桑皮纤维:蚕桑产业链上的又一株新枝
2017-03-16程醉
程醉
桑树在构造上同麻类植物相似,都有表皮层、皮层、韧皮部、木质部等。桑皮纤维则主要是利用冬、夏两季修剪的桑树废枝,经过后期加工制作而成的天然纺织纤维,属于韧皮纤维的一种。桑皮纤维具有坚实、柔韧、密度适中和可塑性强等特点,并有着优良的吸湿性、透气性、保暖性,其纤维特性主要表现为纤维长、长宽比大、手感柔软、易于染色等。
开发桑皮纤维不仅是增加了一种新的天然纺织材料,同时还提高了纺织产品的多样性和附加值,而且对桑树废弃枝条的有效利用,也提高了资源的综合利用率。
综合利用价值高
据了解,桑皮纤维的生产加工技术早在上世纪90年代便已经开始被我国科研工作者进行研究,并且,桑皮纤维由于性质与麻类纤维比较相似,因此其纺织设备也多可在麻纤维生产设备基础上技改而成。所以,进入生产桑皮纤维的门槛对于我国纺织企业来说并不高。然而,长久以来从比例来看,不得不承认在纺织行业中从事桑皮纤维研发的专家寥寥,进行生产的企业也并不多见。
究其原因,一是由于过去茧丝绸行业太过兴旺,产品利润大而销路好,导致其上游的蚕桑产业,注意力主要是在如何为生产丝绸纺织服装产品服务上。比如说,农户只需栽好桑树、养好蚕,再卖给丝厂便能够赚到盆满钵满。而对于生产后剩余的废桑枝等,则基本上用来烧柴煮饭使。不可否认,在茧丝绸行业大环境十分利好的情况下,桑皮纤维等附加产业存在长期被大家所忽视的问题。
随着近几年国际金融形势的恶化,纺织服装全行业步入低谷,茧丝绸产业的发展也变得步履蹒跚之际,加大对桑皮纤维开发利用的优势,便进一步凸显了出来。
据四川某市茧丝绸行业的专家测算,桑树皮占桑条的15%~20%,桑皮纤维占桑皮的10%~30%。每亩桑田,每年冬夏两季修剪废弃桑树枝条在4吨左右,就能生产桑皮纤维约100公斤,收入可达上千元。另外,生产过程中还可以获得副产品果胶若干。同时,从川东北的实践经验来看,农户平均每亩桑田出售废弃桑枝能获得200元以上的直接收入。实事求是地说,种桑综合效益的提高既有利于稳定桑蚕产业的生产,进而还能促进茧丝绸行业的发展。简单地说,农户拿到手了真金白银的人民币,就能最大限度地减少甚至是避免毁桑种粮食、毁桑种果树等不利情况的发生。
有过和桑树近距离接触机会的人都知道,趁新鲜时拨开其枝条表皮,观察纤维存在的韧皮层即可看到韧皮纤维在韧皮内呈簇状分布,因此便可以判断出桑皮纤维属于束纤维。另外据研究显示,桑树皮纤维的单纤维长度较短,不能直接用于纺纱。需要进行半脱胶处理,也就是和麻纤维的前期处理类似,以保证保留有一定量的残胶,将很短的单纤维粘连成具有一定长度的束纤维,以满足纺纱的工艺要求。处理后得到的工艺纤维则可采用棉型纺纱系统进行纺纱。
据了解,桑皮纤维的纤维强度为3.5cN/dtex~5.1cN/dtex,明显要好于棉纤维和桑蚕丝;断裂伸展率为4%~12%,也好于棉和麻,但次于桑蚕丝。因此,开发利用可再生并且有较高附加值的桑皮纤维,对于增加纺织纤维的种类,提高我们纺织服装产品档次,为广大纺织企业提供新的经济增长点等方面来说,都具有重要的意义。
实际上,对桑皮纤维研究开发的项目一直以来都受到了有关部门的高度重视,并且列入了国家级星火计划项目。近年来,以四川省丝绸进出口集团公司和四川大学联合组成的项目组已经完成了包括原材料的组织、调选、纤维的制取、纤维结构性能研究、纺纱工艺及其专用设备的研制与开发。“桑皮纤维的研究和开发”项目以及“桑丝棉系列混纺线的研究与开发”项目都已经通过了鉴定和验收。也就是说,现在生产桑皮纤维从桑皮的剥取、机械化生产再到纺织服装产品的全过程都已经可以实现,并且我国还拥有这项技术的全部知识产权。
