淺談智能紡織品標準化進展

程光偉　龐淑婷　劉穎

摘要：紡織技術(shù)與微電子、計算機、信息技術(shù)的深度融合生產(chǎn)出智能紡織品;而作為技術(shù)密集型的智能紡織品行業(yè)無疑是我國紡織產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級的突破口之一。標準及標準化對產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有引導(dǎo)和支撐作用。論文對智能紡織品的概念、分類進行了描述，重點分析了智能紡織品推廣面臨的一些問題，以及歐盟、美國和部分國際組織在智能紡織品標準化方面的工作進展，并對未來智能紡織品標準化工作需要重點關(guān)注的問題進行分析和展望。

關(guān)鍵詞：紡織 智能紡織品 標準 標準化進展

A Brief Analysis Standardization Progress of Smart Textile

Cheng Guangwei， Pang Shuting， Liu Ying

（Jiangsu Institute of Quality and Standardization）

Abstract： The deep integration of textile technology and microelectronics， computer and information technology has produced intelligent textiles; and as a technology-intensive industry， intelligent textile will undoubtedly be one of the breakthroughs in textile industry development. Standards and standardization will promote the development of the textile industry. This paper describes the concept and classification of smart textiles， focusing on some problems faced by smart textiles promotion， as well as the standardization work of smart textiles in the EU， the United States and some international organizations， and the issues that need to be focused on the future of smart textile standardization.

Key words： textile， smart textile， standards， standardization progress

1 引言

在生產(chǎn)要素成本持續(xù)增長和供給側(cè)改革的大背景下，我國紡織產(chǎn)業(yè)在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級及產(chǎn)業(yè)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展方面正面臨著新挑戰(zhàn)。紡織技術(shù)與化學(xué)、材料、微電子、信息等學(xué)科深度交叉融合，使得紡織科技工作者研發(fā)出了智能紡織材料。

智能紡織材料是指對外界環(huán)境的光、電、力、熱等刺激能進行判別并按預(yù)定方式做出反應(yīng)的紡織材料，一般有感知功能、信息處理功能和執(zhí)行功能，即具有獲取、識別、處理和執(zhí)行信息的能力。以納米纖維材料為例，作為過濾材料并不能對外界環(huán)境的刺激產(chǎn)生任何反應(yīng)或交互作用，因而不屬于智能紡織品;但是納米織物中添加了金屬氧化物后，就具備了分解有毒化合物的功能，成為自清潔過濾材料。

智能紡織材料制備方法主要包括：（1）利用共混共聚等方法開發(fā)智能纖維;（2）將智能纖維與傳統(tǒng)纖維混紡，用智能紡織紗線制造智能面料;（3）利用智能材料對紡織材料進行改性處理;（4）將紡織材料與智能薄膜材料、電子元器件或信息處理單元進行復(fù)合，制成智能紡織材料[1-4]。按照使用場景，智能紡織品可以用在航空航天和軍工領(lǐng)域、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護、建筑以及日常生活等領(lǐng)域。除了按照使用場景劃分，還可以按照其智能屬性（物理型、化學(xué)型、分離型、生物型）或者對外界刺激的響應(yīng)方式（被動智能型、主動智能型、高級智能型）來分類[5]。

2 智能紡織品市場化面臨的挑戰(zhàn)

智能紡織品應(yīng)用場景的多樣性帶來了產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)式增長。據(jù)統(tǒng)計，智能服裝出貨量預(yù)計將從2016年的170萬套增長到2022年的2690萬套，年復(fù)合增長率為58.6%。智能服裝銷售額也將從2016年的1.507億美元增加到2022年的37億美元[6]，年復(fù)合增長率70.62%。然而智能紡織品的普及和推廣還存在以下障礙。

2.1 消費者認可度

智能紡織品目前的應(yīng)用大多是專業(yè)的使用場景。然而在一些非專業(yè)領(lǐng)域，此類產(chǎn)品只能滿足極少數(shù)人的好奇心;對于大部分消費者來說，這些產(chǎn)品僅僅是概念產(chǎn)品。此外，還有部分不良商家，銷售不具有明顯智能特性的產(chǎn)品，也降低了消費者對智能紡織產(chǎn)品及行業(yè)的認可程度。

