【香蕉纤维的制备及产品开发】 聚乳酸纤维缺点

　　香蕉纤维可分为香蕉茎纤维和香蕉叶纤维。香蕉茎纤维蕴藏于香蕉树的韧皮内,属韧皮类纤维;香蕉叶纤维则蕴藏于香蕉树的树叶中,属叶纤维。本文主要讨论前者。目前世界上的香蕉纤维尚未得到大规模开发利用,全球约有 129 个国家种植香蕉,香蕉茎皮每年废弃量巨大。日本对香蕉纤维的研究开发走在了前列,已有公司成功实现香蕉纤维的产业化,印度等具有丰富香蕉资源的东南亚国家也进行了大量的研究,我国对该种纤维的提取和产品开发正在进行中。
　　
　　1香蕉纤维制取技术的发展
　　
　　目前,香蕉纤维的提取方法主要有机械法和化学法两种。机械法又可分为人工和机械两种,在印度及我国台湾、四川、云南等地区有采用手工剥取的方法制取香蕉茎秆纤维的,即将香蕉茎切割成段后再破片撕开成片状,然后在简单的设备上反复刮取制得纤维,主要用于手工编制家庭室内装饰品,如窗帘、坐垫等;印度Jarman CG等人通过沤麻或用刮泥刀刮去肉渣后将香蕉茎加工成纤维,加工效率为15 g/h,而采用电机驱动的刮麻机加工效率为 2.5 kg/h,提取的茎秆纤维主要用于制作家庭用品。除此之外,还有一种称为闪爆的方法,即利用韧皮原纤之间的高压过热水在外压突然下降时气化膨胀将原纤分离。采用以上方法分离出的香蕉纤维并不能进行纺纱,还必须经过化学处理制成工艺纤维(半脱胶)。
　　目前香蕉纤维还没有成熟的脱胶工艺。在香蕉纤维脱胶工艺的选择上,可以借鉴相关的植物纤维脱胶方法尤其是亚麻、黄麻、**等麻类工艺纤维的脱胶方法,如生物脱胶法和化学脱胶法。根据香蕉纤维的组成特性,目前大多数脱胶工艺采用了以碱液煮练为主的方法。东华大学吴雄英等人发明的香蕉茎纤维制取工艺为:预酸处理 → 碱煮 → 焖煮 → 漂白 → 酸洗。该法不仅成本低,而且制取效果好。
　　国内也有采用全新的生物酶 � 氧化脱胶处理工艺,制取的纤维细度达 6.25 dtex以上,可纺成 100% 香蕉纤维细支纱。在纺纱工艺上采用牵切的方法,使长纤维的长度更适合纺纱加工的要求。
　　日本日清纺织公司与名古屋市立大学合作研究,成功实现了香蕉纤维的产业化。其香蕉纤维加工过程为:剥下香蕉茎上的皮,取出柔软的纤维内皮;进行脱水、干燥处理;精练、解纤;纺纱、织造。同时还在此基础上成功开发了香蕉纤维/棉(30/70)的混纺纱。
　　日本名古屋市立大学目前已经开发出了应用制纸(一种日本纸)技术,以香蕉废弃物制造一种强度较高的纸。香蕉纤维非常硬,能否将其纤维处理成像棉纤维那样光滑的细纤维是技术的关键。其方法是剥下香蕉茎上的皮,用制蔗糖用的压榨机使其脱水。然后把脱水后的茎在水中发酵,或者在碱水中浸泡发酵。把一般生产棉、麻等纤维用的“开松机”进行改造,在上面装上几个可以旋转的刀。这样改造的开松机,可以制得 100% 的香蕉纤维,而制成的香蕉布手感如麻,可以用于制作出口咖啡的包装袋。
　　东华大学通过和江西东亚芭纤股份有限公司的联合攻关,在香蕉纤维的制取上取得了突破,获得了Nm 2 000、30 mm 左右长的香蕉纤维,并可在棉纺设备上进行纺纱 加工。
　　苏州市圣竹家用纺织品有限公司是一家专业研究开发韧皮纤维及系列产品的纺织企业。据称,该公司生产的香蕉纤维的束纤维平均断裂强度为 3.93 cN/dtex,纤维平均支数达Nm 2 386。利用该纤维,该公司先后开发了细度为Nm 36、Nm 48、Nm 60的香蕉纤维纯纺纱线,并将其中的Nm 48纱织成了轻薄休闲面料。
