CN102758265B - 一种降温发冷的纤维、制备方法及纺织品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种降温发冷的纤维、制备方法及纺织品。所述的纤维包括常规纺织纤维和占总重量0.1～4%重量份的纳米单元，所述纳米单元包括300～8000纳米的微粒子，所述的微粒子包括硅、钐或它们的混合物。由于本发明在常规纺织纤维中加入了一定比例300～8000纳米的微粒子纳米单元，使得本发明的纤维能够在遇风后达到预想不到的快速降温发冷效果，并且本发明相对于现有的发冷纤维而言，具有制造成本较低、制造工艺简单、易于工业化生产等优点，同时本发明可以制成优质的新型发冷纤维织物，并应用于夏季室内外运动、锻炼以及户外工作等条件下，达到降温凉爽的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种化学纤维，特别是涉及一种降温发冷的纤维、该纤维的制备方法及含有该纤维的纺织品。
背景技术
当前，一般的降温纺织品早期制作以热交换器及电力输送热传流体为主，例如美国专利US5062424、US5092129、US5263336、US4738119等，这些技术方案仅应用于特殊的作业环境，不适用于日常穿着应用。
再者，除使用管路外，夹层设计简化管路的复杂布置，通过透气不透水与透水层的多层化，使两层间存在特定结构的连贯性空间，空间中存在可因温度或湿度差异产生的气流，而达到降低体热温度的效果；如专利US4342203、WO2007088431、JP4209809、US2007050878、US200620lI78、JP4209807等，为使气流有良好的流通产生散热效果，多层结构的设计较复杂；进而有人在多层结构的中间层引入可以含有大量水分的水吸收材料，增力。整体的降温程度，如US2003208831、WO0108883、MXPA01013376、US6516624、US6134714等，通过透气层使水蒸气进出中间层达到更好的冷却效果。
类似的方式如水或具散热性的相变化材料封存在特定的袋或管状空间中，如专利US2006276089、US2006064147、US2005284416、US6134714、US5415222等，使用阻水性不透气材料封存水或相变化材料，避免液态散热材料的流失；但长时间使用下，因外界的磨擦与压力作用，仍会有漏水的问题，相变化材料的使用则存在无法保持长效，需待相变化材料回复固态相才能再有降温的作用；利用高热传性的金属纤维编织，可以制作长时间冷却作用的纺织品，如专利IT1251745，因金属纤维的成本高与柔软性差，使这类降温纺织品的实用化不佳。
发明内容
本发明的目的是提出一种制造方便、成本低廉、易于产业化实施的降温发冷的纤维、制备方法及纺织品。
本发明的第一目的提供了一种降温发冷的纤维，所述的纤维包括常规纺织纤维和占总重量0.1～4%重量份的纳米单元，所述纳米单元包括300～8000纳米的微粒子，所述的微粒子包括硅、钐或它们的混合物。
优选地，所述常规纺织纤维包括化学纤维，所述的化学纤维包括人造纤维和/或合成纤维。
更优选地，所述的纤维包括占总重量2～4%重量份的300～4000纳米的微粒子。
进一步，在所述的纳米单元中，所述微粒子包括100～3000重量单元的硅和10～300重量单元的钐。
优选地，所述的纤维包括占总重量0.1～2%重量份的4000～8000纳米的微粒子。
更优选地，在所述的纳米单元中，所述微粒子包括100～3000重量单元的硅和10～300重量单元的钐。
进一步，所述的纳米单元中，所述的微粒子还包括1500～5000重量单元的锌和200～1000重量单元的镧。
本发明的第二目的提供了一种遇风发冷的纤维，其包括了上述的纤维，所述遇风发冷的纤维在空气流动速度大于0.5m/s时温度降低至少0.5℃。优选地，在持续空气流动的环境下，所述遇风发冷的纤维的温度持续地低于周围环境的温度。
本发明的第三目的提供了一种降温发冷的纺织纤维的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：A、将天然的高分子物质或无机物、或者合成的高分子物质或无机物制成纺丝熔体或溶液；B、在所述纺丝熔体或溶液中添加上述的纳米单元；C、经喷丝机构挤出，形成纤维。
