远红外线纤维是指具有远红外线放射性能的纤维。远红外线有较强的渗透力和辐射力,具有显著的温控效应和共振效应,它易被物体吸收并转化为物体的内能。远红外线被人体吸收后,可使体内水分子产生共振,使水分子活化,增强其分子间的结合力,从而活化蛋白质等生物大分子,使生物体细胞处于最高振动能级。由于生物细胞产生共振效应,可将远红外热能传递到人体皮下较深的部分,使其深层温度上升,产生的温热由内向外散发。远红外纤维不仅可以吸收太阳光,而且可以在绝对零度以上的任何温度发射出波长和功率与其温度相应的远红外线。这种作用强度可以促进毛细血管扩张,改善微循环系统,促进血液循环和组织之间的新陈代谢,从而起到保温和保健的作用。
远红外线保温保健面料的开发途径有两种,其一是将陶瓷粉末等远红外线微能辐射体混入合成纤维纺丝原液进行纺丝,得到远红外纤维,然后再将远红外线纤维加工成面料即成为远红外线保温保健面料;其二是在整理加工时将微能辐射体以涂层、浸轧、印花等方法施加到织物上。远红外线能激活生物大分子的活性,补充生物能量,形成调节机体代谢和免疫功能的能力,而织物产生的远红外线可渗透于人体皮肤深部,被皮肤吸收转化成热能,促进微血管扩张,增进血液循环,加速皮肤和内脏等的新陈代谢,并产生体感升温效果,起保温保健作用。因此,远红外线纤维是一种积极的保温材料,不但可以使服装达到轻薄的目的,也具有一定的保健作用。
远红外微能辐射体一般由多种金属(如二氧化钛、三氧化二铝、四氧化三铁、二氧化硅、氧化锆和碳化物、硼化物、硅化物、氮化物等)按一定比例混合。使用最多的是金属氧化物和碳化物,其中以氧化锆、氧化镁、氧化铬、碳化锆等金属化合物性能最佳,有时也使用二氧化钛和二氧化硅。把远红外微能辐射体经粉碎研磨至粒径为微米乃至纳米级。粒径越小,纤维保温性能越优异,但纤维中的微粉越容易团聚,所以微粉的分散性也是一个不容忽视的问题。用于织物后整理的远红外粉的粒度要求略低,一般平均粒径在5~10μm即可,用于纤维的远红外粉的粒度最好在0.1~1μm,其纺丝时不易堵塞喷丝口。最新研究表明,纤维的远红外发射率与远红外陶瓷粉末的含量呈现复杂的曲线关系。曲线存在极值,在极值之后纤维的发射率迅速下降。极值一般出现在纤维中远红外陶瓷粉含量为4%~15%时。对采用涂层法加工出的远红外织物进行测试也发现有类似的规律存在,因此,纤维中远红外陶瓷粉末含量一般控制在4%左右。
国内在20世纪90年代就推出了微元生化纤维和阳光蓄热纤维。
微元生化纤维是国内高科技企业研制开发的能够改善人体微循环的一种纤维。这种纤维是将含有多种微量元素的无机材料(铝、硅、钛、锆等元素)通过高技术复合,制成超细微粒再添加到化学纤维中形成的。将这种纤维与棉纤维混纺再织成的织物,穿用时微元生化纤维与人体肌肤接触后能在短时间内激发人体生物微元活化,从而使人体产生特殊的生理效应,可以改善人体微循环,对相应的疾病有辅助康复作用。
阳光蓄热纤维即是具有吸收外界光线和热量并能产生远红外线的涤纶。该纤维的升温可达2~5℃,对金黄葡萄球菌、白色念珠菌的抑菌率达99%。用这种远红外纤维与棉、羊毛、黏胶纤维混纺成纱,织制针织、机织面料制成服装对多种病菌有抑制作用,并能促进血液循环。这种远红外涤纶的外观(除色泽)、手感、耐洗性能、纺织加工等性能均与常规涤纶无明显差异。目前,除了最早生产的远红外涤纶面料外,已经开发了远红外丙纶面料、远红外腈纶和远红外锦纶面料。天然纤维的远红外处理主要通过涂层来获得,已开发了远红外棉纤维面料和远红外羊毛纤维面料。目前有采用纳米级远红外陶瓷粉进行整理的织物面世,这种织物增加了远红外保健功能,其面料的吸湿性、外观和手感都能保持原有面料的风格,其强力、抗起毛起球性和悬垂性能都比整理前有所改善,进一步提高了织物的附加价值。
(二)抗菌消臭功能面料
