節(jié)能趨勢：新服裝纖維品種積極順應(yīng)

　　近十多年來，全球暖化日趨嚴(yán)重，能源危機(jī)日益加劇，極端氣候條件頻現(xiàn)。在這種新的背景條件下，人們對紡織纖維產(chǎn)品有更多和更新的要求，必須顧及紡織纖維制品在生產(chǎn)、使用和廢棄三個環(huán)節(jié)中的節(jié)能減排、能源利用和環(huán)境保護(hù)問題，因此，新世紀(jì)功能纖維材料的開發(fā)必將出現(xiàn)革命性的變化。

　　新材料、新能源、生物工程、信息技術(shù)被認(rèn)為是未來主流性的高成長高科技產(chǎn)業(yè)，其中，新材料則是科技進(jìn)步和巿場拓展的物質(zhì)基礎(chǔ)。

　　功能纖維材料是將現(xiàn)代科技成果應(yīng)用到紡織產(chǎn)業(yè)的物質(zhì)載體，新型功能纖維材料的開發(fā)必將成為紡織業(yè)向現(xiàn)代高科技領(lǐng)域發(fā)展的重要促進(jìn)劑。

　　因此，發(fā)達(dá)國家正在投入大量的人力、物力重點(diǎn)開發(fā)新型功能纖維，美國、日本等合纖企業(yè)，每年可推出5個左右的新纖維品種，纖維產(chǎn)品的效益中心已由“量”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;新品種”。

　　例如，化纖技術(shù)在全球都處于領(lǐng)先地位的日本企業(yè)，一般都會實(shí)施超前10年的技術(shù)開發(fā)、儲備。可以預(yù)見，新型功能纖維制造技術(shù)必將為紡織產(chǎn)業(yè)開拓出全新的發(fā)展空間。

　　開發(fā)能源纖維應(yīng)對能源危機(jī)

　　人體是一個恒溫機(jī)體，紡織服裝產(chǎn)品的重要作用之一是保溫功能，傳統(tǒng)的方法是增加著裝的厚度，相應(yīng)的是增加纖維材料的用量。

　　2010年，世界纖維產(chǎn)量高達(dá)7258萬噸，纖維消耗量達(dá)到了7050萬噸。可以想象，這樣巨量的材料生產(chǎn)導(dǎo)致的溫室氣體排放和能源消耗是驚人的，每年消耗廢棄的纖維制品對環(huán)境產(chǎn)生的破壞也是不言而喻的。

　　因此，改善纖維材料的保溫功能，減少纖維材料的用量或降低供暖能量，或者改善纖維的傳熱功能，達(dá)到在環(huán)境溫度較高時可降低溫度，減少空調(diào)制冷的能耗，這必將是未來纖維材料的發(fā)展趨勢。

　　紅外線反射材料復(fù)合纖維

　　人體是一個恒溫發(fā)熱體，大部分的熱能以熱輻射的形式向環(huán)境散發(fā)。采用紅外材料與纖維材料復(fù)合制成的功能纖維服裝可吸收人體的熱輻射，發(fā)射極易被人體吸收的4~14微米的遠(yuǎn)紅外線，促進(jìn)血液循環(huán)，使皮下深層(4~7厘米)溫度升高。

　　在相同著裝情況下，該功能性產(chǎn)品與常規(guī)纖維服裝相比，可使體溫提高2~4℃，達(dá)到明顯的保溫功效。

　　上世紀(jì)80年代，日本尤尼奇卡(Unitika)采用在化纖中混入二氧化硅、三氧化二鋁、二氧化鈦等遠(yuǎn)紅外線發(fā)射功能粉體，制造遠(yuǎn)紅外輻射功能纖維。其后，日本帝人(Teijin)、東麗(Toray)、旭化成(Asahi)以及中國東華大學(xué)、清華大學(xué)、天津工業(yè)大學(xué)等均進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)研究和開發(fā)。

