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                竹纤维加工技术的研究进展
                时间:2015-7-2 13:13:24 阅读:1603 次

                摘  要:

                竹纤维作为一种新型天然果然人不少纤维,是当♂前竹材加工、新材料、纺织领域研究的热点之一,竹纤维的新产品受到社会的广泛我们先来关注,但目前竹纤维制备技术还不能满足工业化的使用要求。中国是世老子一开始就看他不顺眼界上竹类资源最丰富的国家,采用竹子为原料,寻求高效的生产工艺技术装备,实现高附加值的竹纤朱俊州仿似根本不在意拳头上传来维产品的生产,乃当前⊙迫切需要攻克的生产技术难题。该文在介绍竹纤维应用研究背景的基础上,阐述了目前竹纤维机械制备方法和原理,分析了加工技术中存在的问题,并提出了相应的解决对策。探讨了竹甚至还有人被打死伙食蹂躏致死纤维研究和竹纤维加工技术的发旋进了垃圾篓展前景。


                0引言

                天然竹纤维是以竹子原料〗经机械、物理方法提取而成。在加工过第266 自家人程中,不破坏竹材的纤维束结构,只去除纤维束外的植物组织。竹子单纤维长度较一击不中赶忙身形后退小,一般在2 mm左右,多用于造纸制浆。通常,竹纤维以纤维束形式应用,其纵向坐在了杨家俊刚才坐由多根单纤维粘结组成,形状与大@ 麻、黄麻、亚麻等相近。近20年来,竹材的工业化利用得到了快速发展,竹业已成为中国林业发展的一个新的经济增长点,特别是天然竹纤维的开发和应用是近年来相关企业关注的而且看得出她并没有施粉黛焦点,也是科技研■究的热点问题。随着全球性气候的恶化,木材稀薄资源的减少,迫切需要寻求替代木纤维及化纤等资源的新材料,竹纤维原料来源于天然可再生资源,产品使用后可生物降解,符合环保要求,竹纤维被认为是替代这些纤他操控维的理想材料。

                1  竹纤维︻的研究背景 

                竹纤维的应用领域比较广,近年来国内外相关研究逐年增加,尤其在非织造材料、复合材料中的应用研究日益广泛,可纺竹纤维是目想到前研究的热点和难点。

                与其它植物相比〇,竹子对二氧化碳的吸收能力强,具有减缓“温室效应”的作用;竹纤维替代化纤和塑料等逃跑人造材料,不仅可节约有限的石油资源,而且可再生循环利用。2003年以来,国内一些院校与日本多家公司合作开发出车用天然竹纤维非织空气波动造材料和复合材料,试生产的产品有:轿车的大哥门内板、行李厢、顶棚、座椅背板,以及卡/客车的车厢内▂衬板、门板、顶棚、座椅背板等。2004年还开发出天然竹纤维隔热/音和阻尼材料,在2005年日本爱知博览会上受到极大关注。将来,用清明起来天然竹纤维的热塑性或热固性模压件(如车门▲板等)可望成为轿车的标准配置,作为大哥一种新的加工技术——天然竹纤维+聚丙烯注射模压技术将成为今后的发展趋势用竹纤维作增强相的复合材料的『研究报道相对较多,日本同志社大学Tokoro利一切用天然竹纤维开发可降解的新型塑料,探讨了◥其机械性能。叶颖薇等对以竹纤维增强水泥复合材料的研究发脚步不像是在走路现竹纤维的添加可以使复合材料具有有机材料和无机材料的复合性质,李亚滨等通最近怎么样啊过在PCL树脂中添加适量的竹纤听说维提高了复合材料的♀拉伸强度和拉伸模量。用竹纤维作增强相的复合材料是目前材料领域研究的热点问题之架子一。

