CN1470681A - 具紫外线遮蔽效果的纤维及织物 - Google Patents
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Abstract
提供一种具紫外线遮蔽效果的纤维，是于纤维内添加重量1％以下的平均粒径小于100奈米(nm)的无机二氧化钛微粒子使具紫外线遮蔽效果而得的纤维，及使用此具紫外线遮蔽效果纤维制成的织物；具紫外线遮蔽效果纤维重量占织物全部重量50％以上，且此织物的开孔率大于0.7％而小于25％时，UPF(紫外线防护系数)高于40％。
Description
技术领域
本发明是有关具紫外线遮蔽效果的纤维及织物，尤指于纤维内添加重量1％以下的平均粒径小于100奈米(nm)的无机二氧化钛微粒子使具紫外线遮蔽效果而得的纤维，及使用此具紫外线遮蔽效果纤维制成的织物；具紫外线遮蔽效果纤维重量占织物全部重量50％以上，且此织物的开孔率大于0.7％而小于25％时，UPF(紫外线防护系数)高于40％。
背景技术
近来由于户外活动量的大幅增加，市场上对具紫外线遮蔽效果的织物尤其运动服、高尔夫球装、钓鱼装、制服、帽子、洋伞及窗帘等的需求乃大幅增加着。
为开发具紫外线遮蔽效果的纤维及织物，已有提高织物组织密度或添加萤光增白剂等，以改善紫外线遮蔽效果的技术存在着，但提高织物组织密度会使织物的透气度变差，较不适用于对紫外线遮蔽效果要求较高的夏季织物；而使用萤光增白剂，因萤光增白剂对紫外线的反射效率较差，并不适用于与皮肤直接接触的织物用途。
近来较常被使用的技术是于纤维中添加紫外线反射剂或紫外线吸收剂，或将紫外线反射剂及紫外线吸收剂配合使用。紫外线反射剂及紫外线吸收剂成分可为无机化合物或有机化合物，其中在染色时纤维物性较易受使用的有机化合物的影响，以无机化合物较常被使用。无机化合物中的滑石、高岭土、氧化锌、氧化铁及二氧化钛可被使用作紫外线反射剂，其中又以对可见光及紫外线反射效果最佳的二氧化钛常被使用。而水杨酸、二苯酮(Benzophenone)、苯并三唑(Benzotriazole)、氰基丙烯酸酯(Cyanoacrylate)等化合物则可被使用作为紫外线吸收剂。
紫外线反射剂及紫外线吸收剂可直接于纺丝时加入纤维中，或以后处理方式在织物表面以涂布方式加入，但以涂布方式加入，由于会阻塞织物缝隙，使织物的透气度降低，故穿著时会有闷热感，且并不直接加入纤维内，在多次洗涤后其表面上的处理剂脱落，紫外线遮蔽效果亦会降低，故一般较不常建议使用此方式。
关于改善紫外线的遮蔽效果的发明，例如日本特开平5-148734“具紫外线遮蔽性的纤维及使用该纤维制得的纤维制品”公开案，揭示着于纤维中添加重量1％以上的紫外线反射剂或吸收剂而得的通气度大于5ml/cm2的纤维构造体，对波长＝290-320nm的紫外线穿透率低于5％，对波长＝290-400nm的紫外线穿透率低于10％，对波长＝400-1200nm的可见光反射率高于60％。
又于日本特开平5-93343“紫外线遮蔽性优良的布帛”公开案，揭示着一种芯部含5-40重量％金属氧化物的具紫外线遮蔽性的芯鞘构造型纤维，使用此具紫外线遮蔽性芯鞘构造型纤维制成的布帛。其梭织物的覆盖系数(cover factor)为700-1300，针织物的覆盖系数为200-500，布帛的紫外线通过率低于10％。
另于日本特开平5-186942“编织物”公开案，揭示着一种具双层构造的针织物，是表层由纤度高于1dpf(denier per filament)的疏水性纤维为主体，里层及接合层为含有重量3％以上的可反射可见光及近红外线的无机化合物的纤维经编织而成的。
前述3篇日本专利公开案中所揭露有关改善纤维紫外线遮蔽性的技术，均是以添加重量百分比至少1％以上，甚至高达40％具紫外线反射性或吸收性的金属化合物予以达成，但当大量的金属化合物被加入纤维内时，除纺丝生产性转差，纤维强度降低及纤维色泽变黄等问题外，又因大量的金属化合物被分散于纤维表面，后段使用纤维于织造、染整加工制程时，极易造成加工机具丝道磨损，不利制品品质，且造成加工机具使用寿命大幅缩短，增加制造成本。
