通過新型紡紗技術(shù)實現(xiàn)生態(tài)夾克的耐用和可回收

O. Dorn

先進(jìn)材料開發(fā)中心(AMCC)(德國)

一種堅固而耐用的材料，當(dāng)它到達(dá)產(chǎn)品生命周期最后階段時，如何保持生物可降解性？這是德國Peppermint集團(tuán)先進(jìn)材料開發(fā)中心(AMCC)的紡織工程師所面臨的挑戰(zhàn)。他們與再回收領(lǐng)域的專家合作，通過生態(tài)夾克(圖1)研究如何將生物聚合物應(yīng)用于未來的紡織產(chǎn)業(yè)，需采用哪些技術(shù)，以及這些材料將以何種方式重新循環(huán)進(jìn)入自然界。研究的重點是結(jié)合兩個方面：耐久性和可回收性。

圖1 時尚領(lǐng)域的生態(tài)夾克

Peppermint集團(tuán)已開發(fā)出一種紗線加工工藝，這種工藝不僅吸引了具有時尚和環(huán)保意識的消費者，而且吸引了對“共享經(jīng)濟(jì)”感興趣的人。租賃家用紡織品，而不是重復(fù)購買新產(chǎn)品，只有在室內(nèi)裝飾織物在使用數(shù)月后不會磨損才得以實現(xiàn)。這種商業(yè)模式經(jīng)濟(jì)可行性的前提是耐用紡織品能夠承受盡可能多的護(hù)理周期。這既節(jié)省了原材料，又減少了碳排放。到目前為止，織物的耐久性主要通過將石化基合成纖維與天然纖維材料混紡實現(xiàn)。Peppermint集團(tuán)目前正嘗試通過使用生物材料來實現(xiàn)同樣的耐久效果。

生物聚合物有助于恢復(fù)碳循環(huán)平衡(圖2)并為化石燃料提供更有前景的未來。生物圈中的植物形成了這些合成材料的基礎(chǔ)，它們通過光合作用吸收二氧化碳。這些被吸收的碳用于制備生物材料，并在使用后再次釋放。將生物材料與一種新型紡紗工藝結(jié)合，制備的創(chuàng)新型原材料，可滿足紡織品租賃行業(yè)的高需求。Peppermint集團(tuán)的子公司——德國ZKS Zwickauer Kammgarn公司使用其經(jīng)專利授權(quán)的Triwitex紡紗方法，廣泛使用多種不同的材料，紡制這種特殊紗線。與傳統(tǒng)紡紗方法相比，Triwitex紡紗方法顯著改善了所有混紡材料的使用性能。紗線的性能特點取決于細(xì)長纖維在紗線中的分布。Triwitex紡紗技術(shù)制備的紗線在針織服裝中的應(yīng)用潛力尤其值得關(guān)注。采用傳統(tǒng)紗線織制的針織服裝容易起球，而采用Triwitex優(yōu)質(zhì)紗線，織制的針織服飾幾乎不會出現(xiàn)起球現(xiàn)象(圖3)。

圖2 生態(tài)夾克的碳循環(huán)示意圖

圖3 傳統(tǒng)紗線和Triwitex紗線制成的織物的起球性能對比

對比兩種紗線的性能可發(fā)現(xiàn)，采用Triwitex紡紗方法將天然纖維與生物聚合物材料混紡，可達(dá)到迄今為止只有石化基聚合物才能達(dá)到的性能水平。由羊毛和聚丁二酸丁酯(PBS)混紡制成的Triwitex紗線，表現(xiàn)出與相同線密度的聚酯和羊毛混紡紗線相當(dāng)?shù)膹姸?。與傳統(tǒng)紡織材料相比，混紡了生物聚合物后，材料的強度提高了30%。PBS是一種可生物降解的線性脂肪族聚酯纖維，具有非常好的力學(xué)性能。它由1,4-丁二酸和1,4-丁二醇合成而成。這兩種原料都可以通過石油化學(xué)和生物化學(xué)的方法生產(chǎn)。尤其是丁二酸，被美國能源部譽為12種“來自生物質(zhì)的頂尖附加值化學(xué)品”之一。

PBS的纖維形態(tài)也給紡織行業(yè)帶來諸多挑戰(zhàn)。所有的加工工藝都必須適應(yīng)這種前沿材料的特性。德國Peppermint集團(tuán)先進(jìn)材料開發(fā)中心(AMCC)的工程師在研究過程中對這種原材料如何用于耐用紡織品進(jìn)行了測試。研究表明，通過合適的技術(shù)，在迄今為止的典型應(yīng)用領(lǐng)域，生物聚合物為可持續(xù)和綠色紡織品的使用提供了更多可能性。因此，生態(tài)夾克實則展示了一個開始于生產(chǎn)制造，持續(xù)至最后的附加值處理的產(chǎn)品理念。