在四川省南充市南部县某丝绸公司的陈列室中,就悬挂着一件由桑皮纤维制作而成的衣服。据观察,这件桑皮纤维衣服质地柔和,手感舒适,摸起来有一种近似于绸缎般的顺滑感。目前由于桑皮纤维服装产量极小,因此成本较高,售价也较为昂贵。据该企业负责人介紹,一旦大批量产业化生产,桑皮纤维纺织品的生产成本还具有大幅度降低的空间。
目前,各纺织企业对于桑皮纤维的产品开发和应用主要集中于桑棉混纺、桑麻混纺、桑皮纤维与桑蚕丝交织以及桑皮纤维与涤纶长丝交织这四个方面。
桑棉混纺:因为桑纤维强度好于棉纤维,目前研制成功的桑/棉5/45混纺产品,其强力得到了提高,纱线性能得到了改善。桑麻混纺:多数麻类纤维具有吸湿性好的特点,将桑纤维与大麻纤维进行混纺后,可使桑、麻纤维发挥各自优势,并使混纺纱具有强力高、光泽好、较易染色、耐磨性强等特点。桑皮纤维与桑蚕丝交织:用价格相对低廉的桑皮纤维纱与蚕丝交织,可使织物达到既有透气、吸湿等真丝产品的功效,又可克服易起皱、易褪色等真丝产品的缺点,还可以降低织物的生产成本。桑皮纤维与涤纶长丝交织:用桑皮纤维与涤纶长丝交织,形成新型的纺织面料具有耐磨透气、抗静电、易于染色等特点,且产品外观挺括、悬垂性、回弹性好。
以上述南充市这家丝绸企业来说,他们现在已经研发了桑棉、桑丝棉等混纺纤维,开发了系列T恤、内衣、睡衣、围巾等服装、服饰产品数十个。
对桑皮纤维进行研究、开发和利用既有利于帮助农民增收,又可以延长蚕桑业的产业链,提升桑蚕行业的综合经济价值,还对促进产业可持续发展具有积极作用,也给纺织材料和纺织产品提供了创新的空间。所以不难看出,桑皮纤维及其纺织服装产品在后期具备较好的发展前景和发展空间。
困难、问题仍不少
目前我国桑皮纤维还基本上处于试验研究阶段,尚未能完成实行真正意义上的产业化开发。从理论上来说,纤维长度短是制约桑皮纤维产业化进程的主要原因之一。采用半脱胶工艺获得的桑皮工艺纤维即束纤维由于保留了部分果胶质,使得一定数量的纤维粘结成束状,因此它的长度较长。但是,其纤维纵向均匀度就比较差,易起短绒毛且强度低、纤维粗。而若是采用全脱胶工艺可获得单纤维的桑皮纤维开松棉,在柔韧性、纤度、强度上比工艺纤维优势大,但纤维长度过短,无法进行纯纺。实际上,对于桑皮纤维全脱胶工艺的研究,以及单纤维纺纱等后续工艺的研究目前基本上还处于空白状态。
不过,理论上的问题总是比较好解决。比如说,可以进一步完善桑皮纤维制备技术,尽量减少脱胶、开松等加工过程对纤维长度的损伤。另外,还可以采用嵌入纺等新的制造技术,拓展桑皮纤维的应用范围等等。然而,在实际操作桑皮纤维产业化进程中遇到的方方面面问题,才是制约整个桑皮纤维产业发展的关键因素。
川东北丘陵地区某县,是国家“东桑西移”工程首批试点县、四川省蚕桑重点基地县,全县桑树总量达2.5亿株,桑园总面积达35万亩。该县从2009年开始便将“桑皮纤维综合开发项目”作为优势资源项目进行重点推广和招商。但从实际情况来看,这些年以来县委领导班子都已经换过几任,这个项目的招商引资工作仍然没有取得实质性的进展。而当地同期推出的另外一项“万亩果桑基地”项目,现在已经“开花结果”见到了效益,每年夏天都会吸引很多游客前来采摘品尝、观光消费。
客观因素自然是前些年行业内并未重视桑皮纤维这类附属于茧丝绸产业上的纤维原材料开发。但随着时间的推移、环境情况的变化桑皮纤维产业化项目又遇到了制取成本较高这个严重的问题。
