绿色环保型纺织纤维的特点应用

摘 要：介绍了绿色环保型天然纤维素纤维、绿色环保型再生纤维素纤维、绿色环保型再生蛋白质纤维、绿色环保型合成纤维的特点及应用.提出利用绿色环保纤维的舒适性、环境友好等特性,开发友好、舒适、符合人类健康保健要求的绿色环保纤维,解决环保问题.

关 键 词：绿色环保型天然纤维素纤维；绿色环保型再生纤维素纤维；绿色环保型再生蛋白质纤维；绿色环保型合成纤维

1引言

面对世界自然资源日益枯竭、生态环境日趋恶化的严峻形势,环保议题已成为全人类共同关注的焦点,在“我们只有一个地球”的口号下,消费者越来越多地考虑到产品对生态的影响、天然资源的消耗及产品的可处理性等问题.作为纺织品的生产,不仅要在生产后期做好“三废”治理,更重要的是在纤维技术的开发和整个生产过程中的每个工序都要注重生态平衡和绿色生产,因此,开发绿色环保纤维成为大众最为关注的话题之一.

所谓“绿色环保纤维”,指原料采用可再生资源,不会破坏生态平衡和导致资源枯竭；生产过程不会对环境造成污染,符合节能和环保的要求,产品穿着健康舒适,制成品废弃后可回收利用或可在自然条件下降解.下面就从绿色环保纤维的特点及应用对部分绿色环保纤维进行探讨.

2绿色环保型天然纤维素纤维

2.1天然彩色棉

天然彩色棉（又称有色棉）是利用现代生物工程技术培育出的一种在棉花吐絮时纤维具有天然色彩的新型纺织原料.由于种植过程及加工工序绿色环保,彩色棉又称为“绿色纺织原料”“生态棉”[1].

天然彩色棉具有纤维长度偏短,整齐度差异较大,短绒率较高,强度偏低,成熟度不够,马克隆值总体偏低且高低差异较大,棉结高低不一,颜色不稳定,色彩不鲜艳,色泽不均匀等特性.天然彩色棉亲和皮肤,具有较好的舒适性.棉纤维回潮率较高,不起静电,不起球,具有较好的抗静电性.同时,未经任何化学处理的彩色棉加工而成的纱线、面料保留部分棉籽壳,体现回归自然感觉.天然彩色棉生产的产品是环保、健康、时尚、和谐统一的最佳生态纺织品,是绿色、前卫消费者的首肯纺织品.

2.2竹纤维

竹纤维是从自然生长的竹子中提取的一种新型纤维素纤维,竹纤维分为竹原纤维和竹浆纤维两种.竹原纤维是采用物理、化学相结合的独特工艺从天然竹子中直接分离出的纯天然竹纤维,不含任何化学添加剂,主要成分是纤维素、半纤维素和木质素,其次是蛋白质、脂肪、果胶、单宁、色素、灰分等.竹原纤维纵向有横节,纤维表面有无数微细凹槽.横向为不规则的椭圆形、腰圆形等,内有中腔,表面布满大小不一的空隙,边缘有裂纹.竹纤维具有良好的透气性、瞬间吸水性、较强的耐磨性、良好的染色性,同时,具有无毒、抗菌、防螨、防臭、保健、抗紫外线等优良特性,是一种具有“呼吸功能”的纤维,其制品被誉为“21世纪最具发展前景的健康面料”.

竹纤维横截面凹凸变形及孔隙结构,使其具有极强的毛细管效应,瞬间吸收和蒸发水分,在所有天然纤维中,竹纤维的吸放湿性及透气性居五大纤维之首,具有良好的热舒适性能,被誉为“会呼吸的纤维”及“纤维皇后”.竹子里的独特物质“竹琨”,使竹纤维产品具有天然的抗菌、抑菌、杀菌效果[2].竹纤维内部特殊的超细微孔结构使其具有强劲的吸附能力,能吸附空气中甲醛、苯、甲苯、氨等有害物质,并消除不良异味,是强有力的除臭吸附剂.

