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1、- . - F i b e r T e c h n o l o g y纤 维 技 术 菠萝叶纤维的开发与应用 现状及前景 摘要: 菠萝 叶中 含有较为丰富的纤维 ( 菠萝麻) ， 足一种优质的天然纷织原料， 可 纯纷，也可混纷。从新鲜菠萝叶中可提取 1 .5 %的干纤维。一般每公顷菠萝地可 产6 0 一9 0 t 鲜叶片， 能提取9 0 0 一1 3 5 0 k g 干纤维。 开发 利用菠萝叶纤维， 实现 果、叶兼用，能大幅度提高菠萝种植业的经济效益，形成热带和亚热带地区新的 产业和经济增长点。同时，菠萝叶纤维作为可再生天然纤维对于我国纷织原料的 可持续发展具有重要的意义。 关键词:菠萝叶纤维
2、;天然纤维; 可纷性; 脱胶; 产品开发 中图分类号: T S 1 0 2 .2 2 9文献标识码: A 文章编号: 1 0 0 3 一3 0 2 5 ( 2 0 0 6 ) 0 2 一0 0 3 2 一0 3 中国热带农业科学院热带作物生物技术国家重点实验室 刘恩平郭安平郭运玲孔华章霄云贺立卡 菠萝叶纤维 ( p i n e a p p l e l e a f f i b e r ) 是以 束纤维的形式 存在于菠萝叶片中， 属多细胞叶脉纤维单纤维长3 - - 8 ll l n l ， 宽9 .4 m， 可纺N m 3 0 - 5 0 纱 经特殊处理可纺制 N m 8 0 纱。加工处理后 其强
3、度比棉花高， 外观洁白 柔 软爽滑。 可与天然纤维和合成纤维混纺 织物容易印染， 吸 湿透气 抑菌除臭， 挺括不起皱适宜制作各种中、 高档 的西服、衬衫、裙袍、领带以及各种装饰织物等。 2 1 世纪， 人们追求回归自然， 以纯天然原料为主的纺 织品将在高档产品领域不断扩大领地。 菠萝叶纤维是新的 天然植物纺织材料 具有良好的品质和独特的风格， 是目 前国内外争相开发的高档纺织材料， 市场需求前景广阔。 1 菠萝叶纤维主要理化性能 1 . 1 化学性能 菠萝叶纤维主要由纤维素和非纤维素 半纤维素、 木 质素和果胶)等成分组成。其中纤维素是由D一 葡萄糖基 通过p 一( 1 一4 ) 连接的长链线
4、型分子。 由表1 可见 菠萝叶的化学成分与其它麻类纤维相似 木质素含量高于竺麻、 亚麻、 大麻 而稍低于黄麻。 果胶 含量相对较低而半纤维素含量相对较高。 表1 菠萝叶纤维与麻纤维的化学组成 纤维素半纤维素木质素 菠萝叶纤维 竺麻 亚麻 黄麻 大麻 5 6 . 0一 6 8 . 5 7 2 . 0一 7 4 刀 6 5 . 0一 7 0 刀 5 0 . 0一 6 0 刀 5 5 . 0一 6 0 . 0 1 6 刀 一 1 8 . 8 1 3 刀 一 1 3 . 5 1 5 . 0一 1 5 . 5 1 2 乃 一 1 8 刀 1 6 乃 一 1 7 . 0 6 刀 一 1 3 . 0 1 .
