TW201608067A - 綠能環控纖維、其製法及以該纖維製成之織品 - Google Patents

綠能環控纖維、其製法及以該纖維製成之織品 Download PDF

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Abstract

本發明係有關一種綠能環控纖維、其製法及以該纖維製成之織品，應用於有機農業環控製品。運用綠色能源如太陽光能、太陽熱力能、風力能、水力能、地熱能等再生能源激發纖維內特殊材料以促進植物生長，並且改善環境中汙染物產生自淨功能的綠色纖維材料。其係採用聚烯類材料、光電材料、熱電材料、壓電材料及觸媒材料，經融熔混練及融熔抽絲而製成纖維，及以纖維織成織品。

Description

綠能環控纖維、其製法及以該纖維製成之織品
本發明係有關一種綠能環控纖維、其製法及以該纖維製成之織品，應用於有機環境控制農作產業如農業植物綠能環控溫室及植物綠能環控工廠等，或應用於生活中環境控制設備如健康照護綠能環控織品、室內空氣品質綠能環控織品、油煙綠能環控織品、地工植生綠能環控織品、除霧綠能環控織品、空氣清淨綠能環控織品、環境污染防治綠能環控織品等。運用環境中綠色能源，如太陽光能、太陽熱能、風力能、水力能、地熱能等再生能源，纖維材料接收環境中各式綠能輻射波產生自由電子效應，藉由纖維內部組成有光電材料、熱電材料及壓電材料對綠能輻射波自然能量產生增輻作用進而作用於織品纖維中各類觸媒材料，有效提升觸媒材料之各類機能，使觸媒纖維及製品藉由綠能產生對植物生長有利之生長光線、水氧負離子、遠紅外線生長波、防治病蟲害及對生長環境污染物去除沉降分解及潔淨。
因應人口增加所產生的糧食需求大增及糧食危機，人類想盡各種農作方法如基因改質、使用化學農藥、化學肥料及生長激素、微生物肥料等來增加糧食產量。為了解決糧食需求大增及糧食危機的問題，目前所採用前述的農作方法也伴隨著大量農藥使用，以致環境污染日趨嚴重，惡劣的污染環境直接對人體健康造成傷害，而日後隨著氣候 變遷及新的病蟲害增加，反而更使農作物產量減少，土壤酸化惡性循環之下，糧食危機問題始終無法從根本解除。產量增加及有機栽種之需求，產生了農業環境及農作物之質與量，亟待解決及克服的課題。良好的自然環境資源有限，為了農業永續發展，根本上解決人類糧食缺乏的問題及提升食的安全與健康，人類應該學習大自然環境生生不息的自然循環原理。善加利用永續不斷的綠色能源，將轉換綠色能源發揮最大效益，運用材料特性及與綠色能源自然交互作用原理，以自然方式創造出合適有機環境控制之農業生產，才有機會根本解決前述現今農作方法所造成的惡性循環問題，以滿足糧食需求及提供農作物食用上的安全。
雖然習知技術中，有在織物上添加觸媒等機能性材料，藉觸媒材料的作用而產生除臭及抗菌的功能。然而，習知技術一種方式是在織物表面塗覆機能性材料，不僅機能性材料在未能有效增輻下，而無法發揮其效能，而且經一段時間使用便會脫落，此種技術的經濟效益並不高。其他技術則，例如美國第4,784,909號專利案，是在纖維內添加銅而有抗菌除臭的功能。例如美國第6,540,807號專利案，在織品中添加熱塑性塑膠樹脂及抗菌劑而具有抗菌功能。例如美國第5,690,922號專利案，係纖維添加金屬磷酸鹽及金屬氫氧化物而具除臭功能。然而，前述的那些習知技術，纖維中的機能性材料在未能有效增輻下只能在有效空間內達到效益。再者，雖然有業者開發以LED燈來發射出有利於藍光及紅光植物生長的光線以供種植蔬果之用，惟使用LED燈因為需電力，且器具貴，相對地成本較高，不僅產生耗能問題，而且並無法防治病蟲害，仍必須依賴農藥或生物防治或需另外加裝利用網目隔離蟲害護網或採用密 閉式塑膠棚、玻璃溫室等方式，但仍無法有效做到環境控制的功效。
因此為達有效的環控農業生產及節能控制，本發明人等認為必須善用自然界存在且源源不絕的綠色能源，將綠色能源轉換而創造出合適的農作物生長環境。例如採用綠色能源，善用綠色能源中的陽光，將陽光轉換或增輻成植物生長所需要的光波，來增加有機網室農作物的產量；藉由纖維材料中晶體能帶效應，在纖維材料接收綠色能源後增輻纖維材料中的觸媒材料之效能，不僅將陽光轉換及增加所需的光線、將空氣濕度細小化，有利於植物生長而且能防治植物病害及去除環境中汙染物。再者，更可配合運用天然植物精油對蟲害產生趨避功效，進而達到有機大量栽培之目的。以上乃是本發明的概念及研發動機，也是值得積極投入研發的農業綠能環控材料，及可達到真正有機農業栽種生產及環境污染控制的技術，對於目前有機農業環境控制材料及糧食生產能源消耗等缺失與問題實能加以改善。
