亞麻纖維的特點(diǎn)及其應(yīng)用前景

丁 帥，王德保，鄭鵬程

（1.山東省紡織科學(xué)研究院，山東 青島266032；2.山東省特種紡織品加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島266032）

亞麻是一種悠久的高性能環(huán)保型纖維，很多情況下可以替代棉纖維和合成纖維，在紡織工業(yè)上的應(yīng)用非常廣泛。

大量生產(chǎn)高聚合纖維比較困難，若將高聚合纖維廣泛應(yīng)用于紡織產(chǎn)品，化學(xué)穩(wěn)定性非常重要。即在織物整理和護(hù)理過(guò)程中，高溫高濕環(huán)境下，與各種化學(xué)物質(zhì)共同作用而保持自身的性能穩(wěn)定。亞麻在稀釋的弱酸中能夠保持性能不變，但遇到強(qiáng)酸或者濃酸，將會(huì)起化學(xué)反應(yīng)。亞麻纖維在強(qiáng)堿中性能穩(wěn)定，用強(qiáng)堿沖洗性能不會(huì)發(fā)生變化。亞麻纖維可作為特種紡織品應(yīng)用于特殊場(chǎng)合。亞麻類(lèi)服裝具有視覺(jué)效果好、穿著舒適、吸濕排汗、抗菌防皺等特點(diǎn)［1］。

1 亞麻纖維簡(jiǎn)介

亞麻是亞麻科的一年生草本植物，在生長(zhǎng)過(guò)程中能適應(yīng)不同的溫度和地形，因此遍布世界各地。亞麻歷史悠久，距今已有1萬(wàn)年的歷史。亞麻纖維的進(jìn)化是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，受土壤環(huán)境和外界環(huán)境影響比較大。

亞麻纖維來(lái)自于亞麻植物的莖，在顯微鏡下觀察，亞麻纖維內(nèi)部中空，橫切面呈多邊形，見(jiàn)圖1。纖維束包含很多獨(dú)立的細(xì)胞，長(zhǎng)度從6～65 mm不等，直徑大約0.02mm。它們大多是透明的，象一根非常光滑的管子。纖維之間沒(méi)有卷繞，這與棉纖維非常不同。一段纖維上，最長(zhǎng)部分的長(zhǎng)度往往是最短部分長(zhǎng)度的幾倍。有的地方會(huì)有一些節(jié)點(diǎn)以及纖維相互交錯(cuò)。亞麻纖維的細(xì)胞壁非常厚，呈多邊形。不成熟的亞麻纖維橫截面是橢圓形的，而且細(xì)胞壁更厚［2］。

圖1 亞麻纖維縱面圖

亞麻纖維被一層薄薄的樹(shù)皮包裹，所以必須通過(guò)浸透腐爛的方法去掉樹(shù)皮，得到纖維。亞麻的莖經(jīng)過(guò)預(yù)先處理得到纖維束，纖維束是呈環(huán)狀的軟組織層，由無(wú)數(shù)小纖維交錯(cuò)而成。每把纖維束大約有約40根小纖維，平均長(zhǎng)度是25mm。纖維束布滿整個(gè)莖，所以取材非常豐富。最終的亞麻纖維主要由纖維素組成，中間層主要由膠質(zhì)物質(zhì)組成，也有些含有木質(zhì)素，木質(zhì)素的含量通常很少，在顯微鏡下觀察才能發(fā)現(xiàn)。亞麻纖維表面由許多“節(jié)”組成，這主要是纖維束從亞麻莖移出，多次變形引起的［3］。

亞麻莖的大部分都被亞麻纖維束所占據(jù)，由于微生物的作用，在生物降解過(guò)程中，這些纖維束會(huì)從干莖中剝離出來(lái)。基于這個(gè)原因，干莖往往被砍下放置在草地上或者浸泡在水里。這個(gè)方法有助于分解纖維束和莖之間的膠質(zhì)，使分離過(guò)程更容易。如果莖沒(méi)有有效地通過(guò)生物降解與纖維束分離，那么將纖維束中的木質(zhì)成分用機(jī)械分離也會(huì)非常困難。另一方面，超強(qiáng)的生化過(guò)程將會(huì)降低纖維之間的粘合力，讓亞麻纖維最終成為類(lèi)似于棉纖維的纖維團(tuán)。這個(gè)過(guò)程主要不是由破壞性比較強(qiáng)的生化降解實(shí)現(xiàn)的，而是由對(duì)亞麻纖維的預(yù)處理實(shí)現(xiàn)的，即將亞麻纖維束浸泡在堿溶液中，從而得到類(lèi)似于棉纖維的纖維團(tuán)［4］。

