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天然竹纤维(竹原纤维)的生产方法
推进天然竹纤维(竹原纤维)产业化,不仅夯实了竹产业发展的基石,也是拉动竹林产区经济快速发展的“火车头”。竹纤维产业化是竹产业高质量发展的重大项目,是实施乡村振兴的有力抓手,是推进区域经济发展的重要支撑。
推进天然竹纤维(竹原纤维)产业化,不仅夯实了竹产业发展的基石,也是拉动竹林产区经济快速发展的“火车头”。竹纤维产业化是竹产业高质量发展的重大项目,是实施乡村振兴的有力抓手,是推进区域经济发展的重要支撑。
什么是竹纤维
竹纤维是继棉、麻、丝、毛之后的世界第五大天然植物纤维,竹纤维也称竹原纤维,有别于化学竹粘胶纤维(竹浆纤维、竹炭纤维),是从竹子茎部取得的木质纤维,采用机械物理分丝、化学或生物脱胶、开松梳理相结合的方法直接从竹材分离制取的天然纤维。美国、加拿大、日本、欧洲等许多国家已经明确只有竹原纤维产品才可标名为竹纤维。
竹纤维材料具有如下特点: 强度高、质量轻、韧性好,抗菌、抗紫外线性能突出,原料来源广、可再生,生产操作安全、低污染、低能耗,应用领域广(纺织、复合材料等),使用后可自然降解,绿色、环保。
目前**相关行业标准及生产厂家对竹原纤维的品名、分类尚未统一,一般以产品粗细长短指标可分为:粗竹原纤维(长、短)、可纺竹原纤维(棉型、麻型),按照产品用途可分为:纺织用竹原纤维(纺纱、非织造)、复合用竹原纤维(复合材料、建筑材料)。
竹秆的构造
竹秆(竹材)具有明显的节和节间,节间中空,称为髓腔;髓腔周围的壁称为竹壁。生产上习惯上将竹壁从外向内分为竹青、竹肉、竹黄三部分。
解剖上则将竹壁分为表皮、皮层、基本组织、维管束和竹壁腔等五个部分。
竹纤维的化学组分
竹纤维由独特的有机化学组分组成,主要包括纤维素、木质素、半纤维素、果胶、蜡质等高分子成分。
竹纤维的物理指标
丛生竹材纤维长度在1.88~3.04mm之间,散生竹材纤维长度1.33~2.22mm之间。竹纤维的直径主要分布在35-140μm之间,其数量约占**纤维的79%;
纤维直径较粗(≥160μm)区间分布的纤维数量则非常少。竹纤维强度主要分布在250MPa左右,且纤维强度在30-1900MPa之间均有分布,分布范围广
且不匀。
竹纤维直径分布图
竹纤维拉伸示意图
竹纤维强度分布图
竹纤维制备的工艺流程
天然竹纤维(竹原纤维)的生产方法,为中国原创技术,已经授权公开的核心发明专利的工艺流程包括定长、开片、展平、软化、分丝、脱胶、
漂洗、浸油、烘干、开松等步骤。
竹纤维生产的核心工艺——开纤
竹材开纤(分丝)是将竹材加工成为或网或条或团等杂乱状的竹微丝(粗竹原纤维)。目前,人们多用机械裂解开纤、汽爆式开纤和碾压搓揉
开纤等制备方法,实践证明机械裂解开纤法生产效率高,成本相对较低,纤维制取率较好。机械裂解开纤方法是采用不同型号的刀具对竹材进
行分割,分割过程中,将竹材一端握持,刀具直接插入纤维束内部,沿纤维的平行方向施加载荷,通过控制刀具载荷的密度、大小以及作用次
数使纤维束不断分离细化。
竹纤维生产的核心工艺——脱胶
竹原纤维脱胶是将预处理所加工的竹微丝(粗竹原纤维)进行进一步处理,为后道开松梳理创造条件。目前所用方法主要有化学脱胶、生物酶脱胶、
化学加生物酶脱胶等。碱煮的初始阶段,是碱液中Na+、OH-及其他助剂离子对纤维润湿、吸附、扩散、溶胀的物理渗透过程。这个过程不断循环下
去,使纤维表面的胶质不断减少。由于碱液对半纤维素的降解,半纤维素多糖的还原性末端一些侧链会消失。在高温强碱作用下,木质素醚键断开,
发生脱芳基、脱甲醛、脱甲基反应,从而逐步降解和溶出,使半纤维素还原末端氧化成糖酸而产生解聚作用。
竹纤维产业化将直接培育壮大大批竹材加工企业,提高竹产业整体的科技水平,在为地方经济带来可持续发展的同时,势必促进竹产业的做大做
强,并持续带动竹林业、纺织业、新材料等制造业的发展。因此,竹纤维产业化项目的经济效益、社会效益、资源效益、科技效益、生态效益显著。
文章来源:竹纤维产业网
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