遠紅外紡織品的加工技術

吳建華

摘要：本文介紹了遠紅外線輻射的保健機理，對用于遠紅外紡織品加工的遠紅外輻射物質的輻射率和安全性提出了要求。從實際生產出發，較為全面地論述了目前國內外遠紅外紡織品生產的主要方法和工藝過程，對制備遠紅外纖維的紡絲技術原理和遠紅外后整理的工藝特點地進行了探討，并預測了遠紅外紡織品的開發前景。

關鍵詞：遠紅外紡織品；紡絲技術；后整理；功能性

中圖分類號：TS195.5；TQ342+.89 文獻標志碼：A

Production Techniques of Far Infrared Textile

Abstract： This paper introduced the healthcare mechanism of far infrared radiation. Safety and emissivity of far infrared radiation material for textile were discussed. From the actual production perspective， this paper expounded the main methods and process of far infrared textile at home and abroad. Spinning technology of far infrared fiber and process characteristics of far infrared finishing were also discussed. It was pointed out that the development prospect of far infrared textile would be promising.

Key words： far infrared textile； spinning technology； finishing process； functionality

自上世紀90年代以來，國內外形成了一股遠紅外紡織品開發熱潮，產品主要涵蓋保暖服裝、床上用品、保健鞋襪、坐墊、護膝、腰帶等。遠紅外紡織品是一種融合了高科技手段開發的新型紡織產品，其創意來自于遠紅外陶瓷粉與紡織品的完美結合。將具有遠紅外高放射率陶瓷粉通過纖維紡絲技術和織物后整理技術施加于紡織品的內部與表面，使紡織品不但可以吸收大自然中的陽光或人體中輻射出的遠紅外線而使自身的溫度升高，而且可以發射出波長和功率與其溫度相應的遠紅外線，從而獲得保暖升溫、改善人體微循環系統等保暖保健功能。

1 遠紅外線輻射的保暖保健機理

紅外線是位于可見光和微波之間的一種電磁波，其波長范圍為0.76 ～ 1 000 μm，習慣上把它分為近紅外線、中紅外線和遠紅外線 3 個波段。通常把波長在 4 ～ 1 000 μm波長范圍的紅外線定義為遠紅外線，約占紅外線總量的20%。自然界中的宇宙星體、地球上的海洋、森林、巖石、土壤、建筑及萬物都是紅外線的輻射源。

人體既是遠紅外線的輻射源，又能吸收遠紅外線輻射。人體組織中的O—H 和C—H 鍵伸展，C—C 、C=C、C—O 、C=O 鍵及C—H 、O—H 鍵彎曲振動對應的諧振波長大部分在 3 ～ 6 μm 波段，人體表面的熱輻射波長在2.5 ～ 15 μm范圍，峰值約在9.3 μm處，其中 8 ～ 14 μm波段的輻射占人體總輻射量的46%。根據基爾霍夫定律，人體既然可以發射出2.5 ～ 15 μm的遠紅外線，必定也可吸收該波長的遠紅外線，而使自身溫度提高。由于在纖維紡絲或織物后整理過程中添加了陶瓷粉體，遠紅外保健紡織品在吸收了外界能量之后，可輻射出 3 ～ 25 μm的遠紅外線。該波長的紅外線與人體的紅外線輻射波長相匹配，容易被皮膚所吸收而引起皮下組織升溫，改善和促進人體的微循環與新陳代謝。

2 遠紅外輻射功能助劑

在遠紅外紡織品中添加的陶瓷粉體從化學結構上來看，主要是元素周期表中第Ⅲ至第Ⅴ周期元素的金屬氧化物和碳化物，其中以Al2O3、MgO、TiO2、SiO2、Cr2O3、ZrO2、SiC、ZrC等較為常用。為了提獲得較高的遠紅外線輻射率，往往將幾種金屬氧化物混合使用，如：Al2O3-CaO，TiO2-SiO2–Cr2O3，Fe2O3-MnO2-SiO2-ZrO2等等。

