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《产业用纺织品》
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行业研究
大隔距经编间隔织物的应用与发展前景
时间:2019年8月30日
一、产业状况

     “纺织工业十三五发展规划”对纺织产业定位做出了新的表述:“纺织工业是我国传统支柱产业、重要的民生产业和创造国际化新优势的产业,是科技和时尚融合、衣着消费与产业用并举的产业,在美化人民生活、带动相关产业、拉动内需增长、建设生态文明、增强文化自信、促进社会和谐等方面发挥着重要作用”。其中“创造国际化新优势、科技和时尚融合、衣着消费和产业用并举”这三点新表述,充分体现出中国纺织工业转型升级走向高端的必然要求和必经过程。

(一)产业用纺织品基本情况
       产业用纺织品通常指区别于一般服装用纺织品和家用纺织品,经专门设计的具有工程结构特点、特定应用领域和特定功能的纺织品。产业用纺织品主要应用于工业、农牧渔业、土木工程、建筑、交通运输、医疗卫生、文体休闲、环境保护、新能源、航空航天、国防军工等领域。
       产业用纺织品具有科技含量高、应用范围广等特点,是欧美日等发达国家重点发展的重要领域,也是纺织行业对接国家重大需求的重要部门,是我国纺织行业近几年发展快、发展质量优的产业。
       当前,我国正处于从纺织大国向纺织强国迈进的进程。在这个进程中,产业用纺织品扮演者十分重要的角色。近年来,产业用纺织品的工业增加值增速高于整个纺织行业的工业增加值增速,也高于全国规模以上工业增加值增速。
(二)柔性复合材料基本情况
        随着新材料的研发和技术的更新,我国产业用纺织品的种类和质量得到了高速发展,其中纺织结构柔性复合材料是其中一个大类。纺织结构柔性复合材料基本生产工艺流程为:高性能纤维→纺织增强织物→涂层、贴合等后整理加工→产品应用服役。纺织结构柔性复合材料占产业用纺织品的份额为20-25%,我国是纺织结构柔性复合材料的生产大国,产品为人们所熟悉的有灯箱广告布、篷盖布、游乐充气材料等。高性能纺织结构柔性材料的发展趋势为轻质高强、功能化、集成化、智能化,具有广阔的市场前景。
(三)大隔距经编间隔织物基本情况
       大隔距经编间隔复合材料具有优异的性能和独特的结构,是纺织领域相对较新的一个发展方向,用于代替传统的气垫材料。传统气垫材料主要是由橡胶、树脂制备,用于帐篷、鞋底、游艇等。随着科学技术的不断进步,近十年来我国气垫材料的开发应用处在发展阶段,所采用的纤维原料、基布的组织结构和整理加工工艺技术不断地更新,传统的气垫材料正向新一代技术型过渡,不断向新的市场领域扩展。
(1)国外研究现状
       在国外,气垫材料的性能已被广泛发展,为了提高气垫材料的强度,一般都要经过涂层及层压工艺处理。用合成纤维制作的纺织品经过涂层层压处理后,各方面的性能都大大改善。目前国外使用的气垫材料,从经济效果及实用价值角度考虑,仍然是以化纤材料涂覆聚氯乙烯或聚乙烯的涂层织物为主,其用途包括遮阳篷帐篷、游艇、冲浪板底面、减震鞋等。国外在气垫材料应用上发展很快,市场比较稳定,且品种多样,能适应各方面需求。
(2)国内研究现状
       目前气垫最常使用的材料有聚氨酯、聚氯乙烯、热塑性聚氨酯等,用作冲浪板、充气游艇的材料大都为聚氯乙烯。与聚氨酯、热塑性聚氨酯相比,聚氯乙烯原料来源广、成本低、生产技术成熟,并且根据加入助剂的不同和助剂用量的不同,可以生产出透明和不透明的产品以及软硬不同的制品等,但是聚氯乙烯冲击强度低,热变形大,因此用聚氯乙烯做气垫材料时,需要贴合高强拉丝基布,添加增塑剂、稳定剂、抗稀出剂等来改善材料本身的不足,提高产品各项性能。基布种类多样,目前涤纶基布占主导地位,涤纶涂塑布具有更大的发展潜力,这是因为涤纶纤维柔性好、强度高、耐热性好、耐磨性好、吸湿性低,这种纤维通常织成经编间隔织物或机织物,其经纬纤维不易滑动,拉伸时只产生极小的伸长和变形。
(四)海宁经编新材料发展情况
       海宁是我国四大经编产业集群地之一,也是唯一发展经编产业用纺织品的集群地,是国家科技部火炬中心认定的“国家火炬海宁经编新材料及装备产业基地”,经编新材料也是海宁市委市政府政府鼓励发展的产业。海宁的经编新材料主要以经编织物为基材,生产纺织结构复合材料,产品大部分是柔性复合材料,少部分为刚性复合材料。过去的十多年内,产品主要是灯箱广告布和篷布两大类,竞争激烈。在这种情况下,部分企业开始调整经营策略,走差异化发展道路,其中,以大隔距经编间隔织物为基材,生产气垫材料等便是其中之一。

