CN108673966A - 一种具有防水、导湿、吸湿发热多功能复合织物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有防水、导湿、吸湿发热多功能复合织物，其特征在于：所述织物从上表面至下表面，依次为防水透湿层、吸湿发热层、防水导湿层、高吸水材料层、单向导湿隔热层。本发明采用吸湿发热机理，将吸湿能力强的材料引入复合织物层中，在吸湿的基础上释放热量，提高舒适性。特别是在湿冷环境中使用，更为适宜。本发明的织物层设计采用一定的密度梯度，满足受压状态下使用要求，适合做防水的座套，座垫等。

Description

一种具有防水、导湿、吸湿发热多功能复合织物
技术领域
本发明涉及一种防水，导湿，吸湿发热多功能复合的材料，属于纺织领域。
背景技术
在雨天环境中，许多公共设施，公共交通工具由于被雨水浸润而失去不便使用，给人们带来很多实际的麻烦。比如共享单车这种方便的日常交通工具，室外体育场馆的座椅，公园的休憩座椅等。如果能有一种轻便，易于携带，可多次重复使用，又能克服雨水浸润造成的湿冷感的纺织品，具有很大的实用价值。
日常生活中用的雨衣，防水隔垫等，一般采用拒水性材料制成，拒水材料只解决一个阻挡雨水进出的作用，但是同时也阻隔了人体与外界环境进行湿和热的交换，造成实际人体的不舒适感。
根据Woodcock热湿平衡理论，人体—服装---环境之间进行热交换包括两个部分组成，干热Hd和湿热He。
H=Hd+He
Hd=(Ts-Ta)/Rd He=(Ps-Pa)/Re
Ts—人体皮肤表面温度
Ta—外界环境温度
Rd---织物热阻抗
Ps—皮肤表面的水蒸气压力
Pa—外界环境的水蒸气压力
Re---织物的湿阻抗
人体根据外界环境温度和湿度的变化，通过体表升温，出汗等方式调节人体—织物—环境三者间的热湿平衡，使得H=0，达到感觉舒适的程度。如在湿热的夏天，一开始外界环境湿度大于人体表面湿度，He<0, 为了达到热湿平衡（H=0），人体体表出汗，使He≈0，或者人体表面升温，Ts上升，Hd>0，使得Hd+He=0。
由于传统的拒水材料，失去了湿热的调节能力，人体只能通过干热传递，于是在炎热的夏天，Ta>Ts, 人体只能通过体表升温到达与外界环境热传递平衡，于是会出汗，而出汗后水分不能散发，于是就产生闷热感，寒冷的冬天，Ta<Ts, 人体努力通过寒颤加速血液循环来达到外界环境温度，或者表面温度下降到与环境环境温度一致，于是就会产生冷感。
发明内容
为解决现有技术存在的不足，本发明提供一种具有防水、导湿、吸湿发热多功能复合织物的加工方法，本发明通过材料的组合设计，同时调节干热和湿热的平衡，并利用材料吸湿后的积分热释放，来补充湿传递过程中的热量损失，达到最佳的热湿平衡状态，给使用者带来舒适感。
本发明采用多功能材料复合织物（共5层）加工坐垫，椅垫，适合在雨天湿润环境中使用，即实现防水的功能，同时克服了现有单一拒水材料制成的产品不能达到防水、导湿、吸湿发热的功能，增加使用者的舒适性。同时本发明对吸水材料采用可拆卸的分离结构，保证织物多次循环使用下的功能，特别适合加工在湿冷天气下的室外公共交通工具，户外运动休闲场所的椅垫，座套等。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
一种具有防水、导湿、吸湿发热多功能复合织物，其特征在于：所述织物从上表面至下表面，依次为防水透湿层、吸湿发热层、防水导湿层、高吸水材料层、单向导湿隔热层。
以下是对上述技术方案的进一步改进：
第一层：防水透湿层①
