牛皮膠原纖維在運動服中的應用研究

顧閑玉，邱夷平

（泉州師范學院，福建 泉州 362000）

牛皮膠原纖維是屬于動物纖維，利用黃牛、水牛、牦牛等動物皮來加工制革，僅有部分原料皮變成革，剩余的皮當做廢棄物扔掉。如果進行焚燒處理，會對環境產生污染，用來提取牛皮膠原纖維，不僅節約了資源，也是一種變廢為寶的過程，它的原料成本也比較經濟實惠。

從應用價值方面講，牛皮膠原纖維的應用比較廣泛，例如膠原纖維具有很好的修復功能，適用于醫療醫美領域；牛皮膠原纖維來源于大自然，具有天然親膚性能，適合應用于紡織領域，目前國內研究牛皮膠原纖維的企業較少，本文結合了牛皮膠原纖維與運動服的概述研究，對牛皮膠原纖維是否可以在運動服裝領域應用做出探究。

1 膠原纖維的發展歷史及現狀

1.1 牛皮膠原纖維的概念

牛皮膠原纖維是從牛皮革工業生產當中多余的碎料當中提取出來的膠原蛋白，經過技術整理紡制，屬于動物天然纖維，綠色環保同時具有很好的抗菌保健功能性，在紡織領域可以用來制作內衣等貼身產品，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，表面有細小凹槽狀，纖維表面有細小的分裂。

圖1 纖維橫截面

圖2 10000 倍纖維表面

1.2 膠原發展歷史

公元4000 年前，西方古代人就已經開始用膠原制革。古醫書曾有記載，將牛膠用藥可治療多種疾病且醫療效果好。膠原產品的開發起源于日本，1980 年開始，日本的FANCL、DHC 等公司將膠原蛋白應用于美容和營養保健品中[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力學。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、醫藥方面的應用[3]。

1.3 牛皮膠原纖維發展現狀

國內外對于膠原蛋白的應用研究領域較多，大多在護膚產品、生物醫療領域研究較多。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，原料來源于動物組織處理。長春博泰醫藥生物技術有限公司制作的弗縵膠原的原料來源于長白山天然牧場的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，牛膠原可以優化皮膚環境、緊致皮膚。在醫療領域牛膠原還可以治療多種疾病，減輕患者負擔。

近些年，也有不少國外研究者利用水生生物進行膠原的提取。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域上尚有發展空間。

2 運動服的發展現狀及分析

2.1 運動服的發展

運動服裝起源于十九世紀中葉，由歐洲體育運動逐漸普及，二十世紀以后，運動服的品種不斷增加，越來越日常和休閑化。運動服主要分為兩種，專業性的運動服裝和業余休閑類運動服裝，而業余休閑服裝已經成為一種日常運動風格。近年來全民健康已經成為國家重要戰略，運動人數逐年升高，運動休閑服的產業近年來發展也較好。而運動服休閑服的主要特性是方便運動、方便穿脫、吸濕透氣、舒適并且適合于各種日常活動。

2.2 運動服的現狀

如今的運動服在很多方面發生了較大變化，例如款式更加多樣化，功能也更豐富。現在年輕人對于時尚潮流的運動休閑服裝也越來越青睞，運動商場銷售額逐年增長，例如中國李寧、阿迪達斯等品牌是人們日常所熟悉的運動品牌，深受大眾喜愛。

運動服的面料除氨綸、錦綸、棉等，還有其他新型的合成纖維。專業的運動服對于智能化的要求也更高，例如擁有例如溫度調控、防水防風、抗菌除臭、吸濕排汗功能、抗摩擦等多樣性能。業余運動服面料更加追求生態環保，如“海天輕紡”創新研制的“Eco-ronaTM”就是由已廢棄的塑料瓶、滌綸絲通過再利用處理技術制作而成的[6]，綠色環保。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環境的影響，可回收使用，吸濕性強，染色牢度高，防紫外線、抗菌消炎。

3 牛皮膠原面料應用于運動休閑服的可行性分析

設計師在進行服裝設計時，需要考慮多個方面，例如十四五規劃期間提出了綠色發展理念，而牛皮膠原纖維原料可以生物降解，可循環使用，對環境的影響較小。當下運動健身已經成為一種健康的日常生活方式，運動服、瑜伽服等貼身服裝具有向上發展的商機。因此下面對牛皮膠原纖維面料的功能性、技術可行性做出分析。

