全 文 ：书纤 维 与 纱 线
新一代天然纤维———牛角瓜绒
S． Maity，H． S． Mohapatra，A． Chatterjee
Dr． B． Ｒ． Ambedkar National Institute of Technology( 印度)
摘 要:近年来，天然纤维凭借其良好的生物相容性、可生物降解性、生产加工无毒无
害，以及产量丰富等优点，在各技术和商业领域得到了广泛的应用。棉纤维从
一开始就是制造服装的首选原料。虽然现在人们发明了各种合成纤维、人造
纤维，但仍没有找到合适的原料替代棉纤维。牛角瓜绒是一种植物的种子纤
维，其具有与木棉纤维相似的外观，以及很多优良的性能，可作为棉纤维的替
代品。对牛角瓜绒的植物来源、特点、可纺性、机械性能及吸湿性进行了介绍。
关键词:牛角瓜绒，棉纤维，木棉纤维，可纺性，机械性能，吸湿性
图 1 牛角瓜植物
如今，天然纤维由于其良好的
生物相容性、可生物降解性、无毒
及资源较充足等优点，在不同的领
域都有广阔的应用前景，而这些领
域之前主要使用合成纤维。随着
对天然纤维需求的增加，以及棉花
资源供应的有限，开发其他天然纤
维作为棉纤维的替代品变得非常
必要，因此，牛角瓜绒在纺织领域
具有很大的开发空间。
牛角瓜绒是天然纤维中相对
较新的品种，也称牛角瓜纤维，是
牛角瓜植物牛角瓜的种子纤维，纤
维呈淡黄色，壁薄、中空，长 2 ～4 cm，
直径 12 ～ 42 μm，其具有许多优良
的性能，如棉花般的触感和丝绸般
的光泽，现已成为一种新的生态材
料，发展潜力巨大。且许多研究人
员和技术人员发现，牛角瓜绒可用
于纺织品加工，并已在纺织服装中
开始利用这种纤维作为原料。本
文将对牛角瓜绒在纺织服装中的
应用做进一步介绍。
1 植物来源
牛角瓜绒主要来自植物牛角
瓜的种子。植物牛角瓜原产于亚
洲和非洲南部，后被引入南美洲和
加勒比海一带的岛屿。如今，这种
植物在中国的许多地区都可见，且
在印度、印度尼西亚、老挝、马来西
亚、尼泊尔、巴基斯坦、斯里兰卡、
越南、泰国、非洲等其他国家都有
生长。
牛角瓜是一种灌木或乔木，可
自然生长，也
可人工种殖，
所开白色花
朵体积小、尖
端紫色、有轻
微香味(图 1)。
且不同的地
区，牛角瓜有
不同的名称，
如Ak(旁遮普
语)、Akarda(印度语)、Alarka(梵
文)、Bois-la-soie(法国)、Mandara
(马拉雅拉姆语)、Tobbiya(埃塞俄
比 亚)、Ushar (阿 拉 伯 语)、
Vellerukku(泰米尔语)、水晶棉(中
国)等。其花通常由昆虫授粉，种
子随风吹散，种子表面白色丝滑的
毛絮可起到缓冲的作用。在过去，
牛角瓜绒用于制作手绢、围巾和纸
张。
此外，牛角瓜的茎很细，含麻
状纤维，可用于渔线。目前，牛角
瓜绒的主要市场是澳大利亚和新
西兰。
2 纤维特点
牛角瓜绒是最轻的一种天然
纤维，密度大约是 0． 9 g /cm3;单根
纤维线密度约为 1 dtex，投射直径
接近木棉纤维;纤维中含有较大量
的木质素;结晶度约为28 ． 92%。
6 国际纺织导报 2014 年第 7 期
纤 维 与 纱 线
表 1 牛角瓜绒、棉纤维和木棉纤维的直径、长度及成分对比
纤 维
直径 /
μm
长度 /
mm
纤维素含量(质量分数)/
%
木质素含量(质量分数)/
%
牛角瓜绒 20． 63 30． 36 55． 45 16． 15
棉纤维 15． 35 35． 19 93． 82 4． 62
木棉纤维 19． 28 19． 08 43． 73 11． 36
图 4 牛角瓜绒断裂强度和相对湿度的关系
牛角瓜绒是单细胞纤维，具有较大
的中空结构(中空部分体积分数达
80%)，壁薄，看起来像一个密封的
充满空气的管道(图 2);纤维表面
光滑，纤维间摩擦力小。
从牛角瓜果实来看，牛角瓜绒
有两端，一端附着在内囊上，另一
端连接着种子(图 3)。牛角瓜绒
紧密地包覆在内囊表面，而种子附
着在纤维的另一端。牛角瓜果实
的内囊长度约为 6 cm，种子直径约
为 6 mm。有研究称，采用空气流
的方法可将纤维从内囊上剥离下
来。
图 2 牛角瓜绒的横截面
图 3 成熟的牛角瓜果实
已有研究表明，牛角瓜绒结构
类似于木棉纤维，且牛角瓜绒较木
棉纤维有更好的机械性能。表 1
对牛角瓜绒、棉纤维和木棉纤维的
直径、长度及成分进行了比较归
纳。
3 牛角瓜绒的可纺性
3． 42 cN /dtex 的拉伸强度使
牛角瓜绒具有了可纺性。但其中
空结构导致纤维非常轻且易脆断。
而光滑的表面也对可纺性造成了
影响。因为纤维表面光滑，故纤维
间没有足够的摩擦力来防止纤维
滑移，从而影响了纱线强度。而纺
纱前采用甘油或氯化钙处理纤维，
会使纤维间的摩擦力显著提高。