除陶瓷外，一些天然礦石如電氣石、瑩青石、莫來石等也是優良的遠紅外輻射劑。有文獻證實，由于電氣石駐極合成纖維具有發射遠紅外線與釋放負氧離子兩種功能的協同作用，比單一功能更能激發人體細胞的活性，促進人體血液循環及新陳代謝，且對人體無毒、無刺激性，具有良好的生物安全性。生物碳也可以作為遠紅外紡織品中添加劑，例如由海帶等海洋植物炭化而制成的海藻炭能高效發射適用于人體保健的 8 ～ 12 μm的遠紅外線，常溫輻射率可達94%。需要注意的是，某些金屬氧化物以及天然礦石具有放射性與對人體的刺激過敏，而不適用作為遠紅外紡織品中的添加劑，因此對于遠紅外輻射劑的生物安全性也應該受到足夠的重視，并展開相應的研究。

3 遠紅外纖維的制造技術

遠紅外纖維可以通過成纖高聚物與遠紅外輻射劑的共混技術和復合紡絲技術制備。復合紡絲法可以制成皮芯結構的遠紅外纖維，皮芯層分別是含有遠紅外外輻射劑的聚合物和普通均聚物。復合紡絲雖然技術上可行，但紡絲設備復雜，開發成本較高。共混技術是目前生產遠紅外纖維的主要方法，該方法的優點是能夠使遠紅外輻射劑在纖維截面上呈均勻分布，纖維遠紅外輻射性能穩定、持久。應用共混技術制備遠紅外纖維主要有以下幾種途徑：

（1）在成纖高聚物聚合時添加遠紅外輻射劑，通過優化聚合工藝條件，合成遠紅外改性樹脂直接紡絲或造粒后進行切片紡絲；

（2）預先制備高含量的遠紅外輻射劑母粒，而后與成纖高聚物進行熔體共混紡絲；

（3）在紡絲加工過程中用注射器將遠紅外輻射劑添加在紡絲熔體中，進行熔體共混紡絲；

（4）將遠紅外線輻射劑均勻分散于紡絲原液中，充分混合后進行溶液紡絲。

3.1 改性樹脂法

在聚合過程中，添加遠紅外輻射劑，合成遠紅外改性樹脂。改性樹脂可以直接紡絲，也可以經鑄帶、切粒、制成一定規格的遠紅外改性樹脂切片，然后進行紡絲及后加工等工序制得遠紅外纖維。

遠紅外改性樹脂直接紡絲及后加工工藝流程為：遠紅外改性樹脂→紡絲→側吹風冷卻→上油集束→熱輥拉伸→卷繞→遠紅外纖維。改性樹脂法生產的遠紅外纖維，由于遠紅外輻射劑在生產過程中經歷了聚合、紡絲的兩次分散，故其分散均勻性好，可紡性好，成品纖維遠紅外輻射性能優異，但聚合工藝控制難度高，生產成本較高。

3.2 母粒法

將遠紅外輻射劑、分散劑、熱穩定劑等助劑與載體混合，經熔融擠出、切粒、干燥等工序制成遠紅外母粒，將母粒按一定的添加量加到聚酯切片中，通過混合、紡絲、拉伸等工序制得遠紅外纖維。如生產遠紅外聚酯長絲FDY的工藝流程如下：

聚酯切片→預結晶→充填干燥機→螺桿擠出機→預過濾遠紅外母粒→干燥→計量注入

→熔體計量→紡絲→側吹風冷卻→上油集束→熱輥拉伸→卷繞→FDY。

母粒法的優點是靈活性大，生產成相對較低，但添加的遠紅外輻射劑僅僅是一次分散，故分散均勻性不及改性樹脂法。

3.3 注射法

在紡絲加工過程中利用注射器將遠紅外輻射劑添加在紡絲熔體中而制成遠紅外纖維。工藝流程如下：

遠紅外輻射劑+分散劑→干燥→注射器

遠紅外紡織品可以由遠紅外纖維經紡織加工制造，也可以通過織物的后整理加工得到。織物的遠紅外后整理是指將遠紅外輻射功能助劑施加到織物上的方法，主要有涂層法、浸軋法、浸漬法等。

