再生纖維素纖維擷英

　　戴受柏（青島市紡織工程學會）整理
　　再生纖維素纖維是由纖維素溶液或纖維素衍生物再生的一類纖維素的統稱。
　　一、第一代再生纖維素纖維
　　再生纖維素纖維的發展總體上可以分為三個階段，形成了三代產品。第一代是粘
　　膠纖維，1891年，克羅斯(Cross)、貝文(Bevan)和比德爾(Beadle)等首先制成纖維素黃酸鈉溶液，由于這種溶液的粘度很大，因而命名為"粘膠"。粘膠遇酸后，纖維素又重新析出。根據這個原理，在1893年發展成為一種制備化學纖維的方法，這種纖維被命名為粘膠纖維。到1905年，米勒爾(Muller)等發明了一種稀硫酸和硫酸鹽組成的凝固浴，實現了粘膠纖維的工業化生產。
　　普通粘膠短纖維雖具有優良的服用性能和廣泛的適用范圍，但也存在一些嚴重缺
　　點，主要是在濕態時劇烈溶脹，使纖維的斷裂強度顯著下降，在較小的負荷下就容易伸長(即濕模量很低)。因此，織物洗滌時受到揉搓力容易變形，干燥后強烈收縮，尺寸很不穩定。又由于普通粘膠短纖維不耐堿，經堿溶液處理后，強度和濕模量明顯下降，斷裂伸長上升，纖維素劇烈溶脹并有部分溶解。因此，普通粘膠短纖維與棉的混紡織物不能經受改善織物外觀的絲光處理。普通粘膠短纖維的另一缺點是，織物進行染色加工時必須采取松式，因為濕模量較低，如在張力下進行染色加工，織物在使用時劇烈收縮，因此，染色加工不便連續進行。
　　銅氨纖維是一種再生纖維素纖維，它是將棉短絨等天然纖維素原料溶解在氫氧化
　　銅或堿性銅鹽的濃氨溶液內，配成紡絲液，在凝固浴中銅氨纖維素分子化學物分解再生出纖維素，生成的水合纖維素經后加工即得到銅氨纖維。銅氨纖維的截面呈圓形，無皮芯結構，纖維可承受高度拉伸，制得的單絲較細，所以面料手感柔軟，光澤柔和，有真絲感。銅氨纖維的吸濕性與黏膠纖維接近，其公定回潮率為11%，在一般大氣條件下回潮率可達到12%--13%，在相同的染色條件下，銅氨纖維的染色親和力較黏膠纖維大，上色較深。銅氨纖維的干強與黏膠纖維接近，但濕強高于黏膠纖維，耐磨性也優于粘膠纖維。由于纖維細軟，光澤適宜，常用做高檔絲織或針織物。其服用性能較優良，吸濕性好，極具懸垂感，服用性能近似于絲綢。
　　醋酯纖維分為二型醋酯纖維和三醋酯纖維兩類。通常醋酯纖維即指二型醋酯纖維。它是人造纖維的一種，一般用精制棉子絨為原料制成三醋酸纖維素脂，溶解在二氯甲烷中成仿絲溶液而用干紡法成形，耐光性較好，染色性能較差，一般制成短纖維，可用作人造毛。也可制成強力醋酸纖維。醋酯纖維由瑞士人H.德雷富斯和C.德雷富斯兄弟開發。他們將生產清漆用醋酸纖維素溶于丙酮后經噴絲頭壓出，在熱空氣流中溶劑揮發，細流形成纖維。在20世紀20年代投入工業生產。
　　二型醋酯纖維以三醋酸纖維素部分皂化所得的二醋酸纖維素(酯化度為230～
　　250，溶于丙酮)為原料，經紡絲加工制得。二型醋酯纖維的吸濕性能良好，回潮率為6%，能用分散染料染色，并具良好的穿著性能。長絲光澤優雅，手感柔軟，有良好的懸垂性，酷似真絲，適于制作內衣、浴衣、童裝、婦女服裝和室內裝飾織物等，還可做香煙濾嘴。短纖維用于與棉、羊毛或合成纖維混紡，但在濕態下強度降低40%～50%，纖維在140～150℃時開始變形，176℃發生粘結。其中空纖維(見化學纖維)具有透析功能，可用于醫療和化工凈化、分離等。二型醋酯纖維長絲常用干法紡絲制得。將二醋酸纖維素溶解在含少量水的丙酮溶劑中，配成濃度為22%～30%的紡絲液，經過濾和脫泡后送去紡絲。紡絲液細流與熱空氣流接觸，溶劑揮發，形成絲條，經拉伸制得纖維。短纖維以濕法紡絲制得。紡后需經水洗和凈化處理。
