适温保暖型纤维发展趋势
2016-02-29 16:15:17 | 来源:中国丽人网 | 投稿:颖子 | 编辑:dations

原标题:适温保暖型纤维发展趋势

人体是一个恒温机体,纺织服装产品的重要作用之一是适温保暖功能,传统的适温保暖方法是增加着装的厚度,相应的是增加纤维材料的用量。据美国《Fiber Organon》统计,2013年世界纤维生产约为8 949万t,比上年增长2.9%,,创历史最高纪录;2013年世界纤维实际需求为90 90万t,比2012年增加2.7%,首次突破了90 000 kt大关。

可以想象,这样巨大的材料生产导致的温室气体排放和能源消耗是惊人的,每年消耗与废弃的纤维制品对环境产生的破坏也是不言而喻的。因此改善纤维材料的适温保暖功能,减少纤维材料的用料或降低供暖能量,或者改善纤维的蓄温、发热与调温等性能,达到在环境温度较高时可降温凉爽和环境温度较低时可生热保温,以降低空调制冷或制热的能耗,开发适温型纤维必将是未来纤维材料的发展趋势。

一、人体感受与适温纤维面料

研究表明,当人体处于热平衡时,感觉舒适的皮肤平均温度在33.4℃左右,身体任何部位的皮肤温度与皮肤平均温度的差在1.5℃~3.0℃范围内,人体感觉不冷不热,超过±4.5℃范围,人体将有冷暖感。人们着装的第一舒适指标是既不感到热也不觉得凉的状态,因此要求制作服装的纤维面料要具有适温保暖的功能。

具有适温型功能的纤维面料有三大类:一是蓄热保暖类适温纤维;二是用某种方法取得发热类适温纤维;三是自动调节温暖(智能)类适温纤维。而服装的适温保暖性能受以下几种因素影响:纤维材料与纱线;纱线结构、织物结构、编织结构;后处理加工。但是,纤维材料和纱线中含有的空气越多,保温效果越好。通过纤维材料与纱线取得保暖效果时,还与空气含有率、皮肤触感、吸散湿性、吸湿发热性、光吸收发热性和无红外线放射性等功能性因素有关。

二、蓄热保暖类适温型纤维

服装的传统蓄热保暖是以阻止身体所发出的热量逃逸为主的。上世纪末以来,对于蓄热保暖类纤维的开发,开始采用在纱线中加入二氧化硅,三氧化二铝,二氧化钛,陶瓷粉以及碳化锆颗粒等远红外线发射功能粉体,并相继开发出了电晕放电原理、异形差别化功能等蓄热保暖类适温型纤维。

1.红外类蓄热保暖纤维。人体是有一个恒温发热体,大部分的热能以热辐射的形式向环境散发,采用复合纤维与红外材料复合制成的功能纤维服装可吸收人体的热辐射,发射极易被人体吸收的4~14微米的远红外线,促进血液循环,使皮下深层温度升高。在相同着装情况下,该功能性产品与常规纤维服装相比,可使体温提高2~4摄氏度,达到明显蓄热保暖的功效。

从上世纪80年代开始,红外类适温型纤维是采用在纱线中加入放射远红外线的陶瓷微粒,经后加工使陶瓷微粒附着纱线的技术来达到蓄热保暖效果。后来采用在化纤中混入二氧化硅,三氧化二铝,二氧化钛等远红外线发射功能粉体,制造远红外辐射功能纤维,其中,日本公司以及各国纺织纤维厂商均进行了相关技术技术研究和开发。
日本钟纺公司率先制成一种掺有陶瓷粒的纤维,可以把人体散发出的热能转化成光能,产生一种远红外线,使其具有保暖、促进直液循环的功能。由于它能促使身体内部发热,以致在脱掉衣服后的一段时间内,身体仍然能够保持余温热。

美国StandardTextileCo公司最近推出一种多原子高辐射红外陶瓷纤维内裤,这种内裤能使腰部发热,而且是远红外线从内部发热,从而促进腰部血液循环。其秘密在于内裤采用Zr02、Fe03、Mn02和相增强剂的超细粉末与多原子高分子聚合物制成母粒及熔融纺丝合成远红外陶瓷化学纤维的特殊织物,这种织物能将人体身上的体温转化为光能,放出远红外线,而远红外线能浸透到腰的深部时具有改善微循环,活化细胞的作用,并有蓄热保暖的适温效果。

“Ceramino”是钟纺合纤公司开发的储热保暖聚酯纤维材料。该公司采用在后加工过程中将远红外吸收大分子物质均匀地渗透到纤维分子的内部结构(无定形区)的技术,以提高对阳光等外界红外线的吸收率。该纤维应用于内衣、袜子、运动服、泳衣和外衣,能起到储热保暖效果。

巴西Rhodia公司新开发的远红外碳化锆化学纤维,是包括丙烯腈、丙烯酸甲酯和甲基丙烯磺酸钠共聚而成,其纤维中分散有直径为0.1~4μm的远红外陶瓷粉以及直径为0.01-1μm的碳化锆颗粒,质量比为100∶6-14∶0.1-1,细度为1.2~5D,具有良好的可纺性能。该纤维具有远、近红外的吸收能量的功能,因而能够将阳光转换为远红外线,并可在低温(接近体温)下辐射远红外线,从而达到蓄热保暖,促进血液流动,改善新成代射等功效。