本發明之第一目的，在於提供一種運用綠能以增加有機農業植物生長的環境控制纖維及其織品，藉由該環境控制纖維的特殊材料性能來增加植物生長所需光波及轉移有害光波或增加照射光波時間、將空氣中濕氣分解使水分子細小化(水氧負離子)而能更有效吸收水份、產生遠紅外線以提供植物生長光波及去除環境中汙染物，藉以促進環境中陽光、水、空氣及土壤對有機植物生產的質與量的提升。其技術手段係纖維以聚烯類材料為基材，而於內部混含包括有能產生電磁輻射波之光電效應的光電材料(蓄光長餘暉螢光磷光材料)具有光轉換蓄光機能、 能致使應力場與電場產生耦合之壓電效應的壓電材料、能接收到外在熱輻射而產生遠紅外線的熱電材料及能加快化學反應速率的觸媒材料。當纖維接收外界的綠色能量如太陽光電能，則藉由光電材料(如蓄光長餘暉螢光磷光材料)的作用而產生植物生長所需光譜(400-700nm波長光線)，將對植物有害紫外線光轉換為植物生長所需之400-700nm波長光線，並且蓄光能源供植物夜間生長，以促進植物生長。當纖維接收外界的綠色能量如太陽光熱能或地熱能，則藉由熱電材料的作用而於環境中產生促進植物生長波長為4~14um的紅外線能量波輻。當纖維接收外界的綠色能量如風力能，則藉由壓電材料於環境中產生壓電性，分解空氣中濕度之水力能以產生水氧負離子，使環境中產生雨林生態，提供植物更有效的水份吸收。觸媒材料藉由光電效應、熱電效應及壓電效應產生共振而將能量增輻以活化自由電子之活躍性，激發材料中電子電洞能階活動之催化作用的增加，而使觸媒材料更為有效地產生作用以去除環境汙染物材料。
本發明之第二目的，在於提供一種具去除生物性汙染物功能的綠能環控纖維及其織品。其技術手段係上述第一目的之綠能環控纖維內部混含能去除環境中生物性汙染物之觸媒材料。藉由該種觸媒材料的設置而使綠能環控纖維及其織品具有抑制環境中生物性汙染源等機能，進而達到抑制環境中生物性汙染源，如真菌類、細菌類及病毒類等汙染源的功效與目的。
本發明之第三目的，在於提供一種具去除環境中化學性汙染物功能的綠能環控纖維及其織品。其技術手段係上述第一目的之綠 能環控纖維內部混含具有去除化學性汙染物機能的觸媒材料，具有去除環境中甲醛HCHO、總揮發性有機化合物TVOCs、一氧化碳CO、二氧化碳CO2、臭氧O3、醋酸、乙醛、氨氣、正負離子(F-、Cl-、NO3-、PO43-、SO42-、NH4+)等化學性汙染物機能。
本發明之第四目的，在於提供一種具去除環境中物理性汙染物功能的綠能環控纖維。其技術手段係上述第一目的中之纖維內部混含具有沉降環境中物理性汙染源的觸媒材料，具有沉降環境中空氣物理性汙染源至地上，如花粉、PM2.5、PM10等懸浮微粒機能。
本發明之第五目的，在於提供一種具有芬多精防蟲的綠能環控纖維。其技術手段係上述前四項目的之纖維內部混含具有趨避蟲類功效的天然植物精油，材料中含有趨避蟲類功效而達到防治蟲類功效，並能產生植物芬多精，以利植物生長。
本發明之第六目的，在於提供一種具耐燃及導電抗靜電功能的安全綠能環控纖維。其技術手段係上述五項目的中之纖維增加混含防火材料及導電抗靜電導電功能的材料，而使纖維具有安全功能。
10‧‧‧纖維
11‧‧‧凸條
12‧‧‧凹陷
20‧‧‧織品
30‧‧‧光電材料
31‧‧‧壓電材料
32‧‧‧熱電材料
33‧‧‧觸媒材料
圖1係本發明製程之第一種實施例示意圖。
圖2係本發明製程之第二種實施例示意圖。
圖3係本發明製程之第三種實施例示意圖。
圖4係本發明所製成纖維之一種斷面結構示意圖。
圖5係本發明所製成纖維織成農業用網暨其使用示意圖。