将纳米级抗菌消臭剂添加到纤维之中或者用后整理的方法将抗菌消臭剂加到织物表面而得到抗菌消臭功能面料,该织物除了具有抑制细菌滋生、防止病毒交叉感染、消除环境中或人体散发的异味外,还可以减轻人体皮肤瘙痒,提高睡眠质量。由Noble纤维技术公司研发生产的镀银纤维X—Static,将纯银材料耐久、牢固地涂镀在常用纺织纤维的表面制成防菌抗静电纤维;英国Acordis(阿考迪斯)公司推出的Amiccor抗菌纤维与其他抗菌纤维的最大不同是采用内置式设计,如同在纤维内部有个抗菌仓库,通过浓度梯度的作用原理,抗菌剂源源不断地溶到纤维表面,这使得用Amiccor抗菌纤维制成的抗菌纺织品可以经受200次以上的洗涤而不降低其抗菌性能。在安全性方面,Amiccor抗菌纤维也堪称一流,因为其抗菌理念是抑制有害菌繁殖,而不是杀死细菌,因而对人体也就无损害可言。所以该产品具有对人体安全性高、耐洗性好、抗菌针对性强等优点。该织物一般作内衣面料和床上用品、或公共纺织品。上海石化腈纶事业部和合成纤维研究所也成功开发了一种防螨腈纶,韩国开发出抗菌防臭聚酯棉,是利用具有抗菌防臭效果的阳离子型化合物对纤维表面进行加工处理后制成。阳离子型化合物能与微生物细胞膜上的阳离子物质产生化学反应,从而有效地起到抗菌、防臭作用。人体的汗液、脂肪、蛋白质及其他有机物质会使纤维中的微生物繁殖,而抗菌防臭聚酯棉通过抑制纤维制品中微生物的繁殖,达到抗菌、预防恶臭和防治过敏性疾病的目的。
(三)负离子多功能面料
空气是一种混合气体,主要成分是氮气和氧气。在正常状态下,气体分子中的原子处于最低能级,电子在离核最近的轨道上运动。但空气中的各种分子或原子在机械、光、静电、化学或生物能作用下能够发生电离,其外层电子脱离原子核,使这些失去电子的分子或原子带正电荷,人们称之为正离子或阳离子,而脱离出来的电子再与中性的分子或原子结合,使其带有负电荷,人们称之为负离子或阴离子。研究表明,空气中的负离子对人体有很好的保健作用。空气中负离子的浓度与环境密切相关,森林、海滨、瀑布等污染少的地方含有大量的空气负离子,其浓度为污染严重的都市的几百倍。在这里人们会感到呼吸舒畅、心旷神怡。因为负离子具有较强的生物波发射功能,当人们通过呼吸将负离子空气送进肺泡时,能刺激神经系统并产生良好效应,经血液循环把电荷送到全身组织细胞中,改善心肌功能,增强心肌营养和细胞代谢,减轻疲劳,使人精力充沛;水合羟基离子(H3O2)-通过呼吸进入人体后,能调整血液酸碱度,使人的体液变成弱碱性。弱碱性体液能活化细胞,增加细胞的渗透性,提高细胞的各种功能,并保持离子平衡,抑制血清胆固醇形成,提高氧气转化能力,改善心血管功能,加速新陈代谢,调节人体生理功能,防止人体老化和早衰。水合羟基离子(H3O2)-还能与空气中的臭味分子反应,消除臭味,能与空气中被污染的正离子中和,起到净化空气的作用;负离子还可以活化脑内荷尔蒙β-内啡肽,具有安定自律神经,控制交感神经,防止神经衰弱,改善睡眠,提高人体免疫力的功能。负离子含量与人体健康的关系见下表。
负离子含量与人体健康的关系
开发负离子多功能面料,就是要使人们在穿着负离子多功能面料服装时,局部改善人体周围的环境,使人神清气爽。该面料除了具有抗菌、抗病毒功能外,还可以促进血液循环,增进心肺功能,并能提高睡眠质量,消除疲劳,是具有较高附加值的保健功能面料。负离子面料的开发途径一是开发负离子纤维编织面料,二是对已有面料进行涂层和复合加工整理。
