绿色纺织纤维的性能与应用

宋海玲

(德州学院纺织服装工程学院，山东 德州 253023)

绿色纤维的真正含义包括生命、节能和环保三方面。从生态角度来讲，所谓绿色纤维即是：(1)纤维在种植或生产过程中未受污染，特别是未受到农药、化肥及有毒化工原料的污染；(2)纤维在生产过程中不会对环境造成污染；(3)纤维制成用品后可回收或能自然降解，不会对生态环境造成危害；(4)生产纤维的原料主要来自于再生资源或废弃物，不会造成生态平衡的失调和掠夺性资源的开发；(5)纤维及其制成品对人体具有某种或多种保健功能。绿色纺织品由于其环保性、健康性及舒适性而受到人们的青睐。在地球资源日渐枯竭，人类生存环境受到严重污染的今天，开发绿色纺织纤维尤为迫切。现在已开发出的绿色纺织纤维有采棉、竹原纤维、大麻纤维、Lyocell纤维、甲壳素纤维等。

1 彩棉

1.1 彩棉的性能

天然彩色棉因其具有天然色彩，无需人工染色，可以减轻生态压力，所以被誉为“生态棉”。天然彩色棉自古有之，但因其纤维品质较差，过去未能推广应用。当代生物技术高速发展，用遗传育种方法可以将不同颜色的基因移植到原棉DNA中，得到不同色彩的天然彩色棉。全世界彩色棉育种和研究工作始于20世纪60年代末。据有关资料的不完全统计，目前已经开展天然彩色棉种植、研发和生产的国家有中国、美国、土耳其、以色列、埃及、俄罗斯、秘鲁、墨西哥等27国[1]。一些国家如韩国、印度尼西亚以及整个欧洲对天然彩色棉的兴趣也与日俱增。

目前，天然彩棉的种植技术已比较成熟，种植规模逐年扩大，纤维品质也有了较大改进，生产的天然彩色棉主要品种是陆地棉，色系主要有绿色和棕色，但其颜色深浅存在较大差异。

彩色棉纤维的内在质量较陆地白棉纤维差，强度低，纤维短而细。彩色棉的短绒含量较白棉高，严重地影响彩色棉的纺纱工艺和成纱质量，是彩色棉纺纱时制成率低、断头多、成本高、成纱不光洁和毛羽多的原因。彩色棉的杂质含量较白棉高，最高时可达9.8%，特别是绿色棉，杂质中不孕籽在轧花过程中，被机器轧碎后成为带纤维籽屑，纺纱时极难清除，成为织物表面不光洁的疵点。

1.2 彩棉的应用

天然彩色棉最适于开发贴近皮肤的纺织品和服装系列产品，如内衣、T恤衫、文化衫、背心、睡衣、袜子等，使其名副其实地成为人类第二健康肌肤；同时开发贴近皮肤的床上用品类、毛巾类、童毯、线毯类等家纺产品，尤其适合开发婴幼儿系列产品；还可以开发一些家居休闲装系列产品和无毒保健功能型彩色棉系列纺织品，使天然彩色棉“绿色+保健”的生态特色更加突出，使天然彩色棉纺织品真正成为质量优秀、环境优秀的双优产品。

2 竹原纤维

2.1 竹原纤维的性能

竹子在生长过程中不受污染，是纯天然材料。竹子自身具有抗菌、抑菌、防紫外线等特点,故竹原纤维产品也具有抗菌等特效，是适应世界发展潮流的绿色环保产品。由于竹子生长周期短,而且生长适应性好,对环境没有特别的要求，随处可长，成本相对较低,原料供应不成问题，因此，开发和研究竹原纤维产品对合理开发利用我国的竹资源，推动国家林业和纺织业的产业升级具有深远的意义。

竹纤维按选材及加工工艺不同可分为竹浆纤维和竹原纤维两类。竹原纤维又称天然竹纤维，它是采用机械、物理的方法，通过浸煮、软化等多道工序，去除竹子中的木质素、多戊糖、竹黏、果胶等杂质后，从竹竿中直接提取的原生纤维。这种纤维在获取过程中不含化学添加剂，是一种真正意义的纯天然纤维。

通过热重分析发现天然竹纤维在260 ℃时开始分解，540 ℃时完全分解，热稳定性优于棉纤维、亚麻纤维和苎麻纤维。竹原纤维的空隙、凹槽与裂纹，犹如毛细管，可以在瞬间吸收和蒸发水分，故有“会呼吸的纤维”之称。竹原纤维具有较强的抗菌和杀菌作用，抗菌效果具有一定的光谱效应。对氨气的除臭率为70%～72%，对酸臭的除臭率达到93 %～95%，具有抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的作用，以及良好的防紫外线作用[2]。

