第三节　竹原纤维

竹原纤维就是将天然的竹材通过机械、物理方法和生物技术去除竹子中的木质素、多戊糖、竹粉、果胶等杂质，从竹材中直接分离出来的纤维。竹原纤维具有良好的透气性、瞬间吸水性、较强的耐磨性和良好的染色性等特性，同时又具有天然抗菌、抑菌、除螨、防臭和抗紫外线功能。

竹原纤维与采用化学处理的方法生产的竹浆黏胶纤维（再生纤维素竹纤维）有着本质上的区别。前者是纯粹的天然纤维，属绿色环保型纤维，纤维性能优异，具有特殊的风格，服用性能极佳，保健功效显著，为区别于竹浆黏胶纤维，故取名为竹原纤维；而后者则属于化学纤维中的再生纤维素纤维，竹纤维中的某些优良的性能和含有的保健成分在化学加工中受到影响，加之化学加工造成的污染，所以它不是真正意义上的环保纤维。

一、竹原纤维现状及发展前景

20世纪末，日本首先开发竹原纤维纺织品，而我国从2000年开始自主研发出竹原纤维，竹原纤维进行纯纺或与其他天然纤维、化学纤维进行混纺，用于针织物和机织物的生产。

竹原纤维织物具有天然抗菌、抑菌、抗紫外线作用，在经多次反复洗涤、日晒后，仍能保证其原有的特点，这是因为竹原纤维在生产过程中，使得形成这些特征的成分不被破坏。因此，其抗菌作用明显优于其他产品。更不同于其他在后处理中加入抗菌剂、抗紫外线剂等整理剂的织物，所以它不会对人体皮肤造成任何过敏性不良反应，反而对人体皮肤具有保健作用和杀菌效果，应用领域广泛。

竹原纤维虽然有诸多优点，但也有它的弱点。在加工工艺上，对于天然竹原纤维的制取主要有两个难点：一是竹子单纤维太短，无法纺纱；二是纤维中的木质素含量很高，难以除去。常规的化学脱胶方法工艺流程长、周期长、需消耗大量的能量，且设备腐蚀较严重，对环境污染极为严重，加工出的纤维质量不够稳定。而生物脱胶法也有相当大的难度，由于竹材自身结构紧密，密度很大，而且细胞组织中又有大量空气存在，浸渍液很难浸透，延长脱胶时间，且竹子本身具有多种抑菌物质，菌种的选择也比较困难，因此，有待进一步研究和探索。在织造过程中，由于竹原纤维易吸湿、湿伸长大以及塑性变形大的特点，极易脆断。成衣制造中100%的竹原纤维制造的服用面料还没有很好地解决缩水性问题，手感与悬垂性也有待改善。

在全球石油资源日益紧缺的背景下，合成纤维的生产将受到原材料的限制，环保型的竹原纤维将发展成为重要的纺织原料之一。

二、竹原纤维的提取工艺

1.前处理　前处理工序分为整料、制竹片、浸泡三步。

（1）整料。将竹材去枝节与尖梢，根据纺纱系统的要求切成定长竹筒。

（2）制竹片。采用机械或手工方式将竹筒劈裂成一定宽度的竹片。

（3）浸泡。将竹片浸泡在特制的脱胶软化剂中，浸泡一定时间。

2.分解　分解工序分为蒸煮、水洗、分丝三步。

（1）蒸煮。将竹片连同浸泡液一起加热至某一温度，同时施加一定的压强，蒸煮一定的时间，对其进行脱糖、脱脂、脱胶与杀菌。

（2）水洗。将蒸煮过的竹片取出，用水洗净，去除附着的浸泡液。

（3）分丝。采取机械方式压扁竹片，接着用成丝机分解出粗纤维。

3.成型　成型工序大致要经过蒸煮、分丝、还原、脱水、软化等几个步骤。

（1）蒸煮。将分解工序获得的粗纤维置于蒸煮皿中，加入浸泡液，加热至一定的温度，加压处理一定的时间。

（2）分丝。将粗纤维分为更细的纤维，并用水冲洗脱胶。

（3）还原。将竹纤维置于浸泡液中，加入适量的助剂，由此来增加竹原纤维的强度。

（4）脱水。一般采用离心式脱水。

（5）软化。采用软化剂将竹纤维软化，使其具有一定的柔软度。

4.后处理　后处理工序一般分为干燥、梳纤、筛选检验三步。

（1）干燥。在专用干燥设备上将纤维烘燥一定的时间，使含水率低于10%。

（2）梳纤。用梳纤机对其进行梳理，整理成竹纤维丝。

（3）筛选检验。去除短纤维及其粉末，对其进行检验，如果合格则打包。

三、竹原纤维的化学组成

竹原纤维的化学成分主要是纤维素、半纤维素和木质素，三者同属于高聚糖，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，大多数存在于细胞内腔或特殊的细胞器内，直接或间接地参与其生理作用。

