涼爽保健型纖維的研究進(jìn)展

文章編號(hào)：1672 - 500X (2015) 01 - 0035 - 05

收稿日期：2014 - 11 - 17

作者簡介：任強(qiáng)（1987 -），男，河南周口人，在讀碩士研究生。主要研究方向?yàn)榧徔椆δ懿牧霞靶录夹g(shù)研究。

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對(duì)健康和生活質(zhì)量的追求也越來越高，不僅要“吃出健康”，更是越來越注重“穿出健康”、“睡出健康”。人們對(duì)服裝面料的舒適性、健康性、安全性和環(huán)保性等要求越來越高。伴隨著人們這種消費(fèi)觀念和消費(fèi)心理的日趨成熟，保健型纖維應(yīng)運(yùn)而生。美國、日本、德國等國家都在研究和開發(fā)各種保健型纖維。各種保健纖維既有優(yōu)良的服用性能，還有抗菌、止癢、吸濕等保健功能?？梢?，保健纖維具有廣闊的市場前景，必將成為本世紀(jì)重點(diǎn)開發(fā)的纖維產(chǎn)品之一。

目前常見的保健型纖維主要有涼爽保健纖維、負(fù)離子纖維、甲殼素纖維、磁性纖維等。由于許多礦物質(zhì)中富含人體需要的元素，尤其是含量甚微但作用卻不容忽視的微量元素，因此我國科技工作者利用各種礦物質(zhì)制成了涼爽保健纖維，主要有麥飯石纖維、玉石纖維、云母纖維、珍珠纖維。

1　麥飯石纖維

麥飯石也稱長壽石、健康石、煉山石、馬牙砂、豆渣石等，是一種天然的藥物礦石，含有多種人體所必需的常量元素（K、Na、Mg、Ca等）和微量元素（Fe、Zn、Se、I、F等）。其中麥飯石所含的微量元素不僅可以使人體的抗疲勞、抗缺氧、免疫能力等機(jī)能得到提高，而且具有發(fā)射遠(yuǎn)紅外線的功能，增強(qiáng)細(xì)胞組織的再生能力，促進(jìn)人體的新陳代謝。由于麥飯石含有人體生長必不可少的微量元素，及其所具有的特殊功能，目前已被廣泛地應(yīng)用于醫(yī)療保健、食品、飲料、美容化妝用品等行業(yè)。

1. 1　麥飯石纖維的制造方法

1999年，吉林化纖集團(tuán)有限責(zé)任公司 [ 1 ]運(yùn)用高科技工藝，將優(yōu)質(zhì)的長白山和中華兩種麥飯石中的多種微量元素經(jīng)過特殊處理，使麥飯石中每一種微量元素都具有正電荷中心的作用，然后將其添加到事先制成的紡絲液中，讓這些微量元素牢固地吸附和結(jié)合（與纖維素大分子上的羥基發(fā)生鍵合反應(yīng)）在纖維素大分子上，制成具有一定牢固和持久性的麥飯石涼爽保健型的功能纖維。此后不久，經(jīng)過國家紡織工業(yè)局組織的技術(shù)鑒定，麥飯石功能纖維被專家一致認(rèn)為是多種學(xué)科技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是我國高科技黏膠纖維的新品種，是我國首創(chuàng)并達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。

1. 2　麥飯石纖維的功能

孫稚源將麥飯石纖維稱之為“功能強(qiáng)大的麥飯石纖維” [ 2 ]。其主要功能包括：給人體補(bǔ)充微量元素；調(diào)節(jié)體內(nèi)微循環(huán)；良好的吸附功能；皮膚保健功能；抗菌除臭功能 [ 3 ]；遠(yuǎn)紅外線發(fā)射功能；保暖功能；良好的吸濕快干功能；防靜電和抗電磁輻射功能 [ 4 ]。

徐明雙和李青山 [ 5 ]應(yīng)用場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)、聲速法、蠕變測試、苯胺吸附和振蕩燒瓶法對(duì)聚丙烯—麥飯石功能纖維的形貌、取向因子、蠕變性、吸附性和抗菌率進(jìn)行了測試與表征。研究表明：聚丙烯纖維和麥飯石添加劑呈鑲嵌結(jié)構(gòu)，聚丙烯—麥飯石功能纖維表面存在一些微細(xì)褶皺，其楊氏模量和取向因子相對(duì)較低，蠕變現(xiàn)象明顯，具有很好的吸附和抑菌作用，且其抑菌作用耐水洗。

