通过新型纺纱技术实现生态夹克的耐用和可回收

O. Dorn

先进材料开发中心(AMCC)(德国)

一种坚固而耐用的材料，当它到达产品生命周期最后阶段时，如何保持生物可降解性？这是德国Peppermint集团先进材料开发中心(AMCC)的纺织工程师所面临的挑战。他们与再回收领域的专家合作，通过生态夹克(图1)研究如何将生物聚合物应用于未来的纺织产业，需采用哪些技术，以及这些材料将以何种方式重新循环进入自然界。研究的重点是结合两个方面：耐久性和可回收性。

图1 时尚领域的生态夹克

Peppermint集团已开发出一种纱线加工工艺，这种工艺不仅吸引了具有时尚和环保意识的消费者，而且吸引了对“共享经济”感兴趣的人。租赁家用纺织品，而不是重复购买新产品，只有在室内装饰织物在使用数月后不会磨损才得以实现。这种商业模式经济可行性的前提是耐用纺织品能够承受尽可能多的护理周期。这既节省了原材料，又减少了碳排放。到目前为止，织物的耐久性主要通过将石化基合成纤维与天然纤维材料混纺实现。Peppermint集团目前正尝试通过使用生物材料来实现同样的耐久效果。

生物聚合物有助于恢复碳循环平衡(图2)并为化石燃料提供更有前景的未来。生物圈中的植物形成了这些合成材料的基础，它们通过光合作用吸收二氧化碳。这些被吸收的碳用于制备生物材料，并在使用后再次释放。将生物材料与一种新型纺纱工艺结合，制备的创新型原材料，可满足纺织品租赁行业的高需求。Peppermint集团的子公司——德国ZKS Zwickauer Kammgarn公司使用其经专利授权的Triwitex纺纱方法，广泛使用多种不同的材料，纺制这种特殊纱线。与传统纺纱方法相比，Triwitex纺纱方法显著改善了所有混纺材料的使用性能。纱线的性能特点取决于细长纤维在纱线中的分布。Triwitex纺纱技术制备的纱线在针织服装中的应用潜力尤其值得关注。采用传统纱线织制的针织服装容易起球，而采用Triwitex优质纱线，织制的针织服饰几乎不会出现起球现象(图3)。

图2 生态夹克的碳循环示意图

图3 传统纱线和Triwitex纱线制成的织物的起球性能对比

对比两种纱线的性能可发现，采用Triwitex纺纱方法将天然纤维与生物聚合物材料混纺，可达到迄今为止只有石化基聚合物才能达到的性能水平。由羊毛和聚丁二酸丁酯(PBS)混纺制成的Triwitex纱线，表现出与相同线密度的聚酯和羊毛混纺纱线相当的强度。与传统纺织材料相比，混纺了生物聚合物后，材料的强度提高了30%。PBS是一种可生物降解的线性脂肪族聚酯纤维，具有非常好的力学性能。它由1,4-丁二酸和1,4-丁二醇合成而成。这两种原料都可以通过石油化学和生物化学的方法生产。尤其是丁二酸，被美国能源部誉为12种“来自生物质的顶尖附加值化学品”之一。

PBS的纤维形态也给纺织行业带来诸多挑战。所有的加工工艺都必须适应这种前沿材料的特性。德国Peppermint集团先进材料开发中心(AMCC)的工程师在研究过程中对这种原材料如何用于耐用纺织品进行了测试。研究表明，通过合适的技术，在迄今为止的典型应用领域，生物聚合物为可持续和绿色纺织品的使用提供了更多可能性。因此，生态夹克实则展示了一个开始于生产制造，持续至最后的附加值处理的产品理念。