竹纤维制品应用广泛.运用其天然抗菌、抗紫外线作用在经多次反复洗涤、日晒后,仍能保证其原有的特点,对人体皮肤无任何过敏性不良反应,并对人体皮肤具有保健作用,现已大量应用于口罩、绷带、手术服等医用防护品和毛巾、袜子、内衣、床上用品等亲肤日用品.另外,竹纤维与其他材料融合的应用也非常广阔.比如：用竹纤维制备的经济墙板综合了竹纤维和水泥两者的良好特性,具有防火、隔音、隔热、耐水、防蛀及安装简便、经济实用等优点.用竹纤维与玻璃纤维复合建筑材料为主体骨架的模板组成的活动房屋,具有减轻建筑物的自重、节约能源、可靠性高、经久耐用等优点.用竹纤维和树脂复合制作的竹纤维增强塑料的强度相当高,可以作为许多土建工程的主、次承力构件,耐腐性比钢材好,也可应用于交通运输、建筑、家具等行业[3].

2.3圣麻纤维

圣麻纤维是以麻材为原料,采用自有的专利技术开发的一种新型纤维素纤维,该纤维具有干湿强度高、吸湿透气性好、抑菌防霉等特性,其织物具有手感滑爽、悬垂性好、色泽亮丽、布面组织丰满圆滑的个性,是一种新型、健康、时尚、绿色环保的生态纺织纤维.

圣麻纤维具有较好的吸湿性和透气性,给人一种吸湿排汗、凉爽的感觉；圣麻纤维具有天然的抑菌防霉性；圣麻纤维可在水中润胀,使活性染料迅速吸附于圣麻纤维并在纤维中扩散,初染率高,固色率好,染色亮丽,具有较好的染色性；同时具有可垃圾处理、生物降解性等.

根据圣麻纤维的性能,主要开发棉纺、麻纺的机织面料、针织面料、医用卫生产品、装饰及日常用品等.利用纤维初始模量较高、耐磨性好、悬垂性好、色泽亮丽的特点,开发如茄克面料、仿真丝面料等挺括、悬垂性好的外衣产品；根据纤维手感滑爽、无异味、天然抑菌防霉性、吸湿性、透气性、灭螨驱螨性等特点,开发如四季内衣、横机及圆机T恤衫、袜子等贴身内衣产品；利用圣麻纤维天然抑菌防霉、灭螨驱螨性,生产护士服、口罩、手术服、纱布、绷带等,有效防止病菌传播.利用圣麻纤维抑菌防霉性生产的窗帘、汽车坐垫等装饰用品,有效吸收环境及人体气味.利用圣麻纤维湿强度高,开发非织造布产品,如餐巾纸、口罩等[4].

3绿色环保型再生纤维素纤维

3.1莫代尔纤维

莫代尔纤维是奥地利Lenzing公司生产的高湿模量粘胶纤维,是新一代的再生纤维素纤维.该纤维是采用中欧森林中的山毛榉木浆粕为原料,经打浆、纺丝而成,对人体和环境无害,能自然降解,是21世纪的绿色环保纤维.莫代尔纤维具有强力高、纤维均匀、较好的可纺性与织造性、均匀的条干、良好的手感和悬垂性等特性,被赋予为“第二肌肤”的美称.莫代尔纤维既可以纯纺也可与其他纤维混纺,面料既有机织产品又有针织产品.莫代尔与羊毛混纺可生产高档精纺呢绒面料.莫代尔与涤棉的交织物可生产各类高档服装,手感滑爽、穿着舒适,悬垂性好.莫代尔与涤纶和氨纶混纺、交织物吸湿透气、挺括性好.莫代尔和氨纶针织物可生产泳装、运动服和休闲服,使其具有优良的弹性和挺括性[5].莫代尔和牛奶纤维混纺针织物柔软、吸湿透气、亲肤性好.莫代尔纤维的高强度使它适合生产超细纤维,细旦莫代尔纤维纱线可织造成仿真丝、桃皮绒等高档面料；能生产丝般的手感、透气吸湿和垂感好的织物如女士内衣和睡衣[6].