2.导电类蓄热保暖纤维。导电纤维的抗静电机理是使导电纤维之间产生电晕放电。电晕放电是一种很缓和的放电形式,当静电压达到一定的数值后,即产生无火花的电晕放电使静电消除。这种现象通常认为是织物中的导电纤维,在静电场的作用下,使周围的空气产生电离作用而形成正负离子,正负离子中的一种与织物所带静电荷相反而中和,另一种则与环境或大地中和,从而消除了静电。由于在纤维中加入光电热转变特性的无机高分子微粒,在光电作用中可使织物具有蓄热保暖功能

三菱人造丝公司运用电晕放电原理开发的“THERMOCATCH”蓄热保暖的白色导电纤维已引起生厂家普遍的关注。由于该纤维制造中选用了蓄热保暖功能剂和抗静电功能剂,并运用了复合化技术及导电层成形技术,因而使得白色导电性陶瓷微粒子能够均匀的分散于纤维内部,经纺丝加工后既可制成性能超群,白度、风格、丝质、染色性能等各项指标均能达到耐久性多功能纤维材料的使用要求,还具有较好的蓄热保暖性能。“THERMOCATCH”主要用于工作服、外衣、裙裤、防尘服、遮罩材料、毛巾、地毯等领域。

仓丽公司新开发的“Autumn orchid seoul”导电适温型纤维,具有中空三层构造,最内层的中空化使重量减轻且产生独特的挺括度;中层掺入高分子导电材料线型聚苯粉末、产生超无光和高导电功能,最外层掺入特殊陶瓷粉可阻断太阳光紫外线达90%以上,并产生高蓄热效果,使该纤维外观呈松散粉状和独特触感,中空率高达15~20%,既重量轻又提高保暖性。这种新合纤已开始应用于男女外衣、运动衣、制服、内衣、家用装饰纺织品等。

3.差别化异形类蓄热保暖纤维。差别化异形纤维也被用于新型保暖织物,如采用超细型、异形截面型、织物孔眼型以及纤维态异形、多腔、中空型等制作的化学纤维,可使织物的含气量大大增加并有极好的稳定性,从而达到保暖、蓄热的目的。

最近,杜邦公司推出一种新型的大可纶涤纶空心长纤维,被称为用于保暖性内、外衣的“终极纤维”。该纤维由一种共聚物纺成,具有很高的保暖性能。它是比以往的Thermax涤纶空芯短纤维大23%,其透气性能也大于聚丙烯纤维和涂层涤纶。它的第一批产品包括运动式冬装,高密内衣、手套、帽子和短袜等。

锐步运动衣公司利用“热水瓶原理”新推出的Hydromove差别化异形纤维,其中空造型兼具排汗及恒温的调节功能。这种纤维的中空率高达35~40%,在天冷时会在皮肤与布料之间产生湿气层,达到保温功能;当气温升高皮肤出汗后,则能利用纤维固有的静电反应以易吸水超细纤维的“毛细管性能”将汗气排出,并调节穿着的温度。

日本帝人有限公司利用水汽含量仅0.5%的聚酯类开发出一种名为威尔基的吸汗快干又保温空芯型纤维。其外缘有许多微小孔穿透空心的中央,能够产生毛细管现象,以加快蒸发,因而它具有纳凉吸湿和快干性能,穿着舒适。

日本尤尼吉可公司研究的超空密度微纤维运用精细差别化异形工艺制成的LLD织物,具有防水防雨与透气保温的优良效果。其奥秘是LLD织物仿造了自然界荷叶对水的排斥效应,能使落在织物上的雨水形成闪动的小水珠而滚落。这是因为织物中卷曲的纤维将空气围在纱线内,而空气对水的捧斥性很强,当雨水落在织物上时,纱线内贮存的空气不仅保持温度,还会使水珠滚落不使它润湿。

美国肖氏产业公司新开发的Stretching memory insulation纤维,它是一种异形截面型记忆适温纤维。其工艺是运用高分子合成改性技术,对聚异戊二烯材料进行分子组合及分子结构调整制成能自动调温的化学纤维,它对周围的温度反应将特别敏感,可随温度的变化而变化,使服装内形成一个小气候环境。在酷暑季节,该纤维的异形截面自行收缩使编织物的孔眼张开而通风透气,大大提高服装散热能力;在寒冬腊月,该纤维的异形截面又自行膨胀,使编织物的孔眼闭合而阻止空气流通,从而提高了服装的保暖能力。

日本东丽与法国合资企业Soficar新生产开发的Automatic temperature control纤维,是利用一种天气状况记忆聚合物包着尼龙及聚酯的新纤维衣料。当天气炎热时,这种纤维会自动张开,让汗水排出,当天气寒冷时,衣料纤维则会紧闭,产生保暖作用。制造该新衣料的秘诀在于那层天气状况记忆聚合物及包覆技术。其聚合物分为晶体和非晶体两部分微粒,当温度升至25℃以上时,非晶体部分的微粒分子会出现变动,使分子间的距离扩大,便于汗水排出;若气温降至25℃以下,微粒分子则会收缩,纤维间的距离缩短,从而起到吸湿保暖效果。尼龙及聚酯纤维即藏于厚度仅5~10微米的聚合物内。用该新衣料制成能自动调节温度的运动服,能迅速吸收汗水和帮助汗水蒸发,不会粘着皮肤,运动员的体温可得到自动调节。 

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