本發明所研發的綠能環控纖維，當纖維接收外界的綠色能量時，纖維產生能量傳導能力，藉由光電材料產生光電性、壓電材料產生壓電性及熱電材料(遠紅外線材料)產生波輻共振將能量增輻活化激發觸媒材料，產生電子電洞能階活動催化作用增加，可以有效提升激發觸媒催化環境中汙染物效能，並且產生400-700nm波長的光線(如波長4~14μm的遠紅外線)及分解空氣中水份(濕度)產生水氧負離子。因此，本發明纖維織成之織品20具有共振摩擦增輻效果而能產生環境控制功能效果，其織品20可作為用以輔助培植植物的有機農業綠能環控織品或植物光柵綠能環控織品，請配合參看圖5所示。本發明纖維製成之織品更可應用於健康照護綠能環控織品、室內空氣品質綠能環控織品(如空調綠能環控網)、油煙設備綠能環控織品(如去除油煙綠能環控網)、地工植生綠能環控織品(如舖於泥土下方而於泥土上種植植物的地工植生網)、除霧綠能環控織品(如洗滌塔除霧綠能環控網)、空氣清淨綠能環控織品(如空氣清淨機綠能環控網)、紗窗綠能環控織品(如紗窗換氣綠能環控網)及環境污染防治綠能環控織品(如水洗設備去除TVOCS、正負離子等工業設備)。其基本特徵的技術，係本發明的纖維由聚烯類材料(Polyolefine)(如聚丙烯及聚乙烯等，選擇碳氫化合物減少對環境汙染材料)、光電材料、壓電材料、熱電材料及觸媒材料，經雙螺桿風冷式造粒熔融混練製成加工材料，再將該加工材料經融熔抽絲加工技術製成纖維。使纖維所織成之織品，接收外界陽光照射、空氣流動、熱能、纖維震動摩擦、空氣濕度等自然能量，藉由光電材料產生光電性、壓電材料之壓電效應及熱電材料之熱電效應(遠紅外線)。藉由熱電效應、壓電效應、光催化效應、氧 化還原效應、自由電子效應、觸媒效應及緩釋效應以對自然能量增輻而作用於觸媒材料，使觸媒材料充份發揮其效能，各材料的重量配比可依使用者的需求而調整，本發明主要概念是整合光電材料、壓電材料、熱電材料及觸媒材料應用於纖維，使纖維接收自然能源時，其內的觸媒材料能產生增輻功效。首先使環境中產生波長範圍4~14um之遠紅外線及分解空氣中水份(濕度)，產生水氧負離子。其次達到光效應增加植物生長及限制陽光波長在400-700nm波長光線並且增加長餘暉夜間亮度。第三達到抑制生物汙染源如空氣中總細菌及黴菌等減少植物病害。第四達到去除空氣中化學汙染源(如空氣中汽狀污染物HCHO、TVOCs、O3、CO、CO2、SOX、NOX、CXHY、HCL、CS2、CFCS、CmHnXx等)以減少化學汙染，或達到沉降物理性汙染如空氣中粒狀污染物花粉、PM2.5、PM10等懸浮微粒的機能。第五達到趨避蟲類功效使植物免於蟲害危害及傳染病菌。第六達到具有耐燃及抗靜電、導電功能的安全綠能環控纖維。本發明綠能環控纖維綠能環控纖維具有效果極佳的機能性，可供織造成織品以應用於農業綠能環控溫室網室、植物光柵綠能環控織品等並且可應用於各類環境綠能環控織品設備如健康照護綠能環控織品、室內空氣品質綠能環控織品、油煙綠能環控織品、除霧綠能環控織品、地工植生綠能環控織品、空氣清淨綠能環控織品、紗窗綠能環控織品及環境污染防治綠能環控織品等，供農、工、漁、牧產業及民生廣泛使用。
本發明製造綠能環控纖維，所採用的光電材料之光電效應是電磁輻射波(如紫外線光)照射到材料，而產生光子吸收激發自由電子效應，主要為蓄光長餘暉螢光磷光材料產生光電性具有光轉換蓄光機能材料；基本上有Zn2SiO4、CaSiO3、SiO2、TiO2、(SrBaMg)3Si2O7、CaWO4、 MgWO4、LiAl5O8：Mn4+、CaAl2O4：Eu2+,Dy3+、CaAl12O19：Mn4+、SrAl2O4：Eu2+,Dy3+、Sr4Al14O25：Eu2+,Dy3+、SrAl12O19：Eu2+,Dy3+、BaMg2Al16O27、CeMgAl11O19、MgAl2O4、GdAlO3、Y2O3、YVO4、SrB4O7F、MgGa2O4、MgGa2O4、BeO、MgO、Al2O3、MgAl2O4、GeO2SnO2ZnO、Sc2O3、La2O3、Sm2O3、Gd2O3、Dy2O3、ZrO2、CdS及WO3等。
本發明製造綠能環控纖維，所採用的壓電材料之壓電效應是因晶格內原子間特殊排列方式，而有應力場與電場的耦合效應。壓電材料基本上有石英、硫化鎘、氧化鋅、氮化鋁、鐵電晶體、鈦酸鋇晶體、鈮酸鋰、鈮酸鉭、鈮酸鍶鋇晶體、磷酸二氫鉀、磷酸二氫銨、磷酸氫鉛、磷酸氘鉛晶體、鈦酸鉍晶體、鈦酸鋇陶瓷、鋯鈦酸鉛PZT等。
