绿色再生纤维：Lyocell纤维与Modal纤维的优势

十一、绿色再生纤维

自20世纪60年代起，人们一直在对化学纤维进行改进，如异形纤维、超细纤维及涤纶仿毛、仿丝、仿麻纤维等。这些化学纤维在为人类提供优质服装原料的同时，由于它们自身的原因，在被废弃后，则不可避免地会对环境造成污染。随着国际环保思潮的兴起，许多生物分解型纤维将成为未来纤维的主流，那些取自于大自然的天然原料制造的纤维更将受到人们的青睐。

1.新型纤维素纤维

（1）天丝（Lyocell、Tencel）

粘胶纤维的生产与发展已有近百年的历史，由于其原料主要是棉短绒和木材等再生资源，且产品具有适宜的强度和伸度，吸湿透气性好，不易起静电等优点，因而是纺织服装工业的重要原料。但其致命的弱点是制造时工艺流程长，工作环境恶劣，严重污染环境。因此，开发一种对生态环境无污染的纤维素纤维生产方法，成为人们关注的热点。

20世纪70年代，荷兰开始研究用溶剂法纺丝制造纤维素纤维获得成功。英国经过多年的研究，终于在1989年实现了新型纤维素纤维的工业化生产，并将其产品注册为Tencel，同时给Tencel一个正式的学名Lyocell（莱赛尔）。

新型纤维素纤维Lyocell，其同样是以针叶树为主的木质浆粕等天然纤维素为原料，用溶剂纺丝法进行生产。在生产过程中，以有机溶剂NMMO（N-甲基吗啉氧化物）取代粘胶纤维生产过程中使用的有毒物质二硫化碳，同时该溶剂可循环利用，利用率可达99.5%以上。这就解决了纤维素纤维生产中有毒气体和污水对环境的污染问题，与现代人的环保意识相符，因而被称为绿色纤维或环保纤维。Lyocell纤维性能优异，其物理机械性能远远超过普通粘胶纤维，可与棉及合成纤维媲美，而且是一种性能优良的可生物降解的化学纤维。在再生纤维素纤维中，Lyocell纤维的聚合度较高，结晶度提高，具有高强、低伸、耐碱、杨氏模量提高等性能及纺织加工性、织物尺寸稳定性提高等特长。

Lyocell纤维面料具有以下一些优点：

①Lyocell纤维具有纤维素纤维的所有天然性能，在较短的时间内即可完全生物降解，不会造成环境的污染。

②Lyocell纤维具有较高的干强和湿强。强度接近于涤纶，湿强仍有干强的85%，比润湿的棉纤维强度高，因而具有良好的尺寸稳定性和洗涤稳定性，缩水率很低，在大多情况下具有洗可穿性。

③Lyocell纤维具有良好的悬垂性能，制成的织物具有特殊的流动感特征，因而制成的服装穿着效果独特。

④Lyocell纤维的截面呈圆形，表面光滑。其织物具有丝绸般的光泽，手感柔软光滑，具有良好的吸湿性、透湿性，同时易漂染，色泽鲜艳，穿着舒适如棉。

⑤Lyocell纤维织物的后处理方法比粘胶纤维更多，可以得到各种不同的风格和手感。利用其原纤化的特点，可制成具有高雅柔和光泽的桃皮绒面料。

但Lyocell纤维也存在一定的缺点，即摩擦后易起毛，目前正在进一步研究改进中。

Lyocell纤维的这些特点，使其成为服装用纤维的新宠，其服用性能集合成纤维、天然纤维的优点子一身，既有棉织物的舒适感，又被粘胶纤维织物的悬垂感，同时还有涤纶织物的强度，真丝织物的手感，其产品在国际市场上大受欢迎。

Lyocell纤维的应用较为广泛，可加工成机织物、针织物和非织造布，不仅有纯纺织物，还可与棉、麻、丝交织，被认为是21世纪代表性的服装面料。可用100%的Lyocell纤维纺纱，也可与棉、麻、毛、丝或合成纤维混纺，制成的产品富有光泽、光滑柔软以及良好的悬垂性、透气性等。还新开发成功了超细的Lyocell纤维，可生产高档针织产品。主要用于制作牛仔裤、男衬衫、夹克衫、套装、连衣裙、高尔夫球裤、窗帘、被单、睡衣裤；平针针织物主要用于制作套衫、运动衫、各种内衣等；在工业和非织造布中还可以用作特种纸张、过滤纸、工业过滤布、帘子线、高档抹布、人造麂皮、涂层基布、医用药签、医用材料基布、香烟过滤嘴芯等及纱布、用即弃织物等。

