负离子技术在纺织品上应用的近况（下）

全国染整新技术应用推广协作网 杨栋梁

上海第二印染厂 王焕祥

原载：全国染整新技术协作网简讯第25期/2004/6/28（续24期）

五、负离子纺织品及其功能性整理剂的开发

法国皮埃罗·查理兄弟于 1880年首先发现电气石对人体健康和生态环境有极为良好的作用，直到 100年后的 1986年前后，日本东京大学的中村辉太郎和久保哲治郎经一年多的研究，将其加工成超微晶粒 (0.1µm)，掺入化纤纺丝液，制成具有释放负离子功能的纤维，才揭开负离子技术在纺织品上应用序幕。于是，一向认为毫无利用价值的非宝石级电气石，首先在日本开发用于对生态环境和人类健康大有裨益的功能性产品[14]。

释放负离子的商品迅速由日本扩散到亚洲各地，并赢得了强烈的响应。这与 1995年开始，日本科学家对电气石进行全面的物理、化学基础研究成果是息息相关的。确认电气石具有"三方面的特性"、"九种功能"、"四十种效果"，大量试验数据证明它是改善环境，促进人体健康的一种新材料。

(一)负离子纺织品

在日本市场上，不断推出释放负离子纺织品的新产品，主要作为高档服装面料、衬衣、内衣等；以及室内用品，如床上用品、窗帘、沙发布等；也有用于汽车内装饰织物和护膝、护肩等保健用品。

日本Komatsu Seiren公司利用特定天然矿物质固着在纺织品上的技术，生产的商品名为 "Verbano"织物，能使穿着人心情舒畅，身体放松[2]。它有两类产品:一是"DIMA"超薄涂层的"Verbano S"织物；二是与"Mawus"亲水接枝聚合聚酯结合的"Verbano R"织物。

日本东丽工业公司开发了一种舒适整理技术"Aquaheal"，该整理技术系采用海底深处古代沉积物为原料，施加纺织品上，在服用过程中由于摩擦和振动等物理激发能产生负离子，据称40多次洗涤后，仍具有释放负离子功能(1500个/cm³)[2]。

日清纺公司开发的负离子纺织品"Ionage"[15]是利用含钍或镭的放射性元素的矿石微细粉末。用特殊技术施加在纤维上，其放射线剂量为约达157µsv/年。即一般织物的放射线剂量为0.003µsv/hr/m²(不包括土地表面的天然放射剂量，以下同)，一件衣服也仅0.014µsv/hr而已。该微细矿石粉末的的毒性，经口服的LD₅₀为20OOµg/kg以上，变异性呈阴性，对皮肤也没有异常刺激性。

据称:Ionage有放射性的Holmisis效应，使空气离子化以及对生物体内水分子团(或称缔合物)进行切割作用，促使其活化，使血液流动畅顺和有松弛效果。虽然，对人体的良好作用还有待今后的研究成果予以证实，但日清纺认为其效果是可以期待的。

使用lonage纺织品，室内空气的离子化比较如表4所示。

表4 由lonage导致空气的离子化程度（个/CC）

		2nm	2-7nm	7-2Onm	合计	备注
通常的空气	+	95	288	2539	2922	测定场所: 神户电波(株)会议室 测定仪器: KS1-3500 测定织物: 100%棉布平纹床单
	-	59	346	2323	2728
	合计	l54	634	4862	5650
使用lonage	+	908	23	2942	3873
	-	7l9	16l	3191	4071
	合计	1627	184	6123	7944

日本大和纺公司开发的负离子纺织品"lorina"[16,17]是含负离子和远红外放射功能陶瓷粉与树脂并混物，经浸轧烘干热处理加工的纺织品，据称其加工技术己申请专利。

lorina产品的耐洗性如表5所示。

表5 lorina产品耐洗性测定

100%棉布	用途	负离子数量(个/cm^3)
		空气	L0	L5	L10	L30
高密平纹114g/m^2	面料	61	312	235	202	208
高密纺纹114g/m^2	面料	61	450	341	296	/
细平布114g/m^2	被单，衣料	61	365	260	258	207
平布187g/m^2	产业用布	61	567	425	324	/

