椰壳纤维

背景

在杂货店中，通常所说的椰子实际上只是椰子树 (Cocos nucifera) 果实的单粒种子。 在运往市场之前，种子会被剥去外皮和 2-3 英寸（5-8 厘米）厚的纤维浆中间层。从纸浆中回收的纤维称为椰壳纤维。纤维的范围从适用于刷毛的坚固股线到可纺成粗而耐用的纱线的长丝。在美国，椰壳纤维最流行的用途是刚毛门垫、农用麻线和土工布（铺在裸露土壤上的毯子，以控制侵蚀并促进保护性地被植物的生长）。

尽管椰子树生长在世界各地的热带地区，但绝大多数商业生产的椰壳纤维来自印度和斯里兰卡。椰子主要是一种粮食作物。在印度，每年世界上 550 亿个椰子的产量约占四分之一，但实际上只有 15% 的壳纤维被回收利用。印度每年生产约 309,000 短吨（280,000 公吨）椰壳纤维。

椰壳纤维按两种方式分类。一种区别是基于它们是从成熟还是未成熟的椰子壳中回收的。完全成熟的椰子壳会产生棕色的椰壳纤维。坚固且高度耐磨，其加工方法还可以保护其免受阳光中有害的紫外线成分的影响。深棕色，主要用于刷子、地垫和室内装潢衬垫。另一方面，白色椰壳纤维来自成熟前不久收获的椰子壳。实际上是浅棕色或白色，这种纤维比棕色椰壳纤维更柔软，强度更低。它通常被纺成纱线，可以编织成垫子或捻成麻线或绳索。

另一种分类方法是基于纤维长度。棕色和白色椰壳纤维均由长度为 4-12 英寸（10-30 厘米）的纤维组成。那些至少 8 英寸（20 厘米）长的纤维被称为鬃毛纤维。质地更细的较短纤维称为床垫纤维。一个 10 盎司（300 克）的椰子壳可产生约 3 盎司（80 克）的纤维，其中三分之一是鬃毛纤维。

作为唯一耐盐水的天然纤维，椰壳纤维用于制作贝类捕捞网和海洋应用绳索。椰壳纤维具有很强的耐磨性，可用于制造耐用的地垫和刷子。椰壳麻绳结实且几乎不受天气影响，是美国啤酒花种植者喜欢将葡萄藤绑在支架上的材料。椰壳纤维因其耐用性、最终的生物降解能力、保水能力和毛状质地（有助于它附着在种子和土壤上）而成为制作土工布的流行选择。

历史

棕榈树属于世界上最古老的植物科之一，椰子树至少已有 4000 年的栽培历史。在印地语和乌尔都语现代语言的前身梵语中，椰子树被称为“提供所有生活必需品的树”。事实上，它是世界上最有用的树木之一，提供食物、饮料、纤维、燃料和建筑材料。椰子果实非常耐寒；它们甚至可以漂浮在海洋中很远的距离并且仍然可以存活。原产于东南亚，椰子树遍布各地 椰子树果实的内层。热带地区无论是自然地还是人类旅行和贸易。

关于公元 10 月 60 日，一位希腊水手写到一个产椰子的东非村庄，可能位于今坦桑尼亚的海岸，那里的船只由用纤维缝合在一起的木板制成。到 11 世纪，阿拉伯商人（他们的路线从中国延伸到非洲东南岸的马达加斯加）正在教现在斯里兰卡和印度的居民如何提取和加工椰子纤维。十三世纪，马可波罗在访问波斯湾的霍尔木兹港时发现，技艺精湛的阿拉伯海员建造的船只没有钉子，用椰子纤维将它们缝在一起。在中国，波罗发现中国人使用椰子纤维已有 500 年的历史。

在地球的另一端，椰壳纤维在密克罗尼西亚和波利尼西亚的探索中也发挥了重要作用，该产品通常被称为 sennit。例如，夏威夷的早期定居者大约在 5 世纪左右从马克萨斯群岛抵达，他们乘坐一艘用椰子纤维绑在一起的大型双壳独木舟。事实上，在 18 世纪后期欧洲探险家将铁钉带到该地区之前，塞尼特绑扎是连接部件以建造船只、建筑物、武器和工具的主要机制。

直到 20 世纪中叶开始对其进行机械化，椰壳纤维的生产几乎没有变化。在印度，1950 年发明了纤维分离机。椰壳纤维加工是印度的一项重要经济活动，为超过 500,000 人提供了就业机会。由于机械化将消除大量此类工作，因此正在逐步引入。 1980 年，印度和斯里兰卡的主要生产国开始持续努力，以确定和纠正椰壳纤维生产的技术限制。

原材料

椰子树每月开花。因为果实需要一年才能成熟，所以一棵树上总是有 12 个成熟阶段的果实。收获通常以 45-60 天为周期进行，每棵树每年可产出 50-100 个椰子。

淡水用于加工棕色椰壳纤维，而海水和淡水都用于生产白色椰壳纤维。 2000 年，研究人员宣布，将含有 10 种厌氧菌（无氧生活）的特定组合的肉汤添加到盐水中可以显着加快纤维提取过程，而不会严重降低产品质量。

