纤维的分类 功能性纤维分类详解

　　近些年，具有科技含量高、附加值高等特性的保健功能纺织品异军突起，成为纺织行业新的经济增长点。首先，我们对这些功能进行分类。

    功能性纤维分亲肤型和激能型两类。亲肤型主要是起到辅助改善人体及皮肤健康的功效，无任何副作用。如抗菌、抑菌、除臭、防蚊、防螨等作用于皮肤表层的，而激能型则对皮下微循环起积极改善作用，如远红外、负离子、生物磁场等产生的功能，起到抗疲劳、抗血栓、循序减压等功效。但过去没有细分类别。

表1   纤维的功能分类

 　　①基本性能Ⅰ：纤维固有的物理、化学的特性。象纤度、强伸度等的机械特性可在一定程度和范围内发生变化，但基本上还是要取决于纤维的结构。

　　②基本性能Ⅱ：也是纤维本身固有的特性，同时也被确认为纤维所必须具备的特性。

　　③舒适功能 ：关于该功能的定义有各种说法，大致可分为“可穿着性、外观”和“清洁、美观”两种功能。前者的穿着舒适感包含生理和心理两方面的感觉，这一点可以说是每个季节流行元素中最重要的特点；后者的“清洁、美观”因为不是纤维必要的特性，同时使用效果也因人而异，所以作为商品可开发空间不大；但由于现在消费者对此高度关心也成为社会性话题，因而这方面的专利还是很多的。

　　④其他的附加功能：在原有的附加功能基础上添加了舒适功能和高性能化特点。

　　⑤新功能、超功能：现在的通用合纤无法达到的高标准或全新功能。

　　本书将重点介绍舒适功能部分，关于其他功能我们将介绍一些改性的制品和差别化产品。

表2  概念和功能

 　　从不同材料上划分纤维种类

　　以下总汇阐述了在最近的几年里三大合纤、天然纤维（特别是纤维素纤维）、新型合纤的主要产品和技术动向，这里也加入了笔者自己的想法，敬请原谅。关于三大合纤的详细动向请参考下一章中不同领域技术人员的报告。各种功能的详细介绍可参考第五章以后的内容。

表3  主要材料的改性与功能性添加

 　　（1）聚酯类纤维

　　下世纪的新合纤（或支柱纤维）的主要技术革新是必不可少的，重点是现有技术的深化和其他技术及材料复合的开发。这种例子有：东丽公司的“ハイブリット”合纤就是采用高度的原丝改性技术和加工技术结合在一起制得的有天然纤维感觉的新合纤；可乐丽公司的“ミックスステージ”是融合了感性与功能性的新合纤；还有就是象抗菌、消臭、吸水、吸湿等的新型风格和新功能的复合纤维。不过，这类制品由于受其用途的局限而使每个品种的产量受到限制，且制品的使用寿命也不长，这也是新合纤的一个重大缺点。在这其中，“ゼットテン（Z-10）”“OHS-Ⅱ”等代表的卷缩丝是倍受注目的柔软弹力材料。现在很多领域都追求这种弹力风格，它只不过是现有技术上的改性而已。

　　围绕中空、高变形截面、表面粗化这方面的技术开展了很多方面的应用，有：尺寸稳定性、吸汗快干、深色化、干爽、轻量等，各公司也倾全力推出不同截面的纤维。把这类原丝进行改性和复合加工可获得多层结构纤维，这也是制造“清凉、保温”材料的主要技术。

　　在染色性方面，阳离子可染类型的鲜明高发色范围仍在增大，而且利用阳离子可染聚合物易溶于碱的特性和易上染的效果开发出很多新功能、新外观的纤维。虽然常压可染阳离子获得成功，但分散染料的常压可染仍存在很多困难。

　　关于聚酯功能改性还有一个难点就是“吸湿性”，这种功能的获得主要以后加工技术为主，一直提倡的聚合物改性技术还未能获得成功。聚合物改性后对纤维性能造成不良影响一直困绕着该项技术的发展。

