TW202003220A - 熱絕緣絮凝材料、其製備方法、及熱絕緣物品 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種熱絕緣絮凝材料，其包括第一外層及基層，該第一外層係置於該基層之第一表面上，其中該第一外層包含多層單一網材，且該多層單一網材包含15至30%的具有0.2至2丹尼細度之合成纖維材料；在該具有0.2至2丹尼細度之合成纖維材料上事先執行撥水處理；且不在其餘組分上執行該撥水處理，該等其餘組分包含45至75%的具有0.2至4丹尼細度之合成纖維材料及10至25%的具有1.5至5丹尼細度之低熔點纖維材料；且該基層實質上包含其上不執行該撥水處理的纖維原料。本發明所提供之熱絕緣絮凝材料具有良好的撥水性，並對於該絮凝材料之整體厚度及壓縮回彈性造成最小的影響。該方法允許有效控制材料成本，並避免增加操作程序的難度。

Description

熱絕緣絮凝材料、其製備方法、及熱絕緣物品
本發明係關於熱絕緣絮凝(flocculus)材料之領域。更具體而言，本發明係關於改善熱絕緣絮凝材料之防潮性及撥水性(water repellency)。
熱絕緣填充材料廣泛地用於製造各種防寒產品及冬季裝備，諸如寒冷天氣衣物、鞋子、手套、睡袋、及家用紡織品。這些產品經設計以藉由在身體周圍形成空氣層來提供保暖。除了考慮到產品在乾燥中的熱絕緣性能，應注意當面臨諸如低溫、高濕度、或雨/霧之狀況時，產品需要具有良好的撥水性以促進配戴者的舒適。市售可得的常見熱絕緣材料包括：天然絮凝物，諸如棉、羊毛、麻、絲、木棉、竹纖維、羽絨等；及合成纖維絮凝物，諸如聚酯、耐綸、丙烯酸、聚丙烯、聚乳酸纖維、纖維素纖維等。
諸如棉、羊毛、及羽絨的天然絮凝材料因其等之高回潮率而在高濕度或雨及霧之情況下具有不良的熱絕緣性能。雖然合成纖維通常具有相對低的吸濕率，但由於非織造材料的多孔蓬鬆結構，濕氣或水滴仍可滲透至絮凝物中，從而影響材料的保暖性能。
因此，所屬技術領域中需要開發一種可在低溫、高濕度、及雨/霧之狀況下使用的戶外熱絕緣絮凝材料。該材料必須提供優異的熱絕緣，並同時提供優異的透氣性及撥水性給絮凝材料。絮凝材料本身必須能夠禁得起一定的流體靜力壓力，以提供增強之解決方案給處於寒冷及潮濕環境中的使用者。
已知一些解決方案提供具有撥水性的紡織品或非織造材料，其等將於以下實例中描述。
第一種類型之解決方案涉及將機能性材料層層壓於非織造材料上以提供保護、抗水性、及類似者，如WO 2011019478 A1(專利文件1)及US 2010009112 A1(專利文件2)中所記錄。
WO 2011019478 A1(專利文件1)提供用於保護性衣物之層壓體。在一實施例中，該層壓體包括至少一非織造層及接合至該非織造層之可透氣膜層。該可透氣薄膜層包括第一微多孔薄膜層及第二微多孔薄膜層以及介於該第一微多孔薄膜層與該第二微多孔薄膜層之間的內單片(非多孔)層。
US 2010009112 A1(專利文件2)揭示用於登山、滑雪、及背包旅行的一種防水/透氣的導濕襯料，其包括襯布。一系列之層(包括發泡體材料及隔離非織造層)係經提供於內襯布之外部上。
第二種類型之解決方案係關於一種用處理液體來浸漬織物以賦予撥水性至該織物的方法，諸如JPH08246347(專利文件3)。專利文件3教示，藉由將合成纖維結構浸沒於含有用於單寧酸及酸性染料之定色劑的處理液體中然後將其溶解於有機溶劑氟系樹脂中，具 有良好耐洗性的撥水性係經賦予至纖維且同時維持纖維之觸覺紋理。製程包括：將合成纖維結構(諸如編造織物、針織織物、或非織造織物)浸沒於處理液體中並施加氟系樹脂之水性分散體，該處理液體含有用於單寧酸及酸性染料之定色劑(用於酸性染料之定色劑等)；進一步在有機溶劑中塗佈氟系樹脂之溶液，且使所得之合成纖維結構乾燥。
第三種類型之解決方案係關於一種以撥水性處理纖維且然後形成非織造材料的方法，諸如US 5770308(專利文件4)及CN1136613A(專利文件5)。
US 5770308(專利文件4)揭示一種高疏水性纖維，其包含熱塑性樹脂，其中下列組分係黏附至該纖維：75至90重量%的(A)；5至20%重量的(B)；及1至5%重量的(C)，其中(A)係混合物，該混合物包含小於55重量%的至少一種14至18個碳原子之金屬烷基磷酸鹽、及45重量%或更多的至少一種20至24個碳鹽之金屬烷基磷酸鹽；(B)係含有全氟烷基之化合物；且，(C)係2至6個碳原子之金屬烷基磷酸鹽。該纖維具有抗靜電特性及撥水性，且所得之非織造材料係用於防漏材料或不透水之衛生材料片材。
