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1、远红外保健纺织品的开发研究和应用广州市纺织工业研究所 李达才 刁伟军 杨建国广州医学院第一附属医院 卢永辉 刘宇平【摘要】本文总结了采用远红外辐射体与特种印花和新型油墨印花相结合的丝网印花加工方法的新工艺技术，使纺织品不但有明显的远红外保健效果，能有效地局部改善人体的各种有关症状，而且有特种印花的立体感、弹性胶感等外观效果。这对于提高产品的附加值、推动远红外保健产品的广泛应用、提高人民的健康水平，均有现实意义。【关键词】远红外线辐射体 发射率(辐射率) 特种印花 新型油墨印花 保健纺织品 应用0.前言远红外保健纺织品是国际上九十年代高新技术产品之一。日本研究得最早，日本大东纺织株式会社在 19
2、87 年之前就开发了远红外保健产品，经东京慈会医科大学的临床实验，证明可以促进血液循环，对于因血液循环不良引起的疾病治愈率达 70%以上。日本译村株式会社，采用印花技术生产的远红外纺织品，经测定在人体正常体温 36下的热辐射功率达 6080mw，NANASAY 公司生产的远红外纤维经加工成远红外产品有内裤、护腕、护膝、运动裤及床上有用品等，这类产品可以活化组织细胞，促进血液循环，增进新陈代谢，加强免疫力等功效。这类产品占目前日本市场纺织品销售量 20%。国内这类远红外保健产品的开发研究，起步于 90 年代初期。先后研究开发了远红外纤维及其制品，或经涂层和印花加工，制成内衣、床上用品，但尚存在不
3、少工艺技术问题，需要深入探讨。因此，我们通过开发研究，采用水性特种印花和非水性新型油墨印花与常温下具有较高辐射能力的远红外材料相结合的丝网印花加工方法，使纺织品既有远红外保健效果，又有明显的立体感或弹性胶感等外观效果；同时要克服常规的水性印花的缺点和改进现有远红外印花的专利技术的不足。对于推动功能性纺织品的开发应用和印花工艺的科技进步，促进医疗科学和纺织科学相结合，提高人民的健康水平和保健意识，开拓市场和增加产品的附加值等方面都有意义和良好的社会效益和经济效益。1.试验条件与测试方法1.1 试验用纺织品采用各类纯棉、涤棉、化纤等布料、针织内衣、护膝、护腿、护腕、护踝、护肘等，护腰带、护腰腹带、
4、枕巾、电热毡套、床单等。1.2 远红外辐射体材料采用的常温型远红外辐体有氧化铝系(A)、氧化钛系(B) 、复合型系(C)、粗粉体(D)、氧化锆系(E) 、纳米级粉体(F) 等。1.3 粘合剂印花浆料采用国内外现有各类型水性粘合剂、特种印花浆、非水性新型油墨及其它助剂、色涂料等。1.4 试验仪器设备印花台板和制版感光配套设备，针织台车和缝纫机设备，BZY-2 型热板式压烫机，6000 型远红外烘干机，ZBD 型白度计，PT-303 型红外线测温仪，织物厚度测试仪及色牢度试验仪等。2.试验内容与结果分析2.1 远红外辐射体性能测定结果及保健机理的初步分析2.1.1 法向全发射率测试结果样本的法向全
5、发射率为 0.88 高于0.8 的标准。2.1.2 相对能谱图测试结果(图 1)2.1.3 在波长 5 25m 范围的法向比辐射率曲线( 图二)从上述试验结果证明，我们选用的常温型远红外辐射体微粉，在 525 微米波长范围内，其中 815 微米的法向米谱比辐射率平均达到 0.830.88(又称为法向全发射度达到 8388%)，在相对能谱图中，可见辐射能量集中在 414m 区间，正是人体能很好地吸收的远红外线区间，我们知道红外线是波长为 0.761000m 电磁波，一般波长大于 4m 以上的叫远红外线。人体对于红外辐射的反射、透射和吸收是有选择性的，从图 3 人体皮肤的反光谱曲线和图 4 人体