本發明製造綠能環控纖維，所採用的熱電材料為遠紅外線材料接收到外在熱輻射可產生光譜上4-14μm波長的遠紅外線，波長大於可見光之波長，是一種具有強熱作用的「熱感應」能。熱電材料成分基本上為Al2O3、ZrO2、MgO、TiO2、SiO2、ZrC、SiC、B4C、TaC、TiB2、ZrB2、CrB2、TiSi2、MoSi2、WSi2、Si3N4、TiN、Fe2O、高溫竹炭、備長炭、麥飯石、桂陽石、火山岩、玉石。
本發明製造綠能環控纖維，所採用的觸媒材料為催化劑，是能透過提供另一活化能較低的反應途徑，而加快化學反應速率，而本身的質量、組成和化學性質在參加化學反應前後保持不變的物質。觸媒材料成分主要為觸媒金屬如金、鉑、鈀、銠、銀、鐵、銅、鈦、鎳、鎢、鋅、錳、鍺、鉍、釕、鋨、銥、鉬、鉻、鑭、鈰、鐠、釹、鉕、奈米碳管等及氧化金屬觸媒如氧化鍺、氧化鋅、氧化矽、氧化鈦、氧化鋁、氧化鐵、氧化鈀、氧化鎂、氧化鋯、氧化鎳、氧化錫、氧化錳、氧化鉻、氧化鈰、氧化釹、氧化釔等。
本發明製造綠能環控纖維，所採用的天然植物精油有茶樹油、苦煉油、檸檬油、冬青油、樟樹油、丁香油、薄荷油、桉葉油、香茅油、山雞椒油、鼠尾草油、尤加利油、玫瑰油、茉莉油、天竺葵油、玫瑰天竺葵油、依蘭油、乳香油、廣霍香油、迷迭香油、永久花油、百里香油、松樹油、雪松油、杜松油、檀香油、蘿勒油、萊姆油、桔油、甜橙油、苦橙油、苦橙葉油、橙花油、洋柑橘油、山雞椒油、沒葯油、牛膝草油、白千層油、薑油等。
本發明製造綠能環控纖維，所採用的阻燃防火材料有三氧化二銻、氫氧化鎂、紅磷、鉬化合物、硼酸鋅、錫酸鋅、十溴二苯醚、八溴醚、有機矽、炭黑等。
本發明製造綠能環控纖維，所採用的導電抗靜電材料有聚醚類、季銨鹽類、磺酸鹽、甜菜鹼類、導電炭黑、碳纖維、金屬纖維、鍍鎳金屬碳纖維、奈米碳管。
本發明綠能環控纖維綠能環控纖維的基本特徵：採用聚烯類(Polyolefine)、光電材料、壓電材料、熱電材料及觸媒材料，並視各材料比例多寡及結構強度需求決定是否添加橡膠彈性材料(如三元乙丙膠(Ethylene-Propylene-Diene Monomer，EPDM))，將該等材料一起熔融混練製成聚烯類功能性材料後，再將顆粒狀的聚烯類功能性材料，熔融抽絲製成丹尼數為50~50000den的纖維。其中，第一聚烯類可以是聚丙烯(其熔融流率(Melt flow rate,MFR)範圍為0.1~50g/10min，或是第一聚烯類可以是聚乙烯(其熔融流率(Melt flow rate,MFR)範圍為0.1~50g/10min。光電材料之特性為蓄光性(3000-0.32mcd/m2)粒徑分佈：10~0.1μm；壓電材料之特性為：壓電係數(10-12C/N)0.1~1000，粒徑 分佈：10~0.1μm。熱電材料之特性為：波長範圍4~14um之遠紅外線的放射率0.85~0.99%，粒徑分佈：10~0.1μm、三元乙丙膠(EPDM)(其門尼黏度(ML1+4,125℃)20~70)。如圖4所示，一種較佳實施例中，該纖維10表面一體成形有至少二凸條11，該凸條11長度沿著該纖維之軸向延伸，且由該纖維橫斷面觀察，該凸條11頂部呈曲線延伸，圖4示例中二凸條11之間有一具曲度的凹陷12，當纖維接收外界日光，纖維中的光電材料30、壓電材料31、熱電材料32及觸媒材料33的交互作用而將日光轉換為植物生長所需之顏色光線，經由凸條11的曲度而散射出來而照射至植物，以促進植物生長。
請配合參看圖1所示，本發明製造綠能環控纖維達到前述第一至第四目的之方法的基本特徵，主要是準備70%~95%重量百分比作為基材的聚稀類材料如聚丙烯碎片或聚乙烯碎片(熔融流率(Melt flow rate,MFR)範圍為0.1~50g/10min)(本發明以下各對應的實驗例，係以熔融流率為5g/10min且佔70%或80%重量百分比的聚丙烯為例做說明)、1%~10%重量百分比的光電材料(本發明以下各項實驗例係以光電材料10%重量百分比，粒徑分佈：0.3μm，為例做說明)、1%~5%重量百分比的壓電材料(本發明以下各項實驗例係以壓電材料2%重量百分比，粒徑分佈：1μm，為例做說明)、1%~5%重量百分比的熱電材料(本發明以下各項實驗例係以熱電材料2%重量百分比，粒徑分佈：1μm，為例做說明)及1%~5%重量百分比的觸媒材料(本發明以下各項實驗例係以觸媒材料佔3%重量百分比，粒徑分佈：0.3μm，為例做說明)，並視纖維延展性、強度及硬度需要選擇是否添加橡膠彈性材料(如三元乙丙橡膠(Ethylene-Propylene-Diene Monomer，EPDM)1%~5%重量百分比(本發明以下各項實驗例係以EPDM佔3%重量百分比(門尼黏度60)為例做說明)。