5、 0一 2 刀 2 刀 一 3 . 0 1 0 刀 一 1 5 . 0 7 . 0一 8 刀 果胶物质 1 . 1一 2 刀 4 . 0一 4 . 5 4 . 0一 4 . 5 0 . 5一 1 刀 7 . 0一 8 刀 水溶物脂蜡质灰分 菠萝叶纤维 竺麻 亚麻 黄麻 大麻 1 .0一 1 . 4 6 7 . 0一 7 . 5 4 . 5一 5 . 5 1 . 5一 2 . 5 9 . 0一 1 0 . 0 3 . 2一 7 . 2 0 . 5一 0 石 1 . 5一 2 刀 0 . 3一 1 . 0 1 . 6 1 . 8 0 . 9一 2 . 8 3 . 0一 3 . 5 1 . 3一 1
6、 . 8 0 . 5一 1 . 0 1 . 0一 3 刀 1 . 2 物理性能 表2 菠萝叶纤维与麻纤维的物理性能比较 纤维细度/ N m 断裂强度 / ( c N d t e x 单纤维 长度/ m m宽度小m 作者简介: 刘恩平，男，1 9 6 5 年生，副 研究员，海口， 5 7 1 1 0 1 基金项目:中国热带农业科学院科技基金项目 ( R K Y 0 5 2 8 ) 菠萝叶纤维 兰麻 亚麻 黄麻 大麻 3 1 4 1 1 0 0一 22 0 0 30 0 0 3 0 0一 6 0 0 22 0 0一 2 9 0 0 3 9 . 6 0 “ 6 7 . 3 0 4 7 . 9 7 2
7、 6 . 0 1 4 8 . 4 0 3一 8 7一 1 8 6 0 . 3 0 2 9 2 1 2 5 2 . 3 2 2 3 8 6 . 3 4 2 2 注:* 菠萝叶纤维、黄麻为束纤维强 度。 32 纺 织 导 报C h in a T e x t ile L e a d e r 2 0 0 6No. 2 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark -止 山 e r T e c h n o lo g y 纤维技术 由表2 可见 菠萝叶纤维类似于黄麻， 纤维线密度偏
8、大， 不利于纺高支纱。 必须通过加工处理后才能到达纺织 工业的要求。 2 菠萝叶纤维开发利用现状 菠萝叶纤维由于具有独特功能， 其开发在国内外引起 较大兴趣目 前世界上不少国家在进行开发利用研究。 印度在联合国的资助下开展了一系列对菠萝叶纤维的 开发利用研究工作， 从菠萝品种的选育， 纤维的提取到 纤维性能、 变性处理和纺纱试验等方面都进行了研究;日 本在菲律宾建立了菠萝叶纤维原料基地 将纤维运回国内 进行精加工后制成高档产品; 菲律宾已开发成功菠萝叶纤 维布料。 在国内， 广西绢麻研究所经过探索和试验， 摸索出一 整套菠萝叶选叶、 刮制、 脱胶、 纤维练漂等工艺配方技术 及梳、纺、 织造的纺
9、织工艺路线。中国纺织大学 ( 现东华 大学) 自2 0 世纪9 0 年代起， 开展了菠萝叶纤维的性能、 结 构、 脱胶、 纺纱等较为系统的研究和探索。中国热带农业 科学院进行了菠萝叶纤维提取机械、 纤维化学表面改性和 菠萝麻生物脱胶技术等方面的研究。 我国台湾省已能用菠 萝叶纤维制造高级国画纸。 菠萝叶纤维是国际上竞相开发的新兴纺织原料 谁能 先机开发， 谁就能获得竞争优势， 并占 领市场， 获得利益。 我国纺织行业具有技术开发优势r 又有丰富的纤维原料资 源， 积极推进菠萝叶纤维产品开发 对丰富我国纺织产品 种类， 提高纺织品在国际市场上的竞争力极为有利。 3 菠萝叶纤维初加工方法 3 .