CN1136613A(文件5)揭示一種熱塑性樹脂之疏水性纖維。本揭露提供一種用於纖維表面的特殊紡織品油，以提供撥水性、加工性、及抗靜電特性，並可應用為非織造織物及衛生棉的表面材料。
關於第一種處理(其係層壓其他層至非織造材料上之方法)，此種方法增加絕緣材料之重量。此外，層壓程序由於減少厚度而對材料之厚度產生負面影響。此種影響不利於熱絕緣絮凝材料之設計及應用，且亦影響熱絕緣性能。
關於第二種處理(其涉及用處理液體浸漬)，此種方法需要大量的處理液體，且亦減少材料之厚度。同樣地，此種影響不利於熱絕緣絮凝材料之設計以及熱絕緣性能。
關於第三種處理，在先前技術中，撥水性纖維係用於形成撥水性非織造材料。此種方法通常利用大量的撥水性纖維以達成非織造材料中之撥水特性。製造成本因此增加，此外，由於存在大量的撥水性纖維，因而增加加工難度。
此外，在上述習知技術中，各種處理並非針對熱絕緣絮凝材料之處理。當改善熱絕緣絮凝材料中之撥水性時，希望維持絮凝材料之壓縮回彈性及熱絕緣特性。當將材料應用於寒冷天氣衣物時，希望材料將滿足使用者需求，特別是寒冷及潮濕環境中之需求，從而改善產品的性能。仍亟需在此領域中進行進一步的改善。此外，在其他應用中，諸如絕緣袋(insulative bag)，本發明有助於降低原料成本並改善產品性能。
本發明所欲解決之技術問題係改善熱絕緣絮凝材料之撥水性並同時最小化對壓縮回彈性及熱絕緣性的負面影響，以符合在寒 冷及潮濕環境中的終端使用者需求。此外，本發明旨在就材料選擇及加工方面獲得經濟的、可操作的、及可加工的結果。
為了達到上述目的並解決本發明之技術問題，本發明提出一新概念。關於絮凝材料，本發明提供一種具有不同層之組態的設計，其中至少一外層具有撥水性，且該外層具有多層單一網材結構。該多層單一網材中之纖維包括一比例的事先已在其上執行撥水處理之較細纖維、一比例的未曾在其上執行撥水處理之其他纖維、及一比例的低熔點纖維材料。此種多層單一網材結構覆蓋該絮凝材料之該基層。具體而言，在該絮凝材料之該基層中可省略該撥水性材料。替代地，可省略該撥水處理。
本發明之絮凝材料係經疊鋪(lapped)；且在熱處理之後，該低熔點纖維材料係經適當地熔化以結合該等纖維性網材。在該外層中存在一定比例之撥水性纖維，且此等經撥水處理之細纖維形成具有適當密度之撥水性網材，該撥水性網材具有出乎意料地良好的撥水性。同時，本發明之物品之絮凝材料的整體厚度及回彈性之變化係由在表面層中使用合適比例之撥水性纖維來限制，而不需要層壓程序及後續添加撥水浸漬。
此外，所屬技術領域中已熟知撥水性纖維傾向蓄積靜電，並因此容易沉積在用於產生非織造材料之設備(諸如，梳或輥或導輥)上，從而減少可使用性。本發明可在加工中使用較小比例之撥水性材料，且該撥水性材料僅設置在絮凝材料之表面層中，而對於大 比例之基層並無影響。因此，不僅加工性能損失小，且材料成本亦顯著地減少。
本發明之絮凝材料可具備僅一個撥水性外層，該撥水性外層係設置於接近環境的物品(諸如衣物)之側上(外側或遠離身體側)。此外，本發明之絮凝材料可提供兩個撥水性外層，即，撥水性多層纖維性網材係提供於絮凝材料內側及外側，且撥水性纖維僅不添加於基層中。因此，容易對於基層提供更靈活的材料選擇及纖維形態設計。因此，本發明包括以下技術解決方案。
本發明之第一態樣提供一種熱絕緣絮凝材料，其包括：第一外層；及基層，其中該第一外層係置於該基層之第一表面上；該第一外層包括多層單一網材，且該多層單一網材包括15至30%的具有0.2至2丹尼細度之合成纖維材料；在該具有0.2至2丹尼細度之合成纖維材料上事先執行撥水處理，且不在其餘組分上執行該撥水處理，該等其餘組分包括45至75%的具有0.2至4丹尼細度之合成纖維材料及10至25%的具有1.5至5丹尼細度之低熔點纖維材料；且該基層實質上包含其上不執行該撥水處理的纖維原料。
本發明之第二態樣提供一種用於製造熱絕緣絮凝材料之方法，其包括：形成包括多層單一網材之第一外層，其中該多層單一網材包括15至30%的具有0.2至2丹尼細度之合成纖維材料，事先在該具有0.2至2丹尼細度之合成纖維材料上執行撥水處理，且該撥水處理不在其餘組分上執行，該等其餘組分包括45至75%的具有0.2至4丹尼細度之合成纖維材料及10至25%的具有1.5至5丹尼細度之低 熔點纖維材料；及在該第一外層上形成基層，使得該基層之第一表面相鄰於該第一外層，且該基層實質上包含其上不執行該撥水處理的纖維原料。
本發明之第三態樣提供一種熱絕緣物品，其包括纏繞體，其中該纏繞體經組態以纏繞該熱絕緣絮凝材料。
本發明所提供之熱絕緣絮凝材料具有良好的撥水性，從而最小化對於絮凝材料之整體厚度及回彈性的不良影響。此外，材料成本係經有效地控制，並避免增加加工難度。