本发明的第四目的提供了一种降温发冷的纺织纤维的制备方法，所述制备方法包括纺织纤维化纤母粒的制备步骤，在化纤母粒的制备过程中，添加上述的纳米单元
本发明的第五目的提供了一种降温发冷的纺织品，该纺织品至少包括部分上述的纤维。
本发明的第六目的提供了一种降温发冷纤维的检测方法，所述检测方法包括如下步骤：
对待测样品穿着前的皮肤表面进行摄影；
对待测样品穿着后的即时面料表面进行摄影；
对待测样品穿着持续状态经过时间T后的面料表面进行摄影；
对待测样品脱下后的即时皮肤表面进行摄影；
对待测样品脱下后的面料表面进行摄影。
优选地，所述检测方法在恒温恒湿环境下的人体上进行检测，并且在人体上相互对称的两侧上同时进行检测后，再相互对调后进行二次检测。
基于上述技术方案，本发明的优点是：
由于本发明在常规纺织纤维中加入了一定比例300～8000纳米的微粒子纳米单元，使得本发明的纤维能够在遇风后达到预想不到的快速降温发冷效果，并且本发明相对于现有的发冷纤维而言，具有制造成本较低、制造工艺简单、易于工业化生产等优点，同时本发明可以制成优质的新型发冷纤维织物，并应用于夏季室内外运动、锻炼以及户外工作等条件下，达到降温凉爽的效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例1中的纤维降温发冷效果的检测结果示意图；
图2为本发明实施例2中的纤维降温发冷效果的检测结果示意图；
图3为本发明实施例3中的纤维降温发冷效果的检测结果示意图；
图4为在穿着本发明纤维制品前的皮肤表面温度解析图；
图5为在穿着本发明纤维制品后的即时面料表面温度解析图；
图6为在穿着本发明纤维制品持续状态经过时间T后的面料表面温度解析图；
图7为脱下本发明纤维制品后的即时皮肤表面温度解析图；
图8为脱下本发明纤维制品后的面料表面温度解析图；
图9为检测样品示意图，其中A为本发明的待测样品，B为常规纤维的对照样品；
图10为在穿着本发明纤维制品前的皮肤表面温度解析图；
图11为在穿着本发明纤维制品后的即时面料表面温度解析图；
图12为在穿着本发明纤维制品持续状态经过时间T后的面料表面温度解析图；
图13为脱下本发明纤维制品后的即时皮肤表面温度解析图；
图14为脱下本发明纤维制品后的面料表面温度解析图；
图15为图10～图14所示试验中的检测样品示意图，其中B为本发明的待测样品，A为常规纤维的对照样品。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1：
本发明的一种降温发冷的纤维，包括常规纺织纤维以及占总重量0.1～4%重量份的纳米单元，例如纳米单元占纤维总重量的2%，本发明所述纳米单元包括300～8000纳米的微粒子，所述的微粒子主要包括硅（Si）、钐（Sm）或者它们之间任意比例的混合物。
在本实施例中，本发明的纤维中，除常规纺织纤维外，包括约占总重量2～4%重量份的300～2000纳米的微粒子。所述的微粒子包括100重量单元的硅和10重量单元的钐，当然也可以二者任选其一。
需要说明的是：本发明所述的“重量单元”优选为“微克/公斤”的重量比值，也可以根据实际需要按照其他重量单元进行称量。
本实施例中包含有纳米单元的降温发冷纤维，其降温发冷效果参见如下的检测试验：
检测单位：日本化学纤维检查协会（Japan Synthetic TextileInspection Institute Foundation）；
收到样品日期：2009年12月11日；
检测报告日期：2009年12月21日；
检测证书编号：TH-09-035052-2(大阪-7190)；
检测样品：
样品1——处理过的纤维（本发明纤维），
样品2——未经处理的纤维（对比样品），
共计2个样品；
检测项目1：吸水、吸热试验（第一次，N=1）：
具体检测方法：
a)在70℃的干燥机内将待测样品干燥2小时；
b)将检测室内的温度设定为35℃；
c)向检测室内预先放入待用的装置；
d)将调节了温度和湿度的待测样品对折2次，中心位置用移液枪加0.5ml蒸馏水，然后直接将传感器放在待测样品的中心部位，为了使传感器与待测样品紧密接触，用夹子将它们夹住，并记录温度随时间的变化，参见下表。
表1（N=1）
| 时间(min) | 样品1(℃) | 样品2(℃) |
| 0 | 34.5 | 34.5 |
| 5 | 27.9 | 29.6 |
| 10 | 27.2 | 28.7 |
| 15 | 27.1 | 28.6 |
