【集萃網(wǎng)觀察】對于地球環(huán)境問題，1997年在日本東京所舉辦的防止地球溫暖化會議(COP3)中，各國政府已達(dá)成共識，要降低未來溫室效應(yīng)氣體排放量。而溫室氣體90％以上為二氧化碳，為了控制二氧化碳的產(chǎn)生，其中一項(xiàng)是居住環(huán)境的節(jié)省能源，即提倡減少空調(diào)的暖冷氣，夏天的溫度設(shè)定在28℃以上，冬天的溫度設(shè)定在20℃以下。
在80年代美國太空總署所贊助的研究計(jì)劃已成功地將相變化材料(Phase Change Materials；PCMs)所制成的微膠囊導(dǎo)入織物中。其主要目的在增進(jìn)在高溫環(huán)境下宇宙飛行服熱性能的提升。雖然此項(xiàng)技術(shù)未被采用于太空相關(guān)計(jì)劃，但其基本技術(shù)已被擴(kuò)展應(yīng)用于纖維及織物涂布上�，F(xiàn)今具有PCM微膠囊纖維及發(fā)泡或涂布織物已廣泛使用于如冬衣、手套、襪子、毛衣及鞋類等制品。
目前所知大約有近800種天然或合成的PCMs，其主要差異性是在產(chǎn)生相變化的溫度范圍及其熱儲存能力的不同，不同鏈長的碳水化合物PCM可被應(yīng)用于織物上，其特征為相變化發(fā)生的溫度范圍與人體皮膚溫度相近。這些碳水化合物純度可達(dá)95％以上，而且可互相調(diào)配混合以適應(yīng)各種應(yīng)用溫度范圍的需求。為防止外漏，PCMs通常被包覆形成小球狀來做織物涂布應(yīng)用，其微膠囊粒徑在1～10μm間。微膠囊必須能夠抵抗外力(如摩擦、剪切及壓力)、熱及大部份化學(xué)品。
依照織物結(jié)構(gòu)不同，PCM微膠囊主要可被應(yīng)用于纖維內(nèi)、涂料及發(fā)泡體中。PCM微膠囊導(dǎo)入纖維內(nèi)技術(shù)，目前只限于壓克力纖維，其制法為濕式紡絲。在涂料應(yīng)用中，PCM微膠囊可搭配備類樹脂(如壓克力、聚胺基甲酸酯或橡膠乳液)涂布于織物或發(fā)泡體。最后在發(fā)泡體應(yīng)用中，PCM微膠囊可與水發(fā)泡系統(tǒng)聚胺基甲酸酯混合，而后經(jīng)過加熱過程，使水逸散發(fā)泡。這類發(fā)泡體可以貼合方式應(yīng)用于織物中。
PCM微膠囊織物具有下列優(yōu)點(diǎn)：(1)冷卻功能-可吸收多余體熱。(2)隔熱功能-PCM可逸散出熱而形成熱障礙，降低人體熱通量進(jìn)入環(huán)境中，而減少人體熱損失。(3)熱調(diào)節(jié)功能依所處環(huán)境溫度變化情形，會造成PCM放熱或吸熱而達(dá)到溫度調(diào)節(jié)效果，而使環(huán)境溫度不致變化太大。
上述各功能及耐久性主要與PCM微膠囊熱容量有關(guān)。此外，相變化與應(yīng)用上的溫度范圍關(guān)系要明了才可達(dá)到最佳使用效率。而織物結(jié)構(gòu)會影響相變化的效率。例如較高密度且較薄織物效果有明顯幫助。而較厚且較稀疏之織物結(jié)構(gòu)則可促進(jìn)PCM絕熱效能。因此，為了得到較佳的熱調(diào)節(jié)效果，基材上整體之PCM微膠囊熱容量及織物結(jié)構(gòu)之厚度及致密程度必須要做最適化研究才行。
目前PCMs紡織品在歐美等國剛起步不久，已有商品問世。在國內(nèi)，則未有商品。因此這一產(chǎn)品技術(shù)在國內(nèi)極待建立，它不但可節(jié)省能源，而且有助于提升相關(guān)產(chǎn)業(yè)其產(chǎn)品附加值。能適應(yīng)環(huán)境溫度的舒適性紡織品重在運(yùn)用高分子包覆合成技術(shù)，進(jìn)行相變化材料微粒子，進(jìn)而拓展高附加值織物。主要研究目標(biāo)為：
