智能纺织品研究（通用7篇）
智能纺织品研究 篇1
0 引言
随着社会的进步和科学技术的发展, 作为与人类密切相关的纺织品已不仅仅只具有御寒、保暖和视觉美观的功能, 人们对纺织品的功能性、智能性有了更高的要求。电子智能纺织品作为智能纺织品的一种, 是电子技术与现代纺织技术融合的新型智能纺织品。近年来, 国内外研究机构虽已大力开发这一领域, 却基本停留在产品开发阶段, 对电子智能纺织品理论研究也尚未形成体系。现通过对电子智能纺织品的概念界定、发展阶段、连接技术探究, 探索电子智能纺织品在基础研究和产业研究方面的局限性, 最终提出电子智能服装的发展方向, 其研究结果对今后的理论研究或产品开发起到重要作用。
1 电子智能纺织品概念界定
1.1 智能纺织品概念界定
智能纺织品是现代科学技术与传统纤维素或化学纤维融合派生出的新型纺织品。智能纺织品除能够感知外界环境或内部状态发生变化, 同时还保留着自身材料、纺织品的风格和技术特征。智能纺织品是指纤维、布料及成衣对外界刺激如温度、湿度、光线、压力、电子磁场等因素, 有感知并做出反应[1]。
智能纺织品中包括智能材料、智能织物、智能服装。我国师昌绪[2]院士指出智能材料是将高技术的传感器和执行元件与传统材料结合在一起, 赋予材料新的性能, 使无生命的材料具有越来越多的生物特有的属性。智能纺织品和智能材料特点类似, 它需要有感知单元、反馈单元和响应 (执行) 单元, 这也是判断是否是智能纺织品的重要依据。目前对智能纺织品分类, 多数是按照美国R.E.Neunham教授对智能纺织品的分类方法进行分类, 智能纺织品可分为三类, 分类方法见表1。而根据师昌绪院士的定义, R.E.Neunham教授分类体系中的消极智能纺织品并不属于智能纺织品, 应属于功能纺织品, 因其不具备反馈单元、响应 (执行) 单元。
1.2 电子智能纺织品概念界定
电子智能纺织品是传感、通讯、人工智能等高科技手段应用于纺织品技术上而开发出的新型纺织品。作为智能纺织品的一个分支, 电子智能纺织品同样具有智能纺织品的基本特点, 有感知单元、反馈单元和响应 (执行) 单元, 即能够对待外界的刺激感知并做出反应。对一些文献中出现的电子智能纺织品案例按照R.E.Neunham教授、师昌绪院士的定义分类如表2。在查阅相关文献时, 发现电子智能纺织品的研究范畴中定义模糊, 根据师昌绪院士将导电纤维织物划分为功能纺织品, 而在相关文献中, 均认为导电纤维织物是电子智能纺织品。关于音乐衬衫、生理参数遥测服装、GPS定位服装的划分, 除施楣梧[3]明确指出为功能纺织品, 其余文献[4]均归为电子智能纺织品研究范畴。产生歧义现象的原因是由于对反应方式认知不同而产生的划分方法的不同。因此电子智能纺织品的划分方法还有待讨论。
电子智能纺织品定义的不统一, 导致目前研究中对应用实例的划分多有歧义的地方。因此今后研究应着重电子智能纺织品基础概念研究。挖掘反应传递方式的本质, 制定出学术界公认的统一电子智能纺织品定义和划分方法, 是电子智能纺织品研究的当务之急。
2 电子智能纺织品发展阶段
电子器件和纺织品融合技术的迅速发展, 特别是电子器件和新材料的发展, 使得电子智能纺织品的研究有了翻天覆地的变化。电子智能纺织品研究起源于20世纪80年代开始, 至今经历了两个阶段。
2.1 第一个阶段———传统面料与普通电子元件复合的纺织品
最早的电子智能纺织品采用的是传统的面料和一些普通的电子元件, 如传感器、电阻、二极管、芯片等通过对面料和服装结构的设计把电子元件附加在纺织品或服装上。1997年, 飞利浦公司和Levi′s公司成功地创造出世界上第一套可穿戴电子智能服装[5], 此套智能服装包含了娱乐 (诸如音乐) 以及通信 (诸如移动电话) 的功能, 但这套服装不可以折叠、也不可以洗涤。此外, 在制作上基本只能以手工操作的方式进行, 不便于大规模商业化生产, 导致这类服装成本高昂。
由于传统的电子元件如刚性印刷电路植入服装内会造成不舒适感, 电路不能随着织物一起变形。另外, 在不移除电子元件的情况下也无法方便地对衣物进行清洁。因此近年来科学家尝试将电路植入织物中, 使其能像织物一样产生形变, 甚至可清洗, 这样也具备了很高的集成度。随之, 电子智能纺织品的发展迈向了第二个阶段。
2.2 第二个阶段———智能电子元件与纤维复合的纺织品
把传感器、处理器、存储器等电子元件微化, 将其与纤维结合, 制作成特种纤维, 如导电纤维等, 再用这些特种纤维编织成面料, 制作成服装。通过这种方式做成的服装, 根据使用目的的不同, 可以在纤维中加入不同的电子元件, 从而使服装具有了不同的功能。
把具有传导性的光纤与一般纤维交织, 变成了具有感应装置的布料, 通过这种方法可制成轻柔型感应装置或开关, 服装的可穿性就大大提高。2002年, 德国半导体设备制造商Infineon Technologies公司在日本发布了可穿戴的“MP3播放夹克”[6]。这种MP3播放夹克采用了可穿戴电子技术, 将微电子芯片植入衣服纤维之中。2005年, 德国半导体设备制造商Infineon Technologies公司改进了“MP3外衣”设计[7], MP3外套的左手前臂袖子多了一排“纺织键盘”, 由电线连接的导电织品做成。2010年, 英国Eleksen与Spyder公司一起开始销售带有Elek Tex电子织物嵌入物的运动服[8], Elek Tex保持了传统织物的性能, 例如材料可以揉软、扭折和擦洗。普通的导电材料与服装材料织成的电子智能织品磨损很快, 易脆, 穿在身上不舒服。因此Proe TEX项目以创新的方式把自然纤维和纳米技术生产的纤维结合在一起, 制成的服装柔软且电流传导率大大提高。
虽然目前传导性纤维、纳米技术的发展已经使电子智能纺织品在纺织品的质地、外观以及穿着舒适性有了大幅度的提高, 但是在电子智能纺织品成为电子产品与服装领域的消费主流之前, 仍需克服很多问题, 如灵活性、使用寿命、可洗性与稳定性, 而成本也是重要的因素之一。
3 电子元件与智能纺织品连接技术
电子元件与智能纺织品的尺寸相差很大, 如何将电子元件美观地与智能纺织品相融合一直是科学家探索的问题。目前连接技术有两种, 即刺绣、编织技术和涂层技术, 这两种方式都各有优缺点。
3.1 刺绣、编织技术
刺绣技术是电子元件与智能纺织品连接技术发展最为成熟, 也是应用最广泛的连接技术。刺绣技术就是将电子元件通过刺绣的方式附着在智能纺织品上。早期的刺绣技术只是单纯的将电子元件和智能纺织品连接起来, 没有考虑到美观性, 而随着人们对电子智能纺织品美学性能要求的提高, 越来越多的电子智能纺织品在具有功能性的同时, 也具有一定的美观性。2005年, Torsten Linz等使用刺绣工艺将柔性电路板上的传感器、处理器用可导纱线相互连接, 并用注塑 (Mold Encapsulation) 工艺封装[9], 但是美观性还有待提高。2012年, 多伦多大学开发了一种Blanky毯子[10], 这个毯子可随时输出自己所在的时间和空间位置。创作者利用传统刺绣技术和形象化的设计, 将如动物、植物或其他, 融入“自然”电子纺织品, 形成电子元件和功能设计的一部分, 而不是附加上, 大大提高美观性。
智能面料与智能电子元件复合纺织品的出现推动了编织连接技术的发展。将用于传导电能和数据的可导纤维编织到面料中, 满足可穿戴性能。可穿戴性能包括耐久性 (耐拉伸, 耐洗) 、可弯曲性穿着、耐洗涤等特性。法国科学家设法把微小太阳能植入到纤维中, 聚成皮芯结构太阳能电池纱, 已经能够批量生产[11]。美国Sensatex公司研制出一款智能衬衫, 它可以监视心率、体温、呼吸以及消耗了多少卡路里的热量, 看来就像一件柔软的罗纹棉针织衫, 实际上由导电纤维与棉纤维交织在一起形成[12]。
关于刺绣、编织连接技术相较的优劣性, Journal of Intelligent Material Systems and Structures[13]一文中对比了融合光纤与纺织品一起的两种刺绣方式和一种编织方式的优劣。图3为这三种连接方式, 其中红色线为光纤, 其余的蓝色线为普通纺织用纱线, Canvas为编织方式, 而Soutage和Schiffli为刺绣方式。Canvas编织方式是常用的编织结构, 编制结构能够精确排列纤维的位置, 但由于平躺在纱线结构中, 光纤纤维直径变小, 灵活性变差, 降低了有效的光电传输。而两种刺绣技术, 将光纤灵活放置在纤维表面, 增大了纤维的灵活性和提高了有效的光电传输, 但是刺绣技术接连的纤维不耐磨、易损, 且耗时长, 不能大规模工业化生产。而利用编织技术为连接方式的智能纺织品的光电传输性能差是今后亟待解决的问题。