　　光熱轉(zhuǎn)換材料復(fù)合纖維

　　日常生活和工作中，人體大部分時間處于各種光源的照射之中，而光熱轉(zhuǎn)換材料的特征就是將太陽光的能量轉(zhuǎn)換成熱能，并儲存在材料之中。

　　目前所知的具有良好的光熱轉(zhuǎn)換的功能材料是碳化鋯，這種材料對占太陽光能量95%、波長在2微米以下的光線有很強(qiáng)的吸收作用，并將吸收的光能轉(zhuǎn)換成熱能，使體系溫度升高。

　　同時，碳化鋯還對人體發(fā)射出的波長在10微米左右的紅外線有強(qiáng)烈的反射作用，因此，還具備良好的保溫功效。

　　日本Decent和尤尼奇卡開發(fā)出了碳化鋯與錦綸復(fù)合的芯殼結(jié)構(gòu)長絲，加工而成的服裝在有陽光時，服裝內(nèi)的溫度比相同的普通服裝高5~8℃，即使在陰天也比普通服裝高2℃。

　　吸濕放熱材料復(fù)合纖維

　　吸濕放熱是一般材料的共性。紡織材料中，羊毛具有最明顯的吸濕放熱特征，有主動保暖的功效。選用吸濕放熱效果明顯的材料與纖維材料復(fù)合，可制造吸濕自發(fā)熱纖維面料。

　　日本東洋(Toyo)開發(fā)的吸濕自發(fā)熱纖維，吸收人體排出的水分而發(fā)熱，釋放出的熱量是羊毛的兩倍。

　　上海交通大學(xué)的研究證明，1公斤重的吸附劑材料吸濕所放出的熱量，在溫度為-20℃、濕度為75%的條件下，對靜坐者可保暖達(dá)兩個小時;步行速度為3.2公里/小時，可保暖4小時，可滿足部隊?wèi)?zhàn)士在冬季低溫站崗的保溫要求。

　　相變儲能材料復(fù)合纖維

　　物質(zhì)在固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三相的轉(zhuǎn)變過程中都會伴有能量的吸收儲存和釋放現(xiàn)象，選用適當(dāng)?shù)南嘧儾牧?，與纖維材料復(fù)合，可制造調(diào)溫纖維。原理是：外界升溫時，纖維材料通過相變吸收熱量并儲存在其中，使人體在一定的時間內(nèi)不受升溫的影響;反之，相變材料會放出熱量，使人體在一定的時間段內(nèi)不受降溫的影響。

　　上世紀(jì)80年代，美國農(nóng)業(yè)部南方實(shí)驗(yàn)室采用聚乙二醇相變材料與中空纖維復(fù)合，制造出了供宇航、飛行、消費(fèi)用的紡織纖維制品。其后，美國奧特拉斯(Outlast)研發(fā)出微膠囊包覆相變材料技術(shù)、微膠囊相變材料復(fù)合纖維及涂料，用于調(diào)溫鞋材和羽絨服，可大大降低供熱或空調(diào)制冷的能耗，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

　　太陽能電池、溫差電池纖維服裝

　　能源危機(jī)和全球暖化，使得太陽能的利用在紡織纖維材料領(lǐng)域也如火如荼的展開。目前，塑膠太陽能電池和溫差電池技術(shù)日新月異，而服裝是人體接受太陽能的直接表面，因此將塑膠太陽能電池技術(shù)與纖維材料技術(shù)結(jié)合，能制造出太陽能電池服裝。

　　同時，服裝表面和內(nèi)部存在溫差，給溫差電池開發(fā)提供了基本前提，業(yè)界可結(jié)合織物結(jié)構(gòu)和纖維材料設(shè)計，達(dá)到利用服裝溫差發(fā)電。

　　目前，日本、英國、德國等國家正在開發(fā)有機(jī)薄膜太陽能電池、有機(jī)敏化染料太陽能電池，這些新技術(shù)以及新型光電、光熱轉(zhuǎn)換材料與纖維材料結(jié)合，將會開發(fā)出新型的具有太陽能轉(zhuǎn)換、儲存功能的紡織纖維制品。

