棉4.0
——智能棉

M. Finke

Tailorlux 公司(德國)

在工業4.0環境下，“可追溯性”成為人們常掛在嘴邊的一個詞，并且正逐漸成為紡織行業的一大特色。可持續采購變得越來越重要，尤其是在高端紡織品領域。70%的消費者非常重視企業對保護環境的承諾。甚至有75%的消費者表示，如果他們了解可持續產品的積極影響或能夠相信這一理念，他們將傾向于購買可持續產品。與此同時，貿易商想確切地了解供應鏈中正在發生的事情，或者掌握原材料的確切來源在哪里。紡織行業眾所周知的采購丑聞，尤其是與高端產品有關的丑聞，不僅使消費者感到不安，而且使零售商乃至上下整合的紡織制造商感到不安。

1 發光顏料用于產品保護

2009年，德國Tailorlux公司成立。公司的宗旨是利用磷光體的特殊技術進行產品保護。該技術使用經特殊校準的手形傳感器，可讀取客戶產品特定的發光特征。這一技術很快在塑料和汽車行業實現了商業上的突破。

“光學指紋”(目前為Tailorlux的商標)的目標始終是在現有生產過程中盡可能早地成為要保護的產品的一部分，同時又不影響產品特性和生產過程。與已知的產品保護系統(如包裝上的全息標簽)相比，通過將特性顏料(圖1)與原材料融合實現，產品本身就是產品保護特性的載體，因此可以自行驗證。

圖1 Tailorlux顏料

通過對單絲和聚酯短纖維的標記，Tailorlux公司進駐紡織領域。

隨著德國聯邦基金會(DBU)對有機棉可追溯性和量化資助項目的采用和實施，為實現整個紡織品供應鏈中從原料到最終產品對棉花的自動匹配與數據庫可追溯，棉4.0設想應運而生。

2 效率是基礎

產品標記首先應與產品匹配。尤其是在經過認證的有機棉領域，某些棉花添加劑極為重要。難以解釋的一點是，為什么一方面在有機棉生產國(如印度)種植有機棉時，要盡可能地遠離常規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進行標記。

各種標準對認證都有嚴格的要求，只有在滿足某些監管條件時才授予證書。目前使用最廣泛、最受認可的標準GOTS，對允許的添加劑有嚴格的要求。

Tailorlux公司的光學指紋基于發光物質，如一些化學惰性和毒理學無害的無機物質。由于紫外光的發射強度極高，因此僅需極低用量的顏料即可實現傳感器的可靠測量。 因此，被標記物的標記物質用量極低，明顯低于有機標準中可容忍的污染閾值。

以極少量的纖維標記確保產品的可追溯性，這在經濟和技術領域均具有優勢。除了通過少量的材料即可實現完全可追溯性，從而具有明顯的成本效益外，在紡紗過程中引入有限數量的異形纖維，對半成品和成品物理性能的影響也很小。無需其他纖維的摻入，可在免去了昂貴的雙組分紡絲的同時，使標記絲的引入成為可能。

3 產品標記引入

將顏料摻入準備好的纖維中以進行標記。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，通過棉紡廠的定量給料機，將化學上與棉纖維基本相同的標記纖維引入待標記的主體棉中(圖2)。

圖2 纖維標記

由于標記纖維用量少且化學上與主體棉纖維一致，因此其不會被異形纖維檢測系統檢出，而是如同棉纖維一樣，被進一步加工。棉花加工的性質確保了標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點都能檢測到。

4 傳感器技術是關鍵

每種跟蹤技術都有許多需克服的障礙。標簽的成本通常是決定這項技術好壞的因素，但成本的效益問題往往更為關鍵。

在當今世界，某些情況已發生改變。不再是“大魚吃小魚”，而是“快魚吃慢魚”。 這意味著，任何可追溯技術中的關鍵因素之一是批次來源識別的潛在速度。 Tailorlux公司提供和開發的傳感器技術，可在1～3 s內對標記進行驗證(圖3和圖4)。此外，傳感器技術的使用方法也極為簡單：將傳感器緊靠需測試的產品，按下按鈕，即可獲得測試結果。

圖3 連續式傳感器測量

圖4 Tailor Spec

這種測試的試驗樣本量也不產生任何成本，相反，在整個供應鏈中進行的許多測量都是非常有用的。正如“棉4.0”一詞所闡述的，測量結果不僅對“地勤人員”可見，而且可以觸發適當的操作，使每次測量的數據都發送到云空間中，并允許對所進行的所有測試與測試結果進行概述。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(手持式和串聯式)可滿足兩個關鍵需求：由受過培訓的人員隨時隨地驗證標記的棉花；在價值鏈的關鍵點實施基于機器的一致的監控。

相比之下，依賴實驗室分析的技術從來不真正適合于現場使用。原材料以一定的速度被加工處理，以確保基于測量結果的供應鏈在任何一環節都不會出現可能的干預。

5 智能棉：基于人工智能(AI)的集成系統

棉4.0的基本概念是將驗證數據發送到云空間中，實現當今世界一系列的深化發展。“數據就是新石油”這句名言適用于多個層面。來自傳感器測量的數據本身對于驗證非常重要，經進一步處理后，這些數據將非常有價值。

通過將云空間與持續接收和評估相關受監控供應鏈信息的人工智能相鏈接，可對已加工的原材料做進一步的處理。例如，數據測量可以提供有關原材料中標記用量的極其準確的信息。這意味著基于數據測量結果，不僅可清楚地識別混合和摻混，還可確定加工量，并準確區分原材料量和所交付產品量之間的不匹配(圖5)。

圖5 智能棉花之眼

6 證書認證

基于所用顏料的化學性質，在替代纖維中使用的標記易于重現且用途廣泛。Tailorlux公司已推出一個系統，為生產商提供額外的安全性。目前，該系統可通過印度棉花生產商Chetna Organic公司正在使用的Tailor-Trust平臺，增強生產商的安全性。

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和驗證。由于是雙重保護，這兩種標記互為基礎，并且僅當交易證書和棉花本身包含相同的標記時，才可確保沒有偽造。

通過將證書驗證作為數據流發送至云空間，平臺在生產者、零售商和消費者的安全性方面獲得了另一個維度。

7 具有完全可追溯性的新產品線

在不久的將來，第一批具有真正可追溯性的生產線將面向市場，并基于此使完全的透明性成為可能。成功的產品標簽和供應鏈文檔可實現前所未有的產品和品牌完整性。在快時尚領域快速發展的時代，這已不僅僅是高端產品制造商所需要的。紡織工業的環境和從業人員受生產者和消費者關注的這種透明度的影響。而只有完全實現這種透明性，某些東西才能發生改變，而且只有這樣，紡織工業的部分領域才能成功制造出有助于改變世界的產品。