TWI516657B - A heat-generating composition for a fabric, and a heat-generating fabric - Google Patents

A heat-generating composition for a fabric, and a heat-generating fabric Download PDF

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用於織物的發熱組成物及發熱織物
本發明係關於一種發熱組成物，尤指一種用於織物的發熱組成物。本發明另關於一種發熱織物。
為了抵禦冬季的低溫，人們於冬季時必須穿著採用羊毛、棉或化學纖維等材質製作的保暖衣物才能避免受寒。
然而，近年來，由於氣候的變遷，出現夏季愈熱而冬季愈冷的現象。但現有技術之由羊毛、棉或化學纖維等材質製作的保暖衣物之保暖效果較差，為了抵禦冬季的嚴寒，人們通常會穿著大量的保暖衣物以獲得足夠的保暖效果。
但是，為了有效保暖而同時穿著多件保暖衣物時，反倒造成人們於行動上受到限制則不便。
有鑑於上述現有技術之缺點，本發明之主要目的在於提供一種用於織物的發熱組成物，係能有效提升織物的保暖效果，使得使用者僅須穿著較少量的衣物便能獲得足夠的保暖效果，提升行動便利性。
為了可達到前述之發明目的，本發明所採取之技術手段係令該用於織物的發熱組成物，包含： 數個發熱粒子；一黏結劑；以及一溶劑，係用以溶解該黏結劑；其中，該等發熱粒子係至少一選自於下列構成之群組：氧化錫銻、氧化錫氟、氧化鋅鋁、氧化鋅鎵、表面包覆有氧化錫銻之二氧化鈦、表面包覆有氧化錫氟之二氧化鈦、表面包覆有氧化鋅鋁之二氧化鈦、表面包覆有氧化鋅鎵之二氧化鈦、表面包覆有氧化錫銻之雲母、表面包覆有氧化錫氟之雲母、表面包覆有氧化鋅鋁之雲母、表面包覆有氧化鋅鎵之雲母、表面包覆有氧化錫銻之二氧化矽、表面包覆有氧化錫氟之二氧化矽、表面包覆有氧化鋅鋁之二氧化矽及表面包覆有氧化鋅鎵之二氧化矽。
較佳的，以該等發熱粒子與黏結劑之重量和為基準，該等發熱粒子之含量為5重量百分比(wt%)至95wt%。更佳的，該等發熱粒子之含量為70wt%至94wt%。
較佳的，以該發熱組成物之重量為基準，該等發熱粒子與黏結劑之含量和為5wt%至75wt%。更佳的，該等發熱粒子與黏結劑之含量和為45wt%至75wt%。
較佳的，以該發熱組成物之重量為基準，該等發熱粒子之含量為0.25wt%至70wt%。更佳的，該等發熱粒子之含量為40wt%至70wt%。
較佳的，該等紅外線放射粒子之平均粒徑介於30奈米(nm)至300nm之間。
基於上述之技術手段，本發明之發熱組成物係可藉由噴塗(spraying)、刷塗(brushing)、凹版印刷(gravure printing)或浸漬(dipping)等方法塗覆在一布料上，進而製得一能夠提供足夠保暖效果的發熱織物。該發熱織物於經500瓦特之探照燈及175瓦特之紅外線照護燈照射10分鐘後，其表面溫度分別可提昇至少3.6℃及40.3℃。藉此，使用者僅需穿著較少量的由該發熱織物所製得之衣物便能獲得足夠的保暖效果，並方便使用者行動。
此外，本發明之發熱組成物進一步可包含有一塗料助劑，藉以防止發熱粒子再聚集，以令本發明的發熱組成物更加適合以塗佈的方式使用。塗料助劑係至少一選自於下列構成之群組：固化劑、流平劑及消泡劑。較佳的，流平劑為丙烯酸共聚物或非反應型聚醚改性聚矽氧烷；消泡劑為非矽酮類之含疏水粒子的礦物油或改性聚矽氧烷；固化劑為用於固化羥基樹脂的多異氰酸脂。