　　疫情防治用生物活性纖維

　　生物活性功能纖維，是指具有保護(hù)人體不受有害生物侵害或?qū)θ梭w有保健功能的纖維。

　　全球暖化升溫，使得各種病毒、細(xì)菌和有害生物滋生加快，人類開始面臨著更多的抗菌、防疫任務(wù)。

　　同時，極端氣候?qū)⒖赡芤l(fā)更多的疫情，相應(yīng)的對日用紡織纖維制品的抗菌、防疫功能將會有更多、更高的要求，對在醫(yī)療、保健、衛(wèi)生領(lǐng)域應(yīng)用的紡織纖維制品也會有更高的要求。{page_break} 

　　日用功能纖維系列

　　抗菌、除臭功能纖維采用無機(jī)、有機(jī)、生物酶抗菌材料與纖維材料復(fù)合制造，其中，目前比較成熟的有銀離子抗菌纖維、納米二氧化鈦光觸媒抗菌纖維、中草藥香料復(fù)合抗菌纖維等。目前，銀離子抗菌纖維已在美國、日本廣泛應(yīng)用，主要用于內(nèi)衣、個人衛(wèi)生用品、床上用品、洗浴用品、鞋材等領(lǐng)域。

　　在中國，也有多家企業(yè)在開發(fā)銀離子抗菌纖維，有的企業(yè)還解決了銀的氧化變質(zhì)、變色問題，生產(chǎn)出了沒有氧化變色問題的抗菌載銀纖維和中草藥香料抗菌除臭纖維，產(chǎn)品在針織內(nèi)衣、鞋材中試用效果良好。

　　特別是中草藥抗菌除臭纖維鞋材，對引起腳臭的主要細(xì)菌的抗菌率高達(dá)80%以上，預(yù)期可解決制鞋業(yè)長期未能很好克服的“鞋臭”問題，也給具有中國特色的中草藥在紡織纖維材料中的應(yīng)用，開拓出了新天地。

　　采用天然的中草藥驅(qū)蚊、驅(qū)蟲制劑或合成的氯菊酯等，與纖維材料復(fù)合，制造可釋放驅(qū)蚊、驅(qū)蟲藥物的功能纖維。如，利用從天然野菊花中提取的除蟲菊酯制造的纖維，與棉花混紡制成襯衣，經(jīng)測試，對蚊蟲的驅(qū)避率高達(dá)90%以上。

　　另一方面，溫室效應(yīng)導(dǎo)致氣溫升高，有害生物滋生，因而抗菌、防霉、驅(qū)蟲成家紡產(chǎn)品的必備功能，具有抗菌防霉、釋香驅(qū)蟲功效的纖維將會在地毯、床上用品、汽車內(nèi)飾、家俱等家紡產(chǎn)品中得以廣泛的應(yīng)用。

　　中草藥制劑和香料的保健功能已為大眾熟知，日本、中國臺灣的部份企業(yè)采用微膠囊包覆技術(shù)使香料微膠囊與纖維復(fù)合制造釋香纖維，用于內(nèi)衣、床上用品、鞋材、衛(wèi)生用品等。

　　例如，巿場上已出現(xiàn)了采用新型中空纖維裝載技術(shù)制造的系列天然香料控制釋放纖維，如熏衣草、洋甘菊、薄荷、茶樹油、艾葉油、香茅草油等控釋纖維，可用于內(nèi)衣、鞋材、床上用品、個人衛(wèi)生用品等的制造。

　　日本帝人(Teijin)采用纖維裝載技術(shù)制造酸性物質(zhì)控釋纖維，使著裝者皮膚保持微酸性，達(dá)到減少有害細(xì)菌的滋生，中和汗液中的氨氣成分，消除臭味功效，產(chǎn)品在戶外服、休閑服、運(yùn)動服等領(lǐng)域市場應(yīng)用極好。

