第三節　竹原纖維

竹原纖維就是將天然的竹材通過機械、物理方法和生物技術去除竹子中的木質素、多戊糖、竹粉、果膠等雜質，從竹材中直接分離出來的纖維。竹原纖維具有良好的透氣性、瞬間吸水性、較強的耐磨性和良好的染色性等特性，同時又具有天然抗菌、抑菌、除螨、防臭和抗紫外線功能。

竹原纖維與采用化學處理的方法生產的竹漿黏膠纖維（再生纖維素竹纖維）有著本質上的區別。前者是純粹的天然纖維，屬綠色環保型纖維，纖維性能優異，具有特殊的風格，服用性能極佳，保健功效顯著，為區別于竹漿黏膠纖維，故取名為竹原纖維；而后者則屬于化學纖維中的再生纖維素纖維，竹纖維中的某些優良的性能和含有的保健成分在化學加工中受到影響，加之化學加工造成的污染，所以它不是真正意義上的環保纖維。

一、竹原纖維現狀及發展前景

20世紀末，日本首先開發竹原纖維紡織品，而我國從2000年開始自主研發出竹原纖維，竹原纖維進行純紡或與其他天然纖維、化學纖維進行混紡，用于針織物和機織物的生產。

竹原纖維織物具有天然抗菌、抑菌、抗紫外線作用，在經多次反復洗滌、日曬后，仍能保證其原有的特點，這是因為竹原纖維在生產過程中，使得形成這些特征的成分不被破壞。因此，其抗菌作用明顯優于其他產品。更不同于其他在后處理中加入抗菌劑、抗紫外線劑等整理劑的織物，所以它不會對人體皮膚造成任何過敏性不良反應，反而對人體皮膚具有保健作用和殺菌效果，應用領域廣泛。

竹原纖維雖然有諸多優點，但也有它的弱點。在加工工藝上，對于天然竹原纖維的制取主要有兩個難點：一是竹子單纖維太短，無法紡紗；二是纖維中的木質素含量很高，難以除去。常規的化學脫膠方法工藝流程長、周期長、需消耗大量的能量，且設備腐蝕較嚴重，對環境污染極為嚴重，加工出的纖維質量不夠穩定。而生物脫膠法也有相當大的難度，由于竹材自身結構緊密，密度很大，而且細胞組織中又有大量空氣存在，浸漬液很難浸透，延長脫膠時間，且竹子本身具有多種抑菌物質，菌種的選擇也比較困難，因此，有待進一步研究和探索。在織造過程中，由于竹原纖維易吸濕、濕伸長大以及塑性變形大的特點，極易脆斷。成衣制造中100%的竹原纖維制造的服用面料還沒有很好地解決縮水性問題，手感與懸垂性也有待改善。

