智能紡織品集中體現(xiàn)著高科技的發(fā)展及其在紡織品中的應(yīng)用,其命名通常是與其功能緊密結(jié)合的。所以從某種意義上也屬于功能紡織品的范疇,下面就簡要介紹智能紡織品的開發(fā)及其在防護(hù)服中的應(yīng)用。
1 智能紡織品的開發(fā)
對于智能紡織品開發(fā)工程而言,已經(jīng)不僅僅局限在紡紗、織造(針織、機(jī)織)。而重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是靈活多變的材料工程。從而單獨(dú)的產(chǎn)品所聯(lián)系的紡織鏈將更長。紗線和織物的生產(chǎn)加工和整理者也必須了解所加工材料的性能。其中還應(yīng)考慮到因最終產(chǎn)品用途不同而選擇不同的縫紉線等。首先最重要的就是應(yīng)該考慮紡織材料如天然的(棉、黃麻、亞麻等)、再生的(人造纖維素纖維和醋酯纖維)、合成纖維(聚酯、聚酰胺、聚烯烴、聚丙烯璃纖維等)和金屬纖維。接著就是聚機(jī)織物、非織造布、針織物等。最后進(jìn)行恰當(dāng)?shù)暮笳砣鐚訅骸⑼繉拥取?傊悄芗徔椘返拈_發(fā)是一個(gè)系統(tǒng)工程,需要全方位的考慮。
1 用于防護(hù)服的新型智能紡織品
2.1自發(fā)光纖維及其制品
自發(fā)光纖維,是一種剛剛興起的功能性纖維,目前僅在日本、美國有小批量的生產(chǎn),一般是在合成纖維生產(chǎn)過程中加入少量的蓄光劑(主要成分為氧化鉛和一些稀土元素,平均粒度在2μm~3μm)。產(chǎn)品經(jīng)光線照射10min~20min,即可持續(xù)發(fā)光8h~10h,顏色多種多樣,有黃、綠、藍(lán)等。如美國Beaverindustries和Glo-Tech商標(biāo)外出售其自發(fā)光產(chǎn)品。
自發(fā)光產(chǎn)品的發(fā)光時(shí)間長短,取決于其在光線下照射的時(shí)間和光強(qiáng)。安全性或者危險(xiǎn)警示作用是其主要特點(diǎn),尤其是一些信號性的顏色在某種特殊的情況下可以作為警示信號。制作成特種服裝如運(yùn)動(dòng)服、狩獵服、救生衣、交警服,同時(shí)在船舶領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。不需要外加光源就可發(fā)光,在使用方便、起到安全警示作用的同時(shí),也有一定的裝飾作用。
2.2溫度調(diào)節(jié)
溫度調(diào)節(jié)對于服裝具有很大的優(yōu)勢,因?yàn)闊o論是在日常生活中的舒適性或者是極端環(huán)境下的勞動(dòng)防護(hù)都已經(jīng)廣為人們所關(guān)注,尤其是極端環(huán)境條件下的工業(yè)防護(hù)的研究與發(fā)展也已經(jīng)成為有意義的工程,如極冷、極熱條件下的防護(hù)服,多年以來德國安全技術(shù)中心、俄羅斯獨(dú)立貿(mào)易聯(lián)合會(huì)等等都在研制極端環(huán)境條件下的工業(yè)防護(hù)服。此外在發(fā)電廠、采礦、油田等領(lǐng)域,工作環(huán)境溫度可在-60℃以下或40℃以上。從而對勞動(dòng)服裝就提出了各種特殊的要求,如特種內(nèi)衣、多功能工作服等。溫度調(diào)節(jié)方面主要可分為涼爽功能、產(chǎn)熱功能和溫度調(diào)節(jié)功能三大類。
1.0. 1涼爽功能
涼爽功能中最有代表性的就是美國杜邦公司用于生產(chǎn)cool-max織物的四溝道(Tefrachannel)聚酯纖維,它具有優(yōu)良的芯吸能力,是將疏水性合成纖維制成高導(dǎo)濕能力的纖維。可將皮膚上的汗用芯吸導(dǎo)到織物表面蒸發(fā)并冷卻,有實(shí)驗(yàn)證明在30min內(nèi),濕度的去除百分率,棉織物為52%。而cool-max為95%。
2.2.2產(chǎn)熱功能
下面的幾個(gè)例子將介紹用于運(yùn)動(dòng)服、休閑服以及防護(hù)服的具有保暖和產(chǎn)熱功能的紡織品。
積極保暖
目前這種類型的紡織品主要包括積極保暖和積極產(chǎn)熱兩方面的功能。Tloyobo和Mizuno兩大公司睚在聯(lián)合廣一種“breath-thermo”產(chǎn)品,屬于一種包含有交聯(lián)聚丙烯類的滌綸纖維。所應(yīng)用的這種化學(xué)物質(zhì)還因?yàn)榫哂泻軓?qiáng)的吸水能力經(jīng)常被用做醫(yī)用干燥劑。從而因小分子水的內(nèi)摩擦而產(chǎn)熱。其產(chǎn)品內(nèi)部的溫度較之普通產(chǎn)品高2℃~3℃。即使不出汗,人體皮膚表面每天也大約要蒸發(fā)掉900cm3的水分。“breath-thermo”就是應(yīng)用了此水分來給服裝內(nèi)部加熱。最初在1994年Lillchammer的冬季奧運(yùn)會(huì)比賽中,Mizuno公司首次將其作為滑雪服介紹給大家,并計(jì)劃將此類織物引入登山運(yùn)動(dòng)服、高爾夫服中。Descente和Adidas應(yīng)用了另一種Toyobo生產(chǎn)的纖維“Exlive”,這是一種含丙烯酸酯粉末的纖維,其吸水能力比硅膠還強(qiáng)3倍,從而具有很好的產(chǎn)熱功能。
