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美国
美国的高科技纺织产品领先世界
目前,美国的纺织工业已经成为世界上以高科技和诸多知识产权和发明创造武装起来的一个在全球最具竞争力的一个工业行业,它的很多行业已经发展变化或者衍生成为另外一种新兴的工业或者发展渗透和融入到了其它的工业中,其整体工业行业拥有对市场的极大的灵活性、应变性和适应能力,其纺织品的研发、生产和出口已经不是传统意义上的普通的满足人们衣着的纺织品,而是将研发成果快速用于生产、航天、军事和工业用途,其主要的纺织品生产已经转向高科技的纺织品并领先世界。因此,美国纺织工业之所以今非昔比,主要和美国高居难下的劳动力成本密切相关。美国高科技纺织工业劳动生产率的提高速度远远高于于一般纺织行业的劳动生产率,又成为美国国民经济中需要大量财政补贴和实施贸易保护的工业行业,成为其国民经济中不可缺少的一个行业。
一、美国高科技纺织品产业
事实上,美国纺织工业已经变成了目前世界上以高科技和诸多知识产权和发明创造武装起来的一个在全球最具竞争力的一个工业行业,它的很多子行业已经发展变化或者衍生成为另外一种新兴的工业或者发展渗透和融入到了其它的工业中去了。即使是那些以传统纺织品生产起家的公司和企业,它们现在生产和供应市场的产品也和其最初创业时大不相同。这并不意味着美国纺织工业的衰落,而恰恰说明其整体工业行业对市场灵活的应变和适应能力。
我们注意到,在与世界劳动力占有较大优势的众多国家的竞争过程中,美国纺织工业不但没有像人们所预料的那样一蹶不振,而是不断地扬长避短,发挥自己特有的高科技优势,迅速掉头,总是能够绝处逢生,调整方向,为自己找到别的国家在一定时期内无法企及的新的产品领域和门路。
美国有关人士认识到:美国纺织行业要继续发展和保持其在国际纺织品市场应有的竞争力就必须另辟蹊径,走不断创新、不断加大利用高科技成果的力度、不断加大对新发明创造的投入和研究力度、不断完善和改进设备自动化程度等一切能够提高劳动力生产率,降低产品成本和增加产品效益的有效措施和手段。今日的美国纺织工业实际是在不断创新的道路上前行的。在开发和发现新型纺织品方面美国始终站在和处于世界纺织工业发展的潮头位置。
二、美国的高科技纺织品产业特点:
(1)创新技术和新型纤维遥遥领先。美国在纺织工业领域的创新能力和成果大大多于新兴科技范畴,如我们熟知的多种化学纤维产品:尼龙、聚酯、光导纤维等,以及用于制造防弹服装的凯芙拉纤维和宇航员穿著的特种纤维等。
(2)设备水平高。美国纺织工业装配的设备大都是一些高度现代化的设备,有些设备是专门为生产创新纤维的专门设备,除美国拥有外在其它国家尚难觅踪迹。而且,这些设备目前尚未在任何相关商业展览会上亮相。
(3)生产与其它工业行业高度融合。美国纺织工业的生产科技水平和科技含量大大高于它国,产品附加值也大大高于普通纺织品。如拥有知识产权和掌握有多种特性的化学纤维产品大都被广泛地用于航空、航天、武器制造、军事工业和通讯等重要的工业领域。
近20年以来,美国的纺织工业发生了巨大的变化。由于受到南美和亚洲低工资国家巨大的竞争压力,美国当今的纺织工业已经无法和其鼎盛时代同日而语。它和人们传统观念中的纺织工业已经大相径庭,和世界上大多数国家的纺织工业也大相径庭,但它仍然是美国制造工业行业一个重要的组成部分。
二、美国的高科技纺织产品