二、经编间隔织物的定义、历史和分类

      经编与纬编是纺织品的一种成型工艺,同属于针织技术。经编间隔织物是经编织物的一种,由2个系统的表层纱线和1个系统的间隔纱线编织而成,织物分成3层结构,即上表面层、间隔层和里表面层。间隔纱(丝)按一定规律贯穿于2个表面层之间,在织物两表层之间形成具有一定厚度和空间结构的间隔层。
       经编间隔织物是由双针床拉舍尔经编机生产的经编双面结构。最初,双针床拉舍尔经编机被广泛用于剖幅毛绒的生产(如拉舍尔毛毯、珊瑚绒);后来,人们将剖幅毛绒的连接纱换成单丝,且不再将其剖开使用,这便得到了经编间隔织物。
       经编间隔织物的间隔空间不同于海绵或泡沫材料中的微小空隙,它是由众多纱线(或单丝)在沿垂直于织物的方向上按一定规律支撑起来的大空间。其多层结构也不同于普通用粘合剂粘合在一起的复合织物,间隔织物的层与层之间由纱线(或单丝)连接在一起的。
      传统经编间隔织物的隔距是在织造过程中因单丝的支撑作用而直接形成的,这种特殊的空间结构使其成为一种多功能性织物。因此,传统经编间隔织物具有良好的透气性、抗压性、回弹性等物理性能,可用于绷带、服装里衬、文胸罩杯材料、运动鞋面料以及座椅面料等。

三、大隔距经编间隔织物的发展历程和技术进步

       随着生产技术的发展,目前在传统设备上可生产出隔距在0.3~65.0mm的经编间隔织物。成品厚度在150 mm 以上的经编间隔织物被称为超大隔距经编间隔织物,是一种间隔距离很大的新型三维立体结构织物,也称经编3D结构织物或拉丝布。其隔距与传统经编间隔织物存在一定的差别,是在织造完成后进行充气,间隔纱(丝)被撑开后形成的,其隔距能在150~650 mm 之间变化,可在更大范围内满足不同织物的厚度要求。
       故超大隔距经编间隔织物在传统经编间隔织物的性能基础上,强化了回弹性、抗压性、抗震性、吸声隔声性、保暖性、透气透湿性及过滤性,因此,对加长的间隔丝材料的抗倒伏性提出了更高的要求。超大隔距经编间隔织物具有极好的物理性能,其在农用、防护用、医用等领域有着极广泛的应用,它还是制备军用浮桥、气垫船、无支架帐篷等的理想材料。
 
超大隔距经编间隔织物的特点有:
       第一,超大隔距经编间隔织物的间隔距离很大,其距离也可以根据不同结构性能的要求进行生产。目前常见的织物厚度有70、80、100、150、200、250、300mm等,有时甚至高达650mm。织物表面层的厚度约1~2mm,涂层后通常为2.1~3.0mm。
       第二,织物的间隔丝排列密度较小,且采用高强度长丝。一般情况下,如果间隔丝密度太大则会导致产品的压缩厚度变大而不易收纳存放,并且也会造成多余间隔丝的浪费。如果间隔丝密度过小则不能保证间隔层的强度,所以要根据织物的具体应用设计间隔丝密度。
       第三,织物的表层结构一般采用平纹组织,以适应涂层使用的需要。普通经编间隔织物为避免间隔丝的弯曲和倒伏,一般采用高模量的涤纶单丝或丙纶单丝。然而超大隔距经编间隔织物间隔丝长度大、刚性小且排列密度小,织物不能单纯依靠间隔丝的支撑作用来达到抗压性能,所以必须经过表面涂层包覆处理和填充之后才能更好地发挥其性能。
        四、大隔距经编间隔织物的应用领域

        1.体育用品:超大隔距经编间隔织物充气垫也叫充气拉丝气垫,可以应用在体育用品方面,比如体操、武术训练气垫、健身垫、瑜伽垫等。充气垫可以在训练时减少运动员与地面的碰撞,吸收人体过大的冲击力,起到缓冲保护的作用。

体操、武术训练气垫
        2.水上用品:用超大隔距经编间隔织物制作的船艇和滑水板,质量轻、充气方便,折叠后易于收纳携带。织物还可以用做充气船上的座椅,轻质的座椅不会给气船艇带来重量上的负担,并且人体坐在这种充气座椅之上也不会像泡沫类产品有局部发热的感觉。
 
充气船艇
       3.家居用品:充气拉丝气垫可以用作充气坐垫和卧室床垫。这类床垫可以通过调节内部气压的大小来调节床垫的软硬程度,即根据个人的喜好选择合适的软硬舒适度。这类床垫还可以用作野营帐篷垫,其收纳方便易携带,并且织物底部的涂层还具有良好的防潮作用。
 