　　保护地球环境，对于生产量一直很大的聚酯来说是一项非常值得重视的问题，这种纤维本身不具备可循环使用性能，由于可循环技术的难度和经济因素的考虑使得无法在工业生产中得以应用。目前不使用碱减量处理的自伸长丝已经是不小的进步，我们期望设计出可循环使用的原丝、面料、衣料。

　　（2）尼龙纤维

　　为确保在同聚酯的竞争中占领市场份额，开发出了应用在妇女内衣、长袜等领域的新功能纤维。东丽公司的高透明、高强度的“ミラコスモ”系列、吸湿类的“キュープ”就是新型的尼龙纤维。不过，应用在泳装、冬季运动外套等方面的大型材料提案却很少。

　　尼龙6的化学再循环是通用纤维中唯一成功的例子。东丽公司的一项关于制服的企划中使用的原料是100%的尼龙，然后在面料设计、衣料设计甚至是附属品上下功夫，我们希望它能真正起到节约石油资源的作用。

　　（3）丙烯腈纤维

　　在这类纤维中不断有新功能纤维推出，我们将介绍有代表性的3种。

　　东洋纺的改性丙烯腈“エクス”深受注目。它是通过羧基改性赋予纤维吸湿、吸湿发热、抗静电、消臭、抗菌消臭等多种功能，这个提案的名称就叫“调湿纤维”。白色系的导电、蓄热、保温纤维“サーモキャッチーW”是把添加了白色系导电陶瓷（锑、锡的氧化物、涂层氧化钛）微粒子的聚合物作为皮层的一种复合纤维。该纤维在增加了白色导电功能的同时，也具有了光－热转换功能，可用作高性能的蓄热保温材料。

　　“ビォセーフ”是一种在原丝阶段就赋予了抑菌和吸水性能的纤维，它适用在防护用面料上。丙烯腈纤维给地球环境带来了很多负面的作用，今后应在增大聚合物自由度、溶液纺丝方面继续研究开发。

　　（4）弹性纤维

　　弹性纤维市场一直很好，即使在纤维界普遍不景气的情况下仍在大幅度扩大。聚酯类的聚氨基甲酸酯（尿烷）虽存在很多缺点但其柔软的弹性却深受好评，在日本的纤维市场中占有相当大的比例，特别适用在长统女袜上。热定型、耐黄变的聚醚类弹性纤维所占比例虽然不大，但它正在缓慢的扩大应用范围。

　　（5）纤维素纤维

　　它是形态稳定加工中最成功的例子，它的基本技术是液氨加工和VP加工，日清纺正在大幅推广的液氨加工，因为这样可引起纤维素的结晶转移，故对纤维素纤维的功能改变有绝对的影响。

　　利用新溶剂法精制的纤维素纤维在日本最先推出的是“テンセル”，但由于后加工难度高，所以很难对产品进行定位。欧美品牌的“リョセル”（尤尼契卡）也是加入了新型溶剂，这对改善地球环境是有利的。

　　（6）新型合成纤维

　　研究、开发的纤维新品种正相继被生产。PBO纤维（“ザイロン”东洋纺）有高强度、高模量的特点，耐热性可超过有机类纤维的最高点600℃，是一种前景非常好的纤维。

　　在高强度纤维中，由超高聚合度的聚乙烯通过冻胶纺丝制得的“ダイニーマ”（东洋纺）其强度可达40CN/dtex，耐药品性优异，也是一种非常好的纤维材料。

　　冷却冻胶纺丝法制得的新型PVA纤维“クラロンK-Ⅲ”，使PVA纤维的物理性能发生很大改变。通过调整碱化度和聚合度可制得从高强度到水溶性的多种纤维。也给衣料用、非织造布领域带来了新的技术。

　　聚乳酸纤维（“ラクロン”可乐丽）作为生物分解纤维倍受注目。它对解决高性能的通用合成纤维和本质上有可降解性的天然纤维（特别是纤维素纤维）的可降解性提供很好的帮助。目前，它与纤维素纤维的混纺。交编织是最具特征的用法。

　　聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）纤维的柔软手感和弹性远远超过了聚酯、尼龙、PBT等已售出的纤维，所以它作为大型纤维材料的潜力已无疑问。据杜邦的生物技术表明，如果能成功地从石油原料中转换出PTT用原料，那么对于合成纤维原料的将来意义将是非常远大的。