本發明另關於一種發熱織物，係具有較佳的保暖效果，令使用者僅須穿著較少量的織物便能獲得足夠的保暖效果，進而提升使用者的行動便利性；該發熱織物係包含：一布料；以及一發熱層，係設置於該布料之至少一表面上，其包含有數個發熱粒子、一黏結劑及一溶劑，該等發熱粒子係至少一選自於下列構成之群組：氧化錫銻、氧化錫氟、氧化鋅鋁、氧化鋅鎵、表面包覆有氧化錫銻之二氧化鈦、表面包覆有氧化錫氟之二氧化鈦、表面包覆有氧化鋅鋁之二氧化鈦、表面包覆有氧化鋅鎵之二氧化鈦、表面包覆有氧化錫銻之雲母、表面包覆有氧化錫氟之雲母、表面包覆有氧化 鋅鋁之雲母、表面包覆有氧化鋅鎵之雲母、表面包覆有氧化錫銻之二氧化矽、表面包覆有氧化錫氟之二氧化矽、表面包覆有氧化鋅鋁之二氧化矽及表面包覆有氧化鋅鎵之二氧化矽。
較佳的，以該發熱層之該等發熱粒子與黏結劑之重量和為基準，該等發熱粒子之含量為5wt%至95wt%。更佳的，該等發熱粒子之含量為70wt%至94wt%。
較佳的，該發熱層之該等紅外線放射粒子之平均粒徑介於30nm至300nm之間。
較佳的，該發熱層係由前述之發熱組成物所製成。
較佳的，該布料係由選自由棉、麻、絲、人造纖維及其組合所構成之群組中之材料所製成。其中，人造纖維係至少一選自於下列構成之群組：聚酯纖維、聚醯胺纖維、壓克力纖維及聚氨酯纖維。該聚酯纖維可為聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)。
較佳的，該布料為不織布。更佳的，該布料為聚對苯二甲酸乙二酯所製成的不織布。
依據本發明之發熱組成物及發熱織物，該黏結劑可為一有機黏結劑或一無機黏結劑，該有機黏結劑包含至少一選自於由下列物質所構成之群組：壓克力樹脂(acrylic resin)、環氧樹脂(epoxy resin)、矽酮類樹脂(silicone resin)、苯氧基樹脂(phenoxy resin)、聚氨酯樹脂(polyurethane resin)、尿素樹脂(urea formaldehyde resin)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂(acrylonitrile butadiene styrene resin，ABS resin)、聚乙烯丁醛樹脂(polyvinyl butyral resin，PVB resin)、聚醚樹脂(polyether resin)、含氟樹脂(fluorine-containing resin)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚苯乙烯(polystyrene)、聚醯胺(polyamide)、澱粉(starch)、纖維素(cellulose)及上述中至少兩者的共聚物；該無機黏結劑包含至少一選自於由下列物質所構成之群組：四乙氧基矽烷(tetraethoxysilane，TEOS)、三異丙氧基鋁(aluminum triisopropoxide)、四丁氧基鋯(zirconium tetrabutoxide)及四異丙氧基鈦(titanium tetraisopropoxide)。
本發明之發熱織物於經500瓦特之探照燈及175瓦特之紅外線照護燈照射10分鐘後，其發熱層之表面溫度分別可提昇至少3.6℃及40.3℃。藉此，使用者僅需穿著較少量的由該發熱織物所製得之衣物便能獲得足夠的保暖效果，並方便使用者行動。
10‧‧‧布料
20‧‧‧發熱層
圖1為本發明的實施例1之發熱織物的側視剖面圖。
實施例1：用於織物的發熱組成物及發熱織物的製備 <用於織物的發熱組成物的製備>
混合數個發熱粒子及一溶劑以獲得一第一混合物；再以購自於祥泰精機股份有限公司，型號為HD-310的高速均質機處理該第一混合物得到一含經分散之發熱粒子的第二混合物。然後，以機械共混攪拌的方式攪拌混合 該第二混合物與一黏結劑，以製得本實施例之發熱組成物。
