CN102605625A - 发热功能性面料的制备方法及根据其方法制备的发热功能性面料 - Google Patents
发热功能性面料的制备方法及根据其方法制备的发热功能性面料 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及发热功能性面料的制备方法,以及根据其方法制备的发热功能性面料,具体是将以辣椒素、非离子表面活性剂、有机硅树脂,壳聚糖粉末以及剩余纯净水等形成的热感剂,在面料的制备工序中利用浸染或衬垫法固着于面料上,从而制备涂盖热感剂的发热功能性面料。本发明不仅对人体无害,还可以与体液等水分结合获得发热的效果。根据本发明,可稳定地固着于多种面料上,无需其它发热手段,也可与体液中微量水分发生反应而发热,因此本发明可以生产出有效维持体温,减少供暖所需的能量,并在非常寒冷的环境中也能够较长时间地维持体温的功能性面料。
Description
技术领域
本发明涉及由辣椒素、非离子表面活性剂、有机硅树脂、壳聚糖粉末及剩余的纯净水组成的热感剂的功能性面料的制备方法,以及根据此方法制备的发热功能性面料。
背景技术
辣椒素(capsaicin,8-methyl-N-vanillyl-6-nonenamide,C18H27NO3)是通过以下化学式1表示的一种生物碱,是辣椒产生辣味的主要成分,多用于食材。因其具有抗菌活性、抗癌活性、抗肥胖活性、抗动脉硬化活性、抗疼痛作用等多种生理活性,因此近年来多用做生理活性成分。
【化学式1】
作为辣椒中辣味的主要成分,辣椒素与脱氢辣椒素能够抑制大肠菌等细菌的繁殖,并抑制酿酒酵母等酵母与霉菌的繁殖。因此,辣椒素被广泛运用于提高抗菌活性食品的储存上。
另一方面,辣椒素具有很强的抗肥胖活性。在利用小白鼠进行的实验中发现,加入辣椒素会增加小白鼠的氧消耗量、减少肌肉的糖原、增加血糖、增加游离脂肪酸的浓度、增加参与棕色脂肪组织产热的解偶联蛋白(uncouplingprotein:UCP)的合成。因辣椒素增加的肾上腺素作用在棕色脂肪的β肾上腺素受体时,会诱导出解偶联蛋白(UCP)。最终促进脂肪分解,促进热产生,从而减少体脂肪的存储量。
通过向人体内投入辣椒酱的试验结果,证明了辣椒素具有促进脂肪氧化的作用。在脂肪细胞系统模型界也有辣椒萃取物对脂肪分解具有促进效果,以及向动物模型投入辣椒素或辣椒酱减少体重的说法。
如上,考虑到辣椒素的多种有益的生理活性,很多研究正在进行。辣椒素及相关提取物不仅应用于医药产品中,在功能性食品和食品添加物上的应用价值也早已成为研究重点。
韩国第20-2004-18777号专利申请记载了将辣椒素等与相变材料一同封装后应用于聚氨酯树脂并进行涂层的面料。韩国第20-2003-27123号专利申请记载了将辣椒素等与聚氨酯树脂混合后在纤维上进行涂层,并在上面次使用包含香料的蛋白质胶囊与聚氨酯树脂混合后进行涂层的发热运动服。
但是,上述现有技术对各成分的合理使用量要求抽象而没有具体,需要用其它胶合剂如聚氨酯树脂进行2阶段的工序,这不但在作业上有难度、消耗很多时间、增加生产费用,更会出现因单用聚氨酯树脂而降低纤维柔软性,使穿着感及透气性变差等问题。
发明内容
本发明的目的在于将包含一定量的发热成分辣椒素、表面活性剂、有机硅树脂的面料加工用热感剂,应用面料制备工序中的浸染或衬垫法,固着于纤维中,制备具有优异发热效果的新概念发热功能性面料并提供其制备方法。
为解决上述问题,本发明提出的发热功能性面料的制备方法包括:以重量百分比为3.0~20的辣椒素、重量百分比为3.5~25的非离子表面活性剂、重量百分比为10~30的有机硅树脂、重量百分比为3~15的壳聚糖粉末以及剩余的纯净水组成的热感剂阶段;制备面料时,在浸染或衬垫的工序中,使面料吸收包含重量百分比为3~15的上述热感剂的热感加工液阶段;将吸收了上述热感加工液的面料进行干燥的阶段。
