（纺织工程专业论文）产业用纺织品发展趋势的研究.pdf

。，耋堂塑堕窭墨塞堡塑毅塑塑鉴一一 擒要 本文滚辫拭产监籍绣缀熬鼢艨糕戆键、攥产燃工按零、产撼燃粼镁域、毽家 照蒋发袋嚣戮等方疆，遐过定愧雅透、定爨分攒与趋势秘究，北较瓣浅秘麓蓑蘧， 探谤莪器产建灏爨缓曩豪素蕊鼹麓方惫，黉葳囊产方式、煮薅镁蠛豢熹鼹逮嫠壤产 韭糟纺织搽躺生产秘工会戒樾黼程我强斡寂臻黼黎。为遂绥w t o 瀚撬战，振兴捻 鏊豹纺织王藏糖爨政策建议。 关键词t 产妲甩纺织品发展趋势经编缎物士工希 产业用纺织品发展趋势的研究 a b s t r a c t i nt h i s a r t i c l e ，d e s c r i p t i o n ，q u a n t i t a t i v ea n a l y s i s a r es t u d i e dw i t ht h et r e n d t h r o u g h d e t e r m i n i n gt h en a t u r e ，r e l a t i v e l yd o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a ld i s p a r i t y p r o b ei n t ot h ed i r e c t i o n o fd e v e l o p m e n to ff a b r i c sf o ri n d u s t r i a lu s ef u t u r eo fo u rc o u n t r y a n de x p l a i nt h ep r o d u c t i o no f t h ef a b r i c sf o ri n d u s t r i a lu s eo fw a r pk n i t t i n gf r o mt h em o d eo fp r o d u c t i o n ， a p p l i c a t i o n e s p e c i a l l ya n df o r m a t e st h ea p p l i c a t i o np r o s p e c ti no u rc o u n t r yo fm a t e r i a lg e o t e c h n o l o g i c a l l y i n o r d e rt om e e tt h ec h a l l e n g eo fw r i d ，r e v i t a l i z et h et e x t i l e i n d u s t r yo fo u rc o u n t r ya n dp u t f o r w a r dt h e p o l i c y a n d s u g g e s t i o n k e y w o r d s ：i n d u s t r i a l t e x t i l e s ， w a r pk n i t t e df a b r i c s ， d e v e l o p m e n tt r e n d ， g e o t e c h n o l o g i c a lc 1 0 t h e s 产业用纺织品发展趋势的研究 引言 产业用纺织品是专门设计的，具有工程结构的纺织品。一般用于非纺织行业中 的产品、加工过程或公共服务设施。“产业用纺织品”是用来表示非传统纺织品的 一个最普遍使用的术语，其他经常使用的术语还有：“技术纺织品”( t e c h n ic a l t e x t i l e s ) 、“高性能纺织品”( h i g hp e r f o r m a n c et e x t i l e s ) 、“高技术纺 织品”( h i g ht e c ht e x t i l e s ) 、“工程纺织品”( e n g i n e e r e d t e x t i l es ) 、 “产业织物”( i n d u s t r i a l f a b r i c s ) 、以及“技术织物”( t e c h n i c a l f a b r i c s ) 。 产业用纺织品的发展历史与传统纺织品一样久远，可追溯到几千年以前。现 代产业用纺织品的历史大概始于从欧亚大陆穿越大西洋驶向美洲的帆船使用的帆 布。早期的汽车采用布作车蓬来遮阳光、挡风雨，用布作坐垫使乘坐更舒适。最早 的飞机机翼是用织物制作的，使飞机的重量轻且结实耐用。产业用纺织品的重要意 义在于对用于非纺织行业某些产品的性能和功能起着非常重要的作用。例如汽车轮 胎强度的75 来自轮胎中的帘子布。产业用纺织品是纯粹的工程结构材料，从理 论上讲，设计人员可随意调整要素的参数，设计出理想的产品。这些要素是：聚合 物、纤维种类和结构、纱线种类和结构、织造技术与工艺、后整理技术与工艺等。 产业用纺织品主要强调其技术特点和功能，因此通常按最终用途进行分类。 但由于各地区各国家的社会经济发展水平不一，风土地理环境的差异，造成产业用 纺织品分类的不尽一致。但这并不影响其总的发展趋势。 如何发展中国的产业用纺织品，看清其未来发展趋势是非常重要的。