3.2天丝纤维

天丝纤维是一种新型人造纤维素纤维,国际人造纤维局在1989年将其命名为“LYOCELL”.它来自树木内的纤维素,通过采用有机溶剂纺丝工艺,在物理作用下完成,整个制造过程无毒、无污染,被誉为“21世纪的绿色纤维”.

Lyocell纤维是以N―吗啉―N―氧化物（NMMNO）为溶剂,采用干湿法纺丝制得再生纤维素纤维.天丝纤维具有绝佳亲水性、吸湿性及透气凉爽的功能,也具有绝佳的肌肤亲和特性；天然卫生的天丝纤维不需添加任何化学剂,能有效减少细菌生长；天丝纤维可进行自然生物降解,使其具有绿色环保功能；天丝的天然含水量达到13%,使其具有含湿量很好的导电性,阻止静电的产生.Lyocell纤维制造工艺生产流程短,溶剂无害且能回收循环利用,无废弃、污染物,产品能生物降解,原料纤维素储量丰富且可再生.Lyocell纤维舒适卫生,光泽感较好,尺寸较稳定,强度高,弹性大,耐用,易料理,经过不同的后整理工艺可得到多种风格织物.Lyocell纤维受碱溶液作用易出现“原纤化”的桃皮绒感,此外,Lyocell纤维能满足各类难度甚高的染色要求,与其他纤维复合,可以提高各种纺织品的附加值,并产生不同的效果.

Lyocell纤维适用范围广,几乎可以涵盖纺织各个领域,无论是棉、毛、丝、麻型产品,还是针织或机织领域都可以生产出优质高档产品.

3.3甲壳素纤维

甲壳素是一种动物纤维素,广泛存在于蟹、虾、昆虫等甲壳动物的壳内和蘑菇、真菌、细菌等细胞内.将蟹、虾等甲壳粉碎、干燥,经脱灰、去蛋白质等化学和生化处理,并溶于适当的溶剂中,可以用湿法纺丝方法制成纤维.

由于甲壳质不仅具有很强的反应性能,而且无毒无味,耐热耐碱耐腐蚀,可生物降解,并且具有良好的生物活性、生物相容性、粘合性、柔软性和成纤、成膜能力,具有抗菌防霉、吸湿保湿、治伤、促凝血等性能和功能,因此甲壳素纤维可用作可吸收缝合线、人工皮肤及伤口包扎材料.选择最佳纺丝条件,通过常规的湿纺工艺或干湿法纺丝工艺可得到具有较高强度和伸长率的甲壳质纤维,可制成纱线、机织物、针织物、编织物及非织造物等各种形式.用甲壳质经湿法纺丝制成的纤维所制非织造敷料是优良的伤口包覆材料.对甲壳素糖进行改性可赋予其不同的特性,并广泛应用于农业、环境、纺织、印染、造纸、食品、日用化妆品等领域,是一种高科技“绿色”材料.作为纺织用纤维,其织物具有良好的透气、透湿、吸湿和抗弯刚度,并具有很好的抗菌性,符合绿色环保要求.

3.4海藻纤维

藻酸是一种从褐藻中提取的天然多糖,是由β―D―甘露糖醛酸（M）与α―L―古罗糖醛酸（G）经过1,4键合形成的线型共聚物,可将海藻酸钙通过湿法纺丝制得海藻纤维.海藻纤维具有独特的形成凝胶、易去除性、高透氧性、高吸湿性、生物降解性和相容性、金属离子吸附性等综合性能.