并且,本发明是通过上述方法制备,含有穿着时与体液中水分发生反应而发热的一种新型发热功能性面料。
以下对本发明中发热功能性面料的制备方法的各阶段进行详细说明。
1)制备热感剂的阶段。
上述热感剂的主要成分为辣椒素,并包括非离子表面活性剂、有机硅树脂、壳聚糖粉末及纯净水。
辣椒素在组合物中的重量百分比为3.0~20,最好在5~15之间。如果辣椒素的含量少于3%,发热效果会较低。而辣椒素的含量超过20%,会导致储存稳定性下降。上述辣椒素是指从天然食物中分离出的萃取物,可以使用天然辣椒素或人工合成辣椒素。但为了更具发热效果,最好使用合成辣椒素。上述辣椒素会与体液中的水分发生反应而发热,与皮肤接触时会引起扩张血管,增加血流量,从而使体温上升。
表面活性剂是组合物中使油性成分与水性成分乳化的媒介成分。在组合物中的重量百分比为3.5~25,最好在4~20%之间。如果表面活性剂的含量少于3.5,会因水性成分与油性成分的乳化不充分使组合物的稳定性下降。如果表面活性剂的含量高于25%,不但会使组合物的稳定性下降,还会降低辣椒素的活性,所以一定要注意调节含量。
上述表面活性剂可以使用适合加工面料的表面活性剂,但最好为非离子表面活性剂。在非离子表面活性剂中效果最佳的是醚型表面活性剂、酯型表面活性剂或两者的混合物。具体地说,非离子表面活性剂可以使用烷基聚氧乙烯醚、失水山梨醇脂肪酸酯或两者的混合物。
有机硅树脂成分起到使面料柔软的作用。它是使辣椒素固着在面料上,给予耐久性的胶合剂。这种有机硅树脂在组合物中的含量为10~30%,最好在15~2%之间。
应用在面料上的壳聚糖粉末具有抗菌性、防臭、治疗伤口及保湿性等作用。壳聚糖是由甲壳类、虫类、菌类中提取的几丁质经过脱乙酰基制成,并由D-葡萄糖酸与N-乙酰-D-葡萄糖酸形成的高分子。在本发明使用形成细微粉末的水溶性壳聚糖时,符合组合物的稳定性及溶液的性状。在组合物中,壳聚糖的重量百分比含量为3~15,最好在5~10%之间。如果壳聚糖粉末的使用量少于3%,不能发挥特有的效果。如果超过15%,会降低溶液的稳定性,在经济层面上考虑也很不理想。
上述辣椒素、表面活性剂、有机硅树脂及壳聚糖粉末与纯净水混合后形成液体。因此用于加工面料的热感剂在常温下保管1年以上也不会产生固液分离,能始终维持稳定性。
上述用于加工面料的组合物为棕色的粘胶液,具有非离子性,PH值为弱酸性至中性。
2)使用含有上述热感剂的加工液对面料进行浸染或衬垫的阶段。
本发明中的发热功能性面料可以广泛应用于由天然纱、合成纤维纱或混纺纱等多种纤维制成的所有面料上。可以适当地适用于由合成纤维组成的面料上,特别是使用于像尼龙等含有酰胺纤维、聚酯纤维、聚氨酯纤维等的混纺纱或合成纤维组成的面料时,发热特性会更优异。
上述用于加工面料的热感剂可以根据面料的种类适当地调节使用量,一般将热感加工液浓度稀释至3~10%后使用为最佳。
上述的热感加工液在制备面料时,通过浸染或衬垫等工序应用于面料上。浸染时,在PH为5.0~6.0、温度为40~50℃的条件下进行20~30分钟的处理后,效果为最佳。衬垫时,可在PH为5.0~6.0、温度为40~50℃的条件下进行1~5分钟的处理。
如果浸染时PH小于5.0或大于6.0,上述热感加工液不会充分吸收至构成面料的纤维中;如果浸染温度小于40℃,热感加工液不会充分吸收至面料上;温度超过50℃时,热感加工液的稳定性会被破坏。所以应维持上述的范围。如果浸染时间少于20分钟,热感加工液的吸收将不充分。超过30分钟时,吸收至面料中的成分会重新脱落,使其效果下降。
