主| 發(fā)表于 2015-8-6 22:21:10 | 只看該作者
2.竹纖維的化學(xué)組成 
5 ~9 j( _6 R8 N  c$ @竹纖維的主要成分是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素,總量占纖維干質(zhì)量的90%以上,其次是蛋白質(zhì)、脂肪、果膠、單寧、色素、灰分等。竹纖維的化學(xué)成分隨竹的品種和生長(cháng)地區而異,纖維素含量一般為40% ~53%。竹的化學(xué)成分與竹竿高度及部位密切相關(guān),竹桿外側的纖維素明顯多于內側,而木質(zhì)素是內側多于外側。竹中的蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪、果膠等,對竹纖維的色澤、氣味、抗蟲(chóng)、抗菌性能有密切關(guān)系。不同產(chǎn)地竹材的化學(xué)組成見(jiàn)表。
, m. @# _% n. E8 N& C

; i- q; w  h3 Z2 z不同產(chǎn)地、不同品種竹材的化學(xué)組成(%)
% b" w2 n6 ?( a. \; f' ^- g
竹材
  
  
纖維素
  
  
半纖維素
  
  
木質(zhì)素
  
  
果膠
  
  
灰分
  
  
甘肅小毛竹
  
  
46.50
  
  
21.56
  
  
23.40
  
  
  
  
1.23
  
  
四川慈竹
  
  
44.35
  
  
25.41
  
  
31.28
  
  
0.87
  
  
1.20
  
  
四川白夾竹
  
  
46.47
  
  
22.64
  
  
33.46
  
  
0.65
  
  
1.78
  
  
廣西丹竹
  
  
47.88
  
  
18.54
  
  
23.55
  
  
  
  
1.93
  
  
湖南毛竹
  
  
52.57
  
  
23.71
  
  
26.62
  
  
  
  
1.03
[/tr]

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