美国高科技纺织工业推向和占领世界纺织品市场的产品主要是其它国家尚不能生产的用途广泛的功能性纺织产品,该类产品被美国列为重要的战略性物资。这类产品大都作为其它工业的重要原料而使用。像用聚丙烯为加工成的碳纤维就作为制造具有高强、耐火、耐磨和重量轻等金属材料无法达到的各种碳复合材料的重要原料来使用。而碳纤维除少量用于制造专门的防火消防和防化学服装外,其产品的绝大部分是作为与其它金属材料进行复合的原料来使用的;主要用于航空航天和国防等尖端行业。例如美国的高科技纺织工业的产品已经用于太空航天技术、航空母舰、伊拉克战争、建筑、医疗、农业等领域。目前美国高科技纺织品产量的比重已高达所有纺织品生产的三分之一,而所创造的价值为美国生产所有纺织品价值的70%。
美国的高科技纺织品开发内容主要有以下几类:
1、高功能性和高性能纺织品:包括民用(服装和家用)、产业用。高功能纺织品的特点是舒适、有弹性、防水、抗静电、防油污、机可洗、免烫;高性能的纺织品具有高强力,耐磨、耐腐蚀、抗紫外线、抗辐射、阻燃、绝缘、导电等功能。
2、环保型纺织品:在制造过程中对环境无污染、对消费者无危害、材质可以循环使用,能再生、织物废弃后可降解。
3、智能型纺织品:用电子、生物、化学、化纤、纺织工程多学科综合开发的具有高智能化的纺织品,能根据天气变化调节织物的厚薄,自动调温、能移动通讯、能播放音乐、能全球定位等,目前这类纺织品在发达国家尚处于研究开发阶段。
当前,高科技纺织品主要通过高科技的原料和印染后整理来获得,其中高科技的原料尤为关键。
高科技的纺织品原料分类:
(一)高性能材料
1、碳纤维。分丙烯腈碳纤维和沥青碳纤维。碳纤维质轻于铝而强力高于钢,它的比重是铁的1/4,强力是铁的10倍,除了有高超的强力外,其化学性能非常稳定,耐腐蚀性高,同时耐高温和低温、耐辐射、消臭。碳纤维可以使用在各种不同的领域,由于制造成本高,大量用于航空器材、运动器械、建筑工程的结构材料。美国伊利诺伊大学发明了一种廉价碳纤维,有高强力的韧性,同时有很强劲的吸附能力,能过滤有毒的气体和有害的生物,可用于制造防毒衣、面罩、手套和防护性服装等。
2、芳纶纤维。是一种高强、高模量、高性能材料,耐高温、耐酸碱、阻燃和具有高韧性,可做耐高温的过滤材料和耐高压的绝缘材料,而且可以加工成各种防护服,防弹衣、飞行服、消防服、赛车服、降落伞等。
(二)卫生保健功能性原料
1、抗菌纤维:目前已实现工业化的有日本开发的纳米级含银沸石的无机抗菌纤维。国内有上海合纤所开发的有机AMF系列抗菌纤维,AMF纤维有广谱抗菌效果,抗菌率高,耐久性好,已成功用于内衣、床上用品、卫生材料、鞋袜、过滤材料等。
2、芳香纤维:这种纤维不仅给人带来香味,而且有医疗保健的功能,一种是采用胶囊涂层法将装有香料的微胶囊粘附在纤维上,衣物穿著摩擦时,胶囊破裂散发出香味;另一种是用复合聚合法在纤维抽丝时将香料注入纤维中,形成包芯丝,纤维香味持久性长,用芳香纤维制成的服装和室内装饰品,给人带来愉快的享受和调节精神的作用。
3、远红外线纤维:将陶瓷粉未与合纤溶液在喷丝前溶融制成,基质材料可用涤纶、锦纶、丙纶、粘胶等。含有陶瓷粉的纤维能吸收太阳能,转换成人体所需要的热能,促进血液循环,改善人体的肌能,增强体质。
4、抗紫外线纤维:将紫外线屏蔽剂,经过熔融纺丝制成抗紫外线纤维,基质有合纤或人纤,这种纤维的织物对紫外线的屏蔽率在95%以上,适合夏季制作衬衣、沙滩装、T恤衫、遮阳伞、遮阳帽等。
5、罗布麻:为天然野生植物,具有止咳、平喘和降血压的功能,对治疗冠心病、高血压,高血脂有一定的疗效,因而织物具有神奇的药用价值,其治疗作用和保健功效已通过中华医学会专家论证,被用于制作服装、保健品和床上用品。罗布麻主要产在我国新疆地区,目前日本、韩国是最大的罗布麻消费地区。
