牛皮膠原纖維在運(yùn)動(dòng)服中的應(yīng)用研究

顧閑玉，邱夷平

（泉州師范學(xué)院，福建 泉州 362000）

牛皮膠原纖維是屬于動(dòng)物纖維，利用黃牛、水牛、牦牛等動(dòng)物皮來加工制革，僅有部分原料皮變成革，剩余的皮當(dāng)做廢棄物扔掉。如果進(jìn)行焚燒處理，會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，用來提取牛皮膠原纖維，不僅節(jié)約了資源，也是一種變廢為寶的過程，它的原料成本也比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

從應(yīng)用價(jià)值方面講，牛皮膠原纖維的應(yīng)用比較廣泛，例如膠原纖維具有很好的修復(fù)功能，適用于醫(yī)療醫(yī)美領(lǐng)域；牛皮膠原纖維來源于大自然，具有天然親膚性能，適合應(yīng)用于紡織領(lǐng)域，目前國(guó)內(nèi)研究牛皮膠原纖維的企業(yè)較少，本文結(jié)合了牛皮膠原纖維與運(yùn)動(dòng)服的概述研究，對(duì)牛皮膠原纖維是否可以在運(yùn)動(dòng)服裝領(lǐng)域應(yīng)用做出探究。

1 膠原纖維的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀

1.1 牛皮膠原纖維的概念

牛皮膠原纖維是從牛皮革工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中多余的碎料當(dāng)中提取出來的膠原蛋白，經(jīng)過技術(shù)整理紡制，屬于動(dòng)物天然纖維，綠色環(huán)保同時(shí)具有很好的抗菌保健功能性，在紡織領(lǐng)域可以用來制作內(nèi)衣等貼身產(chǎn)品，如圖1 所示。牛皮膠原纖維橫截面由多根圓形管狀纖維密集排列且中間有孔隙狀。圖2 是纖維的10000倍微觀形貌，表面有細(xì)小凹槽狀，纖維表面有細(xì)小的分裂。

圖1 纖維橫截面

圖2 10000 倍纖維表面

1.2 膠原發(fā)展歷史

公元4000 年前，西方古代人就已經(jīng)開始用膠原制革。古醫(yī)書曾有記載，將牛膠用藥可治療多種疾病且醫(yī)療效果好。膠原產(chǎn)品的開發(fā)起源于日本，1980 年開始，日本的FANCL、DHC 等公司將膠原蛋白應(yīng)用于美容和營(yíng)養(yǎng)保健品中[1]。2002 年，王碧[2]等人采用酶解法從皮邊角廢棄物中提取膠原蛋白。2004 年，湯克勇等人研究了牛皮膠原纖維的熱降解動(dòng)力學(xué)。2010 年，呂凌云等人從皮革廢棄物中提取膠原蛋白，總述了膠原蛋白纖維在化妝品、食品、制革、醫(yī)藥方面的應(yīng)用[3]。

1.3 牛皮膠原纖維發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)外對(duì)于膠原蛋白的應(yīng)用研究領(lǐng)域較多，大多在護(hù)膚產(chǎn)品、生物醫(yī)療領(lǐng)域研究較多。膠原纖維分為I 型、II 型、III 型、V型、XI 型等類型，牛皮膠原纖維屬于I 型膠原纖維，原料來源于動(dòng)物組織處理。長(zhǎng)春博泰醫(yī)藥生物技術(shù)有限公司制作的弗縵膠原的原料來源于長(zhǎng)白山天然牧場(chǎng)的12 月齡小黃牛牛皮脊背，通過重建組織膠原蛋白，具有良好的生物相容性及生物活性，牛膠原可以優(yōu)化皮膚環(huán)境、緊致皮膚。在醫(yī)療領(lǐng)域牛膠原還可以治療多種疾病，減輕患者負(fù)擔(dān)。

近些年，也有不少國(guó)外研究者利用水生生物進(jìn)行膠原的提取。孟雪萍采用胃蛋白酶酶解牛皮提取膠原的工藝[4]，適合用作生物醫(yī)用材料。張小娟初步建立了從牛皮邊角廢料中水解提取膠原蛋白的方法[5]。由于牛皮革各個(gè)部位的密度和柔軟程度不一致，王鑫基于三維重建及圖像軟件分析，算出纖維密度、卷曲程度，總結(jié)了牛皮膠原纖維的濕熱性能、透氣性能較好。牛皮膠原的研究在綠色紡織領(lǐng)域上尚有發(fā)展空間。