采用支数≧80S、经纱密度120-140根/10cm，纬纱密度90 -110根/10cm)的涤棉混纺纱（涤纶短纤维：棉纤维=25%-30%:75%-70%）制成高密度机织物，同时在织物后整理过程采用聚氨酯（PU）覆膜整理，高支高密及覆膜整理后，织物的空隙直径约为(0.5-5)μm，小于液态水分子直径(>10μm)，大于水蒸气直径(<0.01μm)，达到防水透湿的目的。
所述涤纶短纤维，细度≤1.0 dtex；
由于对织物进行高密度设计和覆膜整理，水分子不能透过该层，而水蒸气分子可以自由进出，该层织物的平方米克重为150-180g(含覆膜部分总重量)，厚度为0.1-0.15cm。
防水透湿层的耐水压值为6000-8000Pa；
防水透湿层设计，不同于其他拒水整理面料，只防水不防湿，也就是水蒸气分子可以自由进出，目的在于透过水蒸气分子传递吸湿发热层所释放的热量，达到热与湿的动态平衡，解决了单纯的拒水材料带来的接触冷感。
第二层：吸湿发热层②
采用吸湿积分热较大的粘胶短纤维（纤度为1.5D-2.0D，长度为38mm的短纤维，吸湿积分热为100-106J/g，公定回潮为13%）；同时为了避免该层在受力变形后回复性差的缺点，添加中空锦纶短纤维（纤度为2-2.5D，长度为38mm，吸湿积分热为30-35J/g，公定回潮率4.5%），两者按照粘胶纤维：锦纶纤维=7:3（质量比）混合，用针刺成型，制成厚度为0.2-0.25cm，平方米克重为75-90g/m2的纤维网层，为吸湿发热层；
所述吸湿发热层，总和吸湿积分热为83.5J/g；
上述30%的中空锦纶，作用为：提高弹性恢复性和抗压缩性，同时中空结构还具有较低的热传导系数，降低所释放的热量对外界的传递速度。
吸湿发热层是通过吸湿释放热量，而自身吸湿饱和时，放量会停止。所以材料自身吸收的水分需要快速散发。它可以通过防水透湿层散发水蒸气，再与高吸水材料接触，反复吸放湿，热量释放逐步递减到平衡。
第三层：防水导湿层③
采用0.4-0.5D的超细涤纶长纤制成高支高密织物，经纱密度为200-240根/10cm，纬纱密度为120-150根/10cm，织物空隙为0.5-2μm，目的是阻止高吸水材料层 的液态水进入，但允许少量水蒸气进入，因此不再做亲水覆膜整理。为 之间形成密度梯度，保证使用过程中的压力作用下，液态水的流动趋势向地面方向，该层的平方米克重为80-100g，厚度<0.1cm。
在未使用状态下，即压力为零时，液态水基本不能透过该层；由于为做亲水覆膜整理，在使用过程中，压力作用下，会有少量液态水因压力浸润而通过该层，少量透过可以促进第二层吸湿发热层的热量释放，但是压力浸润透过的液态水过多，会造成第二层吸湿发热层的材料由于很快达到饱和吸湿而失去放热能力。所以对于第三层的耐水压值要求比第一层防水透湿层高，按国家标准GB/ T474421997《纺织织物抗渗水性测定静水压试验》将第三层防水导湿层的耐水压值设定为9000-10000Pa。
第四层：高吸水材料层
采用淀粉接枝丙烯酰胺制成的高分子树脂吸水材料，吸水率在300-500g/g，添加60-100g/m2高分子树脂，厚度为0.1-0.15cm，外用粘胶纤维水刺无纺布包覆，废弃后可自然降解。
为了实现复合织物的多次重复使用，该层设计为可拆卸式的分离结构，使用后可将该层遗弃，由于选择生物降解材料，对环境友好。
第五层：单向导湿隔热层⑤
该层需要实现两个功能，A ：能将外界环境中的液态水快速传递到高吸水材料层，B：尽可能减缓吸湿发热层的热量从该层散发出去。
采用单向导湿整理的醋酯纤维材料制成针织高密度双面汗布，厚度为0.10-0.2cm，克重150-200g/m2；
