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叶纤维

  	      	      	    	    	      	    

叶纤维(Leaf Fibre/Leaf Fiber)

目录

什么是叶纤维[1]

  叶纤维是从植物的叶子或叶鞘取得的纤维,如剑麻、蕉麻和菠萝麻等。

叶纤维的种类[2]

  叶纤维来源于植物的叶脉和叶鞘部分,纤维束相对较硬,又称为硬质纤维。叶纤维多属于单子叶草本植物,主要有剑麻、蕉麻、菠萝叶纤维等。

  一、剑麻

  剑麻属单子叶植物龙舌兰科、龙舌兰属,又名西沙尔麻、龙舌兰麻。剑麻是热带多年生草本植物,因其叶片形似宝剑而得名。其生长期为6~8年,收获期为4~6年,一般在种植后2~2.5年进行第一次叶片采割,叶长为1.2~2.Om。剑麻原产于中美洲热带和亚热带高温、少雨的半荒漠地区,剑麻适应性广,容易栽培,并且耐干旱,抗风沙,在丘陵、盐碱地、山地都可以生长。世界剑麻主要生产国为巴西、墨西哥、坦桑尼亚、肯尼亚、中国、马达加斯加等。中国是1901年从菲律宾引入剑麻,种植剑麻的主要产区有台湾、广东湛江、广西玉林和南宁、海南昌江和东方、福建漳州和厦门以及云南大理等地区。

  剑麻纤维具有色泽洁白、质地坚韧、强度高、耐海水腐蚀、耐酸碱、耐摩擦以及耐低温等优点,剑麻传统产品主要是白棕绳、钢丝绳芯、编织地毯、麻袋以及制造特种高级纸张。剑麻棕绳广泛用于国防、渔业石油冶金交通运输手工业等方面。剑麻纤维还可以用于抛光轮。剑麻纤维可以代替化学纤维用于环保型包装材料,剑麻复合材料还可制造生活用品、工艺品、房屋装修材料、宠物窝巢等,此外剑麻还用于光缆外的屏蔽材料和电子工业的绝缘材料。

  1.剑麻的组成及结构

  剑麻的主要品种有西沙尔麻(剑麻)、灰叶剑麻和番麻。剑麻一般在种植两年后,叶片长度达80~lOOcm,有80~100片时就可以采割叶片。剑麻纤维加工工艺为:鲜叶片一刮麻一锤洗一压水一烘干一拣洗分级一打包。可以采用机械破碎法、酸法蒸煮、碱法蒸煮、氨水处理和蒸汽爆破等预处理方法,除去剑麻中部分木质素和杂质,以提高剑麻纤维的可纺陛能。

  剑麻纤维由纤维素、半纤维素、木质素、果胶等组成,其中纤维素占44.86%、半纤维素占14.38%、木质素占32.16%、果胶占3.02%、水溶物占5.38%、脂腊质占0.20%。剑麻纤维木质素含量比其他麻类纤维高,脂腊质含量偏低,纤维较刚硬粗糙,抱合力小,弹性和伸长率小。

  剑麻成熟的叶片含有纤维束1000~1200个,束纤维截面由50~150根单纤维组成,单纤维排列整齐、紧密。剑麻单纤维无卷曲,表面粗糙。剑麻纤维纵向呈圆筒形,中间略宽,两端钝而厚,有的呈尖形或分叉。单纤维长度2.7~4.4mm,宽度20~32um。相邻纤维横向由木质素黏结,耐细菌和酶的作用及耐化学药品作用,不易分离成单纤维。单纤维横截面为多角形或卵圆形,多数为不规则六角形,有明显的中腔,中腔呈卵圆形或较圆的多边形,细胞具有狭的节结和明显的细孔,胞壁平均厚度为4.6um。

  2.剑麻纤维的主要性能

  1)纤维规格:剑麻工艺纤维的平均长度为78cm,重量加权平均长度为91cm,工艺纤维平均细度为169dtex。

  (2)断裂比强度与断裂伸长率:剑麻纤维为高强低伸型纤维,平均断裂比强度为5.72~7.33cN/dtex,平均断裂伸长率为3.02%~4.50%。

  (3)初始模量:剑麻纤维刚性大,具有较高的初始模量。纤维的平均初始模量为34.4~42.2cN/dtex。

  (4)弹性:剑麻纤维的强度和刚性高,但是伸长率低,断裂功小,属于脆性纤维。剑麻纤维的弹性回复性不如黄麻,且其压缩回弹率为9.57%,压缩率为37.50%,黄麻纤维的压缩回弹率为11.2%,压缩率为63.52%。

  (5)密度:剑麻工艺纤维比较轻,密度为1.299/cm3。

  (6)吸湿性:剑麻纤维具有很好的吸、放湿性能。在标准大气条件下,剑麻纤维的回潮率为10%~14%。剑麻纤维放湿速度很快,每小时为6%~10%。

  (7)染色性:剑麻纤维的结晶度、取向度高,染色较困难,且其上染率为12.8%。

  (8)耐腐蚀性:剑麻对HCl的耐腐蚀性比其他麻类纤维好,且其与黄麻相比高50%;比苎麻高33%;比亚麻高38%。剑麻浸泡于H2S04。中10~30min,对其强力无明显影响,但随着H2S04。浓度增加其强力会有明显下降。

  二、蕉麻

  蕉麻又称马尼拉麻、菲律宾麻等,属芭蕉科芭蕉属,是多年生宿根植物。蕉麻生长在热带和亚热带,适宜在温度26~32℃、相对湿度80%~90%的高温、高湿环境中生长。蕉麻原产国和主产国是菲律宾,但在印度尼西亚、厄瓜多尔、危地马拉、洪都拉斯等国家也有种植。蕉麻有坦冈冈、蜡纹、吉那班克、艾莫克德等二十多个品种。

