海藻纖維在紡織領域的研究進展

張玉海

（山東淄博紡織行業協會，山東淄博 255000）

海藻纖維在紡織領域的研究進展

張玉海

（山東淄博紡織行業協會，山東淄博 255000）

分析了海藻纖維的形態結構及性能特點，探討了海藻纖維及其產品的開發和應用現狀，并進一步展望了海藻纖維在紡織領域里的開發遠景。

海藻纖維；遠紅外；自阻燃；生物降解性；電磁屏蔽

進入21世紀以來，隨著世界人口的增長，能源危機，資源枯竭，可以由大自然產生的纖維素纖維備受關注。由于傳統的棉、麻天然纖維素纖維在發展規模方面有一定局限，如棉花的“與糧爭地”的問題，因此人們把視線越來越多的集中在可生物降解，集自然與美觀、舒適與健康于一體的天然環保型新纖維品種。海藻纖維以其各種優異性能在紡織領域的應用得到了消費者的關注。海藻纖維屬于天然植物做成的原料，其廢棄物能夠生物分解回歸大自然，不污染環境，海藻纖維具有保濕和礦物質的鈣、鎂成份對皮膚有自然美容的效果[1]。在目前生化科技的持續進步推動下，若能將這些具有保溫、保健及美容功能的纖維，與實際應用和流行時尚、色彩、款式等設計相互結合，將能夠獲得廣大消費者的青睞與使用，順應健康、環保理念的進一步推廣，相信在不久的將來人們的生活會與這種奇特的纖維有著更緊密的聯系。

1 海藻纖維的形態結構

海藻纖維粗細均勻且縱向表面有溝槽，橫截面呈不規則的鋸齒狀且無較厚的皮層存在,和普通黏膠纖維的截面比較相似，纖維的微觀形貌主要取決于凝固的條件，固化成型過程要脫除大量溶劑，使得纖維橫截面收縮，呈不規則的鋸齒狀[2]。

2 海藻纖維的性能特點

2.1 遠紅外功能[3]

海藻炭是天然的海藻類（昆布、海帶、馬尾藻等）經過特殊窯燒成的灰燼物。海藻炭內含鈉量少，含有豐富礦物質，化學成份多，也含有一些藻鹽類成分。在抽出海藻炭內的藻鹽類后，以特殊的制造程序將海藻炭燒成黑色，黑色化的海藻炭便具有良好的遠紅外線放射效果。

海藻炭纖維是將海藻炭的炭化物，經過粉碎成為超微粒子后，再與聚酯溶液或尼龍溶液等混煉紡制予以抽絲、加工而成的纖維。這種纖維可以與天然棉或其它纖維混紡，紡成的紗線便具有遠紅外線放射機能。遠紅外線照射能使人體血液產生共鳴共振，促使體內水分子振動，分子間磨擦產生熱反應，促使皮下溫度上升。熱脹冷縮效應使微血管擴張，加速血液循環、促進新陳代謝、消除體內的有害物質，并且能迅速產生新酵素，使人體生理機能更加活絡。

一般而言，只要使用15%～30%的海藻炭纖維就具有良好的遠紅外線放射效能，可以編織成具有遠紅外線放射機能的各種織物，應用在襪子以及內衣等產品上。

2.2 負離子功能[4]

海藻炭纖維能產生負離子，可以促使人體新陳代謝旺盛，使身體健康，而且海藻炭纖維含有礦物質可放出α波，讓人心境寬松而具有舒適感。

海藻炭纖維面料具有保溫及保健雙重效果，適用于T恤、內衣等服裝，長期穿著使人體分子磨擦產生熱反應，促進身體血液循環，具有一種蓄熱保溫的效果。海藻炭纖維織成的襪子具有保溫、抗菌及防臭效果。

2.3 自阻燃性能

海藻纖維是一種自阻燃纖維，熱穩定性較好，極限氧指數為34.4，燃燒過程中纖維的炭化程度高，離開火焰即熄滅。從海藻酸鈉的熱分解過程可以看出，海藻酸鈉熱分解過程中能釋放出大量的水和CO2，水分子的汽化吸收大量的熱量，降低纖維表面的溫度。另外，生成的水蒸汽和CO2屬惰性氣體，將海藻纖維分解出的可燃性氣體濃度稀釋，達到阻燃的效果[5]。

