（纺织工程专业论文）香蕉纤维及香蕉棉混纺针织物的性能分析与开发应用.pdf

苏州大学学位论文使用授权声明 i ，i i l l l 1 l j 1 脚脚删删删删删删 y 17 3 2 9 1 7iill。 本人完全了解苏州大学关于收集、保存和使用学位论文的规定， 即：学位论文著作权归属苏州大学。本学位论文电子文档的内容和纸 质论文的内容相一致。苏州大学有权向国家图书馆、中国社科院文献 信息情报中心、中国科学技术信息研究所( 含万方数据电子出版社) 、 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社送交本学位论文的复印件和电子 文档，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存和汇编学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索。 涉密论文口 本学位论文属 在年一月解密后适用本规定。 非涉密论文口 论文作者签名： 导师签名： 移势 日期：2 o 一 邂叁日 期：乡z 里：! ：三? 香蕉纤维及香蕉棉混纺针织物的性能分析与开发应用 中文摘要 香蕉纤维及香蕉棉混纺针织物的性能分析与开发应用 中文摘要 香蕉纤维作为一种天然纤维素纤维，以其独特的绿色环保、凉爽舒适、可持续 发展等特点，开始受到人们的关注，并逐渐应用于纺织服装加工领域。 本研究通过对天然香蕉纯纺纱及其与棉混纺纱的编织性能进行分析，试开发了 香蕉纤维纯纺汗布及香蕉棉混纺汗布，并对它们进行了前处理、染色及柔软处理。 以开发的香蕉纤维纯纺、混纺针织面料作为研究对象，借助于各种现代先进的测试 仪器和实验手段，使用标准的测试技术和方法，对香蕉纤维针织面料的透气性、悬 垂性、吸湿性、润湿性、保温性和项破强力、耐磨性、起毛起球性等性能进行测试 分析，并与全棉汗布、苎麻棉混纺汗布及亚麻棉混纺汗布性能进行了对比研究。 发现，香蕉棉混纺纱有较好的编织性能，在针织横机上所编织针织汗布保暖性、 透气性较好，好于棉织物；顶破强力较高，但耐磨性差，手感硬挺，尺寸稳定，悬 垂性能、抗皱性能较差。而香蕉纤维纯纺纱就算是上过蜡也很难在针织横机上进行 编织，所编织针织汗布的耐用性较差；悬垂性、透气性、吸湿性较好，手感硬挺。 本研究旨在为香蕉纤维针织物的新产品开发及服装应用领域提供理论依据和技术 支持。 关键词：香蕉纤维纱性能分析香蕉棉混纺针织物产品开发 作者：季荣 指导老师：冯岑 s t u a yo np e r f o r m n c ea n da p p l i c a t i o no fb a n a n af i b e ra n db a n a n a c o t t o nb l e n d e dk n i t t e df a b r i c s s t u d y o np e r f o r m a n c ea n d a p p l i c a t i o no f b a n a n af i b e ra n d b a n a n a c o t t o nb l e n d e dk n i t t e df a b r i c s a b s t r a c t b a n a n af i b e rf a b r i ci sa t t r a c t e dd u et ou n i q u ep r o p e r t i e sa n dn o wi su s e di nt h ef i e l d o fc l o t h i n gm a n u f a c t u r eb e c a u s eo fi t sg r e e ne n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n ，c o o la n dc o m f o r t h a n d l e ，a n ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t i nt h i ss t u d y , k n i t t a b i l i t yo fb a n a n ay a m sa n db a n a n a c o t t o nb l e n d e dy a m sw e r e a n a l y z e d a f t e rb a n a n aj e r s e y sa n db a n a n a c o t t o nb l e n d e dj e r s e y sw e r ed e v e l o p e d ，t h e y w e r ep r e t r e a t e d ，d y e da n ds o f tf i n i s h e d a n dt h e ns o m eo ft h e i rp r o p e r t i e s ，s u c ha