3.2 涂层技术
为提高织物的传导性能, 人们利用掺杂导电聚合物电阻率大为降低的特点, 将导电聚合物作为导电层覆盖在高聚物纤维的表面, 从而使其具有导电性。例如, White[14]等人采用电化学的方法在某种高聚物纤维的表面形成导电有机聚合物———聚苯胺的涂层, 从而改善纤维的导电性。这种方法简便易行, 但这种表面涂层只是覆盖在基质纤维表面, 并不能均匀分布在整根纤维的截面上, 且涂层后的织物耐用性、耐水洗性均会降低, 织物手感变差, 穿着舒适性也降低。
4 结语
电子智能纺织品因为尺寸小、柔性、重量轻, 可与现代微电子、光学技术匹配, 具有重大应用前景, 已被广泛运用于信息、能源、航空航天、国防工业、生物医疗等领域的高性能服装领域。电子智能纺织品作为新兴的智能服装, 正在以锐不可当的趋势发展, 如果不久将来的科学技术能改善电子智能纺织品服用性能和连接方式, 使其功能越来多样化, 那么电子智能纺织品在未来的日常生活领域前景将更为广阔。但电子智能纺织品要投入到大规模生产中, 仍需解决许多技术难题, 需要在以下方面重点突破。
4.1需制定出统一而又为学术界公认的电子智能智能纺织品定义和划分标准。
4.2电子智能服装发展仍需在其灵活性、使用寿命、可洗性与稳定性、成本等方面增强科技力量研究, 这也是其产业化和市场接受程度高低的关键所在。
4.3电子元件和纺织品的连接技术仍是难点。目前国内外开发的电子智能纺织品在人体穿着或工程应用方面离传统纺织品还有一定的差距, 包括舒适性能、美学性能、质地等。今后的研究应在织造理论学和电子元件组装技术上突破, 将两种产品有机融合, 使得电子智能纺织品更加满足人们的需求。
智能纺织品研究 篇2
产业集群的成长机制问题,是产业集群研究的核心问题,具有理论意义,对产业集群发展有实践意义。广东产业集群从不同的视角可分为高科技产业集群和传统产业集群,外源型产业集群(外资或政府驱动)和内源型产业集群(由本地企业自发形成),资本密集型产业集群和劳动力密集型产业集群等类型。而广东外源型产业集群一般是高科技产业集群,特点是资金导向;内源型产业集群一般是传统产业集群,特点是劳动力密集。本文选取佛山市南海区西樵镇纺织产业集群作为广东内源型传统产业集群的代表,基于产业集群的理论成果,采用基于多智能体的社会系统仿真的方法研究此类产业集群的成长机制问题。
2 调研分析
经过深入调查研究,本文对西樵纺织产业集群的发展特点进行了分析与概述。
2.1 集群概况
西樵纺织产业集群现在已经形成完整的产业链,包括从纺纱——织造——染整——服装四个环节,其中织造的比例最大,超过80%。这也是西樵镇被评“中国面料名镇”的原因之一。西樵纺织产业集群中企业最多时有2400多家,稳定期1440家企业。西樵产业集群发展的特点是:早期个人创建新企业较多、较快(20世纪80年代以前);后来企业数逐渐减少,到1994年降到最低的324间;随后企业数稳步增加,方式以招商引进和产业转移为主。由于技术和市场的壁垒都比较小,所以新建企业比较容易进入集群。集群外的企业进驻比较多以产业转移、招商引进等方式进行,而本地人员新创办的企业并不多。
2.2 企业运作
企业的产品变化特别快,生产周期短,批量少,品种多,要考虑其销售网点的分布,季节性变化特别明显,但是每年的需求总量变化不大,只是略有稳定的增长。上、下游企业之间的交易行为包括定点采购和市场采购。集群中大企业很少,而且大企业不能决定产品的价格。决定价格的因素是市场。产品价格联盟已经开始形成,有民间导向的南海纺织协会影响着集群中的产品价格。生产技术变化不多,革命性的技术创新更是很少。技术创新中心的主要研究任务是市场的分析和面料等产品的设计,而不是生产技术的研究。企业购买新技术和机器的行为并不多。对于整个集群,目前的原材料供应十分充足。企业的员工包括专业人员和工人,工人数主要根据正常运作机器所需要的人数来确定。专业人员的流动比较少,而一般工人流动则比较大,他们通常在集群中的不同企业之间流动。企业的财务分析工作包括市场分析、客户分析、生产调整、最新流行资讯分析,是企业日常运作中非常重要的一环。
2.3 集群文化
整个集群的文化继承了广东人的传统,以务实、保守为主。企业做大做强的愿望不强烈,通常企业家只要求自己的企业能够正常运作并赢利即可,不急于扩充实力。这不同于中国其它地区例如浙江的纺织产业集群的特点。政府在如何制定有利的政策扶持新建企业方面做得不多,金融系统对新建企业支持也比较少,小企业的贷款比较难。
3 西樵纺织产业集群成长模型的建立
3.1 成长模型
根据西樵纺织产业集群的特点,本文将该集群的成长模型表示为图1,并借鉴Riccardo Boero等(2003)的研究,建立了西樵纺织产业集群成长机制的仿真模型。西樵纺织产业集群中最主要的企业是纺纱和织造企业,而染整和服装企业的销售额占整个产业集群中很小的份额,因此本文侧重于研究纺纱和织造企业在纺织产业集群中的运作。
纺纱企业向原材料市场购买原材料,生产出纱线供应给织造企业;织造企业生产出面料后销售给客户。它们都从广东南方技术创新中心获得技术、机器和培训,从人才市场获得企业所需的人才。政府提供的基础设施和政策支撑整个集群的运作和发展。企业进入集群的方式包括员工创办企业、招商引进和企业转移,退出集群的方式包括企业关闭和转移。本文将纺纱企业称为半成品企业,织造企业称为最终产品企业。
半成品企业运作模型如图2所示。企业创办后即配备一定的工人、技术和机器,企业购买原材料后如果具备生产条件即进行生产,然后销售半成品纱线给最终产品企业(织造企业)。在财务分析环节进行市场分析等多项活动,然后判断是否继续生产。如果不继续生产,将会关闭企业;否则就行决策分析,看是否进行技术更新、培训工人、雇用工人或者解聘工人的活动,然后修改生产计划和相关参数,从购买原材料开始进入下一个生产周期。最终企业的运作模型与半成品企业的类似,不同的是最终企业只购买半成品,而且产品销售给集群外部的客户,价格由市场(即供求关系)决定。
3.2 Agent定义
集群的Agent包括个人(即工人或企业家)、企业、客户和服务机构,其基本属性和规则设置如下:
(1)个人
个人的属性可包括资金、月薪、薪酬期望、人力资本等。个人身处劳动力市场,可以在一个企业内工作,也可以创办企业。
(2) 企业
企业由企业家创办,分为最终企业和半成品企业,属性可包括企业类型、资金、工人数目等。它可以雇用新工人、开除工人或倒闭。
(3) 客户
产业集群的外部客户向最终企业购买产品,最终产品的价格是基于供求关系的。客户每月都试图向最终企业购买自己所需要的产品,但需要考虑价格、品种和数量。客户的属性主要包括对最终产品的需求量。
(4) 服务机构
服务机构可以帮助企业购买机器、原材料等物品。新建企业和购买原材料的价格与通货膨胀相关(即随最终产品的平均市场价格的变化而变化),培训教程和机器的价格与通货膨胀和技术体系相关。服务机构的属性可包括新建企业的费用、购买单个原材料的费用等。
3.3 重要假设
(1) 客户需求是动态稳定的,即可假设客户数量为n,每个客户的需求为0-m的均匀分布;
(2) 企业是根据产品的销售情况、原材料和产品库存、生产能力来决定购买量和进行生产;
(3) 企业的生产能力由工人数、工人的经验和技术(人力资本)决定;
(4) 为方便模拟,假设在生产过程中原材料、半成品和最终产品之间都是1:1:1的关系,即一个原材料加工后形成一个半成品,一个半成品加工后形成一个最终产品。
(5) 在仿真的开始阶段为简化起见,先假设单个半成品企业和单个最终产品企业的生产能力是基本一致的(以工人数为代表),后面再根据仿真结果设置其差异。
以上假设均得到西樵纺织产业集群受访人员的确认。
3.4 模型运行的规则库
各Agent交互的行为规则如下:
(1) 市场的特点 根据Agent之间的影响和交互,市场可分为多对多和一对多两类市场。第一类市场的价格是内生的,由供求关系决定,包括劳动力市场、半成品市场和最终产品市场;第二类市场的价格是外生的,一般不发生变化,企业很难影响外部服务提供商,包括原材料市场、培训市场、机器市场和新建企业所需服务的市场;
