CN106283255A - 红外线反射纤维及红外线反射纤维的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种红外线反射纤维包含一高分子树脂基质以及一红外线反射材料。该高分子树脂基质是选自于由聚酯树脂、聚烯烃树脂、聚丙烯腈树脂、聚酰胺树脂以及纤维素所组成的群组的材料所形成，该红外线反射材料包含多个红外线反射微粒，其中该红外线反射材料是选自于由铁铬氧化物、铁铬钴氧化物、铁铬镍氧化物、钴铜铝锰氧化物以及镧锶钙锰氧化物所组成的群组。该红外线反射材料在该红外线反射纤维中的重量百分比是介于0.5%和5%之间，而该多个红外线反射微粒的平均粒径是介于500纳米和3微米之间。该红外线反射纤维于CIELAB中的明度是介于20和50之间。
Description
技术领域
本发明是相关于一种红外线反射纤维及红外线反射纤维的制作方法，尤指一种可减少纤维在阳光照射下温度上升幅度的红外线反射纤维及红外线反射纤维的制作方法。
背景技术
现有黑色纤维通常是利用黑色染剂将纤维染黑所形成，但缺点是有些黑色染剂会对人体健康造成危害，此外，制作现有黑色纤维的过程中生成的大量有机溶剂废液对环境也会造成较大的污染。
为了改善上述问题，先前技术利用碳黑粒子取代黑色染剂来形成黑色纤维，但缺点是碳黑粒子会吸收太阳光中的红外线而使得温度容易上升，所以加入碳黑粒子的现有黑色纤维所制成的衣物在阳光下会让使用者感觉不凉爽。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可减少纤维在阳光照射下温度上升幅度的红外线反射纤维及红外线反射纤维的制作方法，以解决先前技术的问题。
本发明红外线反射纤维包含一高分子树脂基质以及一红外线反射材料。该高分子树脂基质是选自于由聚酯树脂、聚烯烃树脂、聚丙烯腈树脂、聚酰胺树脂以及纤维素所组成的群组的材料所形成，该红外线反射材料包含多个红外线反射微粒分散在该高分子树脂基质中，其中该红外线反射材料是选自于由铁铬氧化物、铁铬钴氧化物、铁铬镍氧化物、钴铜铝锰氧化物以及镧锶钙锰氧化物所组成的群组。该红外线反射材料在该红外线反射纤维中的重量百分比是介于0.5%和5%之间，而该多个红外线反射微粒的平均粒径是介于500纳米和3微米之间。该红外线反射纤维于CIELAB中的明度是介于20和50之间。
在本发明红外线反射纤维的一实施例中，该红外线反射纤维另包含多个碳黑微粒，其中碳黑微粒和红外线反射材料的重量比值是小于等于1。
在本发明红外线反射纤维的一实施例中，该多个红外线反射微粒是分散于该红外线反射纤维的鞘部，该多个碳黑微粒是分散于该红外线反射纤维的芯部。
在本发明红外线反射纤维的一实施例中，该红外线反射纤维是黑色纤维或灰黑色纤维。
本发明红外线反射纤维的制作方法包含混合一第一高分子树脂材料和一红外线反射材料浓缩物，其中该第一高分子树脂材料是选自于由聚酯树脂、聚烯烃树脂、聚丙烯腈树脂、聚酰胺树脂以及纤维素所组成的群组，该红外线反射材料浓缩物包含一第二高分子树脂材料及一红外线反射材料，该红外线反射材料包含多个红外线反射微粒，且该红外线反射材料是选自于由铁铬氧化物、铁铬钴氧化物、铁铬镍氧化物、钴铜铝锰氧化物以及镧锶钙锰氧化物所组成的群组，该红外线反射材料在该红外线反射材料浓缩物中的重量百分比是介于1%至30%之间；以及将混合后之该第一高分子树脂材料和该红外线反射材料浓缩物进行抽丝以形成一红外线反射纤维，其中，该红外线反射材料在该红外线反射纤维中的重量百分比是介于0.5%和5%之间。
在本发明红外线反射纤维的制作方法的一实施例中，该红外线反射材料浓缩物是于该第二高分子树脂材料聚合时将该红外线反射材料和该第二高分子树脂材料混合所形成，该第二高分子树脂材料是选自于由聚酯树脂、聚丙烯腈树脂、聚酰胺树脂所组成的群组。
在本发明红外线反射纤维的制作方法的一实施例中，该红外线反射材料浓缩物是将该红外线反射材料和该第二高分子树脂材料混炼所形成，该第二高分子树脂材料是选自于由聚酯树脂、聚烯烃树脂、聚丙烯腈树脂、聚酰胺树脂以及纤维素所组成的群组。