將前述的材料混合以風冷式雙螺桿混練造粒，其 中聚丙烯為基材時，其製粒溫度160℃~250℃增溫；聚乙烯為基材時，其製粒溫度260℃~350℃。進而製成複數個顆粒狀母材(該顆粒狀母材之平均粒徑小於2-10mm)，將該複數個顆粒狀母材透過單螺桿押出機使該加工材料經抽絲、冷卻、熱延伸、加熱定型製成纖維。其中，聚丙烯為基材時，其抽絲溫度160℃~250℃增溫；聚乙烯為基材時，其抽絲溫度為260℃~350℃。其後冷卻溫度為-20~50℃，牽伸倍率為3~8倍，熱水延伸溫度為80~120℃，捲取速度為40~180rpm。本發明具體操作之實施例中以聚丙烯為基材，其製粒加工溫度180℃/200℃/210℃/220℃/230℃/240℃，其纖維抽絲溫度200℃/210℃/220℃/230℃/240℃/250℃，冷卻溫度25℃，熱水延伸溫度100℃，牽伸倍率為6倍，捲取速度120rpm。前述熔融抽絲是將該加工材料加熱熔融，熔融從噴絲孔擠出進入冷卻水中，在冷卻水中冷卻的同時，以一定速度捲取，再進行熱水熱拉伸數倍速度捲取，在該階段加工材料熔體細化的同時凝固即形成纖維，將纖維捲繞。熔融抽絲工程，是將在聚合工序製得的具有可紡性的聚合物在其熔點以上的溫度從噴絲板細孔擠出，冷卻細化成絲狀固體，同時進行捲繞。
請配合參看圖2所示，本發明製造綠能環控纖維達成前述第五項目的(含有趨避蟲類功效的綠能環控纖維)之方法的基本特徵，主要是準備65%~94%重量百分比的聚烯類材料(本發明以下各項對應的實驗例係以熔融流率為5g/10min，且佔80%重量百分比的聚丙烯為例做說明)，其次準備光電材料1~5%重量百分比、壓電材料1~5%重量百分比、熱電材料1~5%重量百分比、觸媒材料1~5%重量百分比及視纖維延展性、強度及硬度需要選擇是否添加橡膠彈性材料1~5%重量百分比共佔5%~25%重量百分比(本發明實驗例中係以光電材料佔2%重量百分比，粒徑分佈： 0.3μm；壓電材料佔2%重量百分比，粒徑分佈：1μm；熱電材料佔2%重量百分比，粒徑分佈：1μm；觸媒材料佔3%重量百分比，粒徑分佈：0.3μm，橡膠彈性材料(如三元乙丙橡膠(Ethylene-Propylene-Diene Monomer，EPDM)佔3%重量百分比(其門尼黏度60)。即光電材料、壓電材料、熱電材料、觸媒材料及EPDM共佔12%重量百分比，為具例做說明)，天然植物精油1~10%(本發明以下各項試驗係以天然植物精油8%重量百分比為例做說明)。
請配合參看圖3所示，本發明製造安全綠能環控纖維以達成前述第六目的(具耐燃及導電抗靜電功能的安全綠能環控纖維)之方法的基本特徵，主要是準備55%~92%重量百分比的聚烯類材料(本發明以下各項對應的實驗例係以熔融流率為5g/10min，且佔70%重量百分比的聚丙烯為例做說明)。其次準備光電材料1~5%重量百分比、壓電材料1~5%重量百分比、熱電材料1~5%重量百分比、觸媒材料1~5%重量百分比及，並視纖維延展性、強度及硬度需要選擇是否添加橡膠彈性材料1~5%重量百分比共佔5%~25%重量百分比(本發明實驗例中，係以光電材料2%重量百分比，粒徑分佈：0.3μm；壓電材料2%重量百分比，粒徑分佈：1μm；熱電材料2%重量百分比，粒徑分佈：1μm；觸媒材料佔3%重量百分比，粒徑分佈：0.3μm，橡膠彈性材料(如三元乙丙橡膠(Ethylene-Propylene-Diene Monomer，EPDM)佔3%重量百分比(其門尼黏度60)。即光電材料、壓電材料、熱電材料、觸媒材料及橡膠彈性材料(EPDM)共佔12%重量百分比為例做說明)。並準備天然植物精油1~5%重量百分比(本發明以下各項試驗係以天然植物精油3%重量百分比為例做說明)。準備防火材料1~10%重量百分比，粒徑分佈：10~0.1μm(本發明以下各項對應的實驗例係以防 火材料10%重量百分比為例做說明)。準備導電抗靜電材料1~5%重量百分比，其粒徑分佈：10~0.1μm(本發明以下各項對應的實驗例係以導電抗靜電材料佔5%重量百分比為例做說明)。