近年来,海藻纤维在国内外的研究应用十分广泛.在国内,青岛大学公开了一种壳聚糖接枝海藻纤维及其制备方法与用途的专利,这种纤维由于表面包覆一定的壳聚糖,因而具有良好的吸湿性和抗菌性,且无毒、无害、安全性高及生物可降解性,在医药、环保等领域均有良好的应用前景,作为止血治疗的新型材料,尤其适合于制造纱布做伤口敷料用[3].在国外,MasahiroTachi制备吸湿性医疗敷料和绷带,吸湿后可以隔绝或阻止细菌的进入,防止伤口的感染[7]；OtsukaT制备的锌/钙海藻纤维,有明显的抑菌效果和消肿效果[8].意大利ZegnaBaruffaLaneBosesia纺丝公司也推出一种名为Thalassa的长丝,丝中含有海藻成分,用这种纤维制成的面料和服装比一般纤维制成的面料和服装更能保持和提高人体表面温度.这种含有海藻成分的面料穿着后可以让人的大脑松弛,也可以提高穿着者的注意力与记忆力,还具有抗过敏、减轻疲劳及改善失眠状况.

4绿色环保型再生蛋白质纤维

4.1大豆蛋白纤维

大豆蛋白纤维属于再生植物蛋白纤维类,是以榨过油的大豆豆粕为原料,利用生物工程技术,提取出豆粕中的球蛋白,通过添加功能性助剂,与腈基、羟基等高聚物接枝、共聚、共混,制成一定浓度的蛋白质纺丝液,改变蛋白质空间结构,经湿法纺丝而成[9].

大豆蛋白纤维中大豆蛋白含量较高,达到23%～55%,纤维具有羊绒般柔软的手感,蚕丝般亮丽的光泽,吸湿性与棉接近,保暖性较好,水溶性和生物降解性能好,纤维的物理、机械和化学性能都较好,同时,大豆蛋白纤维中具有吸色性能的极性基团,可显示出介于纤维素纤维与化学纤维之间的染色性能,且具有良好的酸、碱稳定性,大豆蛋白含有多种人类所必需的氨基酸,对人体肌肤具有明显的保健作用.另外,大豆蛋白纤维还具有优于其他天然纤维的抗紫外线照射性能和防霉蛀性能,强力也高于羊毛、蚕丝纤维,这为功能性保健型纺织品开发提供了极佳的纤维原料.

大豆蛋白纤维以其优良的特性运用于广泛的领域.在纺丝阶段蛋白质大分子上接枝中草药成分,可使纤维具有显著的杀菌消炎作用,并具有良好的吸湿透气性,因此大豆蛋白纤维在内衣、睡衣领域具有很大开发潜力.大豆蛋白衫手感柔软、滑爽、光泽怡人、悬垂性好,纤维体积质量小且轻薄,在编织领域有广阔的发展前景.大豆蛋白纤维的梭织产品在光泽上具有麻绢混纺产品风格,悬垂性好,抗皱性优于真丝,可用活性染料染色,染色牢度好,是高档的衬衫用面料.大豆蛋白纤维还可与蚕丝、羊毛、山羊绒、棉和其他纤维混纺,使其混纺织物产生不同的特殊风格.因此,大豆蛋白纤维必将得到愈来愈广泛的应用[10].4.2牛奶蛋白纤维

牛奶蛋白纤维是将牛奶液体去水、脱脂,制成牛奶蛋白质,与聚乙烯醇共混经湿法纺丝而成的再生纤维.牛奶蛋白纤维既具有合成纤维强度高、收缩小等品质,又具有天然纤维柔软、亲肤、吸湿、透气、染色好、色牢度强等优点,是一种集天然纤维和合成纤维优点于一身的纺织新原料.