(2) 购买原材料 假设原材料的供应量是随机函数确定的,价格不变,半成品企业根据自己原材料的库存和工人的处理能力来决定购买量;
(3) 生产规则 如果输出仓库未满,而且原材料和半成品可用,则企业每天都进行生产。生产过程消耗输入和劳动力,并使用相关设备。根据所用技术的特性,工人数目和工人的生产力水平,企业把所有输入转化为产品。工人的生产力取决于培训水平和生产经验;
(4) 销售半成品 最终产品企业根据自己半成品的库存和工人的处理能力来决定购买各种半成品的数量,半成品企业的半成品市场价格由供需关系决定,半成品数量最多的企业有销售的优先权,半成品购买量最大的企业也有购买的优先权。
(5) 销售最终产品 假设每个客户的需求是随机函数确定的,最终产品的市场价格由供需关系决定。假设需求量最大的客户有购买优先权,最终产品数量最大的最终企业有销售优先权。
(6) 财务运作 这里的财务运作简化为企业计算利润并给员工发工资。
(7) 决策 我们假设每个企业每次(例如每月)只有一个决策。如果第一个操作的所有条件都满足,则执行第一个操作,其它操作则不考虑,依此类推。
(8) 技术更新(购买新技术)通过技术革命的创新的条件包括:从外部环境可得到的新技术;
过去一段时间(例如1年或者半年)里企业的利润变化非常大(要么非常好,要么非常差);
企业有充足资金;输出仓库不饱满。
(9) 培训工人 人力资源培训方面的投资的条件包括:有充足资金可用;在过去的一段时间内利润有轻微下降;培训成本是外生的,与参加培训的人数无关。培训产生的人力资本价值对每个参加培训的工人来说是一样的,即每个工人会提高相同的人力资本价值。
(10) 雇用新员工 企业雇用新员工的条件包括:输出仓库是空的;资金充足;在过去的一段时间内利润有轻微下降。招聘员工时,员工的月薪取决于应聘者的生产力水平、企业实际使用的技术和人才市场的情况。
(11) 解聘员工 企业解聘员工的条件包括:企业有超过一个员工;在过去的一段时间内利润大幅下降;有很少的资金,近期内生产会比较困难。
(12) 企业关闭或破产 企业关闭的条件包括:没有资金,或者负债;资金有损失;在过去的一段时间内损失的数量逐渐增加。
(13) 工人合同跟踪 当合同快结束时,企业要通知工人,并根据工人的人力资本情况和企业自身情况决定是否继续聘用该员工以及聘用的薪酬。工人合同结束后其人力资本得到提高。如果工人不被企业续聘,也没有其它企业聘用,则变为失业状态。
(14) 技术演化 技术演化是外生的。新技术的采纳在短期会使企业减少生产力,但长期来说会增加其生产力。在传统产业集群中革命性的技术更新发生的频率不高。另外只要资金允许,每个企业都可以采用新技术,但必须购买新机器和对工人进行新的培训。
(15) 生产链的运作 企业进行专业化分工,即生产半成品的企业和最终企业。半成品企业向原材料市场购买原材料,进行生产后把半成品卖给最终企业。最终企业有半成品的仓库,对半成品进行加工生产后把最终产品放入最终产品仓库。
(16) 人力资本 人力资本包括通用人力资本和专业人力资本。假设工人的人力资本不断增长,其可能获得的月薪也不断增长,但增长的幅度不断减少。
(17) 个人创办企业 创办企业的条件包括:有足够资金建立企业和生产过程;根据以前的企业数据,创办企业应该能够赢利;工人认为其工资与其贡献不相符合;工人认为其它企业里与其水平相当的雇员的工资比自己的工资高。工人创办企业会选择自己熟悉的行业,创办企业后要给企业配备工人、机器和技术。
规则的依赖关系可参考企业的运作模型。
4 仿真程序的运行分析
由于程序非常复杂,为保证程序运行速度和输出结果,在初始化两种企业时,企业数目应该较小,以免计算机的计算能力不能满足仿真的要求。半成品企业的数目一般应小于最终产品企业数目,半成品企业在资金、工人数、机器数方面应比最终产品企业较多。程序中用到的所有数据皆从调查得来,或者根据调查数据按比例作必要的简化。
选取较接近调研结果的参数设置,设置两种企业的初始资金、工人数(代表生产能力)有差别,即单个半成品企业资金为5000,工人数为25,最终产品企业资金2500,工人数为5 ,半成品企业数目为5,最终产品企业数目为25,劳动力市场中总的工人数为400(大于两种企业初始总人数250)。
图3表示的是集群的综合性能表现,包括两种企业的数目以及其工人、产品和机器数目。横轴表示仿真周期,纵轴表示相关输出。半成品企业方面:企业数目一开始为5,在第58步下降为3,在第73步降为2,达到稳定态;工人数从125(0-35仿真步)不断下降到50(73),以后不变;半成品数在58步前在250与300之间振荡,从73步以后在105和145之间振荡;机器数的变化为10(0-57)-6(58-59)-8(60-72)-6(73-119)-8(120),以后每60步增加2。最终产品企业方面:企业数目一开始为25(0-128),以后不断下降到8(179-211),7(212-286),在第287步达到稳定态6;工人数从125(1-2)不断下降到61(32-118),再不断下降到31(263-286),最后在287步达到稳定态30;最终产品数在第5步达到最高值333,以后不断下降,在129和138之间振荡(53-128),以后再不断下降,从287步达到稳定,在60与69之间振荡;机器数一开始为25(0-59)-45(60-119)-65(120),以后有降有升,总的来说是降,降到30(287-299),第300步时为36,以后每60步提高6。
表1说明改变参数后得到的仿真结果对比。
对比案例2和1,可以发现客户需求提高,则两种企业的平衡点都推迟,产品价格都提高,企业数和工人数都有提高或不变。对比案例3和2,可以发现在客户需求不足的情况下,仓库容量的提高对集群表现基本没有影响。对比案例4和3,可以发现在仓库容量足够大的情况下,客户需求的提高使两种企业的平衡点都大大提前。经过大量的随机数敏感性试验和分析,我们还发现随机数的生成对本模型的影响不大,各次仿真产生的结果所体现的规律是一致。另外,由于计算机计算能力的限制,不能将企业和工人数设置得过大,否则程序由于因为内存溢出而中断。
通过大量仿真实验,本文得到以下结论:
(1)如果外部购买需求是动态稳定的,集群的发展就能够出现稳定态,即集群的各种企业的数目,以及其工人、机器数目能够稳定在某个值,达到静态平衡。产品数在某个范围内振荡,达到动态平衡。稳定态时两种企业的数目应该与其生产能力协调一致,否则过剩的生产能力只能通过解聘工人、减少生产甚至是关闭企业来解决。
(2)集群的输出主要由各种企业的数量、工人数、产品数和机器数体现,工人数及其人力资本代表了企业的产能,从而决定了在相同外部需求下的企业数量;企业数量和产能与产品数、机器数是相匹配的。因此劳动力及其人力资本是传统产业集群的发展的关键。
(3)集群到达稳定态的速度主要受外部需求和企业的产能影响,外部需求相同时,企业产能越高,集群越难达到稳定态;企业产能相同时,客户需求越高,集群越快达到稳定态。新企业的创建会延缓该稳定态的到达。另外企业招聘工人和新建企业的条件都必须合理设置,否则会影响集群的健康发展。
综上所述,为了广东内源型传统产业集群的稳定发展,我们建议企业和政府部门要大力开拓外部市场,与国内外客户建立长期、稳定的供求关系,另外要努力稳定集群内的生产链和建立各种产品市场,保持企业规模和劳动力数量的适度发展。
5 总结
本文成功地实现了西樵传统产业集群的成长机制的模拟,模型和仿真结果都得到验证和确认,基本符合调研的分析结果。该模型可以用来解释广东内源型传统产业集群的生成、壮大和衰退,并在一定程度上预测集群的发展。通过仿真研究,可以总结出广东内源型传统产业集群的成长机制即劳动力的数量和质量在适应集群外部需求变化的基础上发生变化,并从而影响企业的数量和产能的过程和方式。由于受到调研精度和计算能力的限制,该仿真的输入参数还不能完全采用实际数据,此外,还需要在进一步调查研究的基础上完善仿真中使用的各种假设和规则。
摘要：西樵纺织产业集群是广东内源型传统产业集群的代表。在调查研究的基础上,建立了西樵纺织产业集群的成长机制模型,从仿真结论总结出广东内源型传统产业集群的成长机制即劳动力的数量和质量在适应集群外部需求变化的基础上发生变化,并从而影响企业的数量和产能的过程和方式。
