織物の遠赤外線性能とテスト研究

1遠赤外線織物の発展概況

紡績服裝の分野では、日本、アメリカ、ドイツ、ロシアなどの先進國が最初に

わが國は20世紀90年代から遠赤外線織物を開発し始めた。

江蘇省紡織研究所が遠赤外線ポリエステルを開発しました。

現在開発された各種の遠赤外線織物は，主に超微細セラミック粉末を添加剤として紡績液に添加して遠赤外線ファイバを作製するか，またはセラミック粉末を用いた整理液を用いて織物を整理している。

主に適用されたセラミック粉末：Al 2 O 3、TiO 2、BaO、ZrO、SiO 2などの金屬酸化物、SiC、TiC、ZrCなどの金屬窒化物、BN、AlN、ZrNなどの[3]。

2遠赤外線織物の作用メカニズム

2.1遠赤外線

赤外線は可視光とマイクロ波の間にあり、赤外線の波長範囲が広いので、科學的には3つの帯域に分けられています。近赤外線帯：0.77～3μm、中赤外帯：3～30μm、遠赤外帯：30～1000μm。

中赤外帯の範囲が狹いため，醫療保健分野では中赤外帯を遠赤外帯［4］に組み入れる。

2.2作用のメカニズム

熱放射は電磁波の形でのエネルギー伝達を特徴とする熱伝達法である。

熱放射は主に紫外線、可視光、赤外線を含む。

キールのホフの法則によると、良い放射體は必ず良い吸収體であり、つまり物體からの熱放射の発射能力が強いと吸収の能力も強く、両者は正比例する。

人體は遠赤外線を放射することができますし、遠赤外線を吸収することもできます。

人體の60%～70%が水であるため、整合吸収理論によれば、赤外線の波長と照射された物體の吸収波長が対応する場合、物體分子は共鳴吸収する。

人體から放射される熱放射の主波長は10μm前後で、遠赤外線織物は外部のエネルギーを吸収してから3～25μmの遠赤外線を放射し、人體が吸収できる赤外線と一致して共振する。

遠赤外線織物は人體からの赤外線波エネルギーを吸収し、人體にフィードバックし、皮膚の溫度を高め、熱を蓄えて保溫する目的を達成しました。

皮膚に吸収された熱は、媒體を通じて伝達され、血液循環し、體組織に熱を到達させ、保健と補助醫療効果を達成することができる[4]。

遠赤外テキスタイルは一般に，表面放射率を高めることによって発光パワーを高める。

2.3機能

遠赤外線織物は主に保溫機能（保溫機能）、保健機能、抗菌機能などの[3]。

遠赤外線織物は放射率の高い遠赤外線放射材を添加したため、その保溫性能は生體の熱放射を利用して、外部から生物體に放射するエネルギーを吸収し、貯蔵し、生物體に「溫室効果」を発生させ、熱の流失を阻止し、良好な保溫効果を発揮します。

そのため、遠赤外線の織物は著しい保溫作用があって、防寒織物、軽薄型の冬季の服裝を作ることに適します。

皮膚に吸収された熱はメディアと血液の循環を通じて、熱を體の組織に到達させ、人體の血液循環と新陳代謝を促進し、疲労回復、體力回復及び痛み癥狀緩和の機能を持ち、體の炎癥に対して一定の補助醫療作用があります。

そのため、遠赤外線製品は血液循環や微小循環障害などによる病気に対して一定の癥狀改善と治療効果を持っています。

下著、靴下、寢具の製作に適しています。膝の保護、肘の保護、腕の保護などです。

繊維中の微粒子の添加により、繊維表面に多孔性が現れ、表面積が増加し、表面活性及び表面狀態の吸著、拡散などの特性が明らかに向上し、製品に吸汗、消臭、殺菌などの機能を持たせる。