2.2 產(chǎn)品安全和質(zhì)量

傳統(tǒng)紡織品使用的過程，會使材料基本結(jié)構(gòu)和性能產(chǎn)生緩慢變化;在洗滌和穿著時，在反復(fù)負荷作用下會產(chǎn)生動態(tài)疲勞破壞以及蠕變破壞。而現(xiàn)有智能紡織品大多是與電子元器件結(jié)合而成，使用過程中帶電器件可靠性及其電安全性成為不可回避的問題。具有無線信號傳輸功能的智能紡織品，使用過程中需要考慮其電磁兼容性（EMC）及抗干擾能力。此外，還需要考慮信息安全和隱私保護等問題。

2.3 消費者承受能力

智能紡織品價格超出普通消費者承受能力是影響市場化的重要因素。目前智能紡織品還未形成產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，產(chǎn)品的開發(fā)和廣泛應(yīng)用，還需要大量的基礎(chǔ)研發(fā)投入，將微電子、信息、化學(xué)等高技術(shù)行業(yè)與傳統(tǒng)紡織行業(yè)進行深度結(jié)合與推廣才能實現(xiàn)。

3 智能紡織品標準化進展

“標準”是為了在一定的范圍內(nèi)獲得最佳秩序，經(jīng)協(xié)商一致制定并由公認機構(gòu)批準，共同使用的和重復(fù)使用的一種規(guī)范性文件[7]。對于智能紡織品企業(yè)和研究機構(gòu)來說，標準及標準化可以避免技術(shù)研究上的重復(fù)勞動，縮短設(shè)計周期，降低生產(chǎn)和設(shè)計成本，使生產(chǎn)更加科學(xué)有序，實現(xiàn)高效、統(tǒng)一、協(xié)調(diào)管理;對于消費者來說，標準可以保證智能紡織品質(zhì)量，維護消費者利益、身體健康和生命安全。此外，適當(dāng)?shù)募夹g(shù)標準還可以消除貿(mào)易障礙，促進國際技術(shù)交流和貿(mào)易發(fā)展，提高產(chǎn)品在國際市場上的競爭力。

從產(chǎn)業(yè)價值鏈的范圍來看，未來國際市場競爭成敗的關(guān)鍵不再是傳統(tǒng)的資本和勞動力等有形資本，而是以高新技術(shù)為核心的綜合實力，是將技術(shù)轉(zhuǎn)化為標準從而獲得經(jīng)濟收益的能力。因此，發(fā)達國家多年來一直致力于國際和區(qū)域標準化活動，尤其是技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)的標準化活動，搶占國際競爭的制高點。

3.1 國際組織

2018年5月3日，國際標準化組織（ISO）紡織品技術(shù)委員會（ISO/TC 38）發(fā)布一項新項目提案ISO/NP TR 23383《智能紡織品定義、分類、應(yīng)用和標準化需求》[8]。該文件對智能紡織品術(shù)語、分類和應(yīng)用等基本概念進行界定，并研究了智能紡織品標準化的需求。

國際電工委員會（IEC）可穿戴電子設(shè)備技術(shù)委員會（TC 124）2017年9月發(fā)布的《戰(zhàn)略業(yè)務(wù)計劃》（Strategic Business Plan）[9]對其技術(shù)范圍做了詳細描述：可穿戴電子設(shè)備和技術(shù)領(lǐng)域的標準化，包括可修復(fù)材料和設(shè)備、可植入材料和設(shè)備、可攝取材料和設(shè)備，以及電子紡織材料和設(shè)備。此外，IEC/TC 124還設(shè)立了WG1（術(shù)語）、WG2（電子紡織品）、WG3（材料）、WG4（設(shè)備和系統(tǒng)）4個工作組以及1個AG1（戰(zhàn)略咨詢小組），以適應(yīng)快速發(fā)展的可穿戴技術(shù)。2019年5月，IEC/TC 124發(fā)布了關(guān)于《電子紡織品和可拆卸電子設(shè)備的按扣連接器》的標準項目IEC/TR 63203-250-1 ED1。