　　醫(yī)用功能纖維系列

　　全球的纖維產(chǎn)業(yè)正在快速地從傳統(tǒng)巿場向高技術(shù)、高附加值的醫(yī)療、保健、衛(wèi)生應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展，這一領(lǐng)域也是高技術(shù)紡織纖維產(chǎn)品開發(fā)最快的部分。這其中，高附加值主要是通過新材料的應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)的，并且產(chǎn)品的形式以非織造為主流。

　　采用新技術(shù)，可以將各種特殊功能材料或化學(xué)藥物與纖維材料復(fù)合，制造具有特殊功能或治療作用的纖維及非織造布，保護(hù)人體不被有害生物感染，減少病患者痛苦，加速創(chuàng)傷愈合，提高護(hù)理效率。

　　產(chǎn)品類別包括：抗菌纖維——用于繃帶、手術(shù)服、醫(yī)院床上用品、護(hù)理用品、衛(wèi)生保健用品等;麻醉纖維——用于創(chuàng)傷繃帶等;止血纖維——用于創(chuàng)口護(hù)理、手術(shù)用品等;藥物劑型纖維——用于各種化學(xué)藥物或生物活性物質(zhì)的控制釋放，制造外用藥物貼劑、保健衛(wèi)生用品、防疫用品、美容用品等等。

　　軍用功能材料向高技術(shù)、高功能、高效率發(fā)展

　　紡織纖維材料是軍備中僅次于鋼鐵材料的大宗物資，隨著軍隊裝備水平的不斷提高，各國軍用紡織纖維制品也在向高技術(shù)、高功能、高效率方向發(fā)展。

　　按現(xiàn)代戰(zhàn)爭和極端氣候條件下軍隊作訓(xùn)和野戰(zhàn)的要求和新型纖維制造技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，新技術(shù)可開發(fā)的功能性纖維及紡織制品包括：阻燃、抗菌、驅(qū)蚊驅(qū)蟲纖維——用于士兵服裝、鞋帽、帳篷等;吸濕放熱保溫、相變調(diào)溫纖維——用于士兵服裝、鞋材、手套、睡袋等;化學(xué)藥物控制釋放纖維——用于醫(yī)用止血繃帶、麻醉繃帶、創(chuàng)口快速愈合繃帶等。

　　傳統(tǒng)纖維技術(shù)的瓶頸和新型纖維制造優(yōu)勢

　　功能纖維制造的基本原理是選用適當(dāng)?shù)?ldquo;功能材料”，與纖維材料復(fù)合，制造具有纖維形態(tài)和特殊功能的纖維材料，技術(shù)的核心在于“功能材料”的選擇和與纖維材料的復(fù)合方式。

　　在能源纖維的制造技術(shù)中，目前已開發(fā)出的“能源材料”多數(shù)為納米粉體形式，與纖維材料復(fù)合方法主要是傳統(tǒng)的熔融復(fù)合紡絲技術(shù)，存在著“能源材料”添加太少功能不顯著或無功能，“能源材料”添加多又不能紡絲的問題。

　　在生物活性纖維制造技術(shù)中，作為“功能材料”的生物活性材料、化學(xué)藥物或中草藥制劑、天然香料，對溶劑和溫度極為敏感，高溫或溶劑會使“功能材料”變質(zhì)或破壞，而高溫或溶劑是傳統(tǒng)紡絲技術(shù)(干法、濕法或熔融絲)中必須的工藝條件，限制了生物活性“功能材料”在傳統(tǒng)紡絲工藝中的應(yīng)用。

　　因此，必須開發(fā)全新的纖維制造技術(shù)，才有可能制造完善的新能源纖維和生物活性功能纖維。

　　新型功能纖維制造技術(shù)沒有高溫條件和特定的溶劑要求，可將廣泛種類的生物活性材料、化學(xué)藥物、中草藥制劑與纖維材料復(fù)合。

　　同時，改進(jìn)復(fù)合工藝條件或選用大孔徑的中空纖維，可將更大量的“納米粉體功能材料”或“生物活性功能材料”與纖維材料復(fù)合，制造功能特征更顯著的高性能功能纖維。