天然纖維也可替代玻璃纖維？紗線技術幫它做到
人造纖維在工業中的應用很廣，但隨著人們對綠色環保的日益關注，可降解的天然纖維又重新回歸了人們的視野。天然纖維有很多不可以替代的好處，它們取之於自然，可生物降解可再生，能源利用率高。相比較於碳纖維或玻璃纖維，它們重量更輕，聲學性能也更好。但天然纖維極易吸水，也因此影響了它們的機械性能。
最近弗勞恩霍夫協會研究人員與德國亞琛工業大學的紡織技術研究所（ITA）合作，研究如何將紗線技術和特種纖維處理相結合，讓天然纖維可以充分發揮優勢並獲得廣泛的應用。
天然纖維的聚合過程（圖片來源：弗勞恩霍夫協會）
將天然生物資源轉變成其他東西是近年來比較流行的話題。在這個領域研究的科學家關注到生物資源（如微生物和植物）的可持續利用性，希望將這些天然資源利用起來減少人類對煤炭、石油和天然氣等化石燃料的依賴，並幫助我們應對如全球人口增長和氣候變化等重大挑戰。
於是天然纖維增強塑料（NFRP）也應運而生，它作為碳纖維和玻璃纖維增強塑料的替代品，在可持續利用上有著不可替代的優勢。
但天然纖維極易吸水的性質使它們的機械性能變差。為了解決這個問題，弗勞恩霍夫協會和德國亞琛工業大學的紡織技術研究所（ITA）共同開展了Bastfix項目，試圖將特種纖維處理和紗線技術巧妙結合，使纖維具有防水性。
他們開始嘗試在纖維表面塗上防水層，但水依然可以切入邊緣或其他損傷處進入天然纖維並將其破壞。經過很多探索，他們最終利用在天然纖維內部生成聚合物的方法成功使纖維防潮。
在他們的實驗中，研究人員先用粗紗形式的亞麻纖維紡成紗線之前的狀態，再進一步加工製成紡織品表面。加捻或織物紗線通常無法保證完全浸漬，但經過這種處理後纖維根根分離可被單體完全浸漬，這也是ITA紗線技術的關鍵所在。在隨後的包纏紡紗過程中，他們將天然纖維平行組裝在一起，並在細絲的輔助下包裹亞麻纖維的平行芯，這種方法可以保證纖維不扭曲從而提高強度。
隨後他們將天然纖維浸漬塑料漿液，直到纖維空腔都被填滿，然後在纖維內部直接發生聚合。這種處理其實主要針對熱塑性纖維複合材料，因為在它們的生產中，熔融的聚合物非常粘稠，僅在表面潤濕纖維不會滲透到內部，所以得到很好的防水性的同時也不傷害纖維。除此之外，用熱塑性塑料也能提高成品塑性，因為生產後它們可發生變形。
經過這兩種工藝處理，天然纖維的優異性能得到充分發揮，天然纖維增強塑料的應用領域也被大大拓展，現在它們不只用於汽車領域，也用於戶外和高應力部件。
為了表彰他們的努力，紡織協會給他們頒發了「2017 DNFI天然纖維創新獎」。這個組織自2009聯合國國際天然纖維國際年之後，一直致力於推進天然纖維的創新發展。
原文來自azom，原文題目為：Special Fiber Treatment and Yarn Technology，由材料科技在線匯總整理。
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