竹原纤维的化学成分见表1-2。

表1-2　竹原纤维的化学成分表

1.纤维素　竹原纤维中纤维素的含量取决于制取纤维的用料情况。由于竹龄的不同，其纤维素含量也不同，如毛竹、嫩竹为75%，1年生竹为66%，3年生竹为58%。竹原纤维中的半纤维素含量一般为14%～25%，毛竹平均含量约为22.7%，并且随着竹龄的增加，其含量也有所下降，如2年生竹24.9%，4年生竹23.6%。

纤维素含量也与竹部位有关，竹茎梢部纤维素含量比竹茎中部高5%～7%，竹茎中部纤维素含量比竹茎基部高3%～5%，纤维素含量越高，半纤维素含量越少，原料的利用率越高。

竹纤维素的相对分子质量一般为90000～170000，聚合度为740～1050。竹纤维素的聚合度越高，相对分子质量越大，竹纤维的某些力学性能就越好。

2.木质素　木质素主要为对羟基苯丙烷、邻甲氧基苯丙烷、4羟基3，5二甲氧基苯丙烷构成的三维网状高分子化合物。竹茎部位不同，木质素含量也不同，竹茎梢部木质素含量较低，竹茎根部木质素含量较高。在竹纤维最终产品中，竹浆纤维的木质素含量在0.4%左右，竹原纤维木质素含量在3%以下，所以竹原纤维手感比竹浆纤维硬。

3.多缩戊糖　竹纤维中多缩戊糖含量较多，还有多缩己糖和多缩醛糖等的混合物。由于化学性质相似，都属多糖类，在化学分析中很难离析出来，因此，在测定多糖含量时，都按多缩戊糖计算测定值。在制取竹纤维过程中，多缩戊糖等的混合物溶解于碱性酶剂液或碱性溶液中，易于清除。

4.果胶　果胶是一种水溶性物质。果胶含量多会妨碍竹原纤维的毛细管作用，使纤维失去良好的芯吸能力。经脱除果胶物质后，竹原纤维的芯吸能力增大。

5.含氮物质　制取竹原纤维时，竹中的蛋白质和其他含氮化合物经蒸煮、水洗等工序可去除。这些物质的存在会影响竹原纤维的抗菌、抑菌效果。

6.灰分　竹原纤维中灰分主要是竹粉及铁、钙等金属氧化物。随着竹龄的增长，竹中灰分含量逐渐增加。这些物质在竹原纤维制造过程中经蒸煮、水洗等工序可以去除。这些物质的存在会影响纤维的力学性能和染色性能。

四、竹原纤维的结构与性能

（一）竹原纤维的形态特征

经扫描电子显微镜观察，竹原纤维纵向有横节，粗细分布很不均匀，纤维表面有无数微细凹槽。横向为不规则的椭圆形、腰圆形等，内有中腔，横截面上布满了大大小小的空隙，且边缘有裂纹，与苎麻纤维的截面很相似。竹原纤维的这些空隙、凹槽与裂纹，犹如毛细管，可以在瞬间吸收和蒸发水分，用这种纤维织成的面料及加工制成的服装服饰产品吸湿性强、透气性好。

竹原纤维的形态结构如图1-1所示。

（二）竹原纤维的物理性能

竹原纤维的长度可根据后加工的要求，制成棉型、中长型和毛型所需要的长度，长度整齐度较好。

1.力学性能　竹原纤维的力学性能见表1-3。

表1-3　竹原纤维的力学性能表

竹原纤维是一种高结晶、高取向的天然纤维素纤维。干态强度比湿态强度高。竹原纤维有较低的断裂伸长率，这主要是因竹原纤维结晶度高，大分子间结合力较大，破坏大分子结合力后产生的滑移较小，使得纤维的断裂伸长率低。湿态下，竹原纤维断裂伸长率增加，主要是水分子进入纤维内部以后，竹原纤维大分子之间或原纤之间的结合力相对减弱，分子间受力后产生位移的可能性增大所致。