相对于传 统的用于服装、家庭等消费型纺织品，产业用纺织品更强调它的功能性和产业特 点。近二十年来，我国的产业用纺织品发展十分迅速，目前，我国已把发展产业用 纺织品作为纺织工业调整产业结构和产品结构的一个重点。随着中国加入wto ， 产业用纺织品市场进一步拓展，竞争也将更加激烈。 八十年代以来，世界新技术革命迅速发展，国际市场竞争激烈，以微电子技术 为先导，集信息、生物、航天、新能源，新材料等尖端技术的高技术群迅速冲向社 会各领域，刺激了经济，推动了生产力发展，纺织工业作为传统的劳动密集型产 产业用纺织品发展趋势的研究 业，无疑也受到了高技术浪潮的冲击和市场的严峻挑战，产业用纺织品的发展为纺 织行业带来了勃勃生机。产业用纺织品发展于1 960 年代初，四十年来一直持续发 展，覆盖面广，潜在市场大，涉及石油、化工、电子、轻工、农林、水利、交通、 城市建设、海洋渔业、食品加工、航空航天、文化体育、医疗卫生等各个领域，它 可以满足人类更复杂的需要，能适应新的环境和资源保护意识，还能接受新技术的 渗透，能用于高技术领域中促进各行业的发展。 产业用纺织品发展趋势的研究 第一章全球视野 产业用纺织品的历史可能和传统的纺织品一样古老，可以追溯到几千年以前， 但只是在20 世纪前半叶化学纤维发明之后才彻底改变了产业用纺织品的功能。化 学纤维作为一种材料具有很多其他材料无可比拟的性能和功能，强度高、弹性好、 均匀、化学性能稳定、耐磨损、耐腐蚀、阻燃。它们可赋予产品多种优异的性能： 既柔软、具有弹性又可以有很高的强度，而且纺织技术是十分成熟的技术，它包括 有众多的可变因素，如：聚合物类型、纤维种类和结构、纱线品种和结构、织物的 加工办法和结构以及多种制造参数，这些可变因素的组合可以构成各种多样的形 态、性能，加之可以采用涂层、叠层、复合等等不同的后加工办法做成适合多种用 途的产品，这就使产业用纺织品领域大大拓展。 现在产业用纺织品对国民经济各部门中产品的使用性能起着十分重要的作用。 例如：汽车轮胎中的帘子布；碳纤维用于航天、市政和机械工程的纺织结构复合材 料，与钢材相比其重量减轻3 4 ，而强度提高4 倍；产业用纺织品在航天探索方面 同样起着举足轻重的作用，由多层织物做成的宇宙服为宇航员提供了保护和舒适 性，为登月舱及宇航员返回地面的降落伞提供坚牢质轻的材料，太空运载工具的热 屏蔽护罩系由纺织纤维制成，能经受数千度华氏温度。产业用纺织品面临社会进步 和人类需求不断提高所引起的各种挑战。产业用纺织品已进人人类生活的每一个方 面。随着医学技术的进步，今天微型纤维束可植入人体替代或增强人体功能，透析 用的人工肾由7000 多根中空纤维组成，纤维直径只有2 微米。产业用纺织品已经 在航空、建筑、交通运输、高速公路、水利建设、环境保护等各个方面找到用途。 最近10 多年来，世界产业用纺织品发展迅速，以重量计，198 5 年世界产业用 纺织品消费量为606 万吨；1 995 年增长至932 万吨，年平均增长率为4 4 ，占 当年世界纤维总量( 5 30 0 万吨) 的17 6 ；预计2005 年为1 36 9 万吨。以出厂价 计其销售额1 985 年为273 亿美元，1995 年为4 1 9 6 亿美元，其变化如表1 1 所 示，如以最终销售额计1 985 年为3 3 1 7 亿美元，1995 年为50 0 亿美元。 表1 1 1985 年2003 年销售情况及预测( 单位：亿美元 f 1985 年1990 正1995 年2000 年2005 往 销售额273 34357 754 19 6050 7 6 16 1 1 5 4 注：表中2005 年的数值为预测值。 产业用纺织品发展趋势的讲究 第二章总豢变化一一迅速发麓 八十年代以来，纺织工业融缎摆脱了纺织品中服用品一统天下的格局，装饰 用、产业用纺织晶的比例不断上升。其发展速度大大超过了传统纺织晶生产。从纤 维溪耗量爱，漩费量最夭熬嚣个避区产整灞绎肇耱鼹餐，1 9 9s 冬号19 8 5 萃耀宠， 髭美增长了36 5 ，亚灏增长1 13 。5 ，薅露麓纺织互韭慧耗震绎黎整增长3 5 ， 预计2 0 05 年与1 995 年相比还将分别增长2 7 1 和6 0 。显然产业用纺织品的增长 明显高于整个辨织工业，而且戏洲增长更快。中豳的产业用纺织品产销量从1 988 年妁5 3 万琏罐麓19 9 8 年豹1 5 5 万拣，增长了1 9 2 ，楚增长最抉的。产照薅纺织品 应燕颚蠛越来越宽。野维雾天童颥溅，嚣2 0 1 0 年，产监瘸纺织翕糕趟纤维慧量占 纤维总耗是蟹比例将大大超过衣料丽达到5 0 。 表2 1产业用纺织品产销量( 万吨) l 1 98 8 筇1 9 9 3 年1 9 9 7 罐1 99 8 年1 999 撤2 0 0 2 薤 20 10 颦 l 中星 5 38 6主3 2王5 5王s 鑫j 宴03 0 0 表2 2 产业用纺织品产销量( 万吨) 1 1 985 年1 995 艇 20 05 缀 l 疆酸1 6 7 2 3 733 王 东欧4 0 72 + 5 垂主。8 北美 2 2430 638 9 l 南美 18 1 2842 8 l 驻测1 26 270 4 5 1 l 澳太襄亚 8 ，3王2三了9 l 其他地区 2 1 45 0 010 l 。