关键词：多智能体,仿真,产业集群
参考文献
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智能纺织品研究 篇3
1智能纺织品整体市场现状
智能型纺织品是指不以外观视觉效果为初衷, 而是通过突出功能特性、与其应用环境发生互动的一类纺织品。2010年全球智能型纺织品市场已具有接近920亿欧元的市场规模, 按照每年3%～5%增长速率, 预计2020年可增长到1270亿欧元。市场趋势由被动型智能纺织品到主动型智能纺织品 (随环境变化而变化) , 再到集成系统化的智能纺织品, 如嵌入式集成电路等。涉及农业、建筑、家用、工业用、医用、交通、安防、运动休闲等众多应用领域。
2片状金属效果、珠光颜料在纺织领域的应用
实现智能纺织品的功能有很多种, 如纺纱织造、纤维改性或织品染整 (如含有助剂溶液的浸轧、涂层) 等。按功能种类分, 有保健、卫生、防护、环保、舒适等。其中防护功能涉及防紫外、防电磁波、防水透气、抗菌抗污、阻燃、抗静电等, 将成为产业用纺织品开发的国际潮流之一。
3爱卡功能颜料产品在纺织领域中的应用
爱卡片状颜料不同于印染浸渍方法, 它和一定的连结料体系调制后, 可适用于众多不同的涂布方面, 如气刀、刮刀或丝印等。爱卡功能颜料应用见表1。
3.1导电性
可导电的判定标准是方块电阻 (表面电阻或膜电阻) 低于2 Ω /sqr. 膜层越厚越致密, 方阻越小, 导电性和隔离热红外性能越好。在棉织品上测试结果对比见表2。
以外套口袋里放置的抗电磁干扰的手机袋子为例, 测量在10 Mhz到1 GHZ电磁频率下, 不同材料对电磁干扰的屏蔽效果 (该范围覆盖了移动电话的发射频率) :
铝颜料 (基于Metallux 212) 0dB
导电颜料 (5% 银包覆层) 47dB
导电颜料 (10% 银包覆层) 50dB
(备注:10dB指减少90%, 20dB指减少99%, 30dB指减少99, 9%)
3.2反射辐射性
MIR中红外反射用布利希球 (积分光度计) 在白色棉布上测量。
IReflex 5000, 这种白色的粉状红外反射颜料尽管金属光泽不如纯铝粉, 但反射能力却相当。
3.3耐摩擦性
所有可能受到大量摩擦的纺织品 (工作手套、户外服装, 传输带) , 通过在其外涂层里添加不锈钢颜料都可以显著地提高其耐摩擦性。以下为STFI测试数据:
(1) 测试仪器、原料与条件
马丁代尔耐磨仪 (按照 DIN EN ISO 12947-2 和 EN 388标准) 。PA66尼龙;涂有 PU 底漆和面漆 (均为水性体系) ;10% 颜料 (粉状) ;砂纸压力9Kpa, 摩擦直至纤维被破坏。
(2) 结果
参考物 (无颜料) 500次
包覆型铝颜料 1500次
珠光颜料 4000次
不锈钢颜料 4500次
3.4屏蔽保护性
中美纺织品贸易问题研究 篇4
(一) 有关贸易理论
在中美贸易中, 众所周知, 中国在劳动密集型产品的生产中具有较大的比较优势, 而表现最突出的是纺织业。与世界其他国家和地区比起来, 中国在纺织品服装生产和贸易方面占据多方面的的优势:中国具有世界上人数最多、成本最低但素质较高的劳动力;中国具有发展纺织业的丰富资源, 包括棉、毛、麻和化纤;中国有世界上规模最大的、比较完整的、坚实的纺织工业基础, 产业结构基本配套, 不但在下游纺织服装产品的加工上游刃有余, 而且在上游的纺织面料、面料的开发、生产上具有相当的水平;中国有世界上配套能力最强, 效率最高的纺织服装产业集群。所有这些都使中国纺织服装的生产成本保持在最具竞争力的水平。由于中国纺织品的低成本优势, 使得中国纺织品大量涌向国外, 在价格竞争中处于有利地位, 占据了很大的市场份额。
(二) 中美贸易政策的博弈分析
中美两国如果都采取自由的贸易政策是值得肯定的。这样做不仅对双方是有益的, 而且是明智的。在经济日益全球化、贸易自由化的当今世界, 以公平贸易为原则的自由贸易是各国所共同倡导的贸易方向。因此, 中美两国都采取自由主义的贸易原则, 两者都可以分享自由贸易带给双方的利益。但如果当一方采取有悖公平贸易、自由贸易的贸易手段时, 另一方就会“以牙还牙”予以报复, 并将这种不合作贸易政策在重复博弈中进行下去, 那么这种不断重复的结果, 使国际贸易摩擦不断, 两国所获的自由贸易收益也将逐渐减少, 以致双方都出现贸易损失。
二、中美纺织品贸易现状及存在的问题
(一) 中美纺织品服装贸易现状
1. 中美纺织品服装贸易现状
2008年1~2月我国共出口纺织品服装263.45亿美元, 同比仅增长9.59%, 创2002年以来全行业当期出口最低增速。除人民币加速升值, 出口退税及加息等宏观调控政策效果释放, 劳动力、原材料、能源动力等生产要素价格全面上涨, 以及国内遭遇雪灾和春节来临等国内影响因素之外, 国际市场需求明显疲软也是导致我国纺织行业出口大幅度减速的最重要原因之一。可以说, 中国工业正在经历近年来最为严重的国际市场需求寒流。
自2007年底次贷危机在美国全面爆发以来, 我国对美国出口总额以及纺织品服装出口总额增长速度均明显下降。究其原因, 美国个人支出2008年前两个月分别增长0.4%和0.1%;国内零售销售总量明显下降, 2008年1月和2月分别同比增长3.91%和2.36%, 但如果扣除物价上涨因素, 零售总量同比下降0.35%和1.61%, 消费需求实际上在2008年初已经发生萎缩。具体到纺织行业相关消费市场, 在2007年12月起, 美国服装服饰产品零售总额的增长速度由此前的5%~8%直线下降至0.2%, 2008年前三个月分别增长0.7%、0.5%和-1.58%。
通过分析美国服装服饰产品零售和我国对美国出口服装产品的统计数据, 发现美国服装服饰产品零售销售增幅曲线与前推两个月的中国服装出口增幅曲线具有较高相关性, 也就是说, 美国零售市场需求基本滞后两个月反映到我国对美服装出口。按此推算, 2008年1~2月, 中国对美国纺织品服装出口反映的是美国2007年11~12月的消费情况。2月当月我国对美国服装出口增速同比大降100多个百分点正好与2007年12月美国服装消费创当年最低增速相对应。
2. 美国对中国纺织品实施限制最新情况
美国政府自2008年1月1日起对从中国出运棉制针织衬衫 (338/9类) 、棉制裤子 (347/8类) 、棉及化纤制内衣 (352/652类) 、棉制及化纤制胸衣 (349/649) 、合成纤维布 (620) 、袜子 (332/432/632) 、精梳棉纱 (301类) 、棉及化纤制梭织男衬衫 (340/640类) 等21类纺织品实施数量限制, 数量限制将持续到2008年12月31日。
(二) 中美纺织品服装贸易中存在的问题
1) 配额取消后带来的低价竞争。被动配额的取消一方面有利于我国扩大纺织品出口, 另一方面造成了低价竞争。原因:一是美商利用中国无配额成本对我压价, 将中国支付配额的费用转为美商利润;二是配额取消后中国和其他国家竞相向美国出口纺织品, 美国商界乘机压价。
2) 中国纺织品对美出口面临的外部竞争压力。这种压力主要来自五个方面:第一, 众多的纺织品供应国。美国纺织品市场虽然巨大, 但是容量是有限的。中国要想扩大对美出口, 就必须挤占他国的市场份额。第二, 日本、欧盟等发达国家。这些国家纺织品技术工艺水平高, 把持世界名牌服装的销售, 中国自有品牌服装出口很难在短期内有所突破。第三, 多种纤维协定国。这些国家和地区与中国一样, 美国在对中国取消配额的同时, 也对这些国家给予相同待遇。第四, 加列比地区。美国将加强与该地区的经济贸易合作。这些国家地区工资水平较低, 具有较强的竞争优势。第五, 北美自由贸易区。在NAFTA协议下, 墨西哥纺织品成衣输美可享受免关税优惠, 与美国相邻, 竞争优势明显。
3) 美国业内限制我国纺织品进口。美国纺织品制造商协会、美国纤维制造商协会等六大贸易协会不断对中国纺织品提出设限要求。
4) 缺乏自有品牌。中国对美出口的服装大多数是外商委托加工生产的, 自有品牌服装出口很少, 这将严重影响中国纺织品出口效益。
5) 纺织品设限等市场潜在不确定因素短期内难以消除。美不时对中国部分纺织品出口提出设限要求, 造成中国商家极大波动, 这一不确定因素不解决, 将成为中国纺织品对美出口的重大障碍。