3.1 面料的功能性

牛皮膠原纖維原料是從自然生長的動物身上獲取的，是動物體內含量最多、分布最廣的一種蛋白質。屬于動物纖維，且生物可降解，具有極高的拉伸斷裂強度，耐性性能好，回潮率高。牛皮膠原蛋白纖維具有保健及修復的功能，與人體皮膚接近，牛皮蛋白質的主要組分就是膠原蛋白，含量達到85%左右，具有滋養皮膚、抗皺效果。牛皮膠原纖維透氣、吸濕、耐菌，孫世元博士中對牛皮膠原纖維的抗菌防霉性能進行了測試，對于病菌的抑菌率較強，有韌性且機械強度高。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 技術的可行性

首先對牛皮膠原原料進行除雜去毛，膠原提取方法一般是物理方法化學方法相結合。物理方法分為干處理法和濕處理法，干處理包括對碎料進行開松、提取；濕處理法則是將碎料和水倒入打漿機，進行提纖。化學提取方法，例如中性鹽法、酸法、堿法、酶法以及酸酶混合法進行提純[7]。張小娟采用胰酶對牛皮膠原蛋白進行了水解，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行共混或接枝改性，可采用針刺法反復穿刺纖網使其固結成布[8]。在國際倡導環保的形勢下，可生物降解的紡織材料尚有開發潛力。

3.3 發展前景分析

這些牛皮邊角廢料資源豐富、價廉易得，應該對其進行合理的綜合利用。就目前美容養顏與食品保健領域的消費趨勢來看，膠原蛋白的需求量與日俱增，甚至呈現出供不應求的趨勢。而牛皮邊角廢料中含有豐富的膠原蛋白，采用高效且環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，應用在紡織領域可降低成本且具有環保意義，前景十分廣闊。

4 牛皮膠原纖維的應用概況

4.1 牛皮膠原纖維在襪子上的應用

嘉興凱拓科技紡織有限公司設計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，將其與其他纖維進行混紡，制備成襪子，在市面已有銷售。養生襪具有優良的防霉驅螨的功能，可去除細菌，保持清潔，如圖3 所示。從纖維的制作到產品的設計開發，到用戶體驗，根據實驗者的測評結果，牛皮膠原纖維抗菌襪對真菌的生長有明顯的抑制效果。經過耐水洗性的測試，反復水洗的養生襪抗菌性能并沒有降低，可以投放于市場當中。

圖3 抗菌襪

4.2 牛皮膠原纖維在醫藥上的應用

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，用于醫用面膜，具有很強的補水修復功能。在醫藥上可用于傷口愈合、眼部缺損、藥物遞送和組織工程應用等多種最終用途[9]。在醫療紡織品上，可用于醫用敷料、繃帶、醫用材料，具有優良的相容性和修復功效。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，用來制作內衣、居家服、裙裝、襯衫面料，對皮膚具有滋養保健效果,促進新陳代謝，如圖6、圖7 所示。牛皮膠原纖維還可以與其他產品進行混紡，用于禮服、外套、針織服裝、夾克衫、西服等高檔產品。目前有很多公司開發了含有蛋白質纖維的服裝產品，例如含有蛋白質纖維的保暖羊毛衫，有防風除濕、滋養人體肌膚的功效。例如蛋白質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 總結與展望

圖7 外套

總結了牛皮膠原纖維的概念、發展及性能與特質，并且根據它的性能，在運動服裝上的做出分析探討。研究牛皮膠原其他類型的應用產品。牛皮膠原纖維具有抑菌性、吸濕性、防霉性、阻燃性，適合于做運動服、瑜伽服、內衣等產品。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，技術上具有可實施性，有良好的發展前景，在運動服裝的應用上具有可行性。

目前國際紡織服裝領域也在倡導綠色產業發展，牛皮膠原纖維作為一種廢棄資源經過開纖、開松、梳理等技術提取而來，可循環使用，具有巨大的發展潛能。其應用領域廣，不僅在紡織服裝領域，在醫療紡織品領域、食品還有其他軟組織材料等領域也有廣泛的應用。牛皮膠原纖維的價值功效較高，市場需求量大，前景也較好，其應用范圍也會越來越廣。