1. 3　麥飯石纖維的應(yīng)用

江南大學(xué)的梁浩祥等 [ 6 ]測試了含麥飯石黏膠纖維織物的抗菌性、遠(yuǎn)紅外功能以及服用性能，與純棉織物進(jìn)行了對(duì)比，并做了相關(guān)分析，認(rèn)為麥飯石中的微量元素對(duì)人體保健有利，且能保持黏膠纖維織物的原有特性，是一種優(yōu)良的健身服裝面料，特別適合作夏裝或內(nèi)衣。

西安工程大學(xué)的任彩玲、孟家光系統(tǒng)地介紹了麥飯石纖維的主要功能、特征與應(yīng)用，闡述了麥飯石纖維的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景，認(rèn)為麥飯石纖維的利用，為人體自我保健提供了一種新功能性紡織產(chǎn)品。同時(shí)，他們還通過試驗(yàn)開發(fā)出了七種組織的針織面料，并對(duì)織物的基本性能進(jìn)行了測試，測試結(jié)果表明，麥飯石纖維混紡紗較適合開發(fā)針織面料 [ 7 - 8 ]。

中原工學(xué)院的趙博 [ 9 ]測試了麥飯石纖維的基本性能和特性，分析了麥飯石纖維的結(jié)構(gòu)和性能間的關(guān)系，提供了一系列基礎(chǔ)參數(shù)，得出麥飯石纖維具有吸濕性好、透氣性佳、天然抗菌性、染色性佳、固色率高等優(yōu)點(diǎn)的結(jié)論。指出在產(chǎn)品開發(fā)時(shí)，要盡量突出其優(yōu)良的特性，開發(fā)出能體現(xiàn)該纖維優(yōu)異性能的產(chǎn)品。

現(xiàn)麥飯石纖維主要通過特殊的工藝處理加工應(yīng)用于保暖內(nèi)衣、襯衣、背心、短褲、床單、襯衣、床上用品和部分家紡產(chǎn)品。

2　玉石纖維

玉石纖維是一種涼爽的保健型纖維，它是將玉石粉碎成納米級(jí)粉體容入紡絲熔體中加工制成。玉石不僅是人們特別鐘愛的一種飾品，而且其特有的醫(yī)療保健和藥用價(jià)值廣泛被人們所認(rèn)知。玉石中含有豐富的對(duì)人體有益的礦物質(zhì)和微量元素，人們?cè)陂L時(shí)間佩戴玉石的過程中，其中的礦物質(zhì)和微量元素能夠滲透到人體細(xì)胞中，改善人體內(nèi)部環(huán)境的微循環(huán)，促進(jìn)人體的新陳代謝。它不僅可以消除疲勞，還可以達(dá)到預(yù)防疾病的功效，越來越被人們所重視。早在幾千年前，我國先人就曾發(fā)現(xiàn)了其特殊的醫(yī)療保健和藥用功效，并用于祛除胃熱、喘急煩懣、滋養(yǎng)五臟、柔筋強(qiáng)骨、止渴、潤心肺、助聲喉、安魂魄、利血脈、明耳目等。

2. 1　玉石纖維的制造方法

玉石纖維是我國于2006年自主研發(fā)的一種新型保健涼爽型纖維。研究表明，玉石纖維是運(yùn)用萃取和納米技術(shù)，把玉石和其他有益礦物質(zhì)材料制成亞納米級(jí)粒徑的納米粉體，然后與具有蜂窩狀微孔結(jié)構(gòu)的聚酯改性切片加入到紡絲熔體中熔融紡絲而成 [ 10 ]。