（2）莫代尔（Modal）

Modal纤维是一种比较流行的纤维素纤维。Modal纤维的生产同样采用天然原材料木浆，属变化型的高湿模量粘胶纤维。由于纺丝方法的不同，Modal纤维的超分子结构与粘胶纤维大有区别，它的干、湿强力和缩水率均比普通粘胶纤维好。与Lyocell纤维一样，用Modal纤维制成的各类织物色泽鲜艳，手感柔软、顺滑，并有丝质感。Modal纤维可生物降解，在这点上具备环保功能。值得注意的是，目前有大量报道称Modal纤维产品为绿色纺织品，有些产品还标有“绿色标志”。其实，Modal纤维是在高强高湿模量粘胶纤维Polynosic（波里诺西克，亦称富纤）基础上改进的纤维，仅在制造过程中磺化时使用的二硫化碳为34%～38%，比Polynosic纤维少了18%～20%，而二硫化碳仍为有害物质。因此，严格上说，Modal纤维是一种部分实现环保化的产品。

由于Modal是纤维素纤维，不含毒性物质，不会刺激皮肤，可生产出比蚕丝更细的长丝，因而是超薄面料的上选原料。Modal织物手感滑润、光泽高雅、吸湿性优良，是具有极高价值的环保材料，它可与多种纤维混纺，具有很强的改性能力。

Modal纤维是新一代环保型纤维。其优点是将天然纤维的质感与再生纤维的实用性合二为一，具有棉的柔软、丝的光泽、麻的滑爽，而且吸水性优于棉。织物又可自然分解，具有一定的环保性。用Modal纤维生产的各类休闲服装，以每年5%的递增速度畅销美国市场。奥地利又开发出了多种具有新型功能的莫代尔产品，如应用纳米技术开发的莫代尔抗菌纤维、抗紫外线纤维及彩色莫代尔纤维、超细莫代尔纤维等。

2.大豆纤维

大豆纤维是大豆蛋白纤维的简称，商品名为“天绒”，是由我国纺织科技工作者自主开发的纤维产品，并在国际上率先实现了工业化生产，使我国成为世界上唯一能生产这种最新纤维的国家，也是迄今我国获得的唯一完全知识产权的纤维发明。目前国内仅有一条工业化生产线，因为有五十多家名牌企业开发面料和生产服装而供不应求，致使大豆纤维格外走俏。

大豆纤维以将大豆浸出油后的废粕为原料，利用生物工程新技术，把豆粕中的球蛋白提取提纯，通过助剂、生物酶的作用，使提纯的球蛋白改变空间结构，再添加羟基和氰基高聚物，配制成一定浓度的蛋白纺丝液，经熟成后，用湿法纺丝工艺纺成单纤为0.9～3.0dtex的丝束，通过醛化稳定纤维的性能，再经过卷曲、热定型、切断即可生产出各种长度规格的纺织用高档纤维。大豆蛋白纤维可称为是新世纪的“绿色纤维”。

大豆纤维既具有天然蚕丝的优良性能，又具有合成纤维的机械性能，它的出现既满足了人们对穿着舒适性、美观性的追求，又符合服装免烫、洗可穿的潮流。业内人士称其为“人造羊绒”、“新世纪的健康舒适型纤维”等。用该种纤维织成的织物有以下特点：

（1）外观华贵：服装面料在外观上给人们的感觉体现在光泽、悬垂性和织纹细腻程度三个方面。大豆纤维面料具有真丝般的光泽，清爽怡人；其悬垂性极佳，给人以飘逸脱俗的感觉；用高支纱织成的织物，表面纹路细洁、清晰，是高档的衬衣面料。

（2）舒适性好：大豆纤维面料不仅有优异的视觉效果，而且在穿着舒适性方面更有着不凡的特性。以大豆纤维为原料的针织面料手感柔软、滑爽、轻，如真丝与山羊绒混纺的感觉，其吸湿性与棉相当而导湿透气性远优于棉，保证了穿着的舒适与卫生。

（3）染色性好：大豆纤维本色为淡黄色，很像柞蚕丝色。它可用酸性染料、活性染料染色，尤其是用活性染料染色，产品颜色鲜艳而有光泽，同时耐日晒、耐汗渍牢度又非常好，与真丝产品相比，解决了染色鲜艳与染色牢度差的矛盾（真丝产品耐日晒、耐汗渍牢度极差，很容易褪色）。