2.2 竹原纤维的应用

竹原纤维具有绿色生态环保特性，利用其抗菌防臭功能，可用于制作被褥、枕头的填充料，浴帘、袜子、内衣以及地毯、医用品等；竹原纤维还可与不同纱线混纺、交织，优势互补，达到改进织物服用性能的目的。利用纱线结构的变化，在织物表面可显现出各种不同风格的效应。开发薄型面料尤应采用各种轻巧的花式纱线。大力开发双层、多层织物，开发多层复合产品可以获得独特的双面效果。织物形式多样化、织物组织复杂化、表面形状凹凸化、弹力织物经纬化,是向轻薄、弹性,高科技、高附加值化发展的重要开发方向。除此之外,还应大力开发竹原功能性非织造布产品。

3 大麻纤维

3.1 大麻纤维的性能

大麻是一种历史悠久并伴有争议的纤维，过去主要用以制造绳索、帐篷或家用装饰织物。上世纪90年代起，人们看好大麻纤维具有良好的生态性能，其织物服用舒适凉爽、抗菌保健、不霉不蛀、耐用粗犷、防紫外线辐射能力强，但大麻织物却存在粗糙刺痒、硬板易皱以及缩水率大等弱点。为了获得柔软而细长的大麻纤维，人们采用了一些新的技术，如引入新的种植技术，由传统的露水沤麻方式转为采用新技术把生麻茎留在地里，直到麻茎轻微沤过头，也可不经沤麻，而是充分利用机械、化学和生物处理的方法对大麻纤维作进一步改性加工，采用生物酶结合柔软处理方法，这些对于改善大麻织物服用性能取得了较好效果，人们开始用大麻纤维制造衣着用纺织面料，国内外市场空间较大。

大麻纤维的吸湿排汗性能格外好，贴身穿着不仅舒适，而且特别爽身。据测算，穿着大麻服装与棉织物相比，可使人体感觉温度低5℃左右，与化纤织物比更觉凉爽；大麻纤维具有良好的抗静电性能，干燥的大麻纤维是不良导电体，其抗电击穿能力比棉纤维高30%左右，是良好的绝缘材料；大麻纤维耐热性能是其它纤维望尘莫及的，在370 ℃时不改变颜色，因此特别适宜做防晒服装和各种特殊需要的工作服、汽车座垫、装饰用布等；大麻纤维具有良好的防紫外线性能，一般的大麻织物无需特别整理即可屏蔽95%以上的紫外线；大麻纤维具有抗霉抑菌作用，对金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、大肠杆菌、白色念珠菌有明显抑菌效果。

3.2 大麻纤维的应用

大麻纤维的纺织及非纺织应用前景广阔。纺织应用中，目前已能纺出27.78 tex 的纯大麻纱，大麻与其它纺织纤维混纺性能良好，大麻纺织产品具有天然保健功能，大麻/毛混纺织物可防虫蛀，大麻鞋袜能防治脚气，大麻内衣不出汗斑、无异味，大麻床上用品润肤护发、舒适爽身[3]。

在非纺织应用中，利用大麻纤维的优良性能，国外已开发出一系列具有可生物降解性能的新产品，如防霉抗菌贮藏盒、包装箱、隔层垫(用于食品、禽蛋、果品的贮藏与运输销售)、高档机械零件(含大麻60%～70%)、大麻纤维加强塑料制品、园林产品等。

4 Lyocell纤维

4.1 Lyocell 纤维的性能

20 世纪70年代英国考陶尔兹公司开发了新型溶剂纺纤维素纤维(商品名为 Lyocell)，它是以N —甲基吗啉—N —氧化物(NMMO)的浓水溶液为溶剂，以 NMMO 的稀水溶液为凝固剂，采用湿纺工艺得到的一种具有环保性能的绿色纤维，我国也称之为“天丝”。Lyocell纤维以其全新的环保型纤维制造工艺而倍受关注，其生产流程短，溶剂无害且能回收循环利用，无废弃物无污染物，产品能生物降解，原料纤维素储量丰富且可再生。

Lyocell 纤维的强度比一般的纤维素纤维高许多，吸湿性较好，吸湿回潮率达11.5%，断裂伸长较小。其织物水洗后变形较小[4]。较高的湿模量赋予纤维在小负荷及中等负荷作用下产生的变形较小，使织物具有较高的尺寸稳定性和抗皱性。因此，由Lyocell 纤维织物做成的服装可洗性好。