6、1mm 皮肤的透射光谱曲线可见，在大于 2m 波段，反射率最高不超过10%，而透射率也最少，远红外区基本上被人体表面皮肤所吸收。图三人体皮肤的反射光谱 图四 1mm 皮肤的光谱透射图五人体组织温度与红外国辐射时间的关系 1.皮面；2.皮下 2mm；3.皮下 4mm；4.皮下 8mm人体表面辐射的远红外波长在 2.525m 范围，峰值为 9.359.50m，其中 815m 波段的辐射的约占人体所放射全部辐射能量的 46%。由于远红外线有较强的浸透力和辐射力，并且对人体会产生温热效应和共振效应，也就是说当红外辐射很强时，可超过生物体的散热能力而使被辐射体局部温度上升，引起了温热感觉。同时，这使生物
7、体分子能级被激化而处于较高振动能级。因此可将远红外热能传递到人体皮下较深的部位。2.2 各类远红外辐射体的筛选试验远红外辐射体是属金属和非金属的氧化物、氮化物及复合物等，在远红外波段有较高的吸收和发射率。由于这些物质通常是颗粒较大，必须进行专门的筛选和微粉处理，才能达到使用要求。我们根据国内现有的远红外辐射体，进行了筛选及复配，其对比试验结果如下表 1 所示。表 1升温性 细度()白度(%) 灯照 灯灭法向比辐射率(%)氧化铝系(A) 84.6 52 42 88氧化铝系(B) 5 94.4 54 42 88复合型系(C) 15 92.0 53 42 88粗粉体(D) 80 82.1 54 43
8、 75氧化锆(E) 15 89.8 52 41 83纳米级粉体(F) 0.035 92.2 53 41 92备注：升温性试验，灯照时间 20min，灯灭时间 30s，PT-303 型红外线测温仪。氧化铝系(A)采用固相常温气流粉碎法；氧化钛系(B) 采用液化相化学沉淀法生产；复合型系(C)采用(A) 和(B)型或其它型混合。从表 1 结果看，各类远红外辐射体的辐射率较高，选用超细粉体 A、B、C 类均达到 88%；粗粉体达 75%；纳米级粉体高达 92%，其辐射能量均集中在人体吸收范围(见图一)。从实际使用效果来看，其中选用常温型辐射能量大、白度好、超细粉、质量稳定、成本较低的氧化钛系(B)
9、和复合型系 (C)以及纳米级粉体(F)，这三类辐射材料较有实际意义和发展前途。其中如选用纳米级粉体，因它的比表面积80 ，故实际使用量最低，但目前成本偏高。2.3 水性粘合剂的选择及用量对比试验结果( 见表 2)从表 2 试验结果可见，水性粘合剂的升温性在 14之间，浓度高用量愈大，牢度较好。在保证产品质量的前提下，采用耐洗性好的特种粘合剂，其中选用 No3 和 No56 ，不粘手反应性透明胶浆和白胶浆的组合和 No910 微胶囊型发泡浆的效果理想。不但有良好的保温保健效果，而且具有明显的弹性胶感和发泡立体感效果(发泡高度大于 0.1mm，一般在0.5mm 左右) 耐洗性良好，经洗涤 50 次
10、后牢度仍保持 3 级或 3 级以上。我们通过反复实践提出如下水性远红外特种印花产生基本处方：远红外辐射体 X%(选用辐射体 B 或 C、F 系，适量)弹性胶浆型粘合剂 80%0%(适量)微囊发泡型粘合剂 080%(适量)合计 100%对沉降剂、乳化剂 15%，色涂料 05%(对上述浆料计)表 2升温性() 耐洗性(级) 皂洗牢度(级) 摩擦牢度(级)粘合剂 用量(%) 灯照 灯灭 洗前 洗 10次洗 50次变色 沾色 干摩 湿摩25 2 1 2 4 5 2 3 2 3 4 5 4 5 2 3 1 2No1 高力固浆 50 2 1 2 4 5 3 4 3 4 5 4 5 2 3 3No2KG 2
11、5 2 1 2 3 4 3 2 3 3 4 4 5 3 2101 常州50 2 2 4 3 3 4 4 5 4 3a 1 1 4 5 4 4 4 5 4 3 4No3 透明胶浆* b 1 1 4 5 4 5 4 4 5 4 5 3 4 5a 1 1 4 5 3 2 3 4 5 4 5 4 5 1 2No4 透明浆(江山)b 1 1 4 5 4 5 3 4 5 4 5 2 3a 4 2 4 5 4 5 4 4 5 4 5 2 3 2No5 白胶浆* b 3 2 4 5 4 5 4 4 5 4 5 3 2 3a 2 2 4 5 4 5 3 4 5 4 5 3 2 3No6 白胶浆(台湾)b 4 2