在全球石油資源日益緊缺的背景下，合成纖維的生產將受到原材料的限制，環保型的竹原纖維將發展成為重要的紡織原料之一。

二、竹原纖維的提取工藝

1.前處理　前處理工序分為整料、制竹片、浸泡三步。

（1）整料。將竹材去枝節與尖梢，根據紡紗系統的要求切成定長竹筒。

（2）制竹片。采用機械或手工方式將竹筒劈裂成一定寬度的竹片。

（3）浸泡。將竹片浸泡在特制的脫膠軟化劑中，浸泡一定時間。

2.分解　分解工序分為蒸煮、水洗、分絲三步。

（1）蒸煮。將竹片連同浸泡液一起加熱至某一溫度，同時施加一定的壓強，蒸煮一定的時間，對其進行脫糖、脫脂、脫膠與殺菌。

（2）水洗。將蒸煮過的竹片取出，用水洗凈，去除附著的浸泡液。

（3）分絲。采取機械方式壓扁竹片，接著用成絲機分解出粗纖維。

3.成型　成型工序大致要經過蒸煮、分絲、還原、脫水、軟化等幾個步驟。

（1）蒸煮。將分解工序獲得的粗纖維置于蒸煮皿中，加入浸泡液，加熱至一定的溫度，加壓處理一定的時間。

（2）分絲。將粗纖維分為更細的纖維，并用水沖洗脫膠。

（3）還原。將竹纖維置于浸泡液中，加入適量的助劑，由此來增加竹原纖維的強度。

（4）脫水。一般采用離心式脫水。

（5）軟化。采用軟化劑將竹纖維軟化，使其具有一定的柔軟度。

4.后處理　后處理工序一般分為干燥、梳纖、篩選檢驗三步。

（1）干燥。在專用干燥設備上將纖維烘燥一定的時間，使含水率低于10%。

（2）梳纖。用梳纖機對其進行梳理，整理成竹纖維絲。

（3）篩選檢驗。去除短纖維及其粉末，對其進行檢驗，如果合格則打包。

三、竹原纖維的化學組成

竹原纖維的化學成分主要是纖維素、半纖維素和木質素，三者同屬于高聚糖，總量占纖維干質量的90%以上，其次是蛋白質、脂肪、果膠、單寧、色素、灰分等，大多數存在于細胞內腔或特殊的細胞器內，直接或間接地參與其生理作用。

竹原纖維的化學成分見表1-2。

表1-2　竹原纖維的化學成分表

1.纖維素　竹原纖維中纖維素的含量取決于制取纖維的用料情況。由于竹齡的不同，其纖維素含量也不同，如毛竹、嫩竹為75%，1年生竹為66%，3年生竹為58%。竹原纖維中的半纖維素含量一般為14%～25%，毛竹平均含量約為22.7%，并且隨著竹齡的增加，其含量也有所下降，如2年生竹24.9%，4年生竹23.6%。

纖維素含量也與竹部位有關，竹莖梢部纖維素含量比竹莖中部高5%～7%，竹莖中部纖維素含量比竹莖基部高3%～5%，纖維素含量越高，半纖維素含量越少，原料的利用率越高。

竹纖維素的相對分子質量一般為90000～170000，聚合度為740～1050。竹纖維素的聚合度越高，相對分子質量越大，竹纖維的某些力學性能就越好。

2.木質素　木質素主要為對羥基苯丙烷、鄰甲氧基苯丙烷、4羥基3，5二甲氧基苯丙烷構成的三維網狀高分子化合物。竹莖部位不同，木質素含量也不同，竹莖梢部木質素含量較低，竹莖根部木質素含量較高。在竹纖維最終產品中，竹漿纖維的木質素含量在0.4%左右，竹原纖維木質素含量在3%以下，所以竹原纖維手感比竹漿纖維硬。

3.多縮戊糖　竹纖維中多縮戊糖含量較多，還有多縮己糖和多縮醛糖等的混合物。由于化學性質相似，都屬多糖類，在化學分析中很難離析出來，因此，在測定多糖含量時，都按多縮戊糖計算測定值。在制取竹纖維過程中，多縮戊糖等的混合物溶解于堿性酶劑液或堿性溶液中，易于清除。

4.果膠　果膠是一種水溶性物質。果膠含量多會妨礙竹原纖維的毛細管作用，使纖維失去良好的芯吸能力。經脫除果膠物質后，竹原纖維的芯吸能力增大。

5.含氮物質　制取竹原纖維時，竹中的蛋白質和其他含氮化合物經蒸煮、水洗等工序可去除。這些物質的存在會影響竹原纖維的抗菌、抑菌效果。

6.灰分　竹原纖維中灰分主要是竹粉及鐵、鈣等金屬氧化物。隨著竹齡的增長，竹中灰分含量逐漸增加。這些物質在竹原纖維制造過程中經蒸煮、水洗等工序可以去除。這些物質的存在會影響纖維的力學性能和染色性能。

四、竹原纖維的結構與性能

（一）竹原纖維的形態特征

經掃描電子顯微鏡觀察，竹原纖維縱向有橫節，粗細分布很不均勻，纖維表面有無數微細凹槽。橫向為不規則的橢圓形、腰圓形等，內有中腔，橫截面上布滿了大大小小的空隙，且邊緣有裂紋，與苧麻纖維的截面很相似。竹原纖維的這些空隙、凹槽與裂紋，猶如毛細管，可以在瞬間吸收和蒸發水分，用這種纖維織成的面料及加工制成的服裝服飾產品吸濕性強、透氣性好。

竹原纖維的形態結構如圖1-1所示。

（二）竹原纖維的物理性能

竹原纖維的長度可根據后加工的要求，制成棉型、中長型和毛型所需要的長度，長度整齊度較好。

1.力學性能　竹原纖維的力學性能見表1-3。

表1-3　竹原纖維的力學性能表

竹原纖維是一種高結晶、高取向的天然纖維素纖維。干態強度比濕態強度高。竹原纖維有較低的斷裂伸長率，這主要是因竹原纖維結晶度高，大分子間結合力較大，破壞大分子結合力后產生的滑移較小，使得纖維的斷裂伸長率低。濕態下，竹原纖維斷裂伸長率增加，主要是水分子進入纖維內部以后，竹原纖維大分子之間或原纖之間的結合力相對減弱，分子間受力后產生位移的可能性增大所致。