采用新型梳针、低速梳棉组件
和合适的混纺比工艺可将牛角瓜
绒加工成高品质棉条。梳理长度
应比牛角瓜绒的主体长度长，这能
使棉条中的短纤维和纱疵数量降
到最低。现已成功纺出棉 /牛角瓜
绒混纺比(质量分数)为 40 /60 和
33 /67、线 密
度为 18． 45 tex
的纱，但这些
混纺纱的强
度 低、毛 羽
多、耐 磨 性
差，织造仍有
困难。而棉/牛
角瓜绒紧密
纱毛羽相对
较低，机械性
能 相 对 较
好。且找到正
确的上浆方法可改善上述不足。
牛角瓜绒主要用于室内装潢
和填料，有时与木棉纤维混合使
用。现已证明，棉 /牛角瓜绒混纺
纱的整体性能可满足服装和家用
纺织品的基本要求，可在许多纺织
品中应用，但由于其资源有限，至
今尚未得到大规模应用。如今，牛
角瓜绒的利用率正逐步提高，其主
要用于替代棉纤维或与木棉纤维
混纺。
4 机械性能
牛角瓜绒的断裂强度和断裂
伸长率比木棉纤维高，但比棉纤维
低。此外，其断裂强度还随空气相
对湿度的增加而增加(图 4)，从湿
度最低(0%)到湿度最大(100%)
7国际纺织导报 2014 年第 7 期
纤 维 与 纱 线
图 5 牛角瓜绒与棉纤维、木棉纤维吸湿性能比较
图 6 牛角瓜绒与棉纤维、木棉纤维放湿性能比较
( 下转第 56 页)
表 2 不同纤维吸湿平衡和放湿平衡时的回潮率及吸湿滞后值
纤 维
吸湿平衡时的
回潮率 /%
放湿平衡时的
回潮率 /%
吸湿滞后值 /
%
牛角瓜绒 10． 44 12． 21 1． 77
棉纤维 7． 75 8． 70 0． 95
木棉纤维 9． 86 12． 14 2． 28
的过程中，断裂强度增加约 4． 3%，
这得归因于水分子进入纤维内部
后，大分子链之间的相互作用力被
改变。牛角瓜绒吸水后会导致分
子间作用力不匀，且断裂分子链数
目增加。
5 吸湿性
标准状态下，牛角瓜绒吸湿平
衡时的回潮率约为 10． 44%(比棉
纤维更高)，且与棉纤维、木棉纤维
一样，牛角瓜绒也具有吸湿滞后
性，吸湿平衡时的回潮率小于放湿
平衡时的回潮率。从表 2 可知，牛
角瓜绒的吸湿滞后值为 1． 77%，比
棉纤维高、比木棉纤维低。这说
明，在水分吸收和释放的过程中，
牛角瓜绒需要更长的时间来达到
平衡，且在平衡时，牛角瓜绒拥有
更多的水分含量。
吸湿和放湿过程呈指数关系:
M = a + be －ct
式中:M———含湿量;
t———时间;
a、b、c———系数。
将牛角瓜绒的吸湿性能和放
湿性能与棉纤维、木棉纤维进行比
较可知，牛角瓜绒的放湿性很好，
吸湿较慢(图 5 和图 6)。
6 结论
随着对天然纤维需求的不断
增加，以及棉纤维资源的供给有
限，开发其他天然纤维作为棉花的
替代品很是必要。牛角瓜绒，也称
牛角瓜纤维，是一种淡黄色、壁薄、
中空的种子纤维，质量轻、有光泽，
外观像木棉纤维，有棉纤维般的性
能，其断裂强度和断裂伸长率大于
木棉纤维，但比棉纤维小，纤维拉
伸强度符合纺纱条件。此外，为增
加纤维在纺纱或其他机械加工过
程中的耐磨性，只需对其表面进行
处理即可。
目前，已成功将牛角瓜绒与棉
纤维进行混纺。标准状态下，牛角
瓜绒吸湿平衡时的回潮率约为
10． 44%，比棉纤维高。吸湿慢、放
湿快的特性使牛角瓜绒适用于服
装或复合材料用的原材料。
卢兰兰 译 颜 雪 校
8 国际纺织导报 2014 年第 7 期
产 业 用 纺 织 品
复合材料，玉米苞叶纤维体积分数
为 70%的复合材料保温性最好。
5 结语
对三种不同混比的玉米苞叶
纤维-聚丙烯增强复合材料进行比
较发现:
———当玉米苞叶纤维体积分
数为 30%时，复合材料最大应力
值达到了 17． 8 MPa;
———在弯曲应力测试中，随着
玉米苞叶纤维含量的增加，复合材
料的弯曲模量不断减小;
———冲击性能的测试结果表
明，玉米苞叶纤维增强了复合材料
的耐冲击性能，复合材料的韧性提
高;
———当玉米苞叶纤维体积分
数为 30%时复合材料的导热系数
最高，当玉米苞叶纤维体积分数为
70%时复合材料的保温性能最好。
总之，玉米苞叶纤维-聚丙烯
增强复合材料的潜力无限，加之玉
米苞叶纤维储量巨大，其与聚丙烯
纤维混合开发的新型复合材料可
用在汽车领域，具有广阔的应用前
景。
傅本胜 译 颜 雪 校
Blend ratios of corn husk fiber-polypropylene
reinforced composite
B． Geethamanoharl，T． Ｒasigha
Kumaraguru College of Technology，Coimbatore / India