6、麦饭石纤维:麦饭石是一种天然的药物矿石,含有多种对人体有益的微量无素,当前我国是麦饭石原料的主要产地,用麦饭石原料经高科技处理后制成的纤维,能补充人体微量元素,产生人体能吸收的远红外线,激活人体细胞,改善和促进血液循环。目前,由吉林化纤厂生产的麦饭石粘胶纤维,可用于制作衬衣、内衣、保健品、床上用品和部分家用纺织品。
(三)、绿色环保型纤维
1)、Lyoceell纤维。众所周知Lyoceell是一种绿色的再生纤维,原料来自于大自然,又是一种不经化学反应的人造纤维,使用的溶剂可全部回收,对环境不会造成污染,废弃后可以在自然条件下降解。干、湿强力接近合成纤维,手感滑爽,穿著舒适、透气、服用性能好,所以有很好的发展前景。
2)、甲壳素纤维。甲壳素纤维的原料来源于虾、蟹、昆虫等甲壳动物。该纤维具有良好的吸附性,粘结性、杀菌性和透气性等优良性能。用甲壳素纤维制成的纺织品,可以防治皮肤病,并能杀菌、防臭、吸汗保湿、穿著也十分舒适。用甲壳素纤维制成的医用敷料,可以使肉芽新生,促进伤口愈合,临床上具有镇痛、止血的功效,甲壳素纤维废弃物可自然降解,对环境不会造成污染,属绿色环保性纤维。目前,由于甲壳素纤维尚未实现大批量生产,主要用于医疗、卫生领域。
3)、聚乳酸纤维PAL。是以玉米、小麦等淀粉原料经发酵、聚合、抽丝而制成。有长丝、短丝、复合丝、单丝。其性能优越,穿著舒适、有弹性、悬垂性、吸湿、透气、耐热性以及抗紫外线功能都很好,该纤维原料来源于再生的天然植物,从生产到废弃完全是自然循环,对环境不会造成任何污染,废弃后可自然降解,是绿色环保性纤维。用它可制造内衣、外衣、家用纺织品、医疗卫生用品、农林和工业用材料,发展前景十分可观,美国和日本都在大力推进商业化的进程。据报道美国Cargill和Dow公司以合资的方式(Cargill的工艺技术和Dow公司的聚合技术)投资3亿美元建设生产线,计划2001年末投产、年产14万吨PLA纤维。
4)、天然彩色棉。通过改变棉花种质基因而生产的天然彩色棉,由于棉纤所具有的天然色彩,从而杜绝了印染过程中对织物的环境造成的污染,彩色棉由于未受到染料、助剂的腐蚀,所以强力、韧度都比一般棉花好。目前,培育出彩色棉的国家有美国、中国、埃及、法国、秘鲁和巴基斯坦等国。
5)、麻类纤维。麻类纤维如亚麻、苎麻、大麻、黄麻等都具有天然的抗菌和抑菌功能,在种植时不需要施放农药和杀虫剂,属天然的绿色环保纤维。麻类纤维无论亚麻、苎麻、大麻、黄麻都还有一定的保健功能,舒适、透气、抑菌,还有抗紫外线和防静电的功能,在欧、美、日纺织品市场上,是十分受欢迎的纺织原料。
6)、高科技的家用编织品。主要包括拒水、拒油、耐高压、耐污、防水、透湿、排汗、速干、抗菌、防臭、防蚊、抗紫外线、远红外线、耐燃、防绉、防弹、抗静电、特殊保暖、实验室或一些特别工厂所用的耐酸、耐高温等家用纺织品,涉及到家用、纺织装饰、国防、医疗、防护等多种应用领域。目前,高科技家用纺织品已跳出传统(纺织)家纺型态,完全深入家用、装饰、医疗、环保、农业、建筑、地质、交通、工具、包装、休闲、防护工业等多方领域,且受到化工、汽车、机械、纺织装饰等行业的高度重视。
7)、无纺布。科技含量较高的无纺布的生产商主要集中在美国(占全世界的41%),西欧占30%,日本占8%,中国的产量仅占全世界的3.5%,其消耗量却为全世界的17.5%。预计到2007年,中国的产量将达到全世界产量的7%,其消耗量将增加到全世界的21%。
无纺布的确切名称应是非织造布,或叫不织布。因为它是一种不需要纺纱织布而形成的织物,只是将纺织短纤维或者长丝进行定向或随机撑列,形成纤网结构,然后采用机械、热粘或化学等方法加固而成。非织造布突破了传统的纺织原理,并具有工艺流程短、生产速度快,产量高、成本低、用途广、原料来源多等特点,它的主要用途大致可分为:
(1) 医疗、卫生用无纺布:手术衣、防护服、消毒包布、口罩、尿片、民用抹布、擦拭布、湿面巾、魔术毛巾、柔巾卷、美容用品、卫生巾、卫生护垫、及一次性卫生用布等;
(2) 庭装饰用无纺布:贴墙布、台布、床单、床罩等;
(3)服装用无纺布:衬里、粘合衬、絮片、定型棉、各种合成革底布 等;
(4)工业用无纺布;过滤材料、绝缘材料、水泥包装袋、土工布、包 覆布等;
(5)农业用无纺布:作物保护布、育秧布、灌溉布、保温幕帘等;
(6)其它无纺布:太空棉、保温隔音材料、吸油毡、烟过滤嘴、袋包茶袋等
截止1998年,全世界的无纺布消费量已达到240万吨。在1970年时,其消费量仅为40万吨,而到2007年,其消费量有望达到400万吨。
目前,人造纤维仍支配着无纺布的生产,而且在2007年以前,这种情形不会有大的改变。全世界范围内用于无纺布生产的纤维中有63%为聚丙烯,23%为聚酯,8%为粘胶,2%为丙烯酸纤维,1.5%为聚酰胺,剩余的3%为其他纤维。
近年来无纺布在卫生吸收材料、医药用、交通工具用、制鞋用纺织材料上的应用量有明显增长。
美国纺织品染化工作者协会(The American Association of Textile Chemists and colorists(AATCC) 是对需要进行湿性加工纺织品进行开发研究,提供加工技术,加工原料和最新工艺的全国性协会;美国纺织同行:American Textile Partnership(AMTEX) 是一个由纺织纤维生产,纺织品生产加工,服装生产等所有从事纺织品生产活动范围广泛的全国性组织。它的成员包括多个工业行业和领域。美国能源部,有关大学都是该组织的成员。该组织的主旨是联合起来共同为提高和增强美国纺织高科技品国际市场上的竞争能力进行研究和直辖市行动;美国商务部服装纺织品办公室(United States Department of Commerce-Office of Textiles and Apparel)是美国纺织工业的政府机构。这个机构拥有政府提供的雄厚资金后盾,开展高科技纺织品的技术研究和开发并快速用于生产;全国纺织中心(National Textile Center)最初是由四所大学组成的纺织品研究中心,四所大学分别为:奥本(Auburn)、克莱松(Clemson Institute of technology)、美国技术研究院(Institute of Technology)、北卡罗莱纳州立大学(North Carolina State University)。这一中心是对美国高科技纺织工业行业提供全部咨询的机构。
从80年代开始,随着科技水平的高速发展,人们对纺织品要求越来越高,普通的化学纤维满足不了不同的需要,因此,美国等发达国家相继开发出新合纤、差别化和功能性纤维,增加了许多纺织新材料,使纺织产品具有多元化、功能化、仿真化和个性化特点。近年来生产这些化纤原料的石油资源严重短缺,化纤的生产量受到一定限制。因此,美国的许多研究者和开发商寻找其它途径,利用自然界丰富的动植物资源,开发纺织新材料,满足纺织品发展需要。
美国已经推出了一系列高科技纺织品和服装。美国马尔登纺织公司开发出一种可以通过微纤维和锂电池,自动产生热量的织物;斯特劳斯公司推出采用微纤维制成、具有排汗去污功能的牛仔裤;Northface公司推出小型锂电池为能源的高科技外套,衣服的温度可以用调节器调整;哈尼斯公司将于7月推出将茶叶和浓缩葡萄、柚子做成微粒胶囊织入衣料的去脂整形裤袜;麻省理工大学军人纳米科技学院也计划开始研制可以防弹、防毒气、自动疗伤、根据现场环境变换颜色的士兵制服。