sa i r p e r m e a b i l i t y , d r a p e r y , m o i s t u r ea b s o r p t i o na n de m i s s i o na n da r c h i n ga b i l i t y , w e r e m e a s u r e dw i t hs o m em o d e m t e s t i n ge q u i p m e n ta c c o r d i n gt ot h es t a n d a r dt e s t i n gm e t h o d s t h er e s u l t sa r es h o w nt h a ti nc o m p a r i s o n sw i t ht h ep r o p e r t i e so fr a m i e c o t t o na n d l i n e n c o t t o nb l e n d e dj e r s e y s ，b a n a n a c o t t o nb l e n d e dj e r s e y sa l eo f9 0 0 dk n i t t a b i l i t y , a n d t h e i ra d i a t h e r m i cp r o p e r t y , a i rp e r m e a b i l i t y , a n db u r s t i n gs t r e n g t ha r eb e t t e rt h a nt h a to f c o t t o nj e r s e y s ，h o w e v e lt h e ya r es l i g h t l yi n f e r i o rf o rs t a b i l i t y , d i m e n s i o n a ls t a b i l i t y , d r a p a b i l i t ya n dw r i n k l er e s i s t a n c e w h i l et h ep u r eb a n a n ay a r n sa r ed i f f i c u l tt ok n i ti nf i a t k n i t t i n gm a c h i n e ，a n dt h ej e r s e y s a r es u p e r i o ri nd r a p a b i l i t y , a i rp e r m e a b i l i t ya n d m o i s t u r ea b s o r p t i o n ，a n db a da td u r a b i l i t ya n ds o f t n e s so fh a n d l e t h ep r e s e n ts t u d yw i l l b eu s e f u li na p p l i c m i o no fb a n a n ak n i t t e df a b r i c sa n dd e v e l o p m e n to fn e wp r o d u c ta b o u t b a n a n af i b e r s k e y w o r d s ：b a n a n ay a m ，s t u d yo np e r f o r m a n c e ，b a n a n a c o t t o nb l e n d e dk n i t t e df a b r i c s ， p r o d u c td e v e l o p m e n t w r i r e nb yj ir o n g s u p e r v i s e db yf e n gc e n 2 2 1 香蕉纤维纱及香蕉纤维棉混纺纱的工艺流程1 2 2 2 2 香蕉纤维及其混纺纱性能测试1 3 2 3 本章小结2 3 第三章香蕉棉混纺针织物的编织与染整2 5 3 1 香蕉棉混纺针织物的编织2 5 3 1 1 试样准备2 5 3 1 2 针织坯布的成型2 6 3 1 3 香蕉纤维针织汗布的工艺要点2 7 3 2 香蕉棉混纺针织物的染整3 0 3 2 1 香蕉棉混纺针织物的前处理3 1 3 2 2 纤维素酶处理( 柔软处理) 3 4 3 2 3 染色3 5 3 3 本章小结3 5 第四章香蕉t * 混纺针织物的性能分析3 7 4 1 实验试样3 7 能的测试与研究3 7 项破强力的测试与分析3 7 4 2 2 针织物试样耐磨性的测试与分析4 0 4 2 3 针织物试样保温性的测试与分析4 1 4 2 4 针织物试样透气性的测试与分析。4 2 4 2 5 针织物试样毛效的测试与分析4 3 4 2 6 针织物试样悬垂性的测试与分析4 4 4 2 7 针织物试样抗皱性的测试与分析4 7 4 2 8 针织物试样起毛起球性的测试与分析4 8 4 3 本章小结4 9 第五章总结与展望。