Lyocell纖維的應(yīng)用及發(fā)展

朱芯婭 聞井會(huì) 湯雅琪 鐘 暢

（遼東學(xué)院化工與機(jī)械學(xué)院，遼寧丹東，118001）

一、Lyocell 纖維的介紹

1.Lyocell 纖維

1980 年德國(guó)Akzo-Noble 公司首先取得Lyocell 纖維生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品專利。其名稱早早被國(guó)際人造絲及合成纖維標(biāo)準(zhǔn)化局以及美國(guó)聯(lián)邦貿(mào)易委員會(huì)所認(rèn)可。歐洲委員會(huì)已按照紡織品的承認(rèn)法接受Lyocell 作為一種纖維屬名（縮略式為CLY）[1]。由于毒性極低且不污染環(huán)境，它被譽(yù)為21 世紀(jì)綠色纖維。

2.Lyocell 纖維結(jié)構(gòu)

Lyocell 纖維的橫截面積與其他纖維不同，大多呈現(xiàn)出橢圓形或者與圓形近似。鑒于木質(zhì)纖維素原本的晶體未遭損壞，紡絲以后形成含原來(lái)明顯的超分子結(jié)構(gòu)，因此易產(chǎn)生原纖化現(xiàn)象。在濕法紡絲的過(guò)程中，Lyocell 纖維形成了特定程度上的皮芯層結(jié)構(gòu)。

它的芯層最主要是由以下兩部分組成：第一部分，是經(jīng)過(guò)纖維的軸向排列高度取向、結(jié)構(gòu)比較規(guī)整、相互之間側(cè)向聯(lián)系比較薄弱的巨原纖，巨原纖的平均直徑在0.25～0.96 微米，長(zhǎng)度一般在1 毫米以上；第二部分是，由巨原纖的四周有纓狀大分子和少量伸出巨原纖表面的基原纖構(gòu)成的無(wú)定形區(qū)。這個(gè)無(wú)定形區(qū)被水或者氫氧化鈉溶液浸潤(rùn)后可以發(fā)生劇烈的膨脹，將進(jìn)一步削弱巨原纖之間的緊密聯(lián)系。這樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)正是Lyocell 纖維原纖化以及吸濕后橫向的膨潤(rùn)率較大的原因。[2]

Lyocell 纖維其他結(jié)構(gòu)特點(diǎn)還有以下幾點(diǎn)：1、橫截面形狀：圓形、橢圓形；2、橫截面形態(tài)：均相；3、結(jié)晶度：高；4、結(jié)晶長(zhǎng)度：較大；5、結(jié)晶寬度：較窄；6、結(jié)晶部分取向度：高；7、無(wú)定形部分取向度：高。[3]

3.Lyocell 纖維的生產(chǎn)工藝

生產(chǎn)過(guò)程：以NMMO（N-甲基嗎啉-N-氧化物，又稱氧化胺）為溶劑紡絲法生產(chǎn)。NMMO 是一種無(wú)毒、無(wú)防腐性的有機(jī)溶劑，在室溫下為水合結(jié)晶體，NMMO 為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，與纖維素結(jié)構(gòu)相似，符合相似相溶原理，所以有利于纖維素溶解。由于生產(chǎn)過(guò)程是純物理過(guò)程，無(wú)污染，并且NMMO無(wú)毒，在制造工藝中還可以回收再利用，Lyocell纖維在泥土中還可以完全分解，完全吻合環(huán)保的要求，故Lyocell 纖維被稱為綠色纖維。

Lyocell 纖維的生產(chǎn)過(guò)程只包含物理過(guò)程，沒(méi)有化學(xué)過(guò)程，它利用“NMMO/水溶液可以溶解纖維素”的特性，將原料纖維素漿粕直接地溶解在其中，獲得一定粘度的紡絲溶液，然后再經(jīng)過(guò)干濕法紡絲，最終得到纖維素纖維，溶劑經(jīng)回收利用，可循環(huán)使用，所以非常環(huán)保又節(jié)約。

二、Lyocell 纖維的應(yīng)用和性能

1.應(yīng)用

Lyocell 纖維長(zhǎng)度多種多樣，纖維粗細(xì)不一，截面主要有圓形和異性兩種。不僅如此，Lyocell纖維可以與其他纖維混紡，能開(kāi)發(fā)出更高附加值的衣物。這種面料具有穿著舒適、有很好的懸垂性、吸汗透氣等優(yōu)良特點(diǎn)，給人以高貴大方、舒適的感覺(jué)。