生产负离子功能纤维主要有共混法和共聚法。共混法是将负离子母粒与普通聚酯切片混合均匀后通过螺杆挤出进行纺丝;共聚法是在聚合过程中加入负离子添加剂,制成负离子切片后再纺丝。现在使用的负离子发生材料主要是天然矿石和海底材料,最常见的是电气石。用化学和物理的方法将电气石制成与高聚物材料具有良好相容性的纳米级粉体,经表面处理后,与高聚物载体按一定比例混合,熔融后挤出制得负离子母粒,将其进行干燥,再按一定配比与高聚物切片混合进行纺丝而获得负离子纤维。近年国内外已经将电气石复合粉添加到涤纶、丙纶等纺丝液中,生产相应的负离子纤维。也有将电气石微粉与活化剂和分散剂均匀配制成乳化料,按一定比例通过特殊方法加入黏胶纤维的纺丝溶液中,使其均匀分散,再进行纺丝,得到具有负离子功效的黏胶纤维。该负离子纤维服用性能好,亦可用于机织和针织生产各种面料,前景广阔。
20世纪80年代,日本就发表了利用涂层和复合加工整理生产负离子多功能面料方法的相关专利。表面涂覆改性法(负离子涂层纤维)是在纤维后加工的过程中,利用表面处理技术和树脂整理技术将含有电气石等能激发空气负离子的无机物微粒的处理液固着在纤维表面。如日本将珊瑚化石的粉碎物、糖类、酸性水溶液再加上规定的菌类,在较高温度下长时间发酵制成矿物质原液,涂覆在纤维上。因该矿物原液中含有树脂黏合剂,得到了耐久性良好的负离子纤维,后整理加工及时将含有无机物微粉的处理液固着在织物表面,从而使织物具有负离子功能。可以采用喷雾法、循环浇淋法、上胶涂布法、挤压法、层压法和浸轧—烘燥等方法生产负离子多功能面料。
(四)免洗涤面料
亲水(光催化)整理是基于光活性物质(如锐钛矿纳米二氧化钛)的光催化性能,可与纤维表面的污渍产生光催化净化反应。在含紫外线的光源照射下,锐钛矿纳米二氧化钛通过对纤维表面的灰尘或污渍的氧化降解,促使其发生分解,从而起到自清洁作用。
自然界中很多植物的叶子具有自清洁现象,通过荷叶和水稻叶片表面微观结构的观察表明,自清洁表面需要微米和纳米的结构有机结合形成复合结构,而且表面微观结构的排列方式会影响水滴的运动趋势。受荷叶微纳多级结构致自清洁的启发,人们设计了具有自清洁功能的聚乳酸织物,该设计方法不仅适用于聚乳酸织物,还可推广到其他不同织物的拒水拒污设计中。
马萨诸塞大学的生物技术研究小组将一种大肠杆菌植入衣物纤维,利用它吞食污物来清洁衣物。他们培养不同的寄居在衣物纤维上的细菌,分别以灰尘、散发异味的化学物质和汗渍为食,并且让这些以污渍为食的细菌分泌出性感香水的芳香。人们穿上这种面料的衬衫,稍稍出点汗,就可以使那些细菌活动起来,帮助清除衬衣上的污渍,并散发香气,既舒适,又免洗涤。
(五)防止皮肤干燥面料
防止皮肤干燥面料是日本开发的一种保持皮肤湿润、防止皮肤干燥的新型“生命纤维”面料。“生命纤维”是通过纤维改良技术增强纤维的融水型,并通过化学反应将磷酯聚合物固化在纤维表面,减少肌肤的水分蒸发,从而起到维持皮肤湿润、防止皮肤干燥的保护皮肤作用。常用于运动服、内衣、防护用品中。(www.daowen.com)
(六)吸汗、排汗加工内衣面料
现代医学美容中常用一种骨胶原,即和人体皮肤结构最接近、极易被人体皮肤吸收、能直接作用于真皮层受损的胶原纤维,使其迅速恢复横向纤维结构。骨胶原蛋白独特的三螺旋结构及胶原蛋白分子中的亲水基,强化了肌肤原发性水动力,保证水分在肌肤表面和深层的循环,能改善淋巴循环,使肌肤水润、饱满、有活力。面料开发中利用这一原理,采用含有骨胶原(纤维状蛋白质)的纤维加工剂,经特殊的柔软加工制成内衣面料,该面料贴身服用吸汗、排汗性能优良,并具有良好的润滑、保养肌肤的作用。
(七)生物谱内衣面料
生物频谱即生物自身物理信息的频率和光谱称为生物频谱。生物体自身是一个天然的辐射源,向周围发射频谱信号,其所覆盖范围是由紫外线到微弱波。人体的生物频谱主要是在红外线至微弱波(毫米波)。这种频谱的特征由构成人体组织的各种物质的内部结构和生命活动特征、温度所决定。周林频谱仪是一项生物工程技术的产物,主要通过模拟人、动物、植物、微生物的生物频谱,对人、动物、植物、微生物的生长发育、生存状态进行良性调节。生物谱内衣面料(也称周林频谱内衣面料)是将一种特制的“无机复合材料”添加到纤维原料中纺制,并经加工而成。它在常温下能吸收外界和人体自身辐射的能量,然后再以同样的频率反馈于人体,对人的生长、发育及生存状态进行调节,能增加人体细胞的活力,改善人体末梢循环,抑制细菌繁殖,可以融透气性、除湿性和保暖性于衣物中,达到保暖、保健的功效。
