一、 丝绸及纤维产业的发展沿革
2、产业发展特点: 我国在丝绸及棉纤维制品的应用上先于其它国家和地区,但由于我国工业技术的发展起步很晚,机械化作业一直受制于国际产业发展的影响,所以从近代开始,我国在科学技术的各领域(包括纤维制造加工业)一直将国际发展现状作为我国科技研究及工业发展的坐标,这种观念及现实使我国从科学研究到工业生产一直步着国际产业的后尘。这对于其它源于国外的技术产业而言,对我国的影响主要体现在基础性底子上,发展成了硬道理。而对于源于我国的产业(尤其是传统加工业、传统工业技术等)而言,无疑已成了难于修复的内伤。纺织丝绸及纤维制造的研究及加工目前面对的正是这样的一个现实。
我国的丝绸科技研究一直是以实用的加工工艺改良为主要目标的,这对进一步促进我国传统丝绸工业的生产起到了很大的作用。但随着现代产业化的崛起,化纤等合成纤维的出现,国际丝绸产业受到了巨大冲击,二十世纪六十年代,丝绸产业经历了化纤纤维的第一波冲击,但由于化纤纤维与天然纤维的基质不同,在服用性能上明显有别于天然纤维,所以在经历短暂的风波后丝绸依然以其特殊的风格度过了难关。但这波冲击却唤醒了合成纤维制造业的产品改良高潮,以日本为代表的技术发达国家,开始以真丝纤维作为研究对象,逐渐引伸到其它合成纤维,并将真丝纤维作为比照对象,不断推出新合纤制品,仿真丝研究由此而兴盛起来。而国际丝绸研究的重点进入了纤维内在基本单元结构的识别和模拟,这种技术的应用又不断更新仿真丝产品,外加其新制品低廉的价格因素,使纤维消费市场出现了前所未有的兴旺,相对真丝新材料开发领域,由于其产品无明显的更新与发展,应用领域的狭隘,价格因素及服用性能等,使真丝产品的局限性充分地暴露了出来。进入八十年代,纤维研究开发由仿真丝逐渐转化为仿真技术,这一转变的基本特点在于通过单一的仿真丝变成仿优良的天然纤维材料,从而带来了纤维产业的根本性变化,仿毛、仿麻制品也不断出现,性能优异的化纤制品从此在各个领域出现,形成了纤维产业对丝绸产业的第二波冲击,日本作为国际最大的丝绸生产国从此退出了历史舞台,中国依靠低廉的劳动力市场坐上了第一丝绸生产大国的位置。
二、纤维研究及产业动态
回顾人类每一次的科技革命,都伴随着观念上的巨大变化,这种观念的变化又是人们通过生产实践从量变逐渐发展引起的。现代纤维产业的发展与人们在漫长的与天然纤维交往中建立起来的认知观念密不可分。通过长期的研究实践,人们对天然纤维(棉、麻、丝、毛)有了较为系统的理解,当现代科技产物合成纤维出现以后,人们将视角转向合纤已成了一种必然,这一结果促成了新合纤时代的到来。
合纤产业的发展与丝绸科技发展密不可分。从蚕丝研究发展到栽桑育蚕,从蚕的吐丝到化纤成形加工,这一研究发展促成了化纤业的迅猛发展。化纤产业的发展又带动了相关产业的发展,其新的应用领域也不断得到拓展。大体可分为以下几个类别:
1、合成纤维技术:从尼龙到聚丙烯等——发展到新合纤 合成纤维产业发展到1987年,日本化纤新品开发出现高潮。1988年为了将新开发的具有独特风格的化纤产品与过去的合纤产品区别开来,于是创出了一个新名词——新合纤。1989年起新合纤的提法被普遍采用,但至今没有明确的定义。(实际上就是指产品的物理性能和化学性质在一定程度上达到或超越天然纤维或制品的合成纤维,弥补天然纤维的不足)。
发展阶段:
合成纤维——模仿天然纤维(长度外形方面)——仿真丝技术——仿真技术——超天然纤维——新合纤
2、异形纤维生成技术、仿真丝纤维