於本實施例中，該等發熱粒子為表面包覆有氧化錫銻的二氧化鈦(TiO2 coated with ATO)，係購自於日本石原產業公司且品名為ET-521W。該溶劑係用以溶解該黏結劑；於本實施例中，該溶劑為甲乙酮(methyl ethyl ketone)，該黏結劑為聚氨酯(polyurethane)。
此外，於本實施例中，該等發熱粒子、該黏結劑及該溶劑之重量比為40：4：48。以該等發熱粒子、該黏結劑及該溶劑的總重量為基準，該等發熱粒子及該黏結劑之含量和為47.8wt%。以該等發熱粒子及該黏結劑之重量和為基準，該等發熱粒子含量為91.0wt%。且發熱組成物中所含有的紅外線放射粒子之平均粒徑介於200nm至300nm之間。
另外，於本實施例中，係使用高速均質機處理該第一混合物得到該含有經分散之發熱粒子的第二混合物，但不僅限於此，亦可使用攪拌機、硃磨機或超重力分散混合機處理該第一混合物以製得該第二混合物。
<發熱織物之製備>
如圖1所示，將本實施例之發熱組成物塗覆於一布料10之一表面上並經60℃至150℃之溫度乾燥1分鐘至2分鐘後，形成一發熱層20於該布料10上，以得到本實施例之發熱織物。本實施例之發熱織物係包含有該布料10及該發熱層20，且該布料10係由聚對苯二甲酸乙二酯所製成。又，以該發熱層20中所含有的該等發熱粒子及黏結劑之重量和為基準，該等發熱粒子含量為90.9wt%。
實施例2：用於織物的發熱組成物及發熱織物的製備
本實施例與實施例1概同，本實施例與實施例1不同之處如下所述。
於用於織物的發熱組成物的製備中，該等發熱粒子、該黏結劑及該溶劑之重量比為50：4：36。以該等發熱粒子、該黏結劑及該溶劑的總重量為基準，該等發熱粒子及該黏結劑之含量和為60wt%；以該等發熱粒子及該黏結劑之重量和為基準，該等發熱粒子之含量為92.6wt%。
於發熱織物之製備中，以該發熱層中所含有的該等發熱粒子及黏結劑之重量和為基準，該等發熱粒子之含量為92.6wt%。
實施例3：用於織物的發熱組成物及發熱織物的製備
本實施例與實施例1概同，本實施例與實施例1不同之處如下所述。
於用於織物的發熱組成物的製備中，該等發熱粒子、該黏結劑及該溶劑之重量比為60：4：24。以該等發熱粒子、該黏結劑及該溶劑的總重量為基準，該等發熱粒子及該黏結劑之含量和為72.7wt%；以該等發熱粒子及該黏結劑之重量和為基準，該等發熱粒子之含量為93.8wt%
於發熱織物之製備中，以該發熱層中所含有的該等發熱粒子及黏結劑之重量和為基準，該等發熱粒子之含量為93.8wt%。
實施例4：用於織物的發熱組成物及發熱織物的製備
本實施例與實施例1概同，本實施例與實施例1不同之處如下所述
於用於織物的發熱組成物的製備中，該等發熱粒子為氧化錫銻(antimony tin oxide，ATO)，係購自於日本石原產業株式會社，該等發熱粒子、該黏結劑及該溶劑之重量比為0.25：4.75：95。以該等發熱粒子、該黏結劑及該溶劑的總重量為基準，該等發熱粒子及該黏結劑之含量和為5wt%；以該等發熱粒子及該黏結劑之重量和為基準，該等發熱粒子之含量為5wt%。
於發熱織物之製備中，以該發熱層中所含有的該等發熱粒子及黏結劑之重量和為基準，該等發熱粒子之含量為5wt%。
實施例5：用於織物的發熱組成物及發熱織物的製備
本實施例與實施例1概同，本實施例與實施例1不同之處如下所述。
於用於織物的發熱組成物的製備中，該等發熱粒子為氧化錫銻；該等發熱粒子、該黏結劑及該溶劑之重量比為1：19：80。以該等發熱粒子、該黏結劑及該溶劑的總重量為基準，該等發熱粒子及該黏結劑之含量和為5wt%；以該等發熱粒子及該黏結劑之重量和為基準，該等發熱粒子之含量為5wt%。
於發熱織物之製備中，以該發熱層中所含有的 該等發熱粒子及黏結劑之重量和為基準，該等發熱粒子之含量為5wt%。