5 l 5 1 总结5 1 5 2 不足与展望5 2 参考文献5 3 攻读硕士学位期间发表的论文5 6 致谢5 7 香蕉纤维及香蕉棉混纺针织物的性能分析与开发应用 第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 随着纺织科技的不断发展，人类环保和健康意识的不断提高，2 1 世纪将是“绿 色的世纪，绿色产品将主导世界纺织品和服饰消费的新潮流。由于石油资源紧缺， 化纤原料价格不断上涨，在强调节约型的经济增长方式的同时，寻找替代的可再生资 源已成为了当务之急，世界各国开始重视资源的可持续发展，天然植物纤维以其可不 断再生的能力引起世界的关注。人们开始重视对新型天然植物资源的开发研究，试图 从更多的植物中提取纤维，积极开发环保纺织服装产品和实施绿色营销策略。天然植 物纤维成为未来环境“可持续发展 目标下“绿色纺织品的主角。 同时，“绿色 、“生态、“环保 等观念的引入，使得人们对纺织品性能 的要求越来越高，天然植物纤维以其吸湿透气、自然古朴、舒适环保等优良的性能越 来越受到消费者的青睐。同时，人们对穿着舒适和健康的不断追求，外在质感和内在 保健功能的珠联璧合又成为服饰消费的新趋势。麻类纤维及其纺织品、服装具有生态 纺织品特性，具有吸湿、透气、抑菌、防霉、抗紫外线、无静电等天然优良性能，正 逐步成为时尚消费潮流，使得国际上相关企业努力寻找新的天然纤维原料，如对大麻、 黄麻、菠萝麻等的研究，像菠萝叶纤维、香蕉茎杆纤维等作为天然的生态友好型纤维， 均已列入能开发制作服装的纤维行列。专家认为，有着“绿色产品 桂冠和天然保健 功能的麻类纺织品将呈现出广阔的前景。 目前，欧美、日本、印度等国n3 对大麻、剑麻等开展大量研究工作，正逐步转向特 种纤维如香蕉纤维、菠萝纤维、椰子纤维等，并已逐渐开始批量生产。香蕉纤维、菠 萝纤维和椰子纤维是三种新型植物纤维，它们与亚麻、黄麻有类似的组成与性能，然 而以前我们对他们的利用主要还停留在食用果实上，而与果实近乎等量的韧皮、叶、 假茎等副产品并没有得到应有的开发利用。近来，越来越多的人注意到了这一丰富的 资源，并开始进行大量研究工作，取得了一定成果。 比如幢1 ，菠萝纤维进行深层次开发后，其强度比棉花高，外观洁白，柔软爽滑， 第一章绪论 香蕉纤维及香蕉棉混纺针织物的性能分析与开发应用 手惑如蚕丝似亚麻，不仅可纺1 0 0 菠萝麻纱，也可与天然纤维或合成纤维混纺，所织 成的布容易印染、吸汗透气、挺括不起皱，具有良好的抑菌防臭性能，适宜制做高中 级的西服、衬衫、裙裤、床上用品及装饰织物等。 香蕉纤维口1 可分为香蕉茎纤维和香蕉叶纤维。香蕉茎纤维蕴藏于香蕉树的韧皮 内，属韧皮类纤维；香蕉叶纤维则蕴藏于香蕉树的树叶中，属叶纤维。香蕉纤维具有 一般麻类纤维的优缺点，例如：强度高、伸长小、回潮率大、吸湿放湿快、纤维粗硬、 初始模量高等。实际上，香蕉纤维在纺织工业领域内有着极大的使用潜力。但目前其 韧皮、叶子都未被利用，如能将其回收变废为宝用作纺织原料，必将有利于提高香 蕉种植业的效益和推动当地经济发展，也可增加纺织品的花色品种。因此，对香蕉纤 维的结构、性能、制取工艺等的研究便引起了人们的重视。 作为具有国际竞争比较优势的特色行业，中国麻纺织业发展较快，但随着绿色 生态服饰的兴盛和麻类产品出口的增加，麻类资源的紧缺将成为麻纺行业急需解决的 问题。如亚麻原料供不应求，种植面积扩大、南移，5 0 以上需要进口，因此，开发 新的天然纤维资源将成为必然的趋势，将有利于解决麻纺资源的紧缺问题。近几年， 我国在香蕉纤维的提取和产品开发方面已取得了突破性进展。 我国香蕉纤维资源丰富，目前几乎是作废弃物而白白地浪费了。一般每公顷香 蕉有6 0 t 一- 9 0 t 茎杆可供利用，香蕉茎杆可提取约1 纤维( 干纤维与茎杆重量比) ，即可 提取纤维6 0 0 k g 一- - 9 0 0 k g h m 2 ，原纤维市场价格约1 8 元k g ，则每公顷可增加收益1 0 8 0 0 元一- - 1 6 2 0 0 元。我国香蕉种植面积达二十多万公顷全国香蕉杆茎资源每年超过1 2 0 万 吨，如都用于提取纤维，可提取纤维超过1 2 万吨，相当于1 0 多万公顷苎麻或1 3 万公顷 棉田所产纤维。在国家农田日益减少的情况下，香蕉茎杆纤维的提取加工，其社会效 益尤其明显，对稳定香蕉种植业、增加农民收益和发展我国轻纺工业均意义重大。 对香蕉纤维的开发利用，是一种变废为宝节约资源的过程，有助于减少或避免 了被抛弃的茎叶等副产品对环境的污染，符合时下的环保理念，同时天然的香蕉纤维 以其易于降解的优点对环境保护也有着积极的意义；香蕉纤维可以部分的替代化学纤 维的使用，同时香蕉纤维作为一种生态友好型纤维有着许多麻类纤维的优点，迎合了 人们返璞归真的心理；对香蕉纤维的开发还具有一定的经济和社会效益，香蕉资源大 都分布在广大的农村，在开发新型纺织原料的同时，在一定程度会增加农民的经济收 2 待开发。