4.1 涂層法

涂層法就是將遠紅外輻射劑和涂層劑均勻分散后，涂覆在織物表面，經焙烘等熱處理后，形成涂層薄膜而固著在織物上。涂層劑一般選擇聚丙烯酸酯類、聚氨酯類產品，以獲得較好的透氣、透濕性。涂層液中還須加入分散劑，使遠紅外輻射劑顆粒分散均勻。為了增加整理效果的耐久性，可以在涂層液中加入低甲醛或無甲醛樹脂作為交聯劑。工藝過程如下：普通織物→底涂→烘干→面涂→焙烘→冷卻→遠紅外織物。

涂層法適用的纖維種類廣，與其它整理方法相比，處理的成本也相對較低，但用涂層法加工的織物手感和耐洗性還不能令人滿意，會影響織物的服用性能。

4.2 浸軋法

由于常用的遠紅外輻射劑多為陶瓷粉體，對纖維沒有直接性，所以一般不能采用浸漬法。但據報道，有一種遠紅外整理劑JLSUN？ 777含有活性基團，對棉、麻、絲、毛等天然纖維有較好的吸附能力，且可以與纖維上的羥基、胺基等反應而牢固結合。該整理劑用于棉織物的工藝流程如下：普通織物→浸漬遠紅外整理劑→水洗→柔軟劑處理→遠紅外織物。浸漬法廣泛用于散纖維、紗線、機織物、針織物等不同形態的紡織品加工，適用于小批量、多品種的生產。

4.4 其他方法

除了上述 3 種方法外，織物的遠紅外后整理還有噴霧法、印花法、微膠囊整理技術等方法。噴霧法常用于制作遠紅外絮片，對毛圈織物的毛尖部位開纖，然后噴涂遠紅外輻射劑，能有效地提高其保溫性和舒適性。印花法是將遠紅外輻射劑調制在印花色漿中，印花后，采用焙烘或汽蒸等處理固著在織物上。印花法是一種局部處理的方法，適合于對遠紅外輻射率要求不是很高的織物。微膠囊整理技術，是將遠紅外輻射劑裝人微膠囊中，經整理加工后，可以減緩遠紅外輻射劑在織物上分解和逸散速率，提高織物的遠紅外后整理效果的耐久性。

后整理加工得到的織物遠紅外功能均勻性、持久性雖不及遠紅外纖維，但技術應用靈活，可以根據加工對象的變化和要求選擇不同的加工方法，并且還可以與抗菌、負離子、抗紫外等其它功能整理復合進行，從而制得具有多種功能性的紡織品。需要特別指出的是，若用遠紅外纖維紡織成的織物再進行有效的遠紅外后整理加工，可以取得協同效應，得到遠紅外輻射性能優異的紡織品。

5 結語

遠紅外紡織品的開發與應用，拓展了傳統服裝的保暖功能，符合人們對服裝審美、衛生保健的需求。隨著生產工藝日趨成熟、產品性能測試方法的不斷改進、遠紅外輻射功能評價標準的規范與統一，遠紅外紡織品必將會顯示出廣闊的發展前景。

參考文獻

[1] 王樹根，馬新安.特種功能紡織品的開發[M].北京：中國紡織出版社，2003：144-156.

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[4] 章毅，王逸君.遠紅外腈綸的研制[J].金山油化纖，2002（1）：43-45.

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[10] 劉擁君.淺談遠紅外纖維的開發與應用[J].紡織科學研究，1998（3）：15-16.