　　三醋酯纖維以纖維素完全乙?；玫娜姿崂w維素（酯化度為270～300，不溶于丙酮）為原料，經紡絲制得。其性能與二型醋酯纖維相似，但濕態下強度降低達30%，耐熱性較優，經熱處理后能在240～250℃下不變形，回潮率僅為3.2%，但耐磨性較差。三醋酯纖維長絲一般也用干法紡絲制得，溶劑由二氯甲烷和少量乙醇組成，紡絲液濃度20%～22%，也可采用均相乙酰化所得三醋酸纖維素溶液為紡絲液，紡絲溫度稍低。短纖維也以濕法紡絲制得。
　　醋酸纖維誕生于20世紀初，于20世紀20年代初由英國試制成功并實現工業化生產，目前在纖維素纖維中是僅次于粘膠纖維的第二大品種。目前全球醋酸纖維總產量約為75~80萬噸，占世界化纖總產量的3%，占纖維素纖維產量的35%左右，其中煙用絲束約55~57萬噸，紡織用醋酸纖維約21~25萬噸。全球有醋酸纖維生產廠家20余家，主要生產廠家有美國的Celanese公司，占45%，EastmanKoclak公司，占9.3%，S.Amereic公司，占5.5%，意大利的Novaceta公司，占15.6%，日本的三菱醋酸纖維公司，占6.0%，帝人公司，占5.2%以及英國的考陶爾茲公司等，約占世界總產量的90%左右。
　　醋酸纖維的密度比粘膠纖維的要小，和滌綸的較為接近；強度是三種纖維中最低的，而且濕態下的強度損失較大，剩余強度約為干強的70%，和粘膠的濕態強度差不多。因此，在醋酸纖維的拉伸和濕加工時一定要采取溫和的方式。但是醋酸纖維的斷裂伸長和粘膠相比要高，濕態下伸長更大。因此，醋酸纖維的彈性相對較好，類似于蠶絲，羊毛。沸水收縮率較低，但是高溫處理會對纖維的強力和光澤等性能造成影響，因此溫度不宜超過85℃?；爻甭室陀谡衬z纖維，但是遠遠高于聚酯纖維，介于粘膠和聚酯之間。也就是說醋酸纖維既具有一定的吸水性，又具有吸水后快速脫去的性能。醋酸纖維的軟化溫度和熔點與聚酯相比較為接近，具有類似合成纖維的熱性能；松弛條件下的干熱處理不會對纖維的性能造成影響。
　　醋酸纖維的耐酸穩定性較好，常見的硫酸、鹽酸、硝酸在一定濃度的范圍內對纖維的強力、光澤和伸長等都不會造成影響；但是可以溶解于濃硫酸、濃鹽酸、濃硝酸。醋酸纖維對堿劑非常敏感，尤其是二醋酸纖維，遇到強堿后，容易發生脫乙?；瞻孜幕涝斐芍亓繐p失，強力和模量也隨之下降。因此，處理醋酸纖維的溶液，其pH值不宜超過7.0。在標準洗滌條件下，具有很強的抗氯漂白性能，還可用四氯乙烯進行干洗。
　　醋酸纖維雖然來源于纖維素，但是在酯化過程中，纖維素葡萄糖環上的極性羥基很大一部分被乙酰基取代成酯，因此，纖維素纖維染色常用的染料對醋酸纖維幾乎就沒有親和力，難以上染。從理論上來說，醋酸纖維通過部分皂化還原出原來的羥基后，則也是可以用直接、活性等染料進行染色。但是，這是不可行的。此外，因為纖維素醋酸酯上的羰基氧原子及殘留的羥基帶有一定量的負電荷，所以也有人實驗用陽離子染料對二醋酸纖維染色，但結果表明，只能染得淺色。醋酯纖維的染色性能與聚酯或尼龍較相似，只有精細分散的非水溶性染料才可以在一定溫度的條件下進入醋酸纖維內部，對纖維上染。最適合醋酯纖維用的染料是低分子量且染色上染速率相近的分散染料。而實際上，第一支分散染料的誕生也是由于醋酸纖維染色的需要。用分散染料染出的醋酸纖維或織物色澤鮮艷亮麗，勻染效果好，染料吸盡率高，色牢度也高，而且色譜齊全。
