凉爽保健型纤维的研究进展

文章编号：1672 - 500X (2015) 01 - 0035 - 05

收稿日期：2014 - 11 - 17

作者简介：任强（1987 -），男，河南周口人，在读硕士研究生。主要研究方向为纺织功能材料及新技术研究。

引言

随着经济的发展和人们生活水平的提高，人们对健康和生活质量的追求也越来越高，不仅要“吃出健康”，更是越来越注重“穿出健康”、“睡出健康”。人们对服装面料的舒适性、健康性、安全性和环保性等要求越来越高。伴随着人们这种消费观念和消费心理的日趋成熟，保健型纤维应运而生。美国、日本、德国等国家都在研究和开发各种保健型纤维。各种保健纤维既有优良的服用性能，还有抗菌、止痒、吸湿等保健功能。可见，保健纤维具有广阔的市场前景，必将成为本世纪重点开发的纤维产品之一。

目前常见的保健型纤维主要有凉爽保健纤维、负离子纤维、甲壳素纤维、磁性纤维等。由于许多矿物质中富含人体需要的元素，尤其是含量甚微但作用却不容忽视的微量元素，因此我国科技工作者利用各种矿物质制成了凉爽保健纤维，主要有麦饭石纤维、玉石纤维、云母纤维、珍珠纤维。

1　麦饭石纤维

麦饭石也称长寿石、健康石、炼山石、马牙砂、豆渣石等，是一种天然的药物矿石，含有多种人体所必需的常量元素（K、Na、Mg、Ca等）和微量元素（Fe、Zn、Se、I、F等）。其中麦饭石所含的微量元素不仅可以使人体的抗疲劳、抗缺氧、免疫能力等机能得到提高，而且具有发射远红外线的功能，增强细胞组织的再生能力，促进人体的新陈代谢。由于麦饭石含有人体生长必不可少的微量元素，及其所具有的特殊功能，目前已被广泛地应用于医疗保健、食品、饮料、美容化妆用品等行业。

1. 1　麦饭石纤维的制造方法

1999年，吉林化纤集团有限责任公司 [ 1 ]运用高科技工艺，将优质的长白山和中华两种麦饭石中的多种微量元素经过特殊处理，使麦饭石中每一种微量元素都具有正电荷中心的作用，然后将其添加到事先制成的纺丝液中，让这些微量元素牢固地吸附和结合（与纤维素大分子上的羟基发生键合反应）在纤维素大分子上，制成具有一定牢固和持久性的麦饭石凉爽保健型的功能纤维。此后不久，经过国家纺织工业局组织的技术鉴定，麦饭石功能纤维被专家一致认为是多种学科技术相结合的产物，是我国高科技黏胶纤维的新品种，是我国首创并达到了国内领先水平。

1. 2　麦饭石纤维的功能

孙稚源将麦饭石纤维称之为“功能强大的麦饭石纤维” [ 2 ]。其主要功能包括：给人体补充微量元素；调节体内微循环；良好的吸附功能；皮肤保健功能；抗菌除臭功能 [ 3 ]；远红外线发射功能；保暖功能；良好的吸湿快干功能；防静电和抗电磁辐射功能 [ 4 ]。

徐明双和李青山 [ 5 ]应用场发射扫描电镜(FE-SEM)、声速法、蠕变测试、苯胺吸附和振荡烧瓶法对聚丙烯—麦饭石功能纤维的形貌、取向因子、蠕变性、吸附性和抗菌率进行了测试与表征。研究表明：聚丙烯纤维和麦饭石添加剂呈镶嵌结构，聚丙烯—麦饭石功能纤维表面存在一些微细褶皱，其杨氏模量和取向因子相对较低，蠕变现象明显，具有很好的吸附和抑菌作用，且其抑菌作用耐水洗。

1. 3　麦饭石纤维的应用

江南大学的梁浩祥等 [ 6 ]测试了含麦饭石黏胶纤维织物的抗菌性、远红外功能以及服用性能，与纯棉织物进行了对比，并做了相关分析，认为麦饭石中的微量元素对人体保健有利，且能保持黏胶纤维织物的原有特性，是一种优良的健身服装面料，特别适合作夏装或内衣。