1 世界 6069321369 产北用纺织品发展趋瓣的研究 袋2 3 诧终产鬟申藿每擞器瓣撼较 196 0 键1 9 7 0 霉1 9 8 0 霉19 8 5 霉19 9 0 霉i 9 95 年1 9 9 9 荦2 0 00 鼙 ja 中阕 1 010 o45 094 816 4 8320 2600 4694 2 | b 激器 3 3 王。08 王3 。9王3 7 王8l 4 2 0i 765 。020 8 i ，s26 8 0 0 la $ 0 ，3l ，23 。36 。2 9 。6王3 擘2 2 4 8 产业用纺织品发展趋势的研究 第三章产业用纺织品应用领域和分类特征 一产业用纺织品的分类 产业用纺织品市场是纺织行业中的一个非常复杂的领域，原因是产业用纺织 品的用途广泛，原料丰富，加工技术多样，品种繁多，目前在国际上尚无统一的分 类方法。因为产业用纺织品重点强调其使用性能，以其优异的性能替代传统的产业 用品，所以，本人认为产业用纺织品发展趋势的研究，应以最终用途进行分类，这 样更有利于探讨其发展趋势，研究发达国家产业用纺织品的应用特征，对于我国这 样的高速发展的发展中国家是非常有借鉴意义的。 下面先介绍国际上产业用纺织品应用的现状与趋势。 土工织物 土工织物的主要功能是隔离、增强、稳定、滤层、排水、防渗和防护。土工 织物在发挥滤层作用时起着类似过滤器的作用，允许液流自由地穿过其平面，而 将泥土颗粒阻挡于逆流一侧。滤层功能土工织物的典型应用领域是排水暗沟管 道。土工织物的排水功能是在不使泥土流失的条件下能沿布面疏导液流。土工织 物浸透有沥青或聚合物密封材料后可用作防水材料，浸渍以后的土工布无论在穿 越布面或沿织物平面上，水和汽的渗透能力都变得很小。土工织物可为土工膜提 供长期性的保护，防护方面的性能要求，主要是抗刺破和耐磨损，并应是有长期 运行化学稳定性和耐腐蚀性。典型的应用领域是公路隧道、土地填筑、上下水管 道、铁路隧道，地铁通道以及水库等。在绝大多数场合，常需要土工织物发挥各 功能的组合。当前全世界广泛采用非织造土工布和沥青材料做水库底衬和沟渠内 衬，土工织物提供高机械强度而沥青材料发挥充分的防水作用。位于巴西北部亚 马逊河流域的t u c u r i 大坝是巴西最大的水力发电设施之一，地层土壤分析表明 该地区土质含水性很高，从建坝安全角度考虑是绝对不可行的，后在夯土层和地 质层之间加用土工织物阻止细土层可能产生的管涌隐患。这对解决我国长江、黄 河大堤防洪时管涌现象有非常重要的借鉴意义。 运输用纺织品 产业用纺织品广泛用于汽车，火车，公共汽车，飞机和船舶等交通工具。机 场和购物中心运送乘客的传送带，也以纺织品为增强基布，每辆汽车耗用纺织品 产业用纺织品发展趋势的研究 材料平均约4 2 平方米，用于内饰、增强材料、里衬、垫底织物、轮胎、过滤材 料、皮带、软管、气囊、消声器和隔热器材等。轮胎行业中帘子线的耗用量约占 整个橡胶行业耗用纺织品量的75 ，安全气囊是一种自动安全保护系统，资料表 明，加用安全气囊比单用安全带效果好得多，使死亡事故减少28 ，严重伤残下 降29 ，住院治疗降低24 。座位安全带的功能是当车辆突然减速时，使佩戴 者处于被控状态，减少伤害，是一种方便有效而且价廉的防止事故的措施。汽车 内装饰主要是座椅面料、软垫、顶篷、门板、侧面板。即舒适、美观、又能满足 使用要求，内装饰的好坏已成为影响买主购买与否的一个因素。货车盖布：用帆 布等纺织品作为货车盖布能减少阻力从而改进货车的空气动力学性能，资料表 明，当捆扎合适时，可节省燃料7 。用纺织材料增强的管材和带材是汽车发动 机系统中必不可少的部件。纺织品增强材料传动皮带噪音小，成本低，重量轻。 由于柔韧性比链条好，因而在动力传动系统中可用较小的轮子来适应紧凑结构的 需要，另一大优点是不需要润滑。涂层材料用于充气救生器材，如救生衣、救生 艇和飞机应急通道，当发生紧急事故时，有压缩二氧化碳气体的小罐可使救生艇 在几秒钟内充气，而平时未充气时的空间占用很小。 建筑和设施用纺织品 建筑物采用纺织品结构材料有很多优点。涂层织物的主要优点是重量轻，织物 “外壳”的重量只有泥灰、砖瓦、水泥、钢材等常规外壳材料重量的1 3 。因 此，可节省支撑结构和加强材料，降低造价。另一个优点是纺织品结构材料能建造 大跨度建筑。与传统建筑材料相比，织物外壳层的建造时间可显著缩短，轻巧的质 量使其可以很容易取下移置别处。损伤部位较小，而且易于修复，用织物材料作外 壳的建筑物能较好地承受地震等严重破坏力，这对地震多发地区有非常重要的意 义。织物建筑材料还能为建筑师刻意设计千姿百态的形状和外观提供了驰骋天地。 用于建筑和设施的纺织品，在受张力以及被风吹和雨袭时应不易变形和伸长。织物 必须防水、挡风、耐磨损、抗机械损伤、长期暴露于日光和酸雨中不易降解。根据 使用要求，通过特殊的涂层处理，使织物透过或反射一定波长的光线。对涂层产业 用建筑纺织品的性能要求取决于使用领域，主要是：抗拉强度大、伸长合适、熔点 高、防水、高韧度、抗腐烂、防霉、耐气候影响、抗老化、干湿状态尺寸稳定性 好，涂层耐高、低温、阻燃、耐磨损、抗撕裂、重量轻、挠曲性好，涂层坚牢， 耐疲劳等，当然成本要低，这样才有替代意义。 