竹浆纤维以竹子为原料,采用化学方法将竹材制成竹浆粕,再将浆粕溶解制成竹浆黏胶溶液,然后通过湿法纺丝制得竹浆黏胶纤维。以竹代木,以竹代棉,不仅为化纤行业找到了一种较为廉价的原料,还为竹子的合理利用开辟了一条新途径。这种竹浆纤维已批量工业化生产。竹浆纤维具有可纺性好,纤维吸湿、导湿、透气性好,手感柔软、织物悬垂性好,染色性能优良,光泽亮等特点,且具有抗菌、防臭等特殊功能。
1.竹浆黏胶纤维的制造
(1)竹浆粕生产流程。
备料→切料→筛选→洗料→预水解→洗料→蒸煮→洗涤→筛选→疏解→除砂→脱水浓缩→氯化→洗料→碱化→漂白→酸处理→洗涤→除砂→浓缩→抄造→竹浆粕
竹浆粕的生产目的是脱除木质素,降低半纤维素、多戊糖含量(小于4%),保证纤维素含量在93%以上,调整纤维素聚合度,保证纤维强度,使之具有良好的反应能力。竹子中含有较多的木质素,采用碱法才能脱除,而多戊糖含量也较高,它不能在碱蒸煮过程中除去,必须在蒸煮前采用预水解法使竹片中半纤维素和多戊糖在蒸煮前水解溶出,同时预水解还能破坏纤维的胞壁,使其在制浆过程中便于脱离,提高浆粕反应能力,在预水解过程中木质素的化学键部分断裂,可溶出一定量木质素。这样经预水解—碱法蒸煮后制得的竹浆粕中纤维素含量为93%,平均聚合度为600~700,达到黏胶纤维浆粕要求。
(2)纺丝成型。竹浆粕的溶解纺丝工艺基本上与木浆粕为原料的黏胶纺丝工艺相同。
竹将粕浸碱→粉碎→碱纤维素→磺化→熟成→黏胶液→湿法纺丝成型→牵伸→后处理→竹浆纤维
竹纤维在生产过程中,使用酸碱化工原料,酸液在蒸煮中能重复使用,碱液可以有较高的回收率,重复使用,对大气、地表无污染,排放水能达到国家环保排放要求。
2.竹浆纤维的形态结构
通过扫描电子显微镜观察竹浆纤维的横截面和纵截面形态特征,典型的SEM照片如图2-4和图2-5所示。(www.daowen.com)
由图2-4(a)和图2-4(b)可知竹浆纤维没有明显的皮芯层,边沿具有不规则的锯齿形,但其锯齿形状不及黏胶纤维明显。由图2-4(a)、图2-4(c)、图2-4(d)可知竹浆纤维截面形态不规整,主要由纵向分布的深浅不一的沟槽所致。截面有分布不均,大小不一的微孔,这些微孔和沟槽一方面给纤维乃至纱线、织物提供了良好的吸湿性、渗透性、放湿性及透气性能;另一方面在纤维中形成缺陷,对纤维的强伸性能有着负面影响,导致了纤维强力的降低,脆性的增加,使得水分子较易进入非结晶区,减小了大分子之间的相互作用,大大降低了竹浆纤维的湿态强度。
图2-4 横截面形态特征
图2-5 纵向表面形态特征
由图2-5(a)和图2-5(b)可知,竹浆纤维纵向表面笔直、无扭转,沿纵向的平行沟槽细密。纵向沟槽细密的结构使竹浆纤维具有一定的摩擦系数,纤维具有较好的摩擦力和抱合力,有利于纤维成纱。而黏胶纤维纵向表面部分微弯,有扭转,平行沟槽也较多,所以表现在宏观上,黏胶纤维的手感较竹浆纤维略柔软些。由图2-5(c)和图2-5(d)可知,竹浆纤维和黏胶纤维纵向均存在深浅不一的沟槽,有的浅浮表面,造成凹凸不平的外观,有利于导湿和吸湿、放湿,有的深陷其里,造成较大裂缝。这些裂缝不仅是其纤维外观风格上的特征,而且会影响到纤维的强伸性能。
3.竹浆纤维的主要性能
竹浆纤维的主要性能见表2-4。
表2-4 竹纤维的性能特点
4.竹浆纤维的应用
竹纤维可纯纺,也可与棉、彩色棉、麻、毛、天丝、莫代尔、涤纶、腈纶、黏胶纤维、氨纶等混纺或交织,可机织、针织,制作各种服装面料及加工成衬衫、西服、床上用品、被褥、毛巾、浴巾、卫生材料、内衣裤、婴儿服装、各种防臭鞋袜、运动员服装等。竹纤维非常适用于生产与人体肌肤相接触的纺织面料,尤其作为家纺产品中的毛巾类产品,能完美体现它的特点,并避免了该纤维相对棉、黏胶纤维强度稍低的缺陷,迎合了当今世界回归自然,追求绿色消费的时尚。
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