西安工程大学的任彩玲、孟家光系统地介绍了麦饭石纤维的主要功能、特征与应用，阐述了麦饭石纤维的研究现状及发展前景，认为麦饭石纤维的利用，为人体自我保健提供了一种新功能性纺织产品。同时，他们还通过试验开发出了七种组织的针织面料，并对织物的基本性能进行了测试，测试结果表明，麦饭石纤维混纺纱较适合开发针织面料 [ 7 - 8 ]。

中原工学院的赵博 [ 9 ]测试了麦饭石纤维的基本性能和特性，分析了麦饭石纤维的结构和性能间的关系，提供了一系列基础参数，得出麦饭石纤维具有吸湿性好、透气性佳、天然抗菌性、染色性佳、固色率高等优点的结论。指出在产品开发时，要尽量突出其优良的特性，开发出能体现该纤维优异性能的产品。

现麦饭石纤维主要通过特殊的工艺处理加工应用于保暖内衣、衬衣、背心、短裤、床单、衬衣、床上用品和部分家纺产品。

2　玉石纤维

玉石纤维是一种凉爽的保健型纤维，它是将玉石粉碎成纳米级粉体容入纺丝熔体中加工制成。玉石不仅是人们特别钟爱的一种饰品，而且其特有的医疗保健和药用价值广泛被人们所认知。玉石中含有丰富的对人体有益的矿物质和微量元素，人们在长时间佩戴玉石的过程中，其中的矿物质和微量元素能够渗透到人体细胞中，改善人体内部环境的微循环，促进人体的新陈代谢。它不仅可以消除疲劳，还可以达到预防疾病的功效，越来越被人们所重视。早在几千年前，我国先人就曾发现了其特殊的医疗保健和药用功效，并用于祛除胃热、喘急烦懑、滋养五脏、柔筋强骨、止渴、润心肺、助声喉、安魂魄、利血脉、明耳目等。

2. 1　玉石纤维的制造方法

玉石纤维是我国于2006年自主研发的一种新型保健凉爽型纤维。研究表明，玉石纤维是运用萃取和纳米技术，把玉石和其他有益矿物质材料制成亚纳米级粒径的纳米粉体，然后与具有蜂窝状微孔结构的聚酯改性切片加入到纺丝熔体中熔融纺丝而成 [ 10 ]。

2. 2　玉石纤维的功能

玉石纤维不仅具有良好的保健性能、降温凉爽性能、抗菌杀菌性能、提高用其编织的织物的抗起毛起球性能以及吸湿快干性能，还具有难得的阳离子可染性 [ 11 ]。

刘伟伟等 [ 12 ]用不同浓度的碱液在不同温度和时间条件下处理玉石纤维，通过观察纤维的表面形态并测试纤维的力学性能。结果表明：浓度较高的碱液对玉石纤维的表面形态和力学性能影响较大，且随着温度和时间的增加影响也越来越大；用碱液处理后的玉石纤维的断裂强力和断裂伸长都有不同程度的减小，并在纤维表面出现大量的凹槽。

2. 3　玉石纤维的应用

玉石纤维其良好的凉爽感适宜制成夏季服装，达到降低人体温度的作用；其天然的抗菌功效可以用于制作T恤、背心、内衣、塑身美容美体衣等服装。

西安工程大学的郑秋生 [ 13 ]除了对玉石纤维的保健性能、降温性能、抗菌性能以及使用其编织的织物的抗起毛起球性和良好的染色性能进行介绍外，还对其在内衣类、毛衫类、运动服类等针织产品上的应用做了进一步的阐述。

任彩玲等 [ 14 ]也阐述了玉石纤维针织无缝内衣的编织工艺条件和染整加工中各工序的工艺要求，从织物的服用性能测试结果可以看出，该成品性能优良。

余涵等 [ 15 ]选用热阻为保暖性的指标，蒸发散热效能为透湿性指标，对玉石纤维织物在干状态和汗湿状态下的热阻和蒸发散热效能进行测试，并与相近规格的涤纶、莫代尔、涤棉、棉＋超细丙纶织物进行了对比。实验表明：玉石纤维热阻值最小，散热性能明显优于其他4种纤维，有较好的凉爽感；透湿性也优良，有较好的排汗、吸湿、快干的效果，适合制作内衣、运动衣及导热散热性能要求高的夏季织物。