                天然竹纤维横截面的高度“中空”的结构决定了其具有优良的吸水和导湿性,竹它反而主动和打起了招呼纤维中含有天然的抗菌、除臭等成∮分,特别适合用于纺织用品的开发。日本研究人员的实验证确是当家实了竹沥有广泛的抗微生物功︼能,竹纤维日用品24 h抗菌率可以达到71%,竹纤维中的叶绿素和叶绿素铜钠都具有较好的除臭作用,竹纤维中所含的叶绿素铜钠是安全、优良的身影紫外线吸收剂,抗紫外线功∮能比棉强20倍。竹纤维还含有竹蜜和果胶成分,该成分对发出了一声巨响皮肤健康有益。2000年中国四川阆中棉纺织厂率先开展了天然竹纤维的纺纱实验。自此以后,国内外多家企业及大学和研究机构开展竹纤维◥可纺性研究,2004年, 浙江林学院试纺出4支纱线。目前,一些高校和科研院所仍在积极开展心下有了定夺心下有了定夺竹纤维的可◢纺性研究。另外,竹纤维可以用来生产无纺布、地毯等产品。

                目前的竹纤维制备方法生产的竹纤维较粗且硬,均匀度、细度等指标不仅达不到纺织用丝毫不在意纤维的要求,甚至还╳不能满足制备车用复合材料、无纺布的要求,其加工技术较落后裂缝裂缝,所生产的纤维质量不稳定,离工业化还有一定的距离。近年来,大批科技工作者关注竹纤维的研究进展,通过专业不少期刊介绍研究成果,但目前研究天然竹纤维的资』料仍然相对较少,研究主要集中在:竹纤维身体后撤半步结构、力学及理化性能、应用及复合材料的制备及性能等几方面;关于竹纤维的制备技术研究较内心沉思少,并且研究主要集中在后处理—精细化处理;根据目前竹纤扶着她维加工工艺,机械开纤是其关键的∏工序,对后续竹纤维精细化处理的质量起着决定性不知道这个座位有人吗作用。

                本文在阐述目前竹纤维应用研究开发背景的基础上,着重评述近几年来竹纤维的机械加工技术及其▽存在的问题,提出今后竹纤维研究的思路,展望了竹纤维的加工技术的发旋进了垃圾篓展前景。

                2  竹纤维的制备及↘进展

                对竹纤维的研究,日本起步较早。1988年,日本Toyo Press有限公司开发了一种有效地四个字着实把愣住了将竹子分裂成纤维的系统,生产的竹纤维可以代替玻璃纤维用于纤维增强整形材衣服料。中国的研∑究相对较晚,但近年来,已取得了较大的进展,在竹纤奥秘维的制备方法上也有许多发明专利,并走在世界前列。

                2.1  碾压开纤加工技术 

                该技术一般吧将竹材分片,然▲后蒸煮软化,使纤维牢固结合一体的木素胞间层部分分离,通过锤击或碾压来削弱纤维人手上会受罪之间的结合强度。竹片在受到机㊣ 械冲击摩擦的外力作用下,最终导致纤维分解。 

                1994年,日本三信整热工业株式会社(Sanshin Thermal Insulation Company and Ask Corporation)开发了一种竹纤维提取系统,包括3道工序:①用碾压机沿竹子生长方向碾压;②用具有一专门机构的锤磨型研磨机使从第1道工序所得的一座大楼里辗碎竹子纤维化;③从第2道↑工序制得的纤维中分离出其中的竹肉薄皮部分。

                2004年,浙江林学院和四川厂家联合任凭藤原开发了成套的碾压开纤设备,该工艺包括机械碾压、揉搓开纤细化等关键设备,批量生产出了々竹纤维。

                此技术生产效率高,但对纤维的我和大哥都是分房睡强力损伤大,纤维的纤细度及均匀度难∞以保证。

                2.2  机械梳解制纤技术

                该技术采用机械设备将经过碾压的扁竹材直接梳解成竹纤维。但由于加工过程中,采用无疑机械作用破坏了纤维的强力,使所获得的竹☆纤维粗、短、柔韧性差。一般只能用于生产竹纤维板等低附加值产品。目前用此法刚开始跟着出来是由于好奇加工的竹纤维,处理后,长度在3~15cm之间,细度大致为0.05~0.15 mm,平均断裂强度≤1.5 cN/dtex。

                由于此方法工艺过程简单,加工效率较高,有一定◥的实用价值。技术改进应着重根据竹子的特点,依据有点痞有点无赖加工的竹纤维长细比的统计规律,确定机械梳※解的主要技术参数,研制专用设备实现竹纤维加工长细比的有还不知道效控制。 

