李 杨 王进美 李彩霞

（西安工程大学，陕西西安 710048）

近些年，资源与环境的问题受到了人们的高度重视，我们在追求科技迅猛发展的同时，也更加注重环境的可持续性发展。纺织行业是一个需要大量原材料的加工行业，但随着石油等不可再生资源的日益枯竭，各种合成纤维的使用也受到一定的限制，而天然纤维又因为生产周期长、产量低等问题约束了其应用[1]，在这一背景条件下，再生纤维素纤维也就越来越受到了人们的重视。在自然界中每年纤维素产量大约是1000亿吨，其中只有将近25吨是经过加工成为再生纤维素纤维来利用的[2]。再生纤维素纤维具有良好吸放湿能力，穿着舒适，可再生，易降解，资源分布广，并且成本较为低廉，因此成为了纺织行业最理想、最有前途的原材料之一。

再生纤维素纤维之中普通粘胶纤维是最早被广泛生产应用的，但是由于其强力低、耐热性差、尺寸不稳定，并且对环境污染严重等问题[3]，使得国内外对粘胶纤维都不进行重点发展。近几年，我们通过对技术的研究和探索，成功的开发了如Tencel（天丝）纤维、Modal纤维、丽赛纤维、圣麻纤维、甲壳素纤维以及我国自主研发的竹浆纤维和麻浆纤维等再生纤维素纤维。这些纤维以其优良的物理化学性能和对环境的友好特性越发受到人们的青睐。

1 Tencel纤维

1.1 Tencel纤维的研究现状

Tencel纤维是以针叶木为主的木材制作成浆粕进行再生的新型纤维素纤维[4]，由英国考陶尔兹（Courtanlds）公司在1989年研制出，是Lyocell纤维的商品名称，在我国称为天丝。Tencel纤维具有吸湿透气，强度高，手感柔软滑爽，悬垂性好等特点，由于其生产的产品可生物降解，无毒无污染，对环境无损伤，因此Tencel纤维被称为“21世纪绿色纤维”。目前Tencel纤维是再生纤维素纤维中能够替代人造棉的最佳选择，其年产量约为10万吨，而人造棉的需求量是200万吨，因此，Tencel纤维有着良好的市场空间以及开发背景。同时，由ACORDIS公司开发出的溶剂纺丝制造法，能够大大缩短天丝纤维的生产流程、加工时间，并降低其成本，提升了Tencel纤维的市场竞争力。随着高科技的不断渗透和各领域的不断交织，Tencel纤维不仅迎合了环保的主流方向，也更加注重产品的多样化和时尚化，具有很广泛的应用前景。

1.2 Tencel的生产

天丝纤维是近几年研究和开发的最成功的人造纤维，其生产过程对环境、人体、水质、土壤等均无污染。其原料主要取自木材，通过与有机溶剂的混合溶解，制成所需浓度的纺丝溶液，经NMMO纺丝工艺[5]将木浆溶解在氧化铵溶剂中直接纺丝（其中氧化剂可以循环使用），用稳定剂固定纤维的性能后， 经卷曲、热定型、切断，即得到各种长度规格的纺织用天丝纤维（其生产工艺流程如图1所示）。

图1 天丝纤维生产工艺流程

1.3 Tencel纤维的结构、性能、产品开发

1.3.1 结构

天丝纤维横截面为圆形，纵向为圆棒状，有较规整的圆柱形外观，皮芯结构，皮层薄，它的结晶度、聚合度和取向度要高于其他的再生纤维素纤维，并且内部结构紧密，纤维之间空隙少，其大分子组成与纤维素纤维类相同，大分子排列状态具有原纤化结构特性[6]，使纤维表面易分裂产生小纤维绒，利用此特性制造有桃皮绒感和柔软触感的纺织品。

1.3.2 性能

天丝纤维具有长度长，线密度小，回潮率小，结晶度高，含油率高，强度高，断裂伸长率低，卷曲弹性好等特性。并且天丝纤维的干强和湿强相接近，改良了普通粘胶纤维强力低，尤其是湿强低的缺陷。