三、对策
第一, 继续深化经济体制改革, 完善市场经济运作方式。使中国成为一个真正的市场主体。
第二, 提高纺织业的核心竞争力。就企业来说, 面对新的机遇和挑战, 中国纺织业必须寻找一条新的发展路线, 转变增长模式, 以质取胜, 注意保护环境, 实现产业可持续发展, 实现产业国际化, 增进国际交流, 加强行业预警, 规避国际贸易风险, 与国际接轨, 加强标准认证, 实现行业自律。就政府部门而言, 要注重建立国际沟通, 协调和谈判机制, 促进企业和行业协会与政府部门之间的合作互动。
第三, 与国际接轨, 推广和使用现行的国际通用标准, 并形成中国社会责任标准。
第四, 增加科技投入, 加强生态纺织加工技术, 开发绿色产品。
第五, 进一步重视开发美国纺织品市场, 并积极寻求与美纺织业的合并, 加强与北美地区和国家的合作。充分利用该地区输美纺织品免配额和免关税的优势, 为我国纺织品对美出口开辟新的途径。
第六, 加强WTO条款的研究与运用, 利用国际组织, 维护纺织品出口利益。
湖南纺织品服装业发展研究 篇5
关键词：纺织品服装,传统支柱产业,湖南
一、纺织品服装业在湖南的地位走势不容乐观
1、中国纺织品服装概况。
中国是世界上最大的纺织品服装生产国、出口国。2006年, 棉纺、丝绸生产能力居世界第一位, 毛纺生产能力居世界第二位, 棉纱、棉布、丝和丝织品产量居世界首位, 服装产量居世界第一位。我国是世界上最大的纺织品服装出口国, 出口额占世界的近1/4。
纺织品服装在中国出口商品结构中占有重要地位。纺织品服装出口一直是我国贸易顺差的最大来源。2007年出口1712.1亿美元, 增长18.9%, 占全国的14.1%;进口186.4亿美元, 增长3%, 占全国的2%。实现顺差1525.7亿美元, 增长21.2%, 占全国总顺差的58.2%。全国纺织品服装出口主要是服装。2007年, 服装出口1151亿美元, 纺织出口561亿美元, 分别占纺织品服装出口的67.2%和32.8%。
2、湖南纺织品服装概况。
纺织品服装在湖南出口商品结构中的地位持续下降。纺织品服装出口占全省的比重, 从2000年的15.95%下降到2006年的9.84%。2000年湖南出口商品总值上1亿美元的3个, 依次为未锻造的锌及锌合金, 纺织纱线、织物及制品, 服装及衣着附件。2006年出口总值上2亿美元的有4个, 依次为钢材, 纺织纱线、织物及制品, 未锻造的锰, 服装及衣着附件。2000年纺织纱线、织物及制品出口总值比出口总值位居第一的未锻造的锌及锌合金只少1755万美元, 但2006年比出口总值位居第一的钢材少68288万美元。服装及衣着附件出口总值已从第三位退居第四位。
湖南纺织品服装生产经济效益差。据《湖南统计年鉴2007》, 2006年湖南全部国有及年主营业务收入500万元以上的非国有工业企业的工业增加值率和每百元销售收入实现的利税, 纺织业仅28.67%和3.89元, 纺织服装、鞋、帽制造业仅31.18%和11.80元, 而烟草制品业为80.45%和73.53元。
二、湖南必须高度重视发展纺织品服装业
1、湖南拥有原料优势。
湖南是农业大省。2006年稻谷产量2319.7万吨, 居全国第一;麻类产量14.6万吨, 居全国第二, 仅次于黑龙江;棉花产量24.8万吨, 居全国第八。纺织品服装需要消耗大量麻类和棉花, 湖南土壤、气候条件适宜麻类、棉花生产, 湖南拥有发展纺织品服装业的原料优势。
2、发展纺织品服装业有利于就业问题的解决。
湖南是人口大省, 同时城市化水平低, 农村剩余劳动力多, 发展纺织业, 不仅有利于实现农民在农村的就业, 而且有利于吸纳农村剩余劳动力, 也解决城镇就业问题。2006年湖南6342万人, 居全国第七;城镇人口比重38.71%, 居全国第二十, 全国43.90%。纺织品服装是劳动密集型产业, 是湖南重要的就业行业。就业问题的解决十分重要, 我们要树立“就业优先”思想。
三、湖南纺织业发展步履艰难
我国纺织业对国际市场的依存度越来越高, 目前对外依存系数在40%以上, 是我国出口依存度最高的产业 (张宗英, 2007) 。中国海关统计数据显示, 2005年中国纺织品服装出口创汇超过百亿美元的省市就是浙、粤、江、沪、鲁五省市, 这五省市出口创汇就占整个纺织服装出口创汇的76% (杨晨晖, 2007) 。
纺织品服装出口环境每况愈下。人民币升值不断, 出口退税率一降再降, 反倾销此起彼伏, 贸易壁垒层出不穷。
纺织品服装的生产不尽人意。湖南纺织生产企业效益普遍较差, 企业开工不足。不少企业已停产, 原因在于技术水平不高, 缺乏竞争力。不少勉强开工, 重要目的是为了留住人员。没有强大的纺织生产企业, 没有优势品牌, 中国高价值品牌湖南寥寥无几。2006年生产服装仅14061.77件。
综合起来, 湖南纺织品服装出口环境很差, 生产状况严重不足, 步履艰难。
四、制定对策
1、明确纺织品服装业是传统支柱产业。
按照国际贸易理论, 应重点发展具有比较优势的行业。纺织业是我国比较优势明显的行业, 但对纺织品服装业有偏见, 认为现在是发展高新技术产业的时候, 纺织品服装业是传统产业, 不代表产业发展潮流, 因而倍受冷落, 致使行业面临设备老化、人才短缺、技术落后、产品品种少等一系列问题。湖南更加, 产品缺乏竞争力, 湖南的进出口公司只好出口外省产品。我国一些省明确纺织品服装业是支柱产业。作为农业大省的湖南, 农产品资源丰富, 发展纺织品服装业条件好, 不应该放弃已具有比较优势和较强国际竞争力的纺织品服装业。在相当长的时期内, 湖南把纺织品服装业确定为传统支柱产业是十分必要的。
2、贸工一体化。
湖南纺织企业, 包括出口企业和生产企业, 多是单枪匹马闯天下, 形成不了拓展市场的合力, 没有形成引导纺织业发展的产业链。政府可以进行总体规划, 进行行业指导。可以以经济实力强、效益好、发展趋势好的外贸企业为龙头, 联合生产企业, 形成产业链, 形成规模优势、结构优势、市场优势, 锯造纺织航空母舰, 增强竞争力, 发展壮大整个行业。
3、实施品牌战略, 提高产品竞争力。
湖南的纺织品服装竞争力低下, 影响农民, 影响加工, 影响出口。我们要制定品牌战略, 奋力打造著名商标、驰名商标。通过实施技术化、信息化、生态化, 促进品牌的生成和竞争力的提高。
4、设立长沙出口加工区。
截至2008年2月, 全国已批准设立了50个出口加工区, 主要分布在长三角、珠三角, 中部地区省会城市中武汉、郑州、南昌也已设立出口加工区。
纺织品抗菌整理剂研究进展 篇6
1 纺织品用抗菌剂的分类
抗菌剂是纺织品抗菌整理的重要成分,纺织品用抗菌剂有多种分类方法[4]。根据杀菌或抑菌作用的不同,抗菌剂可以分为杀菌剂和抑菌剂两种。杀菌剂包括杀细菌和杀真菌两种,而抑菌剂也包括抑制细菌和抑制真菌两种。根据溶出性不同,抗菌剂又可以分为溶出性和非溶出性两大类。非溶出性抗菌剂一般为化学键合在纺织品上的抗菌剂,不会因为洗涤而流失,具有持久的抗菌活性;而溶出性抗菌剂是靠缓慢释放到环境中的抗菌剂起杀菌或抑菌作用,对环境有一定的影响,抗菌效果也会随着洗涤次数增加而不断减弱。按照抗菌剂与纤维结合方式的不同,抗菌剂又可以分为直接吸附型、交联结合型和反应结合型3类。其中直接吸附型抗菌剂靠与纤维的直接亲和力(分子间的范德华力、氢键、离子键等)实现抗菌剂分子与纤维分子的结合。交联结合型抗菌剂是为了提高抗菌织物的耐洗性而将交联树脂(也称交联剂)混入直接吸附型抗菌剂中,或使用时将直接吸附型抗菌剂与交联剂拼用。这类抗菌剂可依靠抗菌剂和纤维的直接亲和力与纤维分子结合,也可以借助交联剂的架桥作用将抗菌剂、交联剂、纤维分子三者结合起来。国内外的抗菌整理剂大部分是这种类型,其工作重点是筛选手感较好的交联剂和满足印染后整理工艺要求的抗菌剂及其合适的配方。反应结合型抗菌剂的分子结构中含有反应性活性基团和抗菌基团,依靠抗菌剂的活性基团与含活泼氢的纤维分子以共价键结合而将抗菌剂固定于织物表面,固定于织物表面的抗菌活性基团有杀灭或抑制细菌和真菌的作用。反应结合型抗菌剂与纤维分子以共价键结合,不会从纤维分子中溶出,故耐洗性好,整理后的织物手感和吸湿透气性好,可满足高档抗菌纺织品的要求。但是这类抗菌剂开发困难,代表织物抗菌整理技术的前沿水平及发展方向。按照结构的不同,抗菌剂可分为有机类、无机类和天然生物抗菌剂3大类型。无机类抗菌剂主要是贵重金属离子及金属氧化物纳米粒子;有机类抗菌剂主要包括有机季铵盐、聚六亚甲基双胍、氯代酚、卤胺化合物、壳聚糖、甜菜碱等,具有见效快、杀菌能力强的特点;天然生物抗菌剂来源于生物体,主要包括多糖、多肽及糖肽聚合物类物质等[5]。纺织品用天然抗菌剂以壳聚糖及其衍生物为主。