細菌抑制試験によると、遠赤外線織物は黃金色のブドウ球菌、白テロリン、大腸菌などの病原菌に対する阻害率が95%に達し、これらの特性を利用して衛生、醫療用品などの製品を作ることができます。

3試験方法と関連規格

3.1標準

現在、遠赤外線織物の機能テスト標準については主に國家規格GB/T 18319—2001「紡績品赤外線熱保溫性の試験方法」、紡績業界標準FZ/T 64010—2000「遠赤外線紡績品」、中國標準化協會標準CAS 115—2005「保健功能紡績品」があります。

GB/T 18319—2001標準では、赤外線放射計で織物の赤外反射率と透過率を測定し、吸収率を計算し、點溫度計で照射の昇溫速度を測定する方法を定めています。

主に赤外吸収率と赤外照射の昇溫速度の両方から試験し評価する[5]

FZ/T 6400-2000標準で遠赤外線織物の技術要求、試験方法、検査規則、結果判定と使用説明などが規定されています。

この標準は、遠赤外線織物の遠赤外機能の評価指標として法線放射率に対して、試料法によって放射率（即ち、対応する非遠赤外製品）法による放射率の差を減算し、法線放射率として値を上げる。

試験裝置は赤外分光計と黒體爐である。

最後に計算した法線放射率は8?15μmバンドの法線放射率[6]であった。

CAS 115—2005標準は測定法を用いて放射率を測定する方法を採用して、遠赤外線機能評価指標を制定しました。これは我が國が現在保健機能織物に適用している唯一の基準です。遠赤外線機能織物を発射する部分については用語定義、試験方法、結果判定、標識などを規範化しています。遠赤外線法の放射率が0.2より大きい各種織物、粉末などの材料及び熱伝導物體の赤外線遠距離法放射率の測定に適用されます。

試料法は全放射輝度と同じ溫度で標準的な黒體法から全放射輝度に対して溫度が100℃の時試料法で比較した方法で測定した。

試験裝置は赤外分光計（または赤外放射計）と黒體爐を含む。

コンピュータは、黒體爐の放射輝度、試料の放射輝度、コントラストの放射輝度をプログラムでデータ処理し、4～16μm帯の法線放射率[7]を計算した。

3つの基準の內容比較は表1に示すとおりです。

{pageubreak}標準分野の特性波長範囲技術要求洗濯性能

FZ/T 6410-2000業界標準製品規格

8~15μm遠赤外線織物法による放射率向上値≧8.0%

捺染後に織物を整理して10回洗濯した後、法向放射率向上値は≧7.0%

GB/T 18319-2001國家標準方法標準0.8~10μm――

CAS 115-2005協會標準製品規格

4~16μm法による放射率向上値は0.08以下でなければならず、その法線放射率は0.80以下でなければならない。30回洗濯した後、法線放射率向上値は0.06以下でなければならない。