對(duì)棉纖維的化學(xué)分析適用于未經(jīng)過(guò)處理的天然纖維，對(duì)亞麻纖維的化學(xué)分析就要用到一些針對(duì)半加工纖維的分析方法，例如采用濕紡法得到的纖維。亞麻中的木質(zhì)素高達(dá)5%，纖維素的含量比棉要低，雜質(zhì)的含量更高，大約是13%～15%。

在銅氨溶液中，亞麻纖維最終會(huì)呈現(xiàn)與棉纖維截然不同的狀態(tài)，體積膨脹數(shù)倍，內(nèi)腔輕微卷曲和扭曲。當(dāng)在銅氨溶液中浸泡時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí)，棉纖維會(huì)溶解，亞麻纖維卻不同，在大部分的亞麻纖維被溶解掉以后，內(nèi)腔還會(huì)在溶液中找到。這是因?yàn)閮?nèi)腔的主要成分是蛋白質(zhì)，不易被銅氨溶液溶解。

2 亞麻纖維的處理過(guò)程

為了能夠達(dá)到最大產(chǎn)量，不能像割草一樣收割亞麻，而必須要連根拔起。曾經(jīng)人工完成此項(xiàng)工作非常困難，現(xiàn)在一般都采用機(jī)械收割完成。收割以后，將亞麻纖維堆成剁曬干，一旦曬干，亞麻籽就沒(méi)有了。將亞麻置于潮濕的環(huán)境，去掉果膠。然后進(jìn)行剝皮和梳理工序，在這個(gè)過(guò)程中，亞麻纖維與麥稈分離，分類(lèi)成短纖維和長(zhǎng)纖維。再進(jìn)入紡紗階段，通過(guò)牽伸或梳理作用，使得亞麻纖維形成彎曲的“緞帶”。然后根據(jù)重量和厚度分類(lèi)，做不同的處理。最后是織造、漂白和染色過(guò)程。在織造以前，亞麻纖維進(jìn)行強(qiáng)度、勻度和柔軟度的檢查，因?yàn)榭棛C(jī)的運(yùn)行速度很高，原材料必須在性能上嚴(yán)格把關(guān)。

3 亞麻纖維的整理工藝

木聚糖酶通常與纖維素一起作用于亞麻，主要通過(guò)打開(kāi)纖維而去除雜質(zhì)。有時(shí)也用酶處理法來(lái)去掉殘留在纖維表面的雜質(zhì)。眾所周知，纖維中含有過(guò)多雜質(zhì)對(duì)染色非常不利，因?yàn)檫^(guò)多雜質(zhì)會(huì)影響氣流攪拌速度，而氣流攪拌速度對(duì)生物整理和生物拋光過(guò)程有非常重要的影響。

傳統(tǒng)的預(yù)處理方法是將亞麻浸泡在強(qiáng)堿溶液中以去除半纖維素酶，這大約占整個(gè)雜質(zhì)的75%，經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，纖維重量減少25%，紗線強(qiáng)力更是損失嚴(yán)重。這直接限制了纖維的進(jìn)一步應(yīng)用，而且堿處理法也非常不環(huán)保。要想去除亞麻纖維中的非纖維素雜質(zhì)，環(huán)保型微生物和酶處理法被證明是替代強(qiáng)堿最有效的方法。在這個(gè)過(guò)程中，在酶中加入木聚糖酶和果膠酶也非常有必要。

研究發(fā)現(xiàn)，在良好的精煉條件下，亞麻纖維質(zhì)量損失比較小，漂白效果也比較好，在漂白前，去除雜質(zhì)非常重要。大部分雜質(zhì)是在精煉過(guò)程中，通過(guò)碳酸氫鈉、氫氧化鈉或者堿溶液去掉的［5］。

4 亞麻纖維的特點(diǎn)

4.1 清涼透氣

亞麻纖維通透性好，被譽(yù)為“會(huì)呼吸的纖維”和“天然空調(diào)”，它的天然紡錘形結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的果膠質(zhì)扁孔，具有優(yōu)良的透氣性、吸濕性、清爽性和排濕性。亞麻的導(dǎo)熱能力非常強(qiáng)，所以亞麻床單感覺(jué)非常涼爽。亞麻纖維吸濕性非常強(qiáng)，能迅速吸收和導(dǎo)出濕氣，表面水蒸氣的蒸發(fā)速度也非常快。穿著亞麻衣服之所以非常干爽，是因?yàn)樵谌梭w感受到潮濕以前，亞麻纖維就已經(jīng)吸收干燥時(shí)自身重量20%的濕氣。亞麻的透氣性和熱傳導(dǎo)能力非常強(qiáng)，熱傳導(dǎo)能力是羊毛的5倍，絲綢的19倍。在炎炎夏日，穿亞麻衣服的人皮膚表面溫度比穿絲綢或者純棉衣物的人低3～4℃。