产擞鼎纺织品发展趋势的研巍 遥2 0 每寒，全整器建造了大餐豹大薹织物建筑设藏，夔舞美强疆特兰大乔涪 圆顶等，l9 8 2 年建成的沙特阿拉伯吉达国际毒l l 扬哈吉候机室是世界上最大的牵拉 结构蓬面建筑。使用涂聚四氟乙烯( p t f e ) 的玻璃纤维织物制成，织物面积超过 5o 万平方米。我国也有一些类似的成功应用，例如鬻岛五四广场上的啬乐大蓬就 是窿纂索凌秀趣毒摄赛蓑罴筑馕瓣芝零暴，萁主黉橱辫蓑是产遂掰纺织瑟，整舞 广泛使焉斡还露麓硬纺织跨承耪辩、混凝增强野维消啻秘隔热纺织鼹等，其性箍 都远胜于传统材料。 过滤用纺织晶 过滤蜜壤上楚一令分离过程，帮将一静物霾鸯另一静魏曩攘分惑，主要晷麴 楚捷嘉霰遵滤物囊懿纯囊或将褥富镑凌努离窭去，弼秀a 察提揆更蠢整鼹察、更 多洁净的产晶戏环境，一般分为阉，液分离和固气分离，大量应用于空调系统、 吸尘器、污水处理、化工生产、襁烟制造、造纸游行业。过滤机理魁过滤作用产 生于织物的备个平西上，耍果颗粒夫子纺织材料中的孔跟，颗粒就被藏留，如果 颓蕴枣子藐黢还存在五蘩获隧滋瓣分离撬瑾，它们分裂是1 、拦截枕溪2 、凌经 沉降3 、隧棍扩散4 、静电沉降5 、重力俸震。 过滤设备通常分为干式过滤器和液体过滤器两类，主要取决于墩髑场合 一、干式过滤 主要应斌璐台凑：栗矿、纯王、镪铁、采泥、妙嚣熬工、矿产撼裙缀趣工、掏 辩强食瑟燕工、本榜藤工、造纸獠美王壹穗绣织厂等。 用得最多的魁纤维是聚酯 约占总量的70 ) 冀它有尼龙、聚掰烯、晴纶、 芳族聚酰氨和聚四氟乙烯纤维和聚苯硫醚( p p s ) 。气体过滤器中用的缴多的纤维 是聚酯纤维。蹦为其强度高，相对j l | | 高温( 最高15 0 度) 成本埂宣，不是之处是： 穗穰、黎鼗、舔蒸汽鳇麓鞍差。激度熹这1 3 0 麦辩，裁要采溪莲聚壤纶。飞稻溱绎 维公司子1 9 8 3 华霞韭往生产的聚苯硫醚( p p s ) 麓有缀好的避滤运行瞧能，溢度 高达1 90 度时溺能连续使用，诺梅党斯( 芳族聚酰氨) 可用于高达2 00 度温度条 件下，特氟隆( p t e e ) 最高可耐260 发温度。玻璃纤维有很高的留住颗粒的能 力，社邦公霹扦发鹋一释特氟隆渡野漫弼蓑织造毒( t e f a i r e ) 程捷鬟过程中 惠手两彝绎绻榴反懿摩擦蘩毫将褴产篷抟纛毫，髓集聚亚徽零级荻靛，瑟嚣改遘了 运行性能并提商了过滤效率。陶瓷纤维适用于过滤100 0 度左右高温气体，过滤气 体主要采用非缴造布，针刺过滤獬舆有良好的尺寸稳姥性优异的颗粒滞鳍性并不易 产业用纺织品发展趋势的研究 堵塞，针刺织物过滤器用于袋滤室，而织造布过滤器用于滤尘器，诺梅克斯( 芳族 聚酰胺) 过滤袋用于热的沥青搅拌装置，热粘合、熔喷非织造布用于工业和医疗用 面罩。高蓬松( 1 0 f t ) 玻纤和聚酯纤维材料过滤器在建筑物、办公室和工厂的普 通加热和空调系统中使用很普遍。粘胶、棉和聚酯纤维梳理成网混纤非织造布用于 低中档效率的产品，中、高效微细玻纤毡材介质用于要求严格的场合，诸如制药、 医疗、核能和电子工业，非织造布空气过滤器也有用在汽车、地毯剪毛、链锯、便 携机、消声器、真空泵等防护用进气过滤器。工业生产中、如燃煤、生产水泥、炼 钢等，会产生大量尘埃但又不允许散逸到大气中，其它颗粒如碳黑、颜料粉末等也 要进行过滤。 过滤器的一个重要应用领域是空调器。使用空气过滤器的最主要原因是要净化 空气。熔喷法非织造布的两个应用场合是h v a c 以及h e p a ( 高效微粒空气过滤器) 过滤。大气中的种子颗粒、花粉、纤毛、尘埃、碳黑、烟雾一定要在空调系统中滤 掉。残留量不能超过4 m g m3 ，这些颗粒的大小可能有小于1 “m 的，采用非织造布 过滤器是十分理想的。近来消费者意识到暴露于污染空气中对人类健康的不利影 响，愈来愈关注空气中的颗粒对人体健康的损害。有效的空气过滤器还能去除微生 物，如真菌、细菌和小虫等。很多场合都极需要空气过滤，医院手术室必须要有一 个无菌的洁净空气环境( h e p a 过滤) 。无颗粒环境对制作微电路器材的净化室来 说是至关重要的，因为零件之间的距离只有几微米，在这种要求苛刻的应用场合往 往采用二级过滤，第二级过滤器常由较密的织物或玻纤纸做成，它的过滤效率高， 但透气率低，因此需要巨大的过滤面积，可采用褶裥式结构。二级过滤器的典型过 滤效率为9 9 9 ( 即尘杂透过率为0 1 ) 。所有空气过滤器都会使气流流动方 向发生改变，导致形成涡流，造成不可避免的压力降和能量损失，压力降使压缩空 气作功减少。在大多数情况下，过滤效率越高，压力降越大；要妥善平衡加热制 冷效率和过滤效率之间的关系。 二、湿式过滤： 聚丙烯纤维由于其抗化学性能好，广泛用于液体过滤的织造布或非织造布，聚 丙烯约占液体过滤用材的5 0 ，用聚酯纤维制成的织造布或非织造布也用于液体 过滤，粘胶纤维也适用于液体过滤。液体过滤通常使用织造布，用得最多的是平 纹、方平和缎纹组织。经编织物用于相对较粗的过滤场合，液体过滤采用非织造布 正在增多。针刺、粘合剂固结、浸渍法和热压法非织造布都可用于液体过滤。针刺 产业用纺织品发展趋势的研究 织物用于平板式和板框式压滤机、带式过滤器。有时也用于鼓式和圆盘式过滤器。 粘胶或聚酯纤维针刺毡片用在微米级( 3 一一l 00um ) 舱熔式滤袋，它用于用可弃 单滤芯或多滤芯舱容式过滤器材，尼龙和聚丙烯毡片也可用于这类产品，纺粘非织 造布过滤介质用来过滤和净化工业流体和油类，该法广泛用于机械制造工厂。