(1)建立相變化物質(zhì)調(diào)制技術(shù)。
(2)開發(fā)相變化物質(zhì)高分子微粒。
(3)建立相變化物質(zhì)微粒之涂布加工技術(shù)。
第1階段：透過相變化材料調(diào)制及高分子包覆技術(shù)，合成具感熱機(jī)能性微粒子：采用包覆材料包括PU系或凝膠法制備包覆微粒子。
第2階段：由配方組成的調(diào)整、涂布加工條件控制及機(jī)能分析評估技術(shù)，制作具有環(huán)境感熱功能之織物。
相變化材料篩選及調(diào)配制造技術(shù)；
相變化材料高分子包覆技術(shù);
感熱性微粒子涂布加工技術(shù);
欲成功開發(fā)上述產(chǎn)品有幾項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)需突破。
市場分析
現(xiàn)今具有PCM微膠囊高科技紡織品已廣泛使用于如冬衣、手套、襪子、毛衣及鞋類等制品。此外，使用PCM微膠囊處理過的織物應(yīng)用可明顯增進(jìn)其產(chǎn)品熱性能，這類應(yīng)用包括：手術(shù)用衣物、病床及醫(yī)護(hù)用材料等。手術(shù)用衣物(如袍、帽及手套等)通常在手術(shù)進(jìn)行中穿戴數(shù)小時。由于此類衣物材料主要被設(shè)計(jì)用來防止帶有病菌粒子或液體侵入人體，因此手術(shù)用衣物舒適性并不佳。
而含有可溫度調(diào)節(jié)特性之PCM類型衣物則可改善此問題。PCM亦可使用在病床材料上，如床墊、被套、床單及毛毯等。除了增進(jìn)舒適性外，對于發(fā)燒癥狀病人PCM微膠囊也有調(diào)節(jié)病患體溫的功能。以PCM壓克力纖維所制成的毛毯及經(jīng)過PCM微膠囊涂布處理過床墊國外已有商品上市。此項(xiàng)技術(shù)發(fā)展應(yīng)進(jìn)一步朝看護(hù)器材發(fā)展，例如手術(shù)后病人所產(chǎn)生的體熱可由此類器材來移除。另一可行的PCM產(chǎn)品應(yīng)用方向是隔熱用材料以提供手術(shù)中病人能維持足夠的體溫。
在表6中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，1985年至2005年全球高科技紡織品市場由500億美元向上成長3.8％達(dá)到720億美元，其中亞洲市場將由1995年之l59億美元成長至259億美元。此外，運(yùn)動休閑紡織品1985年之市場為59.16億美元，至2005年成長至101.47億美元(資料來源：美國Daivid Righy顧問公司)，可見PCM微膠囊紡織品極具市場潛力。
在技術(shù)可行性分析上，國內(nèi)研發(fā)單位過去多年來持續(xù)投入紡織用微膠囊特化品、織物涂布技術(shù)及織物性能評估技術(shù)等研究。對于高分子包覆合成技術(shù)及其涂布加工應(yīng)用技術(shù)，已累積相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，相信必能克服開發(fā)過程中問題。
近幾年來國內(nèi)紡織品的生產(chǎn)廠商已逐漸不再從事低價(jià)產(chǎn)品的生產(chǎn)為主，轉(zhuǎn)而生產(chǎn)中、高價(jià)位的高科技紡織品為主。很明顯可觀察到國內(nèi)高科技紡織品市場，確已發(fā)展到一個待突破的瓶頸階段，尤其是在新市場及產(chǎn)品新用途兩方面的發(fā)展，更是國內(nèi)高科技紡織品產(chǎn)業(yè)未來的關(guān)鍵。
來源: 中國印染行業(yè)協(xié)會
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