远红外纺织品的研究与应用
作者：张富丽
单位：海军医学研究所，上海市 200433
关键词：远红外粉；远红外织物；保健；保暖；抗菌
海军医学杂志990230 摘要 概述了远红外纺织品的定义、分类、研制工艺及其应用。
常温下具有吸收和发射远红外线功能且其发射率大于65% 的纺织品可称之为远红外纺织品。一般常见的远红外织物可分为两类：一类为由远红外纤维加工而成的纺织品；另一类采用后整理技术，即将远红外陶瓷粉均匀分散在胶粘剂中制成涂层剂，涂层在织物上，经干燥后制成。
1 远红外纤维织物[1，4，6，8]
在合成纤维纺丝加工的过程中，加入一定量的远红外发射体，所制成的能吸收和发射远红外线的功能纤维叫远红外纤维。这种纤维不但能吸收太阳光中或人体等辐射的远红外线而使自身的温度升高，而且可在绝对零度以上的任何温度发射波长和功率与其温度相应的远红外线。
, 百拇医药
1.1 远红外粉
具有远红外辐射性能的微粉称为远红外粉，国内也称之为远红外陶瓷粉。
1.1.1 远红外粉的分类 常见的远红外辐射物质见表1。
表1 常见的远红外辐射物质 名 称
远红外辐射物质
氧化物
A12O3、ZrO2、MgO、TiO2等
碳化物
ZrC、SiC、B4C、TaC等
, 百拇医药
硼化物
TiB2、ZrB2、CrB2等
硅化物
TiSi2、MoSi2、WSi2等
氮化物
Si3N4、TiN等
常用的远红外粉由一种或两种远红外辐射物质组成，在35～37℃的皮肤微气候条件下具有较高的常温比辐射率。
1.1.2 远红外粉的粒度 用于长丝的远红外粉的粒径一般在2μm左右,用于短纤维的远红外粉一般在4μm左右。
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1.1.3 远红外粉的含量 当远红外粉的含量在4%～15%时易达到远红外发射率的极值域。
1.2 远红外纤维的制备
将远红外粉分散于与成纤聚合物具有很好相容性的媒介物中，制成分散液，然后添加到纺丝原液或聚合物熔体中，采用熔法纺丝。纺丝的流程如下：
常见的工艺有全造粒法、母粒法、注射法及复合纺丝法。全造粒法就是将远红外粉与成纤聚合物经熔融造粒和干燥，然后再经螺杆挤压、卷绕及后加工形成。特点是纺丝稳定性及均匀度好，但生产成本高。母粒法是将远红外粉与定量的成纤聚合物熔融造粒制成高浓度远红外母粒后进行纺丝。特点是成本低而均匀度及稳定性较差。注射法则是在纺丝加工过程中，采用注射器将远红外粉直接注入到成纤聚合物中，特点是工艺简单，但均匀度差。复合纺丝法是以含红外剂的聚合物切片为芯，普通聚合物为皮，经双螺杆复合纺丝而制得皮芯型过红外纤维，其特点是纤维稳定性好、强度高及均匀度质量好，但设备复杂成本高。
, 百拇医药
1.3 远红外纤维的结构
常见的有两类：一类是远红外粉在成纤聚合物截面上均匀分散的常规圆形截面纤维；另一类是具有一个或多个芯层结构的异形截面纤维(复合纤维)。
1.4 远红外纤维织物成型
通常采用机织和针织工艺加工成型。
2 远红外涂层织物[2，5]
这类织物对远红外粉的要求相对较低，粒径在10μm左右即可。其含量也在5%～14%之间。其制备工艺是：将远红外粉均匀分散在涂层剂中，然后涂覆到织物上即可。涂覆混合液一般由树脂粘合剂(如聚氨酯、丙烯酸酯等)、交联剂(保持织物强度)、分散剂、远红外粉、着色剂、稀释液等组成。涂覆量50～300g/m2不等。
, 百拇医药
3 远红外织物的作用机理[1，3，6]