表1 为线密度为1.70dtex时天丝纤维与其他纺织纤维物理性能的对比

1.3.3 产品开发

天丝纤维的圆形截面和良好的纵向外观，使其织物具有珍珠般的光泽，飘逸，手感优良，悬垂性好，既有人造棉的优良特性，还克服了人造棉湿态强力弱、抗皱性差等缺点。又因与其他纤维间抱合力较大而易混纺，通过与棉、毛、丝、麻等化学纤维混纺或者是纯纺生产出女士内衣、高档牛仔服以及高级衬衫等丰富多彩的纺织产品。同时利用天丝纤维原纤化的独有特性，可以做成天鹅绒、桃皮绒等多种表面效果的织物，制造具有流行元素的新潮产品。

1.4 Tencel织物加工中的问题

天丝纤维虽然兼具天然纤维的各种优点，但在其生产工艺和产品开发利用中仍有一些不足之处。天丝纤维初始模量较大，表面光滑，刚性强，使其贴附性不强，这就会形成毛羽[7]，毛羽在后道各加工工序中经过机器的摩擦而脱落，形成飞花，污染工厂的空气并危害人体健康，同时也会在布面上产生疵点，强力不匀，使得纱线及织物质量下降，制约了其产品的发展。

2 竹浆纤维

2.1 竹浆纤维的研究与开发

竹纤维分为原生竹纤维和再生竹纤维。再生竹纤维因其性能与粘胶纤维相似又被称为竹浆纤维，它是以天然的竹子为原料，经过水解、漂白等工序制成竹浆粕，再由化纤厂加工制得，是我国自主研发的一种再生纤维素纤维。目前，湖南拓普竹麻产业建成了竹浆纤维生产线；河南新乡化纤公司20世纪末，研发了一种竹浆粘胶长丝的制造工艺,获得国家发明专利；上海中纺物产发展有限公司开发了自主品牌“云竹”；河北吉藁化纤有限责任公司将竹浆纤维制造的纺织品出口到日本、欧美等国家。现在,市场上主要有1.33dtex×38mm，1.67dtex×38mm，2.22dtex×51mm，2.78dtex×51mm等规格的再生竹纤维品种供应。

2.2 竹浆纤维的形态结构与工艺流程

2.2.1 形态结构

竹浆纤维浆粕外观为白色，比较坚挺、细密,表面有纵向细纹。反应性能良好，保持和优化了竹纤维的一系列优良天然特性，具有耐磨、凉爽、抑菌等多种功能。竹纤维的形态与其他纤维有着很大的不同，竹纤维横截面呈不规则圆形，布满椭圆形的空隙，边沿有不规则锯齿，能够有效的吸收和蒸发水分，吸湿透气，因此在炎热的夏季使用竹制品会感觉到凉爽[8]，其纵向伸展有沟条，无横节和天然扭曲，增强了纤维之间的抱合力，吸湿能力强。竹浆纤维素大分子平行排列，分子的空间位置、方向和顺序呈现较稳定的规律。

2.2.2 工艺流程

竹纤维的化学成分由纤维素、半纤维素、木质素、果胶质及极少量的脂蜡质组成。再生竹纤维是把天然竹子经过化学变性,将纤维素打浆，采用碱法水解及多段漂白精制,加工成能满足纤维生产需求的竹浆粕，再经过磺化反应等,形成纤维素酯的稀碱溶液,然后在粘胶生产线上利用喷丝纺成竹浆纤维。其生产流程大体为：竹浆粕→粉碎→浸渍→碱化→磺化→初溶解→溶解→头道过滤→二道过滤→熟成→纺前过滤→纺丝→塑化→水洗→切断→精练→烘干→打包[9]。

