竹纤维的初加工、化学组成、形态结构和主要性能

竹纤维又分为原生竹纤维（竹原纤维）与竹浆纤维两种。这里的竹纤维指原生竹纤维（竹原纤维）。

5 [1 U+ ~9 ]! a  _% V; \: g6 f１．竹纤维的初加工　
' p3 x$ W* }; a) g: }% H: S2 I竹纤维的初加工分为前处理、分解、成形和后处理工序。
  ]$ C' @3 r9 g/ r8 y（１）前处理工序：将竹材料去枝、节、尖梢，锯成相应长度的竹筒，用机械方法将竹筒劈成一定宽度的竹片，再将竹片浸泡在特制的脱胶软化剂中。
（２）分解工序：蒸煮水洗分丝。将竹片连同浸泡液一起加热到特定的温度，同时施加一定压力，去除杂质。再经水洗，除去浸泡液。用机械轧压分丝后再用成丝机分解出粗纤维束。
（３）成形工序：蒸煮分丝还原脱水软化。将粗纤维分解为更细的纤维束并脱胶、脱水，最后加软化剂使竹纤维具有一定柔软度。
（４）后处理工序：竹纤维烘燥至含水率低于１０％，然后用梳理机对其进行梳理，整理成工艺纤维，并且除去短纤维。
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２．竹纤维的化学组成　
竹纤维的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素，总量占纤维干质量的９０％以上，其次是蛋白质、脂肪、果胶、单宁、色素、灰分等。竹纤维的化学成分随竹的品种和生长地区而异，纤维素含量一般为４０％ ～５３％。竹的化学成分与竹竿高度及部位密切相关，竹杆外侧的纤维素明显多于内侧，而木质素是内侧多于外侧。竹中的蛋白质、淀粉、脂肪、果胶等，对竹纤维的色泽、气味、抗虫、抗菌性能有密切关系。不同产地竹材的化学组成见表。

0 l+ L. {3 J( o# m不同产地、不同品种竹材的化学组成（％）
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竹材	纤维素	半纤维素	木质素	果胶	灰分
甘肃小毛竹	４６．５０	２１．５６	２３．４０	—	１．２３
四川慈竹	４４．３５	２５．４１	３１．２８	０．８７	１．２０
四川白夹竹	４６．４７	２２．６４	３３．４６	０．６５	１．７８
广西丹竹	４７．８８	１８．５４	２３．５５	—	１．９３
湖南毛竹	５２．５７	２３．７１	２６．６２	—	１．０３
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３．竹纤维结构　
竹材秆部由表皮组织、维管束组织、基本组织及髓腔等几个部分组成，而竹秆的维管束组织存在着两类纤维群体，如图所示为茶秆竹壁局部截面图。竹纤维多沿竹材轴向排列，竹节部分纤维较少，并且分布不规则；竹材中竹纤维沿径向从内层到外层是逐渐增加的，且竹材外层有蜡状物质。
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茶秆竹壁局部截面图

竹纤维细胞壁有两类结构。一类纤维细胞壁呈多层结构，且由宽层与窄层交替组合而成（各４～５层），其中宽层木质素含量较少，窄层木质素含量较高。多层结构类型的纤维主要存在于维管束组织的周边部位，约占纤维总数的５０％左右，如图（ａ）所示。另一类纤维细胞壁很厚，胞腔狭小，纤维次生壁内层由两个宽层组成，且中部的宽层较内部宽层宽得多，如图（ｂ）所示。竹纤维壁上的纹孔稀少，且纹孔口较小，细胞腔也较小。

在竹纤维束结构中，纤维的胞间物质是木质素果胶无定形的胶黏体。纤维初生胞壁中微原纤被半纤维素、木质素和果胶填充分隔而排列稀疏，呈不规则网状结构。纤维次生胞壁外层中较厚，其微原纤的取向偏离纤维的轴向而更接近横向；纤维次生胞壁的中层是细胞壁中最厚的一层，它的结构决定了纤维的性质；次生胞壁内层的微原纤取向几乎与纤维轴向平行。竹纤维结晶度约为３１．６％。

竹纤维微结构模型
+ Z) @  _) M! ?7 j, QＭ—胞间物质　Ｐ—初生壁层　Ｓ１—次生壁外层　Ｓ２—次生壁中层
Ｓ３～Ｓ６—次生壁内层　Ｃ—中腔

! ]. k8 \* a; _: k$ M) O1 w４．竹纤维的形态结构　
4 d) B+ `& ^& n; Q  H天然竹纤维单纤维细长，呈纺锤状，两端尖。纵向有横节，粗细分布很不均匀，纤维内壁比较平滑，胞壁甚厚，胞腔小，纤维表面有无数微细沟槽，有的壁层上有裂痕。竹纤维的横截面为不规则的椭圆形或腰圆形，有中腔，且截面边缘有裂纹，在其横截面上还有许多近似于椭圆形的空洞，其内部存在着许多的管状腔隙。竹纤维是一种天然多孔、中空纤维。
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５．竹纤维主要性能
（１）纤维规格：竹纤维单纤维长１．３３～３．０４ｍｍ，宽１０．８～２２．１μｍ，其长宽比为７９．５～２１０。
) z1 m- K- X) d3 v+ K5 X( ~: X（２）断裂比强度与断裂伸长率：竹纤维断裂比强度为３．４９ｃＮ／ｄｔｅｘ，断裂伸长率为５．１％。
6 Y2 h; _; m+ {" _* s（３）初始模量：竹工艺纤维干态初始模量为２２．７０ｃＮ／ｄｔｅｘ，湿态初始模量为６．３０ｃＮ／ｄｔｅｘ。
  z5 l: b; P( \4 B5 T/ C8 ]% _（４）吸湿性：竹纤维的多孔、多缝隙和中空结构，具有良好的吸湿性、渗透性、放湿性及透气性能，竹纤维在标准状态下的回潮率可达１１．６４％ ～１２％，纤维保水率为３４．９３％。在温度为３６℃、相对湿度１００％的条件下，竹纤维的回潮率可达４５％，且吸湿速率特别快。竹纤维的径向湿膨胀率为１５％ ～２５％。
2 E5 i4 i4 P( |; _0 p! q（５）密度：竹纤维很轻，是天然纤维中最轻的纤维，其密度为０．６７９～０．６８０ｇ／ｃｍ^３。
（６）抗菌性：竹本身具有独特的抗菌性，在其生长过程中无虫蛀、无腐烂，不需使用杀虫剂和农药。因此竹纤维与苎麻、亚麻等麻类纤维同样具有天然的抗菌性能。日本纺织检验协会对竹纤维抗菌性的测试结果为：竹纤维产品２４ｈ抑菌率达７１％。特别是大肠杆菌等４种细菌，在竹纤维中４０ｍｉｎ以上将会被全部杀死。竹纤维的天然抗菌性对人体安全，不会引起皮肤的过敏反应。表为竹纤维与苎麻、亚麻纤维的抗菌性能测试结果。
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竹纤维、苎麻纤维和亚麻纤维的抗菌率（％）
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抗菌菌种	竹纤维	苎麻纤维	亚麻纤维
金黄葡萄球菌	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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