例如,自2005年起,杜邦公司在美国田纳西州以1.3亿美元建厂生产医疗专用无纺布,工厂近期已经投产。这家工厂使用杜邦公司专有的高级复合技术ACT生产布料,再加工成专门用作医疗特殊用途的新型无纺布。杜邦制造的人造纤维,类别之多堪称世界之冠,是全球最大的无纺布生产厂商之一。杜邦无纺布在全球许多行业中以产品不断推陈出新。杜邦使用的无纺布技术包括闪蒸法,水剌法及热熔纺粘法。目前,杜邦无纺布已经拥有广泛的产品系列, 并且始终致力于研究开发新的技术和解决方案, 以满足并超越客户的需求. 其产品主要应用于建筑, 防护, 医疗, 保健, 航空, 汽车, 消费品, 洁净室, 印刷, 包装, 服装, 园艺等领域,无纺布业务遍及全球,在美洲, 欧洲, 亚洲的许多国家都设有办事机构, 并于美国、卢森堡及中国等国家设有无纺布产品的生产及加工设施。杜邦无纺布系列拥有以下著名品牌产品:杜邦™Tyvek®特卫强®闪蒸法聚乙烯无纺布,杜邦™ Sontara®胜特龙®水剌法无纺布,杜邦™ Typar®热熔纺粘法聚丙烯无纺布等。ACT技术利用聚酯增加布料强度,再用聚乙烯增加面料的丝质柔软触感。目前杜邦公司利用此专利生产的织物叫SUPREL,可以生产外科手术衣和专利防护罩。一般医用织物长期穿着后不舒服,也缺乏防渗透功能。SUPREL布料与它们相比,具有摩擦力小、穿着舒适、行动自如等到优点,且身体热量能快速发散,长纤也不易起球。
美国纤维巨商杜邦公司宣布,该公司的科学家已开发出一种以玉米为原料生产服装的新型工艺。其新开发的基于生物技术的工艺可以取代以往使用的基于石化技术的工艺,利用玉米生产服装原料Sorona聚合物。利用新工艺生产的Sorona聚合物手感更柔软,可进行多种染色,耐洗性强,还可防紫外线照射。
美国联合信号公司使用自产的超高强力聚乙烯纤维织入尼龙中,生产出具有卓越抗撕裂和耐磨性能的纺织品。据介绍,抗撕裂纺织品中的聚乙烯纤维的强力比尼龙高7倍,能有效防止任何穿刺及撕裂口的延伸扩展。靴鞋、滑雪服及运动装备制造业对这种纺织品产生极大兴趣。世界各地对超高强力聚乙烯纤维的需求日益增加。
美国Nhega公司开发的高速电子提花转换系统已经被美国大型制衣企业LizClai-borne整合至全球生产网络。Nhega公司声称,其开发的高级人工智能计算机视觉技术NScan,可以用一台自动化扫描系统,在不到20分钟的时间内电子转换整片成衣提花图案,比数字化平台的提花转换速度快5倍。另外,Nhega公司还表示,该系统运行精确,几乎不会出现图案变形的问题。据介绍,NScan技术可以同所有主要的CAD/CAM技术(包括Gerber、Lectra、Op-titex和Polygon等)相兼容。
美国联邦商务部指定美国应用DNA科学公司所出售的DNA鉴定技术,作为美国海关及纺织业者对付伪冒的工具。美国应用DNA科技公司所销售的DNA鉴定技术,先从纺织厂取得纤维的基因密码,然后将其放入在工艺中可与纺织品相容的液体当中。在整体供应链的任何一环只要手持扫描器,便可判读出合法产地及制造厂商。纺织品伪冒向来是美国政府打击的重点对象,据官方统计,美国每年合法进口的纺织品金额高达700亿美元,而通过走私手段进入美国的纺织品每年估计为20亿美元,民间纺织业者对后者的估计甚至高达80亿~100亿美元。
美国麻省理工学院创建了一所军事纳米技术研究所,用于研究纳米工艺的防护品。美国陆军希望两三年内,用更好的防护服装备部队。由于采用了纳米技术,防护服能防御生物武器,经过特别处理的纤维,不但能透气又能阻止毒素进入服装。现在已制成一种纳米中空纤维,其内充有铁磁流体,磁化时就变硬。此外,研究人员正在研制贮存能量的织物,并正在检测贮存能量的人造材料。把这些能贮存电能的材料设计成靴子,必要时,可以丢弃,有利士兵奔跑或跳跃。