衬垫时,如果PH小于5.0或大于6.0,热感加工液的吸收会不充分。同时,如果衬垫时的温度小于上述范围,也会使热感加工液的吸收不充分。衬垫时,加工温度超过上述范围时,热感加工液的稳定性会下降,因此要维持在上述范围内。如果衬垫时间超过上述范围,热感加工液会重新脱落,因此要多加注意。
3)将吸收上述热感加工液的面料进行干燥的阶段。
通过上述的浸染或衬垫工序,将用于加工面料的热感剂导入后,进行脱水及干燥阶段。这时,热感剂中的有机硅树脂会发生交联反应,会更加稳定地固着于面料上。
这时,干燥温度范围应在100~130℃,干燥时间为1~5小时。如果干燥温度低于上述范围,固着将不充分。如果超过上述范围,会降低辣椒素的稳定性,使发热效果下降。所以应维持在上述的范围内进行。
根据上述方法制备而成的本发明中的发热功能性面料,在穿着时会与体液发生反应而发热。这时所散发的热量会使人体的皮肤温度升高0.6~2℃,并在穿着过程中维持发热温度。应用于面料时,能够加强耐久性,即使清洗超过30次也会维持发热性。并且具有良好的抗菌及抗潮效果,穿上时能够感受到极佳的舒适感。
效果
如上所述,通过本发明的方法,可在多种面料固着新型的热感剂,穿着以这种方法制备的发热功能性面料制成的衣服时,不用依靠其它发热手段,也可通过与体液中少量水分发生反应而发热。所以即使在极度寒冷的环境中也可以长时间维持体温。而本发明使这种发热功能性面料的生产变为现实。
另一方面,穿着根据本发明的方法制备的发热功能性面料料制成的衣服时,会与体液中的水分反应而发热,可以产生有效的维持体温、节省用于供暖的能源等附加效果。
附图简要说明
图1为穿着由本发明热感剂制备的面料制成的衣服前,人体表面温度的分布情况;
图2为穿着由本发明热感剂制备的面料制成的衣服后,人体表面温度的分布情况。
具体实施方式
以下通过本发明的实施例及实验例进行详细说明,但本发明不限于以下的实施例及实验例。
实施例1.热感剂的制备
将重量百分比为10%的辣椒素及7.5%的失水山梨醇脂肪酸酯投入到安装有高速搅拌机的乳化机中,以1500~2000rpm的速度进行30分钟的高速搅拌混合。在搅拌乳化机中的液体时,在30分钟时少量加入重量百分比为20%的纤维有机硅树脂乳化物后,以1500~2000rpm的速度进行60分钟的一次乳化。接着将重量百分比为32.5%的纯净水在60分钟内少量地加入,以2000~2500rpm的速度进行高速搅拌,制备均匀的乳化液。然后,将重量百分比为9%的收容性壳聚糖粉末完全溶于重量百分比为21%的纯净水中而形成壳聚糖水溶液,加入至其它的安装有搅拌机的容器中,并以500~1000rpm的速度进行搅拌。经过30分钟后,制备出具有优异储存稳定性的热感功能性组合物。
实施例2.发热功能性面料的制备
将根据实施例1中制备的热感剂稀释于水中,形成7%浓度的热感加工液。将加工液在PH为5、温度为40℃的浸染条件下,吸收到聚酯额聚氨酯混纺编织面料(聚酯77%、20D聚氨酯23%、由KS K 0514:2006测定的重量148.2g/m2)中。经过25分钟后进行脱水。在130℃的温度、22rpm/min的条件下,进行2分钟的热加工,制备出热感功能性面料。
实验例1.确认发热功能性面料的特性
【确认发热性】
穿着根据实施例2制备的面料制成的上衣,经过10分钟后测量穿上衣服前后的体温。图1表示穿着前、图2表示穿着10分钟后通过红外线拍摄的结果。根据图1与图2可以确认温度上升了平均2~3℃。这项结果符合ISO 63302000.11B的规定,即使在30±3℃、弱循环、2KG的条件下连续进行30次以上的洗涤及平铺晾干也会获得同样的结果。
【确认伸展回复率】