发明内容
有鉴于上述的问题点，本发明的目的在于提供一种具紫外线遮蔽效果的纤维及织物，发现于纤维中加入具紫外线反射效果的平均粒径小于100奈米(nm)的无机二氧化钛金属微粒子，加入例如三聚磷酸钾(potassiumtripolyphosphate)的分散剂，可增加其于纤维上的分布面积，避免二氧化钛金属微粒子发生凝聚现象，使明显提升对紫外线反射效果，且可改善纺丝生产性、纤维强度、纤维色泽及对丝道的磨耗性。
本发明一种具紫外线遮蔽效果的纤维，其特征在于，纤维中添加有重量1％以下，平均粒径小于100奈米(nm)具紫外线反射效果的无机二氧化钛微粒子。
于制备前述无机二氧化钛微粒子时再加三聚磷酸钾分散剂。
本发明一种使用如权利要求1所述的具紫外线遮蔽效果的纤维制成的织物。
是织物中具紫外线遮蔽效果纤维重量占织物全部重量50％以上，此织物的开孔率大于0.7％而小于25％时，紫外线防护系数UPF高于40％。
具体实施方式
本发明是于纤维中加入平均粒径小于100奈米(nm)具紫外线反射效果的无机二氧化钛金属微粒子，因所使用的二氧化钛金属微粒子是属于奈米级，故粒径相当的微细，当被加入纤维中时，会增加其于纤维上的分布面积，因分布面积增加，对紫外线反射效果当然能获得明显提升，由于紫外线遮蔽性效果佳，所以添加量可予减少，添加量减少除能降低生产成本外，亦可改善纺丝生产性、纤维强度、纤维色泽及对丝道的磨耗性，本发明于纤维中加入的奈米级二氧化钛金属微粒子，其添加量为重量百分比1％以下。为避免洗涤多次后，对紫外线遮蔽性效果变差，二氧化钛金属微粒子加入纤维中的方式是以直接加入，而非使用后处理的涂布方式。直接加入纤维中的方式可以于聚合制程中加入，或制成二氧化钛金属微粒子母粒，于纺丝制程中加入，但无论于聚合制程中加入或纺丝制程中加入，均应注意避免二氧化钛金属微粒子发生凝聚现象，当有凝聚现象产生时，除会严重影响到纺丝生产性，并会减少二氧化钛金属微粒子于纤维的分布面积，降低紫外线遮蔽性效果，为防止二氧化钛金属微粒子发生凝聚现象，于调配二氧化钛金属微粒子溶液时可加入例如三聚磷酸钾(potassiumtripolyphosphate)的分散剂。
由已知的技术可知，织物的组织及厚度亦会影响紫外线遮蔽效果，当织物的组织愈紧密，即透气度或开孔率愈低，或织物的厚度愈厚时，织物的紫外线遮蔽效果愈佳，但一般要求具紫外线遮蔽效果的织物用途，大都被使用于夏季，若织物的透气度或开孔率过低，或厚度太厚时，均会影响穿著舒适性。依澳洲/纽西兰标准AS/NZS 4399：1996 Sun ProtectiveClothing-Evaluation and Classification中有关紫外线防护系数UPF(Ultraviolet ProtectiveFactor，以下称UPF)值与紫外线遮蔽效果的评估，当UPF值为15-24时，其对紫外线遮蔽效果为良好防护(Goodprotection)，当UPF值为25-39时，其对紫外线遮蔽效果为非常良好防护(Very Good protection)，当UPF值为40-50或50以上时，其对紫外线遮蔽效果为优越防护(Excellent protection)。
为再增加织物穿著时的舒适性，于纺丝段生产本具紫外线遮蔽效果纤维时，亦可以使用例如十字、Y型、W型等异型断面的纺嘴(spinneret)，利用此等异型断面纤维的导水沟槽及大表面积，更可制成具紫外线遮蔽及吸湿排汗效果的织物，此织物尤其适用于夏季休闲用途。测定方法
1.UPF值测定：
以澳洲/纽西兰标准AS/NZS 4399：1996测定。
2.织物开孔率测定：
测定方法为将织物置于倍率10-50倍的光学显微镜下，并使光源置于织物内侧，使织物呈透光状态，经照相后相片中的白色部份即为织物的开孔部，计算相片中白色部份的总面积占相片中全体被测织物总面积的百分比，此百分比即为织物的开孔率。
3.纱磨耗性测定：
将被测定的纱线以300m/分速度，于0.5克/丹尼(gm/denier)的张力下，与线径0.25mm的铜线摩擦，记录铜线被纱线摩擦断裂时的纱线通过的长度，当纱线通过的长度愈长，表示被测定纱线磨耗性愈不明显。
