可生物降解纖維在床上用品面料中的應用

邵改芹

（南通紡織職業(yè)技術(shù)學院，江蘇 南通226007）

家紡行業(yè)在中國是一個新興行業(yè)，床上用品是其重要組成部分，產(chǎn)值占中國家紡業(yè)1／3以上。中國擁有全球最大的消費人群，而且目前人們對家紡產(chǎn)品的消費觀念也正在逐步變化，除了關(guān)注家紡產(chǎn)品的外觀和造型外，更關(guān)注產(chǎn)品的舒適、環(huán)保和健康。可生物降解纖維最初是在20世紀60年代應醫(yī)用需要（如可吸收手術(shù)縫線）而發(fā)展起來的［1］。隨著人們對可生物降解纖維研究的不斷深入，可生物降解纖維的性能得到較大改善，其應用逐漸拓展到服裝及床上用品面料。

1 可生物降解纖維分類

1.1 天然可生物降解纖維

天然可生物降解纖維包括傳統(tǒng)的植物纖維棉、麻和動物纖維毛、絲。最近發(fā)展起來的蜘蛛絲與微生物合成的纖維也是應用前景廣闊的兩種天然可生物降解纖維。蜘蛛絲具有5倍于鋼鐵的強度，能拉伸至原長的130%，具有防水和化學惰性等優(yōu)良性能，可用于多種領(lǐng)域。目前，杜邦公司利用生物工程和基因技術(shù)紡制人造蜘蛛絲蛋白質(zhì)，已研制出質(zhì)輕、高強、高性能蜘蛛絲。在多糖溶液中培養(yǎng)某些細菌，如膜醋菌，可以生產(chǎn)出純度幾乎為100%的纖維素絲條。美國得克薩斯大學的植物學教授布朗，經(jīng)過30年的研究，成功開發(fā)了以實驗室細菌生產(chǎn)的纖維素纖維，并用于手工制織帆布。預測用細菌制造纖維素纖維將成為21世紀的發(fā)展趨勢［2］。

1.2 再生可生物降解纖維

1.2.1 再生纖維素可生物降解纖維

再生纖維素纖維既保留了天然纖維素纖維良好的吸濕性及生物降解性，同時在穿著舒適性及外觀等方面又超過了天然纖維素纖維。目前市面上再生纖維素纖維有粘膠、醋酯纖維、天絲（Lyocell）、莫代爾（Modal）、竹漿纖維等。

1.2.2 再生多糖可生物降解纖維

甲殼質(zhì)、藻酸等以其獨特的保健性能被人們所關(guān)注，成功紡制成纖維應用于醫(yī)療、服用、家紡等領(lǐng)域。

甲殼質(zhì)廣泛存在于甲殼類動物的甲殼中。甲殼質(zhì)纖維可通過濕法紡絲制得［3］，通過優(yōu)化工藝條件，并結(jié)合后處理，可以得到較高強度的甲殼質(zhì)和甲殼胺纖維，可制成紗線、機織物、針織物、編織物及非織造布。甲殼質(zhì)和甲殼胺都能在水和酶（如溶菌酶、脂肪酶等）作用下發(fā)生水解，最終轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水。

藻酸是一種從海洋褐藻中提取的天然多糖，通?？捎珊Ｔ逅徕c經(jīng)濕法紡絲制得藻酸纖維。藻酸纖維無毒，保濕和吸收性能良好，并能促進傷口愈合，因而用其制成的非織造布被廣泛用作傷口敷料、創(chuàng)可貼、醫(yī)用紗布等，也可用作空氣的過濾材料。目前，國外市場上有Kaltostat、Sorbsan、Algosteril等多種藻酸非織造布產(chǎn)品。藻酸纖維還可用作藥物載體，用于控制藥物的釋放。如在藻酸鈉的凝固浴中引入銀離子，就可以制備含銀的抗菌纖維；由鈉離子取代部分鈣離子后，藻酸纖維的吸收能力可進一步得到提高［4］。