异形丝纤维是指具有非圆形截面的形态,有星形、三角形、多角形、扁平形、中空形等多种类别,这种丝纤维的开发主要受真丝纤维的不规则截面微观形态启发,真丝纤维截面具有近似三角形特征,而真丝纤维天然的优良服用特性在一定程度上受其微形态结构的影响,所以在开发仿真丝纤维产品时,一开始的视角放在其形态的改变上,这种技术由于直接与喷丝孔的形态有关,易生产,所以在后来的异形丝开发中,出现了各种各样的异形丝。
异形丝纤维与普通圆形丝纤维相比较,在手感、丝鸣、风格、光泽等方面都有了极大的改善,又由于纤维的中空特性,使纤维具有良好的吸湿保温特性,同时纤维制品轻量化。异形丝纤维从开发的目的来看,实现了合纤制品的自然风格。
3、复合纤维技术:差别化纤维
复合纤维技术有多种类型,一种是在纺丝过程中实现的复合纺丝,另一种是不同原料纤维通过物理混纺实现的物理复合。复合纤维由于构成纤维的丝条有二种或二种以上纤维组成,所以在其性能上具有单一品种纤维不同的特性,尤其在膨松卷曲性方面,更优于单品种纤维,这种复合纤维制品发展到后来,美国合成纤维界正式定义为差别化纤维。差别化纤维一般以涤纶的差别化纤维最多,诸多差别化纤维又不单是以单一的形式出现,更多的是为了体现叠加的纤维风格而复合的纤维。例如高收缩丝与普通收缩的细旦丝复合形成异收缩特性,赋予织物表面不经磨毛即产生桃皮绒感的风格,再加入异纤度、异截面特性,更可使织物呈现出优雅的珍珠光泽。由此可见“差别化”是合纤工业开发新产品的一个成功思路。
4、纤维及纤维的微孔生成技术:仿真纤维:
在对真丝纤维微细结构的研究中,发现一根很细的丝素纤维实际上是有数千根特别细的原纤和巨原纤并列而成的,这些原纤间的相互结合主要依靠丝胶及原纤表面极性大分子基团间形成的付价键,这一特点,从传统意义上来讲,是大自然给人类的一个礼物,由原纤和巨原纤构成的真丝纤维也因这一特性而使其它纤维难于仿真。而在化纤领域,利用复合的办法实现了纤维的差别化特性,在一定程度上进一步改良了纤维制品的功能。在这种背景下又出现了超细纤维,超细纤维的发展一开始因成本和技术因素受到了极大的外部压力,但复合差别化纤维所形成的市场进一步要求纤维细旦化,从技术要求来看,“复合再复合”已成必然,日本首先开发出了具有“皮芯”特征的海岛型复合纤维,用其 制作人造皮革的原料,得到了广泛好评。从此,超细纤维进入了人们的视野。
超细纤维的主要特点是细,单纤纤度在0.33~1.1dtex为细纤维,低于0.33dtex为超细纤维,(有报导,目前最细已达单纤纤度0.0001dtex)、具有良好的擦净作用、形成内皮膜促进作用、改善纤维制品的手感、具有良好的丝鸣效果、吸水透湿作用,具有良好的天然纤维特性。
在进一步对化纤改性过程中,由于超细纤维的原纤化效果,更易进一步实现化纤的性能改良。
5、天然纤维的再生技术:
具有代表性的纤维是Tencel纤维,这种纤维是由英国研究者发明的。Tencel纤维是用木浆经原纤化处理后纺丝加工制得的100%纤维素类化学纤维,这种原纤化特征与天然真丝纤维具有一定的相似性,但其外在形态与色泽又具有明显的不同。由于其加工过程对环境影响小,所以也称绿色纤维。Tencel纤维的干强度较高,在水中的缩率小,所以其制成品的洗涤稳定性较好。但由于外观特性不能符合服饰需要,所以,近年英国又推出了改进型的Tencel纤维,进一步提高了纤维的柔软性、膨松性和保暖性,服饰的美观性也进一步得到了改良。
三、丝绸新技术研究动向
1、真丝新材料的研究与开发 真丝材料的改性是真丝纤维研究开发的重点。 真丝材料改性的重点目标在于实现真丝纤维的功能化特性。对改进真丝制品的抗皱、抗变形具有决定性作用。 目前,国内真丝新材料(全真丝)有:变形丝、桑蚕膨松丝、膨体弹力真丝、差别化柞/桑弹力真丝等。日本方面在九十年代开发了卷曲真丝、形状记忆真丝、近年又开发了扁平真丝等。近年,韩国也有新型真丝材料出现,主要是为了迎合日本市场而开发的卷曲真丝线等。