藉由使用本發明之方法所製造的熱絕緣絮凝材料擁有優異的撥水性、回彈性、及熱絕緣性能。其在戶外衣物、鞋子、帽子、睡袋等中的應用可改善使用者經驗，並且同時減少生產成本。
10‧‧‧第一外層
20‧‧‧基層
30‧‧‧第二外層
40‧‧‧第一梳理交叉鋪網機
50‧‧‧第二梳理交叉鋪網機
60‧‧‧第三梳理交叉鋪網機
70‧‧‧多層外網材/多層網材/多層纖維狀網材
80‧‧‧多層纖維狀網材/多層網材
100‧‧‧烘箱
120‧‧‧輸送帶
圖1係顯示根據本發明實施例之熱絕緣絮凝材料之結構的示意透視圖；
圖2係顯示根據本發明實施例之熱絕緣絮凝材料之製備程序的示意圖；
圖3係本發明之實例及比較例之熱絕緣絮凝材料的流體靜力壓力測試結果的比較圖；
圖4係本發明之實例及比較例之熱絕緣絮凝材料的壓縮回彈率之測試結果的比較圖；及
圖5係本發明之實例及比較例之熱絕緣絮凝材料的抗熱性(Clo)之測試結果的比較圖。
為了讓所屬技術領域中具有通常知識者更加理解本發明之技術解決方案，以下與隨附之圖示及具體實施例組合以進一步詳述本發明。
用語解釋
本發明中，以下用語或敘述的含義係如下所述：
「A至B(A to B)」或「介於A與B之間(between A and B)」的敘述包括A及B之數值、及大於A且小於B之任何數值。舉例而言，「介於1與10之間」包括1、10、及任何大於1且小於10之數值，例如，2、3、4、5、6、7、8、9、2.3、3.516、5.26、7.1、9.999等。
「A大約是B(A is approximately B)」、「A實質上是B(A is substantially B)」、及「A基本上是B(A is essentially B)」的敘述意指A大致上與特徵B一致，但A與B之間有無可避免的細微差異，且該差異相對於B之尺度是非常小的。 「所使用之物質量(substance amount used)」或「所使用之物質量的比率(the ratio of substance amount used)」，除非另有指明，否則對於本文中所使用之物質量的量或比率係指重量或重量比率。
「A在B中之重量百分比(percentage by weight of A in B)」意指A是B的一部分，且係指將B之重量當作100%時A之重量之百分比。
「A相對於B之重量比率(the ratio of the weight of A to B)」意指當A是不同於B之組分時A之重量相對於B之重量的比率。
「纖維(fiber)」係指連續或不連續之細絲，其在長度方向上具有的尺寸遠大於在橫切面中任何其他方向上之尺寸。
「纖維性單一網材(fibrous single web)」意指單層之薄纖維性網材。
「多層纖維性單一網材(multi-layered fibrous single web)」包括堆疊在一起的複數個相鄰(兩者之間沒有其他物質)之纖維性單一網材。
「丹尼(denier,D)」係纖維細度(fineness)的單位，其表示在給定之回潮率下每9000公尺之纖維的重量克數。
「Clo」值係用於評估材料之熱絕緣性能的參數，其實際上是抗熱性之值。較大的抗熱性之值意味著較佳的熱絕緣性能。當安靜地坐著或從事輕度動腦工作(209.2kJ/m2‧h之卡值)的入在溫度21℃、相對濕度小於50%、及風速不大於0.1m/s的環境中感覺舒適時，所穿戴之衣物的Clo值係設為1。
實施方式
圖1顯示本發明之一實施例，其提供撥水性高回彈性熱絕緣填充材料，該撥水性高回彈性熱絕緣填充材料包括三個不同之結構層，即，第一外層10、第二外層30、及置於第一外層10與第二外層30之間的基層(介質層)20。外層(第一外層10及第二外層30)及基層20皆包括經堆疊之多層單一網材。
在該兩個外層中，經選擇用於多層單一網材的纖維原料及其等之重量百分比係：15至30%的具有0.2至2丹尼細度的原始或回收之合成撥水性纖維材料、45至75%的具有0.2至4丹尼細度的原始或回收之合成纖維材料、及10至25%的具有1.5至5丹尼細度的原始或回收之低熔點纖維材料。
基層20亦包含多層單一網材，而所選的纖維原料及其等之重量百分比係：0至45%的具有0.2至2丹尼細度的原始或回收之合成纖維材料、30至95%的具有2至15丹尼細度的原始或回收之合成纖維材料、及5至25%的具有1.5至7丹尼細度的原始或回收之低熔點纖維材料。基層20不需要以撥水處理進行處理。
合成纖維可以是聚酯纖維、聚醯胺纖維、聚氯乙烯纖維、聚丙烯腈纖維、聚乳酸纖維、及聚丙烯纖維之一或多者之混合物，並且具有15至75mm的長度。
撥水性纖維係經歷撥水處理的纖維。用於撥水處理的撥水劑包括但不限於有機氟類型撥水劑、聚矽氧類型撥水劑、矽氟組合類型撥水劑、及烴撥水劑之任一或多者。