国内人们对麻类纺织品的优良特性不很了解，习惯性地认为麻纺织品易皱 难熨，而忽略了其内在的优良特性。麻类产品以出口为主，如亚麻，在欧美国家亚麻 产品是高贵和高档的象征，有身份、有地位的人穿麻质服装，使用麻制品。而且亚麻 纺织品价格较贵，以染色面料为例，规格为2 4 公支2 4 公支1 9 6 根l o c m x1 9 6 根l o c m 幅宽1 5 2 c m 的染色布，出厂价为2 5 元米。价格高也是国内市场发展较慢的原因之一。 企业应看准这个市场，打破原有的思维定势，开发生产各种麻类交织、混纺产品，必 定受到市场的欢迎。香蕉纤维高档针织产品市场还处在初级开发阶段，市场大有可为。 随着消费者对香蕉纤维产品认知度的不断提高，产品的市场发展空间会越来越大，其 ? 簿， 未来的发展潜力是巨大的。不仅如此，香蕉纤维还可以与其它纤维素纤维混纺，如： 棉、粘胶、莫代尔、天丝、竹纤维、丽赛纤维等，这些产品不但具有环保概念，织物 还具有轻薄、凉爽、挺括、高雅、休闲、时尚的感觉，较纯香蕉纤维产品更细腻、更 柔软。相信未来的香蕉纤维及其混纺针织纺织品市场会丰富多彩。 香蕉纤维提取研究刚刚开始，在纺织工业领域内还有着极大的使用潜力。尤其 在香蕉纤维针织产品的开发及应用上，有必要进行进一步研究，开发出相应的纯纺或 混纺产品，满足不同的需求。 1 2 香蕉纤维的研究现状及应用情况 1 2 1 国外香蕉纤维的研究现状 世界上栽培香蕉的国家有1 3 0 个左右，年产量大约为7 0 0 0 万 - 8 0 0 0 万吨，以 中美洲产量最多，其次是亚洲h 1 。然而与香蕉果实近乎等量的香蕉韧皮、香蕉叶、 香蕉假茎等副产品并没有得到应有的开发利用，往往被当作垃圾丢弃掉了。世界每 年丢弃掉的可提取的香蕉茎纤维是高达2 0 0 万 - - 3 0 0 万吨。 菲律宾、日本等国家，香蕉纤维本就是种传统纺织原料，然而目前香蕉纤维 的抽取技术比较落后，剥制的香蕉工艺纤维因长度较长、细度较粗而只能采用黄麻纺 3 第一章绪论香蕉纤维及香蕉棉混纺针织物的性能分析与开发应用 纱系统进行纺纱，相关的设备研究也比较滞后，不能进行大规模的纤维剥制，其在纺 织领域的应用还很有限。 欧美、日本、印度等国对大麻纤维、菠萝叶纤维、香蕉茎纤维等开展大量研究 工作，并已逐渐开始批量生产。 印度等具有丰富香蕉资源的东南亚国家进行了大量的研究，主要用以制作家庭 用品：手工剥制的纤维主要用以生产手提包和其他装饰品，经黄麻纺织设备加工的用 以制作绳索和麻袋。p b h a m ai y e r 肺3 经过努力发明了提取、漂白、染色香蕉纤维的简 单方法，同时，还设计了制作装饰和家庭用品的方法。 日本研究得较早较深，因日本对麻纤维制品，包括苎麻、罗布麻、红麻、菠萝 麻等一直很有兴趣，香蕉纤维的加工及应用走在了世界前列，有公司工业化成功。 日本日清纺织公司与名古屋市立大学的研究所合作阳3 ，成功实现了香蕉纤维的 产品化。一是用香蕉纤维制成面料。其香蕉纤维的加工过程为：1 ) 剥下香蕉茎上的 皮，取出柔软的纤维内皮；2 ) 经过脱水、干燥处理；3 ) 精练、解纤；4 ) 纺纱、织造。 日清公司还开发出了香蕉纤维棉纤维( 3 0 7 0 ) 的混纺纱，但混纺纱较粗( 8 3 1 4 3 t e x ) ，香蕉纤维的混纺率也不高，目前香蕉纤维的混纺率为3 0 ，因此今后的目 标是开发高支纱以及1 0 0 的香蕉纤维。二是用香蕉纤维制成包装袋。日本名古屋市 立大学院森岛教授已经开发出应用制纸( 一种日本纸) 技术，以香蕉废弃物制造一种 强度较高的纸。香蕉纤维非常硬，能否将其纤维处理成像棉纤维那样光滑的细纤维 是技术的关键。方法是剥下香蕉茎上的皮，用制蔗糖用的压榨机使其脱水。然后把 脱水后的茎在水中发酵，或者在碱水中浸泡发酵。把一般生产棉、麻等纤维用的“开 松机 进行改造，在上面装上几个可以旋转的刀。用这样改造的开松机，可以制得 1 0 0 的香蕉纤维。这样制成的香蕉布手感如麻，可以用于制作出口咖啡的包装袋。 中美洲诸国亦有“香蕉共和国”之称，如哥斯达黎加就大量使用香蕉茎纤维进行造 纸。 此外，日清纺公司也独自开发香蕉纤维的生产技术，发明了一种从产业废弃物 的香蕉茎中提取香蕉纤维的方法，并且将制成的香蕉纤维和其他纤维的短纤维混 纺，进一步将混纺丝加工成织物。目前香蕉纤维的混纺率为3 0 ，混纺纤维是7 。 1 2 3 的粗支纱，混纺纱光泽好、自然蓬松。 4 香蕉纤维及香蕉棉混纺针织物的性能分析与开发戍用第一章绪论 图卜1 香蕉树图1 - 2香蕉树皮 1 2 2 国内香蕉纤维的研究现状 我国的香蕉纤维资源非常丰富，年产约5 0 0 万 - 6 0 0 万吨h 。主要分布在广东、广 西、福建、海南、四川、贵州、云南等地盯1 。每年丢弃的可提取纤维的香蕉废弃物约 有2 0 0 万吨，其中可提取的香蕉茎纤维有1 0 万吨以上，可见香蕉纤维的开发利用在我 国大有潜力可挖。 在我国香蕉纤维应用起步不久，生产企业较少，并且均处于开发、试生 产阶段。 