2 抗菌整理剂的国内外研究现状
2.1 纳米银及银离子
虽然近年来也有铜离子及其复合物用于纺织品抗菌整理[4,6],但实际上纺织品常用的金属抗菌剂主要是Ag及其化合物。银离子属于溶出型抗菌剂,在使用过程中,缓慢释放的金属离子可破坏细菌细胞膜或与细菌酶蛋白的巯基等基团结合,破坏酶的活性而抗菌[5]。Gorensek等采用80nm银处理纺织品后,获得了对金黄色葡萄球菌抗菌率98%的抗菌纺织品,但洗涤10次后,其抗菌率仅保持60%,经纳米银处理的棉布,颜色也发生了很明显的变化[7]。Shukla等[8]制备了含纳米银或银离子的抗菌防臭纺织品,洗涤10次后也仅有70%的抗菌率。Wu等将尼龙或聚酯纺织品浸入到Ag/SiO2或AgNO3溶液中2h以上,通过压扎,Co-60射线辐照处理得到高抗菌的含纳米银抗菌纺织品,但经水洗后,Ag含量损失近90%[9]。Perelshtein等[10]以超声辐照法将平均粒度为80nm的纳米银沉积到(尼龙、聚酯、棉)纺织品上,该法工艺简单,高效抗菌,涂层可以耐20次40℃的温水洗涤。超声辐射法并没有在纺织品和银之间产生新的化学键,纳米银和纺织品的结合实际上属于物理吸附机理。
2.2 TiO2光催化抗菌剂
具有良好的光催化活性的锐钛矿型纳米TiO2吸收波长小于385nm的近紫外光波后,其价带中的电子会被激发到导带,形成带负电荷的高活性电子,同时在价带上也产生了带正电荷的空穴。分布在TiO2表面的空穴可将吸附在表面的OH-和H2O氧化成羟基自由基(·OH)。而高活性电子有很强的还原能力,可将TiO2表面的氧(O2)还原成超氧离子自由基(·O2-)[11,12]。·O2-和·OH有很强的氧化能力,可不加选择地将能产生恶臭的有机物氧化降解成无毒的二氧化碳和水等无机物[13];可与生物大分子如脂类、蛋白质、酶类以及核酸大分子反应,直接损害或通过一系列氧化链式反应而对生物细胞结构产生广泛的损伤性破坏[14]。因此,锐钛矿型纳米TiO2具有优良的抗菌防霉、消臭、防污功能,具备起效快、消灭彻底、稳定性好等优点。其抗菌谱比金属离子的抗菌谱更广[15]。但有文献报道直接应用锐钛矿型TiO2会导致纺织品、有机涂层、塑料以及纸等材料发生光催化降解反应[11]。为降低光催化降解织物的不利影响,有研究者采用磷灰石包覆的TiO2整理棉织物,细菌和有毒化合物可被高多孔性立即吸附,所以仍可被纳米TiO2光催化分解。在黑光(小于385nm)或可见光的条件下,磷灰石包覆的TiO2整理棉织物具有明显的抗菌活性[12]。
2.3 季铵盐
在溶液中,季铵盐化合物的季氮原子所带的正电荷可破坏微生物细胞膜,使蛋白质变性以及破坏细胞结构[16]。通过季铵阳离子和纺织品上的羧基、磺酸基等阴离子间的离子键作用,季铵盐可在接近沸点的条件下直接浸染到含有羧基、磺酸基等阴离子基团的聚酯纺织品上[17]。由于羊毛上残留的谷氨酰和天冬氨酰残基也含有羧基,用十二烷基氯化吡啶处理的羊毛纺织品可以耐洗涤10次[2]。Soares等[18]采用甲基丙烯酸缩水甘油酯和1,4-二氮杂双环(2,2,2)辛烷单阳离子盐衍生物自由基聚合的方法制备了对金黄色葡萄球菌99%抗菌率的抗菌纺织品,但是织物的径向断裂强力下降了12%。Kim等用带羧基的染料分子处理尼龙,再以染料分子作为桥联点,通过染料分子的羧基与季铵盐之间的强离子键作用制备了较耐洗涤的抗菌纺织品[19,20]。为提高季铵盐抗菌剂的耐洗性,探索可固定化非溶出性纺织品用季铵盐抗菌剂,邹海清等[21]合成了带有环氧等活性基团的季铵盐抗菌剂WS-8810,通过环氧基团与纤维中的羟基、氨基等活泼氢基团反应,将季铵盐抗菌剂固定于纺织品上,可较大地提高其耐洗性。但该制备技术和整理工艺复杂,需要在高温下进行,会对纤维本身的断裂强力等性能产生不利影响。另外,WS-8810为黄色至棕黄色粘稠液体,易使纺织品变色,从而影响纺织品本身的色泽。Dow-Corning公司开发的带有反应性硅氧烷基团的有机硅季铵盐类抗菌整理剂(AEM-5700),提供了可固定化非溶出性纺织品用抗菌剂的新途径[22]。AEM-5700可在纤维表面以共价键和静电结合方式构成耐久性优良的抗菌防臭涂层[2]。带正电荷的季铵盐基团吸引带负电荷的细菌、真菌和酵母菌等,束缚它们的活动自由度,抑制其呼吸功能,即发生“接触死亡”,可以赋予纺织品优秀的耐久性抗菌性能[2]。
2.4 卤胺化合物
卤胺化合物指含有N-X键(X为Cl或Br)的化合物,可以由含有胺、酰胺或者酰亚胺基团的化合物经次卤酸盐等氧化剂作用而得。由于N-Br键不稳定,容易分解,因此实际使用中常用氯胺化合物。氯胺化合物中的N-Cl键在水作用下会缓慢分解,释放出具有氧化作用的Cl正离子,可以杀死病菌等微生物,同时化合物中的N-Cl键被还原为N-H键。经次氯酸盐漂洗后,N-H键又可以被氧化为N-Cl键,重新获得杀菌功能[2]。卤胺化合物抗菌剂具有杀菌速度快、稳定、长效、杀菌效率高、抗菌功能可再生等优点,可以在很短的时间内杀死绝大部分葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓假单胞菌等常见病菌,甚至对某些病毒也有杀灭作用[23,24]。为提高抗菌整理剂的抗菌效率和耐洗性,Ren等将含乙烯基团的卤胺单体在棉纤维上聚合形成一层优异耐洗性的抗菌涂层[25,26];也尝试了以1,2,3,4-丁烷四羧酸(BTCA)为交联剂,将含有双羟基卤胺化合物化学键合到棉纤维上[26];还通过合成含有硅氧烷基团的卤胺化合物,利用硅氧烷水解生产的硅醇基与棉纤维上的羟基反应而将卤胺化合物化学键合到棉纤维上,形成一种纳米涂层,从而获得持久高效的抗菌活性棉纺织品[3,27]。Sun等[23]将甲基丙烯酰胺接枝到棉纤维素上,再用次氯酸钠漂白处理,部分酰胺基团转变为稳定的氯胺,获得了耐洗涤可再生的高效抗菌和抗病毒的功能棉纺织品,在3min内可以杀死108CFU/mL以上的大肠杆菌金黄色葡萄球菌和白色念珠菌,在5min内可以杀死106PFU/mL的MS2噬菌体病毒。织物的抗菌功能在经过至少50次标准洗涤后仍能得到保持,一旦抗菌性能减弱,可通过氯水漂洗重新获得抗菌功能,并且其抗菌性在经过至少11次氯漂循环后仍能够恢复。
2.5 三氯新
三氯新属氯代酚类物质,又名三氯生,通过阻止脂质合成抑制微生物的生长,对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌和病毒具有极强的抑制和灭杀作用,广泛地应用于日化、纺织、建材和塑料等行业[28]。三氯新抗菌效果好,具有较好的耐久性能和耐热性能,不影响织物的手感和外观[15]。为了降低三氯新的溶出性,实现持久抗菌,Orhan等以1,2,3,4-丁烷四羧酸和柠檬酸作为交联剂用三氯新整理棉织物,获得了可耐洗50次的抗菌织物[29]。Lu等将三氯新插入环糊精的疏水空腔中形成包合物,包埋于聚合物膜或纤维中[30]或将三氯新包覆在微球中形成胶囊用于粘胶纤维上[31],还可以通过熔融共混[32]或悬浮聚合法[33]将三氯新直接掺入到聚合物中。由于三氯新耐热性较好,可用于后整理阶段加入或在纤维挤出过程加入。三氯新的细菌耐药性已经成为备受关注的问题[22]。此外,三氯新与漂白剂反应会生产有毒氯化物衍生物[15]。当暴露在有阳光(紫外线)的环境中,三氯新分解成强烈致癌物质2,8-二氯二苯并-对-二噁英。出于健康和环境问题考虑,欧洲一些主要零售商和政府正在考虑或已经禁止三氯新用于纺织品和其他相关产品中[2]。在日本早已禁止三氯新用于服装[15]。
2.6 聚六亚甲基双胍盐酸盐(PHMB)