Toray公司的“Warmsensor”機(jī)織物包含有特殊的陶瓷粒子,結(jié)構(gòu)由吸收、絕緣、隔熱三層組成。與普通機(jī)織物相比,其內(nèi)部溫度要高出2℃~3℃,Ssics公司已將其用于運(yùn)動(dòng)內(nèi)衣、內(nèi)衣、滑雪服中。由Maldemnills生產(chǎn)的“Porlatech”是內(nèi)置鋰電池的服裝。其中熱盤可以連續(xù)維持5h,以保持服裝內(nèi)的溫度。Goldwin公司今年冬季將開始向市場推廣這類產(chǎn)品。
內(nèi)置加熱體系的夾克
在1998年冬季的奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)上,200名瑞士運(yùn)動(dòng)員和300名記者就穿著了Descent的“Mobile thermo”夾克,這種夾克內(nèi)置了加熱體系。從而保證了內(nèi)部溫度控制精確性。Mitsubishi rayon公司生產(chǎn)的“Thermocatch”熱絕緣體系屬于聚丙烯腈纖維。但是其中心為具有光熱轉(zhuǎn)換細(xì)微的陶瓷粒子。其表面為氧化銻。據(jù)報(bào)道在普通的纖維中僅僅混入10%該纖維,就可將服裝內(nèi)的溫度提高2℃~8℃,快干、良好的導(dǎo)電性能也是其突出的功能。還有一些后整理加工者通過將特種陶瓷組分或者聚丙烯腈產(chǎn)品加入涂層劑中,應(yīng)用涂層技術(shù)獲得了類似的產(chǎn)熱功能。
產(chǎn)熱紡織品
與Descente一道,Unitika公司也成功生產(chǎn)出一種產(chǎn)熱紡織品Solar & micro type,它是在聚酰胺紗的截面中加入ZrC而形成的,與普通的聚酰胺產(chǎn)品相比,至少可以將內(nèi)部的溫度提高2℃。這些紡織品可用于運(yùn)動(dòng)服裝。用65dtex/15f和130dtex/32f紗所制成的服裝,在1998年的奧運(yùn)會(huì)上,已經(jīng)被西班牙、澳大利亞和加拿大的國家隊(duì)運(yùn)動(dòng)員穿著。
2.2.3溫度調(diào)節(jié)
關(guān)于溫度調(diào)節(jié)智能紡織品最重要的就是outlast纖維。它是70年代末80年代初,由美國航空航天局空間研究項(xiàng)目的成果,其技術(shù)的關(guān)鍵就是應(yīng)用了一種微膠囊包裹的相變材料-PCM,它是一種在確定的溫度范圍內(nèi)可改變自身聚集狀態(tài)的材料,在生產(chǎn)加工過程中,以微膠囊的形式加入到紡織纖維的基質(zhì)中。當(dāng)?shù)竭_(dá)相變溫度時(shí),相變材料通過不連續(xù)的升溫來防止服裝內(nèi)溫度波動(dòng)范圍過大。相變過程的能量貯存于PCM中以提高其熱容量。當(dāng)環(huán)境溫度下降時(shí),又會(huì)釋放出其貯存的能量。
微膠囊技術(shù)是相變材料應(yīng)用的一大關(guān)鍵,可通過涂層等技術(shù)將PCM微膠囊加入到紡織品中。其應(yīng)用的領(lǐng)域十分廣闊,如體育運(yùn)動(dòng)、工業(yè)防護(hù)、醫(yī)用、家用等等。
此外,還有日本染整大廠小松精練近日開始銷售的具有保持人舒適性的溫度調(diào)節(jié)功能的特殊的蛋白微粒子(10毫微米)超薄膜。當(dāng)衣服外溫度上升時(shí),特殊的策粒子即隨著溫度狀況吸熱抑制衣服內(nèi)溫度的上升,當(dāng)外部溫度下降時(shí)這種纖維即釋放出所貯存的熱量,防止衣服內(nèi)溫度下降。
2.3防紫外線
紡織品的紫外線防護(hù)越來越受到人們的重視。最近的研究表明即使沒有陽光,UV-A、UV-B輻射也會(huì)破壞和損害人的皮膚。影響紡織品的紫外線透過率的三大基本因素為:織物組織、后整理和微細(xì)陶瓷粒子。
2.4定位、跟蹤
另一項(xiàng)工程為“Reima smart shout”,將使得基于GSM技術(shù)的定位與交流成為可能。該裝置類似一電話,其思想來源于“REIMA-UTTAOY”與Tampere工程技術(shù)大學(xué)和諾基亞三者的合作。其可應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)服、滑雪服等等,尤其是對于老人和兒童而言十分有利。采用這種方式,無論穿著者何時(shí)處于何地,均可被定位和跟蹤。在危急的情況下更顯優(yōu)勢。
此外,在服裝內(nèi)置入一些高科技產(chǎn)品的微細(xì)體系,也是一件很有意義的事情。服裝與傳感器的聯(lián)合在將來使得隨時(shí)監(jiān)控血壓、心率、體溫成為可能。