远红外线在纺织面料上的应用

史建生（苏州丝绸科学研究所有限责任公司 江苏苏州 215006）

0 引言

红外面料是对具有远红外线放射性能纺织品面料的简称。它是日本一家陶瓷厂于80年代中期利用远红外陶瓷的功能性与纺织品的服用性结合而开发成功的一种新型保暖健身面料。

远红外线是人和生物生存生长必不可少的因素，这一波段的远红外线极易被人体所吸收，人体吸收后，不仅使皮肤的表层产生热效应，而且还通过分子产生共振作用，从而使皮肤的深部组织引起自身发热的作用，这种作用的产生可刺激细胞活性，促进人体的新陈代谢，进而改善血液微循环，提高机体的免疫能力，具有消炎、消肿作用。

由于远红外面料具有上述这些医疗保健功能，所以常用于制作绒衣裤、内衣裤、护颈、护肩、护腹、护膝、袜品、坐垫、被褥、床罩等，对于体弱多病、气虚畏寒的老年人和患者，对于衣着轻便、冬季训练的运动员，对于部队官兵和寒凉侵袭的室外或野外工作人员等来讲，无疑是一种福祉。即使是对普通的使用者来讲，也可起到防病保健的作用。因此，这类纺织品面料普遍得到了广大消费者的青睐。

1 国内外远红外织物发展应用

20世纪80年代中期以来，远红外面料的相关专利在日本大量涌现，形成一股开发热潮。日本文献评价，在常温下4～14μm波段，远红外发射率达65%以上的物质可以用于远红外面料的开发。钟纺公司的“玛索尼克”纤维是将远红外陶瓷粉掺入尼龙或聚丙烯腈纺成纤维，或者是涂敷在纤维表面而纺成纱线；可乐丽公司的“洛恩威普”是将远红外陶瓷粉混入聚酯纺出的纤维；旭化成公司开发出新型尼龙保暖面料“SOLAR -V”，该织物采用碳化锆陶瓷溶液涂层，主要用于滑雪衫；东丽公司与ESN 公司共同开发出“梅卡库伦” 聚酯涂层面料，该面料表面涂有热敏性涂料，可根据外界温度的高低改变颜色而自动调节对太阳能的吸收；尤尼吉卡公司在采用碳化锆陶瓷材料生产出“SOLAR - a”聚酯和聚酰胺两种面料的基础上，又开发出由其它白色陶瓷材料将黑色碳化锆陶瓷材料多层包覆的白色蓄热保温材料，进一步拓宽了该类纤维材料的服用范围；东洋纺公司推出的远红外聚酯面料“Louvre”和“Ohdus”具有优良的悬垂性、良好的触感以及优雅的色泽。

我国开发远红外面料始于20 世纪90 年代初，代表性的产品有：江苏省纺织研究所开发的远红外涤纶短纤维；华东理工大学和上海第十化学纤维厂合作开发的1.67 dtex × 38 mm 远红外涤纶短纤维，这种纤维既可以纯纺也可以与天然纤维或其他化学纤维混纺成纱，加工成针织面料、机织面料，还能直接加工成非织造布；天津工业大学开发的远红外丙纶，其导湿性好，价格低廉，轻便，抗菌防蛀性好；东华大学和上海金山石化腈纶厂合作，开发出了远红外腈纶与细旦涤纶或与羊毛混纺针织纱及针织产品。

2 远红外织物作用机理

人体既是远红外的辐射源，又能吸收远红外辐射。由于人体60 %～70 %为水，故人体对红外辐射吸收近似于水的吸收，人体组织所拥有的特定振动频率和回转周波数与人体组织中的O-H和C-H 键伸展，C-C、C=C、C-O、C=O、C-H 及O-H 键弯曲振动对应的波长大部分在3-6μm波段，根据匹配吸收理论，当红外辐射的波长和被辐照的物体吸收波长相对应时，物体分子共振吸收。也就是说远红外纤维的分子振动频率与人体组织中相同振动数的水分子相遇，水分子的能量吸收又激起另一次振动，结果引起共鸣共振的作用。4-14μm 波长的远红外线具有一定的渗透力，能够深入皮下组织，引起生物体中偶极子和自由电荷在电磁场作用下发生排序振动，进而引发分子、原子的无规则运动加剧，于是产生了热反应，使皮下组织升温，进而改善微循环，加强了细胞的再生能力，提高了免疫细胞的吞噬功能，促进生物体的代谢及生长发育。

3 远红外纤维和面料加工技术

远红外纤维和面料的制备方法有纺丝法和涂层法两大类。

3.1 纺丝法

远红外纤维的生产就是把具有远红外功能的材料添加到纤维中的过程。远红外的聚丙烯腈纤维采用溶液纺丝法，其它热塑性的聚合物均采用熔融纺丝法，可纺长丝，也可纺短纤。根据生产的工艺不同，分为母粒法、全造粒法、注射法和复合纺丝法。