表1の3つの基準の比較

3.2試験指標と方法

遠赤外線織物の主な機能は保溫機能であり、その保溫性能は主要な検査指標である。

遠赤外テキスタイルに対して，その遠赤外性能を評価する指標は主に放射率と溫度上昇がある。

保健機能指標は主に血液の微小循環などです。

衛生指標は機能を付加するだけで、要求を使う時にのみ検査が必要です。

3.2.1送信率

絶対零度でない限り、どの物體も赤外線電磁波を放射することができる。

物質の遠赤外線放射エネルギーの強い指標は放射パワーや放射度などがあるが，実際の応用では放射率を用いて特性評価されることが多い。

放射率とは、ある溫度で試料の放射パワー（または放射度）と黒體の放射パワー（または放射度）の比をテストする波長間隔のことである。

放射率は0～1の間の正數です。

一般的な放射率は物質特性、環境要因及び観測條件などに依存する。

放射率は半球放射率と法線放射率に分けることができる。

半球放射率は半球全射率、半球積分放射率、半球スペクトル放射率に分けられます。法線放射率は法線全射率、法線スペクトル放射率に分けられます。

現在、國際的に法線放射率を採用して、製品の遠赤外性能を測定しています。

遠赤外放射率はフーリエ赤外分光計を用いて決定した。

國內に統一した試験方法がなく、天津測定法による分光放射率、上海測定法による全放射率[8]。

黒體については、いかなる條件においても、すべての波長の外來放射を完全に吸収し、反射のない物體を指す。

キールのホフ放射則によれば、黒體は放射線本領の最大の物體で、反射率は0で、吸収率は100%で、放射率は1で、完全放射體と呼ぶことができる。

現実には本當の黒體は存在しない。

物體の放射率は溫度と関連しており，織物の放射率を記述する際には必ず溫度を明記しなければならない。

3.2.2溫度上昇法

溫度上昇法は一定の條件、一定の時間で織物の溫度の変化を測定して、溫度上昇法の実験は簡単で、直接に織物の溫度上昇の情況を反映することができます。

溫度上昇法には赤外線溫度計法とステンレス鍋法があります。

赤外線溫度計法とは、溫度が20℃で、相対濕度が60%の恒溫室で赤外線ランプで同規格、同組織の普通の織物と遠赤外線の織物を照射し、赤外線計で異なる時間間隔で二つの織物の溫度を記録し、差を求めます。ステンレス鍋法とは、高30 cm、容積が250 mLのステンレス円筒を採用し、円筒の上下底に発泡プラスチックを採用し、溫度計をカバーに挿して、それぞれステンレス鋼の外布の溫度差を測定します。

張平等[9]異なる濃度の整理液を使用して整理した織物と異なった織物構造の遠赤外線織物を選んで溫度上昇試験を行い、テストした純綿平織りの試料の中で、整理剤の濃度が大きいほど、試料は時間とともに溫度上昇が速くなります。

結果は，溫度上昇のこの試験方法の側面が遠赤外織物の吸収による遠赤外線発生の熱効果を反映することを示している。

3.3遠赤外線機能評価

遠赤外線織物の機能評価は放射率を主體とし、溫度上昇、人體実験を補助とする評価システムを構築すべきである。

織物の機能評価は以下のいくつかの方面から行われます。一つは直接的に織物が持つ放射率をテストします。二つは外部の手段で紡績品を作用させ、その変化狀況をテストします。

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4結論

21世紀に入ってから、遠赤外線機能織物産業は急速に発展しています。製品の種類が豊富です。しかし、この業界はずっと技術規範と関連規格に不足しています。遠赤外線織物の遠赤外線機能評価に対しては統一規格のテスト基準が欠けています。

そのため，遠赤外織物の試験方法や評価基準などの基礎研究を強化する必要がある。

參考文獻

[1]沈國先、趙連英.遠赤外線織物の生理効果についての検討[J].現代紡績技術、2011(1):47-49.

[2]董紹偉、徐靜?遠赤外線織物の研究進展と展望[J].紡績科學技術の進展、2005(2):10-12.

[3]張富麗.遠赤外線織物の研究と応用[J].海軍醫學，1999,20(2):154-1556.

[4]張弁華、張平、王衛、遠赤外線織物の性能とテスト研究[J].染色技術、2009,31(9):36-39.

[5]GB/T 18319—2001織物赤外熱保溫性試験方法[S]。

[6]FZ/T 6410—2000遠赤外線織物[S]。

[7]CAS 115—2005保健機能織物[S]。

[8]薛少林、閻玉空、王衛、遠赤外線紡績品及びその開発と応用[J].山東紡織科技、2001(1):48-51.

[9]張平、張しゃべる華、遠赤外線織物保溫機能のテストと評価[J].西安工程大學學報、2010,24(1):13-16.

[10]秦文傑、劉洪太、張一心、紡績品遠赤外機能評価標準研究[J].紡績科學技術進展、2009(6):52-56.