2.4 高透氧性

海藻酸纖維吸濕后形成親水性凝膠，與親水基團結合的“自由水”成為氧氣傳遞的通道，氧氣經吸附一擴散一解吸過程，從外界環境進人傷口組織內環境；另外纖維內的高M段作為纖維的分子骨架形成氧氣進入的空穴[6]。

2.5 生物降解性和相容性[7]

海藻酸鹽纖維是一種生物可降解的纖維，這就解決了對環境污染的問題。其生物相容性好，織物穿著舒適、衛生、綠色、環保，對人體皮膚不會產生過敏等不良反應。

2.6 金屬離子吸附性

海藻酸鈉在水溶液存在著—COO—，—OH基團，能與多價金屬離子形成配位化合物。海藻酸中的G結構蟄合多價金屬離子，形成導電鏈，可提高大分子鏈的聚集能，提高織物的電磁屏蔽和抗靜電能力，可用于制造電磁屏蔽防護紡織品[8]。

2.7 高吸濕性

海藻纖維大分子上的羧基具有很強的水合能力，可以結合大量的水，而且海藻纖維的無定形區（水分子的可及區）較大，它可以吸收20倍于自己體積的液體，所以其吸濕性比棉纖維和甲殼素纖維優異[9]。織物穿著涼爽，不易產生靜電、起毛和起球。

3 海藻纖維及其面料等產品的開發和利用現狀

3.1 Seacell海藻纖維面料

Seacell海藻纖維由德國Alceru Schwarza公司生產，是利用海草內含有之碳水化合物、蛋白質(氨基酸)、脂肪、纖維素和豐富礦物質的優點所開發出的纖維，這種纖維的制法是以lyocell纖維的生產制造程序為基礎，在紡絲溶液中加入研磨得很細的海藻粉末或懸浮物予以抽絲而成。這些海藻主要來自于棕、紅、綠和籃藻類，尤其是棕藻類及紅藻類是最佳海藻纖維的原材料。

Seacell纖維可以加工成任意長度和纖度的短纖或長絲，也可以與其它纖維混紡，如與天然纖維或人造纖維混紡，只要在織品中混有25%的Seacell纖維，就可感受到Seacell的優點。這種織品的終端用途可以應用在襯衣(Hanro已采用)、家用紡織品、床墊等。另Seacell Active是一種抗菌型的產品，在紡絲時添加銀與抗菌劑成分，能緩慢釋放銀離子，能夠持久提供抗菌功能，這種織物可設計作為具有抗菌運動衫、床單、被子、內衣及家飾用品[10]。

3.2 能“美容護膚”的海藻纖維[11]

意大利Zegna Baruffa Lane Borgosesia紡絲公司也推出一種名為Thalassa的長絲，絲中含有海藻成份，用這種纖維制成的面料和服裝比一般纖維制成的面料和服裝更能保持和提高人體表面溫度。這種含有海藻成份的面料穿著后可以讓人的大腦松弛，也可以提高穿著者的注意力與記憶力，還具有抗過敏、減輕疲勞及改善失眠狀況的功能。

3.3 海藻纖維內衣

日本一家特種纖維公司是世界首家實現海藻纖維大批量生產的廠家，其工藝屬領先地位。這家公司自2000年在韓國銷售海藻纖維內衣，目前已擴大到歐洲和東南亞等國家。海藻纖維在內衣上的應用充分體現了海藻纖維能反射遠紅外線，產生負離子保暖和保健作用的特性[12]。

3.4 殼聚糖接枝海藻纖維

山東青島大學公開了一種殼聚糖接枝海藻纖維及其制備方法與用途的專利，這種纖維由于表面包覆一定的殼聚糖，因而具有良好的吸濕性和抗菌性，且無毒、無害、安全性高及生物可降解性，在醫藥、環保等領域均有良好的應用前景[13]。

3.5 防紫外線海藻纖維服裝

秘魯紡織業研制出一種海藻纖維服裝，能夠抵御紫外線侵襲和預防皮膚癌。據西班牙《數碼報》2008年報道[14]，這種服裝用以海藻酸鹽為原料開發的海藻纖維制成，能夠有效防止人體過度暴露在紫外線中，從而預防嚴重的眼部疾病和皮膚癌等皮膚疾病。這種服裝包括帽子、夾克、上衣、內衣和泳裝等，都是由秘魯海域中盛產的杉藻纖維制成。這種海藻纖維能夠抵御99.7%的紫外線侵襲。