2.吸湿、放湿性　竹原纤维的吸、放湿性能优于大多数纺织纤维。竹原纤维在标准状态下的回潮率为11.5%左右，竹原纤维织物保水率为35.2%；竹原纤维织物透湿量为1277.4g/（m2·d），而苎麻纤维织物透湿量为1166.3g/（m2·d），棉纤维织物透湿量为1150.4g/（m2·d）。

在相对湿度65%、20℃时，初始10min时，竹原纤维含水率18%、苎麻纤维含水率16%、黏胶纤维含水率11%；当温度升至25℃，相对湿度为42%时，自然干燥到150min时，以上各种纤维水分损失率分别为：竹原纤维水分损失率99%、苎麻纤维水分损失率99%、普通黏胶纤维水分损失率91%；当干燥到180min时，三者同时达到干燥。这说明竹原纤维的干燥速度快于黏胶纤维，与苎麻相近。

由于竹原纤维的吸、放湿速率快的特点，能够在短时间内转移人体发出的汗液，从而使人有舒适、凉爽的感觉。

3.耐热性　竹原纤维的耐热性是指随着温度的升高，纤维强度降低的性能。竹原纤维在较长时间内，温度在107～185℃时，强力只下降0.74%，在262～345℃时，强力急剧下降25.75%。

4.抗紫外线性　天然纤维素纤维纺织品自身就具有抗紫外线功能。波长在280～320nm时，紫外线透过率在10%以下；波长在320～400nm时，紫外线透过率在20%以下。竹原纤维中含有叶绿素铜钠物质，这种物质是优良的紫外线吸收剂，其抗紫外线能力约为棉纤维的20倍；波长在200～400nm时，紫外线透过率小于5%。

（三）竹原纤维的生化性能

1.化学性能　竹原纤维的对酸稳定性差，这主要是酸对纤维素大分子中的苷键的水解起催化作用，使其聚合度降低。竹原纤维可溶于高浓高温的硫酸、盐酸、硝酸等强酸溶液中，在强酸作用下分解，最终会分解成α-葡萄糖。

竹原纤维的耐碱性较好，在常温下用浓度低于15%的稀碱液处理时不发生变化，稳定性好。如果碱液浓度高于15%，纤维在常温下即开始膨化，直径增大，纵向收缩；如果碱液浓度提高到18%～20%，处理60～90s，即引起纤维横向膨化，使纤维变形能力增加。

竹原纤维对氧化剂的稳定性较差，在氧化剂的作用下容易氧化，使纤维素发生严重降解，纤维强度降低。

2.抗菌性能　竹原纤维具有较强的抗菌和抑菌作用，主要是由于竹原纤维结构的细胞壁中含有一种名为“竹醌”或“竹沥”的抗菌物质，这些成分对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌等菌种有抑制作用，因而对人体有保健作用。

3.防臭性能　竹原纤维具有天然的防臭性能，主要是纤维中含有叶绿素和叶绿素铜钠等防臭物质，这些防臭物质通过吸附臭味和氧化分解途径去除臭味。这些能起氧化作用的物质在H2O和O2体系中发生光催化反应，产生超氧化物阴离子自由基，能与多种臭味物质反应，通过中和或水解作用，达到除臭效果。实验表明，竹原纤维织物对氨气的除臭率为70%～72%，对酸臭的除臭率达到93%～95%。

竹原纤维因具有吸湿、导湿快，透气性好的性能，所以排汗快，使微生物的生存环境差，因而产生的臭气极少。

五、竹原纤维的应用

竹原纤维可纯纺，也可与羊毛、棉或彩色棉、绢丝、苎麻及涤纶、Tencel、莫代尔（Modal）、大豆蛋白纤维、黏胶纤维等纤维混纺，用于机织或针织，生产各种规格的机织面料和针织面料及其服装。机织面料适宜制作夹克衫、休闲服、西装套服、衬衫、连衣裙、床上用品和毛巾、浴巾等。针织面料适合制作内衣裤、睡衣、衬衫、T恤、运动衫裤、袜子和婴幼儿服装等。