2.吸濕、放濕性　竹原纖維的吸、放濕性能優于大多數紡織纖維。竹原纖維在標準狀態下的回潮率為11.5%左右，竹原纖維織物保水率為35.2%；竹原纖維織物透濕量為1277.4g/（m2·d），而苧麻纖維織物透濕量為1166.3g/（m2·d），棉纖維織物透濕量為1150.4g/（m2·d）。

在相對濕度65%、20℃時，初始10min時，竹原纖維含水率18%、苧麻纖維含水率16%、黏膠纖維含水率11%；當溫度升至25℃，相對濕度為42%時，自然干燥到150min時，以上各種纖維水分損失率分別為：竹原纖維水分損失率99%、苧麻纖維水分損失率99%、普通黏膠纖維水分損失率91%；當干燥到180min時，三者同時達到干燥。這說明竹原纖維的干燥速度快于黏膠纖維，與苧麻相近。

由于竹原纖維的吸、放濕速率快的特點，能夠在短時間內轉移人體發出的汗液，從而使人有舒適、涼爽的感覺。

3.耐熱性　竹原纖維的耐熱性是指隨著溫度的升高，纖維強度降低的性能。竹原纖維在較長時間內，溫度在107～185℃時，強力只下降0.74%，在262～345℃時，強力急劇下降25.75%。

4.抗紫外線性　天然纖維素纖維紡織品自身就具有抗紫外線功能。波長在280～320nm時，紫外線透過率在10%以下；波長在320～400nm時，紫外線透過率在20%以下。竹原纖維中含有葉綠素銅鈉物質，這種物質是優良的紫外線吸收劑，其抗紫外線能力約為棉纖維的20倍；波長在200～400nm時，紫外線透過率小于5%。

（三）竹原纖維的生化性能

1.化學性能　竹原纖維的對酸穩定性差，這主要是酸對纖維素大分子中的苷鍵的水解起催化作用，使其聚合度降低。竹原纖維可溶于高濃高溫的硫酸、鹽酸、硝酸等強酸溶液中，在強酸作用下分解，最終會分解成α-葡萄糖。

竹原纖維的耐堿性較好，在常溫下用濃度低于15%的稀堿液處理時不發生變化，穩定性好。如果堿液濃度高于15%，纖維在常溫下即開始膨化，直徑增大，縱向收縮；如果堿液濃度提高到18%～20%，處理60～90s，即引起纖維橫向膨化，使纖維變形能力增加。

竹原纖維對氧化劑的穩定性較差，在氧化劑的作用下容易氧化，使纖維素發生嚴重降解，纖維強度降低。

2.抗菌性能　竹原纖維具有較強的抗菌和抑菌作用，主要是由于竹原纖維結構的細胞壁中含有一種名為“竹醌”或“竹瀝”的抗菌物質，這些成分對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、白色念珠菌等菌種有抑制作用，因而對人體有保健作用。

3.防臭性能　竹原纖維具有天然的防臭性能，主要是纖維中含有葉綠素和葉綠素銅鈉等防臭物質，這些防臭物質通過吸附臭味和氧化分解途徑去除臭味。這些能起氧化作用的物質在H2O和O2體系中發生光催化反應，產生超氧化物陰離子自由基，能與多種臭味物質反應，通過中和或水解作用，達到除臭效果。實驗表明，竹原纖維織物對氨氣的除臭率為70%～72%，對酸臭的除臭率達到93%～95%。

竹原纖維因具有吸濕、導濕快，透氣性好的性能，所以排汗快，使微生物的生存環境差，因而產生的臭氣極少。

五、竹原纖維的應用

竹原纖維可純紡，也可與羊毛、棉或彩色棉、絹絲、苧麻及滌綸、Tencel、莫代爾（Modal）、大豆蛋白纖維、黏膠纖維等纖維混紡，用于機織或針織，生產各種規格的機織面料和針織面料及其服裝。機織面料適宜制作夾克衫、休閑服、西裝套服、襯衫、連衣裙、床上用品和毛巾、浴巾等。針織面料適合制作內衣褲、睡衣、襯衫、T恤、運動衫褲、襪子和嬰幼兒服裝等。