2009年时,当地相关人员在进行桑皮纤维项目调研中,发现到农村去收购废弃的桑树枝条,每公斤收购价格在2毛钱左右即有农户对此表现出积极的态度。不过,随着农民工工资的大幅度上涨、农村劳动力的缺乏等等因素影响,据2016年底走访发现,每公斤即便是收购价达到5毛钱,对于农户们来说也并未有多大的吸引力。
另外,开发桑皮纤维产业对于产皮桑树树种的限制、要求也是一个难以回避的问题。我国境内的桑树分属15个桑种,如川桑、滇桑等;3个变种,如垂叶桑、鬼桑等。加上农业科技工作者不断对它们进行改良嫁接,目前仅在川东北一地就栽种有很多种桑树,一般简单可分为果用桑和叶用桑两种。
四川的專家学者们经过研究发现,在四川阆中种植的“阆桑2号”纤维平均长度为13.5mm,而在四川南充种植的“阆桑2号”纤维平均长度为15.4mm。同样是阆中种植的“阆桑2号”纤维断裂强度为3.20,而在南部县种植的“阆桑1号”断裂强度则为5.13。因此不难发现,不同桑树品种甚至是相同的品种在不同生长环境中产出的桑皮纤维品质差异都很大。
同时,与亚麻、苎麻等韧皮纤维的原材料相比,桑树韧皮中的纤维素含量较低,仅占30%~40%的比例,而纤维获得率也只有13%~20%左右。如果我们现在对于废弃桑树枝条的利用仅仅局限于提取桑皮纤维的话,无疑生产成本较高而且会形成巨大的废弃资源。据成功研制出桑皮纤维纺织服装产品的那家企业介绍,当年试制期间大量被剥皮的桑树枝条还需要请专门的清运公司拉到垃圾场进行处理,为此还支付了不少的费用。
理论上来说,桑皮中还含有丰富的果胶以及其他有效成分,可以应用于食品、医药等行业。剥皮后的桑树枝条也能够制取桑枝粘胶纤维、造纸等等。但是这些高大上的配套项目又牵涉到巨额的资金投入,往往来说都不太现实。从川东北地区的实际情况看,已经在小范围试验的利用剥皮桑枝粉碎后进行蘑菇种植,可能是比较切合实际且能够很快实现的废弃桑枝利用方法。不过,这也需要有关部门及时做好协调工作,因为就曾出现过蘑菇公司宁愿高价到外地购买锯木面,而不要本地桑枝颗粒的情况。
桑皮纤维的开发特别是综合利用技术,涉及到桑树培育、机械制造、生物、化工、纺织、印染乃至于环境保护等方方面面。它是一个多学科、多门类相互交织融合的综合技术,势必要协调多方力量,加大相关技术研究和资金投入才能加快其产业化的进程。
我们不妨来想象这样一幅美好的蓝图,一望无际的桑田中蚕农们用桑叶喂蚕结茧,用桑葚当水果卖钱,用桑枝剥皮做纤维,用废枝打粉养蘑菇,最后再将使用完的菌包土还于桑田之中。虽然这只是笔者对家乡桑蚕产业带有明显主观意愿的展望,但这其中的每一个环节都是完全可以实现,并且都是助农增收、能给群众带来经济效益的好项目。相信只要通过我们坚持不懈的努力,在不远的将来这一梦想终会实现。
品质问题有说道
现在,国内纺织行业对于桑皮纤维的基本性能和综合利用技术已经有了初步的了解和认识。而从目前掌握的情况来看,国外尚未发现有利用桑树皮制取桑皮纤维的相关研究和报道。因此,开发和使用桑皮纤维这种极佳的天然绿色生态纺织品原材料,我们是占尽了天时、地利、人和。
同时,桑皮纤维纺织品目前在零售市场上几乎很难看到。即便是在大名鼎鼎的国内诸多网商平台上,都难找到其踪影。四川研制出桑纤维衣服的企业也仅仅是象征性地给其标了一个不菲的价格,但据了解即便是有人出此“天价”购买,他们也是不会出售的。其实也可以理解,为了研发和制作出这件桑皮纤维衣服,企业耗费的精力和时间都早已经超出了产品本身的价值,并且,现在一张桑皮纤维制作的普通宣纸售价都在200元以上。我们也就不难想象,若是有小批量试制出的桑皮纤维服装出售,其潜在的可能利润将会是多么的巨大。
所以,我们也更应该加强对桑皮纤维品质方面的要求和管理,保持和维护住我们在此领域的优势。