4.2 天然抑菌

亞麻纖維能發(fā)出淡淡的隱香，加之獨(dú)特的纖維架構(gòu)，能夠抑制細(xì)菌生產(chǎn)和繁殖，亞麻獨(dú)特的抑菌性，使其備受青睞。當(dāng)煮沸或者漂白時(shí)，亞麻纖維實(shí)際上是純纖維素。象其他純纖維素纖維一樣，亞麻在這種狀態(tài)下的抗腐蝕能力非常強(qiáng)。在極度溫暖潮濕的環(huán)境，霉菌也會(huì)侵襲亞麻纖維，但是干燥的亞麻纖維的抗菌能力非常強(qiáng)，不會(huì)霉變。亞麻中的二氧化硅使得纖維的抗腐能力非常強(qiáng)，二氧化硅是經(jīng)常用到的防腐材料，古代埃及人制造木乃伊的時(shí)候就曾用到它［6］。

4.3 消除靜電

靜電的產(chǎn)生是由于織物本身所帶的正負(fù)電荷不平衡引起的，而且靜電感較強(qiáng)，在各類(lèi)紡織纖維中，亞麻是靜電感應(yīng)系數(shù)最小的纖維，能有效的消除靜電。亞麻纖維抗靜電能力非常強(qiáng)，即便是衣物中亞麻含量很少，也能起到很好的抗靜電作用。

4.4 抗紫外線

亞麻含有半纖維素，使紫外線被纖維素吸收，不易直接照到人體，又起到防磁、抗輻射、和保護(hù)皮膚的作用。亞麻纖維可以阻擋一半的γ射線，保護(hù)人體免受太陽(yáng)輻射的危險(xiǎn)。從受污染土壤中提取的亞麻纖維甚至于沒(méi)有任何被輻射的跡象。

5 亞麻的應(yīng)用

亞麻渾身都是寶，亞麻籽可以做染料、化妝品和油等。纖維可用做醫(yī)用縫合線，副產(chǎn)品可以做成紙漿，制成銀行存條或者防火板。制造帳篷、帆布和漁線等對(duì)纖維的強(qiáng)力和抗菌性能要求較高的織造物時(shí)，亞麻纖維往往是人們的首選，但是現(xiàn)在這種產(chǎn)品通常用合成纖維制成。純粹的亞麻產(chǎn)品已很難滿足人們各方面的需要，而用亞麻和合成纖維混紡而成的紡織產(chǎn)品因?yàn)樾阅軆?yōu)異、易于打理而逐漸為人們所歡迎。用棉和亞麻混紡而成的布料在裝飾用紡織品中應(yīng)用非常廣泛。由于亞麻纖維的細(xì)胞壁較厚，相對(duì)于棉纖維而言，負(fù)重能力更強(qiáng)，棉纖維在負(fù)重5g的情況下就會(huì)被壓斷，而亞麻纖維負(fù)重15g才會(huì)被壓斷。亞麻的快速吸水性能使得用亞麻纖維制成的擦拭玻璃布工作起來(lái)非常有效，能快速、徹底的擦拭掉玻璃表面的水漬。

一直以來(lái)，人們對(duì)纖維的深入了解和制造工藝的逐漸進(jìn)步使得纖維素纖維的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。鑒于亞麻的諸多優(yōu)異性能，亞麻的應(yīng)用涉及許多領(lǐng)域。將亞麻等非常規(guī)性的天然纖維應(yīng)用于紡織行業(yè)可以給市場(chǎng)注入更多環(huán)保型產(chǎn)品，降低了需要大量種植棉花而帶來(lái)的土地壓力，也可以大大減少大量使用合成纖維而造成的環(huán)境負(fù)擔(dān)。

［1］李曉一.亞麻：引領(lǐng)夏季新風(fēng)潮［J］.中國(guó)纖檢，2012，（15）：32—33.

［2］微服.上海國(guó)際家紡展紀(jì)實(shí)—亞麻成就新亮點(diǎn)［J］.中國(guó)纖檢，2012，（9）：71—72.

［3］楊巍.蘭西縣亞麻汽車(chē)座墊產(chǎn)業(yè)區(qū)發(fā)展研究［J］.上海紡織科技，2010，38（11）：8—10.

［4］崔艷龍.我國(guó)亞麻紡織產(chǎn)品發(fā)展思路的若干探討［J］.中小企業(yè)管理與科技，2010，（30）：161—161.

［5］彭文芳.黃麻 亞麻纖維混紡織物服用性能研究［J］.山東紡織科技，2009，50（40）：4—7.

［6］丁帥.阻燃整理技術(shù)在棉織物上的應(yīng)用［J］.產(chǎn)業(yè)用紡織品，2011，29（10）：35—37.