Viscose(木中丝)分为长丝和短纤,是以天然高分子纤维素为原料,经过一系列物理化学反应过程形成的一种再生纤维素纤维,根据其结构以及性能的不同,可以分为普通viscose、高湿模量viscose、莱赛尔纤维和特种viscose等。
主要种类
具体类型
普通viscose
毛型纤维、viscose长丝、中长纤维等
高湿模量viscose
波里诺西克纤维、莫代尔纤维、纽代尔纤维等
莱赛尔纤维
普通型纤维、超细型纤维、交联型纤维
特种viscose
阻燃纤维、复合纤维、中空纤维等
表 1 viscose主要种类
国外viscose发展历程
国内viscose发展历程
1891年,美国人 Cross、Beavan和Beadle等人在实验室得到viscose溶液;1905年,米勒尔发明凝固浴,实现viscose长丝的工业生产;1933年,viscose短纤维产品上市;1900-1935年,起步阶段的viscose出现差异化发展。
01
起源
05
02
03
04
1891-1935年
二战结束后,西欧、东欧、前苏联、美国、日本作为viscose生产主要基地,涌现出一批优秀的viscose生产企业。1950-1970年,viscose帘子线发展进入全盛时期,1970年后走向衰退;1962-1970年,研制高湿模量viscose短纤维及永久卷曲型viscose短纤维;1976起,研制莱赛尔纤维,后续实现工业生产;1991-1993年间,因前苏联解体,各国viscose生产工厂停摆。
世界各地viscose规模化加强、场地越发集中化,西欧以 Lenzing公司为代表,生产基地集中在奥地利、英国、美国、印尼与中国,其总产能在 77万吨;印度以博拉公司为主,生产基地集中在印度、印尼、泰国与中国,其总产能在 80万吨;中国自 1996年后,逐渐成为viscose生产大国,至2020年,年产量达到395.47万吨。
1946-1993年
2000年至今
辉煌
第二周期
发展
衰退
1935年-1945年,viscose主要经历了viscose长丝和viscose短纤规模化生产、viscose帘子线被研发出来并规模化生产,部分替代了棉帘子线。在二战期间,由于战争对农业生产的破坏性,拓宽了viscose的市场。
随着“可持续发展”观点的提出与落实,viscose生产工厂因对周边环境及工业污染严重,且当时废气、废水处理技术不成熟,工厂大量关停。
1994-2000年
1935-1945年
20世纪70年代这段时间,我国viscose产业平稳发展,未建立太多新工厂,已有工厂侧重于提升工艺、设备改造,提高产量。20世纪80年代至90年代,技术改造升级,viscose产量提升,种类增多。
1968-1997年
2014年至今
在这一阶段,中国的viscose产业整合治理后表现如下:
1、企业规模化越来越强,集团化运作越发明显。
2、区域集中程度越来越高,出现以viscose短纤维工厂为中心,化工辅料、下游人棉纱工厂在同一园区的现象。
3、环保投入逐步加大,环保设施不断更新换代。
4、产品差别化比例进一步提高,一些“概念型”viscose短纤维已经开始实现量产并且被下游用户所接受。
第一次
整合
大发展
时期
1998-2013年
第二次
我国在政策上打破国有企业垄断局面,鼓励民营企业参与国家经济建设,一些优秀的民营viscose工厂建立,比如浙江富丽达集团、江苏澳洋集团等。在整合过程中也淘汰了一些工厂,如云南人造纤维厂、湖北沙洋化纤厂等。
1955-1968年
“从零到一”阶段
根据当时工业资源基础薄弱以及资源状况等条件,确定了发展化学纤维工业以viscose为起点,首先恢复安东化学纤维厂和上海安乐人造丝厂,同时引进国外先进技术,购买生产设备。viscose生产厂在全国各地开花结果。
Modal(莫代尔)纤维的结构
表 2 莫代尔、普通viscose、棉的结构
结构
莫代尔
棉
横截面
圆形皮芯结构
锯齿形皮芯结构
腰圆形有中腔
聚合度
350~450
250~300
6000~15000
结晶度
42%~46%
30%~35%
65%~72%
取向度
75~80
70~80
莫代尔纤维横截面为圆形,表面光滑平整,纤维手感细腻柔软,亲肤性强,穿着舒适。
莫代尔的物理机械性能
表 3 几种纤维性能对比
性能
线密度(dtex)
1.7
1.65~1.95
密度(g/cm3)
1.49~1.52
1.52~1.53
1.54~1.55
干强度(cN/dtex)
3.4~3.8
2.2~2.6
2.0~2.4
干断裂伸长率(%)
13~15
20~25
7 ~9
湿强度(cN/dtex)
1.9 ~2.1
1.0~ 1.5
2.6~3.0
湿断裂伸长率(%)
13 ~15
25~30
12~14
5%伸长湿模量(cN/dtex)
110
50
100
吸水体积膨胀率(%)
70
90
42
公定回潮率(%)
12.5
13
8.5
与普通viscose相比,莫代尔纤维的干强和湿强较大,而干湿伸长率和吸水体积膨胀率较小,说明其性能受湿度的影响比普通viscose小,水洗收缩率较低。莫代尔纤维在拉伸 5% 时的湿模量与棉纤维接近,是普通viscose的2倍,具有高强、高湿模量和低断裂伸长率,可用于生产超细纤维。莫代尔纤维的回潮率与普通viscose相近,但高于棉纤维,表明其吸湿性与viscose相近,好于棉纤维。其分子结构有较强的亲水性,可使肌肤产生较好的凉爽感,因此,用它制成的面料吸湿透气、穿着舒适,是理想的贴身织物和保健服装产品。
表2 表3数据来源:杜西超.莫代尔纤维的性能与应用研究[J].成都纺织高等专科学校学报,2016,33(01):150-153.
莱赛尔纤维的结构和性能
莱赛尔纤维在结构上与普通viscose和天然棉纤维有很大不同。棉纤维横截面为花边形,普通viscose为锯齿形皮芯结构,莱赛尔纤维为椭圆形皮芯结构,如图3所示。
图 3 普通viscose、莱赛尔纤维和棉纤维的横截面:(a) 普通viscose; (b) 莱赛尔纤维; (c) 棉纤维。
表 4 普通的结构参数比较
高湿模量纤维
棉纤维
550-650
290-320
450-500
2000
0.62
0.39
0.74
表 5 不同种类普通的性能比较
纤维类型
干断裂伸长率 (%)
湿断裂伸长率 (%)
强度(cN/tex)
变形模量 (GPa)
湿变形模量 (GPa)
11-16
17-19
35-47
8-10
3-4.5
18-25
21-23
20-26
3-5
0.6-1
12-15
13-15
32-36
5-6.5
1.5-2
12
25-40
5-9
-
莱赛尔纤维和高湿模量纤维的干断裂伸长率和湿断裂伸长率都小于普通viscose,大于棉纤维,所以莱赛尔纤维和莫代尔纤维的性能受湿度影响比普通viscose小,但比棉大,水洗收缩率同理。
数据及图片来源:X. Jiang, Y. Bai and X. Chen et al. A review on raw materials, commercial production and properties of lyocellfiber[J]. Journal of Bioresources and Bioproducts 5 (2020) 16-25.
工业方面
viscose短纤维具有耐热性、耐酸碱性、耐化学药品和溶剂性,所以可用作工业服装、回收重金属,处理废水等方面。另一方面,利用viscose短纤维的高强度和耐热性,可以将viscose制成帘子线或帘子布,广泛应用于汽车、拖拉机、马车轮胎。强力viscose还可适用于制造绳索,运输带以及各种工业用织物,如帆布、塑料涂层织物等。
民用方面
VSF(木中丝短纤)致密柔软,手感光滑,透气性好穿着舒适,适宜做内衣,外衣及各种装饰织物。VFY(木中丝长纤)织物质地轻薄柔软、光滑,能染成鲜艳的色彩,除了适用于衣料外,还广泛地用作被面和装饰织物。变形viscose,比如和聚丙烯或聚乙烯醇复合的viscose,具有毛一样的手感,适用于制作地毯和铺饰织物。viscose如莱赛尔纤维具有良好的透气性和优异的力学性能、良好的吸液功能以及优异的贴肤效果,被用作面膜布。
新型viscose的用途
viscose在3000℃下碳化处理,制得碳素纤维,具有高强度和高模量,与环氧树脂等制成的复合材料,可用于代替高性能喷气式飞机空间技术中的大部分金属。由viscose与硅酸钢共纺的原丝,经过特殊处理制得的陶瓷纤维,作为耐高温酚醛树脂的增强材料,可用于液体推进火箭马达,喷气机喷嘴的防热罩等。
含有硅铝盐酸变形硅石的viscose,具有致密的结构,隔绝viscose体系本体和外界空气的接触,达到良好的阻燃效果。在viscose中添加氮系化合物阻燃剂,可制得阻燃viscose,应用在特种防护服等方面。
医药方面
viscose可制成无纺布,是新一代环保材料,具有防潮、透气、柔韧、质轻、易分解、无毒无刺激性等特点,广泛用于医疗卫生一次性手术衣、口罩、帽子。另外,医院外科的外科棉、纱布、绷带等卫生用品大部分由viscose加工而成。