2 運(yùn)動(dòng)服的發(fā)展現(xiàn)狀及分析

2.1 運(yùn)動(dòng)服的發(fā)展

運(yùn)動(dòng)服裝起源于十九世紀(jì)中葉，由歐洲體育運(yùn)動(dòng)逐漸普及，二十世紀(jì)以后，運(yùn)動(dòng)服的品種不斷增加，越來越日常和休閑化。運(yùn)動(dòng)服主要分為兩種，專業(yè)性的運(yùn)動(dòng)服裝和業(yè)余休閑類運(yùn)動(dòng)服裝，而業(yè)余休閑服裝已經(jīng)成為一種日常運(yùn)動(dòng)風(fēng)格。近年來全民健康已經(jīng)成為國(guó)家重要戰(zhàn)略，運(yùn)動(dòng)人數(shù)逐年升高，運(yùn)動(dòng)休閑服的產(chǎn)業(yè)近年來發(fā)展也較好。而運(yùn)動(dòng)服休閑服的主要特性是方便運(yùn)動(dòng)、方便穿脫、吸濕透氣、舒適并且適合于各種日?；顒?dòng)。

2.2 運(yùn)動(dòng)服的現(xiàn)狀

如今的運(yùn)動(dòng)服在很多方面發(fā)生了較大變化，例如款式更加多樣化，功能也更豐富?，F(xiàn)在年輕人對(duì)于時(shí)尚潮流的運(yùn)動(dòng)休閑服裝也越來越青睞，運(yùn)動(dòng)商場(chǎng)銷售額逐年增長(zhǎng)，例如中國(guó)李寧、阿迪達(dá)斯等品牌是人們?nèi)粘Ｋ煜さ倪\(yùn)動(dòng)品牌，深受大眾喜愛。

運(yùn)動(dòng)服的面料除氨綸、錦綸、棉等，還有其他新型的合成纖維。專業(yè)的運(yùn)動(dòng)服對(duì)于智能化的要求也更高，例如擁有例如溫度調(diào)控、防水防風(fēng)、抗菌除臭、吸濕排汗功能、抗摩擦等多樣性能。業(yè)余運(yùn)動(dòng)服面料更加追求生態(tài)環(huán)保，如“海天輕紡”創(chuàng)新研制的“Eco-ronaTM”就是由已廢棄的塑料瓶、滌綸絲通過再利用處理技術(shù)制作而成的[6]，綠色環(huán)保。其他棉麻纖維、竹纖維、蠶蛹蛋白纖維、牛奶纖維、大豆蛋白纖維等天然纖維減少了對(duì)環(huán)境的影響，可回收使用，吸濕性強(qiáng)，染色牢度高，防紫外線、抗菌消炎。

3 牛皮膠原面料應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)休閑服的可行性分析

設(shè)計(jì)師在進(jìn)行服裝設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮多個(gè)方面，例如十四五規(guī)劃期間提出了綠色發(fā)展理念，而牛皮膠原纖維原料可以生物降解，可循環(huán)使用，對(duì)環(huán)境的影響較小。當(dāng)下運(yùn)動(dòng)健身已經(jīng)成為一種健康的日常生活方式，運(yùn)動(dòng)服、瑜伽服等貼身服裝具有向上發(fā)展的商機(jī)。因此下面對(duì)牛皮膠原纖維面料的功能性、技術(shù)可行性做出分析。

3.1 面料的功能性

牛皮膠原纖維原料是從自然生長(zhǎng)的動(dòng)物身上獲取的，是動(dòng)物體內(nèi)含量最多、分布最廣的一種蛋白質(zhì)。屬于動(dòng)物纖維，且生物可降解，具有極高的拉伸斷裂強(qiáng)度，耐性性能好，回潮率高。牛皮膠原蛋白纖維具有保健及修復(fù)的功能，與人體皮膚接近，牛皮蛋白質(zhì)的主要組分就是膠原蛋白，含量達(dá)到85%左右，具有滋養(yǎng)皮膚、抗皺效果。牛皮膠原纖維透氣、吸濕、耐菌，孫世元博士中對(duì)牛皮膠原纖維的抗菌防霉性能進(jìn)行了測(cè)試，對(duì)于病菌的抑菌率較強(qiáng)，有韌性且機(jī)械強(qiáng)度高。與常見天然纖維棉、麻、絲、毛相比，具有更好的阻燃性能[7]。

3.2 技術(shù)的可行性

首先對(duì)牛皮膠原原料進(jìn)行除雜去毛，膠原提取方法一般是物理方法化學(xué)方法相結(jié)合。物理方法分為干處理法和濕處理法，干處理包括對(duì)碎料進(jìn)行開松、提取；濕處理法則是將碎料和水倒入打漿機(jī)，進(jìn)行提纖?；瘜W(xué)提取方法，例如中性鹽法、酸法、堿法、酶法以及酸酶混合法進(jìn)行提純[7]。張小娟采用胰酶對(duì)牛皮膠原蛋白進(jìn)行了水解，易于操作且污染很小。膠原纖維表面粗糙疏松，離散度適中，紡絲需要與其他分子進(jìn)行共混或接枝改性，可采用針刺法反復(fù)穿刺纖網(wǎng)使其固結(jié)成布[8]。在國(guó)際倡導(dǎo)環(huán)保的形勢(shì)下，可生物降解的紡織材料尚有開發(fā)潛力。