人体既是远红外的辐射源，又能吸收远红外辐射。由于人体60%～70%为水,故人体对红外辐射吸收近似于水,人体组织所拥有的特定振动频率和回转周波数与人体组织中的O-H和C-H键伸展,C-C、C=C、C-O、C=O2.C-H及OH 键弯曲振动对应的波长大部分在3～6μm波段，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。这样，3μm的远红外辐射恰与皮肤的吸收相匹配，形成最佳吸收。此外，2～7μm波段的红外光子能量与1分子ATP(三磷酸腺苷)所释放的能量以及DNA分解合成时氢键断裂所需能量相当,因此，从微观生命物质来看,远红外辐射与人体也有密切关系。
远红外纺织品能在接收外界能量之后，辐射出3～25μm的远红外光波,而4～14μm波长的远红外线具有一定的渗透力,能够深入皮下组织,引起生物体中偶极子和自由电荷在电磁场作用下发生排序振动,进而引发分子、原子的无规则运动加剧，于是产生了热反应，使皮下组织升温，进而改善微循环，加强了细胞的再生能力，提高了免疫细胞的吞噬功能，促进生物体的代谢及生长发育。
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4 远红外纺织品的功能及应用[4～7,9,10]
远红外纺织品的主要功能是保暖、保健及抗菌。目前国内外市场上已有远红外保暖、保健及抗菌等功能的新产品出售。
4.1 保温
远红外纺织品吸收储存人体及外界辐射的热量，再向人体放射。太阳光能的95%集中于0.3～2μm波段,而由第IV族过渡金属元素组成的红外粉能吸收2μm波段以下的光波,反射2μm以上的光波,因此和普通织物相比,可使织物及体表温度升高2～5℃。因此，远红外织物常用于制作防寒服、滑雪衣、风衣、防寒靴内层、鞋垫、袜子、手套衬里、电热毡等。如日本用“太阳-α”纤维制成的蓄热保温系列服装；尤尼吉卡公司推出皮芯远红外复合纤维等。我国目前有关单位也已开发出了此类产品。如上海纺科院与玻搪研究所开发了远红外陶瓷粉；江苏省纺研所与陶瓷研究所合作开发了远红外粉；上海中国纺织大学与天年高科技国际企业公司合作开发了微元生化纤维，并投放到市场上一系列远红外纺织品；天津纺织工学院功能纤维研究所与天津华林医疗保健用品公司合作开发了远红外线医疗保健系列产品；中国服装研究设计中心与天津圣罗衬衫厂联合开发了远红外棉衬衫，投放市场供不应求。
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4.2 保健
人体表面的热辐射波长在2.5～15μm之间,峰值波长约在9.3μm处,根据基尔霍夫定律,人体既然能发射出2.5～15μm之间的远红外线,也必然能吸收该波段的远红外线,而使自身温度升高。研究证实，远红外织物所产生的远红外线中4～14μm波长的红外线最易被人体吸收。因此，远红外线通过热效应实现其保健理疗功能：促进伤口愈合和炎症收缩，降低末梢神经的兴奋性，解除肌肉痉挛，产生镇痛作用。用远红外织物制成的贴身内衣如背心、短裤、秋衣、秋裤，保健品如护膝、护腕、护腰，床上用品如踏花被、床垫、床单、枕罩、枕心等具有抗菌、止痒、预防关节炎、失眠等作用。
4.3 抗菌作用
远红外织物对细菌有明显的抑制作用，我国现已开发出的远红外涤纶的抑菌率为：白色念珠菌99.98%;金黄葡萄球菌为99.85%;大肠杆菌77.27%。可以制成医院病房中的床单、被褥、纱布、病号服、医院工作服等，还可用于制作胸罩、裤衩等衣服。
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5 远红外纺织品在军事领域的应用前景
目前未见有远红外纺织品在军事领域应用的报道。远红外纺织品独特的保暖、保健和抗菌性能能有效的改善人体与服装之间的微环境，使穿着者感到舒适，并有益于健康。因此，可以利用其保暖性能制成防寒服、风雪衣、手套衬里、防寒靴内层、被褥等防护衣物供北方地区以及舰艇上站岗巡逻的战士们使用。利用其保健和抗菌性能制成贴身内衣，可以减少潜艇上以及驻守南沙的官兵患皮肤病的诱因，有益于艇员健康，提高工作效能。总而言之，远红外纺织品有助于改善穿着者的生理状态，预防疾病，提高战斗力。