测定仪器:lon Tester KST-800神户电波制

洗涤方法:103法转笼烘干

Iorina粉末及其整理织物的安全性，经法定机关检测确认:

对细菌变异试验为阴性

经鼠急性口服LD₅₀ 20Oomg/kg以上

对兔急性皮肤刺激/腐蚀性试验:无异常

皮肤合法试验:准阴性

lorina产品的室内使用测定，室内可达到森林浴环境的负离子数量(150个/cm³)如表6所示。

表6 Iorina在室内使用效果测定

室内条件	时 间	负离子数(个/cm^3)	备注
空室内		65	房间lOm^2，西式房空间， 共23m^3 测定仪器，Ion Tester KST-800 (神户电波(株)制) 负离子直径，2nm以下
窗帘 18Ocm×l8Ocm	5分钟后	l35
	10分钟后	l58
窗帘+桌布 (桌布13Ocm×l7Ocm)	5分钟后	185
	10分钟后	205
窗帘+桌布+棉被 (单人用、垫被)	5分钟后	255
	10分钟后	295

进入二十世纪以来，我国为适应国内外纺织品市场需求，一些企业如新乡化纤、吉林化纤、齐鲁化纤、上海一化纤等，也开发了负离子纤维，为生产负离子纺织品创造了条件，今举一二例，如；

泰达生态内衣[18]

由HN-350负离子涤纶短纤制成，其性能经上海计量科学院测定，HN-350负离子涤纶短纤(负离子粉，添加量3%)的负离子发生量如表7所示。

表7 负离子涤纶短纤织物的负离子释放量

	NN-l	NN-3	备 注
负离子粉添加量%	1.0	3.0	环境:25℃，RH70%，大气压100.5Kpa 设备:大气离子浓度相对标准测量装置
负离子浓度个/秒/cm^2	2180	3860

由上海一化纤负离子粘胶制成产品的性能如表8所示[19]

表8 负离子粘胶织物的性能

纺织品		负离子浓度*个/cm^3
涤粘混纺比40/60	40^S×40^S，133×72染色衬衫面料 (司麦脱印染) 40^S×40^S ，133×72印花闽料 (司麦脱印染) 32^S针织品 (针研所)	6450 2410 4710
棉粘交织	40^S/2(棉)×30^S/2(粘)88×55床上用布(民光,涂料印花)	3200
涤粘混纺(40/60)	40^S×40^S，112×110提花布 (色织二厂) 40^S×40^S，110×90提花布 (色织二厂)	5440 4430

"由中国化纤工业协会化纤产品检测中心测定[01，12，13]，日本lC-1000型离子测定仪

(二)负离子整理剂

l、Nippon Kayaku Colors公司的负离子整理剂Kayacera[7]粉末或10%糊状物，是采自火山及温泉周圃的天然稀有矿石制成的(它们与采自Misasa及Tofiori温泉的矿石相似，据说当地的癌病死亡率低于全国平均值的50%)，粉碎成极细的粉末，80%的颗粒小于1µm。其特点是:能放射出低水平的辐射能，它们和空气中的氧气、二氧化碳及水分子接触，能促使电离或阴离子化，能持续不断地发放负离子。

负离子整理剂的使用方法

工艺流程及条件:

织物(纯棉)→浸轧(轧余率80%)→烘干(110℃/5’)→焙烘(170℃/1’)

处方: Kayacera(Paste) l0%

Kayacryl Resin T-126(粘合剂) 5%

水 X%

Kayacryl T-126是该公司开发的棉用粘合剂，耐洗 l0次，手感良好，(粘合剂的种类对负离子的发生具有明显的影响，甚至会失去负电荷;用于聚酪、尼龙及羊毛时，负离子不易发生)。

处理织物具有下列特征；

① 具有远红外加热性能 (波长7-2Oµm);

② 用天然稀有矿石(类似于那些采自温泉的)安全水平很高;