2. 2　玉石纖維的功能

玉石纖維不僅具有良好的保健性能、降溫涼爽性能、抗菌殺菌性能、提高用其編織的織物的抗起毛起球性能以及吸濕快干性能，還具有難得的陽離子可染性 [ 11 ]。

劉偉偉等 [ 12 ]用不同濃度的堿液在不同溫度和時(shí)間條件下處理玉石纖維，通過觀察纖維的表面形態(tài)并測試?yán)w維的力學(xué)性能。結(jié)果表明：濃度較高的堿液對(duì)玉石纖維的表面形態(tài)和力學(xué)性能影響較大，且隨著溫度和時(shí)間的增加影響也越來越大；用堿液處理后的玉石纖維的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長都有不同程度的減小，并在纖維表面出現(xiàn)大量的凹槽。

2. 3　玉石纖維的應(yīng)用

玉石纖維其良好的涼爽感適宜制成夏季服裝，達(dá)到降低人體溫度的作用；其天然的抗菌功效可以用于制作T恤、背心、內(nèi)衣、塑身美容美體衣等服裝。

西安工程大學(xué)的鄭秋生 [ 13 ]除了對(duì)玉石纖維的保健性能、降溫性能、抗菌性能以及使用其編織的織物的抗起毛起球性和良好的染色性能進(jìn)行介紹外，還對(duì)其在內(nèi)衣類、毛衫類、運(yùn)動(dòng)服類等針織產(chǎn)品上的應(yīng)用做了進(jìn)一步的闡述。

任彩玲等 [ 14 ]也闡述了玉石纖維針織無縫內(nèi)衣的編織工藝條件和染整加工中各工序的工藝要求，從織物的服用性能測試結(jié)果可以看出，該成品性能優(yōu)良。

余涵等 [ 15 ]選用熱阻為保暖性的指標(biāo)，蒸發(fā)散熱效能為透濕性指標(biāo)，對(duì)玉石纖維織物在干狀態(tài)和汗?jié)駹顟B(tài)下的熱阻和蒸發(fā)散熱效能進(jìn)行測試，并與相近規(guī)格的滌綸、莫代爾、滌棉、棉＋超細(xì)丙綸織物進(jìn)行了對(duì)比。實(shí)驗(yàn)表明：玉石纖維熱阻值最小，散熱性能明顯優(yōu)于其他4種纖維，有較好的涼爽感；透濕性也優(yōu)良，有較好的排汗、吸濕、快干的效果，適合制作內(nèi)衣、運(yùn)動(dòng)衣及導(dǎo)熱散熱性能要求高的夏季織物。

劉玉磊等 [ 16 ]通過試驗(yàn)得出當(dāng)錦綸基玉石纖維與乳膠混紡紗以混紡比50 : 50，捻度600捻/m時(shí)該混紡紗價(jià)格合理、服用性能良好、玉石纖維功能性突出。

方國平 [ 17 ]利用咖啡炭纖維和玉石纖維與精梳棉和蘭精黏膠采用不同比例進(jìn)行混紡開發(fā)咖啡炭玉石纖維針織內(nèi)衣面料，得出使用賽絡(luò)緊密紡紗技術(shù)，精梳棉、黏膠、咖啡炭、玉石纖維的混紡比為35∶30∶28∶7，捻度990捻/10 cm，捻系數(shù)390時(shí)，內(nèi)衣面料性能最優(yōu)。

儲(chǔ)長流等 [ 18 ]對(duì)玉石纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)及物理機(jī)械性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：玉石纖維呈現(xiàn)蜂窩狀微孔結(jié)構(gòu)；回潮率相比于滌綸有很大程度的提高；干濕態(tài)玉石纖維的拉伸斷裂強(qiáng)度、初始模量、鉤結(jié)強(qiáng)度以及打結(jié)強(qiáng)度均隨著拉伸速度的增加而提高；當(dāng)拉伸速度增加到一定值后，強(qiáng)度和初始模量趨向穩(wěn)定，不再提高；玉石纖維的濕態(tài)強(qiáng)度和初始模量均高于相應(yīng)的干態(tài)強(qiáng)度和初始模量。