3.6 抗菌防臭紡織品

紡織品的抗菌防臭功能主要是通過加入抗菌劑來實現，可以利用抗菌金屬離子（如銀離子）或天然抗菌劑（如殼聚糖、蘆薈等）來制備抗菌海藻纖維。例如德國Alceru-Schwarza公司新開發一種具有抗菌功能的Lyocell海藻酸纖維即能抑制大多數種類的細菌[15]。

3.7 高檔服裝面料的開發應用[16]

海藻纖維吸濕性好，但缺點是強度、彈性及色澤不夠理想，所以在紗線原料的選用上，多采用混紡或交織技術，例如將海藻纖維與莫代爾、黏膠纖維、棉纖維等紡織原料進行混紡，可彌補海藻纖維性能上的不足。浙江紡織服裝科技有限公司采用32%海藻纖維／60%MODAL／85%牛奶纖維三合一混紡色紗，并添加氨綸長絲，織造具有一定彈性和抗菌性的色織針織坯布，并對產品的有關技術指標進行了測試，結果各性能良好，其產品物理指標和外觀質量均達到一等品要求。另外浙江紡織服裝科技有限公司以海藻纖維／長絨棉混紡紗線為經緯紗織造，或以棉紗與海藻／黏膠混紡紗線交織，開發出兩種大提花緞紋織物，采用低溫、低堿、低鹽染色工藝，開發了中高檔床上系列用品。此面料的特點是富有光澤、手感柔滑、吸濕透氣、舒適性較好。

4 海藻纖維的發展前景

我國是世界上最大的海藻養殖與加工國，海藻酸鹽產量占世界的一半以上，非常有利于海藻纖維原料的獲得和大規模開發生產。同時，海藻纖維原料的生產不占用石油和土地資源，有助于減輕紡織工業對石油和棉花等的過度依賴。

海藻纖維在高檔保健服裝、兒童玩具以及醫療、環保等領域應用前景廣闊。但是，在應用方面的擴展仍需要我們不斷探索，主要表現在：

(1)提高海藻纖維力學性能。可以考慮控制其工藝條件來提高其性能；也可以通過與其他高聚物共混改善強度，吸濕性，染色率等。

(2)賦予海藻纖維功能性。可以通過加入抗菌離子或天然抗菌劑來提高纖維抗菌性能，降低成本，使其更廣泛應用于醫療領域；也可通過離子交換、吸附、共混等方法制備吸附及香味除臭纖維、遠紅外抗輻射纖維和相變調溫纖維等功能性海藻纖維，利用海藻纖維的金屬離子吸附性制備擁有電磁屏蔽特性的纖維及抗靜電防護纖維，擴大海藻纖維的市場份額。

5 結論

由于海藻纖維特殊的形態結構，由海藻炭纖維制作的織物具有良好的遠紅外線放射效能和負離子功效；而且海藻纖維還具有良好的自阻燃性能、高透氧性能、生物降解性和相容性、金屬離子吸附性、高吸濕性等特殊性能，在高檔保健服裝、內衣、家用紡織品、床墊、環保等領域應用前景十分廣闊。

隨著科技的進步，人們對健康、環保理念的進一步加深，相信在不久的將來人們的生活會與海藻纖維有著更緊密的聯系。

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RESEARCH PROGRESS OF ALGINATE FIBER IN TEXTILE FIELD

ZHANG Yu-hai
(Zibo Textile Industry Association，Zibo 255000，China)

This paper analyzes the characteristics of morphological structure and properties of alginate fiber, discusses the development and application status of alginate fiber and its products,and forecasts the development prospect of seaweed fiber in the textile field.

alginate fiber;far infrared;self flame-retardance;biodegradability;electromagnetic shielding

TS102

A

10.3969／j.issn.1672-500x.2013.03.008

1672-500X(2013)03-0026-04

2013-04-19

張玉海（1972-），男，山東青島人，碩士，工程師，從事新材料的研究與開發。