一種新型保暖保健纖維的開(kāi)發(fā)

1、第六屆功能性紡織品及納米技術(shù)研討會(huì)論文集。20065一種新型保暖保健纖維的開(kāi)發(fā)鐘正剛王寅生蔡意文林經(jīng)玲安泰科技股份有限公司所謂保暖，不外乎一是盡量保持熱量，不讓熱量散失，是一種消極保暖方法；再就是利用某種方法取得熱量，比如利用電池和面狀發(fā)熱體轉(zhuǎn)換為熱能的電熱面料、利用鐵粉氧化發(fā)熱的化學(xué)反應(yīng)發(fā)熱面料、利用物質(zhì)發(fā)生相變釋放熱量的保溫面料等，這是一種積極保暖方法。纖維材料的保暖性還受纖維材料與紗線(xiàn)、紗線(xiàn)結(jié)構(gòu)、織物結(jié)構(gòu)、編織結(jié)構(gòu)、后處理加工等因

2、素影響。而通過(guò)纖維材料與紗線(xiàn)取得保暖效果時(shí)，還與纖維的空氣含有率、吸濕發(fā)熱性、吸收紅外線(xiàn)特性等功能性因素有關(guān)。本文在總結(jié)保暖纖維研究和開(kāi)發(fā)的現(xiàn)狀及所依據(jù)的理論的基礎(chǔ)上，提出了開(kāi)發(fā)一種新型保暖保健纖維的思路。一、保暖纖維的開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀1超細(xì)纖維和中空纖維這兩種纖維保暖效果的原理是提高了纖維的空氣含有率。典型的產(chǎn)品有美國(guó)Albany公司生產(chǎn)的pfimaloft纖維，是用滌綸制作的超細(xì)纖維。這種纖維群組成的絮片，空氣間隙小，可以阻止水滴通過(guò)，但人

3、體的汗?jié)駳饪梢酝ㄟ^(guò)，能把熱的對(duì)流和傳導(dǎo)作用降至最小。美國(guó)3M公司ThinsulateR產(chǎn)品，既可以用滌綸，也可以用聚丙烯纖維制作。它實(shí)際上是一種熔噴纖維制品，仿效羽絨的結(jié)構(gòu)。熔噴纖維相當(dāng)于羽絨，這種纖維極細(xì)，可以保持小的空氣間隙，能起到很好的保暖作用。Thermolite@由杜邦公司推出，采用中空纖維設(shè)計(jì)，可包住隔離的空氣，保持身體溫度，并將冷空氣隔離，且較同等輕質(zhì)布料暖和，極具保暖功能。2吸濕發(fā)熱纖維纖維吸收水分時(shí)，纖維分子和水分子相

4、互吸引而結(jié)合，水分子的動(dòng)能降低而被轉(zhuǎn)化為熱(能)量釋放出來(lái)。還有就是為了強(qiáng)化發(fā)熱效果，在纖維內(nèi)部添加或者在纖維表面涂敷某種物質(zhì)，當(dāng)纖維吸收水分后，觸發(fā)這種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)釋放出更多的熱量來(lái)。日本東麗(Toray)公司成功開(kāi)發(fā)能吸收汗氣轉(zhuǎn)化為發(fā)熱的纖維材料[Warmsensor]，這是一種在化纖的基布上涂上有機(jī)化合物的材料，與一般的材料比，體感溫度可以提高3至5D，主要用于運(yùn)動(dòng)服衣料。這項(xiàng)技術(shù)是用一種被稱(chēng)為“熱量感應(yīng)”的特殊化學(xué)制劑涂敷在

5、布料表面，使布料可以吸收人體自然排放的水氣，將之轉(zhuǎn)換為熱能。日本Toyobo公司開(kāi)發(fā)研制十年的弱酸性X發(fā)熱纖維，其發(fā)熱原理是這種纖維具有獨(dú)特的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，可以吸收更多皮膚散發(fā)的水分。皮膚在冬季散發(fā)熱能的同時(shí)散發(fā)氣化的水分，當(dāng)氣化的水分被纖維吸收后，遇冷時(shí)將會(huì)釋放一定的熱能。不同纖維的吸濕率也不同，羊毛約為16％、棉僅為7％，而x發(fā)熱纖維的吸濕率高達(dá)27％，它在中高吸濕率的狀態(tài)中，比其它纖維釋放更多的熱能，同時(shí)與環(huán)境相對(duì)應(yīng)，調(diào)節(jié)身體與衣服

6、間的環(huán)境。3相交蓄熱調(diào)溫纖維在相變材料(PcM)技術(shù)的基礎(chǔ)上，相變纖維技術(shù)發(fā)展起來(lái)。PCM技術(shù)是美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)在上個(gè)世紀(jì)70年代末至80年代初的研發(fā)成果，在保護(hù)太空精密儀器免受太空高溫干擾，其性能優(yōu)異卓越。1987年，NASA下屬triangle公司注冊(cè)了PCM與紡織纖維結(jié)合技術(shù)的專(zhuān)利和Outlast商標(biāo)，并已在美國(guó)和歐洲市場(chǎng)成功銷(xiāo)售。國(guó)內(nèi)主要是天津工業(yè)大學(xué)進(jìn)行了一系列的研究，工藝路線(xiàn)采取的是涂層、復(fù)合紡絲(皮芯結(jié)構(gòu))和