國際電子工業(yè)聯(lián)接協(xié)會（IPC）是一家全球性電子行業(yè)協(xié)會，主要提供行業(yè)標準、培訓(xùn)認證、市場研究和環(huán)境保護等服務(wù)。其下屬的D-70（電子紡織品委員會）和D-72（電子紡織材料分委員會），前者主要制定、計劃、指導(dǎo)和協(xié)調(diào)電子紡織品標準和教育的發(fā)展，后者正在制定標準IPC-8921《電子紡織品、導(dǎo)電纖維和導(dǎo)電紗線的要求》。標準IPC-8921覆蓋的電子紡織品包括機織紡織品、針織、非織造、層壓、編織、刺繡、印花、涂層等工藝類型的紡織品，以及具有導(dǎo)電元件的其他紡織品結(jié)構(gòu)。

3.2 歐洲

作為紡織工業(yè)發(fā)源地的歐洲大陸，目前僅保留了高端紡織服裝產(chǎn)業(yè)，大量的日用紡織品依賴進口。歐洲標準化委員會紡織品技術(shù)委員會智能紡織品工作組（CEN/TC 248/WG 31）早在2011年11月30日就發(fā)布了智能紡織品的技術(shù)報告CEN/TR 16298：2011[10]，定義了常見的功能紡織材料和智能紡織材料，并對不同材料作了詳細分類，以指導(dǎo)智能紡織品標準化工作。2016年3月和4月，該工作組又分別發(fā)布EN 16806-1：2016 和EN 16812：2016兩個測試標準，前者涉及紡織品中相變材料的儲熱和放熱性能的檢測，后者涉及紡織品中導(dǎo)電軌跡線性電阻的測試。

2017年6月1日，歐盟委員會（EC）發(fā)布M/553號授權(quán)文件，要求歐洲標準化委員會（CEN）、歐洲電工標準化委員會（Cenelec）、歐洲電信標準化協(xié)會（ETSI），在2021年12月之前提交技術(shù)標準文件，以支持歐洲《個人防護法規(guī)》（EU）2016/425中關(guān)于個人防護品（集成了智能紡織品和非紡織元素）的安全和健康等方面的要求[11]。

3.3 美國

美國材料與試驗協(xié)會（ASTM）紡織品技術(shù)委員會智能紡織品分委員會（D 13.50）成立了三個任務(wù)組，分別負責(zé)術(shù)語、市場研究以及數(shù)據(jù)安全。D 13.50于2017年2月發(fā)起第一個智能紡織品相關(guān)的工作項目ASTM WK58009;同年12月15日，D 13.50又發(fā)起三個工作項目ASTM WK61478《智能紡織品新術(shù)語》、ASTM WK61479《暴露于汗液的智能服裝紡織電極耐久性的新測試方法》、ASTM WK61480《洗滌后智能服裝紡織電極耐久性的新測試方法》。2019年5月，美國ASTM發(fā)布ASTM D8248-19 《智能紡織品標準術(shù)語》，該標準界定了與智能紡織品、技術(shù)紡織品、電子紡織品和可穿戴電子產(chǎn)品（包括纖維，紗線和最終產(chǎn)品）相關(guān)的術(shù)語。

美國紡織化學(xué)師與印染師協(xié)會（AATCC）電子集成紡織品技術(shù)委員會（RA111）主要負責(zé)開發(fā)電子一體化紡織品測試的方法和術(shù)語，該技術(shù)委員會有兩個任務(wù)組，分別負責(zé)可洗滌性和彈性;該技術(shù)委員會由BV、SGS、TUV等檢測公司，以及波音公司、英特爾、杜邦、ASTM、加州大學(xué)戴維斯分校等諸多著名公司、機構(gòu)的40多位專家組成。目前，RA111正在起草一項關(guān)于電子紡織品洗滌后導(dǎo)電率變化的評價方法。

3.4 中國

為有效滿足智能紡織品標準化需求，加快構(gòu)建智能紡織品標準體系，全國紡織品標準化技術(shù)委員智能紡織品工作組于2019年3月在昆山成立;同年6月，全國服裝標委會智能服裝工作組在蘇州盛澤成立。智能紡織品和智能服裝兩個標準化工作組的成立，標志著我國智能紡織品標準的制定正式啟動，智能紡織品標準化工作邁出了重要的一步;但截至目前還未有標準發(fā)布。我國需要加快步伐，制定符合我國國情的智能紡織品標準，為智能紡織品和智能服裝行業(yè)的發(fā)展，以及紡織產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供支持。

