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1、第八章 远红外纤维及纺织品,第一节 概 述,远红外保健织物是近年来新兴起的一种功能纺织品，它具有保暖升温、保健等功能。远红外保健整理织物可用来开发保健蓄热产品、医疗用品，如内衣、贴身保暖服、床罩、床单、毛毯等床上用品，坐垫、护膝、腰带、抗菌防臭鞋袜等,一、红外线红外线的产生及红外线的划分 红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种，由德国科学家霍胥尔于1800年发现，又称为红外热辐射,他将太阳光用三棱镜分解开，在各种不同颜色的色带位置上放置了温度计，试图测量各种颜色的光的加热效应。结果发现，位于红光外侧的那支温度计升温最快。因此得到结论：太阳光谱中，红光的外侧必定存在看不见的光线，这就是红外线。
2、,太阳光谱上红外线的波长大于可见光线，波长为0.75400m。红外线可分为三部分，即近红外线，波长为0.753m；中红外线，波长为36m；远红外线，波长为6400m 。 其中90%的波长在814m之间，是生物生存必不可少的因素，因此，这一段波长的远红外线又称为生命光波。,2. 分子运动与远红外辐射分子内部运动包括电子相对于原子核的运动，组成分子的各原子在平衡位置附近的振动和分子作为整体围绕某轴的转动。当分子能级发生变化时，一般发射远红外线，同时量子理论表明分子产生红外光谱的必要条件是必须具有偶极矩或者状态改变时伴有偶极矩的变化。,在红外辐射波段中，当分子中的原子或原子团从高能量的振动状态回复到
3、低能量的振动状态时，会发生2.525m的远红外辐射。如果辐射源是由分子的转动引起的辐射，则发生大于25m的远红外辐射。,二、远红外与人体健康人体皮肤对远红外辐射的吸收能力很强，在714m有较强的吸收峰。人体可以高效地吸收414m波段的红外线，人体吸收了远红外线后，引起细胞、血液中的C-H，C-O，C-C，C-N等化学键振动加剧，从而引起一系列有益的生理现象。,三、红外辐射吸收及远红外服装保暖的机理红外辐射吸收的机理是光谱匹配共振吸收，即当辐射源的波长与被辐射物的吸收波长相一致时，该物体就吸收该辐射源的红外辐射。人体是一天然的红外辐射源，其辐射频带很宽，活体皮肤的辐射率为98%。人体表面的热辐射
4、波长在2.515m范围，峰值波长约在9.3m，其中814m波段的辐射约占人体总辐射量的46%远红外织物就是利用远红外线的频率与构成生物体细胞的分子、原子间的振动频率一致性，当远红外线租用于皮肤时，远红外线能够迅速被人体吸收。,远红外物质除了强烈地吸收太阳光中的远红外线之外，也不断地向外辐射远红外线。当人体吸收远红外线转化为自身的热能，皮肤表面的温度就相应升高。这种远红外线放射性物质在人体体温作用下，能高效地放射出波长为814m的远红外线，使服装内的温度比普通织物高，具有保暖功能。当人们穿着和使用这种织物时，可以吸收太阳光等的远红外线并转化成热能，也可将人体的热量反射而获得保暖效果。实验证明，远
5、红外纤维覆盖在人体上15min，表皮温度将升高23。,四、远红外材料主要选择热交换能力强、能放射特定波长远红外线的材料，加工成各种产品。元素周期表中第三、第五周期中的一种或多种氧化物与第四周期中的一种或多种氧化物混合而成的远红外辐射材料，是理想的远红外辐射材料。,常用的能产生远红外线的材料有：生物炭：如高温竹炭、竹炭粉、竹炭粉纤维及各种制品。电气石：如电气石原矿、电气石颗粒、电气石粉及各种制品等。远红外陶瓷：如如用电气石等高负离子、远红外材料，按比例配制的各种用途的产品远红外陶瓷制品：如远红外陶瓷球、陶瓷装饰材料、彩瓷酒具餐具等,五、远红外纺织品的发展远红外纺织品：可以吸收和反射人体及周围环境
6、发射出的电磁波，并辐射出波长范围2.530m的远红外线的纺织物叫远红外纺织物。远红外织物包括：远红外床上用品系列、远红外内衣等。释放远红外的原因：这是由于纺织品上添加的具有远红外辐射功能的添加剂（粒径通常在0.5m以下、常温释放，如：陶瓷微粉或电气石粉一般都是金属氧化物或金属碳化物，如：氧化铝、氧化锆、氧化镁、二氧化钛等。）在吸收了外界的电磁辐射能量后，其分子的能态从低能级向高能级跃迁，尔后又从不稳态的高能级回复到较低的稳态能级而辐射出远红外线。,保健的原因：由于远红外纺织品所辐射出的电磁波中，4m14m波长（被称为生育光线）范围内的远红外线与人体细胞中水分子的振动频率相同，当人体表面受到辐射
