棉4.0
——智能棉

M. Finke

Tailorlux 公司(德國(guó))

在工業(yè)4.0環(huán)境下，“可追溯性”成為人們常掛在嘴邊的一個(gè)詞，并且正逐漸成為紡織行業(yè)的一大特色?？沙掷m(xù)采購(gòu)變得越來(lái)越重要，尤其是在高端紡織品領(lǐng)域。70%的消費(fèi)者非常重視企業(yè)對(duì)保護(hù)環(huán)境的承諾。甚至有75%的消費(fèi)者表示，如果他們了解可持續(xù)產(chǎn)品的積極影響或能夠相信這一理念，他們將傾向于購(gòu)買可持續(xù)產(chǎn)品。與此同時(shí)，貿(mào)易商想確切地了解供應(yīng)鏈中正在發(fā)生的事情，或者掌握原材料的確切來(lái)源在哪里。紡織行業(yè)眾所周知的采購(gòu)丑聞，尤其是與高端產(chǎn)品有關(guān)的丑聞，不僅使消費(fèi)者感到不安，而且使零售商乃至上下整合的紡織制造商感到不安。

1 發(fā)光顏料用于產(chǎn)品保護(hù)

2009年，德國(guó)Tailorlux公司成立。公司的宗旨是利用磷光體的特殊技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品保護(hù)。該技術(shù)使用經(jīng)特殊校準(zhǔn)的手形傳感器，可讀取客戶產(chǎn)品特定的發(fā)光特征。這一技術(shù)很快在塑料和汽車行業(yè)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)上的突破。

“光學(xué)指紋”(目前為Tailorlux的商標(biāo))的目標(biāo)始終是在現(xiàn)有生產(chǎn)過(guò)程中盡可能早地成為要保護(hù)的產(chǎn)品的一部分，同時(shí)又不影響產(chǎn)品特性和生產(chǎn)過(guò)程。與已知的產(chǎn)品保護(hù)系統(tǒng)(如包裝上的全息標(biāo)簽)相比，通過(guò)將特性顏料(圖1)與原材料融合實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)品本身就是產(chǎn)品保護(hù)特性的載體，因此可以自行驗(yàn)證。

圖1 Tailorlux顏料

通過(guò)對(duì)單絲和聚酯短纖維的標(biāo)記，Tailorlux公司進(jìn)駐紡織領(lǐng)域。

隨著德國(guó)聯(lián)邦基金會(huì)(DBU)對(duì)有機(jī)棉可追溯性和量化資助項(xiàng)目的采用和實(shí)施，為實(shí)現(xiàn)整個(gè)紡織品供應(yīng)鏈中從原料到最終產(chǎn)品對(duì)棉花的自動(dòng)匹配與數(shù)據(jù)庫(kù)可追溯，棉4.0設(shè)想應(yīng)運(yùn)而生。

2 效率是基礎(chǔ)

產(chǎn)品標(biāo)記首先應(yīng)與產(chǎn)品匹配。尤其是在經(jīng)過(guò)認(rèn)證的有機(jī)棉領(lǐng)域，某些棉花添加劑極為重要。難以解釋的一點(diǎn)是，為什么一方面在有機(jī)棉生產(chǎn)國(guó)(如印度)種植有機(jī)棉時(shí)，要盡可能地遠(yuǎn)離常規(guī)棉花的種植和收獲以避免污染，而另一方面又要添加人工DNA進(jìn)行標(biāo)記。

各種標(biāo)準(zhǔn)對(duì)認(rèn)證都有嚴(yán)格的要求，只有在滿足某些監(jiān)管條件時(shí)才授予證書。目前使用最廣泛、最受認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)GOTS，對(duì)允許的添加劑有嚴(yán)格的要求。

Tailorlux公司的光學(xué)指紋基于發(fā)光物質(zhì)，如一些化學(xué)惰性和毒理學(xué)無(wú)害的無(wú)機(jī)物質(zhì)。由于紫外光的發(fā)射強(qiáng)度極高，因此僅需極低用量的顏料即可實(shí)現(xiàn)傳感器的可靠測(cè)量。 因此，被標(biāo)記物的標(biāo)記物質(zhì)用量極低，明顯低于有機(jī)標(biāo)準(zhǔn)中可容忍的污染閾值。

以極少量的纖維標(biāo)記確保產(chǎn)品的可追溯性，這在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)領(lǐng)域均具有優(yōu)勢(shì)。除了通過(guò)少量的材料即可實(shí)現(xiàn)完全可追溯性，從而具有明顯的成本效益外，在紡紗過(guò)程中引入有限數(shù)量的異形纖維，對(duì)半成品和成品物理性能的影響也很小。無(wú)需其他纖維的摻入，可在免去了昂貴的雙組分紡絲的同時(shí)，使標(biāo)記絲的引入成為可能。

3 產(chǎn)品標(biāo)記引入

將顏料摻入準(zhǔn)備好的纖維中以進(jìn)行標(biāo)記。這種纖維可由不同的基材組成，如黏膠、纖維素和萊賽爾纖維等。然后，通過(guò)棉紡廠的定量給料機(jī)，將化學(xué)上與棉纖維基本相同的標(biāo)記纖維引入待標(biāo)記的主體棉中(圖2)。

圖2 纖維標(biāo)記

由于標(biāo)記纖維用量少且化學(xué)上與主體棉纖維一致，因此其不會(huì)被異形纖維檢測(cè)系統(tǒng)檢出，而是如同棉纖維一樣，被進(jìn)一步加工。棉花加工的性質(zhì)確保了標(biāo)記纖維在原材料中的分布非常均勻，并且在成品織物的每個(gè)點(diǎn)都能檢測(cè)到。