1.2.3 再生蛋白質(zhì)可生物降解纖維

天然蛋白高分子如酪素、蠶絲蛋白和骨膠和丙烯腈共聚得到的接枝共聚物，可由濕法紡絲成形制備大豆蛋白纖維、牛奶蛋白纖維、花生蛋白纖維、絲素蛋白纖維等。

1.3 合成可生物降解纖維

1.3.1 微生物合成高分子

由微生物合成的聚羥基鏈烷酸酯、短梗霉多糖、功能蛋白高分子等，都可制成纖維。聚羥基鏈烷酸酯（PHA）是原核微生物細胞的碳源和能源儲存物質(zhì)，是一種脂肪族的聚酯。短梗霉多糖可經(jīng)干法紡絲和增塑熔融紡絲制得光澤良好、平滑、透明、強度接近尼龍的短梗霉多糖纖維［5］。通過基因工程和蛋白工程，可由微生物合成類似天然蠶絲、蜘蛛絲結(jié)構(gòu)的蛋白，然后將其加工成具有天然絲性能的人造蛋白纖維。Josphe Cappello等人用基因重組的大腸桿菌工程菌，合成了幾種具有類似天然蠶絲結(jié)構(gòu)的蛋白。采用合適的條件，可以將所得的蛋白濕紡成強度高、重量輕的人造纖維。此外，他們還用微生物合成了具有類似膠原蛋白性質(zhì)、但加工性能改善的聚合物，可加工成纖維［6］。

1.3.2 聚酯類可生物降解纖維

聚酯類可生物降解纖維包括聚乳酸纖維、聚羥基乙酸酯纖維、聚己內(nèi)酯纖維等。聚乳酸（PLA）具有良好的生物相容性和生物可吸收性。目前，由熔融紡絲法生產(chǎn)的聚乳酸纖維已進入了商品化生產(chǎn)階段。日本鐘紡公司以高純度、高分子量聚乳酸為原料，獲得了性能優(yōu)良的長絲，商品名為Lactron，由其加工而成的織物具有手感好、質(zhì)輕、有絲綢般光澤、毛細性能良好、尺寸穩(wěn)定性好等特點［7］。聚羥基乙酸酯（PGA）經(jīng)熔融紡絲制成的纖維，可用作可吸收手術(shù)縫合線，但其降解速度太快。為改善其性能，可將其和乳酸（LA）進行共聚，制成聚乙交酯—丙交酯（PGLA），柔韌性良好，生物降解速度適中，被用作可吸收手術(shù)縫線、牙科材料和骨科材料。聚己內(nèi)酯（PCL）纖維可通過熔融紡絲制得，是一種價格較低的可生物降解合成纖維。

例：全國信息與文獻標準化技術(shù)委員會. 文獻著錄: 第4部分 非書資料: GB/T 3972.4-2009[S]. 北京: 中國標準出版社, 2010: 3.

此外，聚酯類生物降解纖維中還包括芳香族聚酯與聚氨酯等種類。由聚丁二酸乙二酯和聚乙二醇組成的嵌段共聚物（PESPPEG），由聚丁二酸乙二酯和聚1，3－丁二醇組成的嵌段共聚物（PESPPTMG），都可經(jīng)熔融紡絲加工成有彈性的纖維，且具有很好的可生物降解性能［8］。

2 在床上用品面料中的應用

床上用品作為人們生活起居的必備品，對面料的舒適性、親膚性和生物相容性有著更高的要求。床上用品面料不再是純棉纖維一支獨大，真絲、天絲、莫代爾及竹纖維等已經(jīng)是床上用品中不可或缺的纖維材料，其用量日益增大，床品舒適性和美觀度不斷提高。一些原本僅用于醫(yī)療領(lǐng)域的可生物降解纖維也受到床上用品面料研發(fā)者的關(guān)注。

2.1 天然可生物降解纖維在床上用品面料中的應用

在眾多的可生物降解纖維中，天然可生物降解纖維以絕對優(yōu)勢應用于日常生活中。除了傳統(tǒng)的棉麻絲毛等常見纖維外，天然彩棉與漢麻纖維在床上用品面料中的應用提升了床上用品面料的品質(zhì)與性能。

天然彩棉從種植、紡織到成品整個過程都嚴格遵循綠色生產(chǎn)標準，是一種健康無害、生態(tài)效益高的特種棉。天然彩棉纖維呈現(xiàn)弱酸性，與人的皮膚弱酸性自然吻合，具有保暖性好、富有彈性、無靜電、手感柔軟、透氣等優(yōu)點，適合開發(fā)系列貼身紡織品，包括高檔服裝系列和床上用品面料系列。

漢麻功能性家紡面料以漢麻原纖及漢麻漿粘膠纖維作為主要原料，充分發(fā)揮漢麻纖維優(yōu)良的天然功能特性，拓展了漢麻纖維在高附加值家紡產(chǎn)品應用上的新領(lǐng)域［9］。