7、时，会引起细胞的分子共振，产生热效应，并激活人体表面细胞，促进人体皮下组织血液的微循环，达到保暖、保健、促进新陈代谢、提高人体免疫力的功效。 很显然，要达到这些目标，有两个必要条件：一是要吸收外界的能量；二是要能与皮肤直接接触。由于远红外线穿透普通纺织品的能力有限（可穿入人体皮肤510毫米），只有应用于内衣和床上用品才能起到促进微循环的作用。,远红外纺织品目前朝着功能高效化、新型化、复合化方向发展。如日本开发出海藻碳纤维，其织物在35时的远红外发射率达94%采用在纺丝液或后整理剂中同时添加远红外粉和其他功能制剂，使织物具有多种功能。如日本已开发出阻燃远红外涤纶、高吸湿性保温纤维等。国内开发的远
8、红外纤维及织物品种还比较少,第二节 远红外纤维的生产,最初远红外纤维是采用添加陶瓷微粉的方法来制造的。最早开发的有日本的尤尼吉卡公司和东丽公司，随后日本的帝人、旭化成和钟纺等公司也开始开发远红外线纤维钟纺公司采用涤纶、锦纶等中加入远红外台词微粉达到保暖功能；旭化成公司采用双层结构；日本的小松精炼公司将玻璃微珠和红外线吸收剂添加在聚合物中1994年，日本森下仁丹等五家公司共同开发远红外海藻碳纤维。,远红外纤维制备的具体方法：先把远红外粉分散于成纤聚合物具有很好相容性的媒介物中，再与纺丝液或聚合物熔体相混合，如把远红外粉分散在纤维素衍生物的有机溶液中，制成分散液，然后添加到丙烯腈系共聚物的有机溶液
9、中进行纺丝。,从纤维结构上可将远红外纤维分成两类：一类是远红外粉在成纤聚合物截面上均匀分散的单一组成纤维，另一类是具有一个或多个芯层结构的复合纤维从纤维外观上分为两类，一类是常规圆形截面纤维，另一类是异性截面纤维。这两类纤维均可制成中空纤维，以增加保暖效果。,远红外纤维的熔法纺丝有以下几种工艺路线：全造粒法：在聚合过程中加入远红外添加剂制得远红外切片。母粒法：将切片粉碎到40目以上，与40%的远红外添加剂一起混合烘干，经螺杆挤压制成远红外母粒，然后与常规切片混合均匀后纺丝。注射法：在纺丝过程中用注射器，将远红外添加剂直接注射到高聚物纺丝熔体或溶液中制备远红外纤维。复合纺丝法：以含有远红外粉体的
10、聚合物为纤维的芯层，常规聚合物为皮层制成的具有芯鞘结构的远红外复合纤维。,制备远红外纤维对远红外添加剂的粒径和添加剂在聚合物中的分散性要求较高。远红外添加剂的粒径愈小、纤维的保温性能优异，纤维可纺性愈好，通常认为粒径小于5m远红外添加剂应为圆形、椭圆形或纺锤形，以便颗粒在纺丝过程中尽量降低对喷丝板的磨损。,第三节 远红外纺织品的生产,后整理法：将具有远红外发射功能的远红外微粒，渗入到涂层液中，通过喷涂、浸渍和辊涂等方式涂到织物上，从而使天然纤维及其纺织品具有远红外吸收和发射功能。所用的远红外陶瓷粉末的粒度决定后整理织物的质量。喷涂方法常用于制作远红外絮片，对毛圈织物的毛尖部位开纤，然后喷涂远红
11、外整理剂，能有效提高保暖性和舒适性。,远红外整理中，使用氯铂酸等触媒，可以提高陶瓷物质与纤维的结合力。对于羊毛纤维或织物进行远红外后整理需要添加阳离子助剂；棉纤维及织物的远红外整理一般采用涂层加工的方法。一种方法是低温熔融型金属氧化物与涂层剂混合后涂覆到织物上；另一种方法是将远红外微粉分散在涂层剂中形成涂层浆料，再涂覆到织物上。,工艺流程：浸轧（中药液）轧干浸润（远红外整理液） 轧干烘干（90，5min）烘焙（ 150，3min ）水洗烘干（90，5min）在生产毛织物面料时，在后整理之前，采用苛性钠水溶液使毛纤维表面的鳞片鹏润，能有效吸附远红外陶瓷粉对羊毛的远红外整理需要经三个步骤来完成：
12、羊毛纤维表面改性 陶瓷微粒的吸附 陶瓷微粒的树脂固着处理,第四节 织物远红外性能测试,远红外纤维及其织物的性能表征主要包括三个方面：远红外辐射性能远红外保温性能远红外纺织品对生物体的保健作用,一、织物远红外辐射性能：利用傅里叶变换红外光谱仪和红外辐射测量仪来测量。辐射性能一般以比辐射率也称发射率来表示。发射率又可分为法向发射率和半球发射率。法向放射率较常用。法向光谱发射率为物体在特定波长处向法向方向的辐射与同温度下黑体辐射的接近程度，其数值随波长不同而变化。,二、远红外织物的保温性能热阻CLO值法红外测温仪法皮肤表面温度测定法不锈钢锅法传热系数法统计法,三、远红外织物的保健性能：评价远红外织物的保健性能，须进行临床试验，设计内容很多，如皮肤、皮下组织、肌肉及血液循环系统等在远红外辐射下的各种生理变化。,