低熔點纖維包括但不限於聚酯低熔點纖維、聚丙烯低熔點纖維、乙烯低熔點纖維等，並且可以是皮芯纖維(sheath core fiber)，諸如皮芯類型聚酯低熔點纖維。低熔點纖維具有20至90mm之長度及在100至140℃之範圍中的熔點。
多層纖維之各者中的單一網材具有介於5gsm與50gsm之間的基重(grammage)，較佳的是從10gsm至40gsm之範圍中的基重。
在此實施例中，基層20之多層單一網材結構佔絮凝材料之總重量的20%至80%。絮凝材料整體具有介於40gsm與600gsm之間的基重，較佳的是從60gsm至400gsm之範圍中的基重。
黏著劑噴灑處理可施加至熱絕緣絮凝物之表面，該處理亦是絮凝材料的常用處理程序，通常是為了使絮凝物的表面較平坦。替代地，可不施加黏著劑噴灑處理。表面黏著劑噴灑處理係為了促進物品之成形，且通常成品中之黏著劑比例很小，以最小化對熱絕緣絮凝物之性能的影響。
製備方法實施方案
本發明提供一種用於製造撥水性高回彈性熱絕緣填充材料的方法。首先，如上文所述地選擇纖維原料。
在此實施例中，外層多層單一網材結構及中間多層單一網材結構可藉由使用習知梳理及成網設備來進行梳理或氣流成網而形成。
如圖2所示，其顯示本發明之熱絕緣絮凝材料之製備程序的示意圖。
在此實施例中，提供三個梳理交叉鋪網機(carding cross-lapping machine)：第一梳理交叉鋪網機40、第二梳理交叉鋪網機50、及第三梳理交叉鋪網機60。
形成第一外層10所需的第一纖維混合物係經饋送並混合於第一梳理交叉鋪網機40中，且重量百分比含量係：15至30%的撥水處理後具有0.2至2丹尼細度的原始或回收之合成纖維材料、45至75%的具有0.2至4丹尼細度的原始或回收之合成纖維材料、及10至25%的具有1.5至5丹尼細度的原始或回收之低熔點纖維材料。將2至20層的單層纖維性網材鋪設於輸送帶120上以形成第一外層之多層外網材70。
第一外層之多層網材70係經由輸送帶120饋送至第二梳理交叉鋪網機50。
形成基層20所需的第二纖維混合物係經饋送並混合於第二梳理交叉鋪網機50中，且重量百分比含量係：0至45%的具有0.2至2丹尼細度的原始或回收之合成纖維材料、30至95%的具有2至15丹尼細度的原始或回收之合成纖維材料、及5至25%的具有1.5至7丹尼細度的原始或回收之低熔點纖維材料。在輸送帶120上，對應於上述多層纖維性網材70所置於之位置來鋪設4至30層的單層纖維性網材，以形成作為基層20的多層纖維性網材80。
依序鋪設的多層網材70及多層網材80係經由輸送帶120輸送至第三梳理交叉鋪網機60。在此實施例中，形成第二外層30所需的第三纖維混合物係經輸入並混合於第三梳理交叉鋪網機60中，且第三纖維混合物係與第一纖維混合物相似或相同。
多層纖維性單一網材之各者具有從約5gsm至50gsm的基重，且較佳的是從約10gsm至40gsm。基層20之多層單一網材結構佔總重量的20%至80%。
在所有纖維性網材經鋪設之後，其等經由輸送帶120送至烘箱100以進行熱定型及強化，且熱定型溫度係攝氏120至180度，而處理時間係5至15分鐘。從而，形成層狀的多層熱絕緣材料。
熱絕緣材料之總重量可根據特定應用而設定，一般而言介於每平方公尺約40克與每平方公尺約600克之間，更佳的是介於每平方公尺約60克與每平方公尺約400克之間。
此外，亦可能在熱絕緣材料(熱絕緣絮凝物)之表面上執行黏著劑噴灑處理。此黏著劑噴灑處理係絮凝材料之加工中常見的處理程序，通常是為了使絮凝物的表面較平坦。替代地，可不施加黏著劑噴灑處理。黏著劑噴灑處理通常在熱定型強化處理之前執行。
下列將進一步提供具體實施例及比較例的說明，以幫助所屬技術領域中具有通常知識者實施本發明並進一步了解本發明之優點。這些實例及比較例並不構成對本發明之限制。
實施例1
5kg的由Yizheng公司生產之3D*64mm之中空捲曲合成聚酯纖維、3kg的由Yizheng公司生產之1.2D*51mm之撥水性聚酯纖維、2kg的由Huvis公司生產之2D*51mm之低熔點聚酯纖維係經選擇且經混合開鬆梳理交叉鋪網(mixed-opened-carded-cross-lapped)(Jiangsu Yingyang非織造機器scx26接合填料(bonded wadding)生產線)，以形成具有30gsm之基重的外多層網材結構(用於第一外層10及/或第二外層30)。5kg的由Yizheng公司生產之3D*64mm之中空捲曲合成聚酯纖維、3kg的由Yizheng公司生產之1.2D*51mm之聚酯纖維、2kg的由Huvis公司生產之2D*51mm之低熔點聚酯纖維係經選擇且經混合開鬆梳理交叉鋪網，以形成具有40gsm之基重之介質層的多層網材結構(基層20)。藉由在160℃下乾燥6至9分鐘來執行熱定型處理，獲得100gsm之撥水性高回彈性熱絕緣絮凝材料。