2、真丝纤维复合材料的开发 (1)、通过真丝长丝纤维与其它纤维复合的方法,改良真丝纤维性能,充分发挥各种不同纤维的优点,同时又能弥补各自的缺陷。包括生丝与棉、麻、毛,生丝与化纤丝的复合新产品层出不穷,其代表性产品为真丝包芯丝,真丝包芯丝有单包和双包等方法,其主要功能在于实现真丝纤维的弹性特征,所以一般的包覆方法采用真丝包氨纶。 (2)、通过真丝短纤维(绢纺丝)与其它纤维的复合。
3、以真丝为基质的其它功能材料的研究与应用 真丝材料作为蛋白质纤维,在其它应用领域的研究也有利于新材料的发展。 桑蚕丝作为一种生物性原料,与人体的角质和胶原同为蛋白质,结构十分相似,具有很好的生物相容性,且具有良好的透气、吸湿等物理性能,近几年来国内外研究人员一直在努力开拓蚕丝的新用途,并已在食品、化妆品等方面开发出产品。 蚕丝是由丝素与丝胶组成,这两大组成部分在医学保健上都有着广泛的应用。
四、保键、防护类纤维的研究开发
随着科技的发展和人们生活水平的提高,消费者日益重视卫生健康制品。与纤维有关的企业与研究机构在行业不景气的环境中迅速把握住这一方向,从事这类产品的开发与研制工作。日本相继成功研制了各种抗菌防臭纤维,其很多产品已经打入欧美市场。我国从90年代开始了抗菌纤维的研究,东华大学在抗菌防臭纤维方面的开发研究成绩卓著,开发的中纺AB抗菌防臭纤维、中纺II型AB抗菌纤维其抗菌性能强、纤维改性均匀性好且安全。天津开发了仿生抗菌纤维,其制品符合了人们对清洁、健康和文明生活方式的需求。
远红外纤维是日本在20世纪80年代末开发的产品,其织物能反射人体散热,把外界远红外线转换为人体可吸收的能量从而达到保温的目的,此外它还可以促进皮肤下的血液微循环。我国在这方面的研究开发也取得了较为喜人的成绩,利用远红外材料开发的纺织品相继出现,产品应用范围极为广泛。
五、药物纤维的开发
药物纤维的开发技术主要有:
(1)、用共混的方法把药物掺入纤维内,这是开发药物纤维的最简单的方法,此方法主要适用于化纤丝。这种方法对于天然真丝纤维而言不适用。 (2)、对纤维进行改性、浸药,通过对纤维的改性,使纤维形成多孔性,或具有亲油性,或具有化学结合能力,从而增加对药物的吸附性。 (3)、对纤维进行接枝,选择具有反应基的纤维或者在成纤聚合物中引入具有反应基的官能团,纺成纤维后则会具有离子交换能力。当纤维浸入含药物功能组分的溶液时,官能团相互作用结合,聚合物纤维侧链上就会接上具有药物功能的基团。中纺AB抗菌防臭纤维与麻醉纤维就属于此类。 (4)、采用微胶囊技术,将药物制成微胶囊,再把微胶囊充填到中空纤维内部或开发微孔纤维填埋微胶囊的方法,开发微胶囊药物纤维。目前芳香丝纤维就是采用微胶囊技术,穿着时微胶囊经摩擦而释放香味。
四、未来纤维产业的走向及我们的思考
纤维产业的发展一直与人类科技进步连在一起的,随着科学技术的发展,人们消费的理念也在发生变化,友好产品将越来越多地占据人们的生活,纤维工业作为直接与人们日常生活连在一起的产业,也将进入一个新的阶段,绿色产业、绿色产品、“回归自然”将成为人们追求的主题。从这一点来说,天然纤维制品正是符合了这一未来要求的,但在天然纤维的功能改良及改性研究方面却显得相对落后。
作为合纤产业,高强纤维、功能纤维、保健性纤维将会越来越受人欢迎,产业用纤维(可用于桥梁建设、高速公路、建筑等领域)也将逐渐被人们重视,随着信息化时代的来临,智能化纤维(温敏、光敏纤维等)也将成为研发重点,可降阶性纤维也已进入人们的视野,可再生性、环保性纤维的研究开发将变得越来越重要,这一点我们应给予足够的重视。