12、 4 5 4 5 3 4 5 4 5 3 4a 4 3 4 5 3 4 3 4 5 4 5 2 1No7 白胶浆(东莞)b 2 3 4 5 3 4 3 4 5 4 5 2 1a 3 2 4 5 4 5 3 4 5 4 5 1 2 1 2No8 白胶浆(江山)b 2 1.524 5 4 5 3 4 4 5 4 5 2 3 2 3a 1 2 4 5 3 4 3 4 5 4 5 1 2 1 2No9 发泡浆* b 1 2 4 5 3 4 3 4 5 4 5 2 2a 3 2 4 5 4 5 3 4 5 4 5 2 3 2 3No10 发泡浆* b 2 2 4 5 4 5 3 4 4 5 4 5 3
13、3单项评定或参考指标1 3 3 3 2注；*反应性粘合剂， *微胶囊型粘合剂备注：按水性远红外特种印花生产基本处方进行本项试验粘合剂用量：用顺序号 a 和 b 分别表示低、高、中浓度用量 070% 范围内。2.4 非水性粘合剂的选择及用量对比试验结果。表 4皂洗牢度(级) 耐洗性(级) 摩擦牢度(级) 升温性() 号油墨油墨用量 变色 沾色 洗前 洗 50次干摩 湿摩 灯照 灯灭刷洗牢度(级) 1 新型油墨(蓝色)a 低浓度4 4 5 4 3 4 3 4 4 5 3 3 4 3 42 新型油墨(蓝色)b 高浓度4 5 4 5 4 5 4 3 4 4 5 1 2 3 43 新型油墨(黄色)b 高
14、浓度4 5 4 5 4 5 3 4 3 3 4 3 4 34 新型白色发泡c 中深度4 5 4 5 4 5 3 4 4 5 4 1 1 3油墨5 新型透明发泡油墨c 中浓度4 5 4 5 4 5 3 4 4 5 4 1 1 3单项评定或参考指标 3 3 3 3 2 1 2备注：按非水性远红外新油墨印花生产基本处方进行本项试验，按国家牢度标准方法测定。粘合剂用量是：用顺序号 abc 分别表示低、高、中浓度用量。远红外保健护膝产品辐射率测试结果(表 5)法向比辐射(中心波长、带宽 1m) F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8洗前 83 81 81 80 80 79 80 80洗 50次8
15、5 84 84 83 83 82 83 83备注：上述数据由中国科学院红外物理开放实验室测定。 。非水性粘合剂，我们主要选用了新型油墨(平面型) 和新型发泡油墨 (立体型)，它的主要成份是由高分子聚合的乙烯类化合物、色料、树脂以及助剂等构成，主要特点是无污染，不含水和不含任何挥发性溶剂，有利于环境保护，印花过程中，即使停片刻或过夜后再使用，也不会堵网，因此有利于产品的加工质量稳定性，手感柔软，特别是色牢度和耐洗牢度比水性常规粘合剂好得多。这类新型油墨价格虽然高，但实际用量约是水性印花浆的1 312，故成本增加不多，由于它有明显的优点，在开发本项目高科技远红外保健新产品是完全可以接受的。一般用量应控制在 3080%范围内，并注意各类浆料助剂的配伍性和操作顺序。我们通过反复实践，提出如下非水性远红外新型油墨印花生产基本处方：远红外辐射体 X%(选用辐射体 B 或 C、F 系，适量)新型色料油墨 70%0%(选用透明、白色和三原色组合、适量) 新型发光油墨 070%(选用微胶囊型发泡油墨，适量)防沉降助剂 020%(适量)合计 100%乳化剂 15(对上述浆料计)2.5 远红外保健纺织品的批量生产情况我们在上述小样条件对比试验基础上，提出了合理的工艺技术要求，在本单位针织印花试验厂