| 20 | 27.3 | 28.8 |
| 25 | 27.6 | 29.0 |
| 30 | 27.6 | 28.8 |
上述检测结果的温度-时间关系曲线参见附图1所示；
通过该日本化学纤维检查协会（Japan Synthetic TextileInspection Institute Foundation）的上述检测结果以及表1和图1可以得出，本发明降温发冷的纤维在相同的温度和湿度条件下，比常规的化学纤维具有更加显著的和预料不到的快速降温效果。
实施例2：
本实施例与上述实施例的不同之处在于，本发明的纤维包括约占总重量1～2%重量份的2000～5000纳米的微粒子。所述的微粒子包括1400重量单元的硅和150重量单元的钐，当然也可以二者任选其一。
本发明的纳米单元可以采用现有技术中的任意一种在纤维制造的工艺中进行添加。
例如：本实施例采用了一种降温发冷的纺织纤维的制备方法，包括如下步骤：A、将天然的高分子物质或无机物（如：粘胶纤维）、或者合成的高分子物质或无机物（如：锦纶或腈纶）制成纺丝熔体或溶液；B、在所述纺丝熔体或溶液中添加上述的纳米单元；C、经喷丝机构挤出，形成纤维。其他工艺步骤与现有技术的纤维制备方法相同，在此不再赘述。
本实施例中包含有纳米单元的降温发冷纤维，其降温发冷效果参见如下的检测试验：
检测项目2：吸水、吸热试验（第二次，N=2）：
表2（N=2）
| 时间(min) | 样品1(℃) | 样品2(℃) |
| 0 | 34.5 | 34.5 |
| 5 | 28.2 | 29.5 |
| 10 | 27.5 | 28.7 |
| 15 | 27.4 | 28.4 |
| 20 | 27.7 | 28.6 |
| 25 | 28.1 | 28.8 |
| 30 | 28.0 | 28.6 |
上述检测结果的温度-时间关系曲线参见附图2所示；
通过该日本化学纤维检查协会的上述进一步检测结果以及表2和图2可以得出，本发明降温发冷的纤维在相同的温度和湿度条件下，比常规的化学纤维具有更加显著的和预料不到的快速降温效果。
实施例3：
本实施例与上述实施例的不同之处在于，本发明的纤维包括约占总重量0.1～1%重量份的5000～8000纳米的微粒子。所述的微粒子包括3000重量单元的硅和300重量单元的钐，当然也可以二者任选其一。进一步优选地，本实施例的微粒子中还包括1500～5000重量单元的锌（例如：2000重量单元的锌）和200～1000重量单元的镧（例如：700重量单元的镧）。
本发明的纳米单元可以采用现有技术中的任意一种在纤维制造的工艺中进行添加。
例如：本实施例采用了一种降温发冷的纺织纤维的制备方法，包括纺织纤维化纤母粒的制备步骤，在化纤母粒的制备过程中，添加上述的纳米单元，然后生产出纤维。本实施例纤维制备方法的其他工艺步骤与现有技术的纤维制备方法相同，在此不再赘述。
本实施例中包含有纳米单元的降温发冷纤维，其降温发冷效果参见如下的检测试验：
检测项目3：发热/发冷接触感；
检测方法及检测结果：如下表所示
兹证明实验室待测样品的检测结果如下，表3
本实施例检测的吸热量随时间的变化关系曲线参见附图3所示，其中，上部的曲线为样品1的曲线，下部的曲线为样品2的曲线。
通过该日本化学纤维检查协会上述方法的检测结果以及表3和图3可以得出，本发明降温发冷的纤维在相同的温度和湿度条件下，比常规的化学纤维还具有更加显著的和预料不到的快速吸收热量的效果，并且进一步能够使得本发明的纤维具有预料不到的降温效果。
此外，本发明的另一目的是提供一种降温发冷的纺织品，例如针织或梭织产品，在该纺织品中，至少包括部分上述的纤维，当然，也可以全部使用本发明降温发冷的纤维制成。
实施例4：
参见图4～图9，其中示出本发明一种降温发冷纤维的检测方法的优选实施例，其降温发冷效果参见如下的检测试验：
检测单位：日本株式会社消费科学研究所
1、检测样品：
样品A——处理过的纤维（本发明纤维）；
样品B——未经处理的纤维（对比样品）；
需要说明的是，本实施例样品A为遇风发冷的纤维，该遇风发冷的纤维可以包括上述任意一个实施例中所述的纤维，即该遇风发冷的纤维包括常规纺织纤维和占总重量0.1～4%重量份的纳米单元，所述纳米单元包括300～8000纳米的微粒子，所述的微粒子包括硅、钐或它们的混合物；并且所述遇风发冷的纤维在空气流动速度大于0.5m/s时温度降低至少0.5℃。