北卡罗莱纳州立大学纺织研究单位率先从事开发以个人安全为目的的防御性功能成衣,研究重点是如何将电子装置仪器加入成衣纤维。该电子装置可显示穿戴者的正确位置,并能侦测出人体暴露在某种特定生化药剂中身体变化的情形。
三、美国的高科技纺织品市场
2000年全球高科技纺织品市场是930亿美元,预期到2010年将达1,270亿美元,届时机能性纺织品将占所有纤维消费的25%,以及已开发国家纺织品的40%。其应用领域也将越来越广,发展前景十分广阔。目前,美国、瑞典、英国、比利时、德国等国家在发展高技术纺织品上已走到世界前列。
如今,高新技术纺织品已成为国际纺织品市场的一个竞争点,同时也是纺织行业经济效益的新增长点。当前,面对世界经济一体化和产业结构的调整,发达国家纷纷投入巨额资金和人力,用以开发高新科技纤维和制品,抢先占领该类产品的国际市场,在这方面美国、日本等国家处于领先地位。
美国的无纺布工业已经成为高科技纺织品的重要一族,发展迅速,是世界无纺布生产的第一大国。据世界贸易组织统计,美国目前无纺布的生产量占全球无纺布生产总量的41%。碳纤维产量占全球碳纤维生产总量的33.2%,居世界第二位。
据预测,美国对非织造布卷材产品的需求量有望每年增加3.9%,2007年达到近50亿美元。需求推动力将来自一次性用品市场(成人失禁用品、过滤用品及防护服),以及耐用品市场(土工布、电池隔膜)的增长。耐用品市场至2007年将一直增长,其增长动力主要是美国经济复苏,电池、家具和其他耐用品的预期交货量都增加。纺粘法非织造布占近几年非织造布交货量的最大份额,预计至2007年将达到最大增值。
全球无纺布消费量在1983年时为80万吨,而到1985年时增长到110吨,1988年为140万吨,到了1998年,全球无纺布消费量达到240万吨,2006年,其消费量已经超过400万吨。
用于各种纺织品的人造纤维消费量在1983年时为1690万吨,到1988 年增长到2040万吨,1998年达到了3040万吨,2007年可达到3830万吨。
人造纤维在无纺布生产中的消费增长率预计到2005年,其消费增长率可达到10%,到2007年时将达到10.4%。导致无纺布工业消耗增长如此之快的部分原因为中国、东南亚、拉丁美洲和中东地区的辅助工业的增加。
取代纺织品及其他用品:这包括被无纺布纺织品、针织用纺织品、塑料薄膜、聚脲泡沫、木浆、皮革等取代。这是由产品所需具有的成本和性能的要求决定的。
因此,采用高科技的新技术和更经济、更有效的生产工艺,即由聚合物制成各种物品、具有竞争力的新型无纺布的应用及特种纤维及无纺布纺织品添加剂的引进。目前,用于无纺布生产的三大纤维为聚丙烯纤维(占总数的62%)、聚酯纤维(占总数的24%)和粘胶纤维(占总数的8%)。在1970~1985年间,粘胶纤维在无纺布生产中的应用最多。但最近5年内,在卫生吸收材料及医药用纺织品领域,聚丙烯纤维和聚酯纤维的应用开始占优势。在早期的无纺布生产市场,尼龙的用量很大,从1998年开始,丙烯酸纤维的用量开始上升,特别是在人造革制造领域。
据美国无纺布工业协会最新资料显示,去年美国无纺布卷材出口量为19.84万吨,比上年增长8.9%,出口额为9.354亿美元,比上年增长23.1%,2006年美国无纺布卷材进口量为13.88万吨,比上年增长19.1%,进口额为5.47亿美元,比上年增长24.9%。由于进口量的增长高于出口量的增长,美国无纺布出口顺差进一步减少。如果这一趋势持续,数年后,美国无纺布将出现出口逆差。这里,我们要着名的是,美国的无纺布工业正在不断采用新的高科技技术研发和生产,其设备更新的速度和新产品推出的速度十分迅速。