2 0 0 3 年，东华大学的吴雄英、王府梅、崔运花等几位教授陋3 ，深入研究“香蕉韧 皮纤维及其制造方法和用途 ，并成功申请专利。其制造香蕉韧皮纤维的方法依次采 用如下步骤处理香蕉茎杆韧皮：( 1 ) 预酸处理：用浓度为o 1 0 4 的硫酸溶液在2 0 5 0 c 处理1 2 小时；( 2 ) 碱煮：加入氢氧化钠、亚硫酸钠和焦磷酸钠的混合溶液，沸 煮卜3 小时；( 3 ) 焖煮：加入氢氧化钠与工业皂的混合溶液，在9 0 一9 8 焖煮l 3 小时； ( 4 ) 漂白：加入浓度为2 5 的次氯酸钠溶液漂白5 1 2 分钟；( 5 ) 酸洗：加入浓度为0 1 0 2 的硫酸溶液酸洗5 1 0 分钟。由此方法所制造的香蕉韧皮纤维含有以下成分：纤 维素：6 5 - - 8 0 ；半纤维素：1 0 1 5 ；木质素：3 - - - 1 2 ：果胶：1 - - - 3 ；水溶物：2 5 。该方法的成本非常低，所制成的香蕉韧皮纤维可用于纺成1 0 - - - 4 0 。的纱。 中国热带农业科学院农业机械研究所也研究了香蕉茎杆纤维提取工艺与配套设 备曲1 。已开始在广东香蕉种植区进行技术和设备生产试验，共加工茎杆约3 0 0 吨，获 干纤维3 吨，部分纤维已提供给有关企业开发新产品，项目技术正在进行推广应用中。 5 第一章 绪论 香蕉纤维及香蕉棉混纺针织物的性能分析与开发应用 苏州市圣竹家用纺织品有限公司是不断致力于韧皮纤维的开发n 们，在继开 发了竹原纤维后，2 0 0 8 年又成功开发生产一种新型天然纺织纤维一香蕉纤维 及制品，目前产品有香蕉纤维、纱线和面料。可用与棉纺，麻纺，毛纺，半精 纺等纺纱系统，可以纯纺也可以与其它纤维混纺，是品质优良的纺纱新材料，已生 产出218 纯纺纱，以及与棉、粘胶和绢丝混纺生产出了4 0 8 香蕉纤维混纺纱。 该纱线是一种新型的环保天然材料，织物可制作服装、窗帘、毛巾、床单、 帽子等。据中国棉纺织信息网数据显示，圣竹家用纺织品有限公司香蕉纤维 技术指标：束纤维平均断裂强度3 9 3 c n d t e x ( 最小：3 3 7 c n d t e x ；最大： 4 4 6 c n d t e x ) ；纤维平均支数2 3 8 6 公支( 最小：2 1 2 6 公支；最大：2 8 2 9 公支) ； 纤维主体长度：6 0 m m 。已脱胶可直接用于纺纱的香蕉纤维价格在7 万元吨左 右，利用该纤维已生产香蕉纤维纱线3 6 公支、4 8 公支和6 0 公支，开发的坯布 规格有4 8 公支4 8 公支6 0 根1 0 a m 6 0 根1 0 c m1 1 等。 江西东亚芭纤公司联合东华大学，研究了芭蕉、香蕉纤维精细化加工生产技术 n ，以芭蕉、香蕉茎秆为原料，采用生物酶氧化脱胶处理工艺，攻克了芭蕉、香 蕉纤维脱胶和分离的关键技术，制取的芭蕉、香蕉纤维细度达1 6 0 0 公支以上。目前， 东亚芭纤推出的由芭( 香) 蕉纤维制的面料及服装已引起国内外许多客商的极大兴趣。 除制造纺织品，香蕉茎纤维还可以用作造纸、制绳及其他麻织品的代原料。广 东省造纸研究所n 2 1 用香蕉茎为材料，成功制成水泥袋内层纸。 1 2 3 香蕉纤维在纺织服装中的应用情况 印度、日本、菲律宾等国家n 3 1 较为流行香蕉纤维面料，面料由手工制 作，相当于中国的苎麻夏布等，可用于制造手工艺品、绳索、麻袋、服用面料等。 其应用主要有：利用手工剥取的纤维生产手提包和其他花式品等家庭用品；利用香 蕉纤维加强建筑材料、汽车内衬板和聚酯类等复合材料，以提高复合材料的抗破坏 性能；香蕉纤维经黄麻纺纱机纺纱并用于绳索和麻袋的加工；利用香蕉纤维织制香 蕉纤维布，并进一步加工成外套等衣物。 印度n 钔主要用于制作家庭用品或装饰品如手提包、窗帘、坐垫等，也有经黄麻 纺织设备加工的，用以制作绳索和麻袋等。印度南部泰米尔纳德邦的阿讷加伯莱小 镇，有人将香蕉杆和茎经过漂洗、提炼和脱胶等工序后，香蕉纤维被一根根提取出 6 香蕉纤维及香蕉棉混纺针织物的性能分析与开发应用第一章绪论 来，经过染色后用来织布，并用它织成穿着舒适、美观耐用的莎丽。 我国台湾和马来西亚在很早的时候就有用香蕉茎杆纤维手工撕成条状后，上织布 机编织成香蕉布，然后再纺织成衣服、布袋等。 来自南美的两位女性工艺师u 司开发出了采用废弃的香蕉纤维支撑的内衣和配饰， 并以c r e o l l u s 的品牌销售。她们制作出了比基尼、沙滩装、手提袋和太阳帽等，如图 卜3 ，将自然风发挥到了极致。 图1 - 3采用废弃的香蕉纤维支撑的内衣和配饰n 副 菲律宾利用香蕉茎杆纤维和菠萝叶纤维制成b a r o n gt a g a l o g 一塔加拉服装，以 质薄著称，很有民族特色，已成为商务礼服和旅游服饰。 2 0 0 7 年1 月n 引，在菲律宾中部城市宿务出席东盟系列峰会的各国领导人，在开会 时身穿由香蕉和菠萝纤维手工编织制成的菲律宾传统服装。如图卜4 。 7 应用 2 0 0 2 年日本日清纺公司与名古屋市大学研究所展开合作，已成功实现香蕉茎 杆纤维的产品化。