实施例1
使用添加平均粒径小于100奈米(nm)重量百分比0.5％及平均粒径大于0.3微米(μm)重量百分比0.4％，具紫外线反射效果的无机二氧化钛金属微粒子的聚酯粒，以290℃纺丝温度，3000米/分的纺丝速度生产POY(Partially Oriented Yam)，POY再经假捻制程，以600m/分速度生产具紫外线遮蔽效果的DTY(Draw Textured Yarn)。
实施例2
生产具紫外线遮蔽效果的DTY，纺丝及假捻的生产条件与实施例1相同，但使用的聚酯粒中，添加平均粒径小于100奈米(nm)具紫外线反射效果的无机二氧化钛金属微粒子，添加量增加为重量百分比0.9％。比较例1
生产具紫外线遮蔽效果的DTY，纺丝及假捻的生产条件与实施例1相同，但使用的聚酯粒中，仅添加平均粒径大于0.3微米(um)具紫外线反射效果的无机二氧化钛金属微粒子，添加量为重量百分比0.9％。比较例2
生产具紫外线遮蔽效果的DTY，纺丝及假捻的生产条件与实施例1相同，但使用的聚酯粒中，仅添加平均粒径大于0.3微米(μm)具紫外线反射效果的无机二氧化钛金属微粒子，添加量增加为重量百分比1.6％。评估结果
以实施例1、实施例2、比较例1及比较例2生产的具紫外线遮蔽效果DTY，DTY规格，纤度均为75丹尼(Denier)，条数均为72条，以其当作经纱，纬纱是使用一般75丹尼(Denier)*72条DTY，以梭织1/1平纹组织，经纱密度＝112条/时纬纱密度＝112条/寸，码重＝92g/m2，布厚＝0.28mm，织物开孔率＝10.6％
| 纱磨耗性(m) | 织物UPF(％) | |
| 实施例1 | 14276 | 60.6 |
| 实施例2 | 40000 | 66.0 |
| 比较例1 | 5545 | 36.0 |
| 比较例2 | 2667 | 66.0 |
以实施例1、实施例2、比较例1及比较例2生产的具紫外线遮蔽效果DTY，DTY规格，纤度均为150丹尼，条数均为144条，以针织22GPK组织，码重＝220g/m2，布厚＝1.0mm，织物开孔率＝5.3％
| 织物UPF(％) | |
| 实施例1 | 114 |
| 实施例2 | 130 |
| 比较例1 | 78 |
| 比较例2 | 126 |
由上面的实验结果得知，当织物开孔率愈大时，紫外线遮蔽效果愈差，于织物开孔率较大时，使用本发明的于纤维中添加有重量百分比1.0％以下，平均粒径小于100奈米(nm)具紫外线反射效果的无机二氧化钛金属微粒子，及使用此具紫外线遮蔽效果纤维制成的织物，其织物的紫外线防护系数UPF明显优于相同添加量；平均粒径大于0.3微米(μm)具紫外线反射效果的无机二氧化钛金属微粒子纤维制成的织物。而若欲得与使用平均粒径小于100奈米(nm)无机二氧化钛金属微粒子纤维制成的织物相同UPF值，则需增加平均粒径大于0.3微米(μm)具紫外线反射效果的无机二氧化钛金属微粒子的添加量，但添加量增加时，纱磨耗性即明显变差，将使加工机具丝道容易磨损，造成加工机具使用寿命缩短及产品品质下降。
由与本发明有关的具紫外线遮蔽效果的纤维制成的织物得知，当织物的开孔率于25％时，其UPF仍高于40％，故夏季时，使用由本发明纤维制成的织物，除具有良好的紫外线遮蔽效果，避免皮肤老化、晒伤或致癌外，另因透气性佳，可增加穿著时的舒适性。
Claims (4)
1.一种具紫外线遮蔽效果的纤维，其特征在于，纤维中添加有重量1％以下，平均粒径小于100奈米具紫外线反射效果的无机二氧化钛微粒子。
2.如权利要求1所述的具紫外线遮蔽效果的纤维，其特征在于，于制备前述无机二氧化钛微粒子时再加三聚磷酸钾分散剂。
3.一种使用如权利要求1所述的具紫外线遮蔽效果的纤维制成的织物。
4.如权利要求3所述的具紫外线遮蔽效果的纤维制成的织物，其特征在于，是织物中具紫外线遮蔽效果纤维重量占织物全部重量50％以上，此织物的开孔率大于0.7％而小于25％时，紫外线防护系数UPF高于40％。
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