③ 辐射能量低于lmSv/年，低于安全标准;

④ 原材料的辐射强度调整到 330Bq/g，低于(毋需告示有任何危险性的)安全标准370Bq/g。

Kayacera处理后试样的测试结果:(负离子浓度 个/cm³)

洗涤次数	不加粘合剂	加Kayacry Resin T-126	备 注
洗涤前 洗10次 洗30次 洗50次	346 270 l38 120	360 330 180 l70	森林中空气的负离子浓 度为200-300个/cm^3

注:负离子的测定万法:

测量仪器:lon Tester KS-9OO Kobe Dampa Co.Ltd制造。

Open test:试样剪成A4大小，粘贴于一厚纸板上，做成长29Omm，直径6Omm的纸管，空气通过纸管寻入测试仪器，离于浓度即可被测量，测定放入试样前后的离子浓度，其差值即为发生的负离子数量。

上表所示，经处理的棉针织物释放的负离子数与森林中空气的质量是近似的，也就是说这种织物可以使你好像身处大森林里一样，呼吸着富含负离子的清新空气，可耐洗10次。

2、Ohara Paragium Chemical公司有二种负离子整理剂[20,21,22]投放市场，如:l)Parafine Ml-Aa(非放射性类型，，2) Parafine Ml-AW(非放肘性类型，专用于内衣)，3) Parafine Ml-R（低水平辐射性类型）。

兹将Parafine Ml-A及Ml-R的性能及整理效果介绍如下；

① Parafine Ml-A系采用古代海底沉积矿石(采自日本以外的地区)，磨成超细粉末后，添加--种特殊的无机物，起活化剂的作朋，使产生更多的负离子。据介绍，这种负离子整理剂，能同时赋予吸收/释放湿气的性能，作服装或床上用品时，能将身体排出的汗液及时吸收和气化排出，所以能提供舒适的感觉 (此产品己中请了二个专利)，具有预期促迸放松的作用。

Parafine MI-A的性能

外观: 黄棕至灰黄色分散体

主要成份: 天然陶瓷化合物(古代海底沉积物/化石)及分散剂

溶解性: 易扩散于水

离子性: 弱阴离子性

吸收/释放湿气: 3O℃×90%RH，16%(100%棉)

安全性: 通过皮肤过敏试验(Kawai法)

Parafine Ml-A应用举例

材料: 40支棉平布

45支65/35涤/棉平布

处方:

	处方(1)	处方(2)
Parafine Ml/A	3%
Parasol GH/M	3%
水	100%	94%

加工条件；

浸轧法，轧余率: 棉布 83%

涤棉 78%

烘干:11O℃×2'

焙烘:160℃×l'

Parafine MI-A整理试样负离子测试 (个/cm³)结果；

织 物	洗涤次数	处方(1)	处方(2)
涤棉平布	0	400-450	3000-3200
棉 平布	0 10 20 30	400-450 400-450 400-450 400-450	3000-3200 3000-3200 3000-3200 1000-1400

试样经物理刺激后，用空气负离子计数器ITC-2OlA(Andes Electric)测定，证明加Parasol GH-M可耐洗20次。

注； 1）负离子发生的数量以及试剂的相容性随织物和助剂而异，实际应用前应进行预试验。

2）处理后对颜色改变虽然很小，也应预作试验。

3）当地环境的负离子数 山区 约700（数/cm³）

喷泉（Shinjuku） 780

通风好的商业区 380

瀑布（10米以外） 4730

森林 1800

（摘自N.Yamansi写的"Mainasu lon no Kankogoko(Anionic healhtology")

② Parafine Ml-R负离子整理剂

据称Parafine Ml-R，它是由天然的沉积物/化石以及添加低水平辐射剂量的放射性的矿石为原料制成的负离子整理剂，具有浴疗作用。剂量符合国家安全标准。

该公司猜想Parafine Ml-R的负离子发生机理是：当汗液中的水份或空气分离的水份通过大然沉积物/化石的超细孔穴(小于几十纳米)时，而这些孔穴中存在低水平的放射性物质，促使产生大量的负离子(氢氧根离子)。