利用从香蕉茎杆抽出的纤维( 占3 0 ) 与棉( 7 0 ) 混纺，制成外套如 牛仔服、网球服等衣物，由于香蕉纤维具有质量轻、有光泽、吸水性高且环保等优 点，也能制成窗帘、毛巾、床单。该公司已开始销售用香蕉纤维和棉纤维的混纺织 物制造的牛仔服及网球服。 中国香蕉纤维产品的开发和应用也有了突破性的进展。2 0 0 9 年2 月1 4 日，苏 州市圣竹家用纺织品有限公司n 刀为菲律宾总统阿罗约设计纯香蕉纤维服装。精细化 香蕉纤维( 2 4 0 0 公支) 首次被应用在服装界。 1 3 本课题研究的方法及内容 充分利用网上资源及图书馆的期刊，查阅香蕉纤维及新型天然纤维素纤维的研 究现状。对本校现有实验仪器、设备等试验条件进行摸底，力求做到在现有条件的 情况下课题研究的可行。经过研究确定本课题研究方向及内容，设计实验方案，拟 订实验方法。 第一章：主要介绍了香蕉纤维在国内外的研究现状及前景，研究了香蕉纤维纺 制产品在纺织服装中的应用情况，探讨香蕉纤维产品的研究意义及发展前景。 第二章：首先简单分析香蕉纤维组成、形态及物理性能，然后通过对香蕉纤维 及其混纺纱线性能的检测与分析，对试样的强度、捻度、条干、毛羽、吸湿等物理 性能进行研究，与常规的棉、麻、棉麻、竹纤维等天然纤维素纤维纱性能进行比 较，探讨它们在针织横机上进行编织的可能性，以及它们对于香蕉纤维织物性能的 影响。 8 香蕉纤维及香蕉棉混纺针织物的性能分析与开发应用 第一章绪论 第三章：选择合适的工艺参数，试织了香蕉纤维针织物及香蕉纤维棉混纺针织 物，并将其他几种纱线同时在针织横机上织成纬平针织物，分别测试各织物的基本规 格指标，并进行炼漂、染色及柔软整理。 第四章：选择自织1 0 0 香蕉纤维针织汗布、5 5 4 5 香蕉棉混纺汗布、1 0 0 棉针 织汗布、5 5 1 4 5 苎麻棉混纺汗布与5 5 1 4 5 亚麻棉混纺汗布。分别测试各种织物的主 要服用性能，如耐用性( 顶破强力) 、舒适性( 透气性、透湿性) 和外观形态( 刚柔性、 悬垂性、抗皱性、起毛起球性) 。比较它们在服用性能、手感风格及色泽的区别，对 新开发产品进行合理应用，获得良好的市场开发前景。 第五章；总结本研究所做工作。说明香蕉纤维纯纺及其混纺纱在针织横机上进 行编织的可能性；总结在针织横机编织的要点；比较它们在服用性能、手感风格及色 泽的区别，对新开发产品进行合理应用，作出市场预测。 9 第二章香蕉纤维纱及其混纺纱编织性能分析 香蕉纤维及香蕉棉混纺针织物的性能分析与开发应用 第二章香蕉纤维纱及其混纺纱编织性能分析 本章首先分析香蕉纤维组成、形态及物理性能，并据此决定其纱线及织物性能 的对比样品。然后选择了麻类纤维纯纺、混纺纱线与棉纱共五种纱线作为实验样品， 检测并分析了各种试样的强度、捻度、条干、毛羽、吸湿等物理性能，进行对比分 析，以便于开发香蕉纤维针织产品，并对其服用性能进行研究。 2 1 香蕉纤维的结构及性能 2 1 1 香蕉纤维的结构 2 1 1 1 香蕉纤维的成份构成 香蕉纤维n 踟是从香蕉茎中取出柔软的纤维内皮，经过干燥、精练、解纤而制成 的纤维，主要是由纤维素、半纤维素和木质素组成。目前，我国利用生物酶一氧煮脱 胶技术制取香蕉纤维n 引，具体工艺流程如下： 香蕉茎秆一浸泡一机械压榨一水洗一生物酶处理一水洗一氧煮一水洗 一脱水一抖松一给油一烘干 初加工的香蕉纤维长度和黄麻相近，纤维细度可达6 2 5 d t e x 。 香蕉韧皮的化学成分与竹纤维和麻类纤维基本相似，如苎麻、亚麻、黄麻等有相 同的组成，只是具体成分的含量有所差异。几种植物纤维原料化学成分，见表2 - 1 ： 表2 1几种植物纤维原料化学成分比较心3 1 ( ) 纤维种类纤维素半纤维素木质素果胶灰分水溶物脂蜡质其他 香蕉纤维 5 7 6 02 4 2 51 3 1 40 9 42 3 2 70 3 6 o 3 9 竹纤维 4 5 5 52 0 2 52 0 3 00 5 1 57 5 1 2 5 菠萝纤维 5 6 6 21 6 1 99 1 32 2 52 31 1 53 8 7 2 5 亚麻 7 0 8 01 2 1 52 5 51 4 - - - 5 70 8 1 31 2 1 8 苎麻6 5 6 71 4 1 60 8 14 54 - - - 80 5 l2 6 - - - 3 4 黄麻 6 4 - - - 6 71 6 1 91 1 1 51 1 1 3 0 6 1 70 3 0 70 3 0 6 大麻 7 79 39 33 41 21 2 1 0 - _ _ _ _ _ - _ - _ 一 香蕉纤维及香蕉棉混纺针织物的性能分析与开发应用 第二章香蕉纤维纱及其混纺纱编织性能分析 从表2 1 可以看出：香蕉韧皮中的纤维素含量不到6 0 ，比麻类韧皮中的纤维 素含量都要低，比竹纤维稍高；半纤维素和木质素含量较高，半纤维素含量比麻类 纤维都要高，尤其是木质素的含量更是达到了1 4 ，比苎麻、亚麻、大麻高，和黄 麻在同一个水平，占了香蕉韧皮化学成分相当大的比例。