3.3 發(fā)展前景分析

這些牛皮邊角廢料資源豐富、價(jià)廉易得，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行合理的綜合利用。就目前美容養(yǎng)顏與食品保健領(lǐng)域的消費(fèi)趨勢(shì)來看，膠原蛋白的需求量與日俱增，甚至呈現(xiàn)出供不應(yīng)求的趨勢(shì)。而牛皮邊角廢料中含有豐富的膠原蛋白，采用高效且環(huán)保的方法從牛皮廢料中分離提取出膠原蛋白，屬于綠色天然纖維，應(yīng)用在紡織領(lǐng)域可降低成本且具有環(huán)保意義，前景十分廣闊。

4 牛皮膠原纖維的應(yīng)用概況

4.1 牛皮膠原纖維在襪子上的應(yīng)用

嘉興凱拓科技紡織有限公司設(shè)計(jì)制作了一系列牛皮膠原纖維抗菌襪，牛皮膠原纖維具有抑菌效果，將其與其他纖維進(jìn)行混紡，制備成襪子，在市面已有銷售。養(yǎng)生襪具有優(yōu)良的防霉驅(qū)螨的功能，可去除細(xì)菌，保持清潔，如圖3 所示。從纖維的制作到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)，到用戶體驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)者的測(cè)評(píng)結(jié)果，牛皮膠原纖維抗菌襪對(duì)真菌的生長(zhǎng)有明顯的抑制效果。經(jīng)過耐水洗性的測(cè)試，反復(fù)水洗的養(yǎng)生襪抗菌性能并沒有降低，可以投放于市場(chǎng)當(dāng)中。

圖3 抗菌襪

4.2 牛皮膠原纖維在醫(yī)藥上的應(yīng)用

牛皮膠原纖維中的膠原蛋白主要為Ⅰ型膠原，膠原纖維主要含有膠原蛋白，膠原蛋白含有一種天然的保濕因子，可幫助肌膚鎖住水分，用于醫(yī)用面膜，具有很強(qiáng)的補(bǔ)水修復(fù)功能。在醫(yī)藥上可用于傷口愈合、眼部缺損、藥物遞送和組織工程應(yīng)用等多種最終用途[9]。在醫(yī)療紡織品上，可用于醫(yī)用敷料、繃帶、醫(yī)用材料，具有優(yōu)良的相容性和修復(fù)功效。如圖4、圖5 所示。

圖4 繃帶

圖5 藥物輸送

4.3 膠原蛋白纖維在紡織品上的應(yīng)用

膠原蛋白纖維制成的服裝面料柔軟舒適，可與其他纖維混紡，用來制作內(nèi)衣、居家服、裙裝、襯衫面料，對(duì)皮膚具有滋養(yǎng)保健效果,促進(jìn)新陳代謝，如圖6、圖7 所示。牛皮膠原纖維還可以與其他產(chǎn)品進(jìn)行混紡，用于禮服、外套、針織服裝、夾克衫、西服等高檔產(chǎn)品。目前有很多公司開發(fā)了含有蛋白質(zhì)纖維的服裝產(chǎn)品，例如含有蛋白質(zhì)纖維的保暖羊毛衫，有防風(fēng)除濕、滋養(yǎng)人體肌膚的功效。例如蛋白質(zhì)纖維與納米銀混紡可以織造出防輻射孕婦針織裝，不僅保證了孕婦的舒適度，還能防輻射抗靜電[10]。

圖6 裙裝

5 總結(jié)與展望

圖7 外套

總結(jié)了牛皮膠原纖維的概念、發(fā)展及性能與特質(zhì)，并且根據(jù)它的性能，在運(yùn)動(dòng)服裝上的做出分析探討。研究牛皮膠原其他類型的應(yīng)用產(chǎn)品。牛皮膠原纖維具有抑菌性、吸濕性、防霉性、阻燃性，適合于做運(yùn)動(dòng)服、瑜伽服、內(nèi)衣等產(chǎn)品。牛皮膠原纖維具有豐富的性能，面料具有良好的功能性及綠色可降解性，技術(shù)上具有可實(shí)施性，有良好的發(fā)展前景，在運(yùn)動(dòng)服裝的應(yīng)用上具有可行性。

目前國(guó)際紡織服裝領(lǐng)域也在倡導(dǎo)綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展，牛皮膠原纖維作為一種廢棄資源經(jīng)過開纖、開松、梳理等技術(shù)提取而來，可循環(huán)使用，具有巨大的發(fā)展?jié)撃堋Ｆ鋺?yīng)用領(lǐng)域廣，不僅在紡織服裝領(lǐng)域，在醫(yī)療紡織品領(lǐng)域、食品還有其他軟組織材料等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。牛皮膠原纖維的價(jià)值功效較高，市場(chǎng)需求量大，前景也較好，其應(yīng)用范圍也會(huì)越來越廣。