4.2 Lyocell 纤维的应用

Lyocell 纤维集天然纤维与合成纤维的优异性能于一身，能开发出多种新颖独特的产品。在服用、装饰及产业用三大领域都有广泛的应用。可用于制造针织物、机织物和非织造织物，可加工成服装、家庭装饰织物及工业用布等。Lyocell纤维受碱溶液作用易出现“原纤化”而使织物表面产生特殊的桃皮绒效果，赋予服装优良的手感和外观。

此外，Lyocell纤维能满足各类难度甚高的染色要求，它与其他纤维复合，可以提高各种纺织品的附加值，并产生不同的效果，这对于Lyocell纤维的纺织加工及产品使用十分有利。

5 甲壳素纤维

5.1 甲壳素纤维的性能

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。

甲壳素纤维具有优良的吸湿和透气性能，吸湿率可达400%～500%，吸汗保温，穿着十分舒适[5]；甲壳素纤维具有优良的抗菌性，对大肠杆菌、枯草杆菌、金黄色葡萄球菌、乳酸杆菌等常见菌种具有很好的抑菌作用；甲壳素及其衍生物在生物体内可以被降解，不会有蓄积作用，产物也不与体液反应，对组织无排异反应，因此有良好的生物相容性；甲壳素纤维呈碱性和高度的化学活性，对活性染料等纤维素纤维染色用染料有优异的染色性能和上染率；甲壳素和纤维素都是天然的高分子材料，具有生物可降解的特性，是真正的绿色环保纺织原料。

5.2 甲壳素纤维的应用

甲壳素纤维纯纺纱被用于医用手术缝合线和敷料医用产品,其混纺纱用于民用针织面料及成衣等产品的开发。

在医学领域，用来制成手术缝线、人工皮肤等，其优点是与皮肤的亲和力较强，不会轻易引起皮肤感染和发炎，并有抗菌和抗过敏作用，用它制成的医疗用品如手术服、医院床单等，用过之后废弃可迅速降解。

对甲壳素壳聚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、吸湿性和抗弯刚度，并具有很好的抗菌性，符合绿色环保要求。已有公司将甲壳素纤维纱线和其混纺纱线针织成各种面料[6]。

6 绿色纺织纤维的发展趋势

真正开发绿色纺织品任重而道远，目前应该努力发展的方向有以下三个方面：

(1)进一步研制开发彩色纤维。21世纪要研发的天然彩色纤维有彩色棉、彩色蚕丝、彩色羊毛等，彩色纤维可以部分避免由于印染造成的纺织废水污染，但目前大力推广还有一定难度。首先，现有的天然彩色纤维颜色单调，色谱不全，很难生产颜色鲜艳、深色纤维；其次，产量较低，纤维的强度、长度、可纺性较普通纤维差，加工困难，制成率低，生产批量小则设备清理麻烦，因而最终产品价格高，外观不理想。

(2)研制新型绿色纤维素纤维。纤维素纤维由于有着良好的吸湿性，因而穿着舒适，用途广泛，但黏胶纤维的生产对环境污染严重，在发达国家已受到限制，其替代产品Lyocell纤维(天丝)正逐渐受到人们青睐。目前制约其发展的因素有三项：一是原料来源为高质量浆粕，主要为木料，而我国由于环保要求，限制砍伐森林，因此开发其他来源较丰富的纤维素纤维原料替代木材已成为新的研究课题；二是Lyocell纤维具有原纤化的特性，利用原纤化我们可以生产桃皮绒织物，但这种特性也不可避免地限制了它在某些纺织品领域中的应用；三是与黏胶纤维及其他化纤相比，其价格偏高，使其制成品总成本上升。

(3)进一步发展可生物降解纤维。随着石油资源的枯竭，森林的过度砍伐，人类必须寻找开发更多的可制成纤维的原料，且当这类纺织品在失去使用价值后能回收再利用或可在较短时间内在阳光、水、微生物作用下分解。可生产这类纤维的原料很多，如用玉米、小麦等淀粉原料制成的聚乳酸纤维，从海藻类植物中提取的海藻纤维等。这些纤维不仅可天然降解，有的还具有止血、生物相容性及抗菌等保健功能。因此在不久的将来有可能得到进一步的发展。

[1]杨建忠.新型纺织材料及应用[M].上海:东华大学出版社,2003.

[2]邢声远.会呼吸的纯天然竹原纤维纺织品[J].北京纺织,2003(24)3:36-37.

[3]高志强,马会英.大麻纤维的性能及其应用研究[J].北京纺织,2004,25(6):30-31.

[4]董奎勇,杨萍.Lyocell纤维发展概况及趋势[J].中国纤检,2004(11):40-42.

[5]吴东来.甲壳素纤维的开发与应用[J].针织工业,2004(2):56-57.

[6]邢声远.纺织新材料及其识别[M].北京:中国纺织出版社,2002.