刘玉磊等 [ 16 ]通过试验得出当锦纶基玉石纤维与乳胶混纺纱以混纺比50 : 50，捻度600捻/m时该混纺纱价格合理、服用性能良好、玉石纤维功能性突出。

方国平 [ 17 ]利用咖啡炭纤维和玉石纤维与精梳棉和兰精黏胶采用不同比例进行混纺开发咖啡炭玉石纤维针织内衣面料，得出使用赛络紧密纺纱技术，精梳棉、黏胶、咖啡炭、玉石纤维的混纺比为35∶30∶28∶7，捻度990捻/10 cm，捻系数390时，内衣面料性能最优。

储长流等 [ 18 ]对玉石纤维的形态结构及物理机械性能进行了研究，结果表明：玉石纤维呈现蜂窝状微孔结构；回潮率相比于涤纶有很大程度的提高；干湿态玉石纤维的拉伸断裂强度、初始模量、钩结强度以及打结强度均随着拉伸速度的增加而提高；当拉伸速度增加到一定值后，强度和初始模量趋向稳定，不再提高；玉石纤维的湿态强度和初始模量均高于相应的干态强度和初始模量。

刘宝元 [ 19 ]通过玉石纤维长丝与改性毛涤混纺单纱并合，开发出了既保持羊毛纤维风格又具有凉爽功能的夏季毛纺面料。

3　云母纤维

3. 1　云木纤维的制造方法

云母冰凉纤维是以涤纶为载体融入纳米云母，利用其天然的层状结构和“导热＋含水”双重功效开发而成的新一代降温散热材料。这种材料化学性能稳定、抗紫外线、耐高温、水合性强、珍珠光泽、折射亮度高，是一种真正意义上的具有天然冰凉效果的新型纤维。

3. 2　云母纤维的功能

东华大学的魏洋 [ 20 ]介绍了云母及其良好的导热、吸水、吸附、绝缘等性能和云母冰凉纤维的制备工艺流程，重点阐述了云母冰凉纤维的导热、吸水、吸附、绝缘、抗静电和消臭功能，对云母冰凉纤维及其纺织品的开发提出了建议并对其市场前景进行了展望。

3. 3　云母纤维的应用

云母纤维可广泛运用于袜子、内衣、家居服饰、T恤等夏季各类纺织品。

董艳和李先锋 [ 21 ]以研发14. 5 tex云母冰凉纤维/苎麻/有色涤纶50/20/30混纺纱为例，在棉纺设备上，探讨云母冰凉纤维、苎麻与有色涤纶纤维的纺纱关键工艺及技术措施，成功开发出多组分冰凉生态麻产品。

吕贝贝和贺欣欣 [ 22 ]对云母纤维环保纱线的纺纱工艺进行了探讨，指出在生产中速度要注意偏低掌握，清梳工序要采用柔和梳理，并严格控制好半制品的工序质量，以确保成品质量的稳定。

刘变侠等 [ 23 ]采用云母纤维纱线编织了纬平针、1 + 1罗纹、双反面、罗纹半空气层、罗纹空气层、半畦编、菱形镂空组织等7种组织结构的针织物，分别测试了它们的吸水性、透湿性、透气性、凉爽性，并应用模糊数学对测试结果进行综合评价。结果表明：菱形镂空组织的服用性能最好，纬平针次之，罗纹半空气层和罗纹空气层组织一般，1 + 1罗纹和双反面组织的针织物服用性能相似，半畦编组织的服用性能最差。经过与棉纤维的比较发现，云母冰凉纤维的针织面料服用性能较好。