[11] 朱平.功能纖維及功能紡織品[M].北京：中國紡織出版社，2006：144-153.

[12] 李強，李紀安，黎德才，等.高效負離子遠紅外復合粉在滌綸短纖中的應用[J].技術創新，2005（11）：15-19.

[13] 張娓華，張平，王衛. 遠紅外紡織品性能與測試研究[J].染整技術，2009，31（9）：36-39.

[14] 珊巒.遠紅外紡織品的現狀與發展[J].上海絲綢，2012，27（1）：16-19.

[15] 沈國先，趙連英.遠紅外材料及紡織品保健功能的試驗研究[J].現代紡織技術，2012，20（6）：53-57.

（2）預先制備高含量的遠紅外輻射劑母粒，而后與成纖高聚物進行熔體共混紡絲；

（3）在紡絲加工過程中用注射器將遠紅外輻射劑添加在紡絲熔體中，進行熔體共混紡絲；

（4）將遠紅外線輻射劑均勻分散于紡絲原液中，充分混合后進行溶液紡絲。

3.1 改性樹脂法

在聚合過程中，添加遠紅外輻射劑，合成遠紅外改性樹脂。改性樹脂可以直接紡絲，也可以經鑄帶、切粒、制成一定規格的遠紅外改性樹脂切片，然后進行紡絲及后加工等工序制得遠紅外纖維。

遠紅外改性樹脂直接紡絲及后加工工藝流程為：遠紅外改性樹脂→紡絲→側吹風冷卻→上油集束→熱輥拉伸→卷繞→遠紅外纖維。改性樹脂法生產的遠紅外纖維，由于遠紅外輻射劑在生產過程中經歷了聚合、紡絲的兩次分散，故其分散均勻性好，可紡性好，成品纖維遠紅外輻射性能優異，但聚合工藝控制難度高，生產成本較高。

3.2 母粒法

將遠紅外輻射劑、分散劑、熱穩定劑等助劑與載體混合，經熔融擠出、切粒、干燥等工序制成遠紅外母粒，將母粒按一定的添加量加到聚酯切片中，通過混合、紡絲、拉伸等工序制得遠紅外纖維。如生產遠紅外聚酯長絲FDY的工藝流程如下：

聚酯切片→預結晶→充填干燥機→螺桿擠出機→預過濾遠紅外母粒→干燥→計量注入

→熔體計量→紡絲→側吹風冷卻→上油集束→熱輥拉伸→卷繞→FDY。

母粒法的優點是靈活性大，生產成相對較低，但添加的遠紅外輻射劑僅僅是一次分散，故分散均勻性不及改性樹脂法。

3.3 注射法

在紡絲加工過程中利用注射器將遠紅外輻射劑添加在紡絲熔體中而制成遠紅外纖維。工藝流程如下：

遠紅外輻射劑+分散劑→干燥→注射器

遠紅外紡織品可以由遠紅外纖維經紡織加工制造，也可以通過織物的后整理加工得到。織物的遠紅外后整理是指將遠紅外輻射功能助劑施加到織物上的方法，主要有涂層法、浸軋法、浸漬法等。

4.1 涂層法

涂層法就是將遠紅外輻射劑和涂層劑均勻分散后，涂覆在織物表面，經焙烘等熱處理后，形成涂層薄膜而固著在織物上。涂層劑一般選擇聚丙烯酸酯類、聚氨酯類產品，以獲得較好的透氣、透濕性。涂層液中還須加入分散劑，使遠紅外輻射劑顆粒分散均勻。為了增加整理效果的耐久性，可以在涂層液中加入低甲醛或無甲醛樹脂作為交聯劑。工藝過程如下：普通織物→底涂→烘干→面涂→焙烘→冷卻→遠紅外織物。