2.3 竹浆纤维的性能与应用

2.3.1 物理机械性能

竹浆纤维具有低强度,高伸长的特点，在干态条件下,竹浆纤维的初始模量、断裂强度、断裂比功较低而断裂伸长率较高；在湿态条件下,纤维的强力和模量发生显著下降。竹浆纤维易吸湿,导电性能好，因此不易产生静电，但由于伸长和塑性变形大,尺寸稳定性差，在小负荷下容易产生变形。因此在湿态加工过程中,应适当降低张力,减少纱线和织物的损伤。

2.3.2 化学及染色性能

竹纤维不耐酸碱，由于结晶度低、非晶区大，使其染色能力强,上染均匀速度快,色牢度好[10]。同时，竹浆纤维适用的染料种类较多，活性染料、直接染料、分散染料和还原染料等都可以直接对其进行染色，并且产品色泽艳丽，效果好。

2.3.3 抗菌和抗紫外性能

竹子是常绿植物，由于生长在山林中，其在生长过程中无虫蛀、无腐烂、无需使用任何农药。竹纤维能够呼吸，湿度高时吸收水分子，等干燥时再释放出来，调节湿度，净化空气，可吸附空气中的灰尘以及有害物质。同时，由于竹纤维中含有微量元素等天然抗菌物质，使其抗菌抑菌。目前在竹浆纤维的加工过程中，采用竹浆粕变性生产工艺,成功的保持了竹纤维的抗菌抑菌性能。另外，竹纤维对大气中的紫外线反射率较低，具有很强的吸收紫外线作用[11]，并且竹纤维中还含有紫外线吸收剂——叶绿素铜钠。

2.3.4 应用

竹纤维由于长度可人为决定,有较强的耐磨性，透气性等原因，通常与棉、麻、毛等其他纤维混纺。又因有良好的吸湿透气性,织物光泽好,手感柔软,抗皱性好，并有抗紫外线和抗菌、抑菌、除螨等多功能性能，而受到了广大消费者的青睐。目前主要用于生产具有特效功能的产品，有内衣、衬衣、脚垫、凉席、地毯、和床上用品等，其应用范围广，具有良好的开发前景。

3 其他再生纤维素纤维

除了上述的天丝纤维和竹浆纤维外，越来越多的科研人员也在对莫代尔纤维、丽赛纤维和圣麻纤维不断地进行探索和研究。

莫代尔纤维是一种新型环保的高湿模量纤维，原料采用欧洲榉木，将其先制成浆粕，再经过溶解、过滤等工序挤压纺丝、凝固制得[12]。使用后的纤维还可以生物降解，绿色无污染。莫代尔纤维长度长，强度高，耐磨性好，条干均匀，毛羽少，具有较高的吸湿透气性，穿着舒适，同时由于其价格较为低廉，适合的消费者人群较广，市场前景十分广阔。

丽赛纤维是由丹东东洋特种纤维有限公司生产的一种改性粘胶纤维，纤维的截面为圆形，纵向光滑，全芯结构, 没有皮层, 易于制成桃皮绒风格的纺织品[13]。丽赛纤维具有高强度、高湿模量、高聚合度和伸长度好的特点,并且湿干强度比适当,吸湿性好,耐酸碱，染色均匀，有良好的尺寸稳定性。

圣麻纤维以黄麻、苎麻和红麻等麻纤维为原材料，经过蒸煮、漂白、纺丝、后处理等工艺提取纤维中的纤维素，然后再经过加工而得到。其纤维纵向为条纹形，截面呈梅花状，纤维强度较高，伸长变性较小。 圣麻纤维是一种天然抑菌、驱螨的再生纤维素纤维, 经多次洗涤效果不变, 对人体无副作用[14]。织物穿着舒适、挺括、悬垂性好，耐腐蚀，同时其具有简单的染整工艺，产品色彩亮丽、色牢度高。

4 结语

再生纤维素纤维的原料来源广泛，生产过程绿色环保，废弃产品可生物降解，循环利用，不会对环境造成污染。同时因为再生纤维素纤维拥有许多的优良特性，使其即可纯纺又可与其他纤维混纺，开发具有各种特殊用途的织物，如果能够解决在生产加工及应用方面的各种难题，那么其发展与应用前景将不可估量。

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