實施例2
6kg的由Far Eastern公司生產之1.2D*51mm之合成聚酯纖維、2kg的由Far Eastern公司生產之0.8D*38mm之撥水性聚酯纖維、2kg的由Huvis公司生產之2D*51mm之低熔點聚酯纖維係經選擇且經混合開鬆梳理交叉鋪網(Jiangsu Yingyang非織造機器scx26接合填料生產線)，以形成具有25gsm之基重的外多層網材結構(用於第一外層10及/或第二外層30)。5kg的由Yizheng公司生產之7D*64mm之中空捲曲合成聚酯纖維、3kg的由Yizheng公司生 產之1.2D*51mm之聚酯纖維、2kg的由Huvis公司生產之2D*51mm之低熔點聚酯纖維係經選擇且經混合開鬆梳理交叉鋪網，以形成具有50gsm之基重之介質層的多層網材結構(基層20)。藉由在160℃下乾燥6至9分鐘來執行熱定型處理，獲得100gsm之撥水性高回彈性熱絕緣絮凝材料。
實施例3
5.5kg的由Yizheng公司生產之1.4D*51mm之合成聚酯纖維、2.5kg的由Yizheng公司生產之1.2D*51mm之撥水性聚酯纖維、2kg的由Huvis公司生產之2D*51mm之低熔點聚酯纖維係經選擇且經混合開鬆梳理交叉鋪網(Jiangsu Yingyang非織造機器scx26接合填料生產線)，以形成具有20gsm之基重的外多層網材結構(用於第一外層10及/或第二外層30)；8kg的由Yizheng公司生產之2D*51mm之中空捲曲合成聚酯纖維、2kg的由Huvis公司生產之2D*51mm之低熔點聚酯纖維係經選擇且經混合開鬆梳理交叉鋪網，以形成具有60gsm之基重之介質層的多層網材結構(基層20)。藉由在160℃下乾燥6至9分鐘來執行熱定型處理，獲得100gsm之撥水性高回彈性熱絕緣絮凝材料。
實施例4
5kg的由Far Eastern公司生產之1.2D*51mm之合成聚酯纖維、3kg的由Far Eastern公司生產之0.8D*51mm之撥水性聚 酯纖維、2kg的由Huvis公司生產之2D*51mm之低熔點聚酯纖維係經選擇且經混合開鬆梳理交叉鋪網(Jiangsu Yingyang非織造機器scx26接合填料生產線)，以形成具有20gsm之基重的外多層網材結構(用於第一外層10及/或第二外層30)。5kg的由Yizheng公司生產之7D*64mm之中空捲曲合成聚酯纖維、3kg的由Yizheng公司生產之1.2D*51mm之聚酯纖維、2kg的由Huvis公司生產之2D*51mm之低熔點聚酯纖維係經選擇且經混合開鬆梳理交叉鋪網，以形成具有60gsm之基重之介質層的多層網材結構(基層20)。將6gsm的由Jindeli Chemical Co.,Ltd.生產的YH-1類型黏著劑噴灑至材料之外表面上，並藉由在160℃下乾燥6至9分鐘來使材料經受熱定型處理，以獲得100gsm之撥水性高回彈性熱絕緣絮凝材料。
實施例5
6.5kg的由Far Eastern公司生產之0.8D*38mm之合成聚酯纖維、1.5kg的由Far Eastern公司生產之0.8D*38mm之撥水性聚酯纖維、2kg的由Huvis公司生產之2D*51mm之低熔點聚酯纖維係經選擇且經混合開鬆梳理交叉鋪網(Jiangsu Yingyang非織造機器scx26接合填料生產線)，以形成具有30gsm之基重的外多層網材結構(用於第一外層10及/或第二外層30)。8kg的由Yizheng公司生產之7D*64mm之中空捲曲合成聚酯纖維、2kg的由Huvis公司生產之2D*51mm之低熔點聚酯纖維係經選擇且經混合開鬆梳理交叉鋪網，以形成具有40gsm之基重之介質層的多層網材結構(基層20)。 將6gsm的由Jindeli Chemical Co.,Ltd.生產的YH-1類型黏著劑噴灑至材料之外表面上，並藉由在160℃下乾燥6至9分鐘來使材料經受熱定型處理，以獲得100gsm之撥水性高回彈性熱絕緣絮凝材料。
比較例1：
5kg的由Yizheng公司生產之3D*64mm之中空捲曲合成聚酯纖維、3kg的由Yizheng公司生產之2D*51mm之聚酯纖維、2kg的由Huvis公司生產之2D*51mm之低熔點聚酯纖維係經選擇且經混合開鬆梳理交叉鋪網(Jiangsu Yingyang非織造機器scx26接合填料生產線)，以形成具有100gsm之基重的多層網材結構。藉由在160℃下乾燥6至9分鐘來執行熱定型處理，獲得100gsm之熱絕緣絮凝材料。
