浅谈新型再生纤维素纤维的发展前景刘长河 胡正春 王建坤(天津工业大学纺织与服装学院,天津 300160)[摘 要] 本文介绍了新型再生纤维素纤维的性能和特点,从资源、市场、环保三方面分析了新型再生纤维素纤维的发展前景。
[关键词] 新型;再生纤维素纤维;前景1 前 言在20世纪70年代以前,作为再生纤维素纤维之一的粘胶纤维,曾是化学纤维生产的第一大品种。
然而,随着合成纤维新品种的出现和发展,加上粘胶纤维的生产工艺流程长而复杂,能耗大,耗水量大,特别是严重污染环境,废气和污水的治理难度高、费用大,一些发达国家相继关闭了部分生产粘胶纤维的工厂。
致使其世界产量在20年间下降约41%。
在这一背景下,天然纤维素纤维再次得到重视。
自然界纤维素年产量1000亿吨,大约只有2.5%是通过再生途径制作成纤维等加以利用的。
纤维素资源十分丰富,纤维素是可再生的自然资源,具有可持续性;纤维素具有环保性,可参与自然界的生态循环。
作为纺织纤维,纤维素纤维具有优良的吸湿性、穿着舒适性,一直是纺织品和卫生用品的重要原料。
所以,纤维素纤维是新世纪最理想,最有前途的纺织原料之一。
近年来,出现M odal、Tencel等新一代再生纤维素纤维。
随着新型再生纤维素纤维在生产中的大量应用,前景将非常看好。
2 各种新型再生纤维素纤维2.1 T encel纤维天丝是我国的通俗称呼,它的学名叫Lyocell,商品名叫Tencel。
它与粘胶纤维同属再生纤维素纤维,虽然粘胶纤维在19世纪90年代已经问世,并在化学纤维中占据着重要地位,但由于粘胶纤维的制造工艺严重污染环境,在人们强烈呼吁清洁生产、保护地球生态环境、减少污染的今天,如何克服污染环境的缺点呢?荷兰阿克苏・诺贝尔(Akzo Nobel)公司属于美国恩卡公司和德国的恩卡研究所与1980年研究成功用有机溶剂直接溶解纤维浆粕生产纤维素纤维的工艺方法,并取得了专利。
1989年,布鲁塞尔国际人造及合成纤维标准局(BISFA)把由这类方法制造的纤维素纤维正式命名为“Ly ocell”。
与此同时,英国考陶尔兹公司于20世纪80年代初开始研制T encel短纤维,在得到荷兰阿克苏・诺贝尔公司Ly ocell的许可证后,马上开始试生产,在实验工厂经过反复试验,成功地开发出一种对人体无害的氧化胺溶剂,其后又解决了生产中的一系列问题,最后成功地生产了T encel短纤。
天丝纤维的化学结构,基本与棉纤维,粘2胶纤维相同,聚合度接近原料浆粕,而高于粘胶纤维,除了具有天然纤维的物理特性之外,还具有良好的吸湿性、舒适性、光泽性、染色性和生物可降解性。
其加工工艺几乎不会造成环境污染。
因此,这是一种绿色再生纤维素纤维。
该纤维的物理结构不同于一般粘胶纤维,其横断面为圆形结构,表面光泽性较佳,无条纹,结晶区取向度高,其表面微纤维排列十分整齐,互相呈可行状态,这些微纤在后道染整加工过程中将会分离,而呈现出特有的光泽和手感,并且该纤维的分子排列紧密,高于棉,粘胶纤维,无论在干、湿状态下,仍具有很大的强度,其干强度近似于聚酯纤维,湿强度为干强度的85%,该纤维的织物还耐机械作用力,耐化学药品的作用,因而不致于使此种织物的强度过低,造成损伤;由于该纤维的湿模数较高,在湿润状态下,溶胀度低,潜在收缩低,所以其织物尺寸稳定性好。
Lyo cell 纤维的缺点是,它有明显的原纤化倾向,纤维在湿态中或在机械应用作用下,沿着纤维轴方向分裂出原纤。
原纤化使纤维加工困难,使织物表面起毛、起球。
但另一方面,人们也可利用原纤维倾向开发具有特殊效果的织物表面结构,例如桃皮绒织物;在卫生、医用领域,也可利用原纤化倾向开发具有隔离效果的非织造布。