在欧洲和亚洲，棕色椰壳垫可以喷上乳胶橡胶，用作床垫或汽车内饰的衬垫。

制造过程

收获和去壳

• 1 已经成熟并从树上掉下来的椰子可以简单地捡起来 覆盖椰子种子的外层被加工并纺成通常称为椰壳纤维的纤维。地面。人类攀登者收获了仍然附着在 40-100 英尺（12-30 米）高树上的椰子。如果登山者用手采摘果实，他一天可以从大约 25 棵树上收获果实。如果登山者使用末端附有刀的竹竿穿过树梢植被并将选定的椰子砍松，他每天可以收获 250 棵树。 （第三种收获技术，即训练有素的猴子爬树采摘成熟的椰子，仅用于生产很少商业椰壳纤维的国家。）
• 2 成熟的椰子会立即去壳，但未成熟的椰子可以通过将它们单层铺在地面上并保持干燥来调味一个月。为了从种子中取出果实，用钢尖钉刺入椰子以分裂外壳。纸浆层很容易剥落。一个熟练的剥壳工每天可以手动分割和剥皮约 2,000 个椰子。现代脱壳机每小时可加工 2,000 个椰子。

整理

沤沤是一种固化过程，在此过程中，外壳被保存在促进自然微生物活动的环境中。这个动作部分分解了外壳的果肉，使其分离成椰壳纤维和称为椰壳髓的残留物。淡水沤沤用于完全成熟的椰子壳，咸水沤用于绿壳。

• 3 对于淡水沤沤，成熟的壳被埋在沿河岸挖的坑里，浸在充满水的混凝土水箱中，或用网悬挂在河中并称重以使其浸没。外壳通常至少浸泡六个月。
• 4 对于咸水沤沤，将绿壳浸泡在海水或人工盐渍的淡水中。这通常是通过将它们放置在靠近海洋的河岸的坑中来实现的，在那里潮汐作用交替地用海水覆盖它们并用河水冲洗它们。盐水沤沤通常需要 8 到 10 个月，但在水中加入适当的细菌可以将沤沤时间缩短至几天。
• 5 最近开发的机械技术可以加速或消除沤沤。成熟的外皮经过 7 到 10 天的沤制后，就可以在破碎机中进行加工。未成熟的果壳可以干磨而无需任何沤制。通过粉碎机后，这些生壳只需用水润湿或浸泡一到两天，然后再进行纤维分离步骤。干磨只生产床垫纤维。

去纤维

• 6 传统上，工人们用木槌敲打沤浆，将纤维与髓和外皮分开。近年来，已开发出在钢鼓内操作的带有扁平搅拌臂的电动机器。刷毛纤维的分离是用手或在由装有钢钉的转鼓组成的机器中完成的。
• 7 床垫纤维与髓心的分离是通过洗涤脱纤维过程中的残留物并用手梳理或在穿孔滚筒或筛子中翻滚来完成的。 （盐水沤沤只产生床垫纤维。）
• 8 将干净的纤维松散地铺在地上，在阳光下晒干。

整理

• 9 不会立即进一步加工的鬃毛纤维被卷起并捆成松散的束，以便储存或运输。更多机械化生产商可能会使用液压机来制作紧凑的捆包。
• 10 同样，床垫纤维可以简单地用液压机打包。但是，如果需要进行更多加工，可以使用机械或手动梳理工具将纤维梳理，然后松散地捻成粗纱（灯芯），并缠绕成束。后来，灯芯可以重新纺成更细的纱线。技术多种多样，从简单的手工纺纱到使用手动纺纱轮或全自动纺纱机。
• 11 根据其预期的最终用途，纱线可能会被运送给客户，或者多股线可能被加捻成麻线并捆扎在一起运送。传统的手工技术和较新的机械方法都被用来将麻线编织成绳子并将纱线编织成垫子或网。
• 12 对于某些用途，例如室内装潢填充物，将鬃毛纤维松散地纺成纱线并静置。然后，已经变成卷曲的纤维被分离。这些纤维被轻轻地毡合成垫子，然后喷上乳胶橡胶、干燥和硫化（用硫磺热处理）。

副产品/废物

按重量计算，椰壳纤维约占椰子果肉的三分之一。另外三分之二，即椰壳髓（也称为椰壳粉），通常被认为是无用的废料。虽然它是可生物降解的，但它需要20年才能分解。在印度和斯里兰卡，数百万吨堆积如山。在 1980 年代的后半期，研究人员成功开发出将椰壳髓转化为覆盖物、土壤处理和水培（无土壤）生长培养基的工艺，用作泥炭苔和蛭石等材料的替代品。 在压缩成煤球出售之前，椰壳髓在某些微生物和真菌的作用下部分分解。一家澳大利亚公司最近也开始将椰壳髓转化为一种用于修复漏油的吸收性产品。

椰壳纤维生产中使用的沤制过程会产生严重的水污染。主要的有机污染物包括果胶、果胶聚糖、脂肪、单宁、有毒多酚和包括沙门氏菌在内的几种细菌。科学家们正在试验各种处理方案，至少有一家椰壳纤维制造公司声称正在处理其废水。

未来

随着技术改进提高产量，行业团体和政府机构正在积极推广椰壳纤维的新用途。土工布是一个很有前景的领域。印度喀拉拉邦将 2000 年定为椰壳纤维土工布年，它通过加大营销力度和支持研究以提高产量来观察这一年。每年世界对土工布的需求为 12 亿平方码（10 亿平方米），并且还在不断增长。尽管天然纤维仅占其中的 5%，但随着越来越多的用户不再使用不可生物降解的合成材料，预计该比例还会增加。

另一种正在开发的新产品是胶合板的替代品，它是通过用酚醛树脂浸渍椰壳纤维垫并在加热和加压下固化制成的。