7、微膠囊紡絲。利用復(fù)合紡絲工藝生產(chǎn)的蓄熱調(diào)溫纖維絮片的保溫性能與普通毛滌混合絮片相當(dāng)，4509／m2絮片的熱阻為172clo，保溫率7343％，但沒(méi)有見(jiàn)到產(chǎn)業(yè)化。口紅外陶瓷蓄熱纖維碳化鋯、碳化硅等第Ⅳ族過(guò)度金屬元素的碳化物對(duì)小于2um的近紅外能量有很好的吸收作用。日本尤尼吉卡公司和三菱人造絲公司先后研發(fā)成功，并商品化。國(guó)內(nèi)天津工業(yè)大學(xué)、西北紡織工學(xué)院等也進(jìn)行了研究。這種產(chǎn)品適合于吸收太陽(yáng)光，對(duì)中、遠(yuǎn)紅外的吸收效果不太顯著，因此它適合第六屆

8、功能性紡織品及納米技術(shù)研討會(huì)論文集2006—5于作外衣。遠(yuǎn)紅外保健紡織品和具有低壓通電發(fā)熱的改性棉紗等在此就不再贅述。二、新型保暖纖維開(kāi)發(fā)的理論依據(jù)眾所周知，熱輻射中能轉(zhuǎn)換為熱能的95％能量集中在03～2微米范圍的太陽(yáng)光?，F(xiàn)在大量開(kāi)發(fā)的遠(yuǎn)紅外保健紡織品有的保暖效果很低，甚至無(wú)功效；產(chǎn)品的測(cè)試方法以及所謂的標(biāo)準(zhǔn)存在明顯的缺陷，等等。在經(jīng)過(guò)太空棉的失敗后，紅外纖維及紡織品已經(jīng)面臨其重蹈之覆轍之困境。為了擺托目前的現(xiàn)狀，解消費(fèi)者之困惑，爭(zhēng)取在

9、技術(shù)上有所提升，我們?cè)诙嗄觊_(kāi)發(fā)以電氣石為基礎(chǔ)的復(fù)合遠(yuǎn)紅外一負(fù)離子亞／納超微粉體的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了一種廣譜紅外蓄能特種粉體，以高比熱(容)為特點(diǎn)，特別適合于作保暖纖維，從理論上又有別于上述保暖纖維，同時(shí)又具有促進(jìn)人體血液微循環(huán)的健康功能。根據(jù)能量守恒定律，紅外輻射入射紡織面料時(shí)應(yīng)有：aTaRaA=100％，其中aT為透射率、aR為反射率、aA為吸收率。據(jù)徐衛(wèi)林(2005)研究，不同試樣的雙層織物對(duì)紅外的透射、反射和吸收情況的測(cè)試，如表1。表

10、1三種試樣雙層織物的紅外透射率、反射率及吸收率匯總試樣序號(hào)8r／％8R／％8A／％8T8RaA／％l#367752301125100323#34465320112098865#2831552012069557從上表可以看出，aTaRaA的值基本上接近100％，且一半以上的紅外入射能量被反射回去，透射的比例也接近1／3，而用于吸收溫升的比例太低。無(wú)論材料厚重(面料克重)如何變化，其吸收率基本不變。顯然，設(shè)法提高纖維吸收率是提高纖維溫升和增

11、加保暖性能的最好辦法。表2紡織材料的導(dǎo)熱系數(shù)(室溫20℃測(cè)量)(據(jù)于偉東儲(chǔ)才元，2002)材料名稱(chēng)^／wm1℃1材料名稱(chēng)入／wm1℃1材料名稱(chēng)入／wm1℃1棉O071～0073滌綸0084氟綸0244羊毛0052～0055腈綸0051毛氈0041蠶絲0050～0055丙綸0221～0302石棉0046粘膠纖維0055～0071氯綸0042羽毛0024醋酯纖維0050錦綸02440337空氣00234丙綸、錦綸的導(dǎo)熱系數(shù)高，滌綸次之。如果

12、將一種高比熱亞／納超微粉體與其共混，在纖維中形成一種彌散結(jié)構(gòu)，其熱學(xué)性質(zhì)應(yīng)該會(huì)出現(xiàn)新的情況，這一點(diǎn)還需要作大量的理論推導(dǎo)和試驗(yàn)測(cè)試工作來(lái)驗(yàn)證，至少纖維的熱阻可以按網(wǎng)絡(luò)電路原理，進(jìn)行串、并聯(lián)簡(jiǎn)化。三、新型保暖纖維的評(píng)價(jià)對(duì)于具有極大市場(chǎng)潛力的保暖內(nèi)衣市場(chǎng)而言，從2004年11月1日起正式實(shí)施的針織保暖內(nèi)衣等13項(xiàng)紡織行業(yè)新標(biāo)準(zhǔn)，將玩名稱(chēng)炒作概念的噱頭促銷(xiāo)拒之IJ#t“?！氨Ｅ省奔啊皢挝豢酥乇Ｅ省保⒁源俗鳛闇y(cè)定和評(píng)判內(nèi)衣保暖功能的門(mén)檻，