2、试验内容及条件
在以下条件下，对上述检测样品及表面皮肤温度、表面面料温度通过观察摄影进行表面温度解析，本试验在风速（空气流动速度）大于0.5m/s（例如2m/s或3m/s）的通风环境内进行，并且，环境温度优选为30±1℃，环境相对湿度为40±2％，测试者为30岁女性：
（1）对待测样品穿着前的皮肤表面（例如从肘到手腕）进行摄影，本实施例的“摄影”优选为热感应摄影或红外热感摄影；
（2）对待测样品穿着后的即时面料表面（例如从肘到手腕）进行摄影；
（3）对待测样品穿着持续状态经过时间T后（本实施例中T为30分钟）的面料表面（例如从肘到手腕）进行摄影；
（4）对待测样品脱下后的即时皮肤表面（例如从肘到手腕）进行摄影；
（5）对待测样品脱下后的面料表面进行摄影。
优选地，在完成上述试验后，再相互对调后进行二次检测，例如第一次试验右手为样品A，左手为样品B，如图4～图9所示；第二次试验左手为样品A，右手为样品B，如图10～图15所示。
上述试验的结果，参见图4～图9和图10～图15，对于本领域普通技术人员不难发现，由于本发明在常规纺织纤维中加入了一定比例300～8000纳米的微粒子纳米单元，使得本发明的纤维能够在遇风后达到预想不到的快速降温发冷效果，即：本发明遇风发冷的纤维在空气流动速度大于0.5m/s时温度降低至少0.5℃，当然对于本领域技术人员不难理解，上述的温度降低幅度是随时间而逐渐增加的过程，但并非无限的增加，如图1、图2和图3所示，并且，上述实施例1、2、3和4表明，在持续的空气流动环境下，本发明所述遇风发冷的纤维的温度持续地低于周围环境的温度。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (10)
1.微粒子硅、钐混合物在制备降温发冷纤维中的应用，所述的纤维还包括常规纺织纤维和占总重量0.1～4％重量份的纳米单元，所述纳米单元包括300～8000纳米的微粒子，所述的微粒子包括硅、钐混合物，所述的纤维在空气流动速度大于0.5m/s时温度降低至少0.5℃，且在持续空气流动的环境下，所述纤维的温度持续地低于周围环境的温度。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述常规纺织纤维包括化学纤维，所述的化学纤维包括人造纤维和/或合成纤维。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：包括占总重量2～4％重量份的300～4000纳米的微粒子。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：在所述的纳米单元中，所述微粒子包括100～3000重量单元的硅和10～300重量单元的钐。
5.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：包括占总重量0.1～2％重量份的4000～8000纳米的微粒子。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：在所述的纳米单元中，所述微粒子包括100～3000重量单元的硅和10～300重量单元的钐。
7.根据权利要求4或6所述的应用，其特征在于：所述的纳米单元中，所述的微粒子还包括1500～5000重量单元的锌和200～1000重量单元的镧。
8.一种降温发冷的纺织纤维的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
A、将天然的高分子物质或无机物、或者合成的高分子物质或无机物制成纺丝熔体或溶液；
B、在所述纺丝熔体或溶液中添加上述任意一项权利要求中所述的纳米单元；
C、经喷丝机构挤出，形成纤维。
9.一种降温发冷的纺织纤维的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括纺织纤维化纤母粒的制备步骤，在化纤母粒的制备过程中，添加权利要求1～7中任意一项权利要求中所述的纳米单元。
10.一种降温发冷的纺织品，其特征在于：该纺织品至少包括部分权利要求8或9中所述的降温发冷的纺织纤维。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20141126 Termination date: 20190514 |