PHMB是一种平均分子量约2500Da的聚六亚甲基双胍类多分散性混合物[2]。PHMB可以破坏细胞膜的完整性,其活性随着聚合度的增加而增加。在漂白或丝光等预处理过程中,棉纺织的葡萄糖单元会氧化产生一些阴离子羧基,PHMB可以与羧基通过离子相互作用而固定于纺织品上,从而提高其抗菌活性的持久性[3]。Payne采用PHMB处理棉布,再用强酸处理以增加耐洗性并克服纤维素织物泛黄。PHMB可在中性pH和室温下直接浸染到棉纺织品上,还可经轧-烘-焙加工工艺将PHMB附着到衣物上[2]。通常认为PHMB是通过离子相互作用以及氢键作用而附着于棉纺织品上。经活性染料染色的棉纺织品会产生一定量的羧基、磺酸基等阴离子基团,可进一步提高棉纺织品和PHMB离子键合作用,但强的离子键作用可能会降低PHMB的释放速率,进而降低抗菌率[34,35]。Arch化学公司开发了含有16个双胍单元聚合物PHMB并用于纺织品抗菌,高分子量可以增加分子中的阳离子座,从而增强其与纺织品表面阳离子的键合作用,提高其抗菌活性[2]。
2.7 壳聚糖
由几丁质经过脱乙酰化而得的壳聚糖及其衍生物可抑制多种细菌、真菌和病毒的生长繁殖,具有毒性低、成膜性好、生物相容等优点。通常认为壳聚糖的氨基阳离子与构成微生物细胞壁的唾液酸磷脂等阴离子相互吸引,束缚微生物的自由度,阻碍其代谢、繁殖。低分子量的壳聚糖可侵入微生物细胞内,阻碍微生物的遗传因子由DNA向RNA复制,阻碍微生物的繁殖。也有人认为,壳聚糖分子的正电荷和细菌细胞膜上负电荷的相互作用使细胞内的蛋白酶和其他成分泄漏,而起到抗菌、杀菌作用[36]。壳聚糖的羟基及氨基可与纤维素纤维的羟基形成分子间氢键,壳聚糖的溶剂稀酸也可以作为两者的交联剂。李瑞萍等将季铵盐化的壳聚糖和多元羧酸混合整理棉织物,在织物表面形成一层壳聚糖抗菌保护层,获得优良的抗菌效果,但整理后棉织物白度稍有下降,其撕破强力下降了36%[37]。李秀丽等将氨基胍化的壳聚糖用于整理纯棉织物,其制备方法简单,原料丰富,反应条件温和,副反应少,但经壳聚糖双胍盐酸盐整理后的棉织物断裂强力下降了12%~15.4%,手感也有所变差[38]。为增强壳聚糖/棉纺织品的相容性,提高耐洗涤性。El-Shafei等用羧甲基化壳聚糖与阳离子化的棉纺织品通过离子交联反应获得抗菌纺织品,可明显提高折皱回复度、抗菌性和润湿性,而不损伤其力学强度[39],但并未提及产品抗菌性的持久性[39]。羧甲基改性的壳聚糖在水中羧基会电离而显电负性,可能会与壳聚糖的氨基阳离子相吸而影响氨基阳离子的有效浓度,故羧甲基化壳聚糖的抑菌效果要比未改性壳聚糖和羟乙基乙基醚壳聚糖稍差[37]。Alonso等以柠檬酸为交联剂,磷酸二氢钠为催化剂,在紫外光辐照下,将壳聚糖接枝到棉纺织品上,赋予棉纺织品明显的抗菌性能[40]。该法以多元羧酸为桥联点,将壳聚糖以酯键的形式化学键合到棉织物上。但是日常使用的洗涤剂多为碱性,酯基在碱性水溶液的洗涤过程中极易水解断裂,进而影响其抗菌功能的持久性。Hu等采用硝酸银和壳聚糖制备了壳聚糖包覆纳米氧化银棉纺织品用的乳液抗菌剂。在碱性条件下壳聚糖不溶于水,所以壳聚糖包覆氧化银纳米粒子不溶于水,故经整理的棉纺织品可以耐洗涤20次而抗菌活性基本不变,但纺织品有发黄的现象[41]。
2.8 有机硅甜菜碱
甜菜碱是在同一结构单元中同时含有阳离子基团(如季铵盐)和阴离子基团(如磺酸、羧酸等)的两性有机材料[42,43]。近年来,笔者制备了一种无毒无刺激的带有反应性官能团的有机硅甜菜碱抗菌剂[44],并采用该抗菌剂整理棉织物获得了一种持久抗菌的抗菌纺织品,其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率在99%以上。反应性的硅氧烷基团水解后形成的硅羟基可以与棉纤维上的羟基反应,从而化学键合在棉纺织品上,形成一层稳定的抗菌涂层[45]。该技术所得抗菌织物经常规洗涤50次后,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抗菌率仍在90%以上,优于纺织业的AAA标准级[45]。棉纺织品经该项技术整理后还可较大幅度地提高织物的断裂强力(最大可提高22%)和亲水性[45],而不会影响织物本身的色泽和透气性。笔者认为该项技术有望成为纺织品抗菌整理发展的一种新方向。
3 抗菌整理剂的比较及理想特征
抗菌纺织品不应以破坏人体皮肤黏膜的微生态环境平衡为代价,一旦该平衡被打破,可能导致皮肤感染或其他疾病,甚至严重威胁人类的自身安全和经济的可持续发展。如果穿着制备不良、不断释放抗菌药物的抗菌织物,破坏了人体毛孔及皮肤的正常菌群的平衡,将使皮肤失去固有的抗御外来微生物侵害的屏障作用,从而降低机体免疫力。低剂量抗菌药物的长期应用可诱导微生物变异,增加产生耐药性的概率[46]。王俊起等提倡禁止使用抗生素作为纺织品抗菌整理剂,并要求抗菌剂不能有较高的溶出性[46]。
目前纺织品抗菌市场鱼龙混珠,产品质量良莠不齐。一些抗菌剂在实际应用过程中渐渐暴露出许多不容忽视的问题。常用的纺织品抗菌剂的抗菌机理及其优缺点如表1所示。
综合起来,纺织品抗菌整理剂的理想特征[2,5]为:(1)具有优良的抑制、杀菌、消毒和除臭的功能,对细菌和真菌具有广谱抗菌效果;(2)抗菌效果持久性强,耐漂洗、干洗和常规洗涤剂的洗涤,耐日晒,可熨烫;(3)对人体不产生毒副作用,不污染环境;(4)不影响纺织品本身的品质,不损伤纤维的断裂强力和断裂伸长率,不影响织物的本身色泽,对织物的透气性和吸湿性无负面影响,不影响其他纺织助剂的功效;(5)抗菌剂的使用方法简便、成本低,与其他整理剂相容性好;(6)抗菌剂应与织物有较强的附着力或能化学键合于织物上,溶出性小,不破坏人体皮肤黏膜的微生态平衡。
4 结语
抗生素的滥用已是不争的事实,造成全球有害病菌成泛滥之势,近期极具耐药性的NDM-1就是滥用抗生素催生的恶果。纺织品抗菌整理旨在为人们提供卫生、无异味和免受微生物攻击的织物。因而,除医疗卫生特殊需求产品外,采用抗生药物来整理织物以片面追求纺织品的高抗菌效果,笔者认为这种为追求高抗菌效果而忽视人类自身安全的做法是极不可取的。商业纺织品中应用的大部分杀菌剂都会诱使细菌产生耐药性,导致在临床使用时对特定抗生素的耐药性增强。建议国家进一步提高抗菌纺织品的标准,要求纺织品用抗菌剂不能对人体有毒副作用,不能有溶出性,否则日积月累将会对人身健康带来安全隐患,也会给环境造成压力。因此,从安全角度来说,一般要求抗菌剂容易固定于纺织品上而不溶出,并要求其固定化作用不受常用碱性洗涤剂的洗涤影响而降低。探索纺织品抗菌剂低碳绿色合成工艺路线和节能环保整理技术,开发对环境和人体安全无毒副作用、高效抗菌防霉且对纺织品的断裂强力、吸湿性和透气性无负面影响的新型抗菌剂是纺织品抗菌整理的发展趋势。
摘要：综述了纺织品抗菌整理剂的分类以及纳米银、二氧化钛、季铵盐化合物、聚六亚甲基双胍、三氯新、卤胺化合物及壳聚糖等抗菌剂的作用机理及其优缺点,并阐述了纺织品抗菌剂的理想特征和未来发展趋势。
智能纺织品研究 篇7
1 我国纺织品出口贸易企业发展现状
1.1 我国纺织品出口贸易的主要方式
贸易方式是指国际贸易中买卖双方所采用的各种交易的具体做法, 据商务部网站统计, 2009年全国全年纺织服装品累计出口金额1670.74亿美元, 其中一般贸易占出口总额的72%, 是纺织品贸易出口的主体, 其次是加工贸易, 约占贸易总额的二成。由于历史原因, 我国纺织品出口市场相对集中, 大部分集中在欧盟、美国和日本三国合计占同期我国纺织服装出口总值的50%以上。从贸易方式上看基本上属于给别人做OEM贴牌生产和加工贸易, 这样虽然避免了直面市场的风险, 中国庞大的人口基数提供的大量可选择的低廉劳动力, 是我国OEM企业起步的最初推动力, 专心专意地做OEM, 虽然赚的利润并不高, 但是如果企业能维持较为长期稳定的主要客户关系, 并且保证制造生产的质量, 还是能维持企业的生存和发展的, 至少可以在某个市场占据一定的地位。但是要保持我国在OEM生产上的优势, 仅仅依靠低成本是不够的, 我国绝大多数纺织加工企业缺乏自主创新能力, 这使得中国制造只能屈居于国际垂直分工的末端, 大量低档次的纺织品服装处于不利的国际贸易地位, 只能分得国际市场最单薄的利润份额, 并且不得不频频遭遇种种非关税壁垒限制和反倾销指控, 很容易受制于人[1]。
1.2 我国纺织品出口企业具有一定的竞争优势