6 结 语
目前，远红外纺织品的研究与应用虽已取得一定进展，但在远红外粉的配方及特性、纺丝的工艺参数以及产品的鉴别与功能评价等方面还有许多问题。相信随着研究的深入，远红外纺织品一定能进一步提高人们的生活质量和部队官兵的着装水平。
, 百拇医药 参考文献
1 张兴祥.远红外纤维和织物及其研究与发展.纺织学报,1994,15(11):42
2 戴莹瑛，王琴云.远红外涤纶及其开发前景.合成纤维,1994,23(5):25
3 姚鼎山.红外的基本知识.见:姚鼎山编.远红外保健纺织品.上海:中国纺织大学出版社,1996.1～5
4 张双利.远红外涂层保健整理剂的研制.合成纤维工业,1994,17(4)43
5 曹俊周.远红外纺织品的功能性评价研究.服装科技,1995,25(3):19
6 张纯彦,魏美玲.远红外保健纺织品初论.印染助剂,1994,11(2):27
7 金永康.远红外纺织保健系列产品.丝绸,1996,13(3):44
8 曹俊周.服装舒适性.见:曹俊周译.服装舒适性与功能. 北京: 纺织工业出版社,1984
9 Veerabadran R, Davis HA. Performance of protective Clothing. Fifthvolume, ASTMSTP1237
10 张兴祥.远红外织物的保健作用探析.红外技术,1994,16(6):24
(收稿:1998-10-18), 百拇医药
单位：海军医学研究所，上海市 200433
关键词：远红外粉；远红外织物；保健；保暖；抗菌
海军医学杂志990230 摘要 概述了远红外纺织品的定义、分类、研制工艺及其应用。
常温下具有吸收和发射远红外线功能且其发射率大于65% 的纺织品可称之为远红外纺织品。一般常见的远红外织物可分为两类：一类为由远红外纤维加工而成的纺织品；另一类采用后整理技术，即将远红外陶瓷粉均匀分散在胶粘剂中制成涂层剂，涂层在织物上，经干燥后制成。
1 远红外纤维织物[1，4，6，8]
在合成纤维纺丝加工的过程中，加入一定量的远红外发射体，所制成的能吸收和发射远红外线的功能纤维叫远红外纤维。这种纤维不但能吸收太阳光中或人体等辐射的远红外线而使自身的温度升高，而且可在绝对零度以上的任何温度发射波长和功率与其温度相应的远红外线。
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1.1 远红外粉
具有远红外辐射性能的微粉称为远红外粉，国内也称之为远红外陶瓷粉。
1.1.1 远红外粉的分类 常见的远红外辐射物质见表1。
表1 常见的远红外辐射物质 名 称
远红外辐射物质
氧化物
A12O3、ZrO2、MgO、TiO2等
碳化物
ZrC、SiC、B4C、TaC等
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硼化物
TiB2、ZrB2、CrB2等
硅化物
TiSi2、MoSi2、WSi2等
氮化物
Si3N4、TiN等
常用的远红外粉由一种或两种远红外辐射物质组成，在35～37℃的皮肤微气候条件下具有较高的常温比辐射率。
1.1.2 远红外粉的粒度 用于长丝的远红外粉的粒径一般在2μm左右,用于短纤维的远红外粉一般在4μm左右。
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1.1.3 远红外粉的含量 当远红外粉的含量在4%～15%时易达到远红外发射率的极值域。