湿法 成网非织造布则用于食品过滤，特别是牛奶等乳制产品，非织造布也用于血液过滤 及透析等医疗行业。造纸生产中用成型织物( f o r m i n g f a b r ic ) 从纸浆中滤去水 分和化学剂，该类织物由聚酯单纤丝制成。过滤器产品广泛用于食品工业中，滤芯 式滤水器( w a t e rc a r t r i d g ef 儿t e r ) 用于净化水。用金属纤维或纱线制成的织 造和非织造布，可用于滤去化学纤维的熔融和纺丝过程中的杂质。设计过滤用纺织 结构材料时，应该考虑的因素是流体流速，过滤系统中的压力、颗粒大小及浓度和 过滤悬浮物的性质及其组成。纺织材料结构的天然随机性使纤维抓住颗粒的概率增 大，因此，总的说来，非织造布的过滤效率比织造布或针织物的过滤效率要高些， 可认为织造布和针织物是二维结构，而非织造布厚度较厚，具有三维结构，使颗粒 通过的路程延长，而且非织造布更便于做成梯度过滤层结构，初过滤层以较粗的孔 径清除较大的颗粒，当流体渐次穿越过滤器时，较细的纤维更小的孔眼可俘获较小 的颗粒。非织造布过滤介质和织造布过滤介质相比，其优点有：透气率大，过滤效 率较高，不易堵塞，不会像织造布那样产生纱线滑移，良好的密封特性，清除滤渣 容易。研究表明，随着纤维直径变粗，过滤效率降低。过滤器效率和颗粒大小直接 有关，对某一过滤器来说，颗粒越大，过滤效率越高。设计纤维材料过滤器时，如 选择合理的纤维规格，纤维定向情况和紧密程度等，可以获得较高的过滤效率。 纺织结构复合材料 复合材料有两种成分构成，增强材料和基体。纺织品复合材料是由纺织增强结 构物和基体材料组成。纺织增强结构物可以由纤维、纱线或织物( 机织、编织、针 织、非织造物) 做成，通常是柔性材料。这些结构体称为纺织预制件，它有多种形 态和各种形式。基体材料可以是热塑性或热固性聚合物、陶瓷或金属。将纺织结构 体和基体材料固化( c o n s o l i d a t i o n ) ，就制成纺织结构复合材料。纺织复合材料 的另一个优点是可以制成各向异性结构( a n i s o t r o p i c ) 。这样，如能恰当的布排 纤维，使之和负载方向一致，复合材料的重量可显著减轻。复合材料的强度和刚度 是纤维材料和基体的函数。基体材料的作用是将纤维材料结合在一起，使其免受外 部影响，基体使作用于复合材料界面上的力和应力传递给纤维，并使复合材料得到 产业用纺织品发展趋势的研究 增强。复合材料的使用领域正与日俱增，它们已在很多领域，包括汽车、航天、电 子、军工和娱乐行业成功地替代了金属和合金材料。典型的应用例证有军用和商用 飞机的零件、火箭和导弹组件、汽车零件、电子线路板、家用器材、建筑设施和体 育用品等。随着冷战的结束，有迹象表明，在航天和国防领域中对复合材料的研究 工作正日益减少，使运输和建筑称为复合材料发展的最大潜在领域。结果由于要求 不同和可能是需求减少，需要开发低成本的复合材料仍有很大潜力。最近日益强调 灵敏型或智能型复合材料和其它类型材料。灵敏型或智能型材料是指具有本能感 知、调控和执行能力的材料。这种结构材料应该是一个能感知、调控和执行的系 统。 医疗用纺织品 纺织品材料在医疗领域的地位正越来越显得重要。纺织品已在各种医疗应用方 面找到了出路。用合成纤维和天然纤维制成的机织物和针织物在生物学纺织品 ( b i o t e x t i l e ) 领域中能发挥一定作用，而非织造布材料也证明不但效果良好且 价格合理。保健服在起到保护作用的同时还必须穿着舒适，行动方便。对某一特定 医疗用移植器官的性能要求可以通过对纺织品进行改良来达到，这将由医生、纺织 化学专业人员和工艺师们运用其各自专业知识协同开发所需要的产品。随着医疗手 段和纺织工程的不断进步，纺织品材料在医疗行业中的应用越来越广。 先进的医疗技术需要从事聚合物研究的科学家、纺织工程师和医生们跨学科协 作研究，这方面的工作从20 世纪60 年代开始，70 年代得到发展，生物医学聚合 物已成功地在研制和开发人造器官方面获得应用，这些人造器官可模拟人体器官功 能。对生物医学聚合物的主要性能要求是无毒性，机械性能好，生物学相容性，医 疗用纺织品材料有纤维、纱线( 单丝或复丝) 、织物( 机织、针织、非织造布) 和 复合材料。对医用纺织品的主要要求，随用途而有所不同，大体有吸收性、强度、 挠曲性、柔软性、长期生物稳定性或生物降解性。医疗用纺织品可以是天然的或合 成的，生物降解的或非生物降解的。棉花和蚕丝是医疗纺织品中用的最为普遍的天 然纤维材料，它们和再生纤维素纤维( 粘胶) 广泛用于非移植性材料和保健卫生 用品。人造材料应用于医疗纺织品的有聚脂酯、聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯 ( p t e e ) ，碳纤维和玻璃纤维。 根据应用领域，医疗用纺织品可分， ( 1 ) 外科用纺织品，如缝合线、纤维性骨板等，绷带、伤口敷料等。 产业用纺织品发展趋势的研究 ( 2 )体外装置用纺织品，如人工肾、人工肺等。 ( 3 )保健和卫生用品，如床上用品、防护服、外科手术大衣、揩试布 等。 