比较香蕉纤维和其他几种 纤维的化学组成来看，其产品性能应与麻类产品的性能更为接近。 根据对香蕉韧皮的红外光谱和x 射线衍射的研究分析n 钔，香蕉纤维具有纤维素 纤维的特征基团，其结晶度和取向度分别为6 1 5 5 和0 8 6 9 0 。香蕉韧皮具有较高 的结晶度和取向度，这也是香蕉纤维具有很高强力的主要原因。 2 1 1 2 香蕉纤维的形态结构 采用切片器，制成切片置于显微镜下观察，所获香蕉纤维的纵横向形态如图 所示棚2 朝： 图a 香蕉纤维横截面形态( 2 0 0 倍)图b 香焦纤维纵向形态( 2 0 0 倍) 图2 - 1 香蕉纤维纵横向形态 t 由图2 一l 可知，香蕉纤维束纤维中只有几根单纤维，比普通亚麻纤维脱胶程 度要高，纤维表面光泽柔和且有转曲，部分纤维还有明显的横节与竖纹，有的纤维 有开叉，有的有鳞片；香蕉纤维的横截面为腰圆形，有中腔，部分纤维还有明显裂 缝及孔洞，兼具棉和麻类纤维的形态特征。 而研究发现香蕉纤维的纵横向形态与竹原纤维及棉、苎麻纤维的纵横向形态 都比较相似。所以香蕉纤维的服用性能可能会与棉或苎麻纤维相似，尤其所用香蕉 纤维素纤维外观形态纵向平直，光泽自然明亮，手感刚硬，长度较长( 纤维主体长 度：6 0 r a m ) 且长短参差不齐，纤维粗细差异较大，所纺纱线条干均匀度可能较差， 1 1 第二章香蕉纤维纱及其混纺纱编织性能分析香蕉纤维及香蕉棉混纺针织物的性能分析与开发应用 所织制织物手感可能会较硬挺，且表面会有纵横交错的条痕，但光泽较好；其截面 形态有中腔，部分有裂纹及孔洞，与竹原纤维相似，这一结构能够使纤维迅速地吸 收大量的水份、透过大量的气体，香蕉纤维织物也具有良好的吸湿放湿性和透气性， 吸放湿速度应较快，满足人们对服装穿着舒适性的要求。 所以，香蕉纤维织物性能兼具棉和麻类纤维的特性，可能与苎麻织物或竹原 纤维织物更接近。所以对其服用性能的研究可参照棉或苎麻织物，进行对比分析， 以得出可靠有效结论。 2 1 2 香蕉纤维的物理机械性能 香蕉单纤维长度和黄麻相近，相对亚麻较短，不能用于直接纺纱，必须加工成 可纺纤维。采用生物酶一氧煮脱胶技术制取的香蕉纤维，纤维支数可达2 3 0 0 公支， 纤维长度和黄麻工艺纤维的长度相近，但远高于亚麻，强度也较亚麻高，回潮率可 达7 1 。香蕉纤维与其他天然织物纤维的物理机械性能比较，如表2 - 2 ： 表2 2香蕉纤维与其他天然织物纤维的物理机械性能比较心嗣n 钔 单纤维可纺纤维( 工艺纤维) 品种 强度 长度m m宽度u m长度m m细度r e x断裂伸长 c n t e x 香蕉纤维 2 3 3 81 1 o 3 4 08 0 0 2 0 0 o3 1 38 8 6 33 1 1 菠萝纤维 3 87 81 0 - - - 9 02 5 4 03 0 5 63 4 2 亚麻 1 6 0 2 0 01 2 o 1 7 o3 0 0 9 0 o2 5 3 5 4 7 9 73 9 6 黄麻l 2 0 - 6 01 5 o 2 5 08 0 o 1 5 0 02 8 4 22 6 1 3 1 4 2 2 香蕉纤维及其混纺纱性能检测 2 2 1 香蕉纤维纱及香蕉纤维棉混纺纱的工艺流程 ( 1 ) 香蕉纤维纱的工艺流程： 香蕉纤维纺前进行加湿养生( 专用油剂) 的预处理，使纤维达到一定的回潮 率。纯香蕉纤维纱工艺流程： 延展- - n 条一预并一精梳一并条一粗纱一细纱一络筒 1 2 香蕉纤维及香j 9 l l 棉混纺针织物的性能分析与开发应用第二章香蕉纤维纱及其混纺纱编织性能分析 ( 2 ) 香蕉纤维棉混纺纱的工艺流程： 对进行精细化脱胶处理后的香蕉工艺纤维，进行纺纱前的预处理：给湿加油 一切段一预开松一给湿加油一堆仓。将脱胶后的纤维加湿养生并切段，利用清弹机 进行开松，开松后的纤维还要进行加湿养生，然后与棉进行混合。 香蕉纤维棉混纺纱的工艺流程： 香蕉纤维( 加湿养生) + 精梳棉散纤维一混开棉一梳棉一并条一粗纱一细纱一络筒 2 2 2 香蕉纤维及其混纺纱性能测试 2 2 2 1 试样选择及实验环境条件 ( 1 ) 试样选择：香蕉纤维形态与竹原纤维及棉、苎麻纤维的纵横向形态都比 较相似，单纤维长度和黄麻相近，以工艺纤维纺纱。性能可能会与棉或苎麻纤维相 似，对其制品性能的研究可参照棉或苎麻织物。因此，确定了五种纱线作为实验样 品：2 1 8 香蕉纤维棉5 5 4 5 混纺纱，2 1 5 香蕉纤维纱，由苏州市圣竹家用纺织品有限 公司提供；2 1 3 苎麻纱，2 1 3 亚麻纱，2 13 棉纱，购自兴业纺织实业有限公司。具体情 况如下表2 - 3 ： 表争3纱线种类、规格及来源 1 #2 #3 #4 #5 # 香蕉纤维棉 原料香蕉纤维苎麻皿麻棉 5 5 4 5 细度 2 1 v l2 1 v i2 1 v l2 1 v i2 1 v l ( 3 ) 实际线密度 2 8 7 2 5 7 2 8 9 2 5 6 2 8 1 ( r e x ) 苏州市圣竹家用 苏州市圣竹家 兴业纺织实业兴业纺织实兴业纺织实业 纱线来源用纺织品有限 纺织品有限公司有限公司业有限公司有限公司 公司 注：其中3 # 苎麻纱为浆纱。 ( 2 ) 实验环境条件：在标准大气( 温度2 0 ，相对湿度6 5 ) 中预调湿、调湿 和试验。 1 3 第二章香蕉纤维纱及其混纺纱编织性能分析香蕉纤维及香蕉棉混纺针织物的性能分析与开发应用 2 2 2 2 纱线的拉伸断裂性能测试 纱线在纺织品加工和使用中承受各种外力作用所呈现的性质称为力学性质 汹1 ，它包括拉伸断裂、拉伸弹性、拉伸疲劳、蠕变与应力松弛、弯曲、压缩及表面 摩擦性能等。这里对纱线的拉伸断裂性能进行测试。 纱线的拉伸断裂性能是纱线品质评定的重要检测项目之一。纺织纤维、纱线 及其他纺织物在外力作用下破坏时，主要和基本的方式是纤维或纱线被拉断。纱线 的外形与纤维相似，细而长。引起纱线受力最基本的形式为轴向拉伸，同时纱线的 拉伸强力与构成织物的强力有直接关系渤1 ，因此纱线的强力实际上反映了织物耐用 性能的一个重要指标，也是最常规的检验项目之一。 参照国家标准g b t 3 9 1 6 - 1 9 9 7 ，使用电子单纱强力试验仪，将单根纱线拉伸至 断裂，每种纱线取3 0 个试样，在标准大气条件下纱线的断裂强度、断裂伸长率、 初始模量、断裂功、断裂比功等拉伸性能指标。断裂强度是指单位线密度纱线所能 承受的最大应力。断裂伸长率是指纱线在拉力作用下产生伸长，随着拉力作用时间 的延长，纱线不断伸长直至断裂，纱线断裂时的长度与原长之差称为断裂伸长，断 裂伸长与纱线原长之比即为断裂伸长率。断裂伸长率越高，纱线韧性越大。 试验仪器：y g 0 6 1 型电子单纱强力试验仪。 参照标准：g b t3 9 1 6 - 1 9 9 7 纺织品卷装纱单根纱线断裂强力和断裂伸长率 的测定。 环境条件：测试温度2 0 ，相对湿度6 5 。 测试方法位引：试样长度为5 0 0 r m ，采用定速拉伸，拉伸速度为5 0 0 m m m i n ，预 加张力值为0 5 0 1 c n t e x 。每种纱线取3 0 个试样。 测试结果与分析： 1 4 香蕉纤维及香蕉棉混纺针织物的性能分析与开发应用 第二章香蕉纤维纱及其混纺纱编织性能分析 表2 41 # 样品2 r 香蕉棉5 5 4 5 混纺纱单纱强力测试结果 序号 1 2345 67891 0 单纱断裂 3 6 83 0 5 3 8 93 1 l2 5 03 2 4 3 l l2 9 93 2 73 8 4 强力c n 断裂伸长 3 4 42 9 0 3 7 02 9 42 4 23 3 03 2 02 8 0 2 7 23 6 0 率 序号 1 l1 21 31 41 51 6 1 71 81 9 2 0 单纱断裂 3 8 53 8 13 3 93 4 8 3 1 23 2 83 6 53 7 93 2 7 3 0 4 强力c n 断裂伸长 3 6 03 3 82 9 83 3 83 0 63 4 0 3 3 83 5 43 1 03 0 0 率 序号 2 12 22 32 42 52 6 2 72 82 93 0 单纱断裂 3 3 53 4 9 3 3 03 2 73 1 92 9 4 4 1 l2 8 73 4 83 1 9 强力c n 断裂伸长 3 2 23 2 8 2 9 63 0 03 1 42 8 63 6 0 2 8 63 5 23 2 8 率 表2 52 # 样品2 r 香蕉纤维单纱强力测试结果 序号 l2 34567 891 0 单纱断裂 1 7 22 5 42 4 82 8 3 2 9 1 92 1 82 5 22 9 02 6 7 3 7 4 强力c n 断裂伸长 1 3 62 3 21 8 41 6 81 8 41 5 0 1 6 41 8 41 7 82 3 2 率 序号 l l 1 21 31 4 1 5 1 6 1 71 81 92 0 单纱断裂 1 9 7 1 9 53 1 12 4 42 6 03 5 9 2 3 23 1 42 4 7 2 6 7 强力c n 断裂伸长 1 3 21 3 0 2 0 61 6 41 6 82 1 01 6 4 1 9 81 7 81 8 0 率 序号 2 12 22 3 2 42 52 62 72 8 2 93 0 单纱断裂 1 6 92 8 23 3 12 9 02 6 91 6 8 2 8 83 2 33 9 1 3 2 7 强力c n 断裂伸长 1 3 01 9 22 0 21 8 8 1 9 01 3 01 8 82 0 6 2 4 42 o o 率 1 5 与开发应用 5 图2 - 2l # ，2 # 试样单纱断裂强力分布图 由图2 - 2 可见，1 # 香蕉棉混纺纱断裂强力折线较平缓，而2 # 香蕉纤维沙的折 线图跳跃性较大，峰点可达1 # 折线峰点，谷点极低，说明1 # 纱线断裂强力胶2 # 更 为均匀。2 搏纱线断裂强力离散性较高，不均匀，编织是由于谷点的频繁出现，会增 加断纱率。 香蕉纤维纯