1.2 远红外纤维的制备
将远红外粉分散于与成纤聚合物具有很好相容性的媒介物中，制成分散液，然后添加到纺丝原液或聚合物熔体中，采用熔法纺丝。纺丝的流程如下：
常见的工艺有全造粒法、母粒法、注射法及复合纺丝法。全造粒法就是将远红外粉与成纤聚合物经熔融造粒和干燥，然后再经螺杆挤压、卷绕及后加工形成。特点是纺丝稳定性及均匀度好，但生产成本高。母粒法是将远红外粉与定量的成纤聚合物熔融造粒制成高浓度远红外母粒后进行纺丝。特点是成本低而均匀度及稳定性较差。注射法则是在纺丝加工过程中，采用注射器将远红外粉直接注入到成纤聚合物中，特点是工艺简单，但均匀度差。复合纺丝法是以含红外剂的聚合物切片为芯，普通聚合物为皮，经双螺杆复合纺丝而制得皮芯型过红外纤维，其特点是纤维稳定性好、强度高及均匀度质量好，但设备复杂成本高。
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1.3 远红外纤维的结构
常见的有两类：一类是远红外粉在成纤聚合物截面上均匀分散的常规圆形截面纤维；另一类是具有一个或多个芯层结构的异形截面纤维(复合纤维)。
1.4 远红外纤维织物成型
通常采用机织和针织工艺加工成型。
2 远红外涂层织物[2，5]
这类织物对远红外粉的要求相对较低，粒径在10μm左右即可。其含量也在5%～14%之间。其制备工艺是：将远红外粉均匀分散在涂层剂中，然后涂覆到织物上即可。涂覆混合液一般由树脂粘合剂(如聚氨酯、丙烯酸酯等)、交联剂(保持织物强度)、分散剂、远红外粉、着色剂、稀释液等组成。涂覆量50～300g/m2不等。
, 百拇医药
3 远红外织物的作用机理[1，3，6]
人体既是远红外的辐射源，又能吸收远红外辐射。由于人体60%～70%为水,故人体对红外辐射吸收近似于水,人体组织所拥有的特定振动频率和回转周波数与人体组织中的O-H和C-H键伸展,C-C、C=C、C-O、C=O2.C-H及OH 键弯曲振动对应的波长大部分在3～6μm波段，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。这样，3μm的远红外辐射恰与皮肤的吸收相匹配，形成最佳吸收。此外，2～7μm波段的红外光子能量与1分子ATP(三磷酸腺苷)所释放的能量以及DNA分解合成时氢键断裂所需能量相当,因此，从微观生命物质来看,远红外辐射与人体也有密切关系。
远红外纺织品能在接收外界能量之后，辐射出3～25μm的远红外光波,而4～14μm波长的远红外线具有一定的渗透力,能够深入皮下组织,引起生物体中偶极子和自由电荷在电磁场作用下发生排序振动,进而引发分子、原子的无规则运动加剧，于是产生了热反应，使皮下组织升温，进而改善微循环，加强了细胞的再生能力，提高了免疫细胞的吞噬功能，促进生物体的代谢及生长发育。
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4 远红外纺织品的功能及应用[4～7,9,10]
远红外纺织品的主要功能是保暖、保健及抗菌。目前国内外市场上已有远红外保暖、保健及抗菌等功能的新产品出售。
4.1 保温
远红外纺织品吸收储存人体及外界辐射的热量，再向人体放射。太阳光能的95%集中于0.3～2μm波段,而由第IV族过渡金属元素组成的红外粉能吸收2μm波段以下的光波,反射2μm以上的光波,因此和普通织物相比,可使织物及体表温度升高2～5℃。因此，远红外织物常用于制作防寒服、滑雪衣、风衣、防寒靴内层、鞋垫、袜子、手套衬里、电热毡等。如日本用“太阳-α”纤维制成的蓄热保温系列服装；尤尼吉卡公司推出皮芯远红外复合纤维等。我国目前有关单位也已开发出了此类产品。如上海纺科院与玻搪研究所开发了远红外陶瓷粉；江苏省纺研所与陶瓷研究所合作开发了远红外粉；上海中国纺织大学与天年高科技国际企业公司合作开发了微元生化纤维，并投放到市场上一系列远红外纺织品；天津纺织工学院功能纤维研究所与天津华林医疗保健用品公司合作开发了远红外线医疗保健系列产品；中国服装研究设计中心与天津圣罗衬衫厂联合开发了远红外棉衬衫，投放市场供不应求。