10、1 纤维提取 菠萝叶纤维的提取方式有水浸法、 生物化学法和机械 提取法。水浸法提取即用水浸泡叶片7-1 0 天 使其自 然发酵，经人工刮取、 清洗、 干燥， 获得原纤维。生物化 学处理提取是用生物和化学溶液浸泡叶片， 即将叶片浸入 含有1 %纤维酶或其它酶液中 p H 值为4 一6 ， 在4 0 0 C 下处理5 h 破坏纤维周围组织， 再经人工刮取、 清洗、 干 燥获得原纤维。 机械提取法是用机械力破坏纤维周围组织， 同时完成纤维和叶渣的分离，经清洗、干燥获得原纤维。 菠萝叶纤维提取机械主要有大型连续刮麻机和手拉式 刮麻机两种。 大型连续刮麻机由五级排麻机、 两级刮麻机、 纤维洗涤机、 纤维
11、压水机和烘干机等组成 生产效率高 适 合工厂化集中加工生产菠萝叶纤维。 手拉式刮麻机纤维提 取率大于9 2 %， 含杂率小于5 %， 适合农村分散加工。 3 . 2 化学脱胶 由于菠萝叶纤维的单纤维长度很短， 因而脱胶只能采 用半脱胶 残胶可以将很短的纤维粘连成长纤维 以满足 纺织工艺要求。 其主要脱胶工艺流程为: 浸碱一脱碱一酸 浴一水洗一脱水一给油一脱水一抖松一烘干。 菲律宾研究人员采用的化学脱胶方法是在1 一5 个大 气压和8 0 一1 0 0 C 的温度下，用含有0 . 1 %一1 0 %非离 子去垢剂和0 . 2%一2%硫酸溶液处理 ( 浴比为1 : 1 0 , 时间1 0 m i
12、n ) ， 用水洗涤除去胶质再用6 %有效氯的次 氯酸钠 ( p H 值6 .0 ) 处理以中和纤维。用0 .3 %的双氧水、 1 %一1 7 .5 %的氢氧化钠和亚硫酸钠的沸水溶液进行脱氧 处理然后用1 %-5 %阴离子软化剂和0 .5 %聚二乙醇 ( 分子量1 5 0 0 )的溶液中处理3 0 一6 0 m i n , 我国菠萝叶纤维脱胶借鉴了兰麻的脱胶工艺和设备 但在脱胶煮练中氢氧化钠用量稍低 时间也适当缩短。 东 华大学郁崇文等人将菠萝叶纤维在室温下浸水 ( 酸) 9 6 h , 然后4 5 0C 浸碱 ( 1 6 0 g / L ) 4 5 m i n ， 经过两道酸洗后在1 0 0
13、 煮练1 .5 h N a O H 7 %， 亚硫酸钠1 . 2 %， 水玻璃1 .2 % 纤维细度、强力和柔软度等都能满足纺织工艺要求。 3 . 3 生物脱胶 生物脱胶基本原理是麻纤维接种高效菌株以后即在适 宜温度下进行 “ 胶养菌一菌产酶一 酶脱胶 的生化反应 利用微生物酶催化， 分、 降解原麻中的非纤维素物质从 而达到提取纯净麻纤维的目的。因此， 菠萝麻生物脱胶技 术能有效地消除环境污染。 主要工艺流程为: 菌种制备一 接种一生物脱胶一洗麻机洗麻 ( 或拷麻) 一漂洗，脱水* 抖麻一渍油一脱水一抖麻一烘干。 菌种要求培养条件粗放 生长繁殖快， 产果胶酶活性高 不产纤维素酶。 菌脱胶时，
14、浴比1: 1 3一1: 1 5 发酵菌液 : 水为1 : 2 温度3 5一 3 8 0 C , p H值7 .0 时间5 一6 h 。菌灭活时用升温或调节 p H 值的方式来处理。 洗麻、 拷麻要求重洗轻拷 每把4- 6 圈。因菠萝叶纤维半纤维素含量较高拷麻后需用专用 半纤维素酶进行处理 用量1 .5 % ( 活性为5 0 0 0 I U / m L ) , p H值6 .5 温度5 2 0 C 浴比1 : 1 0 ， 时间4 5 m i n 。漂洗用 3 3 %的双氧水1 .0一1 .5 g / L ，温度8 0一1 0 0 0 C 时间3 0 一4 0 m i n 。烘干回潮率控制在6 %