　　
　　2香蕉纤维的形态与结构特征
　　
　　香蕉茎为层层紧压的复瓦状叶鞘重叠形成的假干,含有丰富的纤维素。经研究发现,香蕉茎纤维中的纤维素含量低于亚麻、黄麻,而半纤维素、木质素的含量则较高。因此,香蕉茎纤维的光泽、柔软性、弹性、可纺性等均差于亚麻、黄麻,在纤维制备中要加强去除半纤维素、木质素的脱胶工艺。
　　国外采用X射线衍射法以及偏振光显微镜的贝克线法测试,对香蕉纤维的微细结构进行了研究,表 1 为香蕉纤维与麻纤维的微细结构比较。
　　
　　由表 1 可知,香蕉纤维的结晶度、取向度均低于亚麻、黄麻,说明其纤维中大分子排列不如亚麻、黄麻整齐有规律,从而导致其力学、光学等物理性能方面较差,如强度低、变形大、易于吸湿和染色等特点。
　　
　　3香蕉纤维的性能
　　
　　3.1物理机械性能
　　香蕉茎纤维单纤(细胞)长度较短,大约只有 2.0 ～ 3.8 mm,其单细胞宽度也较细,约为 11 ～ 34 μm。由于单纤长度太短,不能直接用于纺纱,因此,香蕉纤维只能采用半脱胶的方式,即保留一部分胶质,将单纤维黏连成具有一定长度的纤维束(工艺纤维)来纺纱。但由于香蕉纤维的工艺纤维较粗,目前一般只用于纺中低档纱。对香蕉工艺纤维进行化学脱胶处理后,可以降低纤维长度,并降低纤维细度。化学脱胶后的纤维可用于棉、毛纺纱系统。香蕉纤维与亚麻、黄麻的物理机械性能比较见表 2。香蕉纤维具有一般麻类纤维的优点,伸长小,吸湿放湿快,在 23 ℃、65% 的相对湿度下其回潮率可达 14.5%,纤维粗硬,初始模量高,弹性差,服用卫生性能良好。
　　
　　3.2化学性能
　　由于香蕉纤维属于韧皮纤维,其化学性质与传统的纤维素纤维有许多相似之处,但是香蕉纤维中又含有一定的蛋白质,所以它又表现出蛋白质纤维的一些特性。香蕉纤维具有抗碱、酚、甲酸、氯仿、丙酮和石油醚的能力,且可溶于热浓硫酸中。香蕉纤维的抗酸、抗碱性介于棉纤维和羊毛之间,即它的抗酸性好于棉而抗碱性不如棉,抗碱性优于羊毛而抗酸性不如羊毛,这主要是由香蕉纤维特有的化学组成决定的。
　　
　　4香蕉纤维的应用
　　
　　香蕉纤维最早不是用于纺织、服装,而是用于造纸和包装袋。随着科学技术的发展和纺织工业的进步,目前已可与棉及其他纤维进行混纺,并可加工成夹克、牛仔服、网球服、外套、短裤等休闲服装,光泽好,吸水性强。
　　澳大利亚一家内衣生产商推出一系列由香蕉纤维制成的男士内裤。据介绍,这种内裤含 64% 的棉、27% 的香蕉纤维和 9% 的氨纶。添加一定比例的香蕉纤维不仅使内裤轻便、环保,而且增强了吸水性。
　　由于香蕉纤维吸水性高,也可制成窗帘、毛巾、床单等用品,或在黄麻纺纱设备上加工成纱,制作绳索和麻袋。另外,还可利用香蕉纤维加强建筑材料、汽车内衬板等复合材料,以提高复合材料的抗破坏性能。在2008年底特律举行的北美车展上,林肯MKT概念车车内采用了香蕉纤维制成的地毯,地毯在尼泊尔由手工编织而成。
　　虽然香蕉纤维是从废弃的香蕉叶或茎中提取的,可以达到充分利用资源等目的,但据相关专家分析,目前由于技术等原因,其开发利用可能还会存在较大的成本问题。
　　
　　参考文献
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