  蕉麻由种子或吸芽萌发繁殖,真茎细小而丛生,12~30条为一丛;假茎由15~20个叶鞘互卷组成。蕉麻株高5~8m,花为黄色,叶长1~2.5m,宽20~40cm,叶表面有光泽,背面有蜡粉,叶柄内有纤维。蕉麻种植一年后开始割取叶鞘,可连割10年。菲律宾种植的蕉麻每公顷可产干纤维1000~1600kg,出麻率为1.5%~3%。

  蕉麻纤维由蕉麻叶鞘中抽取,叶鞘由茎的中部自下而上生长,最外层的叶鞘生长时间长,中间和里层的叶鞘生长时间短。每个叶鞘分为三层,最外层纤维最多;中间层有许多含有空气的细胞间隙,仅有少量纤维;内层纤维含量最少。

  蕉麻纤维表面光滑,直径较均匀,纵向呈圆筒形,头端为尖形。横截面为不规则卵圆形或多边形,中腔圆大,细胞壁较薄,细胞间由木质素和果胶黏结,极难分离。蕉麻工艺纤维长度为1~3m,最长达5m以上;单纤维长6~7mm,宽12~14um。束纤维断裂比强度为0.88cN/dtex,断裂伸长率为2%~4%,胞壁密度为1.459/cm3,标准状态下回潮率约为12%。

  三、菠萝叶纤维

  菠萝叶纤维是由菠萝叶片中提取的纤维,又称菠萝麻纤维、凤梨麻纤维,是用热带水果——菠萝生产的副产品。菠萝叶纤维的开发和利用,可以使菠萝叶由废变宝,其提取纤维后的菠萝叶渣还可以制造饲料。我国每年菠萝的种植面积为4万~8万公顷,由新鲜菠萝叶中可以提取1.5%的干纤维,则预测每年可提取7.5万吨纤维。

  1.菠萝叶纤维的初加工

  (1)纤维提取:菠萝叶纤维的提取方法主要有水浸法、生物化学法和机械提取法。水浸法是将叶片用水浸泡7~10天,自然发酵后经过人工刮取、清洗后获得纤维;生物化学法是将叶片用生物和化学溶液浸泡,使纤维周围的组织破坏,再经过人工刮取、清洗后获得纤维;机械提取法是利用机械力破坏纤维周围组织,并且进行纤维和叶渣分离,最后经过清洗获得纤维。

  (2)脱胶:菠萝叶纤维的脱胶方法主要有化学脱胶法和生物脱胶法,但由于其单纤维长度短,故采用半脱胶工艺,来得到工艺纤维。其化学脱胶法工艺为:浸碱—脱碱—酸浴—水洗—脱水—给油—脱水—抖松—烘干。生物脱胶法工艺为:菌种制备—接种—生物脱胶—洗麻机洗麻—漂洗—脱水—抖麻—渍油—脱水—抖麻—烘干。

  2.菠萝叶纤维组成及结构

  菠萝叶纤维由纤维素、半纤维素、木质素等构成,其化学组成与其他麻类纤维相似。菠萝叶纤维中的纤维素含量为56%~62%,半纤维素含量为16%~19%,木质素约为9%~13%,果胶约为2%~2.5%,脂蜡质为3%~7.2%,灰分为2%~3%,水溶物为1%~1.5%,由以上可见其纤维的纤维素含量较低,木质素和半纤维素含量较高,脂蜡质含量也相对较高。

  菠萝叶纤维是由许多纤维紧密聚集成束,细胞问由木质素和果胶黏结,每个纤维束截面由10~20根单纤维细胞结合而成。菠萝叶纤维细胞壁的次生胞壁分成较薄的外层和较厚的内层。外层稍有木质化,原纤与纤维轴的夹角为60;内层的表面覆盖一层很薄的无定形物质,原纤与纤维轴的夹角为20。菠萝叶纤维表面比较粗糙,有纵向缝隙和孔洞,有天然转曲。单纤维细胞纵向呈圆筒形,两端细尖。单纤维截面为卵圆形,有中腔。菠萝叶纤维的结晶度约为73%,取向因子为0.972。

  3.菠萝叶纤维的主要性能

  (1)纤维规格:菠萝叶纤维单纤维长3~8mm,宽约7~18mm;工艺纤维的平均长度为10~90cm,线密度为25~40dtex。

  (2)断裂比强度与断裂伸长率:菠萝叶纤维为高强低伸型纤维,工艺纤维的平均断裂比强度为3.96cN/dtex,平均断裂伸长率为3.42%。

  (3)拉伸比模量:菠萝叶纤维的拉伸比模量为76.8cN/dtex。

  (4)密度:菠萝叶纤维胞壁密度为1.542.g/cm3。

  (5)热稳定性:菠萝叶纤维在306.7℃时开始分解,并在372.2℃时完全分解。

  (6)色泽:菠萝叶纤维色泽洁白,有绢丝般光泽。

  (7)吸湿性:菠萝叶纤维吸湿性好,标准状态下回潮率为13%~14%。

相关条目

参考文献

  1. 陈洪章,彭小伟著.第二章 天然纺织纤维原料种类与特性 天然纺织纤维原料过程工程原理与应用.科学出版社,2012.05.
  2. 姚穆主编.第三章 植物纤维 纺织材料学.中国纺织出版社,2009.01.