牛奶蛋白纤维横截面呈扁平状,哑铃形或腰圆形,横截面有细小的微孔,纤维的纵向表面有不规则的沟槽和海岛状的凹凸,这使纤维具有优异的吸湿和透湿性能.牛奶蛋白纤维其聚集态结构由聚乙烯醇为主体的结晶部分和牛奶蛋白为主体的无定形部分组成,克服了合成纤维吸湿性差和天然纤维强度低的不足.牛奶蛋白纤维的非圆形横截面和纵向表面的沟槽使其具有较高的摩擦因数,纤维间的抱合力好,有利于成纱加工.

牛奶蛋白质纤维作为21世纪“绿色”“保健”型纺织品的代表,已成为国际、国内市场消费的潮流,也满足了消费者对服饰绿色环保、健康、时尚的追求.牛奶蛋白纤维可以纯纺,也可以和羊绒、蚕丝、绢丝、棉、毛、麻等纤维进行混纺,织成具有牛奶纤维特性的织物,可开发高档内衣、衬衫、家居服饰、男女T恤、牛奶羊绒裙、休闲装、家纺床上用品等.牛奶蛋白质纤维既具有天然纤维的优点,又具有化学纤维的特性,品质好,品质指标达到羊绒纺织要求,可与羊绒混纺和纯纺,制成风格独特的高档服饰.

5绿色环保型合成纤维

5.1聚乳酸纤维（PLA）

聚乳酸纤维以农产品玉米淀粉为原料,经过微生物（乳酸菌）发酵将玉米糖转化为乳酸,由乳酸经过催化合成得到丙交酯,再经过催化合成得到高分子量聚丙交酯切片,最终用熔融纺丝方法将高分子量聚丙交酯切片制成纤维.由于PLA原料可种植、易种植,其废弃物在自然界中可自然降解,满足了人们追求自然、绿色、环保的要求,因此被誉为21世纪新一代绿色环保纤维.

聚乳酸纤维能生物降解循环利用.有合成纤维的物理特性,力学性能介于普通涤纶和锦纶之间,光泽和手感较好,形态稳定,抗皱性强.吸湿能力略高于涤纶,熔点较低,不耐高温,55℃以上碱性条件下容易发生水解.聚乳酸纤维轻柔滑顺,强度大,吸湿透气,加工的产品有丝绸般的光泽及舒适的肌肤触感和手感,悬垂性佳,良好的耐热性及抗紫外线功能,服用性能好.

由于聚乳酸纤维的物理力学性能、热稳定性和热塑性好,较软、较轻、染色性好、有生物相容性,因此用途十分广泛.制成复丝、单丝、短纤维、检测捻变形丝、针织物和非织造布等.以聚乳酸纤维制得的布料具有真丝的光泽、优良的手感,亮度、吸水性、形状保持性及抗皱性,适合做妇女服装.尼契卡等公司还将聚乳酸纤维的用途扩大到产业领域：在卫生医疗领域主要做尿布、手术缝合线、人工管道、人工韧带或肌腱等；在木工工程中做网、垫子、沙袋等；在种植业中做养护薄膜等；在农业、林业中做播种织物芳草袋等；在渔业中做渔网,鱼线等；在家用器具中做垃圾网、手巾、滤器等[11].

5.2其他可降解型合成纤维

有些合成纤维本身具有生物降解性,废弃后在自然环境中,可借微生物的作用而发生降解,不会对环境造成长期的或永久性的污染.常规的非生物降解型合成纤维,采用改性方法,使其具有可降解性.已开发成功的生物可降解型高分子纤维有丁二酯纤维PHB、聚丁二酸丁二酯纤维PBS、聚己内酯纤维PCL、聚乙烯醇纤维PVA等.

结语

随着人们对传统纺织品实用性、耐用性要求转向健康性、安全性、舒适性的需求,随着人们对低碳绿色、环保、生态等产品的重视,利用绿色环保纤维的舒适性、环境友好等特性,开发友好、舒适、符合人类健康保健要求的绿色环保纤维,解决环保问题,缓解日益短缺的能源危机,具有巨大的市场前景.