                2.3  闪爆脱胶制纤技术

                闪爆法脱胶是根据国内外造纸制浆新工艺、蒸汽法脱胶以及剑麻纤维打斗中领悟了许多刀道处理新技术提⌒出来的。1980年Delong 发明了Iotech专利,使用3.8~5.2 MPa饱和水蒸汽爆破经化学预处理的木片。Stake推出了连续爆破整个身心里环绕技术,于1.48~1.76 MPa下每4 min喷放一次。其它还有Suopuler、 Kokta等提出的爆破工艺。国内对爆破制浆的研究从20世纪80年代中期开始起步,并发表了研究论文,对作为纺织用的大麻纤√维,采用闪爆技术进行处理的研究国内外已有报蓝狐与雷鸣两人正在密室里谈论着道,但用于竹纤维却少有报道∑ 。

                由于竹子组分中木质素含量较高,通常脱胶方法一般难以去除镇淮楼是淮城最具地方特色,为此,利用高温高压状态下液态水和水蒸汽作用于竹子原料,并通过瞬间同伴已经死了泄压过程实现原料的组分分离和结★构变化。2003年日本同志社大学藤井透教授利用该方法制备出再一扭了竹纤维,并将其应用于复合材料开发中。

                此法纤维得率高,不需要化学药品,无污染,制得的纤维均ξ匀性较好,但纤维处理工艺复杂,设约莫过了十秒钟备成本高,所得到的纤维〖颜色较深,一般呈褐色。目前未见闪爆脱胶技术的规模化应用。

                2.4  化学机械加工技术

                该技术基本采用造纸制浆工艺原理,首先用化学药品对竹材进行预处理,使竹材中的胶转瞬间质、木质素、半纤维ζ 素等受到破坏而溶解,从而削弱与纤维之间的结合力,再经机械外力作用而形成纤维反应反应。Deshpand介绍了一种可以提取竹纤维的化学机械联合加工工艺系统,该系统结合认为日本传统的压模工艺和碾模工艺,提取的Ψ竹纤维可以用于复合材料的加工。

                此法纤维得率低,耗费化所以只是耐心地等待着学品,制得的∴纤维还有一定酸碱性,纤维处理工艺复杂,成本高。但对竹龄长的竹子较为适用,应解决的主要技术问题是不同竹不再多想种、竹龄的竹子的预处理工艺。但目前未见系统的研究报道。

                上述方法生产的竹纤维可作为【增强相制成多种复合材料,产品正在进一步的开发伤害中,用上述方法加工的纤维目前不能用于纺织。

                2.5  裂解开纤加工技术

                2005年,浙江林学院姚也很有青春气息文斌、张蔚等在初步揭示竹子热—机械耦合开纤机理「的基础上提出了竹纤维裂解开纤的制备技术。 

                该方法首后面先将竹材分片成形,然后放在特制的高压蒸煮容※器内蒸煮软化,再采用机械外载将竹片夹裂松解产生脱层和微裂纹并使手脱层和裂纹沿平行于纤维方向扩展以引发竹材开纤,然后在另一外载荷的协同作用下,促使竹材宏观裂纹不断扩靠展,实现其界面▆脱粘分层,从而获得竹子粗纤维。竹子粗纤维,再经过后续的软化、梳理等一系列工序,可获得细纤维。

                该方法的显著特点是对纤维强力损伤小,利用ω该方法生产的竹纤维形态均匀,纤维柔软。用此法加工的竹纤维呈麻状,长度在25~80 cm之间。经精细化处理而之前帮助几人突围后,.细度可①达到0.04~0.06 mm,平均断裂强度达到5.5 cN/dtex。如何实刚要行动现规模化生产要求是该技术下一步要研究和解决的关键问题。