（4）物理机械性能好：大豆纤维的单纤断裂强度在3.0cN/dtex以上，比羊毛、棉、蚕丝的强度都高，仅次于涤纶等高强度纤维，而线密度可达到0.9dtex。目前，用1.27dtex的棉型纤维在棉纺设备上已纺出6dtex的高质量纱，可开发高档的高质高密面料。由于大豆纤维的初始模量偏高，而沸水收缩率低，故面料尺寸稳定性好。在常规洗涤下不必担心织物的收缩，抗皱性也非常出色，且易洗快干。

（5）具有保健功能性：大豆纤维与人体皮肤亲和性好，且含有多种人体所必需的氨基酸，具有良好的保健作用。在大豆纤维纺丝工艺中加入定量的有杀菌消炎作用的中草药与蛋白质侧链以化学键相结合，药效显著且持久，避免了棉制品用年整理方法开发的功能性产品药效难以持续的缺点。(www.xing528.com)

我国正在积极开发大豆纤维面料，已确定其为产业化及产品开发一条龙项目和国家重点技术创新项目。已研制成功大豆丝提花绸、大豆蛋白丝、蛋白缎、舒雅花呢、雪纺、生态蛋白丝呢绒、弹力蛋白丝重绉等系列产品，通过与真丝、羊毛混纺，还可以满足不同用户的需求。

由于大豆纤维的主要原料为来自于自然界的大豆粕，原料数量大且具有可再生性，不会对资源造成掠夺性开发。大豆纤维在生产过程中所使用的辅料、助剂均无毒，且大部分助剂和半成品纤维均可回收重新使用，而提纯蛋白后留下的残渣还可以作为饲料，其生产过程完全符合环保要求，不会对环境造成污染。因此，大豆纤维是一种绿色环保纤维。

3.甲壳素纤维

在日常生活中，人们吃完海鲜往往把螃蟹、大虾的外壳当做废料抛弃，腥味冲天且污染环境。国内外科学家从虾、蟹、蛹及菌类、藻类的细胞中提炼出这种宝贵的天然生物高聚物，根据分子结构的不同，又称为甲壳质（几丁质）和甲壳胺（壳聚糖），并可制成甲壳素纤维。它的分子结构与纤维素的结构非常相似，这类高聚物具有较好的生物相容性及生物降解性，对人体无毒。甲壳素在大自然中每年生物合成量高达数千亿吨，是一种取之不尽用之不竭且用途广泛的再生资源。每年其生物合成量为100亿吨，是地球上第二大再生资源。甲壳质纤维不仅具有很强的反应性能及耐热、耐碱、耐腐蚀、可生物降解等特点，而且与人体有极好的生物相融性，可被生物体内的溶菌酶分解而吸收，还具有消炎、止血、镇痛的作用，可用于做人造皮肤、缝合线及针织保健内衣。目前日本在甲壳质研究与开发方面处于国际领先地位，主要用于医疗卫生领域，而作为纺织材料的成本太高，拟通过甲壳质纤维与其他纤维共混，以降低成本，扩大应用领域。

为了开发可用于普通服装的经济实用的含甲壳素的纤维，上海与吉林合作开发出粘胶与甲壳素混合制成的甲壳素粘胶纺织品，适用于做内衣、童装、工作服和床上用品等。

4.玉米纤维

玉米纤维，也称聚乳酸纤维或PLA纤维，商品名为Lactron。它是以玉米淀粉发酵形成的乳酸为原料，经脱水反应制成的聚乳酸溶液纺丝后所制成的可生物分解的纤维。由于玉米纤维不使用石油等原料，又能生物分解，因此不会对环境造成污染。使用废弃后可作为土壤改良剂再利用。

据日本《纤维科学》杂志介绍，玉米纤维的初始原料淀粉再生循环周期短，为1～2年。该纤维从初始原料到产品的循环过程如下：从淀粉开始制成乳酸，然后制成PLA纤维，它使用后的废弃物埋在土中或水中，可在微生物分解下生成碳酸钙和水，它们在阳光下，通过光合作用又会生成起始原料淀粉。这样一个循环过程既能重新得到玉米纤维初始原料淀粉，又借助光合作用减少了空气中二氧化碳的含量，如果废弃后燃烧处理，玉米纤维的燃烧值也较低，几乎与纸相同，而且燃烧后不会生成氮的氧化物等气体，对垃圾焚烧炉的损害也比较轻。