根据波特的竞争力理论, 企业竞争优势的形成以及竞争战略的定位, 是在充分考虑自身资源禀赋、外部环境等因素的基础上, 可采取低成本扩张战略、差异化战略与市场集中战略。纺织业作为劳动力密集型产业之一, 劳动力的工资成本和劳动力的胜任力对纺织业成本竞争优势的形成具有决定性作用。当前, 中国纺织业在国际市场上的竞争优势表现在成本、规模等方面, 这依赖于国内丰富的廉价劳动力资源。我国是一个发展中国家, 具有丰富的劳动力资源, 与亚洲、南美洲、非洲的多数发展中国家相比, 我国劳动力素质具有明显的比较优势。加之, 国内社会经济政治的长期稳定, 使得我国纺织业在国际市场上保持了长期的竞争优势, 出口额从1998至2008年均呈现持续稳定增长, 2008后尽管受全球金融危机的影响增长速度有所放缓, 但我国纺织服装进出口总额仍保持了增长态势, 足以证明我国纺织业具有一定竞争优势。但同时也必须意识到在纺织品全球价值链中, 上游的研发与下游的市场销售环节均属于技术或资本密集型产业类别, 发达国家凭借自身雄厚的资金实力和研发能力, 占据了利润率丰厚的研发、销售环节, 而中国的竞争优势仅局限于中间的生产环节, 利润率较低[2]。
1.3 金融危机下我国纺织品出口额下降明显
从2008年7月起, 美国的次贷危机日趋严重, 逐渐演变成全球金融危机。从那时起, 国际油价开始下跌, 我国国内合成化纤及其他纺织品原料的价格也开始回落, 并且回落的速度加快, 到2008年12月, 绝大多数合成化纤及其他原料的价格低于2003年的水平, 甚至个别原料价格跌回到十年之前的水平, 到2008年底, 国内纺织品服装出口额为1732.2亿美元, 同比仅增长了7.8%, 增速较上年同期下滑了11个百分点, 若考虑人民币升值的影响, 实际上国内纺织品服装出口呈负增长, 另外, 受2008年取消了对欧出口纺织品配额限制和人民币对欧元相对贬值的影响, 中国出口欧盟的纺织品服装额增幅加大, 2008年我国对欧盟出口纺织服装388.4亿美元, 同比增长37.9%, 但随着人民币对欧元升值加快, 以及欧盟经济形势恶化, 纺织品服装对欧盟出口额单月的增速从5月份起逐月回落。金融危机对纺织品服装国际需求的影响并不限于美国市场, 在全球化环境下各国经济联系紧密, 欧洲、东亚等国家和地区都受到不同程度波及, 市场需求不振带来的是中国纺织品出口总量下降[3]。
1.4 我国纺织品出口利润大幅下滑
当前, 国际金融危机对我国纺织行业带来的冲击远未结束, 纺织服装出口回暖的基础尚不稳固, 出口仍面临着许多困难, 长期靠贴牌加工出口的中国纺织业, 因利润微薄仍难以抵御市场风险的冲击。2011年以来, 受人民币升值、出口退税率调整、原材料成本上涨、劳动力成本增加等因素影响, 一些低附加值、资源性工业品出口难度加大, 大多数纺织品出口企业明显感受到传统出口竞争优势的削弱。首先, 根据相关测算, 人民币每升值1%, 棉纺织、毛纺织、服装行业的利润率将分别下降3.19%、2.27%和6.18%。许多订单已经或准备转向更具成本优势的周边国家和地区, 人民币升值预期与贸易磨擦不可避免地在新的一年中继续成为阻碍出口的“绊脚石”。另一方面, 工人对工资、福利的要求提升迅速, 以纺织大省山东为例, 月薪1500元仍然留不住人, 熟练工的数量缺乏和不稳定严重影响了企业接单生产。同时, 受到市场和竞争对手的双重挤压, 产品价格难以提升[4]。2009年纺织产品的出口价格整体出现下降, 对主要市场的纺织品价格全部负增长。而国内, 通胀预期高涨, 生产成本提升成定局, 资源型商品和原材料的价格将全面提升。2009年末至2010年, 全国范围内水、电、煤、油、气的价格全部上调, 原辅材料价格上涨和终端市场降价加大企业经营压力。而在外需不振的情况下, 出口纺织服装议价能力较弱, 欧美市场采购商压价严重, 行业削价竞争愈发激烈, 部分产品出口均价下降幅度超过10%, 行业持续盈利能力面临严峻挑战, 利润空间将面临更加残酷的挤压, 因此, 迫切要求我国纺织出口企业进行产业转型, 扭转被动局面。
2 我国纺织品出口企业转型升级对策
2.1 努力提高企业技术创新能力和产品层次
纺织服装出口企业应积极进行技术改造与研发, 尤其是传统的劳动密集型产业, 应以技术改造为突破, 提高生产效率、降低生产成本, 逐渐转向资本技术密集型企业。加大机电一体化先进纺织机械和高性能纤维的引进、研发与应用, 学习和借鉴先进国家与地区在产品研发设计、质量管理及品牌推广等方面的经验, 逐步建立起从原材料到产品全过程开发体系, 打造集产品设计、打样、制版、测试、生产、渠道于一体的出口产业链, 提升我国纺织出口企业产品整体的附加值, 从而适应国际化竞争的需要。另外, 在技术创新支撑下, 现有的贴牌生产企业应积极实施品牌战略, 根据市场需求选择差异产品创立自有品牌, 逐步从简单的OEM (贴牌加工) 向ODM (委托设计生产) 和OBM (自有品牌营销) 转变。在浙江纺织界, 一些有远见的OEM企业也已经开始逐渐向ODM企业转型, 如浙江的茉织华服装公司就是通过将制造优势转变为设计优势。
2.2 大力开发新兴市场
我国纺织品企业出口市场过于集中, 不利于风险降低。因此, 纺织品出口贸易企业应在巩固美欧等传统市场的同时, 加快实施市场多元化战略。在积极开拓南亚、中东、中亚、南美、东欧和非洲等新兴经济体和发展中国家出口市场的同时, 企业也要重视开发国内市场, 目前中国已成为继美国之后的世界第二大消费市场, 开发国内市场对纺织品出口企业来说将会带来更大的机遇。这就要求我国纺织品出口企业必须积极培育自身的市场营销能力, 这有助于掌握经营的主动权。对有实力的制造企业, 可在进行代工的同时尝试树立自己的品牌, 并积极构建自己的销售网络。对中小型制造企业, 营销重点应提高产品质量、加强售后服务和新产品开发等。另外, 中小企业还可与贸易类进出口企业合作, 弥补海外竞争能力弱的缺点, 同时, 积极利用官方相关网站加强对产品的宣传, 努力发展自己的营销网络。
2.3 积极实施走出去战略
推动企业国际化经营, 引导有条件的企业走出去, 采取直接投资、参股、建立战略联盟等形式直接利用国际市场和资源发展产业, 支持企业在国外设厂和联合办厂、收购企业、设立贸易公司和原料基地, 利用各种区域性优惠安排, 并且绕过贸易壁垒, 规避贸易风险。通过走出去发展, 提高对国际消费市场的支配力, 改善中国纺织品在全球价值链中的地位。世界经济已经进入了品牌竞争的时代, 拥有国际品牌企业比生产制造企业分享了更多的附加价值。在全球产业价值链上, 我国总体上处于分工的低端, 存在着国际名牌少、品牌价值低的问题。在国家市场上开展品牌国际经营, 是我国纺织品出口企业提升价值链的重要内容。
3 结语
加入WTO以来, 我国对外贸易特别是出口贸易的高速发展, 给其他国家带来较大的竞争压力, 一些国家针对中国产品发起反倾销、反补贴及保障措施调查, 挑起贸易摩擦。国际金融危机之后, 欧美等国的贸易保护主义不断加剧, 迫切需要政府部门和纺织行业协会出面, 全面部署统一协调出口反倾销、反补贴和保障措施以及特保应诉的各项工作, 建立健全出口应诉机制, 为企业保驾护航。同时, 我国纺织行业协会应在收集全球市场关于纺织品生产、销售、贸易政策等方面信息的基础上, 建立预警信息资料库, 并及时将相关信息给纺织品出口企业与政府, 发挥了协调、监督、维权、服务的功效, 形成政府、行业协会、出口企业的良性互动关系。但我国纺织品出口企业要真正走出困境, 不能单纯依赖国家政策扶持, 只有通过深度挖潜增效, 主动淘汰落后产能, 通过科技研发、技术创新、品牌建设, 积极参与产业链上游的国际竞争, 借金融危机之机将“中国制造”变成“中国创造”, 牢牢抓住“微笑曲线”的两端, 即设计、研发和品牌、营销, 在制造环节中提升和转移, 着力提高产品科技贡献率和品牌贡献率, 真正实现从纺织产业大国向纺织产业强国的转变。
摘要：随着国内外环境的变化, 劳动力成本逐步提高, 贸易壁垒日益频繁, 国际竞争更加激烈, 我国传统纺织品贸易的发展面临日益增大的压力。因此, 需要切实提高我国纺织品出口贸易的质量和效益, 及时引导企业从数量向质量转型, 提高产品附加值。
关键词：纺织品,加工企业,转型
参考文献
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[2]鹿朋.纺织服装业升级模式的国际比较与启示:区域生产网络的视角[J].北京科技大学学报 (社会科学版) , 2008, (1) .
[3]高峰.全球价值链的微观视角:基于企业层面的综述[J].商业研究, 2009, (5) .