在对桑皮纤维的加工生产过程中,环境和谐和减少污染与生产成本和企业效益之间的问题是无法回避的矛盾之一。众所周知,制取桑皮纤维也存在一个脱胶的过程。与传统的麻类韧皮纤维的加工方法相同,桑皮纤维化学脱胶也会消耗大量的碱、酸、化学助剂等化工原料和能源,生产过程对环境污染严重,治污费用高。此外,化学脱胶还会破坏桑皮纤维的表面结构,使纤维出现更加粗糙、可纺性差以及制成率低等问题。不过,化学脱胶的速度快、生产成本低、占用场地少、适于产业化生产等优势也非常明显。
从长远来看,我国纺织业的整合升级、转型创新等举措,归根结底都还是要放到“保护环境”的大前提下才能够进行。2016年在G20峰会准备召开之前,浙江省的纺织行业印染行业中污染严重的企业都被勒令停工。此次停工中涉及到了11座城市,停工范围之广、工厂之多史无前例。浙江是我国纺织服装印染大省,据说7个月关停纺织业污染工厂2000多家。管中窥豹,也可以让社会各界都看到国家对纺织行业污染进行整治的态度和决心。因此,新兴的桑皮纤维企业如果仍然走化学脱胶等产生大污染的路子,再如果没有办法找到合适、合理、合格的污水处理办法,不论工厂建在何地也是不可能发展得起来的。
当然,科研工作者们又研究出了污染较小的生物脱胶方法和生物化学混合脱胶方法。但这些技术在实际应用中都多少存在一些问题。比如说生物脱胶,就是利用微生物在生长过程中分泌出的酶使胶质水解被去除。
简单地说,办法之一是直接利用脱胶酶制剂或产酶脱胶微生物的发酵粗酶液作用于桑皮原料,利用酶的生物活性,催化水解胶质物质,使纤维分离出来的方法。这种方法污染几乎没有,但是在实验室中效果就一般脱胶胶质去除率才30%~45%,若是在室外还会受到水质、光照、温度等环境条件的影响,胶质去除率更加难以保证。
办法之二就是,借助以桑皮胶质为营养源的脱胶菌的生命活动,达到接入菌种,分泌酶来分解、去除桑皮中非纤维素物质,提取纤维的目的。但問题是周期同样较长,成本很高。因为脱胶菌培植工艺复杂,还需要一定的菌种培植设备投入。
因此,研发更为环保、廉价、先进的脱胶技术才是确保桑皮纤维产业能够健康发展的必然选择。
另外,在桑皮纤维纺织产品面料中,桑皮纤维含量问题也是影响产品品质的关键因素。由于我们目前尚未大规模产业化生产,因此大部分制作出来的桑皮纤维纺织品面料的纤维含量,各企业都是“秘而不宣”。以现有的资料看,桑皮纤维纯纺的可能性为零。同时,据了解,产品中桑皮纤维的含量都不高。研究报道显示,桑皮工艺纤维与棉、桑皮工艺纤维与粘胶基甲壳素纤维各占50%的比例混纺的中、粗特纱技术基本成功;桑皮单纤维与棉、苎麻、竹浆纤维等的混纺纱桑皮纤维含量也仅在40%左右。
可喜的是,据相关专家介绍,一旦桑皮纤维纺织品真正形成产业并进入市场,纤维含量的问题可在进行品种和配棉设计时,根据终端产品要求来解决。比如选用与桑皮纤维风格和谐、优势互补的其他纤维种类,既能提高混纺材料的可纺性又能获得较好的产品风格和质量。
目前我国对于桑皮纤维的开发应用都还处于步履蹒跚的学步阶段。从肤浅的认识来看,桑皮纤维用于纺织业不但是可能的,还是大有可为的。首先,我国有近千万亩的规模化桑树,这还不包括零散分布于田间地头,无法统计的野生桑、无主桑。因此,可以为桑皮纤维的产业化开发提供源源不断的原材料供给。同时,发展桑皮纤维产业既可以将现在废弃不用的桑枝转化为财富,又能够延长蚕桑、蚕茧产业链条,还能够丰富我国的纺织服装用纤维品种。所以,发展桑皮纤维产业,可谓是百利而无一弊的好事情。
毋庸置疑的是,随着蚕桑生物科技、桑皮纤维应用技术、桑枝综合开发技术以及纺织科技的不断发展,桑皮纤维及其纺织服装产品必将具有更广阔的开发应用空间。