功能化学发展局纺织部经理Ksaito解释说：非放射性的整理剂，当加上物理刺激后，将迸一步产生更多"可触知的数值"。因此我们想，添加辐射剂量符合国家安全标准的低水平

放射性天然矿石，可以促进负离子的发生，其作用有如催化剂，促使水分子的分裂。

Parafine Ml-R的主要性能与用途

1)它是用古代海洋沉积物/化石，经粉碎磨细至儿个微米的粉末，添加具有低水平辐射能的天然矿石作为促催化剂制成。其辐射剂量符合国际安全标准。并具有低剂量放射线的生物刺激，促进作用，产生类似与镭温泉或氡温泉的疗效。

2)皮肤接触试验 (Rawai method)，证明安全。

3)最好应用于与潮湿相关的用途，诸如内衣、睡衣、衬衫、宽松上衣。紧身内衣以及短袜、室内装饰，如窗帘、地毯、床上用品，如棉被和床单等，特别是治疗领域的作用，更在预料之中。

经3% Parafine Ml-R与3%Parafine GH-M整理棉布的负离子释放量(个/cm³)结果；

洗涤次数	负离子含量	激效负离子量
0 10 20 30	2800-3000 2800-3000 1500-T700 1000-1200	400-450 400-450 250-300 100-120

3、SL系列负离子整理剂[23]

北京洁尔爽高科技有限公司开发SL系列负离子整理剂，其中SL-970负离子远红外浆，是藉成膜物质，将具有释放负离子功能的超微粉附着在纤维，适用于所有纤维，缺点是影响织物的手感和透气性。SL-988负离子远红外整理剂，具有反应性基团，可与纤维上的羟基、胺基形成共价键，可获得透气、柔软耐耐久的效果，适用于天然纤维织物。兹将 SL-988负离子远红外整理剂性能与用法简介于后。

性能：

淡黄色粘稠液体，易溶于水，由SL-988A和SL988B组成:

具有明显的受激产生负离子作用。如温度和湿度变化，向织物上施能量 (机械能——穿着肘时的摩擦、光能、静电场能等)；

适用于漂、色、花织物，其远红外发射率可达86%以上:

能与纤维上活性氢形成共价键结合；

有抑菌除臭作用；

良好的保温功能；

因具有负离子和远红外两种功能，激发生物细胞的活性，有较好的医疗保健作用。

用法：

1.浸轧法；

工艺流程；

织物(经染色或印花)→浸轧(SL988A 30g/L)→烘干(80-110℃)→浸轧(SL-988B 30g/L)→烘干拉幅。

2.浸渍法

织物(同上)→浸渍(SL-988A浓度4%，浴比1:10，75-80。℃，30-40分钟)→放残液→浸渍(SL-988B 4%，浴比1:10，40℃，20-40分钟)→甩水、烘干、拉幅。

六、结语

(一)负离子纺织品的标准问题，任何功能性产品，其功能性达什么水平才能合格是一个必须同答的问题。一般说，负离子数量达4000个/cm³以上，才能算健康的空间。有人提出，睡眠系统和服装类纺织品的负离子释放量以5000个/ cm³为宜，而对老人身体健康有利的以15000个/cm³以上为好。目前在空气中负离子浓度对人体健康的影响还没统一认识以前，是否以瀑布森林地带的(负离子浓度10000个/cm³)和疗养地区负离子浓度 (负离子浓度5000

个/cm³)作为制订产品的参照值。

此外，空气中负离于浓度是一个动态平衡值[8]，因负离子的寿命仅几秒到几十秒钟，处于一种不断消失和不断产生的过程。

由于各家使用测量负离子仪器和测定方法不同，以致文献上发表的研究结果很难进行比较。例如根据 《国际医学杂志》资料，日本永井童造报导资料和我国的统计资料三方面对瀑布森林地区的负离子浓度测定结果，如表9所示[24]。

表9 瀑布森林地区负离子含量比较

资料来源	瀑布森林地区负离子数量(个/cm^3)
欧美国家	10-50万
中国	1-2万
日本	0.1-0.15万

表9数量说明欧美国家的统计是中国的10倍左右，是日本的100倍左右。上述数据不是充分说明了测试仪器和测试方法上的差异吗?