4 結(jié)論

智能紡織品技術(shù)是交叉學(xué)科的產(chǎn)物，而標準化工作可以加速智能紡織品技術(shù)的研究和應(yīng)用，提升產(chǎn)品可靠性和穩(wěn)定性，規(guī)范市場和行業(yè)發(fā)展。歐盟、美國以及日本等國家和地區(qū)都積極推動智能紡織品標準化工作。目前，ISO、IEC、IPC等國際標準組織以及歐盟和美國在智能紡織品領(lǐng)域的標準化工作主要集中于基礎(chǔ)標準（術(shù)語、定義和分類）、電性能（可拆卸電子器件、導(dǎo)電紗線、電極耐久性）、熱性能（儲熱、放熱）等3個方面。而國內(nèi)大部分研究目前集中于智能纖維和面料的研究，市場上實際應(yīng)用的智能紡織品成品較少，同時在該領(lǐng)域的標準化工作才剛剛起步。

未來，我國應(yīng)從行業(yè)政策層面支持加快智能紡織品技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，促進和引導(dǎo)科研機構(gòu)與企業(yè)的技術(shù)對接與交流，鼓勵企業(yè)、高校和科研機構(gòu)中不同學(xué)科領(lǐng)域的研究人員和技術(shù)專家，參與智能紡織品國際標準化工作。同時優(yōu)先考慮在以下方面制定智能紡織品標準。

（1）質(zhì)量安全性能：接口可靠性，機械安全、化學(xué)安全（包括三致物質(zhì)、重金屬、有機揮發(fā)物等）、電安全（電壓、電流及絕緣性能）、熱安全等性能;

（2）環(huán)保性能：阻燃劑、重金屬、增塑劑等，可回收利用性;

（3）耐久性：包括耐洗滌、耐摩擦、耐汗?jié)n、防水防潮、耐光以及耐熱等性能;

（4）其他特殊使用要求：電子部件的能耗，儲能設(shè)備的儲能能力，無線信號發(fā)射和接收端的電磁兼容性能，可拆更換部件的可拆卸性等;

（5）產(chǎn)品標簽和使用說明。

參考文獻

[1] 姜懷. 智能紡織品開發(fā)與應(yīng)用[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2012： 23-26.

[2] 羅勝利，張宇群，龔龑，等. 智能紡織材料與智能紡織系統(tǒng)概述[J]. 粘接，2017（3）：23-28.

[3] 吳云，劉茜. 可穿戴智能紡織品研究現(xiàn)狀及展望[J]. 棉紡織技術(shù)，2018（6）：79-84.

[4] 王香琴，辛斌杰，許鑒. 智能紡織品的研究進展及發(fā)展趨勢[J]. 國際紡織導(dǎo)報，2012（10）：37-40.

[5] 尹博. 智能紡織品的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 紡織報告， 2017 （7）： 39-42.

[6] Genevieve Scarano. Report： Smart Clothing Shipments to Reach 26.9M Units by 2022[EB/OL]. （2017-8-9）[2018-09-9].https：//sourcingjournal.com/topics/technology/report-smart-clothing-shipments-to-reach-26-9m-by-2022-71209.

[7] 全國標準化原理與方法標準化技術(shù)委員會. 標準化工作指南：第1部分 標準化和相關(guān)活動的通用術(shù)語：GB/T 20000.1—2014[S]. 北京：中國標準出版社，2014.

[8] Textiles and textile products—Smart textiles —Definitions， categorization， applications and standardization needs ISO/NP TR 23383. [S].ISO， 2018.5.

[9] IEC/TC 124. Strategic Business Plan[EB/OL]. [2017-9-x].http：//www.iec.ch/public/miscfiles/sbp/124.pdf

[10] Textiles and textile products—Smart textiles —Definitions， categorization， applications and standardization needs CEN/TR 16298-2011. [S].CEN/TC 248， 2011.

[11] EUROPEAN COMMISSION. M/553 COMMISSION IMPLEMENTING DECISION C（2016） 8901 final of 6.1.2017 on a standardization request to the European standardization organizations as regards advanced garments and ensembles of garments that provide protection against heat and flame， with integrated smart textiles and non-textile elements for enhanced health， safety and survival capabilities， in support of Regulations （EU） No 1007/2011 and （EU） 2016/425 of the European Parliament and of the Council[DB/OL]. ftp：//ftp.cencenelec.eu/CENELEC/EuropeanMandates/M553_EN.pdf. 2017.6.1.