第四节 香蕉茎纤维
一、概述
香蕉广泛种植于热带、亚热带地区，是重要的经济作物和粮食作物。据联合国粮农组织（FAO）统计，2005～2008年，世界最主要的香蕉生产国分别为印度、中国、菲律宾、巴西、厄瓜多尔、印度尼西亚。2008年全球香蕉种植面积为481.76万公顷，产量804.27万吨。我国是香蕉的原产地之一，在海南、广东、福建、广西、云南等地均有大面积的种植。
香蕉的果实可以供人们食用，香蕉树的茎秆可以用于纸浆造纸和制作层压板。香蕉茎纤维藏于香蕉树的韧皮内，属于韧皮纤维类。香蕉茎纤维具有一般麻类纤维的优缺点，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。
香蕉树的茎、叶资源丰富，仅我国茎叶产量约1800万吨，其中可利用提取纤维的茎秆量约1200万吨，不能提取的茎叶和蕉头约600万吨。目前农民以收获果实为唯一目的，大量的茎秆资源作为废弃物，全部被丢弃在田间地头，既浪费又污染环境，并且全部依赖人工清理，费工费时，劳动强度大。根据初步的实验，香蕉茎秆可提取0.8%的纤维，一般每亩有4～5吨茎秆可供提取纤维，即每亩可提取纤维32～40千克，按年茎秆量1200万吨计算，可提取香蕉茎纤维9万吨，纤维产量相当于200万亩亚麻或100万亩棉田的产量，可节省大量的土地资源，为我国纺织业提供了一种优质的新型纺织材料。且剩余的残渣仍可制备有机肥或加工饲料等，不能提取纤维的香蕉茎叶和蕉头经粉碎后，可作为肥料，用于增加土壤的有机质，减少化肥用量，改良土壤，建立有机生态循环系统，有助于香蕉产业的可持续发展。
虽然目前人们还未大规模地利用香蕉树剥取纤维，但在印度等一些国家已有用香蕉纤维经黄麻纺纱机纺纱并用于制绳和麻袋。日本日清纺织公司与名古屋市立大学研究所合作，成功实现香蕉纤维的产品化。
通过研究人们发现，香蕉茎纤维的品质与香蕉品种及其在树干上所处的位置有关。在香蕉树干上纵向与径向的部位不同，纤维的结构和性能也不相同。不同品种的香蕉树上提取的香蕉茎纤维其结构和性能也有大差别。香蕉茎纤维的剥取是在其果实收获后进行的。香蕉树干上的纤维可以用手工方法或机械方法剥取。纤维剥取后，还要经洗涤、晾晒等预加工。
对香蕉纤维的开发利用，是一种变废为宝、节约资源的过程，有助于减少或避免被抛弃的茎叶等副产品对环境的污染，同时天然的香蕉纤维易于降解，符合时下的环保理念和可持续发展战略的要求。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；香蕉资源大都分布在广大的农村，在一定程度可增加农民的收入，扩大就业，具有一定经济和社会效益。
二、香蕉茎纤维的制取方法
香蕉茎纤维的制取有多种方法，主要有手工剥取法、机械法、化学法、生物酶化学联合脱胶法等。
（一）机械法
用切割机切断香蕉茎秆、用破片机沿其轴向破开，手工将茎秆撕开成片状，片状香蕉茎秆用手拉式菠萝麻刮麻机提取纤维。
（二）化学法
1.上海出入境检验检疫局与东华大学吴雄英等发明的香蕉茎韧皮制取方法
（1）预酸处理。用浓度为0.1%～0.4%（o.w.f.）的硫酸溶液在20～50℃下处理1～2h。
（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1～3h。
（3）焖煮。加入氢氧化钠与工业皂的混合溶液，在90～98℃下焖煮1～3h。
（4）漂白。加入浓度为2%～5%（o.w.f.）的次氯酸钠溶液漂白5～12min。
（5）酸洗。加入浓度为0.1%～0.2%（o.w.f.）的硫酸溶液酸洗5～10min。
2.日本日清公司香蕉茎纤维的提取方法
（1）剥下香蕉茎上的皮，取出柔软的纤维内皮。
（2）脱水、干燥处理。
（3）精练、解纤除杂质、打结或加捻成长丝，加捻成纱。
（4）纺纱。
3.专利101255608号介绍的提取方法
（1）香蕉茎粗麻。
①生石灰配制成3%石灰水溶液，使其在20～25℃的水中溶解。
②石灰水溶液经沉淀后，PH达到3.5～4.5时，将熟石灰滤出，取表面清水。
③采用辊轴压榨机压榨脱掉香蕉茎秆上的茎秆胶以备用。
④将压榨粗加工后的香蕉茎秆皮放入石灰水溶液中，浸泡、搓洗、晒干、疏理、除去杂质。
⑤次氯酸钠缓慢倒进20～25℃水中，配制成3%次氯酸钠溶液，将茎秆麻放入次氯酸钠溶液中，浸泡、漂白、晒干。
