1 什么是香蕉纤维
香蕉纤维来源于香蕉树叶的外皮,作为一种新兴的生态环保型纤维,其开发与应用不仅能够实现废弃物的有效再利用,节约宝贵的能源资源,还为推动香蕉产业经济的多元化发展开辟了新的路径。
遗憾的是,当前全球范围内,包括我国在内的众多香蕉种植国,每年均有大量香蕉茎秆被遗弃在田间地头,其中我国年废弃量就超过200万吨,这无疑是对自然资源的巨大浪费。面对这一现状,世界各国正逐步认识到香蕉纤维的潜在价值,并开始探索其规模化开发与利用的途径。
日本已有企业成功实现了香蕉纤维的产业化生产,印度及东南亚其他富含香蕉资源的国家也纷纷加大研究力度,力求在这一领域取得突破。我国同样不甘落后,已在香蕉纤维的提取技术及产品开发上取得了显著进展,展现出积极的发展态势。
2 香蕉纤维的特点
香蕉纤维又称为香蕉茎纤维或香蕉叶纤维。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。目前研究较多的是香蕉茎纤维。香蕉纤维是一种新型天然植物纤维,性能与麻相似,具有强度高、伸长小、质量轻、有光泽、吸水性高、抗菌且环保、回潮率高、吸湿排湿快、纤维粗硬、初始模量高等。香蕉纤维粗短,其可纺性较麻类纤维差,但易于染色,适于纺中低档纱。
3 香蕉纤维的成分
香蕉纤维和其他天然纤维素纤维一样,主要成分为纤维素、半纤维素、果胶、木质素、灰分、脂蜡质等(见表1)。由表中数据可知,香蕉纤维中的纤维素含量低于亚麻、黄麻,而半纤维素和木质素的含量较高,因此其光泽、柔软性、弹性、可纺性等均比亚麻差。
表1 香蕉纤维的主要成分
4 香蕉纤维的制取
由于香蕉纤维的单纤维太短,不能直接用于纺纱,因此香蕉纤维的脱胶必须采用与亚麻、黄麻相似的半脱胶方式,即保留一部分胶质,将单纤维粘连成具有一定长度的纤维束,即工艺纤维,并进行纺纱。由于其工艺纤维较粗,一般只能用于纺中低档纱。对香蕉工艺纤维再进行脱胶处理,可以降低纤维长度,提高纤维细度。
目前,香蕉纤维的提取方法主要有机械法、化学法、生物法、生物化学联合法、闪爆法等。
4.1 机械法
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,有采用人工剥取的方法来制取香蕉纤维。这种方法是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而制得纤维。此法制取的纤维主要用于手工编制家庭室内装饰品,如窗帘、座垫等。机械提取主要通过沤制或用刮泥刀刮去肉渣后加工成纤维。我国研制出了纤维提取的关键设备——QP-1800型香茎秆切割破片机和GZ-390型香蕉茎秆刮麻机等。提取的茎秆纤维也用于制作家庭用品。
4.2 化学法
香蕉纤维是一种新型植物纤维,目前还没有成熟的化学脱胶工艺。由于其成分与麻类相似,可借鉴麻类的化学脱胶方法。目前大多数制取工艺采取以碱液煮练为主的方法,主要流程为:预酸处理→碱煮→漂白→酸洗。
4.3 生物法
这种方法与麻类的生物脱胶相同。由于香蕉纤维为天然的纤维素纤维,其主要成分如半纤维素、果胶等均为天然的高聚物,是微生物理想的碳素来源,因此,微生物可降解这些成分,为其生长繁殖提供营养要素及能量,同时完成纤维的脱胶处理。生物酶脱胶处理也归入此类方法,原理同前文的麻类脱胶,在此不再赘述。
4.4 闪爆法
利用韧皮原纤之间的高压热水在外压突然下降时气化膨胀而将原纤分离。采用这种方法分离出的香蕉纤维不能进行纺纱,还必须经过化学处理制成工艺纤维。
5 香蕉纤维的形态结构
5.1 香蕉纤维的形态
香蕉纤维的截面形态呈不规则的腰圆形,有空腔;纵向形态类似麻类纤维,有条纹,无转曲,但是裂纹没有麻类纤维多。
5.2 香蕉纤维的结构
为香蕉纤维与麻纤维的微细结构比较(见表2)。香蕉纤维的结晶度低于亚麻、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、光学等性能有差异,如强度低、变形大、易于吸湿、易于染色等特点。
表2 香蕉纤维与麻纤维的微细结构比较
6 香蕉纤维的物理性能
香蕉纤维的单纤维长度较短,大约只有25mm,不能直接用于纺纱,须进行脱胶制成工艺纤维再进行纺纱,因此,其机械性能受到脱胶程度的影响。香蕉纤维具有一般麻类纤维的特点,如伸长小、吸湿放湿快、纤维粗硬、初始模量高、弹性差、服用卫生性能较好。香蕉纤维与麻纤维的物理性能对比见表3。
表3香蕉纤维与麻纤维的物理性能对比
7 存在问题和前景展望
目前,国内香蕉纤维的开发虽然有了很大的突破,但制取的纤维细度还有待提高。另外,由于香蕉纤维手感较硬挺,要改善其手感,开发利用可能还存在较大的成本问题。但香蕉纤维产品的绿色、环保、抗菌等特点符合人们的消费理念,同时对改善天然纤维原料的短缺,以及促进农业经济的发展,都具有重要的意义。香蕉纤维和麻纤维一样,可以与棉、毛、绢丝、化学纤维进行混纺,生产多品种纱线。香蕉纤维/棉混纺织物具有麻棉产品的风格。作为一种废物利用的新型生态环保原料,香蕉纤维在纺织领域的应用还有待于进一步的开发,制取工艺仍是研究的重点。
来源:纺织大学堂
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