棉4.0——智能棉

M. Finke

Tailorlux 公司(德国)

在工业4.0环境下，“可追溯性”成为人们常挂在嘴边的一个词，并且正逐渐成为纺织行业的一大特色。可持续采购变得越来越重要，尤其是在高端纺织品领域。70%的消费者非常重视企业对保护环境的承诺。甚至有75%的消费者表示，如果他们了解可持续产品的积极影响或能够相信这一理念，他们将倾向于购买可持续产品。与此同时，贸易商想确切地了解供应链中正在发生的事情，或者掌握原材料的确切来源在哪里。纺织行业众所周知的采购丑闻，尤其是与高端产品有关的丑闻，不仅使消费者感到不安，而且使零售商乃至上下整合的纺织制造商感到不安。

1 发光颜料用于产品保护

2009年，德国Tailorlux公司成立。公司的宗旨是利用磷光体的特殊技术进行产品保护。该技术使用经特殊校准的手形传感器，可读取客户产品特定的发光特征。这一技术很快在塑料和汽车行业实现了商业上的突破。

“光学指纹”(目前为Tailorlux的商标)的目标始终是在现有生产过程中尽可能早地成为要保护的产品的一部分，同时又不影响产品特性和生产过程。与已知的产品保护系统(如包装上的全息标签)相比，通过将特性颜料(图1)与原材料融合实现，产品本身就是产品保护特性的载体，因此可以自行验证。

图1 Tailorlux颜料

通过对单丝和聚酯短纤维的标记，Tailorlux公司进驻纺织领域。

随着德国联邦基金会(DBU)对有机棉可追溯性和量化资助项目的采用和实施，为实现整个纺织品供应链中从原料到最终产品对棉花的自动匹配与数据库可追溯，棉4.0设想应运而生。

2 效率是基础

产品标记首先应与产品匹配。尤其是在经过认证的有机棉领域，某些棉花添加剂极为重要。难以解释的一点是，为什么一方面在有机棉生产国(如印度)种植有机棉时，要尽可能地远离常规棉花的种植和收获以避免污染，而另一方面又要添加人工DNA进行标记。

各种标准对认证都有严格的要求，只有在满足某些监管条件时才授予证书。目前使用最广泛、最受认可的标准GOTS，对允许的添加剂有严格的要求。

Tailorlux公司的光学指纹基于发光物质，如一些化学惰性和毒理学无害的无机物质。由于紫外光的发射强度极高，因此仅需极低用量的颜料即可实现传感器的可靠测量。 因此，被标记物的标记物质用量极低，明显低于有机标准中可容忍的污染阈值。

以极少量的纤维标记确保产品的可追溯性，这在经济和技术领域均具有优势。除了通过少量的材料即可实现完全可追溯性，从而具有明显的成本效益外，在纺纱过程中引入有限数量的异形纤维，对半成品和成品物理性能的影响也很小。无需其他纤维的掺入，可在免去了昂贵的双组分纺丝的同时，使标记丝的引入成为可能。

3 产品标记引入

将颜料掺入准备好的纤维中以进行标记。这种纤维可由不同的基材组成，如黏胶、纤维素和莱赛尔纤维等。然后，通过棉纺厂的定量给料机，将化学上与棉纤维基本相同的标记纤维引入待标记的主体棉中(图2)。

图2 纤维标记

由于标记纤维用量少且化学上与主体棉纤维一致，因此其不会被异形纤维检测系统检出，而是如同棉纤维一样，被进一步加工。棉花加工的性质确保了标记纤维在原材料中的分布非常均匀，并且在成品织物的每个点都能检测到。

4 传感器技术是关键

每种跟踪技术都有许多需克服的障碍。标签的成本通常是决定这项技术好坏的因素，但成本的效益问题往往更为关键。

在当今世界，某些情况已发生改变。不再是“大鱼吃小鱼”，而是“快鱼吃慢鱼”。 这意味着，任何可追溯技术中的关键因素之一是批次来源识别的潜在速度。 Tailorlux公司提供和开发的传感器技术，可在1～3 s内对标记进行验证(图3和图4)。此外，传感器技术的使用方法也极为简单：将传感器紧靠需测试的产品，按下按钮，即可获得测试结果。

图3 连续式传感器测量

图4 Tailor Spec

这种测试的试验样本量也不产生任何成本，相反，在整个供应链中进行的许多测量都是非常有用的。正如“棉4.0”一词所阐述的，测量结果不仅对“地勤人员”可见，而且可以触发适当的操作，使每次测量的数据都发送到云空间中，并允许对所进行的所有测试与测试结果进行概述。这可确保完全的透明度和最大的安全性。

Tailorlux公司提供的不同类型的传感器(手持式和串联式)可满足两个关键需求：由受过培训的人员随时随地验证标记的棉花；在价值链的关键点实施基于机器的一致的监控。

相比之下，依赖实验室分析的技术从来不真正适合于现场使用。原材料以一定的速度被加工处理，以确保基于测量结果的供应链在任何一环节都不会出现可能的干预。

5 智能棉：基于人工智能(AI)的集成系统

棉4.0的基本概念是将验证数据发送到云空间中，实现当今世界一系列的深化发展。“数据就是新石油”这句名言适用于多个层面。来自传感器测量的数据本身对于验证非常重要，经进一步处理后，这些数据将非常有价值。

通过将云空间与持续接收和评估相关受监控供应链信息的人工智能相链接，可对已加工的原材料做进一步的处理。例如，数据测量可以提供有关原材料中标记用量的极其准确的信息。这意味着基于数据测量结果，不仅可清楚地识别混合和掺混，还可确定加工量，并准确区分原材料量和所交付产品量之间的不匹配(图5)。

图5 智能棉花之眼

6 证书认证

基于所用颜料的化学性质，在替代纤维中使用的标记易于重现且用途广泛。Tailorlux公司已推出一个系统，为生产商提供额外的安全性。目前，该系统可通过印度棉花生产商Chetna Organic公司正在使用的Tailor-Trust平台，增强生产商的安全性。

用于纤维的安全颜料也可用于特定的封蜡处理。这样，交易证书和棉花均可得到保护和验证。由于是双重保护，这两种标记互为基础，并且仅当交易证书和棉花本身包含相同的标记时，才可确保没有伪造。

通过将证书验证作为数据流发送至云空间，平台在生产者、零售商和消费者的安全性方面获得了另一个维度。

7 具有完全可追溯性的新产品线

在不久的将来，第一批具有真正可追溯性的生产线将面向市场，并基于此使完全的透明性成为可能。成功的产品标签和供应链文档可实现前所未有的产品和品牌完整性。在快时尚领域快速发展的时代，这已不仅仅是高端产品制造商所需要的。纺织工业的环境和从业人员受生产者和消费者关注的这种透明度的影响。而只有完全实现这种透明性，某些东西才能发生改变，而且只有这样，纺织工业的部分领域才能成功制造出有助于改变世界的产品。