将实施例2中制备的发热功能性面料委托至纤维试验研究院(F1T1)。根据KS K 0815:2001 6.19B法、荷重计算法测定伸长回复率,其结果如表1所示。
表1
【确认保温率】
将根据实施例2中制备的发热功能性面料委托至纤维试验研究院(F1T1)。依据KS K 0466:2002法,使用KS K 0466规定的试验器测量保温率,得出的结果为82.7%。
【确认吸收速度】
将实施例2中制备的发热功能性面料委托至纤维试验研究院(F1T1),根据KS K 0815:2005.6.27.1.B法,测量吸收速度,结果如表2所示。
表2
吸收速度(mm) | |
纵向 | 115 |
横向 | 85 |
【确认干燥速度】
将实施例2中制备的发热功能性面料委托至纤维试验研究院(F1T1),根据KS K 0815:2005.6.28.1.B法,测量干燥速度,得出的结果为4.93g/202.5cm2。
【确认耐摩擦性】
将实施例2中制备的发热功能性面料委托至纤维试验研究院(F1T1),根据KS K 0680:2006法,测量耐摩擦性,结果如表3所示。
表3
耐摩擦性(级) | |
干燥 | 4至5 |
湿润 | 4至5 |
【确认抗菌度】
将实施例2中制备的发热功能性面料委托至纤维试验研究院(F1T1),根据KS K 0693:2006法,测量抗菌性。标准布使用棉织布,使用的菌株为金黄色葡萄球菌(菌株1)与肺炎克雷伯菌(菌株2),结果如表4所示。
表4
使用上述菌株1(1.3×105cfu/ml)与菌株2(1.1×105cfu/ml),依据ISO 63302000.11B规定在30±3℃、弱循环、2kg的条件下连续进行30次以上的洗涤及平铺晾干(使用WOB洗涤剂,非离子表面活性剂tween80,加入0.05%的接种菌液)后,通过KS K 0693:2001的方法测量抑菌率,结果显示菌株1和菌株2的抑菌率均为99.9%。这项结果可以说明依据本发明的制备方法制成的发热功能性面料上稳定地固着有热感剂。
Claims (8)
1.一种发热功能性面料的制备方法,其特征在于,该方法包含:制备以重量百分比为3.0~20的辣椒素、重量百分比为3.5~25的非离子表面活性剂、重量百分比为10~30的有机硅树脂、重量百分比为3~15的壳聚糖粉末以及剩余纯净水组成的热感剂阶段;制备面料时,在浸染或衬垫的工序中,使面料吸收包含重量百分比为3~15的上述热感剂的热感加工液阶段;以及将吸收了上述热感加工液的面料进行干燥的阶段。
2.如权利要求1所述发热功能性面料的制备方法,其特征在于,所述非离子表面活性剂是醚型表面活性剂、酯型表面活性剂或两者的混合物。
3.如权利要求2所述发热功能性面料的制备方法,其特征在于,所述非离子表面活性剂是烷基聚氧乙烯醚、失水山梨醇脂肪酸酯或两者的混合物。
4.如权利要求1所述发热功能性面料的制备方法,其特征在于,所述面料是以天然纱、合成纤维纱或两者的混纺纱组成的面料。
5.如权利要求1所述发热功能性面料的制备方法,其特征在于,所述浸染是在PH为5.0~6.0、温度为40~50℃的条件下进行20至30分钟。
6.如权利要求1所述发热功能性面料的制备方法,其特征在于,所述衬垫是在PH为5.0~6.0、温度为40~50℃的条件下进行1~5分钟。
7.如权利要求1所述发热功能性面料的制备方法,其特征在于,所述干燥是在温度为100~130℃的条件下进行1~5分钟。
8.一种发热功能性面料,其特征在于,所述发热功能性面料通过在权利要求1至7中选择某一种方法制备,穿着时与体液中水分发生反应而发热。
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