15、左右。 4 菠萝叶纤维的可纺性 近年来随着纺织技术的迅速发展， 已成功地利用不同 的纺纱技术纺制出菠萝叶纤维的纯纺纱与混纺纱。 在纯纺 纱方面已可纺制成1 5 t e x , 2 1 t e x 的菠萝叶纤维纱。混纺 34 纺 织 导 报C h in a T e x t ile L e a d e r . 2 0 0 6 N o .2 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 纤维技术 L L r . L 工e c h n o lo a v 纱方面， 可纺制成一般的普
16、梳纱、 精梳纱 也有纺出菠萝 叶纤维含量为3 0 %的2 5 一3 6 t e x 棉麻混纺纱。 1 0 0 %全手工菠萝麻纱 ( 线) 可制织菠萝麻布、 菠萝 麻竺麻交织布、 菠萝麻芭蕉麻交织布、 菠萝麻土蚕丝交织 布、 菠萝麻手工棉纱交织布。 其制成的织物容易染色、吸 汗透气、 挺括不起皱， 具有良好的抑菌防臭性能， 适宜制 作高中级的西服、衬衫、 裙裤、床上用品及装饰织物等。 日本把菠萝叶纤维浸入特制的油脂予以改性 并通过 改良的织机织成了 纯菠萝叶纤维的春夏服装面料， 每米售 价高达2 1 美元。 印度用毛纺半精梳系统和黄麻纺纱系统纺 出的含1 0 %菠萝叶纤维的纱线，制成的西服面料透
17、气性 好 而纬纱为菠萝叶纤维的洗涤布的耐磨性与全棉布相同。 我国安 徽铜陵华源麻业有限公司 成功地用7 0 %的N m 4 0 棉与3 0 % 菠萝叶纤维混纺生产出了平纹色布和混有菠萝叶 纤维的涤麻棉三合一平纹细布。 由于菠萝叶纤维较为粗、 硬， 刚性大 故开松和梳理 时落纤较多 落纤率一般为8 %-1 2 %。经过开松和梳 理后， 纤维长度降低 但纤维的细度和长度整齐度均有所 增加。 利用梳理机进行开松时 由于针齿密度大、 速度高， 作用剧烈 纤维损伤较大， 故短纤维率有所增加 因此 可 适当降低梳理机的速度 适当放大梳理隔距。 在菠萝叶纤 维与棉纤维混合时， 要注意菠萝叶纤维在整个纺纱过程
18、中 由于其粗、 硬而抱合力差， 纤维散失多等问题。有实验表 明，当菠萝叶纤维细度为N m 5 0 0一6 5 0 时， 纺菠萝叶纤 维 ( 3 0 ) / 棉 ( 7 0 ) 的混纺纱时， 投料比为3 5 : 6 5 ， 而细度 为N m 3 0 0 左右时纺同样的纱， 其投料比应为4 0: 6 0 0 5 菠萝叶纤维应用前景 菠萝叶纤维是由菠萝收获后废弃的叶片加工获得 但 由于缺乏相关配套技术、 设备和政策认识目 前仍未能大 规模投入生产利用， 每年造成大量的资源浪费和热带农业 生态环境的污染。 而“ 废弃物资源化与农村生物质能源 是 国家中长期发展战略研究的主要内容之一 农业废弃物资 源化
19、与农村生物质能源开发关系到我国经济社会发展、 国 家安全以 及科技自身发展的重大问题。 菠萝叶纤维产业化 开发， 可带动菠萝叶综合利用， 纤维用于纺织工业有利 于我国国民经济的良性循环和可持续发展。 我国年种植菠萝面积超过4 万h m “其中2 0 0 2 年达8 万h m 2 。 从新鲜菠萝叶中可提取1 .5 %的干纤维， 因此， 我 国 每年可提取约7 .5 万t 的 优质菠萝麻纤维 超过剑麻5 万t 的年产量与亚麻7 万一8 万t 的年产量相当。为我国纺 织行业提供了优质的天然植物纤维， 增强了我国纺织品出 口 新品种 减少了对进口 麻原料的依赖性 提高了纺织品 的市场竞争能力。 据测试