　　从功能上划分纤维的种类

　　根据表2汇总的功能开发趋势整理了以下几个方面：

　　（1）色泽材料

　　正如在聚酯一段中所讲述的阳离子可染性能的开发已经获得了很大的成功，而分散染料常压可染性能的开发至今仍存在很多困难，人们希望能早日突破并解决共聚合法引起的这一本质性问题。利用表明粗糙化面料结构、低折射率、涂敷等方法制造出有亚麻外观的新感觉、新风格的产品也作为今后开发的一项主要技术。

　　帝人、日产自、田中贵重金属共同开发出模仿蝴蝶翅膀色彩的“干涉发色”制造出汽车薄板制品是当前的一种全新发色方法。这方面发表的专利也很多。由于在染色方面表现染料间微妙的混色一直不是很理想，最近开发出的“干涉发色”终于解决了混色、光泽感、因光源而变色以及染料难发色等问题，还有一大优点就是没有废液处理这项负担。

　　（2）清爽材料（清凉衣料）

　　无论是夏季衣料、运动衣料还是冬季服装面料及防水衣料，所有的品种和材料都需要解决服装穿着时的“不透气”感。透过聚合物改性赋予纤维吸湿功能是合成纤维解决不透气感最有效的一种方法。但这样会引起纤维的基本功能降低，所以一直都未得到很好开发；自从东丽公司开发出吸、放湿尼龙“キュープ”、东洋纺开发出改性丙烯腈纤维“エクス”后，这种方法又被广泛使用。

　　通过原丝的变形截面和表面粗糙化、不同种原丝的复合多层结构丝、多层结构面料的设计等获得有效的汗处理功能，使“不透气”、“发粘”等感觉得到改善，在运动装和军装领域已成功使用。

　　为了解决防水面料的“不透气”感，“ゴアテックス”的开发获得成功，随后透湿功能成为防水衣料必须具有的功能。用超细丝做成的高密度织物具有轻度的防水性能，这种布料已开始向一般的西装上衣、便服方面发展。

　　（3）蓄热材料

　　通过直接纺丝法或易溶成分的溶出方法制得的中空丝已经成为各公司开发轻量.保温材料的通用方法，以含空气量大的多层复合丝或水溶性纤维“クラロンK－Ⅱ”为芯层，在后加工过程中溶解的方法制备中空丝也是一种非常好的技术。

　　作为蓄热、保温材料，尤尼契卡公司成功开发出了混入陶瓷实现热转换功能的“Soraα”纤维以后，各公司相继利用陶瓷开发功能型产品，这也是冬季内衣的畅销原料。东洋纺开发出的“エクス”是赋予了羊毛般吸湿。发热功能的改性丙烯腈纤维，它由于具有吸湿性所以对减轻防寒衣料、运动衣料的“不透气”是很有帮助的，同时也为蓄热。保温材料的开发指出了新的方向。

　　（4）抗菌材料

　　抗菌材料可以说是现在较为人们熟悉的材料。由于MRSA引起的医院内大范围感染、O－157中毒等的社会性问题，使抗菌纤维的开发从单一的抗菌防臭效果拓展到现在的抑制细菌发育的抑菌效果，原来的抗菌标准SEK也被重新修改，明确地区分了“抗菌防臭”和“抑菌”效果，强化了抗菌和抑菌两种为不同的功能，这方面的专利介绍非常的多。

　　抗菌剂仍以银系化合物和第四级铵盐等有机类为主体，不过也增加了壳聚糖。脱乙酰壳聚糖、日柏精油等天然化合物，目前因为这些天然化合物也有消臭、护肤的效果，所以非常受消费者的欢迎。

　　消臭虽并不直接影响健康，但作为舒适生活不可缺少的功能开发这方面的产品是非常必要的。特别是年轻女性对“烟臭”和“加龄臭”非常的敏感；病人特有的臭味和粪尿臭等问题也促进了防护用品的开发。从建筑材料上产生的有害气体（多数是甲醛）引发的新房症侯群的减轻也是消臭技术之一。