在服裝領(lǐng)域，Lyocell 纖維被廣泛應(yīng)用于套裝、裙子、牛仔服、高檔女襯衫、休閑服等方面，還將被用于制作各種防護(hù)服以及護(hù)士服裝。日本對(duì)于Lyocell 纖維的年需求量非常大，僅用于服裝的Lyocell 纖維大約就有l(wèi)0000t。用它作縫紉線，有很多優(yōu)點(diǎn)，例如：強(qiáng)度高、耐磨性好等，非常適合高速的縫紉。另外，在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域Lyocell 纖維的需求量也非同小可，它可作過(guò)濾材料、涂層織物、耐磨基布和各種非織造織物，強(qiáng)度高，尺寸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性都好，在木漿紙中加少量Lyocell 纖維可以提高紙張的撕破強(qiáng)度，可見(jiàn)Lyocell 纖維的用途非常之廣泛。不僅如此Lyocell 纖維還適宜與棉、麻、羊絨、羊毛、蠶絲、粘膠、滌綸、錦綸等其它纖維混紡，產(chǎn)品也是多種多樣，例如：機(jī)織物、針織物、仿綢類、仿毛類、桃皮絨類等，品種繁多。[5]

2.性能

（1）物理機(jī)械性能

首先，Lyocell 纖維取向度、強(qiáng)力都很好。由于有較高的結(jié)晶度, 它的干強(qiáng)遠(yuǎn)超過(guò)其它的纖維素纖維，與聚酯纖維非常接近；濕強(qiáng)大約為干強(qiáng)的85%左右，是再生纖維素纖維中最好的纖維。

其次，它具有比較低的斷裂伸長(zhǎng)。Lyocell 纖維的斷裂伸長(zhǎng)在干態(tài)和濕態(tài)下差不多，所以織物經(jīng)水洗后的變形也較小。

最后，它還具有較高的初始模量以及濕模量。和棉纖維一樣,在小負(fù)荷或者中等負(fù)荷作用下產(chǎn)生的變形不是很大，這樣就使織物具有較高的尺寸穩(wěn)定性，也比較耐折皺。

（2）手感

Lyocell 纖維分子間的排列緊密程度比較大，擁有獨(dú)特的光滑、柔軟手感。如果將它配以不同的后整理加工，可以獲得不同的非常好的手感效果。還可以通過(guò)酶整理獲得特有的桃皮絨的手感。

（3）懸垂性

Lyocell 纖維具有良好的吸濕性，濕潤(rùn)后纖維的直徑會(huì)增加40%左右。利用這種膨潤(rùn)特性，可有效地產(chǎn)生紗線間的空隙，以此來(lái)提升織物的懸垂性和流動(dòng)性。經(jīng)過(guò)對(duì)Lyocell 纖維織物進(jìn)行多次濕潤(rùn)、干燥處理這種性能會(huì)更加明顯。

（4）染色性

Lyocell 纖維的光澤和染色性能都較好，上染率也高，無(wú)論采用浸染還是軋染，染料均可深入到纖維內(nèi)部，透染性較好。

（5）原纖化

Lyocell 纖維一般具有原纖化傾向。當(dāng)然原纖化有利的方面，就是增加了風(fēng)格和不同的手感。它也有相應(yīng)的弊端，就是在后加工整理時(shí)，由于微原纖非常細(xì)，幾乎都是透明的，整理后會(huì)有一些泛白的現(xiàn)象，如果原纖化過(guò)度，會(huì)導(dǎo)致起球現(xiàn)象。但這種弊端也有解決的辦法，就是通過(guò)酶的處理，去除其中比較長(zhǎng)的原纖，進(jìn)行第二次原纖化，可以得到桃皮絨的效果。