涂層法適用的纖維種類廣，與其它整理方法相比，處理的成本也相對較低，但用涂層法加工的織物手感和耐洗性還不能令人滿意，會影響織物的服用性能。

4.2 浸軋法

由于常用的遠紅外輻射劑多為陶瓷粉體，對纖維沒有直接性，所以一般不能采用浸漬法。但據報道，有一種遠紅外整理劑JLSUN？ 777含有活性基團，對棉、麻、絲、毛等天然纖維有較好的吸附能力，且可以與纖維上的羥基、胺基等反應而牢固結合。該整理劑用于棉織物的工藝流程如下：普通織物→浸漬遠紅外整理劑→水洗→柔軟劑處理→遠紅外織物。浸漬法廣泛用于散纖維、紗線、機織物、針織物等不同形態的紡織品加工，適用于小批量、多品種的生產。

4.4 其他方法

除了上述 3 種方法外，織物的遠紅外后整理還有噴霧法、印花法、微膠囊整理技術等方法。噴霧法常用于制作遠紅外絮片，對毛圈織物的毛尖部位開纖，然后噴涂遠紅外輻射劑，能有效地提高其保溫性和舒適性。印花法是將遠紅外輻射劑調制在印花色漿中，印花后，采用焙烘或汽蒸等處理固著在織物上。印花法是一種局部處理的方法，適合于對遠紅外輻射率要求不是很高的織物。微膠囊整理技術，是將遠紅外輻射劑裝人微膠囊中，經整理加工后，可以減緩遠紅外輻射劑在織物上分解和逸散速率，提高織物的遠紅外后整理效果的耐久性。

后整理加工得到的織物遠紅外功能均勻性、持久性雖不及遠紅外纖維，但技術應用靈活，可以根據加工對象的變化和要求選擇不同的加工方法，并且還可以與抗菌、負離子、抗紫外等其它功能整理復合進行，從而制得具有多種功能性的紡織品。需要特別指出的是，若用遠紅外纖維紡織成的織物再進行有效的遠紅外后整理加工，可以取得協同效應，得到遠紅外輻射性能優異的紡織品。

5 結語

遠紅外紡織品的開發與應用，拓展了傳統服裝的保暖功能，符合人們對服裝審美、衛生保健的需求。隨著生產工藝日趨成熟、產品性能測試方法的不斷改進、遠紅外輻射功能評價標準的規范與統一，遠紅外紡織品必將會顯示出廣闊的發展前景。

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（2）預先制備高含量的遠紅外輻射劑母粒，而后與成纖高聚物進行熔體共混紡絲；

（3）在紡絲加工過程中用注射器將遠紅外輻射劑添加在紡絲熔體中，進行熔體共混紡絲；

（4）將遠紅外線輻射劑均勻分散于紡絲原液中，充分混合后進行溶液紡絲。

3.1 改性樹脂法

在聚合過程中，添加遠紅外輻射劑，合成遠紅外改性樹脂。改性樹脂可以直接紡絲，也可以經鑄帶、切粒、制成一定規格的遠紅外改性樹脂切片，然后進行紡絲及后加工等工序制得遠紅外纖維。

遠紅外改性樹脂直接紡絲及后加工工藝流程為：遠紅外改性樹脂→紡絲→側吹風冷卻→上油集束→熱輥拉伸→卷繞→遠紅外纖維。改性樹脂法生產的遠紅外纖維，由于遠紅外輻射劑在生產過程中經歷了聚合、紡絲的兩次分散，故其分散均勻性好，可紡性好，成品纖維遠紅外輻射性能優異，但聚合工藝控制難度高，生產成本較高。

3.2 母粒法

將遠紅外輻射劑、分散劑、熱穩定劑等助劑與載體混合，經熔融擠出、切粒、干燥等工序制成遠紅外母粒，將母粒按一定的添加量加到聚酯切片中，通過混合、紡絲、拉伸等工序制得遠紅外纖維。如生產遠紅外聚酯長絲FDY的工藝流程如下：