与高吸水材料层接触一面做亲水性处理的，而另一面不经过亲水性整理的。醋酯纤维回潮率为7%，具有一定的吸湿能力，该层能将所吸湿的水分，快速传导到高吸水材料层，同时三醋酸纤维又是纤维材料中导热系数较小（导热系数为λ=0.05J/m℃），能阻隔吸湿发热材料所释放的热量向外界环境散发。
单向导湿隔热层热传导系数小，又具有一定吸湿能力的材料做单向导湿整理，同时达到水分的单向流动和减缓热量的散失。
本发明设计的多功能复合织物，由于采用密度梯度设计，以及双层防水透湿间隔设计，液态水随着重力产生的压力作用，向地面传递趋势，而水蒸气是反向传递。热量由水蒸气携带，因此吸湿发热层产生的热量可以被充分利用。
由于压力作用，为了防止高吸水材料层的液态水反向流动到防水导湿层，对于防水导湿层的耐静水压力要求比较高，必须保证在9000-10000Pa；
由于高吸水材料层的可拆卸分装设计，本专利的设计的织物可多次重复使用。 使用前，如果能用将吸湿发热层进行预烘干处理，使其回潮率达到最低值，保证其最大的吸湿能力，热量释放大，效果更好。
由于采用了上述技术方案，本发明达到的技术效果是：
（1）本发明采用吸湿发热机理，将吸湿能力强的材料引入复合织物层中，在吸湿的基础上释放热量，提高舒适性。特别是在湿冷环境中使用，更为适宜。
本发明制备的复合材料，用于被水浸润的表面时，比如雨水浸润车座的单车，第四层高吸水材料层吸收液态水，单位质量的高吸水材料层吸收液态水质量为4.8-5.2g/g；第一、二、三、五层，吸湿量为0.1-0.2g/g；第一层表面温度升温0.4-0.6℃；第五层表面温度升温0.1℃。
（2）本发明不同于传递的拒水材料设计，利用防水透湿机理，将液态水和水蒸气分流处理，接近人体---织物---外界环境的热与湿交换及平衡的模式，将服装舒适性的理论导入防水座垫，座套中，即达到实用目的，又实现舒适性要求。
（3）本发明的织物层设计采用一定的密度梯度，满足受压状态下使用要求，适合做防水的座套，座垫等。
（4）高吸水材料层的可拆卸式设计，可以多次重复使用，降低使用成本。
附图说明
图1为本发明所述复合织物结构示意图。
图中：
第一层：防水透湿层；第二层：吸湿发热层；第三层：防水导湿层；第四层：高吸水材料层；第五层：单向导湿隔热层；
其中第四层为可拆卸式。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本发明所述复合织物，包括5层结构，第一层作为上表面层，依次包括以下结构：防水透湿层、吸湿发热层、防水导湿层、高吸水材料层、单向导湿隔热层；
第一层：防水透湿层①
涤纶短纤维（细度为1dtex）30%和棉70%（131）纺80S纱线，按照经纱密度（136根/10cm），纬纱密度（92根/10cm），平纹织物。织物克重为156g/m2，织物紧度97.8%。进行PU覆膜整理，覆膜后克重为176g/m2，膜包覆率为96.7%，织物厚度为0.1cm， 耐静水压力值6643Pa；
第二层：吸湿发热层②
70%粘胶短纤维（纤度为1.7D），30%中空锦纶短纤维（纤度为2.2D），针刺成型，制成厚度为0.22cm，平方米克重为85g/m2的纤维网层，为吸湿发热层；
第三层：防水导湿层③
采用0.5D涤纶长丝，经纱密度为230根/10cm，纬纱密度 140根/10cm，织物空隙为1μm，平纹织物，织物紧度99.2%，克重96g/m2，厚度<0.1cm，未覆膜整理，耐静水压为9335Pa。
第四层：高吸水材料层
淀粉-丙烯酰胺交联树脂，制成的高分子树脂吸水材料，吸水率在400g/g，添加80g/m2高分子树脂，厚度为0.12cm；外用粘胶纤维水刺无纺布包覆，废弃后可自然降解。
第五层：单向导湿隔热层⑤