　　消臭剂多为吸收乙醛的制品，现在已开发出酞精染料等金属络盐和光催化消臭剂。机理是使用活性氧化钛，利用光进行氧化还原反应来分解恶臭物质。

　　（5）微循环材料

　　把自然界的韵律格调和氛围融入到家庭生活和衣料中，使身体放松等所有具有剥离效果的制品成为当今的话题。利用日柏醇精油等帖烯类物质可实现森林浴、芳香、自然界的杰作（1/f的波动）等效果

　　另外，空气中的负离子具有使人神清气爽和安神的效果，现在利用低放射性元素释放出负离子的纤维已相继上市，一时间有远红外效果的身体活化功能的纤维成为畅销品。不过，这些制品的效果究竟如何，很难定量的分析，而且使用效果也因人而异，所以还请消费者不要盲从。

　　（6）护肤材料

　　人体的皮肤很容易引起过敏行皮炎、变应原性皮炎等，所以从原料到后整理、缝制等每个环节都应严格把关，制造出可清除变应原的衣料。更积极的做法是添加有抗过敏效果的天然提取物和矿物矿石，制造出安全有环保的产品。

　　现在肌肤保湿、保持弱酸性、控制PH的产品迅猛增加，这些产品大部分都添加了壳聚糖、骨胶原、植物提取物等天然成分；产品中同时也具有抗菌防臭功能。抗紫外线纤维因为可同时抗UV和遮蔽阳光中的红外线而迅速升温，成为夏季服饰用品的主导，它的代表技术是混入有抗紫外线效果的陶瓷。

　　（7）超细材料

　　具有柔软手感的弹性纤维和卷缩丝在前面已经讲过，赋予纤维轻柔化的主要技术是利用直接纺丝法制造出0.1－0.3cN/dtex的超细丝，东丽公司开发出的海岛型“UTS”被应用到人造革等一般衣料中后，它独特的风格受到好评。

　　（8）导电和抗静电类材料

　　为了作业的安全性，纤维制造商开发出了防止带电的抗静电。导电材料，随着技术的不断发展，又开发出应用白色金属化合物（氧化锡和低融点合金）的白色导电纤维。

　　随着科技的进步和工作的需要人们使用电脑和手提电话等电子产品的机会越来越多，而从这些电子产品中产生的电磁波对人体是有危害的，所以防电磁波的材料应运而生。人们自我保护意识和对生活舒适要求的提高，使得导电纤维、金属纤维和防辐射纤维的市场不断扩大。有报告显示这种有防护功能的面料其遮蔽效果最大可达99.9％。

　　从不同用途上划分纤维种类

　　随着功能性纤维种类的增多，不同用途的面料制品种类也越来越多，满足了人们不同生活的需求，下面介绍一下近年来纤维、衣料的发展动向。

　　（1）保护生态环境

　　21世纪，纤维界最大的课题是如何保护地球的环境。日本纤维产品的废弃物中一般废弃物占3－5%，产业废弃物占0.5％，比例虽不高，但有90％的废弃物被埋在地下或烧掉（欧美70％）成为危害环境的一个大问题。不同材料的再循环方式也不同，不过最终都不外乎“化学再循环”和“生物分解”两类。在纤维生产中棉占40％，这部分可进行生物分解处理，30％的聚酯再循环却是一个难点。所以生产或设计出容易进行再循环处理或容易发生生物降解的面料和服装迫在眉睫，开发生物降解合成纤维是解决该问题的办法之一。

　　（2）高龄者用衣料和看护用衣料

　　日本现在已经进入老龄化社会，纤维界和各纤维制造商为把握老年人的市场纷纷做出相应的策划，在功能开发上要选择“易穿着”和“清洁性”的材料；同时也开发出“时尚性”的产品占领成年人市场。看护用衣料的开发都以一次性使用为主流，这样就产生了废弃物处理问题，所以如能开发出价廉又清洁的易分解材料其前景是可观的。

　　（3）节能、舒适衣料

　　政府部门和各大纤维公司提议并策划生产应用于空调房里的既穿着舒适又节能的衣料。把合纤和天然素材复合、合纤生产商和纺织品公司联合策划是开发这项内容的最主要的特征。

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