4 傳感器技術(shù)是關(guān)鍵

每種跟蹤技術(shù)都有許多需克服的障礙。標(biāo)簽的成本通常是決定這項(xiàng)技術(shù)好壞的因素，但成本的效益問(wèn)題往往更為關(guān)鍵。

在當(dāng)今世界，某些情況已發(fā)生改變。不再是“大魚吃小魚”，而是“快魚吃慢魚”。 這意味著，任何可追溯技術(shù)中的關(guān)鍵因素之一是批次來(lái)源識(shí)別的潛在速度。 Tailorlux公司提供和開發(fā)的傳感器技術(shù)，可在1～3 s內(nèi)對(duì)標(biāo)記進(jìn)行驗(yàn)證(圖3和圖4)。此外，傳感器技術(shù)的使用方法也極為簡(jiǎn)單：將傳感器緊靠需測(cè)試的產(chǎn)品，按下按鈕，即可獲得測(cè)試結(jié)果。

圖3 連續(xù)式傳感器測(cè)量

圖4 Tailor Spec

這種測(cè)試的試驗(yàn)樣本量也不產(chǎn)生任何成本，相反，在整個(gè)供應(yīng)鏈中進(jìn)行的許多測(cè)量都是非常有用的。正如“棉4.0”一詞所闡述的，測(cè)量結(jié)果不僅對(duì)“地勤人員”可見，而且可以觸發(fā)適當(dāng)?shù)牟僮鳎姑看螠y(cè)量的數(shù)據(jù)都發(fā)送到云空間中，并允許對(duì)所進(jìn)行的所有測(cè)試與測(cè)試結(jié)果進(jìn)行概述。這可確保完全的透明度和最大的安全性。

Tailorlux公司提供的不同類型的傳感器(手持式和串聯(lián)式)可滿足兩個(gè)關(guān)鍵需求：由受過(guò)培訓(xùn)的人員隨時(shí)隨地驗(yàn)證標(biāo)記的棉花；在價(jià)值鏈的關(guān)鍵點(diǎn)實(shí)施基于機(jī)器的一致的監(jiān)控。

相比之下，依賴實(shí)驗(yàn)室分析的技術(shù)從來(lái)不真正適合于現(xiàn)場(chǎng)使用。原材料以一定的速度被加工處理，以確?；跍y(cè)量結(jié)果的供應(yīng)鏈在任何一環(huán)節(jié)都不會(huì)出現(xiàn)可能的干預(yù)。

5 智能棉：基于人工智能(AI)的集成系統(tǒng)

棉4.0的基本概念是將驗(yàn)證數(shù)據(jù)發(fā)送到云空間中，實(shí)現(xiàn)當(dāng)今世界一系列的深化發(fā)展?！皵?shù)據(jù)就是新石油”這句名言適用于多個(gè)層面。來(lái)自傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)本身對(duì)于驗(yàn)證非常重要，經(jīng)進(jìn)一步處理后，這些數(shù)據(jù)將非常有價(jià)值。

通過(guò)將云空間與持續(xù)接收和評(píng)估相關(guān)受監(jiān)控供應(yīng)鏈信息的人工智能相鏈接，可對(duì)已加工的原材料做進(jìn)一步的處理。例如，數(shù)據(jù)測(cè)量可以提供有關(guān)原材料中標(biāo)記用量的極其準(zhǔn)確的信息。這意味著基于數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)果，不僅可清楚地識(shí)別混合和摻混，還可確定加工量，并準(zhǔn)確區(qū)分原材料量和所交付產(chǎn)品量之間的不匹配(圖5)。

圖5 智能棉花之眼

6 證書認(rèn)證

基于所用顏料的化學(xué)性質(zhì)，在替代纖維中使用的標(biāo)記易于重現(xiàn)且用途廣泛。Tailorlux公司已推出一個(gè)系統(tǒng)，為生產(chǎn)商提供額外的安全性。目前，該系統(tǒng)可通過(guò)印度棉花生產(chǎn)商Chetna Organic公司正在使用的Tailor-Trust平臺(tái)，增強(qiáng)生產(chǎn)商的安全性。

用于纖維的安全顏料也可用于特定的封蠟處理。這樣，交易證書和棉花均可得到保護(hù)和驗(yàn)證。由于是雙重保護(hù)，這兩種標(biāo)記互為基礎(chǔ)，并且僅當(dāng)交易證書和棉花本身包含相同的標(biāo)記時(shí)，才可確保沒(méi)有偽造。

通過(guò)將證書驗(yàn)證作為數(shù)據(jù)流發(fā)送至云空間，平臺(tái)在生產(chǎn)者、零售商和消費(fèi)者的安全性方面獲得了另一個(gè)維度。

7 具有完全可追溯性的新產(chǎn)品線

在不久的將來(lái)，第一批具有真正可追溯性的生產(chǎn)線將面向市場(chǎng)，并基于此使完全的透明性成為可能。成功的產(chǎn)品標(biāo)簽和供應(yīng)鏈文檔可實(shí)現(xiàn)前所未有的產(chǎn)品和品牌完整性。在快時(shí)尚領(lǐng)域快速發(fā)展的時(shí)代，這已不僅僅是高端產(chǎn)品制造商所需要的。紡織工業(yè)的環(huán)境和從業(yè)人員受生產(chǎn)者和消費(fèi)者關(guān)注的這種透明度的影響。而只有完全實(shí)現(xiàn)這種透明性，某些東西才能發(fā)生改變，而且只有這樣，紡織工業(yè)的部分領(lǐng)域才能成功制造出有助于改變世界的產(chǎn)品。