竹纖維的初加工、化學(xué)組成、形態(tài)結構和主要性能

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）。

１．竹纖維的初加工　
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。

５．竹纖維主要性能
（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％。
（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。
（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％。
（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^３。
* 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。
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% _* 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（％）
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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
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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。
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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)。

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．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。
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; i- q; w  h3 Z2 z不同產(chǎn)地、不同品種竹材的化學(xué)組成（％）
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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
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