人造丝：历史、生产与多功能纤维素纤维的未来
背景
几个世纪以来，人类依赖动植物供面料原料。从蚕、羊到海狸皮、棕榈叶，天然资源为纺织生产支柱。过去一个世纪，化学和技术登台，创造融合天然合成优势的纤维。
人造纤维分两大类：源自天然的纤维素纤维和纯化合物合成的非纤维素聚合物。人造丝属纤维素纤维，由木浆或棉短绒纤维素制取。天然基底赋其低成本、多品种、舒适，成现代纺织主力。今日人造丝为最通用经济人造纤维之一，获誉“实验室献给织机的首份礼物”。
1860年代法国丝业遭蚕病重创。Louis Pasteur和Hilaire de Chardonnet伯爵研究对策。1885年Chardonnet专利首个成功将纤维素转化可用纤维法——早期人造丝。虽后续科学家开发更具成本效益工艺，Chardonnet仍称人造丝之父。
四十年材料以“人造丝”或“仿真丝”推销。1925年行业成熟采纳“rayon”名，依联邦贸易委员会（FTC）定义。初期人造丝涵盖所有纤维素基人造纤维。1952年FTC分类：纯纤维素纤维称“rayon”，纤维素基化合物标“acetate”。
1950年代多数人造丝用工业和家居装饰，因普通人造丝（即粘胶人造丝）太弱不宜服装。1955年厂商推出高湿模量（HWM）人造丝——更强变体，适合床单、毛巾、服装。HWM人造丝问世被视为自发明以来领域最大突破。
今日人造丝无处不在，全球生产并与天然合成面料混纺。可处理工程实现多功能，从湿气管理到阻燃。
原材料
不论设计工艺，人造丝核心原料为纤维素。主要来源为木浆——典型松、云杉、铁杉——和棉短绒，即轧棉后粘附棉种短纤维。生产链始于纯化纤维素片，经多步化学转化成再生纤维素长丝。
人造丝法律定义为再生纤维素构成制造纤维，氢置换基不超15%。此严格定义维护全球市场材料完整性。
基础制造步骤一致，但原料、工艺化学品、纤维直径、后处理、混纺比例变化允许厂商定制人造丝适配特定应用。
普通或粘胶人造丝仍最普遍，因混纺性、吸湿性、经济性受青睐。但其固有强度弱于许多现代纤维，尤其湿态或暴光时。洗涤收缩、霉菌、酸害、熨烫热亦损性能。化学处理和混纺缓解这些问题，增强强度耐久。
高湿模量人造丝优于普通人造丝，强度和弹性回复更接天然棉。含HWM人造丝面料易护理，通常机洗，而普通人造丝服装需干洗。
制造工艺
下述为生产普通或粘胶人造丝标准程序概览。存在变体但核心阶段相同。
所有工艺始于纤维素纯化，无论木浆或棉短绒。纯化纤维素转化为再生纤维素长丝，纺纱、织造或针织成最终面料。
处理纯化纤维素
- 1 纯化纤维素片浸氢氧化钠（烧碱）生成碱性纤维素片。干燥、粉碎成碎屑，金属容器中控温控湿陈化2-3天。
- 2 陈化碎屑与液态二硫化碳搅拌成橙色纤维素黄原酸钠。浸烧碱得粘胶溶液，似蜂蜜。加染料或消光剂，过滤除杂，贮槽陈化4-5天。
生产长丝
- 3 粘胶液经喷丝板——实为花洒头——挤入酸浴。酸凝固溶液成固态再生纤维素长丝。喷丝孔径决定生产短纤维还是长丝。
纺纱
- 4 酸凝固后长丝用多法纺纱：筒纺、筒子纺、连续纺。筒纺中长丝张力拉伸经偏心导向轮卷绕托普汉姆盒成饼状条。此条洗、漂、漂、干、卷筒。筒子纺路径似但直接用筒子卷绕。连续纺集洗、漂、干、捻、卷单操作完成。
- 5 纤维固化后经后处理化学品及织造/针织工艺成最终面料。整理处理——如压光、阻燃涂层、预缩、防水、防皱整理——进一步提性能。
高湿模量人造丝制造
HWM人造丝工艺镜像普通人造丝，关键区别：
- 1 烧碱浴用较弱溶液。
- 2 碱性碎屑和粘胶液均不陈化。
- 3 导向轮上更激进拉伸长丝增强度。
这些调整产出力学性能优越、护理更易的纤维。
质量控制
鉴于人造丝生产化学强度大，严格质控必不可少。监控每阶段化学成分、时序、温度确保纤维性能一致。
复合面料混纺比例须符合《纺织纤维识别法》，该法定义17纤维群——六天然材料群（人造丝、醋酯、玻璃纤维、金属、橡胶、氮纶）和十一下合成群（尼龙、聚酯、腈、改性腈、烯烃、氨纶、酸纶、砂纶、维纶、聚乙烯醇、氰纶）。品牌名常带专利保护竞争优势。
副产品
粘胶法产生显著水气排放，特别锌和硫化氢。生产商采用离子交换或结晶回收锌，吸收和化学洗涤减污染物。
未来展望
人造丝前景光明。全球需求持续增长，新技术承诺降成本提性能。
1970年代纯合成面料如聚酯激增，但消费者偏好转向融合天然舒适与合成耐久的混纺。
新兴研究表明纤维素未来可直接从阳光、水、二氧化碳合成，潜在通过水培系统。若经济可行，此类工艺可大幅降低人造丝生产环境足迹，同时满足全球需求。
制造工艺