Outlast空调纤维的性能及其应用

                                

0  前  言
    众所周知，自然界的物质以三种状态存在，固态、液态、气态。物质可以在一定条件和温度下转化，从固态转化为液态，或液态转化为固态，也有从液态转化为气态，由气态转化为液态，这种转化过程称之为相变。物质在相变过程中有吸热和放出热量，人们即利用这种能量来为人类造福。
    对于相变材料微胶囊的研究已成为当前科技最热门课题，正受到各国科学家的重视，它对于环保节能具有重要意义，其应用领域正在迅速扩大，涉及工业、农业、建筑、国防和医疗卫生等许多方面，前景是光明的。
    Outlast技术就是利用相变材料微胶囊技术在纺织服装领域中应用。
1  Outlast温度调节纤维（又称空调纤维）性能
    Outlast纤维技术是美国太空总署为登月计划而研发的。目的是为了宇航员制作登月服装，包括手套、袜子、内衣等，后来发展到用于普通服装，特别是户外服装，包括滑雪衫、裤、毛衣等。
　　Outlast空调纤维是一种新型“智能”纤维，于1988年开发成功，1994年首次用于商业用途，1997年在户外服装中使用，现在已广泛用于时装和床上用品。
2  Outlast技术
     Outlast技术主要有两种：
    （1）面料涂层：将含有Outlast技术的微胶囊（PCMS）涂于织物表面。（见图1左）
    （2）用Outlast技术将微胶囊（PCMS）混入纺丝液中进行纺丝，主要应用于腈纶纤维。(见图1右)。
    毛纺型：细度：2.2dtex、3.3 dtex、5 dtex
    长度：51㎜、60～110㎜不等长散纤维和毛条
    棉纺型：细度：1.7 dtex、1.9 dtex
    长度：38㎜

    最近美国Outlast公司已开发出的Outlast空调微胶囊纤维为空调纤维增加了一个新的品种。该纤维除有调节温度功能外，还保持粘胶产品的舒适、透气性。
    为了证实Outlast空调纤维是否含有热敏相变材料，纺织工业南方测试中心通过热分析法测出Outlast腈纶纤维中含有热敏相变材料的溶解温度29.29℃，结晶温度21.65℃。东华大学通过电子显微镜见到混入纤维微胶囊分布状态。从而说明Outlast纤维确实存在微胶囊，而具有调节温度的功能。
3  Outlast纤维温度调节原理（见图2）

    Outlast纤维技术关键是使用微胶囊包裹的热敏材料，这种材料具有能以潜热的形式，吸收储存和释放的功能。其在温度变化中，可以固态、液态互相转化，从中达到吸热、放热的效果。在Outlast纤维中的微胶囊热敏相变材料为碳氢化腊（HYDROCARBONWAX）能对外界环境温度的变化在皮肤上作出相应的反应，对温度变化有缓冲作用。
4  Outlast空调纤维调节温度的特点（图3）
    空调纤维制成的服装，由于存在于成千上百万个具有能量转换功能的相变材料，其不间断地吸收和释放能量来调节温度，因此其服装能保持在一个舒适的温度范围，故用空调纤维可制得冬暖夏凉的服装。

    如图所示：没有Outlast的服装，其随外界温度的变化而变化，而含有Outlast微胶囊的服装，其温度可调节在舒适的范围。Outlast公司实验报导：如外界温度从102.2°F（39℃）到77°F（25℃）变化时，具有Outlast的服装可以调节到95°F（35℃）到86°F（30℃）。
5  Outlast空调纤维的应用
    Outlast能纯纺，也可以与棉、毛、丝、麻等各类纤维混纺交织，可机织和针织，大量应用与户外服装，内衣裤、毛衣、衬衣、帽子、手套和床上用品等，具有良好的效果。其服饰在美国、欧洲、日本已很流行，特别是户外运动者和对温度变化较为敏感的老年和婴幼儿中更受欢迎。
    根据美国Outlast公司对全球Outlast产品作统一的认证要求，明确各类产品须达到Outlast的含量及要求列表如下：（全球Outlast产品认证要求）
5.1  针、机织服装及面料

    倘若生产厂生产Outlast产品含Outlast含量要求，其产品还要送到美国Outlast公司进行调温效果测试，其测试方法是采用美国标准的纺织品热功能测试方法（ASTMDT024），测试通过后，该Outlast制品便能得到Outlast认证品牌：
    Outlast织物的调节温度效果，可以用SFR值（即Smart Fabric Rating智能织物值）来衡量其吸热、储存、释放热量的能力，SFR值愈高，其给予人体舒适能力也愈强。
    非Outlast的潮流服装，因为没有储存热量能力，故SFR值几乎等于0。
    单层智能织物的SFR可达5000，为增加舒适性，多层智能织物的SFR可达11000。
    含Outlast的智能织物SFR的参数值：（表4）

    Outlast技术是美国Outlast公司和世界著名公司分工合作开发，是国际合作的成果。
    美国Acordis公司生产空调纤维，瑞士汽巴Ciba公司生产相变微胶囊，美国杜邦开发Outlast纺织品，欧洲Fountaiset开发Outlast棉针织品，欧洲的Plouequet公司负责欧洲纺织面料染整理技术，亚洲Tiong Liong负责亚洲纺织面料染整理技术。
    美国Outlast公司是纤维的特许经营。目前Outlast公司拥有的相变纤维，相变织物和相变涂层技术已得到美国太空基金会的认可，（该织物是美国致力于促进太空发展的非盈利单位）并获准可采用“太空技术标记”，因此Outlast技术最初是应用与太空宇航员服装以及保护太空仪器的军事等，现已扩大到消费品及其它工业应用。在过去的十多年来，Outlast技术不断得到改善，现已掌握有20多个专利，有60多个国家，200多个将使用了Outlast变相材料。
    在过去的二、三年里，我国已经开始进口Outlast纤维已有二十多家工厂进行试别开发出Outlast空调纤维与棉、毛、腈纤维混纺的T血衫、毛衫、梭织衬衫布、毯子、袜子、等。有的质量已获美国Outlast公司测试通过，正在进一步向国内外市场推广。