本發明之實驗例一，係取80%重量百分比的聚丙烯(熔融流率5g/10min)、10%重量百分比的光電材料(Sr4Al14O25：Eu2+,Dy3+)粉末(粒徑0.3μm)、2%重量百分比的壓電材料(鈦酸鋇陶瓷)粉末(粒徑1μm)、2%重量百分比的熱電材料(含有氧化鋁Al2O3 35.92%、氧化鎂MgO 33.86%、氧化鐵Fe2O 16.10%、二氧化鈦TiO2 12.26%及二氧化矽SiO2 2.86%等氧化物)粉末(粒徑1μm)、3%重量百分比的觸媒材料(金30%/氧化鈦30%/氧化鋅40%)粉末(粒徑0.3μm)，及EPDM佔3%重量百分比(其門尼黏度60)。將前述材料以雙螺桿混練風冷卻造粒(造粒溫度為180℃/200℃/210℃/220℃/230℃/240℃)而製成複數個顆粒狀母材做為混練加工材料(平均粒徑約5mm)，再將顆粒狀母材的加工材料以單螺桿混練溫度為200℃/210℃/220℃/230℃/240℃/250℃，再將熔融加工材料經抽絲、冷卻25℃、熱延伸100℃、捲繞120rpm製成纖維。本發明之試驗結果如下。
實驗例一之抗拉強度及撕裂強度試驗結果，請參看表1所示：隨著光電材料、壓電材料、熱電材料、觸媒材料及EPDM含量越多，其抗拉強度將逐漸下降，但仍保有要求的強度，因而本發明所添加的光電材料、壓電材料、熱電材料、觸媒材料及EPDM佔整體重量的20-30%為較佳(表1實例共添加20%做說明)。蓄光效果(Sr4Al14O25：Eu2+,Dy3+藍綠光488nm)有956分鐘效益。400~520nm波長有增加植物根、莖部位發展，對葉綠素與類胡蘿蔔素吸收最大，對光合作用影響最大。610~720nm波長促進對光合作用與植物生長速度(CaAl12O19：Mn4+紅光656nm)。
實驗例一之遠紅外線放射率試驗結果，請參看表2所示：遠紅外線放射率試驗中，在50℃遠紅外線3-15μm的平均放射率為0.968。在5℃環境下其遠紅外線3-15μm平均放射率為0.918。
實驗例一之遠紅外線實驗結果，請參看表3所示；係以本發明所製纖維織成織品之遠紅外線人體生理實驗；使用在健康照護織品上具有30分鐘後升溫2.9℃。
實驗例一之負離子實驗結果，請參看表4所示：係以本發明所製纖維織成織品進行試驗；動態摩擦下可增加空氣中2858負離子(個/cc)。
實驗例一之水洗牢度試驗結果，請參看表5所示：水洗牢度試驗，測試前後仍維持良好的堅牢度，負離子的產生量並未因水洗而減 少。
實驗例一之空氣中總揮發有機物去除測試結果，請參看表6所示。
實驗例一之室內空氣品質(汙染物去除測試)結果，請參看表7所示。測試儀器請參看表7-1所示。
實驗例一之空氣中正負離子汙染物去除測試效率結果，請參看表8所示。
實驗例一之抗菌測試結果99.9%抑菌率(R%)，請參看表9所示。
實驗例一之防黴測試結果(0：沒有滋生黴菌)，請參看表10所示。
本發明之實驗例二，係取80%重量百分比的聚丙烯(熔融流率5g/10min)、2%重量百分比的光電材料(Sr4Al14O25：Eu2+,Dy3+)粉末(平均粒徑0.3μm)、2%重量百分比的壓電材料(鈦酸鋇陶瓷)粉末(平均粒徑1μm)、2%重量百分比的熱電材料(含有氧化鋁Al2O3 35.92%、氧化鎂MgO 33.86%、氧化鐵Fe2O 16.10%、二氧化鈦TiO2 12.26%及二氧化矽SiO2 2.86%重量百分比等氧化物)粉末(平均粒徑1μm)、3%重量百分比的觸媒材料(金30%/氧化鈦30%/氧化鋅40%重量百分比)粉末(平均粒徑0.3μm)、EPDM佔3%重量百分比(門尼黏度60)及8%重量百分比的植物精油材料(尤加利20%、檸檬30%及茶樹精油50%)，將前述全部材料以雙螺桿混練風冷卻造粒(造粒溫度為180℃/200℃/210℃/220℃/230℃/240℃)而製成複數個顆粒狀母材(平均粒徑約5mm)做為加工材料。再將加工材料以單螺桿混練(混練溫度為200℃/210℃/220℃/230℃/240℃/250℃)而形成熔融加工材料，再將熔融加工材料經抽絲、25℃冷卻、100℃熱延伸及以120rpm轉速捲繞而製成纖維。
實驗例二之織品的物理性，請參看表11所示：
實驗例二之塵螨忌避試驗結果忌避率(90.3%)，請參看表12所示：