劉寶元 [ 19 ]通過玉石纖維長絲與改性毛滌混紡單紗并合，開發(fā)出了既保持羊毛纖維風(fēng)格又具有涼爽功能的夏季毛紡面料。

3　云母纖維

3. 1　云木纖維的制造方法

云母冰涼纖維是以滌綸為載體融入納米云母，利用其天然的層狀結(jié)構(gòu)和“導(dǎo)熱＋含水”雙重功效開發(fā)而成的新一代降溫散熱材料。這種材料化學(xué)性能穩(wěn)定、抗紫外線、耐高溫、水合性強(qiáng)、珍珠光澤、折射亮度高，是一種真正意義上的具有天然冰涼效果的新型纖維。

3. 2　云母纖維的功能

東華大學(xué)的魏洋 [ 20 ]介紹了云母及其良好的導(dǎo)熱、吸水、吸附、絕緣等性能和云母冰涼纖維的制備工藝流程，重點(diǎn)闡述了云母冰涼纖維的導(dǎo)熱、吸水、吸附、絕緣、抗靜電和消臭功能，對(duì)云母冰涼纖維及其紡織品的開發(fā)提出了建議并對(duì)其市場前景進(jìn)行了展望。

3. 3　云母纖維的應(yīng)用

云母纖維可廣泛運(yùn)用于襪子、內(nèi)衣、家居服飾、T恤等夏季各類紡織品。

董艷和李先鋒 [ 21 ]以研發(fā)14. 5 tex云母冰涼纖維/苧麻/有色滌綸50/20/30混紡紗為例，在棉紡設(shè)備上，探討云母冰涼纖維、苧麻與有色滌綸纖維的紡紗關(guān)鍵工藝及技術(shù)措施，成功開發(fā)出多組分冰涼生態(tài)麻產(chǎn)品。

呂貝貝和賀欣欣 [ 22 ]對(duì)云母纖維環(huán)保紗線的紡紗工藝進(jìn)行了探討，指出在生產(chǎn)中速度要注意偏低掌握，清梳工序要采用柔和梳理，并嚴(yán)格控制好半制品的工序質(zhì)量，以確保成品質(zhì)量的穩(wěn)定。

劉變俠等 [ 23 ]采用云母纖維紗線編織了緯平針、1 + 1羅紋、雙反面、羅紋半空氣層、羅紋空氣層、半畦編、菱形鏤空組織等7種組織結(jié)構(gòu)的針織物，分別測試了它們的吸水性、透濕性、透氣性、涼爽性，并應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)對(duì)測試結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：菱形鏤空組織的服用性能最好，緯平針次之，羅紋半空氣層和羅紋空氣層組織一般，1 + 1羅紋和雙反面組織的針織物服用性能相似，半畦編組織的服用性能最差。經(jīng)過與棉纖維的比較發(fā)現(xiàn)，云母冰涼纖維的針織面料服用性能較好。

4　珍珠纖維

4. 1　珍珠纖維的制造方法

珍珠纖維是近年由我國東華大學(xué)和上海新型紡紗技術(shù)開發(fā)中心于2004年聯(lián)合研制出的新型保健涼爽型纖維，是我國自主研發(fā)并首創(chuàng)的一種高檔功能性合成纖維。珍珠纖維是在黏膠纖維紡絲液中加入納米級(jí)的珍珠粉，并通過高科技的紡絲技術(shù)得到混合有珍珠粉的紡絲纖維，使在纖維體內(nèi)和體外表面分布著均勻的納米珍珠粉，且具有較高的比表分布率。這種珍珠纖維由珍珠蛋白功能母粒和纖維級(jí)樹脂切片構(gòu)成。其中珍珠蛋白功能母粒由珍珠蛋白超細(xì)粉體、15% ~ 40%的添加劑、2. 5% ~ 9%的偶聯(lián)劑、15% ~ 25%的分散劑、36% ~ 67%的載體樹脂組成。其具體步驟是將上述材料在一定溫度下進(jìn)行高速充分混合，經(jīng)過雙螺旋桿一同擠出，得到珍珠蛋白功能母粒，再將其干燥后與纖維級(jí)樹脂切片在熔融狀態(tài)下擠壓紡成絲，最終經(jīng)過后整理制得珍珠功能性合成纖維。目前，已有學(xué)者對(duì)珍珠纖維的鑒別與檢驗(yàn)方法建立了標(biāo)準(zhǔn) [ 24 ]。