在本发明红外线反射纤维的制作方法的一实施例中，混合该第一高分子树脂材料和该红外线反射材料浓缩物，是为混合该第一高分子树脂材料、该红外线反射材料浓缩物和一碳黑材料，该碳黑材料包含多个碳黑微粒，而该碳黑材料和红外线反射材料的重量比值是小于等于1。
在本发明红外线反射纤维的制作方法的一实施例中，该红外线反射纤维是由芯鞘式抽丝法所形成，该多个红外线反射微粒是分散于该红外线反射纤维的鞘部，该多个碳黑微粒是分散于该红外线反射纤维的芯部。
相较于先前技术，本发明红外线反射纤维中添加的红外线反射微粒可有效反射红外线，减少纤维在阳光照射下的温度上升幅度，改善现有黑色纤维制成的衣物在阳光下会让使用者感觉不凉爽的缺点。
附图说明
图1是本发明红外线反射纤维的制作方法的示意图。
图2是本发明红外线反射纤维之第一实施例的剖面图。
图3是本发明红外线反射纤维之第二实施例的剖面图。
图4是本发明红外线反射纤维之第三实施例的剖面图。
【符号说明】
100 红外线反射纤维；
102 芯部；
104 鞘部；
110 第一高分子树脂材料；
112 高分子树脂基质；
120 红外线反射材料浓缩物；
122 红外线反射微粒；
130 碳黑材料；
132 碳黑微粒。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
请参考图1。图1是本发明红外线反射纤维的制作方法的示意图。如图1所示，本发明红外线反射纤维的制作方法是先混合一第一高分子树脂材料110和一红外线反射材料浓缩物120。第一高分子树脂材料110可以是选自于由聚酯树脂、聚烯烃树脂、聚丙烯腈树脂、聚酰胺树脂以及纤维素所组成的群组，但本发明不以此为限。红外线反射材料浓缩物120包含一第二高分子树脂材料及一红外线反射材料，红外线反射材料包含多个红外线反射微粒，且红外线反射材料可以是选自于由铁铬氧化物、铁铬钴氧化物、铁铬镍氧化物、钴铜铝锰氧化物以及镧锶钙锰氧化物所组成的群组，但本发明不以此为限。之后，将混合后的第一高分子树脂材料110和红外线反射材料浓缩物120进行抽丝(例如熔融抽丝或湿式抽丝)以形成一红外线反射纤维100。
另一方面，红外线反射材料浓缩物120可借由在第二高分子树脂材料聚合时，将红外线反射材料和第二高分子树脂材料混合所形成。其中，第二高分子树脂材料可以是选自于由聚酯树脂、聚丙烯腈树脂、聚酰胺树脂所组成的群组，但本发明不以此为限。
除此之外，红外线反射材料浓缩物120也可以将红外线反射材料的粉末和第二高分子树脂材料混炼所形成，第二高分子树脂材料可以是选自于由聚酯树脂、聚烯烃树脂、聚丙烯腈树脂、聚酰胺树脂以及纤维素所组成的群组，但本发明不以此为限。
在本发明红外线反射纤维制作方法的其他实施例中，红外线反射材料亦可以和第一高分子树脂材料110直接混合后抽丝以形成红外线反射纤维，或者红外线反射材料亦可以在第一高分子树脂材料110聚合时加入第一高分子树脂材料110中，再进行抽丝以形成红外线反射纤维。
请参考图2。图2是本发明红外线反射纤维的第一实施例的剖面图。如图2所示，红外线反射纤维100包含一高分子树脂基质112以及红外线反射材料。其中，高分子树脂基质112是由上述第一高分子树脂材料110进行抽丝所形成，且高分子树脂基质112是呈丝状。红外线反射材料包含的多个红外线反射微粒122分散在高分子树脂基质112中。在本发明实施例中，多个红外线反射微粒122的平均粒径是介于500纳米和3微米之间。
本发明红外线反射纤维可另包含碳黑材料。换句话说，本发明红外线反射纤维的制作方法，可为混合第一高分子树脂材料110、红外线反射材料浓缩物120和一碳黑材料，并将混合后的第一高分子树脂材料110、红外线反射材料浓缩物120和碳黑材料进行抽丝以形成红外线反射纤维。请参考图3。图3是本发明红外线反射纤维的第二实施例的剖面图。如图3所示，本发明红外线反射纤维100a除了包含图2的高分子树脂基质112及红外线反射材料外，本发明红外线反射纤维100a还包含碳黑材料130。其中，碳黑材料130包含多个碳黑微粒132分散在高分子树脂基质112中。在本发明红外线反射纤维中，碳黑材料和红外线反射材料的重量比值是小于等于1。
