加快新型纤维素纤维及其纺织品的开发

http://www.texnet.com.cn/ 2013-09-14 11:15:10 来源:中国纺织网

内容提要:世界人口的快速增长给纺织原料的供应带来了很大的困难.棉花的种植土地要逐步让位于粮食. 纺织原料的供应势必要进一步考虑发展差别化化纤及新的纤维素纤维的发展. 竹纤维就是新开发的纤维素纤维.竹纤维的竹材生长期很短,每天能长1米高,有的成材高达30米,每两到三年即可砍伐,砍伐后仍可继续生长。由于具竹材粘胶纤维有比普通粘胶纤维有更好的吸湿性、透气性、染色性及悬垂性,而且含有天然的抑菌抑制微生物和抗紫外线的等性能,因此竹材纤维具有很大的发展潜力。本文对发展竹纤维、麻纤维及其纺织品进行了比较详细的研讨。

关键词:竹纤维、抑菌和抗紫外线性能、吸湿性、透气性、染色性、悬垂性、防紫外线功效

一 世界人口的增加表明对纺织材料需求总量的增加,

20世纪末,世界人口总数为60亿,人均对纤维的需求量从2.5公斤增加到8公斤,欧美国家人均纤维消费量分别为21.5公斤和37.2公斤,而亚洲纤维消费能力不足6公斤,但根据亚洲人口增长速度及经济增长速度,未来纺织工业市场要以亚洲为主,目前亚洲聚脂纤维长丝产量占全球总量的70%。2003年已上升到80%,总量超过110万吨,聚脂短纤维目前占全球总量的42%,2003年已上升到70%,总量已超过95万吨。全部合成纤维产量占全球纺织纤维总量的53%。全球总的纤维需求量将达到5800万吨—6200万吨,如果仍按每人8公斤计算,2050年以后的纤维总量要达到1.4亿吨并逐年因人口的快速增长而增加。

1、天然纤维与化学纤维比率的变化:

20世纪人均纤维消费量为8公斤,目前化学纤维(合成纤维、人造纤维素纤维)占5公斤,天然纤维占3公斤,21世纪纤维消耗量的增加中几乎全部为化学纤维,虽然天然纤维对生态环保有利,但目前天然纤维在世界纤维总消费量的比率已低于化学纤维,据近期统计,化纤与天然纤维的比率已改变为52:48,中国的化学纤维与天然纤维的比率为65:35。化学纤维开始突破与天然纤维的对等平衡的的比例,化纤比例已居领先地位, 21世纪能否继续保持天然纤维消耗量是21世纪所面临的问题。

2、假如2050年世界人口达到80-120亿,必须研究解决一系列相关问题,首先人口的快速增长,必须优先安排粮食与天然纤维的种植面积.更要加快差别化纤维及天然纤维素纤维的发展.满足人口的快速增长对纺织品的要求。

二 要加快发展竹纤维

在纤维素纤维中,除了已生产应用的粘胶纤维、LYocell、tencell及Model纤维外,新研制开发的竹材再生纤维素纤维具有许多优势

1、竹材资源丰富:竹材生长期很短,每天能长1米高.有的成材高达30米每两到三年即可砍伐,砍伐后仍可继续生长。预计每亩地年产竹材20吨,可生产6吨竹质纤维。我国的竹材资源十分丰富,特别分布在我国西南地区。全国竹材面积421万公顷,竹材储蓄量1.27亿吨占全世界竹材资源的30%,东南亚地区也是竹材的盛产地.我国计划在15年内将扩建和改建竹林基地120万公顷。因此是我国发展竹质纤维的有利的天然条件。是我国发展再生纤维素纤维的新的方向

毫无疑问,本世纪20年代将出现许多新的纤维原料来取代普通天然纤维,像目前新开发的竹纤维等都是新的纤维素纤维原料。

2、目前竹纤维的生产技术有以下几个工艺

⑴、传统的粘胶纤维的生产工艺生产竹材粘胶纤维:由于具竹材粘胶纤维有比普通粘胶纤维有更好的吸湿性、透气性、染色性及悬垂性,而且含有天然的抑菌和抗紫外线性能,因此竹材粘胶纤维具有很大的发展潜力。竹材粘胶纤维的生产工艺目前大部分仍延用普通粘胶纤维的生产工艺,这并不是一条好的生产工艺,生产过程会产生对环境的污染。生产的竹材粘胶纤维还含有少量的残硫。

(2)、目前已有可生产出无污染纯绿色的竹材粘胶纤维的绿色生产工艺技术.。它是采用水解一碱法及多段漂白精制而成浆粕,经人工催化,将甲种纤维素含量在35%左右的竹浆纤维素(粗竹浆)提纯到93%以上,(细竹浆)在满足纤维生产要求的基础上,再由化纤厂经湿法纺丝加工制成竹纤维。产品性质要比普通粘胶纤维好.干强.湿强都比普通粘胶纤维高.对环境无任何污染.完全可生物降解,竹纤维来自自然而又完全回到自然. 这种竹材粘胶纤维的最终产品由有于具有许多特异功能,可用于制做浴巾.毛巾.床上用品,医务及病员服装.鞋垫.睡衣.休闲衣.T-血衫.袜子等。

概括起来,这种新的生产绿色竹材纤维的绿色生产工艺流程是:原竹—粗竹浆—细竹浆—纺丝-竹纤维—供纺织厂纺纱及织布。

3、国内外大部分停留在一种竹质粘胶纤维的研究开发阶段。现在这种纤维在纺纱设备上已可成功纺纱及织布,并有竹纤维与毛混纺、竹涤混纺、竹绢纤维色织和针织面料等产品的开发,一些产品已经投入市场。