Abstract: The corn husk fiber was extracted from the outer sheath of the corn by mild alkali treatment． The aim of this
study is to investigate the influence of the blend ratios corn husk fiber with polypropylene (PP)composites．
Tensile，flexural and impact tests were conducted to investigate the mechanical behavior of corn husk fiber-
PP composite． The thermal properties are also investigated in this paper． The analysis showed the improved
tensile，flexural and impact characteristics of polypropylene in presence of corn husk fiber． Since corn husk
exists in abundance，the feasibility of using this fiber in conjunction with polypropylene to develop composite
materials for automobile application is very promising． The research shows the great potential of using corn
husk fiber to reinforce into polypropylene．
Keywords:corn husk fiber-polypropylene reinforced composite，tensile property，flexural property，impact property，
欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍
thermal conductivity
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New generation natural fiber － akund floss
Subhankar Maity，Himansu Shekhar Mohapatra，Arobindo Chatterjee
Dr． B． Ｒ． Ambedkar National Institute of Technology，Jalandhar / India
Abstract: Ｒecently，natural fibers have come back to their glory in various techno-commercial applications because of
their biocompatibility，biodegradability，nontoxicity，harmless production and processing and abundance．
Cotton is always a pioneer for apparel manufacturing since birth． Though various synthetic and man-made
fibers have been invented，still a proper substitute for it has not been obtained． Akund floss is such a seed
fiber that has visual resemblance with kapok and some superior properties that can compete as a cotton
substitute． In this article the characteristics，origin，spin ability，mechanical properties and moisture
absorption behavior of akund floss fiber are reviewed and reported．
Keywords: akund floss，cotton，kapok，spin ability，mechanical property，moisture absorption
65 国际纺织导报 2014 年第 7 期