当人体心血管系统发生堵塞或功能衰退时，可用人造静脉或人造动脉进行置 换，替代原来的受损心血管系统。移植材料的最主要性能要求是孔隙性。机织结构 产品比针织产品的孔隙要少，能减少血液从隙缝处渗漏，但同时会妨碍组织生长； 针织品孔隙较多，有利于组织生长，但渗漏问题值得重视。机织移植物的典型渗水 率为5 o 一5 0o m l c m 2 m i n 。为了填充空隙防止渗漏，开发了拉绒产品，即在机织 或针织移植材料的内面和或外面起绒。 移植血管已成功地移入很多人体中，绷带织物可用于多种医疗场合，包括把敷 料固定于伤口处。绷带可以是机织、针织或非织造产品，可以由弹性或不带弹性。 弹力纱在绷带织物结构中发挥支撑和舒适效能，经编和纬编织物可做成管状结构绷 带。弹性绉组织绷带常用于腕部、踝部扭伤的支撑，由带皱缩性棉纱织成，这种纱 的捻度特别高，使绷带能保持张紧状态，拉伸后会恢复至原来状态。在织造时采用 双经轴，一个经轴张力正常，另一个经轴张力特别大，这样也可以生产出弹力织 物。能拉伸又能恢复原状的特性使其具有足够的张力支撑受伤肢体。也可用经编针 织制作管状绷带，直径规格有多种，适应于将敷料固定在手指或肢体上。压缩性绷 带能产生一定的压缩力量，用于处置和预防深度静脉凝血、腿部溃疡和静脉曲张。 压缩性绷带根据其压缩力大小，分成轻、中、强和超强型4 类。其原料为棉纱和弹 力纱，用机织、经编或纬编织成。非织造矫形用垫料绷带用于石膏模和压缩性绷带 下面作衬垫用，发挥其舒适效能。用聚酯或聚丙烯和天然纤维或其它合纤混纺材料 做成，也可采用聚氨酯泡沫材料。重量较轻的针刺无纺布，体积膨松，结构松软， 具有更好的衬垫效果。 军事用纺织品 长期以来，纺织品对武装力量来说，被认为是“仅次于钢铁工业”的最重要的 必不可少的工业品之一。美国国防部在其财产目录中约有1 0000 个项目部分地或 全部和纺织品有关，其中约有3 00 项是“作战必需品”，如军( 制) 服、防护装、 降落伞、针织套衫、袜子、手套、工作服、沙袋、被单、毯子和医院供需品。过 去，军用防护服的主要功能是为士兵抵御雨、雪、风、严寒、酷暑等环境影响，使 战士能行动自如。随着化学、生物、热核等杀伤性更强的武器、小型侦视装备和传 产业用纺织品发展趋势的研究 感系统的发展，对军用防护服的要求显著提高。用于军人服装的纺织品必须满足严 格的量化要求。在现代军事编制中单兵装备已成为一个“系统“。战士的服装包括 军服、袜子、针织衣、内衣、衬衫等。军用防护服的作用是最大限度地帮助士兵有 效的抵御、防范和抗击恶劣的气候条件及常规、核、生物和化学( n b c ) 战争。 对先进的组合式作战服装系统的主要要求可归纳为下述4 类： 1 机械物理性能要求：能长期暴露于恶劣气候环境和承受严重磨损的场合，拉 伸强度和撕破强度高，耐磨损。 2 环境方面要求：拒水，遮风，挡雪和防虫。 3 生理方面要求：重量轻，穿着方便，热应力( h e a ts t r e ss ) 小，透气，透 湿，散汗和舒适。 4 战地现场要求：防弹，阻燃，抗化学剂和抗生物剂，防核武器远程热效应， 良好的伪装性和发出声响小。 近期对军用服装的改进，包括采用高性能的纤维、高性能的织物、阻燃材料、 微细旦纤维、生物工程纤维、混纺纱线和无线缝接( s t i t c h l e s ss e a m i n g ) 。用 这些新工艺制成的材料和最终产品，提供了综合防护性能。 军事装备中，如帐篷、战术掩蔽所、刚性墙( r i g i dw a l l ) 、油布、车罩和炮 衣，装备用带、睡袋、伪装网、充气船及其它构材，救生筏，可携带式软油箱、燃 油箱、降落伞和其它空投器材，都需用很多纺织品。对宿营装备的主要求是移动 性，重量轻、安装和展开方便快捷。对掩蔽所来说，最紧要的是在潮湿状态能防止 尺寸变化。对帐篷和掩蔽所的其它性能要求是抵抗环境因素的影响、抗化学生物 ( a c b ) 性、躲避红外和雷达技术、防水性、防腐烂、防霉变以及不燃烧性。 体育用纺织品 在从体操到野营以至足球的每一项体育运动中，都要应用纺织品材料。高性能 的纺织纤维和织物常用于运动服、体育器材和竞技设施。体育用品中采用纺织复合 材料正日益增多，如复合材料轮滑滑板( r o l l e rb l a d e ) 、自行车架、高尔夫球 杆、网球拍、滑雪和冲浪器材等。由于复合材料强度高、且耐用，因此深受体育界 青睐。贴身穿着的运动服常用平纹或缎纹机织物做成。长丝经编织物和短纤纱纬编 织物广泛地用于大运动量的体育活动。尼龙、棉、聚酯棉、聚酯粘纤是运动衣常 用的纤维原料。尼龙和聚酯纤维经编织物重量轻、富有拉伸性和悬垂性。醋酯、尼 龙和聚酯混用制成的经编衫可进行匹染。 产业用纺织品发展趋势的研究 对运动量很大的体育活动来说，合成纤维制成的运动服更受人欢迎，它不会滞 留潮气，不会像穿着棉产品那样出汗后变得沉甸甸；另外，合纤服装的尺寸稳定性 较好。合成纤维在下述三个主要方面，能满足现代高技术运动服的要求： 1 暖和、防风、透湿和重量轻 2 穿着舒适，具有天然纤维产品感觉 3 花样、色泽、品种多样化 用纺织品替代皮革作训练鞋和慢跑鞋的鞋帮材料愈来愈多。鞋用织物一般由尼 龙机织物外层、泡沫材料中间层和经编织物里层三层组成。纺织品材料对比皮革材 料有很多优点。