另外，本发明红外线反射纤维也可由芯鞘式抽丝法所形成。请参考图4。图4是本发明红外线反射纤维的第三实施例的剖面图。如图4所示，经芯鞘式抽丝法形成的红外线反射纤维100b具有芯部102和鞘部104。红外线反射纤维100b的鞘部104具有多个红外线反射微粒122分散于高分子树脂基质112中，红外线反射纤维100b的芯部102具有多个碳黑微粒132分散于高分子树脂基质112中。换句话说，本发明红外线反射纤维100b中的多个红外线反射微粒122是分散于靠近高分子树脂基质112的表面的位置。另一方面，本发明红外线反射纤维100b的鞘部并不限于图4中的形状，本发明红外线反射纤维100b的鞘部可以视设计需求而有不同形状。
在本发明红外线反射纤维100的制作方法中，红外线反射材料在红外线反射材料浓缩物120中的重量百分比是介于1%至30%之间，而红外线反射材料在红外线反射纤维100中的重量百分比是介于0.5%和5%之间。请参考表一。表一是量测现有黑色纤维和本发明红外线反射纤维100、100a、100b所制成的布料的色调以及红外线反射率的结果。色调的描述方式是利用国际照明委员会(CIE)提出的CIELAB色彩空间来表示，其中，L*是指色彩的明度(黑色为0，白色为100)，a*是介于绿色与红色之间的绿红值(绿色为负值，红色为正值)，b*是介于蓝色与黄色之间的蓝黄值(蓝色为负值，黄色为正值)。红外线反射率是依据日本工业标准(Japanese Industrial Standards, JIS)中JIS R3106的规定所量测，计算的波长范围由780 nm到2100 nm。在比较例1中，现有黑色纤维包含重量百分比为约1%的碳黑材料，经量测后现有黑色纤维的明度为20.01，绿红值为-0.6，蓝黄值为-2.03，红外线反射率为3.03%。在实施例1中的布料是由本发明第一实施例的红外线反射纤维所制成，且红外线反射纤维包含重量百分比为2%的铁铬氧化物，经量测后实施例1之布料的明度为41.22，绿红值为0.58，蓝黄值为-0.12，红外线反射率为28.60%。在实施例2中的布料是由本发明第二实施例的红外线反射纤维所制成，且红外线反射纤维包含重量百分比为1%的铁铬氧化物以及重量百分比为0.5%的碳黑材料130，经量测后实施例2的布料的明度为26.7，绿红值为0.28，蓝黄值为0.02，红外线反射率为5.15%。在实施例3中的布料是由本发明第三实施例的红外线反射纤维所制成，且红外线反射纤维包含重量百分比为1%的铁铬氧化物以及重量百分比为0.5%的碳黑材料130，经量测后实施例3之布料的明度为28.99，绿红值为0.36，蓝黄值为0.3，红外线反射率为8.03%。
表1
由表一的结果可知，本发明红外线反射纤维100、100a、100b可根据需求改变红外线反射纤维中添加的碳黑材料和红外线反射材料的比例来调整纤维的颜色，而红外线反射纤维的明度可以是介于20和50之间，本发明红外线反射纤维100、100a、100b可以是黑色纤维或灰黑色纤维，但本发明不以此为限。另外，本发明红外线反射纤维100、100a、100b中添加的红外线反射材料120可以提升本发明红外线反射纤维的红外线反射率。
另一方面，将表一中各种纤维制成的布料剪裁为长宽各约7公分，并在阳光下照射30分钟后用红外线热影像分析仪量测布料温度的变化。在表一的比较例1中，阳光照射30分钟后布料温度上升27.90C。在表一的实施例1中，阳光照射30分钟后布料温度上升22.30C。在表一的实施例2中，阳光照射30分钟后布料温度上升26.80C。在表一的实施例3中，阳光照射30分钟后布料温度上升25.40C。因此，利用添加的红外线反射材料120来反射红外线，可使得本发明红外线反射纤维100在阳光照射下温度上升的幅度比现有黑色纤维小。
另外，在上述实施例中，本发明利用熔融抽丝所形成的红外线反射纤维100、100a、100b的抽丝规格为70D/48F，但本发明不以此为限。