　　人造纖維的主要品種有:①粘膠纖維1848年J.默塞發現棉纖維素被濃堿液浸漬后，化學反應靈敏性增加。此后英國人C.克羅斯和E.貝文用二硫化碳與堿纖維作用獲得溶解性纖維素黃酸酯，從而制得粘膠纖維。后來出現了離心罐式繞絲器，使粘膠維有了工業化生產的條件。②硝酸酯纖維，又稱硝酸人造絲。1855年，英國人將纖維素硝化后溶解成膠液并擠壓成絲。1884年，脫硝方法研究成功，硝酸法制造人造絲正式投產。③醋酯纖維，將棉短絨在以冰醋酸為主的試劑中醋化形成纖維素醋酸酯,溶解在三氯甲烷的漿液中經過紡絲獲得三醋酯纖維。如將纖維素醋酸酯局部皂化，則獲得溶于丙酮的纖維素醋酸酯，紡絲后所得纖維稱二醋酯纖維。④銅銨纖維，采用氫氧化四氨銅溶液作溶劑，將棉短絨溶解成漿液紡絲制得的人造絲。絲質精細優美，但成本較高。⑤人造蛋白質纖維，英國人最早研究從動物膠中提取蛋白制造人造蛋白纖維。1935年意大利有人試驗從牛乳中提取乳酪素，制成人造羊毛。此后，一些國家相繼以大豆蛋白、花生蛋白制取人造纖維獲得成功。由于這類纖維的實用性能和制造成本存在問題，產量極少。
　　上述纖維均為第一代再生纖維素纖維。
　　二、第二代再生纖維素纖維
　　為了克服上述缺點，20世紀50年代開始實現工業化生產的高濕模量粘膠纖維，除具有高強力、低伸長和低膨化度外，其主要特點是具有較高的濕模量，因此有高濕模量粘膠纖維之稱。粘膠纖維可分為普通型、強力型和高性能型。強力型粘膠纖維中,干態強度超過30.0cN/dtex的長絲稱強力絲；超過38.0cN/dtex的稱超強力絲；超過44.1cN/dtex的稱二超強力絲;超過48.5cN/dtex的稱三超強力絲；超過53.0cN／dtex的稱四超強力絲。高性能粘膠纖維中，在濕態下彈性模量較高的纖維，稱波里諾西克纖維，也稱高濕模量纖維，中國稱富強纖維，簡稱富纖。濕模量介于普通型纖維和波里諾西克纖維之間，但具有較高勾結強度、脆性較小的纖維，稱改良型高濕模量纖維。由于高濕模量粘膠纖維具有優良的物理機械性能，因此有人稱它為第二代再生纖維素纖維。主要有兩個品種：
　　(1)波里諾西克(Polynosie)纖維，亦稱為經典高濕模量纖維，包括日本研發的虎
　　木棉。特點是濕態斷裂強度和濕模量特別高，但這種纖維生產工藝復雜，成本高，而且斷裂伸長較小，勾結強度和耐磨性能較差。1950年開始工業化生產，后來美國和西歐也有生產，美國的商品名為贊特雷爾（Zantrel），西歐的商品名為Z-54。目前世界上只有日本的東洋紡和富士紡兩家公司在生產波里諾西克，東洋紡的商品名為Tufcel，富士紡的商品名為Junlon。我國的商品名稱為富強纖維。
　　(2)變化型高濕模量粘膠纖維，簡稱為高濕模量纖維(或稱為HWM纖維)。這類纖維的干強力和濕強力略低于波里諾西克纖維。但斷裂伸長較高，勾結強度特別優良，濕模略低于波里諾西克纖維，但與棉大致相同。已基本克服上述普通粘膠短纖維的幾項嚴重缺陷，而且克服了波里諾西克纖維勾強較差、脆性較大的缺點。
　　Modal纖維是奧地利蘭精(Lenzing)公司以中歐森林中的山毛櫸木漿粕為原料制成，采用高濕模量粘膠纖維的制造工藝，從其性能看它屬于變化型高濕模量纖維。
　　具有以下特點：
　　(1)采用純度較高，分子量較大的漿粕，以提高產品的強度；
　　(2)為減少纖維素分子在加工中的降聚，富強纖維應該在常溫下進行浸漬和粉碎，粉碎后的堿纖維素一般不經過老成工序，以避免纖維素降解。
　　(3)紡絲凝固浴組成也與粘膠纖維生產不同，采用在低酸、低鹽紡絲浴。
　　(4)凝固浴溫度和紡絲速度都比粘膠纖維低。
　　(5)在進行堿纖維素的磺酸化反應時，使用較多的二硫化碳，其用量為纖維素的45%。
　?。?）富強纖維的拉伸度比普通粘膠纖維高，而且不用普通傳統的一級拉伸方式，而是采用多級拉伸（三級或五級），這樣拉伸比較緩慢，纖維內部結構比較穩定，內應力較小。