2.2 甲壳素纤维甲壳素又称甲壳质、几丁质,是地球上存量极为丰富的一种自然资源,也是自然界中迄今为止被发现的唯一带正电荷的动物纤维素。
由于它的分子结构中带有不饱和的阳离子基因,因而对带负电荷的各类有害物质具有强大的吸附作用。
同样它也能清除人体内的“垃圾”,达到预防疾病、延年益寿的目的。
由于甲壳素具有这种独特功能,它被欧美科学家誉为与蛋白质、脂肪、糖类、维生素、矿物质同等重要的人体第六生命要素。
甲壳素和它的衍生物壳聚糖,具有一定的流延性及成丝性,都是很好的成纤的材料,选择适当的纺丝条件,通过常规的湿纺工艺或干湿法纺丝工艺可制得具有较高强度和伸长率的甲壳素纤维。
在壳聚糖大分子结构中由于含有大量的氨基,其溶解性能和生物活性比甲壳素强,因此通常所指的甲壳素,在大多数的情况下就是指壳聚糖,在实际应用中也大多是壳聚糖。
甲壳素与壳聚糖纤维具有以下主要特性:1)优异的生物医学功能;2)可生物降解;3)优良的吸湿保湿功能;4)较好的可纺性。
总之,甲壳素纤维经纺纱、织布可加工成各种功能性产品,如保健内衣、防臭袜子、保健婴儿服、抗菌休闲服。
抑菌用护士服,也可加工各种救护用品。
甲壳素纺织品废弃后可生物降解,有利于环境保护,开发甲壳素纺织品不仅具有很高的经济价值,而且具有广泛的社会价值。
2.3 M odal纤维M odal纤维是奥地利兰精公司生产的,它是由木浆粕制造而成的新一代再生纤维素纤维,具有环保性,使用后可生物降解处理。
其轻柔、滑糯,有丝的光泽且吸湿透气性好,染色均匀,色牢度好。
其干强、湿强优于传统的纤维素纤维,可纺细号纱。
在新型纺织材料中Mo dal纤维价格适中,可纺性相对较好,纺织企业利用其可开发生产新产品。
M odal纤维以其柔软、易处理、成本较低的特点更趋于大众消费。
特别是针织内衣、儿童服装、运动服装、运动衫、袜子、柔软的斜纹布、睡衣、床上及装饰用品等。
M odal纤维与棉、毛、丝等在中国市场颇受广大消费者的欢迎。
开发的产品还有M odal弹力织物,品种有紧身服装、衬衫、休闲服、时装等,档次覆盖从高中低多个档次。
兰精公司还开发了具有新型纤维功能的M odal产品,应用纳米技术开发的Mo dal抗菌纤维、M odal抗紫外线纤维、与Lyo cell纤维混纺的Pro modal纤维,彩色M odal纤维及超细M odal纤维。
应用这些纤维不仅生产出针织内衣、童装、衬衫、而且还着重推出了功能性服装。
M odal纤维与3其他纤维特性的对比见表1。
表1 M o dal纤维与其他纤维性能对比M odal L yo cell棉粘胶强度(cN/tex)34～3640～4224～2824～26伸长(%)12～1415～177918～20湿态强度(cN/tex)20～2234～3625～3012～13相对湿强(cN/tex)608510550湿伸长(%)13～1517～1912～1421～23钩接强度(cN/tex)82020～267原纤化等级1421回潮率(%)12.511.5813结晶度(%)25406025水中膨润度(%)63675088 2.4 竹纤维竹纤维是我国近期自行研发成功的以竹子为原料的再生纤维素纤维,其生产制造过程全部实施绿色生产,属环保型的绿色纤维,由于纤维的特殊结构,天然横截面的高度“中空”,又被称为“会呼吸的纤维”。
用于纺织原料的竹纤维分为,原生竹纤维和再生竹纤维。
竹纤维具有诸多的优势,可以归纳以下5方面: 绿色环保。