比較例2
2kg的由Yizheng公司生產之3D*64mm之中空捲曲合成聚酯纖維、6kg的由Yizheng公司生產之1.2D*51mm之撥水性聚酯纖維、2kg的由Huvis公司生產之2D*51mm之低熔點聚酯纖維係經選擇且經混合開鬆梳理交叉鋪網(Jiangsu Yingyang非織造機器scx26接合填料生產線)，以形成具有100gsm之基重的多層網材結構。藉由在160℃下乾燥6至9分鐘來執行熱定型處理，獲得100gsm之熱絕緣絮凝材料。
主要性能測試
測試上述實例及比較例之樣本，主要包括撥水性、壓縮回彈性、及熱絕緣性，且結果如下：
1)撥水性
根據ISO 9073-16(即GB/T 24218.16)測量絮凝材料的流體靜力抗性(hydrostatic resistance)。將樣本置於具有(100±1)cm2之測試面積的測試頭上，並以(10±0.5)cm H2O/min之水壓增加速率將持續增加之水壓施加至樣本，直到第三個水滴出現在非織造織物之表面上，並擷取樣本上之水滲出點之第三點處的流體靜力壓力值。
如圖3所示，實例之樣本的抗水壓性係顯著地優於習知絮凝材料的抗水壓性。
在比較例1中，尋常絮凝材料具有不良的透水性抗性，而水滴快速地穿透至絮凝材料中，從而導致絮凝材料具有較低的熱絕緣性能。
實施例1至實施例5之熱絕緣絮凝材料可承受一定的流體靜力壓力並維持其原本的膨鬆性(bulkiness)及熱絕緣性能。此性能可在室外高濕度及雨霧天氣中顯示出顯著的優點。
雖然比較例2的材料亦具有撥水性並可抵抗一定的流體靜力壓力，但因為其低厚度及熱絕緣性能不良，其整體性能並不理想。
因此，本發明提供一種不需要使用100%(或高比例之)撥水性纖維的解決方案。透過引入不同的結構層以及僅在外結構層中引入一定量之撥水性細纖維材料，本發明提供一種具有良好整體撥水性之絮凝材料，並同時維持該絮凝材料的良好的回彈性及熱絕緣性能。當考慮可能原因時，在不受限於理論範圍下，可能的原因是由於外層中存在細纖維而可增加絮凝材料的密度。此外，由於在纖維之表面上形成撥水層，並提供包含細纖維的撥水性纖維性網材，因此達成所欲的流體靜力抗性。在中間層(基層)中，允許更多選擇，並且藉由設計來引入及控制其他特定纖維材料及內容物，以達成整體絮凝材料所需的整體性能。
2)壓縮回彈性
樣本的壓縮回彈性係根據FZ/T64006中之6.10進行測試。
樣本大小經製備成10cm×10cm，亦即，樣本面積S係100cm2。將輕壓力設定成0.02Kpa，且重壓力設定成1Kpa。施加輕壓力；10s之後測量初始厚度t0(mm)。然後將壓力增加至重壓力；1分鐘之後測量厚度th(mm)。移除重壓力；1分鐘之後再次施加輕壓力。10s之後測量回復厚度tr(mm)。壓縮回彈率(%)=(tr-th)/(t0-th)×100。
圖4顯示測試的結果，該等結果顯示相較於習知絮凝材料，實例1至實例5之樣本具有高壓縮回彈性，顯著地優於比較例2 之絮凝材料。本發明透過不同之結構層的設計來達成優異的回彈性能。比較例2中太多細纖維的引入減少一定程度的成品絮凝材料之壓縮回彈性，不利地影響其熱絕緣性能。
3)熱絕緣性
將樣本真空封裝並放置2週，打開封裝且將物品在無壓力下放置至少24小時以回復。樣本Clo值係根據GB/T 11048(ASTMF 1868 Part C)來測試，且測試樣本係50cm * 50cm，而基重係100gsm。
圖5係樣本Clo值的測試結果，可看出本發明實例1至實例5之樣本具有良好的熱絕緣性，而其等的熱絕緣值高於具有相同基重之比較例2之樣本的熱絕緣值。當絮凝物具有均勻結構且撥水性細纖維之含量過高時，雖然可達成一定的撥水特性，但會減少絮凝物的回彈性。因此，壓縮後之材料的熱絕緣特性大幅減弱，使得材料難以滿足寒冷環境中對於高熱絕緣性的需求。
本發明中的不同之結構層的設計有助於提供撥水性並同時確保在多層網材結構中保留多的靜態空氣，從而獲得具有高熱重效率的熱絕緣絮凝材料。
變化例
在上述實施例及實例中，具有撥水性之第一外層及第二外層係各別設置於基層的兩側上。
取決於特定應用，亦有可能提供僅一個具有撥水性之外層，另一個外層可被省略，或者可具有不同特性，例如，第二外層係經提供為具有熱反射特性的外層。將單獨的撥水性外層置於較靠近濕度來源的一側上。在此情況下，具有防潮性之表面可標記在熱絕緣絮凝材料之表面上以助於後續加工。
提供單獨的撥水性外層進一步省略撥水性纖維的引入，此外並針對不同的應用提供更靈活的設計可能性。
本發明包括至少下列概念：