4. 2　珍珠纖維的功能

珍珠纖維作為一種新型的功能纖維不僅具有珍珠所特有的涼爽、護(hù)膚以及抗紫外線輻射的功能特點(diǎn)；而且還具有良好的吸濕回潮率、吸濕透氣性、服用舒適性、經(jīng)久耐用性等，適宜制作高檔內(nèi)衣等貼身衣物，是目前一種難得的全天然的涼爽保健型纖維，越來越受到人們的青睞。

4. 3　珍珠纖維的應(yīng)用

目前，珍珠纖維已被開發(fā)應(yīng)用于生活用品中。人們根據(jù)其所特有的功能，可以制成特有的功能性面料，制成許多功能性服裝 [ 25 - 26 ]。其特有的護(hù)膚及舒適的手感可以應(yīng)用于文胸、背心、內(nèi)衣、睡衣、床上用品等；其良好的吸濕透氣性可應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)衣、襪子、T恤等；其涼爽及抗紫外線功能可應(yīng)用于夏季服裝及戶外用品。

東華大學(xué)的趙艷霞 [ 27 ]在對(duì)珍珠纖維內(nèi)衣的舒適性進(jìn)行評(píng)價(jià)，運(yùn)用客觀測試和主觀實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法研究表明：珍珠纖維的各項(xiàng)物理指標(biāo)不僅可以滿足內(nèi)衣用纖維的要求，而且它還具有光滑涼爽、柔軟舒適、瞬間傳熱快、透濕透氣性好等特點(diǎn)，非常適宜于制作春夏季內(nèi)衣和運(yùn)動(dòng)服裝。

沈國先、黃平等 [ 28 - 29 ]還對(duì)珍珠纖維內(nèi)衣的紡、織、染色和成衣加工工藝等特點(diǎn)進(jìn)行了研究，并給出了珍珠纖維制作保健內(nèi)衣產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制作工藝。此外，在利用珍珠纖維制作保健內(nèi)衣還應(yīng)注意以下幾點(diǎn) [ 30 ]：

（1）通過分析珍珠纖維原料的特性，運(yùn)用高科技納米級(jí)珍珠粉體添加技術(shù)，在黏膠纖維紡絲液中加入納米級(jí)珍珠粉體做成珍珠纖維原材料，制作出具有吸濕透氣、服用舒適，養(yǎng)顏?zhàn)o(hù)膚及抗紫外線功效的功能面料。

（2）根據(jù)珍珠纖維原料的不同特性，設(shè)計(jì)出具有不同功效的產(chǎn)品，并設(shè)計(jì)出產(chǎn)品的款式及規(guī)格。

（3）根據(jù)紗線的特性合理確定面料織造工藝。

（4）運(yùn)用新型的染色方案，有針對(duì)性的解決珍珠纖維面料染色中出現(xiàn)的色花與色差等問題。

（5）通過縫制試驗(yàn)，分析確定珍珠纖維面料最終的縫紉參數(shù)和縫制操作手勢。

5　結(jié)論與展望

本文所介紹的麥飯石纖維、玉石纖維、云母纖維、珍珠纖維都是我國科技工作者自主研發(fā)的新型涼爽保健型纖維。它們都具有保健、抗菌、降溫等功能，是集舒適性與保健性于一體的功能性纖維。這些纖維目前大多應(yīng)用于內(nèi)衣、襪子、運(yùn)動(dòng)服等服裝以及床上用品等家紡產(chǎn)品上。然而，由于此種保健纖維原材料來源于礦物質(zhì)，價(jià)格比較昂貴，再加上生產(chǎn)工藝比較特殊，以及某些纖維自身存在的缺陷（例如玉石纖維的力學(xué)性能有待提高），并不能形成大規(guī)模的生產(chǎn)、應(yīng)用。雖然我國自主研發(fā)了此類纖維，但是對(duì)于此類纖維的各種保健性能缺乏測試手段與標(biāo)準(zhǔn)。因此，要實(shí)現(xiàn)這些新型保健纖維的市場化，除了研發(fā)新的工業(yè)化生產(chǎn)工藝外，還需制定相應(yīng)的測試手段與標(biāo)準(zhǔn)。