實驗例二之精油成分-氣相層析質譜儀(GC/MS)檢測結果，請參看表13所示。將受測產品架設於1立方米之密閉測試箱中，並開啟受測產品運轉1小時測試。可得本商品精油成分如表13。測試方法：連接氣相層析質譜儀(GC/MS)檢測之。
實驗例二之空氣中污染物去除量分析結果，請參看表14所示：在1m3密閉空間測試；1m2樣品6.5CMM下污染物每分鐘去除量。
本發明之實驗例三，係取70%重量百分比的聚丙烯(熔融流率5g/10min)、2%重量百分比的光電材料(Sr4Al14O25：Eu2+,Dy3+)粉末(平均粒徑0.3μm)、2%重量百分比的壓電材料(鈦酸鋇陶瓷)粉末(平均粒徑1μm)、2%重量百分比的熱電材料(含有氧化鋁Al2O3 35.92%、氧化鎂MgO 33.86%、氧化鐵Fe2O 16.10%、二氧化鈦TiO2 12.26%及二氧化矽SiO2 2.86%等氧化物)、3%重量百分比的觸媒材料(金30%/氧化鈦30%/氧化鋅40%)粉末(平均粒徑0.3μm)、EPDM佔3%重量百分比(門尼黏度60)、3%重量百分比的植物精油材料(尤加利20%、檸檬30%及茶樹精油50%重量百分比)、10%重量百分比的防火材料(氫氧化鎂90%及三氧化二銻10%重量百分比，粒徑0.5μm)及5%重量百分比的導電抗靜電材料(導電炭黑，粒徑0.2μm)，將前述全部材料以雙螺桿混練風冷卻造粒(造粒溫度為180℃/200℃/210℃/220℃/230℃/240℃)而製成複數個顆粒狀母材(平均粒徑約5mm)做為加工材料。再將加工材料以單螺桿混練(混練溫度為200℃/210℃/220℃/230℃/240℃/250℃)而形成熔融加工材料，再將熔融加工材料經抽絲、25℃冷卻、100℃熱延伸及以120rpm轉速捲繞而製成纖維。
實驗例三之毒性氣體含量測試結果：符合規定。毒性氣體含量，請參看表15所示：本報告Toxic Gas值，係指燃燒測試4分鐘產生之毒性氣體含量。ABD0031(2005)ISSUE：F之要求：已檢知管(Detection tube)量測HF<100，HCL<150，HCN<150，SO2<100，XO2<100，CO<1000。
實驗例三之水平燃燒測試結果測試結果：符合規定。請參看表16所示。FAR 25.853(b)(Amdt.25-116,2004)&Appendix F Par I(a)(1)(ii)。火焰時間(Flame Time)：≦15Sec；滴灌火焰時間(Drip Flame Time)：≦5Sec；燃燒長度(Burn Length)：≦8in(203.2mm)。
實驗例三之垂直燃燒測試結果測試結果：符合規定。請參看表17所示。FAR 25.853附錄Appendix F Amdt.25-111。te(10)=te(11.5)-te(1.5)。
實驗例三之煙濃度測試結果：符合規定。請參看表18所示：Dm為測試樣品在測試時間4分鐘內，所測得煙濃度之最大值。ABD0031(2005)Issue：F規範要求：在有焰或無焰的測試條件下，測試時間4分鐘內的最大煙濃度不應超過表19所列的規範值。
實驗例三之導電抗靜電測試結果：R=5.8x 105Ω，請參看表20所示。
以上所述，僅為本發明之一可行實施例，並非用以限定本發明之專利範圍，凡舉依據下列請求項所述之內容、特徵以及其精神而為之其他變化的等效實施，皆應包含於本發明之專利範圍內。 本發明所具體界定於請求項之結構特徵，未見於同類物品，且具實用性與進步性，已符合創作專利要件，爰依法具文提出申請，謹請 鈞局依法核予專利，以維護本申請人合法之權益。
10‧‧‧纖維
20‧‧‧織品

Claims (10)

  1. 一種綠能環控纖維之製法，其係採用作為基材的聚烯類材料、能產生電磁輻射波之光電效應的光電材料、能致使應力場與電場產生耦合之壓電效應的壓電材料、能接收到外在熱輻射而產生遠紅外線之熱電材料及能加快化學反應速率之觸媒材料為一配方材料，將該配方材料熔融混練製成複數個顆粒狀母材，再將該複數個顆粒狀母材熔融抽絲製成纖維。
  2. 如請求項1所述之製法，其中，該聚烯類材料佔70~95%重量百分比，其熔融流率範圍為0.1~50g/10min；該光電材料佔1%~10%重量百分比的、該壓電材料佔1%~5%重量百分比的、該熱電材料佔1%~5%重量百分比、該觸媒材料佔1%~5%重量百分比，且配合添加彈性體材料佔1%~5%重量百分比。