本发明红外线反射材料120也可以和高分子树脂材料混合形成高分子涂料，并将高分子涂料涂布在纤维表面形成红外线反射纤维。高分子树脂材料在纤维表面固化后会变成高分子树脂基质，而本发明红外线反射材料120分散在高分子树脂基质中。由高分子涂料涂布在纤维表面所形成的红外线反射纤维，也可以提高红外线反射率并降低纤维在阳光照射下的温度上升幅度。另外，高分子涂料中可另包含碳黑材料130，并根据需求改变高分子涂料中添加的碳黑材料130和红外线反射材料120的比例来调整纤维的颜色。
相较于先前技术，本发明红外线反射纤维中添加的红外线反射微粒可有效反射红外线，减少纤维在阳光照射下的温度上升幅度，改善现有黑色纤维制成的衣物在阳光下会让使用者感觉不凉爽的缺点。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (9)
1.一种红外线反射纤维，其特征在于，包含：
一高分子树脂基质，其中该高分子树脂基质是选自于由聚酯树脂、聚烯烃树脂、聚丙烯腈树脂、聚酰胺树脂以及纤维素所组成的群组的材料所形成；以及
一红外线反射材料，包含多个红外线反射微粒分散在该高分子树脂基质中，其中该红外线反射材料是选自于由铁铬氧化物、铁铬钴氧化物、铁铬镍氧化物、钴铜铝锰氧化物以及镧锶钙锰氧化物所组成的群组，且该红外线反射材料在该红外线反射纤维中的重量百分比是介于0.5%和5%之间，而该多个红外线反射微粒的平均粒径是介于500纳米和3微米之间；
其中，该红外线反射纤维于CIELAB中的明度是介于20和50之间。
2.如权利要求1所述的红外线反射纤维，其特征在于，还包含多个碳黑微粒，碳黑微粒和红外线反射材料的重量比值是小于等于1。
3.如权利要求1所述的红外线反射纤维，其特征在于，该多个红外线反射微粒是分散于该红外线反射纤维的鞘部，该多个碳黑微粒是分散于该红外线反射纤维的芯部。
4.如权利要求1所述的红外线反射纤维，其特征在于，所述红外线反射纤维是黑色纤维或灰黑色纤维。
5.一种红外线反射纤维的制作方法，其特征在于，包含：
混合一第一高分子树脂材料和一红外线反射材料浓缩物，其中该第一高分子树脂材料是选自于由聚酯树脂、聚烯烃树脂、聚丙烯腈树脂、聚酰胺树脂以及纤维素所组成的群组，该红外线反射材料浓缩物包含一第二高分子树脂材料及一红外线反射材料，该红外线反射材料包含多个红外线反射微粒，且该红外线反射材料是选自于由铁铬氧化物、铁铬钴氧化物、铁铬镍氧化物、钴铜铝锰氧化物以及镧锶钙锰氧化物所组成的群组，该红外线反射材料在该红外线反射材料浓缩物中的重量百分比是介于1%至30%之间；以及
将混合后的该第一高分子树脂材料和该红外线反射材料浓缩物进行抽丝以形成一红外线反射纤维，其中，该红外线反射材料在该红外线反射纤维中的重量百分比是介于0.5%和5%之间。
6.如权利要求5所述的制作方法，其特征在于，该红外线反射材料浓缩物是于该第二高分子树脂材料聚合时将该红外线反射材料和该第二高分子树脂材料混合所形成，该第二高分子树脂材料是选自于由聚酯树脂、聚丙烯腈树脂和聚酰胺树脂所组成的群组。
7.如权利要求5所述的制作方法，其特征在于，该红外线反射材料浓缩物是将该红外线反射材料和该第二高分子树脂材料混炼所形成，该第二高分子树脂材料是选自于由聚酯树脂、聚烯烃树脂、聚丙烯腈树脂、聚酰胺树脂以及纤维素所组成的群组。
8.如权利要求5所述的制作方法，其特征在于，混合该第一高分子树脂材料和该红外线反射材料浓缩物，是为混合该第一高分子树脂材料、该红外线反射材料浓缩物和一碳黑材料，该碳黑材料包含多个碳黑微粒，而该碳黑材料和红外线反射材料的重量比值是小于等于1。
9.如权利要求8所述的制作方法，其特征在于，该红外线反射纤维是由芯鞘式抽丝法所形成，该多个红外线反射微粒是分散于该红外线反射纤维的鞘部，该多个碳黑微粒是分散于该红外线反射纤维的芯部。
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