采用单向导湿整理的醋酯短纤维材料制成针织高密度双面汗布，厚度为0.13cm，克重166g/m2；与高吸水材料层接触一面做聚丙烯酰胺亲水性处理，而另一面是未经过亲水性整理的；
所述醋酯短纤维，纤度为1.5D，纺40S纱，然后制成针织高密度双面汗布。
用上述材料缝合成复合织物，其中第四层高吸水材料层采用插片式。
根据共享OFO单车车座尺寸加工成座套，约0.2*0.15m2；
本发明复合材料的第五层接触车座；
2017 年11月28日杭州，雨，相对湿度100%。
预先将吸湿发热层热风干燥，选择雨水浸润车座的单车，套上座套做10分钟骑行测试， 骑行前测试相关数据，骑行后将表面液态水甩尽，再做相关测试。数据如下：
除非特殊说明，本发明采用的比例，均为质量比例，采用的百分比，均为质量百分比。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有防水、导湿、吸湿发热多功能复合织物，其特征在于：所述织物从上表面至下表面，依次为防水透湿层、吸湿发热层、防水导湿层、高吸水材料层、单向导湿隔热层。
2.根据权利要求1所述的一种具有防水、导湿、吸湿发热多功能复合织物，其特征在于：所述防水透湿层，采用支数≧80S、经纱密度120-140根/10cm，纬纱密度90-110根/10cm的涤棉混纺纱制成高密度机织物，同时对织物进行聚氨酯覆膜整理。
3.根据权利要求2所述的一种具有防水、导湿、吸湿发热多功能复合织物，其特征在于：所述织物的空隙直径为(0.5-5)μm；每平方米克重为150-180g，厚度为0.1-0.15cm；防水透湿层织物的耐水压值为6000-8000Pa。
4.根据权利要求2所述的一种具有防水、导湿、吸湿发热多功能复合织物，其特征在于：所述涤棉混纺纱，由涤纶短纤维和棉纤维混纺而成；所述涤纶短纤维与棉纤维的质量比为25-30%:70-75%；所述涤纶短纤维，细度≤1.0 dtex。
5.根据权利要求1所述的一种具有防水、导湿、吸湿发热多功能复合织物，其特征在于：所述吸湿发热层，将粘胶短纤维和中空锦纶短纤维以质量比为7:3混合，用针刺成型，制成厚度为0.2-0.25cm，平方米克重为75-90g/m2的纤维网层，为吸湿发热层。
6.根据权利要求5所述的一种具有防水、导湿、吸湿发热多功能复合织物，其特征在于：
所述粘胶短纤维，纤度为1.5D-2.0D，长度为38mm的短纤维，吸湿积分热为100-106J/g，公定回潮为13%；所述中空锦纶短纤维，纤度为2-2.5D，长度为38mm，吸湿积分热为30-35J/g，公定回潮率4.5%。
7.根据权利要求1所述的一种具有防水、导湿、吸湿发热多功能复合织物，其特征在于：所述防水导湿层，采用0.4-0.5D的超细涤纶长纤制成高支高密织物，经纱密度为200-240根/10cm，纬纱密度为120-150根/10cm，织物空隙为0.5-2μm，耐水压值为9000-10000Pa；每平方米克重为80-100g，厚度<0.1cm。
8.根据权利要求1所述的一种具有防水、导湿、吸湿发热多功能复合织物，其特征在于：所述高吸水材料层，添加60-100g/m2高分子树脂，外用粘胶纤维水刺无纺布包覆；所述高吸水材料层，厚度为0.1-0.15cm；所述高分子树脂，采用淀粉接枝丙烯酰胺制成高分子树脂。
9.根据权利要求1所述的一种具有防水、导湿、吸湿发热多功能复合织物，其特征在于：所述单向导湿隔热层，采用单向导湿整理的醋酯纤维材料制成针织高密度双面汗布，厚度为0.10-0.2cm，克重150-200g/m2。
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