母粒法是目前应用较广的生产方法，是将远红外材料、分散剂和载体等相应的助剂一起混合造粒，制作成远红外功能母粒，然后母粒与常规切片混合纺丝。其技术关键是制作功能性母粒。现在不断开发出高浓度、高分散性的母粒品种，其有效粉体的含量达40%。对一定功能材料的母粒，母粒的加入量与发射率成正比关系，加入量越多，纤维的远红外发射率越高，但生产成本也增加，且母粒加入量增多对纺丝过程不利，因此母粒的加入量应适度，既要保证纤维的功能性，又要确保纺丝过程顺利。试验表明当母粒加入量在5.0wt%以上时，可达到纤维的远红外线发射率在80%以上的功能性要求。

全造粒法把远红外功能的材料在聚合生产过程中加入，制成远红外功能切片，然后用该切片纺丝，这种方法功能介质分散均匀，功能效果持久。在实际生产过程中要求远红外功能的材料粒径分布均匀，一般为0.001-1.0um，平均粒径0.02um，加入量1.0-6.0wt%。生产过程中防止颗粒聚结，确保颗粒在聚合物中分散均匀是技术的关键。这种方法过程复杂，不易控制，亦不适应小批量多品。

注射法与母粒法类似，在纺丝过程中将远红外材料注入螺杆，与聚合物熔体混合纺丝，该法工艺简单，但功能介质分散不均匀，加工性能较差。

复合纺丝法即双组分纺丝，其中功能母粒作为一组分，制成皮芯结构或并列结构的复合纤维，纺丝过程易于控制，纤维产品性能稳定，但生产过程复杂，成本高。目前性能较好的纤维采用这一方法。

3.2 涂层法

将远红外吸收剂、分散剂和粘合剂配成涂层液，通过喷涂、浸渍和辊涂等方法，将涂层液均匀地涂在纤维或纤维制品上，经烘干而制得远红外纤维或制品。该加工路线操作简便，成本较低，但制得纤维的手感及耐洗涤性能差，后加工织造难度比较大，因此本法更适用于面料的后整理加工。

4 远红外面料应用

用远红外纤维制作的远红外功能纺织品面料，具有保暖、保健、抗菌以及其他医疗辅助疗法的作用。根据原料功能性的差异，可加工不同品种的产品。

4.1 保暖面料

传统上提高保温性能是通过选用导热系数小的材料和减少对流引起的热量损失，如在皮肤和衣服之间形成静止空气层或增加滞留的空气量等。而远红外纤维由于添加了发射率高的远红外线辐射材料，其保温性能表现为充分利用生物体的热辐射，吸收、存贮外界向生物体辐射的能量，使生物体产生“温室效应”，阻止热量流失，起到良好的保温效果。与普通面料相比，远红外面料比体表温度高3-5℃，因此远红外面料具有显著的保暖作用，适宜制作防寒织物、轻薄型的冬季服装。

4.2 保健用品

远红外纤维可促进人体血液循环和新陈代谢，具有消除疲劳、恢复体力及对疼痛症状缓解的功能，对身体炎症有一定的辅助医疗作用。研究表明：远红外纤维制作的护腿，使用20min后，血流量增加42%，微循环增加114．2%，因此远红外产品对血液循环或微循环障碍等引起的疾病具有良好的症状改善和辅助治疗功效。适宜制作贴身内衣、袜子，床上用品以及保健品护腰等，通过衣着防病、治病。

4.3 卫生用品

纤维中微粒子的加入，使纤维表面出现多孔性，比表面积增加，表面活性及表面状态的吸附、扩散等特性明显提高，使产品具有吸汗、除臭、杀菌等功能。抑菌试验表明：远红外织物对金黄葡萄球菌、白色念珠菌、大肠杆菌等致病菌的抑菌率达95%，利用这些特性可制作卫生、医疗用品等产品。

5 远红外的发展前景

远红外纤维作为功能性化纤产品，以其独特的保健作用已经受到市场的追逐和消费者的青睐。目前国内开发生产的远红外纤维已经到了产业化生产的程度，但总体上基础性的研究还不够深人，对产品功能性的评价缺乏统一、规范的测试标准。随着技术的深入研究和完善、生产加工工艺的成熟、产品质量标准的统一以及生活水平的提高，人们对功能性保健产品的需求也在逐步增长，从纺织品面料角度来讲，人们对纺织品服装服饰、家纺、产业用品等更宽广的全方位发展的关注度也越来越高，需求也在逐步增长，市场前景变得更加宽广。

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