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4.2 保健
人体表面的热辐射波长在2.5～15μm之间,峰值波长约在9.3μm处,根据基尔霍夫定律,人体既然能发射出2.5～15μm之间的远红外线,也必然能吸收该波段的远红外线,而使自身温度升高。研究证实，远红外织物所产生的远红外线中4～14μm波长的红外线最易被人体吸收。因此，远红外线通过热效应实现其保健理疗功能：促进伤口愈合和炎症收缩，降低末梢神经的兴奋性，解除肌肉痉挛，产生镇痛作用。用远红外织物制成的贴身内衣如背心、短裤、秋衣、秋裤，保健品如护膝、护腕、护腰，床上用品如踏花被、床垫、床单、枕罩、枕心等具有抗菌、止痒、预防关节炎、失眠等作用。
4.3 抗菌作用
远红外织物对细菌有明显的抑制作用，我国现已开发出的远红外涤纶的抑菌率为：白色念珠菌99.98%;金黄葡萄球菌为99.85%;大肠杆菌77.27%。可以制成医院病房中的床单、被褥、纱布、病号服、医院工作服等，还可用于制作胸罩、裤衩等衣服。
, http://www.100md.com
5 远红外纺织品在军事领域的应用前景
目前未见有远红外纺织品在军事领域应用的报道。远红外纺织品独特的保暖、保健和抗菌性能能有效的改善人体与服装之间的微环境，使穿着者感到舒适，并有益于健康。因此，可以利用其保暖性能制成防寒服、风雪衣、手套衬里、防寒靴内层、被褥等防护衣物供北方地区以及舰艇上站岗巡逻的战士们使用。利用其保健和抗菌性能制成贴身内衣，可以减少潜艇上以及驻守南沙的官兵患皮肤病的诱因，有益于艇员健康，提高工作效能。总而言之，远红外纺织品有助于改善穿着者的生理状态，预防疾病，提高战斗力。
6 结 语
目前，远红外纺织品的研究与应用虽已取得一定进展，但在远红外粉的配方及特性、纺丝的工艺参数以及产品的鉴别与功能评价等方面还有许多问题。相信随着研究的深入，远红外纺织品一定能进一步提高人们的生活质量和部队官兵的着装水平。
, 百拇医药 参考文献
1 张兴祥.远红外纤维和织物及其研究与发展.纺织学报,1994,15(11):42
2 戴莹瑛，王琴云.远红外涤纶及其开发前景.合成纤维,1994,23(5):25
3 姚鼎山.红外的基本知识.见:姚鼎山编.远红外保健纺织品.上海:中国纺织大学出版社,1996.1～5
4 张双利.远红外涂层保健整理剂的研制.合成纤维工业,1994,17(4)43
5 曹俊周.远红外纺织品的功能性评价研究.服装科技,1995,25(3):19
6 张纯彦,魏美玲.远红外保健纺织品初论.印染助剂,1994,11(2):27
7 金永康.远红外纺织保健系列产品.丝绸,1996,13(3):44
8 曹俊周.服装舒适性.见:曹俊周译.服装舒适性与功能. 北京: 纺织工业出版社,1984
9 Veerabadran R, Davis HA. Performance of protective Clothing. Fifthvolume, ASTMSTP1237
10 张兴祥.远红外织物的保健作用探析.红外技术,1994,16(6):24
(收稿:1998-10-18), 百拇医药
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