4、除了生产竹质粘胶粘纤工艺外,还可像麻纤维那样脱胶工艺的生产方法生产出半脱胶的竹纤维,由于单根竹纤维长度只有2毫米,生产竹纤维的脱胶工艺还需要进一步的研究。半脱胶的竹纤维许多好的特性,在服装、毛巾、浴巾、无纺布以及装饰布等领域的都有广泛的适应性,用途很广,是部分取代棉纤维及普通粘胶纤维的优质原料。

5、竹纤维的另一用途是竹碳纤维,竹碳是以五年以上的毛竹为原料经30天近1000度高温烧制而成的细密多孔的微细竹碳粉(颗粒),具有超强的吸附能力,富含微量原素,可产生负离子。释放远红外线及屏蔽电磁波辐射的功能,还能净化空气,调湿防霉,消除异味.用含有这种材料的纤维做纺织内衣,还可促进人体血液循环及新陈代谢,消除疲劳。我国及国外一些研究机构及工厂正在研究竹碳纤维在纺织服装上的应用.将竹碳以高科技的方法制成纳米级精细粉末并均匀的分布在粘胶液或涤纶液中,然后将带有纳米级精细粉末竹碳的粘胶纺成粘胶长丝或切成一定长度的短纤.使粘胶纤维成为功能性高的纤维, 用这种功能性的高级纤维可以纺织成的内衣具有天然的抑菌和抗紫外线.促进人体血液循环及新陈代谢,消除疲劳的功能及,具有产生负离子释放远红外线及屏蔽电磁波辐射的功能。

6、假如应用生产LOCELL纤维的生产技术加工生产竹材粘胶纤维,可消除对环竟的污染.进一步提高竹材粘纤维的性能.我国在十二五期间应加快LOCELL纤维的生产技术的研制与开发。并应用这种技术加工生产竹材粘纤维及麻纤维为原料的在生纤维,部份替代传统的天然纤维。由于竹纤维生长期快,纤维本身又具有许多优点,因此今后我国应该大力开发生产竹纤维及其纺织品,逐步替代部份棉花及普通粘胶等纤维。应用LOCELL纤维的生产技术加工生产竹材粘胶纤维,不仅可消除对环竟的污染。而且还可比棉花种埴节约大量的水。也取消了化肥。

7、从满足市场的需求从长远观点看,加快化学纤维,特别是差别化纤维以及竹纤维等新型纤维素纤维的发展速度是21世纪纺织工业的战略任务。

三 竹纤维的物理性能

表1竹纤维的物理性能(日本资料))(企业标准)(试验条件:温度:20度:相对湿度:65%)

  竹纤维的物理性能 单位 数椐   竹纤维的物理性能 单位 数椐
1 干强 cn/dtex 2.33 8 含油纤维 毫克/100克 0
2 湿强 cn/dtex 1.37 9 干强偏差系数 CV% 13.42
3 断裂伸长 % 23.8 10 疵点 毫克/100克 6.4
4 线性密度偏差 % -1.8 11 残硫 毫克/100克 9.2
5 长度偏差 % -1.8 12 白度 % 69.6
6 超长纤维 % 0.2 13 回潮 % 13.3
7 超长切断量 mg/100g 6.2 14 含油 % 0.17

注:1.等级:A   2.表内数据均为参考

表2   竹纤维与其它纤维素纤维的物理机械性能对比表

特性 干强CN/dtex 湿强CN/dtex 伸长率% 湿伸度率% 初始模量N/tex 吸水率%
2.1 1.2 24 29 4.4 75
1.9-3.1 2.2-3.1 7-.10 8.-13 6-8.2 45-55
粘胶 1.5-2.0 0.7-1.1 18-24 21-29 3.53-5.29 55-90
富强纤维 3.4-3.6 1.9-2.1 9-10 11-13 7.06-7.94 55-70
天丝 4.2-4.4 3.7-4.1 14-16 16-18 11 65-70
大豆蛋白纤维 3.8-4.0 2.5-3.0 18-21   7-13  
甲壳素纤维 0.97-2.73 0.35-1.23 8-14 6-12    

竹纤维的物理能从表1表2中可看出基本上与普通粘胶纤维接近。但干湿强要比普通粘胶纤维高,吸湿率高。

干湿伸长率%比普通粘胶纤维大 . 竹纤维的特性在于具有有良好的渗透性能及导湿和吸放湿性能.其吸湿透气性居各纤维之首: 竹纤维中含有天然的抗菌物质,竹原纤维具有较强的抗菌和杀菌作用不需要另外添加抗菌物质可自然杀菌70% 具有天然、环保、持久、保健等特点:由于竹纤维中含有叶绿素铜钠,叶绿素铜钠是安全、优良的紫外线吸收剂,因而竹纤维织物具有良好的防紫外线功效,抗紫外线功能比棉强20倍:竹纤维还含有竹蜜和果胶成分,该成分对皮肤健康有益。通过对竹纤维表面性质的研究表明,竹纤维纺织品的服用性能良好,穿着时有一种清凉如水的感觉,一般要比棉制品低1-2度: 竹纤维还具有优良的染色性、反弹性、悬垂性、耐磨性;同时,纤维光泽亮丽,手感柔软,穿着舒适清凉、轻柔挺括、光滑,强力高,是一种良好的生态原料。

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