生产竹纤维的竹子生长在远离使用农药的山区环境,竹纤维能够100%降解,是无污染的环保纤维。
在生产过程中采用高科技手段,使之成为无任何化学助剂残留的天然纤维。
凉爽型纤维。
竹纤维是目前唯一的凉爽型天然纤维。
此纤维为天然中空,横截面为梅花型排列,透气性极强,保暖性好,避免了传统圆柱型纤维透气性的弊端,填补了天然凉爽型纤维的空白。
保健功能。
竹纤维天然含有竹蜜和果胶成分,该成分对皮肤健康有益,竹纤维的抗紫外线新功能强,此纤维生产的夏装对皮肢有较好的抗紫外线保护作用。
恢复性能好、可机洗、免熨烫、纤维的染色性能好。
由于竹子的天然韧性,以竹纤维生产的织物有较强的稳定性和防皱性,具有可机洗和免熨烫的良好效果,极大地方便了消费者。
竹纤维染色性能好,易着色,色牢度在3.5级以上。
与丝绸完美组合,使丝绸更加时尚化。
竹纤维的天然挺括、防皱防缩、吸湿凉爽、可机洗、易染色等效果与丝绸交织或混纺后,极大地改善了丝绸产品的自身缺陷,使丝绸产品更加时尚化,将进一步扩大丝绸在中高档时尚服饰领域的消费。
3 新型再生纤维素纤维的发展前景3.1 资源前景从长远看,合成纤维的原料石油是一次性资源,终会枯竭,因此,在这一背景下,发展纤维素纤维是解决纺织品原料的长远之计。
自然界纤维年产量约1000亿吨,大约只有2.5%是通过再生途径制成纤维加以利用的。
可见,纤维素资源十分丰富,而且加上纤维素是可再生的自然资源,具有可持续性、可循环性。
因此,作为纺织品的原料,从资源供应量这一方面来说,再生纤维素纤维有着相当大的竞争力,发展前景十分可观。
3.2市场前景自1960年以来,世界纤维消耗量的增长与人口增长呈并行发展趋势及对2020年世界人口和纤维消耗量增长的预测,2020年世界纤维的总消耗量为7000万吨,人均9.2 kg。
若再生纤维素纤维仍保持在目前的水平上,则棉纤维须从目前的1800万吨增加到3200万吨,而生产这些棉纤维所需资源(土地和水)几乎是无法到达的,而作为棉纤维代用品的再生纤维素的原料木材等将大幅增加。
因此,大力发展再生纤维素纤维既是市场的需求,从资源方面来说又是可能的。
另外,随着人们对舒适健康生活重视的提高,保健纺织品引起了消费者的极大关注。
而前面介绍的四种新型再生纤维素纤维中,竹纤维和甲壳素纤维都有保健功能,竹纤维在生产过程中无虫蛀、无腐烂、无需使用任何农药,且因为竹子的天然抗菌性,使纤维在服用中不会对皮肤造成任何过敏性反应。
甲壳素纤维具有抑菌、防臭、止痒等功能。
可见,新型再生纤维素纤维有着相当大的市场潜力。
3.3 绿色前景当今,由于全球生态环境受到严重的破4坏,环境污染日趋严重,环保议题已成为全人类共同关心的焦点,因此,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,生产过程对环境的影响,天然资源的消耗及产品的可处理性等问题,从而,在人们思想意识中逐渐形成“绿色产品”、“绿色消费”、“绿色营销”等观念,且已形成一股国际潮流。
据经济协作与开发组织(OECD)在OECD国家中作过的调查表明,大部分消费者愿意选购较高的环保产品。
加拿大一项全国性民意调查中,有80%接受调查者表示,如果环保产品价格比一般产品价格高出10%左右,还是愿意购买环保产品。
前面介绍的四种新型再生纤维素纤维都属于绿色纤维,在生产过程中不会对生态环境造成危害;纤维制成品用后回收或自然降解,不会对环境造成污染;它们的原料主要来自再生资源,不会造成生态平衡的失调和掠夺性资源的开发。
因此,从环保这一方面来讲,新型再生纤维素纤维迎合了可持续发展的需求,环保的需求,发展前景非常好。