(八)磁性面料与电疗面料
地球是一个磁场包围的球体,人类靠地磁保护生存与进化。如果没有地磁,来自宇宙的射线会烧尽地球上所有东西,地球会和月球一样连水都不能存在。人体也具有一定的磁性,现已发现人脑、心脏、皮肤和其他器官的电流活动都产生磁场。科学实验发现,磁性物质和磁场对生物学的生理机能都有一定的作用和影响,这种作用和影响叫生物的磁效应。磁性物质和磁场对生物的分子、细胞、神经、器官等均显示不同的影响。所以磁作为一种理疗因素,具有物理能量作用于人体后,可以产生一系列生物效应的功能。磁性面料就是将具有一定磁场强度的磁性纤维编织在织物中,形成的面料带有了磁性,利用磁力线的磁场作用与人体磁场相吻合,促进人的血液流量,降低血液黏度,提高氧量,从而具有保健功能。该磁性面料加工成服装对风湿病和高血压等病症有一定的辅助疗效。
用于面料的磁性纤维是一种兼具磁性和纺织纤维特性的材料,既具有其他纺织纤维所没有的磁性,又具有纺织纤维的长度、细度(直径几微米到几十微米,长度大于10mm)、可纺性、柔软性及弹性等性能。形成磁性纤维的方法有金属纤维传统的拉丝法(金属丝在400~600℃下,以适当的速度或张力做冷延伸,使之形成所需细度)、纺丝法(将金属丝原料在1400~1450℃下熔解,由熔融挤压法将压出的金属丝在气流或液流中形成)和切削法(利用切削器将运动中的钢丝切削成金属短纤维),还有共混纺丝法(将粒径小于1μm的磁性物理粉体经包覆、分散处理后制成磁性母粒,再混入成纤聚合物中进行熔融纺丝制成磁性初生纤维,再经过拉伸、变形加工工序制成弹力丝,用于磁性纤维棉料生产)。共混纺丝法的优点是混入纤维的磁粉可以是硬磁材料,可以是充磁良好的锶铁氧体,组合随意性强,添加量也可以根据需要改变。可以采用熔纺,也可以在某些湿法或干法场合下使用,甚至可以制备复合纤维或异形纤维。
电疗面料是采用改性氯纶制成的弹性织物。当这种织物贴服人体皮肤时,能产生微弱的静电场,可以促进人体各部位的血液循环,疏通气血,活络关节,并可预防和辅助治疗风湿性关节炎。
(九)利用药物或植物制成的保健面料
药物是人类对付细菌、病毒最重要的手段。我国传统医学除了内用药物外,还通过针灸、推拿和外用药物等内病外治的疗法来活血行气,治疗疾病。现代科学尝试直接将具有一定作用的材料以高科技手段加入到服用纤维中相继推出多种利用药物或植物制成的保健面料,使人们通过日常穿用服装即可达到保健作用。目前常用的药物织物已经形成一系列产品,其中以消炎止痛、促进血液循环和皮肤止痒织物最为常见。为满足消费者崇尚自然和卫生保健的要求,近年又开发出天然植物制成的保健面料。
1.橄榄油加工内衣面料
橄榄油是日常生活中经常食用的十分有益健康的一种油,因为橄榄油中的ω-3脂肪酸能增加氧化氮这种重要化学物质的量,可以松弛动脉,从而防止因高血压造成的动脉损伤,还可以降低血小板的黏稠度,降低纤维蛋白原的量,大大减少了血栓形成的概率,预防心脑血管疾病。此外,橄榄油中含有比任何植物油都要高的不饱和脂肪酸,还含有丰富的维生素A、D、E、F、K和胡萝卜素等脂溶性维生素及抗氧化物等多种成分,并且不含胆固醇,因而人体消化吸收率极高。橄榄油富含与皮肤亲和力极佳的角鲨烯和人体必需的脂肪酸,它能被人体迅速吸收,有效保持皮肤弹性并使之润泽;是可以“吃”的美容护肤品,用橄榄油涂抹皮肤能抗击紫外线,防止皮肤癌。橄榄油的微小粒子能渗透到皮肤毛孔及天然纤维中去,利用这一特性加工成针织面料再制成内衣,穿用时织物中橄榄油的微小粒子作用于肌肤,能达到柔软皮肤、清洁舒适、促进健康的目的。
