竹纤维在纺织品设计中的应用

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1. 江西服装学院，江西 南昌 330201；2. 江西省现代服装工程技术研究中心，江西 南昌 330201

2018年美国人口普查局公布世界人口已经超过74亿，每年消耗大量的纺织纤维。目前，纺织纤维的来源主要是天然纤维和化学纤维(包括合成纤维和再生纤维)两大类[1]。天然纤维由于受到耕地面积的限制和生产成本的提高，其产量持续下降；化学纤维中的合成纤维主要以煤、石油和天然气等非可再生资源为原料制成，其应用前景随着这些非可再生资源的耗尽和部分合成纤维制品降解困难等问题，面临诸多挑战[2]。竹纤维是一种纤维素纤维，其生产及应用过程对环境造成的污染都较少，而且具有天然的抗菌性，非常契合目前绿色环保及功能化的消费理念[3]。此外，我国具有丰富的竹林资源，可以为竹纤维的生产提供原料保障。本文将介绍我国的竹纤维概况，概述竹纤维在纺织品中的应用，总结竹纤维的发展趋势，以期为竹纤维的进一步研究及应用提供参考。

1 竹纤维的概况

竹纤维是一种绿色纤维，它是以竹子为原料，通过物理或化学的方法把纤维素从竹子中提取出来而形成的。烘燥、梳理、整理等后处理工序，不但可以提高竹纤维的可纺性，而且加工过程对人们赖以生存的环境造成的污染较少，其制品具有天然抗菌性及光泽优良、吸湿放湿性能好、抗静电等[4]。竹纤维按加工工艺不同主要分为竹原纤维、竹桨纤维和竹炭纤维三类。

1.1 竹原纤维

竹原纤维是一种新型环保绿色纤维，在GB/T 11951—1989《纺织品天然纤维术语》中被称为天然纤维，也是一种可以“呼吸”的纤维[5]。竹原纤维是通过物理与机械手段相结合的方法，经过预处理、脱胶、烘干、软化及开纤等过程，去除竹子中的果胶、木质素、半纤维素等杂质，从竹子中分离出来的纤维[6]。其中，预处理的目的是将竹子形成较小的竹原纤维。

在电子显微镜下观察竹原纤维，可以看到其横截面中空，纵截面有裂痕，其纵向形态如图1所示。中空和裂痕决定了竹原纤维具有良好的吸湿透气和导湿性能，这使得竹原纤维纺织品具有较好的干爽舒适性。竹原纤维主要由纤维素组成，具有良好的抗菌能力和防紫外线性能。在国内，竹原纤维的分类并未统一，一般按其用途分为纺织用竹原纤维和复合用竹原纤维。

图1 竹原纤维纵向形态

1.2 竹桨纤维

竹桨纤维又名再生竹纤维，它的生产方式有黏胶纤维纺丝法和溶剂纤维纺丝法及湿法纺丝法等[7]。首先将竹子处理成竹片，然后通过化学手段处理竹片形成竹桨，再把竹浆加工成适合纺丝的竹浆粕，最后经适当的纺丝工艺制得竹浆纤维。

与竹原纤维相比，竹桨纤维的绿色环保性和保健性较差，但可纺性明显提高。竹浆纤维的生产较多地采用黏胶纤维纺丝法。首先用硫酸盐蒸煮竹浆；然后采用多段漂白工艺制备竹浆粕，其中的α-纤维素质量分数达93%以上；接着用碱液和二硫化碳处理竹浆粕，使其溶解在NaOH溶液中形成黏胶溶液；最后通过湿法纺丝工艺制成竹浆纤维[8]。

1.3 竹炭纤维

竹炭纤维及面料制备工艺流程如图2所示[9]。首先利用纳米技术将竹炭微粉化，然后以黏胶为载体与竹炭微粉母粒混合，再经传统的黏胶纤维纺丝工艺流程得到竹炭纤维，后经纺纱、织造制成面料。此外，在纺丝液内添加不同颜色的母粒，可制备色彩多样的竹炭纤维，这有效地拓展了其应用范围。

图2 竹炭纤维及面料制备工艺流程

竹炭纤维因有独特的微孔结构，具备除臭功能和超强的吸附能力，并且可吸收油烟味、异味、氨、甲醛、甲苯等对人类不利的物质[10]。此外，竹炭纤维还具有优良的抗菌防霉、发射远红外线、自动调节湿度、吸湿快干、抗静电、抗电磁波辐射及抗起毛起球等性能[11]。

2 竹纤维在纺织品中的应用

竹纤维的面世对纺织领域具有非凡的意义，竹纤维纺织品的出现提升了人们的生活档次。当今，越来越多的竹纤维应用于纺织品，包括服装用纺织品(如内衣)、家居用纺织品(如床上用纺织品)和产业纺织品(如绷带、护士服、口罩等医用纺织品)等[12]。

