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紡織用熱感應(yīng)性樹脂合成及應(yīng)用技術(shù)
集萃印花網(wǎng)  2009-12-04

    【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。其主要目的在增進在高溫環(huán)境下宇宙飛行服熱性能的提升。雖然此項技術(shù)未被采用于太空相關(guān)計劃,但其基本技術(shù)已被擴展應(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:(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用高分子包覆合成技術(shù),進行相變化材料微粒子,進而拓展高附加值織物。主要研究目標為:

    (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)護用材料等。手術(shù)用衣物(如袍、帽及手套等)通常在手術(shù)進行中穿戴數(shù)小時。由于此類衣物材料主要被設(shè)計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。此項技術(shù)發(fā)展應(yīng)進一步朝看護器材發(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,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產(chǎn)品的生產(chǎn)為主,轉(zhuǎn)而生產(chǎn)中、高價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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