2.芦荟加工内衣面料
天然植物芦荟是一种多年生百合科多肉质的草本植物,我国利用芦荟植物有数千年的历史。历史上曾用芦荟治疗各种疳症、湿症、风疹、癣疮、便秘、烧伤、烫伤等多种疾病。现代民间利用芦荟治疗烧伤、烫伤、蚊虫叮咬、痱子、皮炎等积累了丰富经验。近年采用在化学纤维纺丝液中加入芦荟保湿因子(保湿因子的粒度可以达到微米级水平)材料的方法,生产出芦荟保湿纤维,并用此生产内衣面料,因其保湿因子含有丰富的聚胺基葡萄糖、山梨糖醇酐及脂肪酸,对人体具有美化、滋润、保湿的功效,对人体具有保健延年及消炎作用,对烧伤、烫伤也具有辅助治疗作用。加入0.5%~1%的保湿因子,可以使化学纤维的回潮率提高4%~5%,对提高化学纤维面料的舒适性具有重要的意义。对天然纤维面料也可以进行浸轧整理。即提取、精炼芦荟保湿因子及其他具有保健作用的物质,加工成微胶囊涂层整理剂,然后通过浸轧加工整理到天然纤维面料之上,获取保健功能,使织物成为具有高附加值的保健面料。
3.森林浴抗菌加工内衣面料
森林浴抗菌加工内衣面料是从天然柏桧中提取的柏硫醇成分加工而成,这种保护身体的天然成分可抑制臭味的发生源——微生物的繁殖,具有抗菌的效果,着装者还可体验到森林浴的感觉,清神醒脑、舒适健康。日本钟纺公司把从木材中提纯的香料油包存于高分子膜中,制成微胶囊涂于织物表面,织物与人体皮肤摩擦时,微胶囊破裂,散发出木材特有的香味,使用者有置身于森林中的感觉。其香气可保留1~2年。
4.芳香型功能面料
利用芳香纤维或芳香后整理而制成的芳香型功能面料,具有优化环境和促进人体健康的功能,有的香型能提神醒脑、使人感觉激动兴奋;有的香型能安定神经系统,促进睡眠;有的能持久地散发天然芳香,给人轻松愉快之感。我国古代就有在衣服上缝缀香囊的习惯,后来发展到用浸香和涂香的办法把芳香传给织物,真正打开芳香纺织品市场的是把香料微粉包含在微胶囊内,通过黏合剂的作用,以印花或后整理等方式涂于织物,但一般随着洗涤次数的增加,香味会逐渐淡薄。在不断完善微胶囊涂层技术的同时,又发展了新型芳香后整理技术。美国采用环糊精为整理剂的主要成分,使芳香物质包含在其中浸涂到织物上;日本以乙基硅酸酯为整理剂的主要成分,把芳香物质容纳在织物涂层的皮膜晶格结构中取得了成功。近年又生产了香味合成纤维,即合成纤维在生产过程中加入香味剂,香料与聚合物融为一体,香味由纤维内部向外释放,从而延长了香味散发的时间达一年以上,最长的还可以保持5~7年的时间。香味合成纤维的生产有共混型(即在切片合成过程中加入香料或在熔融纺丝过程中加入香料)、包芯型(一般选用熔点低且耐水解的聚合物作芯层,香料加在芯层,外层为涤纶或锦纶,香味纤维保持了涤纶、锦纶的性能。香料与芯层高聚物紧密结合,且不能透过纤维皮层,只能从纤维的端头向外散发,可以保香持久)、中空型(香味不仅由纤维截面逸出,还可从中间空腔逸出,增加纤维香气浓度)、吸入型(将乙烯—醋酸乙烯共聚物加入化纤纺丝液中纺丝,由于其具有很强的吸油性,纤维在油型芳香剂中保留一定时间,就可以吸入足够的芳香剂而获得香味)。这些方法都使织物得到长效芳香效果。芳香型面料多用于制作服装、床上用品等。随着纺织技术的快速发展和芳香心理学的形成,还有将面料与香味、负离子融为一体,其面料的香味和其释放的负离子有助于人们在生理和心理上处于放松、舒适状态,也可提高工作效率。
5.中草药型内衣面料
日本钟纺公司推出多种中草药、植物香料、薄荷、啤酒花、茶叶树茎、肉桂香料等制成的天然染料和处理剂,处理天然纤维(棉或毛)制成的内衣裤、袜子、床上用品等织物,从而形成抗菌、防臭、防螨虫、防霉、防病的系列卫生保健用品。虽然这种产品比化学处理的产品售价要高出10%~20%,但颇受消费者欢迎。
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