　　因此：
　　(1)強度大，也就是說富強纖維織物比粘膠纖維織物結實耐穿。
　　(2)縮水率小，富強纖維的縮水率比粘膠纖維小1倍。
　　(3)彈性好，用富強纖維制作的衣服比較板整，耐折皺性比粘膠纖維好。
　　(4)耐堿性好，由于富強纖維的耐堿性比粘膠纖維好，因此富強纖維織物在洗滌中對肥皂等洗滌劑的選擇就不像粘膠纖維那樣嚴格。
　　三、第三代再生纖維素纖維
　　第三代再生纖維素纖維是以20世紀90年代推出的短纖Tencel(天絲)、長絲Newcell為代表。國際人造纖維標準化局（BISF）將Lyocell纖維作了定義：一種用有機溶劑紡制而成的新的纖維素纖維的通稱，包括長絲、短纖維、薄膜等。溶劑紡絲不同于傳統的纖維素酯化，在纖維素溶解與紡絲時不生成纖維素衍生物。Lyocell纖維已經通過國際化標準組織（ISO）備案，被列為與Gupro、Model、Viscose、Acetate、Triacetate并列的六大纖維素纖維成員之一。NMMO工藝的基礎是基于氧化胺類化合物在特定條件下可以溶解纖維素,纖維素可從該溶液中再生出來。1969年公開的專利N-甲基-嗎啉-N氧化物（NMMO）已被證明是合適的溶劑，從上個世紀七十年代開始，荷蘭AkzoNobel公司開始研究溶劑法紡絲制造纖維素纖維，以NMMO為纖維素的溶劑，1992年又研發了Lyocell長絲產品，注冊商標“Newcell”。
　　德國Thuringian紡織和塑料研究所（簡稱TITK）發展了溶劑紡絲法的生產工藝,1998年與德國Zimmer工程公司合作建立了中試試驗、示范工廠，規模為300～800噸/年。
　　英國Courtaulds公司1980年起開發NMMO新溶劑紡絲技術，1988年小批量的生產Tencel纖維，1992年開始在美國建成第一家萬噸級工業化生產廠，產品商品名為“Tencel”(我國音譯為“天絲”)。曾經一度成為Lyocell纖維的世界主體生產企業。
　　奧地利Lenzing公司于1986年開始研究Lyocell纖維的生產工藝技術，1997年在國內建成第一條纖維生產線，商品名為“LenzingLyocell”。目前，Lenzing并購了Courtaulds的Lyocell纖維項目并繼續使用“Tencel”品牌，成為世界規模最大的、完全占有“天絲”市場的生產企業。
　　四、三代再生纖維素纖維性能比較
 

　　五、再生纖維素纖維的延伸產品
　　為了提高再生纖維素纖維性能，尤其提高再生纖維素纖維的功能性方面近期出現不少新的產品，典型的有：
　　Viloft纖維：“VILOFT”纖維是由木質素制成的再生纖維素纖維，纖維具有獨特的扁平纖維截面，具有肌膚般的柔軟舒適；織物中有大量的空間氣囊，能抵御寒冷的強烈襲擊，具有一定的保暖性；優良的芯吸、濕氣調節功能，具有良好的吸濕透氣性；原材料來自天然的木質素，給人以回歸自然的感覺。
 

　　優良的纖維特性：
　　獨特的扁平纖維截面，具有肌膚般的柔軟舒適；構造大量的空間氣囊，能抵御寒氣的強烈襲擊；優良的芯吸、濕氣調節功能，讓您的肌膚盡情呼吸；來自純天然的木質素，給人以回歸自然的感覺；舒適美觀的保暖內衣，盡顯美好身段；穿著輕盈、洗滌打理方便，輕松自在。
　　圣麻：以麻材為原料，經過一系列的物理化學處理而制成，有許多優異的性能，并且具有其它再生纖維素纖維沒有的抗菌、防霉、保健的功能。
　　圣麻纖維截面呈梅花形和星形，有溝痕，邊沿具有不規則的鋸齒形，沿纖維縱向有很多條紋。
　　特性
 

　　1．較好的吸濕性和導濕性
