【纺织原料】远红外纤维的作用机理及加工方法

 

1远红外线

红外线位于可见光和微波之间，红外线的波长范围很宽，科学上将其划分为三个波段：近红外波段：0.77-3μm；中红外波段：3-30μm；远红外波段：30-1000μm。由于中红外波段范围很窄，在医疗保健领域，将中红外波段纳入远红外波段。

2 作用机理

热辐射是以电磁波形式传递能量为特征的传热方法。热辐射主要包括紫外线、可见光、红外线。根据基尔霍夫定律，一个良好的辐射体必然是一个良好的吸收体，即一个物体发射热辐射的能力强，则其吸收的能力也强，两者成正比。人体既能辐射远红外线，又能吸收远红外辐射。由于人体60-70%为水，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。人体所发射的热辐射的主波长在10μm左右，远红外纺织品在吸收外界能量后辐射出3-25μm的远红外线，与人体能够吸收的红外线相符，能形成共振。远红外纺织品吸收来自人体的红外波能量，并反馈给人体，提高了皮肤温度，从而达到蓄热保暖的目的。被皮肤吸收的热量可以通过介质传递和血液循环，使热能到达肌体组织，达到保健和辅助医疗效果。远红外纺织品一般通过提高表面发射率来提高发射功率。

3 功能

远红外纺织品主要有保暖功能（即保温功能）、保健功能和抗菌功能等。远红外纺织品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。因此，远红外织物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。被皮肤吸收的热量可以通过介质和血液循环，使热能到达肌体组织，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。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一定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，以及护膝、护肘、护腕等。纤维中微粒子的加入，使纤维表面出现多孔性，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：远红外纺织品对金黄色葡萄球菌、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。

4 远红外纤维的加工方法

远红外纤维制备方法分为熔融纺丝法、共混纺和涂层法三大类。熔融纺丝法按远红外辐射材料微粉添加过程和方法，远红外纤维的熔融纺丝法有四种工艺路线。

4.1熔融纺丝法

4.1.1全造粒法

在聚合过程中添加远红外陶瓷微粉制成远红外材料的切片。远红外微粉与成纤聚合物混合均匀，纺丝稳定性好，但由于再造粒工艺的引入，使生产成本增高。

4.1.2 母粒法

将远红外陶瓷微粉制成高浓度远红外母粒，再与定量成纤聚合物混合后纺丝。该方法设备投资较少，生产成本较低，工艺路线较成熟。

4.1.3 注射法

在纺丝加工过程中，用注射器将远红外粉直接入成纤聚合物熔体中而制成远红外纤维。该方法技术路线简单，但远红外粉与成纤聚合物的均匀分散有困难，且需进行设备改造，添置注射器。

4.1.4 复合纺丝法

以远红外母粒为芯，聚合物为皮，在双螺杆复合纺丝机上制成皮芯型远红外纤维。该方法技术难度高，纤维的可纺性好，但设备复杂，成本高。

4.2 共混纺丝法

共混纺丝法是将远红外粉体在聚合物聚合过程中加入反应体系，从切片开始就具有远红外发射功能，该方法的优点是生产易于操作，工艺简单。

4.3 涂层法

涂层法是将远红外吸收剂、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的一种方法。

5 测试方法与相关标准

目前关于远红外纺织品功能测试标准主要有国家标准GB/T18319—2001《纺织品红外蓄热保暖性的试验方法》、纺织行业标准FZ/T64010—2000《远红外纺织品》、中国标准化协会标准CAS115—2005《保健功能纺织品》。

GB/T18319—2001标准规定了用红外辐射计测定纺织品红外反射率和透射率，计算吸收率，以及用点温度计测定辐照升温速率的方法。主要从红外吸收率和红外辐照升温速率两方面测试及评价。

FZ/T64010—2000标准规定了远红外纺织品的技术要求、试验方法、检验规则、结果判定和使用说明等。该标准以法向发射率作为远红外纺织品远红外功能的评价指标，以试样法向发射率减去对比样（即相应非远红外产品）法向发射率的差值作为法向发射率提高值。试验仪器为红外光谱仪和黑体炉。最后计算的法向发射率是8-15μm波段的法向发射率。

CAS115—2005标准采用测定法向发射率的方法，制定了远红外功能评价指标，是我国目前适用于保健功能纺织品的唯一标准，其中关于具有发射远红外线功能纺织品的部分规范了其术语定义、试验方法、结果判定、标志等内容，适用于远红外法向发射率大于0.2的各种织物、粉末等材料及导热物体的远红外法向发射率的检测。样品法向发射率采用温度为100℃时样品法向全辐射亮度与相同温度下标准黑体法向全辐射亮度比较的方法测量。试验仪器包括红外光谱仪（或红外辐射计）和黑体炉。计算机通过程序将黑体炉的辐射亮度、试样的辐射亮度、对比样的辐射亮度进行数据处理，计算出4-16μm波段的法向发射率。三个标准的内容比较如表1所示。

表1三个标准的比较

6 结语

远红外纤维既可以单独使用，也可与各类纤维混纺，特别适于制作成秋冬用防寒服、滑雪服、运动衫和裤料。它优异的保暖性能使它也非常适于制成具有温热感的毛毯、床单、座垫、运动护身带、鞋垫和地毯等。生活用品的多功能化是当今世界发展的必然趋势。另外医疗用品远红外纤维特殊的抗菌、防臭性能，使它可以作为卫生部门的医疗用品，如作为医院用床单、纱布和防臭袜、裤等，具有促进血液循环的功能，可制成贴身保健服护身带。同时也有报道用远红外纤维制成食品保鲜袋等。

 

编辑：纺织大学堂