作为新兴的纺织服装原料，玉米纤维被誉为“21世纪的环境循环材料”，具有与传统的锦纶（PA）以及涤纶（PET）类似的物理性能。

玉米纤维的特征如下：

（1）良好的形态保持性：当玉米纤维与棉混纺时，获得的织物具有类似于涤棉纺织物的性能；当与羊毛混纺时，织物形态稳定、抗皱性以及光亮度、穿着性能均良好。

（2）较好的光泽度：较低的折射率使其产生优雅的真丝般的光泽，形成的织物高雅华贵。

（3）具有丝绸般的手感。

（4）良好的芯吸性能：虽然吸湿率不高，由于芯吸效果明显，使产品在吸水、吸潮性能以及快干效应方面明显，与皮肤接触不发粘，使人感觉干爽。

日本已将玉米纤维与棉、羊毛混纺，或将其长纤维与棉、羊毛或粘胶纤维等生物分解性纤维混纺，制成服装用织物，生产出具有丝绸般外观的T恤、夹克衫、长袜、动感服装、军服、内衣、运动衫及礼服等。

5.牛奶纤维

20世纪末期，日本首先成功地研制开发了牛奶纤维。为防止技术机密泄露，日本向新加坡、韩国、中国内地和香港等国家和地区出口的都是半成品或成品。而后，意大利、法国也开始生产牛奶丝面料和服装。我国在1995年由上海成功开发出牛奶纤维，如今已有江苏、黑龙江等地可生产牛奶纤维。

牛奶纤维的制造原理是，牛奶通过压缩抽去水分和分解脂肪，剩下的牛奶蛋白溶入特殊液体，通过纤细的喷孔，进入定型药水内，干后即成为牛奶纤维。市场上称其为“牛奶丝”或“牛奶绒”等。

由于牛奶纤维含有丰富的蛋白质，与人体的肌肤最为协调，因此，用它制成的内衣裤，不仅充满牛奶的爽感，而且轻盈柔软，透气性强，穿着特别舒适。

牛奶纤维及其产品的性能特点如下：

（1）牛奶纤维织成的织物，悬垂性、通透性都相当好，吸水率是棉的2倍，兼有天然纤维的舒适和合成纤维的牢度。面料柔软滑爽、透气爽身、悬垂飘逸。

（2）牛奶纤维制成的内衣裤具有矫正身形的功能，其原理是利用推拔手法使人体各部分肌肉维持在一个正确的姿势，久而久之便能达到健康而美好的体态。

（3）牛奶纤维原料中含有17种氨基酸，保湿因子的分子结构中多含羟基，能保持皮肤最外面角质层的水分含量，因此，面料具有独特的润肌养肤、抗菌消炎的功能。国内自己研制的牛奶纤维织物制成的牛奶衣，夏天穿，透气、导湿、爽身、出汗无味；冬天穿，轻松滑爽又保暖；春秋天穿，有轻盈飘逸的美感。

6.再生蜘蛛丝纤维

蜘蛛丝和蚕丝相似，也是来自于自然界的动物丝，并且蜘蛛丝具有高强度、高韧性、高弹性、良好的耐热性能及与人体良好的相容性等，这些优良的性能引起了各国学者的广泛关注。

据研究表明，蜘蛛丝具有促进伤口痊愈的功能，因此其在伤口包覆材料方面获得了广泛的应用，如脉管伤口修复材料、止血敷料、止血片、止血胶和缝线等。同时，蜘蛛丝无与伦比的韧性也是一种很有价值的性能，可以减少丝线断裂的可能性，同时很小的细度可以改善缝线的使用性能，特别适用于眼科、神经科等精细的手术。

除了伤口包覆材料外，蜘蛛丝在永久植入人体的器官以及痊愈后被吸收方面也将有巨大的潜力，如用作韧带和肌腱的修复移植、动静脉移植以及其他人体器官（食管、气管、肠、胆管等）的替代品、心脏阀门、整形整容外科手术用材料等。

如果将其他材料与蜘蛛丝复合，可以制成功能性复合材料，以增加蜘蛛丝的用途，如将蜘蛛丝浸入含有纳米级的超顺磁性微粒的溶液中，可以制成具有磁性效果的超细纤维，这种纤维可以制成功能性织物；利用静电纺丝方法，将各种纳米级微粒加入聚合物溶液中，可以制得各种具有不同功能的再生蜘蛛丝纤维，进一步扩大了蜘蛛丝的应用领域。