概念1：一種熱絕緣絮凝材料，其包含：第一外層；及基層，其中該第一外層係置於該基層之第一表面上；
該第一外層包含多層單一網材，且該多層單一網材包括15至30%的具有0.2至2丹尼細度之合成纖維材料；事先在該具有0.2至2丹尼細度之合成纖維材料上執行撥水處理，且該撥水處理不在其餘組分上執行，該等其餘組分包含45至75%的具有0.2至4丹尼細度之合成纖維材料及10至25%的具有1.5至5丹尼細度之低熔點纖維材料；及
該基層實質上包含其上不執行該撥水處理的纖維原料。
概念2：如概念1之熱絕緣絮凝材料，其進一步包含第二外層，其中該第二外層係置於該基層之第二表面上；
該第二外層包含多層單一網材，該多層單一網材包含15至30%的具有0.2至2丹尼細度之合成纖維材料，在該具有0.2至2丹尼細度之合成纖維材料上事先執行撥水處理，且不在其餘組分上執行該撥水處 理，該等其餘組分包含45至75%的具有0.2至4丹尼細度之合成纖維材料及10至25%的具有1.5至5丹尼細度之低熔點纖維材料。
概念3：如概念1或2之熱絕緣絮凝材料，其中該基層包含多層單一網材，且所選之該纖維原料的重量百分比含量係：0至45%的具有0.2至2丹尼細度之合成纖維材料、30至95%的具有2至15丹尼細度之合成纖維材料、及5至25%的具有1.5至7丹尼細度之低熔點纖維材料。
概念4：如概念3之熱絕緣絮凝材料，其中該合成纖維係選自：聚酯纖維、聚醯胺纖維、聚氯乙烯纖維、聚丙烯腈纖維、聚乳酸纖維、聚丙烯纖維、或上述之一或多者之混合物。
概念5：如概念4之熱絕緣絮凝材料，其中該合成纖維之長度係15至75mm。
概念6：如概念1至3中任一者之熱絕緣絮凝材料，其中該撥水處理包含纖維表面撥水處理，或將撥水劑添加至該纖維中，其中該撥水劑係選自由下列所組成之群組中之任一或多者：有機氟類型撥水劑、聚矽氧類型撥水劑、矽氟組合類型撥水劑、及烴撥水劑。
概念7：如概念1至6中任一者之熱絕緣絮凝材料，其中該多層纖維性單一網材之各者具有從約5gsm至50gsm的基重。
概念8：如概念1至6中任一者之熱絕緣絮凝材料，其中該多層纖維性單一網材之各者具有從約10gsm至40gsm的基重。
概念9：如概念1至6中任一者之熱絕緣絮凝材料，其中該基層佔總重量之20%至80%。
概念10：如概念1至6中任一者之熱絕緣絮凝材料，其中該材料整體具有介於40gsm與600gsm之間的基重。
概念11：如概念1至6中任一者之熱絕緣絮凝材料，其中該材料整體具有介於60gsm與400gsm之間的基重。
概念12：如概念1之熱絕緣絮凝材料，其中在該第一外層或該第二外層上設定標記，以指示該第一外層包含其上執行該撥水處理的合成纖維材料。
概念13：一種用於製造熱絕緣絮凝材料之方法，其包含：
形成包含多層單一網材之第一外層，其中該多層單一網材包含15至30%的具有0.2至2丹尼細度之合成纖維材料，在該具有0.2至2丹尼細度之合成纖維材料上事先執行撥水處理，且不在其餘組分上執行該撥水處理，該等其餘組分包含45至75%的具有0.2至4丹尼細度之合成纖維材料及10至25%的具有1.5至5丹尼細度之低熔點纖維材料；
及在該第一外層上形成基層，使得該基層之第一表面相鄰於該第一外層，且該基層實質上包含其上不執行該撥水處理的纖維原料。
概念14：如概念13之用於製造熱絕緣絮凝材料之方法，其進一步包含：形成包含多層單一網材之第二外層，其中該多層單一網材包含15至30%的具有0.2至2丹尼細度之合成纖維材料，在該具有0.2至2丹尼細度之合成纖維材料上事先執行撥水處理，且不在其餘組分上執行該撥水處理，該等其餘組分包含45至75%的具有 0.2至4丹尼細度之合成纖維材料及10至25%的具有1.5至5丹尼細度之低熔點纖維材料；且該第二外層係形成在該基層之一第二表面上。
概念15：如概念13或14之用於製造熱絕緣絮凝材料之方法，其進一步包含在該熱絕緣絮凝材料之表面上執行黏著劑處理。
概念16：如概念13至15中任一者之用於製造熱絕緣絮凝材料之方法，其進一步包含在該熱絕緣絮凝材料上執行熱定型處理。
概念17：一種熱絕緣物品，其包含：
纏繞體，其中該纏繞體經組態以纏繞概念1至12中任一者之熱絕緣絮凝材料。
概念18：如概念17之熱絕緣物品，其中該熱絕緣物品係鞋、帽、衣服、枕頭、被褥、墊、睡袋、熱絕緣袋、及熱絕緣罩中之任一者。
可理解的是，以上實施例僅是用於說明本發明之原理而採用之示例性實施例，並不限制本發明。對於所屬技術領域中具有通常知識者而言，可在不脫離本發明之精神及本質下做出各種變化及修改，該等變化及修改亦被視為落在本發明之保護範疇內。
10‧‧‧第一外層
20‧‧‧基層
30‧‧‧第二外層

Claims (18)