为了负离子纺织品健康而稳定地开拓市场，当然祈求尽快建立一个可资比较其性能又能为业界接受的测试方法和最低负离子释放量要求。

在负离子纺织品性能测试方法中，作者认为钟纺公司在开发此类产品时所用测试方法相对比较完备，兹摘要介绍于后 (日本空气清洁协会、空气负离子委员会"空气负离子浓度测定标准"1970)。

测定室内释放的负离子数量:

测定的技术要求:

①离子计数器：Sigma Tech SC-5ON(抽气速率：60L/min)

②试样: a)织物3Ocm²

b)放在距传感器1Ocm处

c)在静止状态下进行测定

③测定的条件:

a)位于地面以上1米处

b)温度:20士5。C

c)湿度:60士10%

④ 负离子计数:A一B

其中：A为试样测定时的负离子计数

B为无试样时测定的负离子计数

注：1)静止状态的重要性；如果试样震动、摩擦，撞击，将会严重影响测试结果的真实性。

2)离子计数器

a)传感器，type consisfing of concentric cylinders(Gerdien condenser)

b)试样，管内空气速度 2m/sec

c)最低可测定离子密度 l0ions/cm³

(二)负离子纺织品的生物效应是世人最关注的，其中以自由基无毒化、体液呈弱碱性和改善空气质量三者为主要。其次是促进健康、辅助治疗和康复作用，可见负离子与人体健康有十分密切关系，可从《国际医学杂志》刊登关于"负离子含量与健康关系资料"作为例证，如表10所示。

表10 负离子含量与健康关系

环 境	负离子含量(个/cm^3)	与健康关系
森林、瀑布区	10-50万	具有自然痊愈力
高山、海洋	5-10万	杀菌，减少疾病传染
郊外、田野	0.5-1万	增加人体免疫能力及抗菌力
都市公园里	1-2千	维持健康基本需要
街道绿化区	100-200	诱发生理障碍边缘
都市住宅封闭区	40-50	诱发生理障碍，如头痛、"失眠、神经衰弱、倦怠、呼吸道疾病、过敏性疾病等
长时间在室内空调房间	0-25	引发"空调病"症状

(三)生产释放负离子纺织品的技术方案有三；一是以硅藻土为代表的古代海底沉积矿石；二是以电气石的天然矿石；三是低辐射剂量的放射性矿石。可根据资源开发合适的负离

子纺织品或负离子功能整理剂。其中低辐射剂量的放射性矿石，除能自动释放负离子外，还具有低水平辐射放射线，对人体有利的刺激和促进(Holmisis)作用，但其辐射剂要低于ImSv/年，以及辐射强度低于370Bg/克才能确保绝对安全。而电气石和硅藻土中的添加激活剂可以提高其释放负离子功能。

参考文献

[1]陈芸,“负离子纺织品的开发“ 印染2003，29(2):29/30

[2]技术专题 “神奇负离子纤维让你将负离子穿上身“，纺织信息周刊，2003，(27):15

[3]Albert.p.Ksuger，el.at.Air ions and Health

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[6]lons can do Strange thinge to you

[7] Lqutsu (Nippon kayaku colors Co.)，”Anion finishing auxiliary kayacera powder and Paste"

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[16]大和纺,“保健(治疗)素材l0RINA”,染化杂志,2000 总195期(12)61/63

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[20]Oharo Paragium Chem.Co.Ltd ”Non-Radioactive Anion Finishing Agent"

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[22]中国非金属矿信息网，"我国硅藻土开发利用五十年述评"

[23]高成杰等，新型染整助剂手册，2002，中国纺织工业出版社，R280/288

[24]文献1O P.62/63