4　珍珠纤维

4. 1　珍珠纤维的制造方法

珍珠纤维是近年由我国东华大学和上海新型纺纱技术开发中心于2004年联合研制出的新型保健凉爽型纤维，是我国自主研发并首创的一种高档功能性合成纤维。珍珠纤维是在黏胶纤维纺丝液中加入纳米级的珍珠粉，并通过高科技的纺丝技术得到混合有珍珠粉的纺丝纤维，使在纤维体内和体外表面分布着均匀的纳米珍珠粉，且具有较高的比表分布率。这种珍珠纤维由珍珠蛋白功能母粒和纤维级树脂切片构成。其中珍珠蛋白功能母粒由珍珠蛋白超细粉体、15% ~ 40%的添加剂、2. 5% ~ 9%的偶联剂、15% ~ 25%的分散剂、36% ~ 67%的载体树脂组成。其具体步骤是将上述材料在一定温度下进行高速充分混合，经过双螺旋杆一同挤出，得到珍珠蛋白功能母粒，再将其干燥后与纤维级树脂切片在熔融状态下挤压纺成丝，最终经过后整理制得珍珠功能性合成纤维。目前，已有学者对珍珠纤维的鉴别与检验方法建立了标准 [ 24 ]。

4. 2　珍珠纤维的功能

珍珠纤维作为一种新型的功能纤维不仅具有珍珠所特有的凉爽、护肤以及抗紫外线辐射的功能特点；而且还具有良好的吸湿回潮率、吸湿透气性、服用舒适性、经久耐用性等，适宜制作高档内衣等贴身衣物，是目前一种难得的全天然的凉爽保健型纤维，越来越受到人们的青睐。

4. 3　珍珠纤维的应用

目前，珍珠纤维已被开发应用于生活用品中。人们根据其所特有的功能，可以制成特有的功能性面料，制成许多功能性服装 [ 25 - 26 ]。其特有的护肤及舒适的手感可以应用于文胸、背心、内衣、睡衣、床上用品等；其良好的吸湿透气性可应用于运动衣、袜子、T恤等；其凉爽及抗紫外线功能可应用于夏季服装及户外用品。

东华大学的赵艳霞 [ 27 ]在对珍珠纤维内衣的舒适性进行评价，运用客观测试和主观实验相结合的方法研究表明：珍珠纤维的各项物理指标不仅可以满足内衣用纤维的要求，而且它还具有光滑凉爽、柔软舒适、瞬间传热快、透湿透气性好等特点，非常适宜于制作春夏季内衣和运动服装。

沈国先、黄平等 [ 28 - 29 ]还对珍珠纤维内衣的纺、织、染色和成衣加工工艺等特点进行了研究，并给出了珍珠纤维制作保健内衣产品设计和制作工艺。此外，在利用珍珠纤维制作保健内衣还应注意以下几点 [ 30 ]：

（1）通过分析珍珠纤维原料的特性，运用高科技纳米级珍珠粉体添加技术，在黏胶纤维纺丝液中加入纳米级珍珠粉体做成珍珠纤维原材料，制作出具有吸湿透气、服用舒适，养颜护肤及抗紫外线功效的功能面料。

（2）根据珍珠纤维原料的不同特性，设计出具有不同功效的产品，并设计出产品的款式及规格。

（3）根据纱线的特性合理确定面料织造工艺。

（4）运用新型的染色方案，有针对性的解决珍珠纤维面料染色中出现的色花与色差等问题。

（5）通过缝制试验，分析确定珍珠纤维面料最终的缝纫参数和缝制操作手势。

5　结论与展望

本文所介绍的麦饭石纤维、玉石纤维、云母纤维、珍珠纤维都是我国科技工作者自主研发的新型凉爽保健型纤维。它们都具有保健、抗菌、降温等功能，是集舒适性与保健性于一体的功能性纤维。这些纤维目前大多应用于内衣、袜子、运动服等服装以及床上用品等家纺产品上。然而，由于此种保健纤维原材料来源于矿物质，价格比较昂贵，再加上生产工艺比较特殊，以及某些纤维自身存在的缺陷（例如玉石纤维的力学性能有待提高），并不能形成大规模的生产、应用。虽然我国自主研发了此类纤维，但是对于此类纤维的各种保健性能缺乏测试手段与标准。因此，要实现这些新型保健纤维的市场化，除了研发新的工业化生产工艺外，还需制定相应的测试手段与标准。