　　圣麻纖維素大分子間的氫鍵少，加之其特有的形態，因此該纖維具有良好的吸濕
　　性、滲透性、放濕性及透氣性能,給人一種吸濕排汗、涼爽的感覺，因此適合加工夏季針織面料和高檔襯衫等產品。
　　2．較好的染色性和染色均勻性
　　圣麻纖維可以在水中潤脹，導致活性染料這種水溶性極好而分子又極小的染料能
　　迅速吸附于圣麻纖維，并能迅速在纖維中擴散，初染率高，半染時間短。由于活性染料在纖維中較高的擴散速率，又賦予其良好的滲透性和勻染性。因此，圣麻纖維的染色性能優良，其平衡上染百分率較高，半染時間短，色澤鮮艷，勻染性好。固色率高，牢度優良，染色鮮艷亮麗，不易褪色，具有獨特的風格特征。
　　3．天然的抑菌防霉、滅螨驅螨性
　　麻材有多種抗菌藥物組成具有天然的抗菌物質．具有廣譜性，在生產過程中最大限度地保留了這種物質。因此，圣麻纖維具有天然的抗菌防霉、滅螨驅螨性，服用時不會對皮膚造成過敏反應，同時原料在種植時不需施加農藥和殺蟲劑，纖維在生產過程中全部實施綠色生產，加工時不但把黃麻和紅麻中纖維素提取出來，而且還保留了黃麻和紅麻中的天然抗菌物質，具有保健功能，并具有生物可降解性。
 

　　竹纖維：是以優質的天然竹子為原料，經特殊的工藝處理，把竹子中的纖維素提取出來，再經制膠、紡絲等工序而制造出的再生纖維素纖維。再如海藻粘膠纖維、甲殼質粘膠、竹炭纖維、絲維爾纖維、珍珠纖維、玉石纖維、負離子纖維等。
 

　　Newdal、Richcel纖維和FORMOTEX纖維等均屬第二代再生纖維素纖維。
　　所有再生纖維素纖維除了醋酸纖維外，均可以用活性染料染色，而且具有較好的得色率和色牢度，醋酸纖維用分散染料可以染出色澤鮮艷亮麗的顏色，勻染效果好，染料吸盡率高，色牢度也高，而且色譜齊全。
　　六、再生纖維素纖維的發展趨勢
　　1、綠色趨勢：溶劑法因其獨特的環保理念將成為再生纖維素纖維的技術主流方向，產量正穩步增長，瓶頸仍然是回收的可靠性和高昂的回收成本；引入纖維素氨基甲酸酯技術可使粘膠生產技術進行安全的逐步轉換；一種可在室溫下溶解纖維素的新溶劑體系，可形成取代粘膠法生產再生纖維素膜．粘膠絲和無紡布的傳統工藝的新工藝線路；通過高溫水蒸汽對纖維素滲透膨脹．然后通過閃蒸效應，水蒸汽沖擊引起纖維素形態結構的變化而生成水合纖維素，破壞了氫鍵的作用，使其在堿溶液中能溶解，制備堿溶性纖維素。
　　2、復合工藝：注重舒適、安全、保健性能．差別化、功能性纖維素纖維的發展潛力巨大。如釋放出活性電石離子的再生纖維素纖維，這種纖維放出的離子能激勵人體細胞的活性及促進機體健康。高度發磷光纖維和具有抗菌性能的再生纖維素纖維，納米銀離子持久抗菌的再生纖維素纖維，用抗菌乙烯單體接枝的耐洗性抗菌再生纖維素纖維、含碳SeacelI再生纖維素纖維，用于耐磨防縮織物的再生纖維素纖維等，方向是高濕強、高勾結強度、無氯、高吸收性、紡前染色、抗菌、阻燃、微細纖維等。
　　3、多元化原料：從傳統的木材擴展到竹藤、秸稈、草本植物和藻類植物；從天然纖維材料擴展到蛋白質材料以及生物礦物材料；從可再生材料的利用擴展到可再生能源的利用；從宏觀材料的簡單初級利用到微觀化學成分的提純、分離的再加工利用：從低價值利用到高附加值的利用。向著非食物性木質纖維素等植物殘體(Residues)和農林廢棄有機物質為主要原料來源的方向發展，以減少對農田的壓力和降低原料成本。生物質纖維材料研究與相關學科不斷交叉、滲透，新的學科增長點不斷出現，從傳統的生物學科及其相關的物理、化學學科滲透到材料學科、能源學科、復合材料學等領域。
　　4、短纖維產品主導市場的發展：