20、， 一般每公顷有6 0一9 0 t 叶片可提取纤维， 即每公顷菠萝地可提取9 0 0 一1 3 5 0 k g 干纤维， 按目 前市 场价5 元崛 计， 每公顷增收4 5 0 0 -6 7 5 0 元。因此 实 现菠萝果、 叶兼用和农业废弃物综合利用， 能大幅度提高 菠萝种植业的经济效益。 菠萝叶纤维是继棉、毛、 丝、 韧皮纤维之后的第5 代 天然纤维 其开发利用引起世界纺织业的极大关注 其纤 维织物亦逐渐受到人们的青睐。 尤其现在社会大众环保意 识增强 能自然分解的植物纤维在应用上日 益获消费者喜 爱因此， 随着我国纺织科技和生产技术的进步. 菠萝叶 纤维的生产经过专家们深入的探索和系统的研
21、究 预料未 来菠萝叶纤维的应用将会越来越多。 开发利用菠萝叶纤维 的经济效益十分可观 前景光明。 6 菠萝叶纤维开发利用中存在的问题 虽然菠萝叶纤维是一种巫待开发而且具有功能性的新 型天然纺织原料但在开发和利用中还存在着一些问题。 1 ) 由于菠萝叶纤维的原料尚未成为正式产品， 缺乏相应的 质量标准 在纤维的制取时也无专用设备; 2 ) 采用化学脱 胶方法 环境污染严重 产品质量等级低 生产成本高， 研 究菠萝麻生物脱胶技术迫在眉睫; 3 ) 利用生物酶制剂对菠 萝叶纤维改性处理 以增强其柔软性 消除刺痒感， 有利 于产品的深度开发: 4 ) 由于品种不同、 产地不同 菠萝叶 纤维的性能各不相
22、同 对加工影响较大因此在菠萝栽培 上要求品种良种化和区域化。 a l l 参考文献 1 中国农业科学院麻类研究所. 中国 麻类作物栽培学 【 M .北京: 中国农业出 版社，1 9 9 3 . 2 郁崇文，张元明. 菠萝叶纤维的性能研究 【 J .中国纷织大学学 报:自 然科学版，1 9 9 7 ( 6 ) : 1 7 - 2 0 . 3 郁崇文， 张元明. 菠萝纤维的纷纱工艺研究【 J 1 .纷织学报， 2 0 0 ( ( 6 ) : 3 5 2 - 3 5 4 . 4 张 劲，姚欣茂. 菠萝叶纤维提取与工艺设备的研究 J .农业 工程学报，2 0 0 0 ( 6 ) : 9 9 一 1 0
23、 3 5 李银环，黄茂芳. 菠萝叶纤维的化学表面改性及其应用 川 .华 南热带农业大学学报， 2 0 0 4 ( 2 ) : 2 1 - 2 4 . 6 宋晓峰，王亚丽. 大麻处理工艺 【 J .长春工业大学学报，2 0 0 5 ( 2 0 ) :1 1 2 一 1 1 3 . 7 W L i u , M M i s r a , P A s k e l a n d , e t a l . G r e e n C o m p o s i t e s f r o m S o y B a s e d P l a s t i c a n d P i n e a p p l e L e a f F i b e r F a b r i c a t i o n a n d P r o p e r - t i e s E v a l u a t i o n J . P o l y m e r , 2 0 0 5 , 4 6 ( 8 ) : 2 7 1 0 一 2 7 2 1 . 纺 织 导 报C h in a T e x tilEk- L e a d e r - 2 0 0 6 N o .2 3 5 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark