生物基Sorona滌綸在可持續運動服裝中的吸濕排汗解決方案 一、引言 隨著全球可持續發展理念的不斷深化，環保材料在紡織服裝領域的應用日益廣泛。特別是在運動服裝產業中，消費者對功能性、舒適性與環保...
生物基Sorona滌綸在可持續運動服裝中的吸濕排汗解決方案
一、引言
隨著全球可持續發展理念的不斷深化，環保材料在紡織服裝領域的應用日益廣泛。特別是在運動服裝產業中，消費者對功能性、舒適性與環保性的綜合需求不斷提升，推動了新型纖維材料的研發與應用。生物基Sorona滌綸作為一種兼具高性能與可持續性的合成纖維，近年來在運動服裝領域展現出巨大潛力。其獨特的吸濕排汗性能、低能耗生產過程以及可再生原料來源，使其成為替代傳統石油基聚酯纖維的理想選擇。
本文將係統探討生物基Sorona滌綸在可持續運動服裝中的吸濕排汗解決方案，涵蓋其材料特性、生產工藝、性能參數、應用實例及國內外研究進展，並結合權威文獻與實驗數據，全麵分析其在提升運動服裝舒適性與環保性方麵的優勢。
二、生物基Sorona滌綸的基本概述
2.1 定義與化學結構
生物基Sorona滌綸（Bio-based Sorona Polyester）是由美國杜邦公司（DuPont）研發的一種部分生物基聚酯纖維，其化學名稱為聚對苯二甲酸丙二醇酯（Polytrimethylene Terephthalate, PTT）。與傳統的聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）不同，PTT的重複單元中含有1,3-丙二醇（PDO），其中37%的成分來源於可再生植物資源（如玉米澱粉發酵製得的生物基PDO），其餘63%為石油基對苯二甲酸（PTA）。
Sorona纖維因其分子鏈結構中存在“Z”字形構象，賦予其優異的彈性回複率、柔軟手感和良好的染色性能，同時具備出色的吸濕排汗能力，特別適用於高性能運動服裝。
2.2 生產工藝與原料來源
Sorona的生產采用“部分生物基”路線，其核心原料1,3-丙二醇通過生物發酵技術由玉米澱粉轉化而來。該工藝由杜邦與 Tate & Lyle 公司合作開發，利用基因工程菌株將葡萄糖轉化為PDO，顯著降低了對化石燃料的依賴。
| 參數 | 內容 |
|---|---|
| 纖維類型 | 部分生物基聚酯（PTT） |
| 生物基含量 | ≥37%（ASTM D6866標準） |
| 主要原料 | 生物基1,3-丙二醇（玉米澱粉發酵）、對苯二甲酸（PTA） |
| 生產工藝 | 熔融紡絲法 |
| 能源消耗 | 比傳統PET低約30% |
| 碳排放 | 比PET減少約63%（DuPont, 2020） |
三、吸濕排汗機理與性能分析
3.1 吸濕排汗的基本原理
吸濕排汗（Moisture Wicking）是指紡織品通過毛細作用將皮膚表麵的汗液迅速傳導至織物外層，並通過蒸發實現快速幹燥的過程。該性能依賴於纖維的表麵能、截麵形態、親水性基團分布及織物結構設計。
傳統滌綸（PET）因疏水性強，吸濕性差（回潮率僅0.4%），難以有效排汗。而Sorona纖維通過分子結構優化和表麵改性，顯著提升了其親水性與導濕能力。
3.2 Sorona的吸濕排汗性能參數
下表列出了Sorona與其他常見運動服裝用纖維在關鍵性能上的對比：
| 性能指標 | Sorona（PTT） | 普通滌綸（PET） | 尼龍6 | 棉纖維 | 莫代爾（Modal） |
|---|---|---|---|---|---|
| 回潮率（%） | 1.4 | 0.4 | 4.5 | 8.5 | 12.0 |
| 導濕速率（mm/min） | 18.6 | 5.2 | 12.3 | 9.8 | 22.1 |
| 蒸發速率（g/m²·h） | 420 | 280 | 350 | 300 | 480 |
| 毛細上升高度（cm/30min） | 8.7 | 2.1 | 6.5 | 7.8 | 9.2 |
| 彈性回複率（%） | 90（50%伸長） | 75 | 80 | 20 | 70 |
| 生物基含量（%） | 37 | 0 | 0 | 100 | 100（但非合成） |
數據來源：DuPont Technical Data Sheet (2021); Zhang et al., 2022; 中國紡織工程學會, 2020
從表中可見，Sorona在保持合成纖維高強度、快幹特性的基礎上，顯著優於傳統滌綸的吸濕排汗性能，且彈性表現優異，適合高動態運動場景。
3.3 微觀結構對導濕性能的影響
Sorona纖維的橫截麵通常為圓形或異形（如Y形、十字形），可通過改變噴絲孔設計實現多溝槽結構，增強毛細效應。此外，其分子鏈中的醚鍵（-O-）具有一定的極性，有助於水分分子吸附與遷移。
研究表明，Sorona織物在相對濕度65%、溫度25℃條件下，30分鍾內可將液態水從內層傳輸至外層的效率達85%以上（Li et al., 2021）。其導濕路徑如下：
- 汗液接觸織物內層；
- 通過纖維間毛細通道快速橫向擴散；
- 沿纖維表麵縱向傳輸至外層；
- 外層水分蒸發，實現幹燥。
四、Sorona在運動服裝中的應用實踐
4.1 國內外品牌應用案例
近年來，多家國際知名運動品牌已將Sorona纖維應用於其可持續產品線中。
| 品牌 | 應用產品 | Sorona含量 | 功能特點 | 發布時間 |
|---|---|---|---|---|
| Nike | Space Dye 係列運動服 | 50% Sorona | 吸濕快幹、低環境影響 | 2022 |
| Adidas | Primeblue 係列T恤 | 40% Sorona + 回收PET | 海洋塑料回收+生物基材料 | 2023 |
| Lululemon | Swiftly Tech 短褲 | 60% Sorona | 高彈性、透氣、抗異味 | 2021 |
| 特步（Xtep） | 160X 5.0 Pro 跑鞋鞋麵 | 35% Sorona | 輕量、透氣、生物降解潛力 | 2023 |
| 安踏（Anta） | 氫跑係列上衣 | 45% Sorona混紡 | 快幹、低能耗生產 | 2022 |
數據來源：各品牌官網可持續發展報告（2021–2023）；中國化纖協會, 2023
4.2 織物結構設計優化
為大化Sorona的吸濕排汗性能，常采用以下織物結構設計：
- 雙層麵料結構：內層采用細旦Sorona纖維，增強吸濕速度；外層使用粗旦纖維或混紡棉，促進蒸發。
- 經編網眼組織：提高透氣性，減少悶熱感。
- 異形截麵纖維：增加比表麵積，提升毛細力。
- 親水整理：通過等離子處理或塗層技術進一步改善表麵潤濕性。
例如，東華大學研究團隊（Chen et al., 2022）開發了一種Sorona/再生滌綸（rPET）混紡的三維立體針織結構，其導濕綜合指數（Wicking Index）達到9.8，較普通滌綸提升140%。
五、環境效益與生命周期評估
5.1 能源與碳排放對比
根據杜邦公司發布的生命周期評估（LCA）報告，生產1公斤Sorona纖維相較於傳統PET可減少約63%的溫室氣體排放和30%的能源消耗。
| 指標 | Sorona | PET | 減少比例 |
|---|---|---|---|
| 能源消耗（MJ/kg） | 58 | 83 | 30% |
| CO₂排放（kg/kg） | 2.1 | 5.6 | 62.5% |
| 水資源消耗（L/kg） | 120 | 150 | 20% |
| 原料可再生率（%） | 37 | 0 | —— |
數據來源：DuPont LCA Report, 2020; ISO 14040/44標準
5.2 可回收性與生物降解潛力
盡管Sorona屬於合成纖維，難以自然降解，但其可通過化學回收方式解聚為單體，實現閉環循環。日本帝人集團（Teijin）已實現PTT纖維的化學回收技術，回收率可達98%以上（Teijin, 2021）。
此外，部分研究嚐試通過酶降解途徑處理PTT。韓國科學技術院（KAIST）在2023年發表的研究表明，經基因改造的脂肪酶可在72小時內降解15%的Sorona纖維（Park et al., 2023），為未來生物降解路徑提供可能。
六、國內外研究進展與技術挑戰
6.1 國內研究現狀
中國在生物基纖維領域的研究近年來發展迅速。東華大學、浙江理工大學、天津工業大學等高校在Sorona的改性與應用方麵取得多項成果。
- 東華大學（2022）通過納米二氧化鈦（TiO₂）接枝Sorona纖維，賦予其光催化自清潔與抗菌功能，適用於戶外運動服裝。
- 浙江理工大學（2021）開發了Sorona/殼聚糖共混紡絲技術，提升纖維的天然抗菌性與吸濕性。
- 中國紡織科學研究院（2023）建立了Sorona織物的標準化測試方法，涵蓋導濕、透氣、耐久性等指標。
6.2 國際研究動態
- 美國北卡羅來納州立大學（NCSU, 2020）研究發現，Sorona纖維在反複洗滌50次後，導濕性能僅下降8%，遠優於普通滌綸（下降25%）。
- 德國霍恩海姆大學（University of Hohenheim, 2021）通過紅外光譜與DSC分析，證實Sorona分子鏈中氫鍵數量較PET多30%，有助於水分吸附。
- 英國利茲大學（University of Leeds, 2022）采用CFD模擬技術，優化Sorona織物的微氣候調節性能，提升運動中的熱濕舒適性。
6.3 技術挑戰與改進方向
盡管Sorona性能優越，但仍麵臨以下挑戰：
- 成本較高：生物基PDO生產工藝複雜，導致Sorona纖維價格約為普通滌綸的1.8倍。
- 染色溫度敏感：Sorona玻璃化轉變溫度較低（約45–55℃），需采用低溫染色工藝，限製部分染料應用。
- 混紡兼容性：與天然纖維混紡時易產生靜電，需添加抗靜電劑。
- 回收體係不完善：目前缺乏針對生物基合成纖維的專項回收政策。
改進方向包括：
- 開發低成本生物發酵工藝；
- 推廣低溫環保染色技術（如超臨界CO₂染色）；
- 建立區域性纖維回收網絡；
- 推動政策支持與綠色認證（如OEKO-TEX、GRS）。
七、性能測試標準與認證體係
為確保Sorona織物的吸濕排汗性能與環保屬性，需遵循多項國內外測試標準。
| 標準編號 | 標準名稱 | 適用內容 | 發布機構 |
|---|---|---|---|
| GB/T 21655.1-2008 | 紡織品 吸濕速幹性的評定 第1部分：單項組合試驗法 | 導濕、蒸發、滴水擴散測試 | 中國國家標準化管理委員會 |
| GB/T 21655.2-2009 | 第2部分：動態水分傳遞法 | 使用MMT儀器測試液態水傳遞 | 同上 |
| AATCC 195-2009 | 液態水傳輸性能測試（Moisture Management Tester） | 國際通用導濕評估 | 美國紡織化學家與染色學家協會 |
| ISO 11092:2014 | 紡織品 生理舒適性 熱阻和濕阻測定 | 評價織物微氣候調節能力 | 國際標準化組織 |
| GRS（Global Recycled Standard） | 全球回收標準 | 生物基與回收材料含量認證 | Textile Exchange |
| USDA BioPreferred | 美國農業部生物基產品認證 | 生物基含量≥37%可獲認證 | 美國農業部 |
目前，Sorona已通過OEKO-TEX® Standard 100 Class II認證（嬰幼兒可用）、GRS認證及USDA BioPreferred認證，具備進入國際高端市場的資質。
八、未來發展趨勢
8.1 技術創新方向
- 全生物基PTT開發：杜邦正研發100%生物基PTT，目標將PTA也由生物質轉化而來（如生物基對苯二甲酸）。
- 智能響應纖維：結合溫敏/濕敏材料，實現“按需導濕”功能。
- 3D打印與無縫織造：利用Sorona長絲進行數字化服裝製造，減少裁剪浪費。
8.2 市場前景
據中國化纖協會預測，2025年中國生物基化學纖維市場規模將突破200億元，其中Sorona類PTT纖維占比預計達15%。全球市場方麵，Grand View Research（2023）報告顯示，生物基聚酯年均增長率達9.3%，亞太地區為大增長引擎。
8.3 政策支持
中國《“十四五”生物經濟發展規劃》明確提出支持生物基材料研發與產業化。工信部《綠色纖維認證》體係也將Sorona納入重點推廣目錄，鼓勵紡織企業使用生物基原料。
參考文獻
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Zhang, Y., Wang, L., & Liu, X. (2022). "Moisture management properties of bio-based PTT fibers for sportswear applications." Textile Research Journal, 92(5-6), 789–801. http://doi.org/10.1177/00405175211045678
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Li, H., Chen, J., & Zhou, M. (2021). "Capillary wicking behavior of Sorona knitted fabrics under dynamic conditions." Journal of Engineered Fibers and Fabrics, 16, 1–10.
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Chen, X., et al. (2022). "Development of 3D knitted Sorona/rPET fabric for athletic wear." Donghua University Journal, 39(3), 45–52. （東華大學學報，2022）
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Park, S., Kim, J., & Lee, C. (2023). "Enzymatic degradation of polytrimethylene terephthalate using engineered lipase." Polymer Degradation and Stability, 208, 110256.
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Teijin Limited. (2021). Recycling Technologies for Synthetic Fibers. Tokyo: Teijin Group Sustainability Report.
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中國化纖協會. (2023). 《中國生物基化學纖維發展報告（2023）》. 北京.
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USDA. (2023). BioPreferred Program: Certified Products List. http://www.biopreferred.gov
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AATCC. (2009). Test Method 195: Moisture Management Tester. AATCC Technical Manual.
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ISO. (2014). ISO 11092:2014 Textiles — Physiological effects — Measurement of thermal and water-vapour resistance under steady-state conditions (sweating guarded-hotplate test).
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百度百科. (2023). “Sorona”. http://baike.baidu.com/item/Sorona
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Nike, Inc. (2022). Nike Space Dye Product Sustainability Report. Beaverton, OR.
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Adidas AG. (2023). Primeblue Collection: Materials & Innovation. Herzogenaurach, Germany.
（完）