聚酯切片→預結晶→充填干燥機→螺桿擠出機→預過濾遠紅外母粒→干燥→計量注入

→熔體計量→紡絲→側吹風冷卻→上油集束→熱輥拉伸→卷繞→FDY。

母粒法的優點是靈活性大，生產成相對較低，但添加的遠紅外輻射劑僅僅是一次分散，故分散均勻性不及改性樹脂法。

3.3 注射法

在紡絲加工過程中利用注射器將遠紅外輻射劑添加在紡絲熔體中而制成遠紅外纖維。工藝流程如下：

遠紅外輻射劑+分散劑→干燥→注射器

遠紅外紡織品可以由遠紅外纖維經紡織加工制造，也可以通過織物的后整理加工得到。織物的遠紅外后整理是指將遠紅外輻射功能助劑施加到織物上的方法，主要有涂層法、浸軋法、浸漬法等。

4.1 涂層法

涂層法就是將遠紅外輻射劑和涂層劑均勻分散后，涂覆在織物表面，經焙烘等熱處理后，形成涂層薄膜而固著在織物上。涂層劑一般選擇聚丙烯酸酯類、聚氨酯類產品，以獲得較好的透氣、透濕性。涂層液中還須加入分散劑，使遠紅外輻射劑顆粒分散均勻。為了增加整理效果的耐久性，可以在涂層液中加入低甲醛或無甲醛樹脂作為交聯劑。工藝過程如下：普通織物→底涂→烘干→面涂→焙烘→冷卻→遠紅外織物。

涂層法適用的纖維種類廣，與其它整理方法相比，處理的成本也相對較低，但用涂層法加工的織物手感和耐洗性還不能令人滿意，會影響織物的服用性能。

4.2 浸軋法

由于常用的遠紅外輻射劑多為陶瓷粉體，對纖維沒有直接性，所以一般不能采用浸漬法。但據報道，有一種遠紅外整理劑JLSUN？ 777含有活性基團，對棉、麻、絲、毛等天然纖維有較好的吸附能力，且可以與纖維上的羥基、胺基等反應而牢固結合。該整理劑用于棉織物的工藝流程如下：普通織物→浸漬遠紅外整理劑→水洗→柔軟劑處理→遠紅外織物。浸漬法廣泛用于散纖維、紗線、機織物、針織物等不同形態的紡織品加工，適用于小批量、多品種的生產。

4.4 其他方法

除了上述 3 種方法外，織物的遠紅外后整理還有噴霧法、印花法、微膠囊整理技術等方法。噴霧法常用于制作遠紅外絮片，對毛圈織物的毛尖部位開纖，然后噴涂遠紅外輻射劑，能有效地提高其保溫性和舒適性。印花法是將遠紅外輻射劑調制在印花色漿中，印花后，采用焙烘或汽蒸等處理固著在織物上。印花法是一種局部處理的方法，適合于對遠紅外輻射率要求不是很高的織物。微膠囊整理技術，是將遠紅外輻射劑裝人微膠囊中，經整理加工后，可以減緩遠紅外輻射劑在織物上分解和逸散速率，提高織物的遠紅外后整理效果的耐久性。

后整理加工得到的織物遠紅外功能均勻性、持久性雖不及遠紅外纖維，但技術應用靈活，可以根據加工對象的變化和要求選擇不同的加工方法，并且還可以與抗菌、負離子、抗紫外等其它功能整理復合進行，從而制得具有多種功能性的紡織品。需要特別指出的是，若用遠紅外纖維紡織成的織物再進行有效的遠紅外后整理加工，可以取得協同效應，得到遠紅外輻射性能優異的紡織品。

5 結語

遠紅外紡織品的開發與應用，拓展了傳統服裝的保暖功能，符合人們對服裝審美、衛生保健的需求。隨著生產工藝日趨成熟、產品性能測試方法的不斷改進、遠紅外輻射功能評價標準的規范與統一，遠紅外紡織品必將會顯示出廣闊的發展前景。

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