如质量一致性、均匀性好，受潮后重量相对较轻，易于洗涤和维护 保养，并且不像皮革那样受潮干燥后会发硬；织物还可做成各种颜色，这从时装观 点来看是不可或缺的。采用网眼织物能够增进通风透气性。g e n t e c 公司研制了一 种层合材料，它有一层不透水的隔离层( b a r r i e r ) ，使湿气从外界不能进入，它 能防雨、雪、冻雨和风，但汗气能透过排出，使穿着者保持干爽和舒适。它良好的 耐磨性、柔韧性、透气性以及轻重量、高强度，提供了优异的防潮湿气侯特性。人 工体育场地表材料已开发成功，可替代建造维护费用高昂的天然草地。纺织品地表 材料和天然草地相比，具有均匀整齐、可全天候使用、性能稳定、不易损坏等优 点。热气球采用3 o 一60 9 l m2 重的防裂( r i p s t o p ) 尼龙机织物做成，防裂结构使 织物裂开时裂口不会延伸扩大。织物表面涂上一层聚氨酯薄膜以消除孔隙。 二 我国产业用纺织品现状 我国的产业用纺织品一直以较快的速度发展，但由于企业数众多且大都是中小 企业，归属又比较复杂，大部分产品都未纳入正常的统计渠道，资料很不完整。据 不完全的资料表明：1988 年产业用纺织品产量为53 万吨，1993 年为8 6 万吨， 1997 年为132 万吨，1998 年的产量提高至1 55 15 万吨，1988 年1998 年1 0 年 间年平均增长率为1 1 。1998 年其各类产品的数量如表3 3 所示。 产业用纺织品发展趋势的研究 表3 3 产业用纺织品分类统计的产量( 单位：万吨 名称产量名称产量 骨架材料 25农业用纺织品3 帆布 20 5 过滤材料( 包括烟嘴) 13 渔业用纤维 l7 3国防用布3 工业用呢1 1屋顶材料0 75 合成革基布 15医疗用布20 土工织物3包装材料8 工业用毡、瓦楞布 4 文体用品2 5 汽车、火车内饰布 4绳、带、缆7 防护服5绝缘、隔音材料3 i 总计15 5 15 2 1 世纪的我国产业用纺织品将充满希望。首先，我国的国民经济仍将保持高 速发展的势头，国民经济各部门的发展要求提供更多的产业用纺织品；其次，我国 化纤工业的发展为产业用纺织品的发展提供了物质基础；第三，我国城乡居民生活 水平的不断提高，同样为产业用纺织品开辟了广阔的市场。2 000 年前的最后两年 我国国民经济发展速度7 左右，党的* 十五大n 要求2 1 世纪的头十年国民经济再 翻一番，我国产业用纺织品在2 00 0 年前的最后两年大致与国民经济的发展保持同 步。2 000 年20 1 0 年如保持5 6 的发展速度，则20 10 年达到3 00 万吨左 右。 目前国家通过抓基础建设带动整个国民经济的发展。1998 年长江、松花江、 嫩江水灾之后，国家加大了水利建设的力度，并积极推广先进技术，采用土工合成 材料，同时铁路、公路建设亦在加速推广土工布。 汽车工业及其他交通运输业将会迅速发展。目前由于市场的原因，汽车的发展 遇到了一些问题，l997 年我国的汽车产量仅达到158 3 万辆，居世界十一位，但 摩托车发展很快，已达1 0 03 万辆，居世界首位。19 9 8 年中国的汽车产量进一步提 高为16 2 78 万辆，2o00 年达到190 万辆，汽车的保有量为1 720 万辆。据有关部 门初步规划，至2005 年汽车的产量将达到270 万辆320 万辆，2 0 1 0 年达到6 00 产业用纺织品发展趋势的研究 万辆，这将有力地带动相关产业的发展。 汽车内饰材料包括辅垫织物、座椅面料、车门内饰面料、隔垫材料、顶棚材 料、安全带等，目前年需要量约4 万吨。2 000 年增至5 万吨( 包括新车需要量和维 修量) ，2005 年及20 10 年分别达到12 万吨和20 万吨。 由于汽车产量的增加，轮胎工业亦需相应发展，1 99 7 年我国轮胎产量为7532 万套，其中子午胎为1 3 17 万条，子午化率为1 7 5 。随着高等级公路的发展以及 新技术的发展，今后子午化率将会不断提高，据预测至子午化率2 005 年达到35 4 5 。预计帘子线用量2 005 年为25 万吨2 8 万吨，20 10 年为70 万吨( 包 括其他骨架材料) 。 篷帆布的产量将会大幅度增长，从结构上看目前以短纤维为主，将逐步转到长 丝与短纤维并重。据统计1 998 年我国篷帆布产量6 8 亿米中4 6 为棉帆布。折合 重量计算1 998 年篷帆布全国产量约2 5 万吨( 这个数字由于统计口径问题可能偏 小) 。随着国民经济各行各业的发展，例如火车、汽车用篷布、仓储用布、塔衣、 炮衣、鞋用织物、箱包用布，以及随着新型篷盖布的出现，其用途大为拓展，包括 灯箱布、各种帐篷、建筑用布、游乐设施、各种游艇用布等。因此其用量将迅速增 加，20 0 0 年达到3 0 万吨，2 0 05 年达到5 0 万吨，20 1 0 年达到6 0 万吨以上。 从结构上看，短纤维织物所占比例将减少，棉纤维产品减少为20 左右，长 丝织物由于强度高、模量大将迅速增加，一些要求强度较高、耐气候性好的织物， 将在长丝织物基础上发展涂层织物或层合织物。 工业用呢是造纸工业的必需器材。据了解目前我国的造纸产量约2 500 万吨 年，预计2 00 2 年可提高至3000 万吨年3 40 0 万吨年，20 10 年机制纸和纸板 总产量将达到4 000 万吨年4500 万吨年。