  3. 如請求項1所述之製法，其中，該配方材料更包含1~10%重量百分比之具趨避蟲類功效之天然植物精油及1%~5%重量百分比的橡膠彈性材料；該聚烯類材料佔65~94%重量百分比，其熔融流率範圍為0.1~50g/10min；該光電材料佔1%~5%重量百分比；該壓電材料佔1%~5%重量百分比；該熱電材料佔1%~5%重量百分比；該觸媒材料佔1%~5%重量百分比。
  4. 如請求項1所述之製法，其中，該配方材料更包含有佔1~5%重量百分比之具趨避蟲類功效之天然植物精油、佔1~10%重量百分比的防火材料、佔1~5%重量百分比的導電抗靜電材料及1%~5%重量百分比的橡膠彈性材料；該聚烯類材料佔55~92%重量百分比；該光電材料佔1%~5%重量百分比；該壓電材料佔1%~5%重量百分比；該熱電材料佔1%~5%重量百分比；該觸媒材料佔1%~5%重量百分比。
  5. 如請求項4所述之製法，其中，該防火材料係選自氫氧化鎂、三氧化二銻、紅磷、鉬化合物、硼酸鋅、錫酸鋅、十溴二苯醚、八溴醚、有機矽及炭黑至少其中一種；該導電抗靜電材料係選自導電炭黑、聚醚類、季銨鹽類、磺酸鹽、甜菜鹼類、碳纖維、金屬纖維、鍍鎳金屬碳纖維及奈米碳管至少其中一種。
  6. 如請求項1~5任一項所述之製法，其中，該聚烯類材料係選自聚丙烯及聚乙烯其中一種；該光電材料係選自Zn2SiO4、CaSiO3、SiO2、TiO2、(SrBaMg)3Si2O7、CaWO4、MgWO4、LiAl5O8：Mn4+、CaAl2O4：Eu2+,Dy3+、CaAl12O19：Mn4+、SrAl2O4：Eu2+,Dy3+、Sr4Al14O25：Eu2+,Dy3+、SrAl12O19：Eu2+,Dy3+、BaMg2Al16O27、CeMgAl11O19、MgAl2O4、GdAlO3、Y2O3、YVO4、SrB4O7F、MgGa2O4、MgGa2O4、BeO、MgO、Al2O3、MgAl2O4、GeO2SnO2ZnO、Sc2O3、La2O3、Sm2O3、Gd2O3、Dy2O3、ZrO2、CdS及WO3至少其中一種；該壓電材料係選自石英、硫化鎘、氧化鋅、氮化鋁、鐵電晶體、鈦酸鋇晶體、鈮酸鋰、鈮酸鉭、鈮酸鍶鋇晶體、磷酸二氫鉀、磷酸二氫銨、磷酸氫鉛、磷酸氘鉛晶體、鈦酸鉍晶體、鈦酸鋇陶瓷及鋯鈦酸鉛至少其中一種；該熱電材料係選自Al2O3、ZrO2、MgO、TiO2、SiO2、ZrC、SiC、B4C、TaC、TiB2、ZrB2、CrB2、TiSi2、MoSi2、WSi2、Si3N4、Fe2O、高溫竹炭、備長炭、麥飯石、桂陽石、火山岩及玉石至少其中一種；該觸媒材料係選自金、鉑、鈀、銠、銀、鐵、銅、鈦、鎳、鎢、鋅、錳、鍺、鉍、釕、鋨、銥、鉬、鉻、鑭、鈰、鐠、釹、鉕、奈米碳管、氧化鍺、氧化鋅、氧化矽、氧化鈦、氧化鋁、氧化鐵、氧化鈀、氧化鎂、氧化鋯、氧化鎳、氧化錫、氧化錳、氧化鉻、氧化鈰、氧化釹及氧化釔至少其中一種。
  7. 一種以如請求項1所述之製法所製成之綠能環控纖維，該纖維以該聚烯類材料為基材，而於內部混含有該光電材料、該壓電材料、該熱電材料及該觸媒材料；當該纖維接收外界的能量時，藉由該光電材料產生光電效應、該壓電材料產生壓電效應及該熱電材料產生波輻共振而將能量增輻以活化激發該觸媒材料，增進該觸媒材料的效能。
  8. 如請求項7所述之纖維，其中，該纖維的丹尼數為50~50000den。
  9. 如請求項7所述之纖維，其中，該纖維表面一體成形有至少二凸條，該凸條長度沿著該纖維之軸向延伸，且由該纖維橫斷面觀察，該凸條頂部呈曲線延伸。
  10. 一種以如請求項7所述之纖維製成之織品，該織品包括有相互編織的複數條呈經向延伸的該纖維及複數條呈緯向延伸的該纖維，該織品係選自用以輔助培植農業植物綠能環控溫室及植物綠能環控工廠、植物光柵綠能環控織品等，或應用於生活中各類環境控制設備如健康照護綠能環控織品、室內空氣品質綠能環控織品、油煙綠能環控織品、地工植生綠能環控織品、除霧綠能環控織品、空氣清淨綠能環控織品、環境污染防治綠能環控織品其中一種。
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