  1. 一種熱絕緣絮凝(flocculus)材料，其包含第一外層及基層，該第一外層係置於該基層之第一表面上，其中
    該第一外層包含多層單一網材，且該多層單一網材包含15至30%的具有0.2至2丹尼細度(fineness)之合成纖維材料；在該具有0.2至2丹尼細度之合成纖維材料上事先執行撥水處理(water repellent treatment)；不在其餘組分上執行該撥水處理，該等其餘組分包含45至75%的具有0.2至4丹尼細度之合成纖維材料及10至25%的具有1.5至5丹尼細度之低熔點纖維材料；及
    該基層實質上包含其上不執行該撥水處理的纖維原料。
  2. 如請求項1之熱絕緣絮凝材料，其進一步包含第二外層，該第二外層係置於該基層之第二表面上，其中：
    該第二外層包含該多層單一網材，且該多層單一網材包含15至30%的具有0.2至2丹尼細度之合成纖維材料；在該具有0.2至2丹尼細度之合成纖維材料上事先執行撥水處理；不在其餘組分上執行該撥水處理，該等其餘組分包含45至75%的具有0.2至4丹尼細度之合成纖維材料及10至25%的具有1.5至5丹尼細度之低熔點纖維材料。
  3. 如請求項1或2之熱絕緣絮凝材料，其中該基層包含該多層單一網材，且所選之該纖維原料的重量百分比含量係：0至45%的具有0.2至2丹尼細度之合成纖維材料；30至95%的具有2至15丹尼細度之合成纖維材料；及5至25%的具有1.5至7丹尼細度之低熔點纖維材料。
  4. 如請求項3之熱絕緣絮凝材料，其中該合成纖維係選自：聚酯纖維、聚醯胺纖維、聚氯乙烯纖維、聚丙烯腈纖維、聚乳酸纖維、聚 丙烯纖維、或上述之一或多者之混合物。
  5. 如請求項4之熱絕緣絮凝材料，其中該合成纖維之長度係15至75mm。
  6. 如請求項1或2之熱絕緣絮凝材料，其中該撥水處理包含該纖維表面上之撥水處理、或添加至該纖維中之撥水劑，其中該撥水劑係選自由下列所組成之群組中之任一或多者：有機氟類型撥水劑、聚矽氧類型撥水劑、矽氟組合類型撥水劑、及烴撥水劑。
  7. 如請求項1或2之熱絕緣絮凝材料，其中該多層纖維性單一網材之各者具有從約5gsm至50gsm的基重。
  8. 如請求項1或2之熱絕緣絮凝材料，其中該多層纖維性單一網材之各者具有從約10gsm至40gsm的基重。
  9. 如請求項1或2之熱絕緣絮凝材料，其中該基層佔總重量之20%至80%。
  10. 如請求項1或2之熱絕緣絮凝材料，其中該材料整體具有介於40gsm與600gsm之間的基重。
  11. 如請求項1或2之熱絕緣絮凝材料，其中該材料整體具有介於60gsm與400gsm之間的基重。
  12. 如請求項1之熱絕緣絮凝材料，其中在該第一外層或該第二外層上設置標記，以指示該第一外層包含其上執行撥水處理的合成纖維材料。
  13. 一種用於製造熱絕緣絮凝材料之方法，該方法包含：
    形成包含多層單一網材之第一外層，其中該多層單一網材包含15至30%的具有0.2至2丹尼細度之合成纖維材料；在該具有0.2至2丹尼細度之合成纖維材料上事先執行撥水處理；且不在其餘組分上執行該撥水處理，該等其餘組分包含45至75%的具有0.2至4丹尼細度之合成纖維材料及10至25%的具有1.5至5丹尼細度之低熔點 纖維材料；
    及在該第一外層上形成基層，使得該基層之第一表面相鄰於該第一外層，其中該基層實質上包含其上不執行該撥水處理的纖維原料。
  14. 如請求項13之用於製造熱絕緣絮凝材料之方法，該方法進一步包含：形成包含多層單一網材之第二外層，其中該多層單一網材包含15至30%的具有0.2至2丹尼細度之合成纖維材料；在該具有0.2至2丹尼細度之合成纖維材料上事先執行撥水處理；且不在其餘組分上執行該撥水處理，該等其餘組分包含45至75%的具有0.2至4丹尼細度之合成纖維材料及10至25%的具有1.5至5丹尼細度之低熔點纖維材料；且該第二外層係形成在該基層之第二表面上。
  15. 如請求項13或14之用於製造熱絕緣絮凝材料之方法，該方法進一步包含在該熱絕緣絮凝材料之表面上執行黏著劑處理。
  16. 如請求項13或14之用於製造熱絕緣絮凝材料之方法，該方法進一步包含在該熱絕緣絮凝材料上執行熱定型處理。
  17. 一種熱絕緣物品，其包含：
    纏繞體，其中該纏繞體經組態以纏繞請求項1至12中任一項之熱絕緣絮凝材料。
  18. 如請求項17之熱絕緣物品，其中該熱絕緣物品係鞋、帽、衣服、枕頭、被褥、墊、睡袋、熱絕緣袋、及熱絕緣罩中之任一者。
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