2.2 再生可生物降解纖維在床上用品面料中的應用

再生可生物降解纖維天絲、莫代爾等已經(jīng)是床上用品面料的生力軍，他們通過與棉纖維進行混紡或交織來改善純棉床上用品面料易皺、光澤暗淡等缺陷。純天絲床上用品面料吸濕性強，滑爽亮麗，奢華大氣，附加值高，銷量可觀，已經(jīng)是家紡市場的新寵兒，適合春、夏、秋季節(jié)使用。

海藻纖維以其良好的吸水性、親膚性和柔軟的手感受到面料開發(fā)者的青睞。樊理山［11］等設(shè)計了一種錦葵韌皮纖維、海藻纖維混紡的機織物，經(jīng)紗和緯紗均采用錦葵韌皮纖維／海藻纖維混紡紗，用常見的基礎(chǔ)組織相互交織。所加工成的織物具有較好的吸濕透氣性、抗皺性，手感柔軟且具有抑菌、遠紅外保健及防輻射功能。

2.3 合成可生物降解纖維在床上用品面料中的應用

合成可生物降解纖維中工業(yè)化應用前景最好的是聚乳酸（PLA）纖維。PLA纖維與棉、羊毛、莫代爾、天絲等混紡，或?qū)⑵淅w維與棉、羊毛或粘膠等混用，紡制成的織物具有優(yōu)良的形態(tài)穩(wěn)定性，由于它極好的懸垂性、滑爽性、吸濕透氣性、良好的保溫性及抗紫外線功能并富有光澤和彈性，成為紡織品領(lǐng)域的理想材料，非常適合家紡床上用品。

張壽祥等［12］將PLA纖維織物的經(jīng)紗、緯紗按特定排列順序，經(jīng)紗、緯紗采用捻向相反的紗線間隔排列，再提上暗式花紋，使面料呈現(xiàn)不同方向的花形。具有視覺效果優(yōu)，層次感、立體感強，吸濕排汗、親膚、養(yǎng)膚、抗菌、生物降解效果好等優(yōu)點。

合成的可生物降解纖維物理性能較差，多數(shù)只能用于非織造領(lǐng)域，而其絕大多數(shù)纖維的價格又要比常規(guī)合成纖維高很多，這就導致其只能應用于能承受高價的醫(yī)用領(lǐng)域，可生物降解纖維的民用化、產(chǎn)業(yè)化仍然有很多的問題亟待研究。

3 結(jié)語

可生物降解纖維在床上用品面料中的應用已初見端倪，隨著人們對可生物降解纖維研究的不斷深入和對環(huán)境與生態(tài)保護關(guān)注度的日益提高，可生物降解纖維的應用范圍必將繼續(xù)擴展。如何將可生物降解纖維納入循環(huán)型社會體系、持續(xù)擴大用量和用途、關(guān)注產(chǎn)品的安全性、構(gòu)筑高效率的回收再生系統(tǒng)是亟待人們?nèi)パ芯拷鉀Q的課題。

［1］張幼維，吳承訓，張斌，等.可生物降解纖維（上）［J］.紡織科學研究，2001，（1）：32—36.

［2］呂新芬.用細菌制造纖維素纖維［J］.絲綢，1999，（9）：25.

［3］Le Y.An，S.C.，Horrocks A.R.Recent Developments in Fibres and Materials for Wound Management［J］.Indian Journal of Fibre ＆ Textile Research，1997，22（4）：337—347.

［4］張幼維，吳承訓，張斌，等.可生物降解纖維（中）［J］.紡織科學研究，2001，（2）：28—34.

［5］Griffin M.微生物生產(chǎn)塑料與合成纖維：是幻想還是可能？［J］.國外生物技術(shù)，1989，（1）：30.

［6］Mobley D.P.Plastics From Microbes：Microbial Synthesis of Polymers and Polymer Precursors［M］.Munich：Hanser，1994.

［7］麥杭珍，趙耀明，聶鳳明.可生物降解聚乳酸纖維的紡絲成形研究進展［J］.合成纖維工業(yè)，2000，23（4）：43.

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［11］樊理山，欽佩，周彬，等.一種錦葵韌皮纖維、海藻纖維混紡機織物及生產(chǎn)方法［P］.中國專利：201210253044，2012－11－07.

［12］張壽祥，吳昌祥，唐為芳，等.虛擬立體玉米纖維提花面料［P］.中國專利：D03D13／00，2009－06－17.