2.1 服装用纺织品

随着绿色环保的观念逐渐深入人心，竹纤维在服装用纺织品中的应用日益广泛，其中以竹浆纤维纯纺及其混纺或交织面料的应用最为广泛。

2.1.1 服装面料

竹纤维与其他纤维按不同比例进行混纺或交织，会改变服装面料的性能及风格。竹纤维与棉纤维混纺不仅可满足消费者追求自然的消费理念，还能有效改善竹纤维因刚性大不够柔软的缺点。竹纤维与涤纶混纺可提高面料的抗皱性、挺括性和保形性。竹纤维与大豆纤维混纺可有效提高服装面料的光泽度、手感和可加工性。竹纤维与真丝混纺制得的服装面料，染色性能好，穿着清凉、舒适，手感柔软，而且改善了真丝面料不能机洗、抗皱性不佳、不挺括的缺点，适用于夏季服装[13]。赵博等[14]将竹纤维和黏胶纤维的混纺纱与棉纱交织得到的交织弹力双层面料，透气吸湿性好，而且手感柔软、丰满。2002年5月29日北京梦狐服饰有限公司首次推出了绿色环保的竹纤维服装，不但色牢度高而且颜色鲜艳，通过图案花型和服装款式的配合，有效增加了服装的美感和时尚感。近年来，由于人们对竹纤维针织内衣的青睐，竹纤维在针织服装面料上的应用也越来越多。

2.1.2 鞋袜

在人们的日常生活中，鞋和袜是最容易生长细菌的衣物。因此，开发具有抗菌功能的鞋袜产品具有一定的市场前景。张赟琦等[15]设计了4种竹纤维/涤纶配比方案(即质量比为0/100、10/90、20/80、30/70)，然后通过针刺加工制成鞋垫，其编号分别为D1、D2、D3、D4。测试结果表明，竹纤维能明显改善鞋垫的透气性及抗菌性，但鞋垫的力学性能变差，当竹纤维含量为30%时鞋垫的综合性能较优。4种配比方案下鞋垫的透气性如图3所示。

图3 4种配比方案下鞋垫的透气性

2.2 家居用纺织品

竹纤维具有柔软顺滑的特性，因此适合用于家居用纺织品面料设计。利用竹纤维的防紫外线、抗菌除臭及吸湿透气等特点，开发生态环保的竹纤维家居用纺织品。

2.2.1 床上用纺织品

随着生活质量的提升，人们对床上用纺织品的要求除了保暖、容易洗涤、便于铺盖等日常需求外，还要求环保、舒适、保健和时尚等。其中竹浆纤维床上用纺织品的应用较广泛，主要分为床品套件和被毯产品两大类。床上用纺织品面料设计师通过纤维原料、纱线细度、纱线排列、织物组织和染整工艺等方面的配合，设计出各种具有不同特点的产品，如图4所示。例如，利用竹浆纤维与亚麻混纺面料，可设计干爽透气的床上用纺织品；利用竹浆纤维与蚕丝混纺面料，可设计档次较高的床上用纺织品[16]。刘梦环等[17]分别采用环保型SANITEX AGS-200S型抗菌剂和NLD-02型阻燃剂整理竹纤维家用纺织品面料，得到了较好的防螨和阻燃效果。

2.2.2 巾类

日常生活中使用的竹纤维巾类产品有竹纤维浴巾、毛巾、方巾、厨巾及餐巾等。这类产品常以棉纱作为地纱和纬纱，竹纤维纱线作为毛圈而织成。竹纤维巾类产品在色泽和去油去污能力方面均优于棉纤维巾类产品，且具有防霉保健及抑菌抗菌功能，在市场上表现出强劲的竞争力。山东豪盛集团是国内首家开发竹纤维巾类产品的企业，设计开发的“巾品世家”品牌竹浆纤维巾类产品(图5)在国内市场上反响良好[18]。

图5 “巾品世家”品牌竹浆纤维巾类产品

2.3 产业用纺织品

竹纤维纺织品具有经济环保、抗菌抑菌等特点，非常符合部分产业用纺织品的要求。

2.3.1 医用纺织品

竹纤维已大量使用在口罩、绷带、手套、纱布和护士服等医用防护品中，主要利用其较高的抑菌能力和良好的亲肤性。此外，竹纤维因具有较好的透气性、吸湿性和抑菌性，在尿布、妇女卫生巾、纸尿裤等一次性卫生用品中也有一定的应用。周坤友等[19]采用竹纤维纱布层、棉纤维纱布层、抑菌层、促愈层和止血层复合形成多功能医用绷带，可以达到较好的抑菌止血和促进创伤愈合效果。目前还出现了竹纤维腰背护具，其利用竹炭纤维的吸湿排汗、蓄热保暖、防霉抑菌的优良性能。此外，采用竹炭纤维制成靠垫、坐垫，可以有效缓解因风湿关节炎诱发的坐骨神经痛。

2.3.2 车饰纺织品

中国汽车产业发展迅速，每年需要大量的车饰产品。竹原纤维可以应用在汽车地毯、内装饰、安全带和座椅面料(图6)等设计中。此外，竹原纤维复合材料车饰产品除了具备防震、隔声和隔热功能，还有轻质、高强度、高刚度等优良性能，已经成为汽车生产商开发车饰产品的新材料。

图6 竹原纤维汽车座椅面料

3 结语

竹纤维在纺织品中的应用越来越广泛，竹纤维纺织品具有广阔的市场前景。目前，竹纤维主要应用在服装和家居领域，在产业用纺织品中也有一定的应用。但竹纤维具有易变形、极易脆断及抱合力差等缺点，需要与合成纤维混纺，以有效提升产品的耐磨性、弹性及挺括性等。竹纤维纺织品已从单一的功能化逐渐向兼具时尚、功能和科技的一体化设计发展。