⑥N-十八烷基N'-亚乙基脲配制成1%N-十八烷基N'亚乙基脲溶液，用其将漂白、晒干后的茎秆麻浸泡并加热至80℃后，自然降温至室温，捞出晒干，即可得到香蕉粗麻。
（2）香蕉茎细麻。
①配制2～3°B'e的洗米水。
②粗麻浸泡于洗米水，捞起、沥干。
③置入3%～4%氢氧化钠、1.3%～1.5%亚硫酸钠、13%～15%碳酸钠三者的混合溶液中，高压、高温进行处理，冷却后用水清洗、敲打。
④用25～30°B'e的冰醋酸酸洗。
⑤用PH为7～8、浓度为1～2g/L的次氯酸钠溶液浸泡，用水清洗后，放入0.4%～0.5%氢氧化钠、0.8%～1%乳化剂、8%～10%茶籽油的混合溶液中浸泡。
⑥烘干或晒干，即可生产出类似棉花状的纤维开松细麻。
（三）生物酶-化学联合脱胶法
生物酶-化学联合脱胶法的工艺流程如下：
试样→浸酸（H2SO4）→水洗→生物酶脱胶→80℃热水失活→水洗→碱氧一浴（NaOH和H2O2混合液）→水洗→酸洗（H2SO4）→水洗→脱水→上油→烘干→工艺纤维
三、香蕉茎纤维的结构与性能
（一）化学组成
香蕉茎纤维与亚麻、黄麻的化学组成见表1-4。
表1-4 香蕉茎纤维与亚麻、黄麻的化学组成比较
由表1-4可知，香蕉茎纤维中的纤维素含量低于亚麻、黄麻，而半纤维素、木质素的含量则较高。因此，其光泽、柔软性、弹性、可纺性等均比亚麻、黄麻差，在纤维制备中要加强去除半纤维素、木质素的脱胶工艺。
（二）形态结构
香蕉茎纤维单纤维（细胞）长度比较短，只有2.0～3.8mm，单细胞的纤维素含量则可达58%～76%。香蕉茎纤维的单纤维宽度较细，在8～20μm。由于单纤维很短，实际使用时必须以束纤维形式进行。细的束纤维平均线密度3～5tex，粗的束纤维平均线密度8～10tex。
香蕉茎纤维横截面呈腰圆形，粗细差异较大，其中一部分与棉纤维一样呈耳状，内有中腔，大部分类似苎麻、亚麻的腰圆形，中腔到胞壁之间存在明显的裂纹，还有一些纤维没有明显的中腔，为实心的腰圆形。由此可知，香蕉茎纤维兼具有棉纤维和麻类纤维的截面特征。
香蕉茎纤维纵向有明显横节，与羊毛鳞片形状相仿，有凹凸的特点，而且横节贯穿整个纤维的横向，纤维除了有横节外，沿纵向还有长短粗细不一的竖纹。
香蕉茎纤维的形态如图1-2所示。
图1-2 香蕉茎纤维的形态
（三）力学性能
香蕉茎纤维具有很高的强度和很小的伸长，其负荷-伸长拉伸曲线与麻、棉纤维比较接近。但纤维品种不同，强度和伸长性能上存在差异。香蕉茎纤维与亚麻、黄麻的比较见表1-5。
表1-5 香蕉茎纤维与亚麻、黄麻的比较
香蕉茎纤维还有与苎麻相接近的吸湿性能。它在23℃，65%相对湿度下的回潮率可达14.5%。通过比较发现香蕉茎纤维几乎具有与苎麻、马尼拉麻完全相同的吸湿特性。
（四）香蕉茎纤维的显色反应
由于香蕉茎纤维性能与麻类纤维相近，可用显色反应来进行区别。香蕉茎纤维与部分麻类纤维的显色反应见表1-6。
用“氯化锌+碘”和“碘+硫酸”试剂可以用来区别香蕉茎纤维和其他三种纤维（黄麻、剑麻和菽麻），因为香蕉茎纤维在试剂中呈淡黄色，而其他三种纤维呈深棕色。对硝基苯胺和高锰酸钾也可以用来区别香蕉茎纤维和其他三种纤维。
表1-6 香蕉茎纤维与部分麻类纤维显色反应表
四、香蕉茎纤维的应用
由于香蕉纤维具有质量轻、吸水性高且可自然降解等优点，不少国家，如日本、菲律宾、印度、马来西亚和我国台湾已开始进行香蕉茎秆纤维的开发利用，并已取得了一些商业成果。近年来，国内有关单位也进行了积极的研究探索。
2002年，日本日清纺公司与名古屋市大学研究所展开合作，已成功实现香蕉茎秆纤维的产品化。利用香蕉茎纤维（占30%）与棉（占70%）混纺，制成外套，如牛仔服、网球服等衣物。菲律宾利用香蕉茎秆纤维和菠萝叶纤维制成barong tagalog——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。在印度，香蕉茎纤维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。我国台湾和马来西亚在很早的时候就有用香蕉茎秆纤维手工撕成条状后，上织布机编织成香蕉布，然后再制作成衣服、布袋等。
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，已生产出21英支纯纺纱，以及与棉、黏胶纤维和绢丝混纺生产出了40英支香蕉纤维混纺纱。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。