（6）穩(wěn)定性

Lyocel 纖維具有良好的濕模量，在水中的收縮率比較低，所以在織物洗滌過(guò)程中具有穩(wěn)定性。

（7）吸濕性

Lyocell 纖維的主要成分是纖維素，具有很好的吸濕性，穿著的舒適度不輸棉麻絲毛等天然纖維。

（8）生物降解性等性能

Lyocell 纖維它是一種再生的纖維素纖維，在自然界中可完全降解，不會(huì)污染環(huán)境，這也符合綠色發(fā)展的要求。

（9）化學(xué)穩(wěn)定性

Lyocell 纖維具有耐酸性、耐氧化還原性能，這使它和天然纖維的性質(zhì)類似，在生產(chǎn)的過(guò)程中，應(yīng)盡量減小了酸、堿及氧化劑等化學(xué)試劑對(duì)纖維的損傷。Lyocell 纖維在常溫下對(duì)酸表現(xiàn)得比較穩(wěn)定，但一旦溫度升高后，它的耐酸性就會(huì)大大降低。 Lyocell 纖維對(duì)堿液的穩(wěn)定性較高，在20 攝氏度時(shí)，它的強(qiáng)力幾乎不會(huì)改變。由于其對(duì)堿溶液的穩(wěn)定性較高，使其與棉的混紡織物能經(jīng)受絲光的處理。

三、Lyocell 纖維的問(wèn)題與展望

1.發(fā)展中存在的問(wèn)題

近些年來(lái)，我國(guó)粘膠纖維的發(fā)展非常迅速，產(chǎn)能已突破8 萬(wàn)噸，這樣單線產(chǎn)能的提高非常有效地降低了投資成本和運(yùn)行成本，但對(duì)于Lyocell 纖維來(lái)說(shuō)，它的投資遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于粘膠纖維，再加上目前核心生產(chǎn)裝備還未完全國(guó)產(chǎn)化，需要引進(jìn)外來(lái)設(shè)備，這筆資金也不是少數(shù)，萬(wàn)噸投資約為4.6 億元，預(yù)計(jì)還需要在國(guó)產(chǎn)技術(shù)方面投資3 億元以上。

目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)Lyocell 纖維的各大企業(yè)都還缺乏成熟的技術(shù)、設(shè)計(jì)、建設(shè)經(jīng)驗(yàn)以及大規(guī)模生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，僅僅引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)設(shè)備，在工藝技術(shù)方面全靠自身的摸索，大部分的工人都未經(jīng)過(guò)實(shí)際的生產(chǎn)培訓(xùn)，所以在生產(chǎn)過(guò)程中遇到比較多的困難。在生產(chǎn)Lyocell 纖維的過(guò)程中需要使用進(jìn)口特殊的漿粕，水、電、汽的消耗也比較高，最終導(dǎo)致國(guó)內(nèi)Lyocell 纖維生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品原料成本和生產(chǎn)成本都遠(yuǎn)高于國(guó)外公司。加上國(guó)外公司的低價(jià)傾銷和市場(chǎng)壟斷，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)企業(yè)遭遇很大的挑戰(zhàn)。[6]

2.展望與發(fā)展

從20 世紀(jì)90 年代初期開(kāi)始，我國(guó)就對(duì)Lyocell 纖維的紡絲工藝技術(shù)進(jìn)行了探索試驗(yàn)，眾多高校和科研院所為其進(jìn)行了大量的研究工作。河北保定天鵝新型纖維制造有限公司作為最早引進(jìn)Lyocell 纖維生產(chǎn)線的企業(yè)，2014 年正式投料生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)漿粕高效溶解，使纖維素降解和NMM0 分解有效控制，制備出性能優(yōu)良的紡絲原液；同時(shí)研發(fā)出復(fù)合無(wú)醛交聯(lián)劑及其處理技術(shù)，制備出抗原纖化的交聯(lián)型Lyocell 纖維[7]。

Lyoeell 纖維經(jīng)過(guò)10 多年的研究，其紡絲機(jī)理和生產(chǎn)工藝已日趨完善與成熟，逐步進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)階段。已經(jīng)在國(guó)際人造絲及合成纖維標(biāo)準(zhǔn)化局（BISFA）備案[8]?！吧鷳B(tài)優(yōu)先”、“綠色發(fā)展”是兩會(huì)上強(qiáng)調(diào)的兩個(gè)重要關(guān)鍵詞，也正在成為各行各業(yè)的生態(tài)實(shí)踐，綠色發(fā)展對(duì)于各行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，對(duì)于各企業(yè)的“強(qiáng)身健體”均至關(guān)重要，所以作為綠色纖維的Lyocell 纖維其應(yīng)用前景是非常光明的。