充气拉丝床垫
       4.医疗卫生领域:经编间隔织物耐久性好、可循环使用、结构稳定、厚度调节范围广,其相较普通间隔织物,舒适性、透气性、透湿性和弹性等得到了进一步提高,可用作医用气垫床、轮椅坐垫、包扎固定和功能康复用品等。如用作手术台垫和病床垫时,超大隔距经编间隔织物能在厚度上适应不同患者的需求,透气透湿性好,能调节体周围微环境的温湿度平衡,使病人呼吸顺畅、身体舒适,还能防止褥疮、减轻截瘫病人的压痛。此外,相较于传统经编间隔织物与泡沫坐垫,超大隔距经编间织物坐垫可避免人体因久坐而造成的局部发热,减缓潮湿的感觉。
 

       5.运动及娱乐用品:超大隔距经编间隔织物因具有良好的抗压性,以及易于充气、便于携带等特点,加之轻量化和三维立体结构便于安装等优势,其在运动和娱乐项目中应用前景广阔,如充气冲浪板、无支架帐篷、帐篷用床垫等。使用时,只需向夹层中充气便可使其膨胀到所需的厚度;不使用时,放出夹层中的气体便可易于存放和携带。
 
充气冲浪板
 
       6.农业绿化用品:上下表面层分别采用密实和网眼结构的超大隔距经编间隔织物可制成垫子,在地势复杂区域或屋顶供绿化使用。密实结构可保持土壤的温湿度,防止水土流失;网眼结构可使苗木接受到充足的阳光,减小苗木的横向生长范围,同时又不限制苗木的枝叶高度。利用超大隔距经编间隔织物制成的农业灌溉水箱,质量轻,携带和存放方便,且水箱体积可随水量的增减而变化,这降低了运输过程中因质量和体积而增加的成本。
 
农业灌溉水箱
7.救护用品。超大隔距经编间隔织物可用作意外事故如火灾等跳楼用救护垫。隔层中的空气和间隔纱可对高空坠落起到很大的缓冲作用,能在意外发生时及时有效地减轻撞击力度,减少人员伤亡。
此外,超大隔距经编间隔织物还可用于制作大型轮船上的救生艇。快速充气后能立即使用,空气释放后可折叠存放,这有利于增加轮船上携带救生艇的数量,提升危急时刻的获救率。
 
充气救护垫
 
充气救生艇
8.国防军事用品。轻质高强的超大隔距经编间织物可用于制作军用冲锋舟和水路两用浮桥。
       军用冲锋舟
       超大隔距经编间隔织物具有良好的抗压性和回弹性,用其制作的军冲锋舟在充气后,夹层中的间隔纱和空气便组成集合体,使冲锋舟的性能在原有基础上得到了优化,并强化了抗压性和回弹性。军用浮桥在未充气时可压成一平面织物,间隔纱在间隔层不含空气的情况下柔软、弯曲,织物厚度可降到最低值,可卷成布卷状便于军方携带;在遇到河流或沼泽等难以跨越的障碍时,通过充气可获得中空的立体结构,使间隔纱直立,此时铺于河流或沼泽之上可方便车辆或军队通过。
        超大隔距经编间隔织物间隔层中的间隔纱和空气可令冲锋舟和浮桥承受较大的压力,且结构稳定,可满足对平稳的要求;同时,表面层选用强度和耐磨性能较好的材料,可延长冲锋舟和浮桥的使用寿命。

五、大隔距经编间隔织物的市场规模
        经编间隔织物存在还不到三十年,但在层压制品的替代品、汽车内装饰、土木建筑、服装、医疗卫生、安全防护、鞋和箱包等领域,间隔织物在很短的时间内成功地取得了较大的市场份额。由于它特殊的结构和性能,被广泛应用于产业、服装和装饰等领域。此外,作为聚氨酯泡沫材料的替代产品,尽管经编间隔织物价格偏高,但其生产过程无污染、牢度好、不分层,且具有良好的抗压回弹性、舒适性、透气透湿性、原料适应性,经编间隔织物在现代产业中具有极的使用价值,已成为技术和日常生活中重要的一个组成部分。
       超大隔距经编间隔织物承载能力大、气密性强,且是轻便易于携带、储藏的材料,可广泛用于各种气垫、充气游艇等领域,产地集中在浙江、江苏、广东等地区。2014-2018年,我国大隔距经编间隔织物年复合增长率在30%以上,今后将以每年15%以上的速度增长,市场前景广阔,预计到2025年全球的市场容量在10亿美元左右。
       近年来,得益于下游行业的快速发展,国内大隔距经编间隔织物生产企业的产能持续扩大,市场竞争一定程度上加剧,导致材料的价格总体呈下降趋势,但未来将会继续保持在较高的水平以确保企业能获得较高的毛利。未来伴随着市场的进一步拓展、成熟,对相关材料的需求将趋于增加,预计市场价格将达到新的均衡。
        与传统经编间隔织物相比,超大隔距经编间隔织物厚度可调范围更广,性能优异,能满足更多方面的要求;采用树脂浸渍、涂层、层合等复合工艺,可增强超大隔距经编间隔织物的性能;此外,超大隔距经编间隔织物生产工艺高效,织物可循环使用,废弃后可降解,低碳环保;但超大隔距经编间隔织物在成形性能等方面还与传统产品存在一定的差距。相信随着编织技术的成熟和间隔织物模压成型技术的完善,超大隔距经编间隔织物的应用前景会越来越广阔。

 
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