与造纸工业相适应，1997 年我国造 纸毛毯产量纸1 1 万吨，2000 年达到1 5 万吨，20 10 年将达到2 万吨左右。 渔业应用的纤维包括捕捞( 拖网、张网、流刺网、围网、钓具等) 及养殖( 淡水 围养、网箱、海水网箱、紫菜及海带养殖等) 两方面，涉及的纤维包括聚乙烯、锦 纶、丙纶、维纶等多种纤维。我国是水产品大国，自1990 年起产量已跃居世界首 位，1997 年达360 2 万吨，占世界总产量的1 4 以上，人均水产品占有量为 27 8 k g ，每年用于养殖和捕捞的纤维量约1 7 3 万吨。据预测：化纤材料在渔业中 的应用近年仍有继续增长的趋势，200 2 年预计用量20 万吨，20 l0 年为2 5 万吨。 农业用纺织品主要用于设施农业的覆盖材料，包括p v c 、聚乙烯、耐老化膜、 产业用纺织品发展趋势的研究 非织造布、遮阳网等，随着技术的发展，我国已研究出布多用”的系列覆盖栽培 技术，如非织造布二道保温幕覆盖栽培技术、非织造布小拱棚栽培技术、浮动覆盖 技术、护根栽培和无土栽培等等。北京、天津、上海、辽宁、黑龙江、浙江、江 苏、吉林、湖北等省市农用纺织品应用于蔬菜、花卉、草坪、茶叶、柑桔、人参、 水稻等作物上取得了显著的经济效益和生态效益，目前农业用布约3 万吨，2 002 年预计5 万吨，20 10 年将达到10 万吨。事实上农业用布面很宽，除了，保护地栽 培”用布外，一般如袋、带、绳、管、喷洒农药防护服等应用量都很大，实际用量 远大于上述数字。 建筑用纺织品主要是防水材料的基布，一般用涤纶纺粘非织造布作胎基涂以改 性沥青，使用寿命能达20 30 年，国内目前采用量约2000 万平方米，包括一部 分短纤非织造布，目前总用量约7 5 00 吨年，随着防水要求的提高，2000 年达到 i 2 万吨，20 10 年将达到3 万吨。其他如膜结构建筑材料在20 10 年前也将逐步启 动。 医疗卫生保健用品是产业用纺织品中的一个重要方面，包括妇女卫生巾、婴儿 尿布、老人失禁用品、病员及医院职工用布、一次性手术衣、帽、各种敷料绷带、 铺垫材料、口罩用布及各种保健用品预计目前用量20 万吨，200 0 年为2 2 万吨， 20 10 年将达到30 万吨以上。 防护服现在越来越引起人们的重视，据有关专业部门统计，目前每年防护服消 耗的纤维量约5 万吨，2 00 2 年将达到7 万吨，20 i0 年为1 2 1 万吨，特别在技术 含量上将要有大的提高。 随着对环境保护的重视和人民生活水平的提高，过滤材料越来越得到重视( 包 括液体过滤和气体过滤) 。另外，香烟过滤嘴的普及耗用大量聚丙烯或醋酸纤维丝 束，过滤材料总的消耗量十分可观，目前至少为13 万吨，20 10 年超过20 万吨。 我国纺织为军工配套已经有5 0 多年的历史，走过了由仿制到研制和自主开发 的历程，为国防建设做出了巨大贡献，共生产提供军工部门棉布i i 亿米，绸 9000 万米，绳4 5000 万米，带75000 万米，线5 1 00 t ，化纤22000 t ，复合材料 i000 多件，完成科研试制项目1 30 0 多项，研制各种纤维如高强锦纶、高强涤纶、 抗静电纤维、水溶性纤维、芳砜纶、中空分离膜等40 多种特种纤维。随着武器装 备的发展，对材料的要求将是强度更高、重量更轻、具备复合功能的特性。预计用 量将超过4 万吨。 产业用纺织品发展趋势的研究 复合材料是以各种纤维为增强材料，以树脂、橡胶、水泥、金属和陶瓷等为基 材加工而成。发达国家成功地将复合材料用于航天、航空、航海、兵器等军事领域 后，还用于机械、交通、水利、建筑、体育及休闲健身方面。我国也在以上方面取 得了成功的经验。复合材料的特点是重量轻、变形小、强度高、加工容易、施工方 便等，如复合材料的应用可使汽车、飞机、火箭等减重2 0 7 5 。碳纤维片材 用于损坏构筑物的补强，不仅节约资金和材料，也大大延长寿命，同时极大地减轻 了建筑工人的施工强度。随着新材料的不断涌现和新加工人法的不断开发，复合材 料的发展潜力必定是巨大的。 其他如包装用材料，文体用纺织品，隔音、隔热、绝缘材料，工业用毡、瓦、 绳、带、缆等也都耗用着大量的纺织品。 2000 年、20 1 0 年各类产业用纺织品发展的情况见表3 4 所示。 产业用纺织品发展趋势的研究 表3 4 产业用纺织品发展预测( 单位：万吨 类别 200 0 正 20 10 正 帘子线及骨架材料 20 53o 篷帆布 3060 合成革基布 1 725 工业用呢 1 52 渔业用纺织品 2o25 土工织物 51o 工业用毡、瓦基布 5 7 汽车内饰材料( 包括火车) 520 屋顶材料 1 23 医疗卫生用品 2 23o 包装用材料 1014 防护服 71 2 国防军工用品 45 农业用品 510 过滤材料 1520 文体用品 36 绳、带、缆 710 绝缘隔热隔音材料 48 合计 18 2 2297 注：将以上资料计算产业用纺织品占纤维总消耗量的比重如表3 5 表3 5 产业用纺织品占纤维总消耗量及比重( 单位：万吨 1998 拄2000 正20 10 年 产业用纺织品消耗量 15 5 1518 2 2297 估计纤维总加工量 1