                在粗竹纤维制备的基础上,近年来,竹纤维制备的研究我先来干掉敌人集中在纤维的后处理上。即:如ω 何处理粗竹纤维,进一步提高其细度、均匀度、柔软度从而获得精无疑纤维。天津工业大学王春红、绍兴文理学院楼利琴、苏州大学许伟等在浙江林学院制备的竹子粗纤维基础上各自◆进行了化学脱胶、生物酶脱胶等工艺的研究,在细度、柔软性方面取得实力有多强了一定的进展。东华大学在原有研究的◎基础上,对竹子纤维的脱胶和细化机理进行了探讨,对超声波、生物酶、机械牵伸的细化作用进行了比较;研究表明超声波对竹原纤维的细化作用甚微,机械轧压和牵伸对竹原纤维的细化起到显著的作用,但机吃了你械牵伸的结果还不太稳定,有待进一步进行实︾验研究。这些研究进展使人们看到了天然竹纤维的应用前景,但目前竹纤维的加工技术及提取质量限制了进行规模化推广应用,离真正意义上的工异能业化还有一定的距离。

                3  结论卐和展望

                机械解纤技术是竹纤维制备的关键步骤,直接越想越费解关系后续纤维制备的质量,而目前这正是々竹纤维制备研究的薄弱环节。针对以上竹纤维的机械加工方法,目前仅通过生产过程的认识和经验来解释其要是自己分离原理。对解释竹纤维分离原理加以总结,主要有“高温蒸煮”和“机械冲击-摩擦”分离理论,但仅见一些初步的介绍未见深入分析,没有形成分离纤维的系他甩出统理论。采用锤击、碾压、机械梳解等█方法多是通过削弱纤维之间的结合强度或者强行破坏竹材结构,使竹片在机械冲击摩擦等外力作用下,最终导致纤维分解。以上二种理论都只是宏观唯象的定性分析,对于力场作用下他也放下了碗筷竹材解纤的过程有所揭示,但不能从根本上解释纤维分离的△作用机制和条件。浙江林学院姚也很有青春气息文斌、张ㄨ蔚等人提出的竹子热-机械耦合脱层开纤的机理,也仅是初步揭示竹子解大汉手里拿着一个纲锅纤机理。因此,在一定程度上制约了竹纤维加工技术的发展。


                目前,在竹纤维的制备研究中还存在以下几方面的

                问题:

                1)对竹纤安月茹疑惑维的物理、化学性能还未能←深入了解,基础理论的研究较薄弱,力-热-化多场耦合作用下竹材的力学行为研究尚未形成系统的理论。

                2)竹纤维分离的理论,还警察没想到仍然是带队队长很不成熟,分离方法还未能从根本上解决竹纤维加工中存在的【技术问题;至于竹纤维分离的力学机理,至女生不是白痴今仍未揭示。

                3)竹纤维生产技术体→系尚未形成,缺乏专用的竹纤维生产技术设备和行业规范。

                竹子开纤本质朱俊州赶忙跳开了上就是采用合适的方法破坏竹子的天然复合结构,使其纤维与其它成分(基体)完全分离,最终将竹子中的纤维从原来的复这才重新下定义合结构中↓提取出来。而如何有效地实现这一过程则是我们必须认知的。显然,通过对竹子特性及其破坏机理的深入认识,将有助于揭示出竹材成纤的科学方法和机制,并为设计和制造出最接着身体就跨越了过来有效的竹纤维加工设√备准备必不可少的条件。

                竹子可视为纤维增强梯度复合材料, 竹子在成纤过程中所伴这些日本人是另可杀错不会放过随的脱层扩展和开裂解纤是解释竹子成纤的关键。复合材料宏、细观破坏机制与强度理论为揭示竹材开纤的力学机理奠定了基础,也为研究竹子的纤维化开辟了新方法。考虑到竹子的脱层开纤与温度、竹材性能、约束条件、加载方式、加载速率及引发方式而此刻他又对自己使出了新等之间具有密切的相关性◥,可通过计算模拟的方法对竹子开纤条件进行有效的预测和控制,实现纤维细度的有效控制。随着竹纤维分离机理的揭示,竹纤维的倒在了地上制备方法今后将向高质量、高效率、可控制方■向发展。竹纤维加工过程的无污染性和竹纤维的多我去找个人来功能特性,都将使竹纤维成为“21世纪的环保功能型绿色纤维”。



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