科普篇:Outlast實際是一種技術,不僅僅是某類纖維

2021-01-20 張博士死磕新材料

    最近,不少企業老闆向我諮詢從哪裡買Outlast面料,詢問outlast到底是什麼新型纖維。確實沒錯,是一種新型纖維(實際也不信了,十幾年前的技術了),但他卻不是哪一種明確的纖維,實際上他代表了一種技術,相變調溫技術,理論上可以應用到各類纖維上。今天,我們簡單普及一下關於Outlast纖維、生產技術及應用領域。

Outlast相變調溫纖維是功能性纖維的一種, 最早是美國太空總署為登月計劃而研發的, 目的是為太空人製作登月服裝, 包括手套、襪子、內衣等, 後來發展到用於普通服裝, 特別是戶外服裝, 包括滑雪衫、褲、毛衣等。

Outlast相變調溫纖維的關鍵是使用了微膠囊包裹的熱敏相變材料, 這種材料具有以潛熱的形式吸收、儲存和釋放熱量的能力。其在溫度變化中, 固態、液態可以相互轉化, 從而達到吸熱、放熱的效果。在Outlast 相變調溫纖維中的微膠囊熱敏相變材料為碳氫化蠟等物質, 能對外界環境溫度的變化在皮膚上做出相應的反應, 對溫度變化有緩衝作用。

相變調溫纖維製成的服裝由於存在成千上萬個具有能量轉換功能的相變材料, 其不間斷地吸收和釋放能量來調節溫度, 因此其服裝能保持在一個舒適的溫度範圍, 故用相變調溫纖維可製得冬暖夏涼的服裝。

 

1.Outlas t 技術

Outlast技術包含了其相變材料對紡織領域的纖維、紗線、針織和機織物、塗層織品等進行處理,使處理後的產品獲得調溫效果。其處理方法主要有面料塗層法和微粒嵌入法。

(1)面料塗層法: 將含有Outlast 技術的微膠囊施於織物表面。這也是很多天然纖維面料的處理方法,因為他們無法進行纖維紡絲。

(2)微膠囊嵌入法: 用Outlast 技術將微膠囊在紡絲過程中嵌入纖維內, 可直接用此纖維進行紡紗。此方式應用最廣,在粘膠、腈綸、滌綸等都有應用。

(3)中空纖維填充法:在20世紀70年代初,Hansen提出將二氧化碳氣體溶解在溶劑中,然後填充到中空纖維內部,封閉埠,得到蓄熱調溫纖維。在常溫下液體的固化比較困難,因此這種纖維可用於織造能適用氣溫較低的紡織品,而且在加工過程中氣體難免會從纖維中逸出,使織物調溫效果變差。1985年Vigo等人將帶有結晶水的硫酸鹽、氯化鈣等水合鹽填充到人造絲和聚丙烯等中空纖維的中空部分,利用含結晶水的水合鹽在室溫下發生熔融和結晶而產生可逆的貯熱和放熱性能,從而達到調溫效果。但這種纖維的調溫效果耐久性較差,經過幾次循環使用後調溫效果會變差。後來,Vigo等人還將聚乙二醇封入中空纖維內部,當外界環境溫度升高或降低時,聚乙二醇熔融或結晶。它的耐久性要比前者好,可以得到調溫效果可耐150次以上升溫和降溫循環的纖維,但這種方法製備調溫纖維時所用的中空纖維直徑較大,相變物質殘留在纖維表面,易於滲出和洗出,使得該調溫纖維的應用受到限制。

 

2. Outlast纖維的應用領域

2.1服裝領域

穿著智能調溫紡織品的人體與外界環境之間的熱量流動減少或者被中斷,從而在人體與外界環境之間建立一種相對的動態熱平衡,對人體起到積極的溫度調節作用。不僅能令您在嚴冬感到溫暖如春,在酷暑也能感到絲絲涼意。調溫纖維在服裝上的應用很廣,如服裝面料、裡料等,已經市場化的產品有茄克、體育運動服和滑雪衫等。用於高級西服、消防服、煉鋼服、潛水服、太空衣、飛行服、野戰服、極地探險服、冷庫工作服、鞋襯等。耐高溫或低溫手套也在研究中。

2001年美國海軍成功研製出由微膠囊相變材料摻和而成的儲熱調溫纖維和3M公司Thinsulate纖維組成的乾式潛水服,這種潛水服可使潛水員在3h內保持溫暖,而普通潛水服只能在1h內保持溫暖。英國瑪莎公司為改進男士服裝舒適性,在其新的溫度可調節系列內衣中應用了Outlast公司PCM技術,推出了溫度可調服裝;香港福田實業集團與美國杜邦公司合作,採用Outlast相變材料微膠囊技術,生產出具有溫度調節功能的針織面料,製成的「Fountian」牌溫度響應型智能服裝,已開始投放國內外高檔服裝專賣店。

2.2裝飾領域

可用於窗簾、床上用品或保溫絮片等方面。床墊、褥子、棉被、枕頭和毛毯等床上用品採用智能調溫纖維,可將床上的溫度和溼度保持在理想的範圍內,能讓使用者保持良好的睡眠狀態。如金華新佳家紡有限公司2007年9月研製出了自動調溫被芯,產品名為「天芙棉」,已申請國家發明專利。它主要用物理方法改變棉纖維的空間結構,使彈性、強度、收縮性等性能得到改善。在常溫下「天芙棉」處於休眠狀態,人體體溫傳過去後,天芙棉體積開始膨脹,纖維間的體積增大,透氣性增強,排出多餘的溼氣和熱量,達到調溫的效果。

2.3醫療領域

用於手術服、醫用恆溫繃帶,還可用於病員服裝。當用於手術服、病人床上物品時,不僅可以改善醫生或患者的穿著舒適度,而且對病人的心裡起到良好的安撫作用。

2.4產業領域

用做建築屋頂、汽車內織物、電池隔板或其他材料。在汽車內部採用智能空調纖維紡織品作為內襯,同樣可以為乘客提供溫度調節效果,來保持車內溫度的相對恆定。在汽車內部採用調溫紡織品作為內襯同樣可以為乘客提供溫度調節效果,並且通過相變材料的吸熱或放熱來保持車內溫度的恆定。B.PAUSE對汽車內部諸如地板、車頂、座椅及儀錶盤等物品應用調溫紡織品做了實驗,研究結果表明在車頂和座椅部位應用蓄熱調溫紡織品具有明顯的調溫效果。應用於座椅的調溫紡織品不僅可以通過相變材料的變化吸收乘客身體多餘的熱量,而且也減少了乘客身體溼氣的產生。


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