實施例6：用於織物的發熱組成物及發熱織物的製備
本實施例與實施例1概同，本實施例與實施例1不同之處如下所述。
於用於織物的發熱組成物的製備中，該等發熱粒子為氧化錫銻；該等發熱粒子、該黏結劑及該溶劑之重量比為2.5：47.5：50。以該等發熱粒子、該黏結劑及該溶劑的總重量為基準，該等發熱粒子及該黏結劑之含量和為50wt%；以該等發熱粒子及該黏結劑之重量和為基準，該等發熱粒子之含量為5wt%。
於發熱織物之製備中，以該發熱層中所含有的該等發熱粒子及黏結劑之重量和為基準，該等發熱粒子之含量為5wt%。
實施例7：用於織物的發熱組成物及發熱織物的製備
本實施例與實施例1概同，本實施例與實施例1不同之處如下所述。
於用於織物的發熱組成物的製備中，該等發熱粒子為氧化錫銻；該等發熱粒子、該黏結劑及該溶劑之重量比為0.5：9.5：90。以該等發熱粒子、該黏結劑及該溶劑的總重量為基準，該等發熱粒子及該黏結劑之含量和為10wt%；以該等發熱粒子及該黏結劑之重量和為基準，該等發熱粒子之含量為5wt%。
於發熱織物之製備中，以該發熱層中所含有的該等發熱粒子及黏結劑之重量和為基準，該等發熱粒子之含量為5wt%。
實施例8：用於織物的發熱組成物及發熱織物的製備
本實施例與實施例1概同，本實施例與實施例1不同之處如下所述。
於用於織物的發熱組成物的製備中，該等發熱粒子為氧化錫銻；該等發熱粒子、該黏結劑及該溶劑之重量比為7：3：90。以該等發熱粒子、該黏結劑及該溶劑的總重量為基準，該等發熱粒子及該黏結劑之含量和為10wt%；以該等發熱粒子及該黏結劑之重量和為基準，該等發熱粒子之含量為70wt%。
於發熱織物之製備中，以該發熱層中所含有的該等發熱粒子及黏結劑之重量和為基準，該等發熱粒子之含量為70wt%。
實施例9：用於織物的發熱組成物及發熱織物的製備
本實施例與實施例1概同，本實施例與實施例1不同之處如下所述。
於用於織物的發熱組成物的製備中，該等發熱粒子、該黏結劑及該溶劑之重量比為0.5：9.5：90。以該等發熱粒子、該黏結劑及該溶劑的總重量為基準，該等發熱粒子及該黏結劑之含量和為10wt%；以該等發熱粒子及該黏結劑之重量和為基準，該等發熱粒子之含量為5wt%。
於發熱織物之製備中，以該發熱層中所含有的該等發熱粒子及黏結劑之總重量為基準，該等發熱粒子之含量為5wt%。
實施例10：用於織物的發熱組成物及發熱織物的製備
本實施例與實施例1概同，本實施例與實施例1不同之處如下所述。
於用於織物的發熱組成物的製備中，該等發熱粒子、該黏結劑及該溶劑之重量比為7：3：90。以該等發熱粒子、該黏結劑及該溶劑的總重量為基準，該等發熱粒子及該黏結劑之含量和為10wt%；以該等發熱粒子及該黏結劑之重量和為基準，該等發熱粒子之含量為70wt%。
於發熱織物之製備中，以該發熱層中所含有的該等發熱粒子及黏結劑之重量和為基準，該等發熱粒子之含量為70wt%。
實施例11：用於織物的發熱組成物及發熱織物的製備
本實施例與實施例1概同，本實施例與實施例1不同之處如下所述。
於用於織物的發熱組成物的製備中，該等發熱粒子為氧化鋅鎵(gallium zinc oxide，GZO)，係購自於日本白水化學工業株式會社；該等發熱粒子、該黏結劑及該溶劑之重量比為0.5：9.5：90。以該等發熱粒子、該黏結劑及該溶劑的總重量為基準，該等發熱粒子及該黏結劑之含量和為10wt%；以該等發熱粒子及該黏結劑之重量和為基 準，該等發熱粒子之含量為5wt%。
於發熱織物之製備中，以該發熱層中所含有的該等發熱粒子及黏結劑之重量和為基準，該等發熱粒子之含量為5wt%。
實施例12：用於織物的發熱組成物及發熱織物的製備
本實施例與實施例1概同，本實施例與實施例1不同之處如下所述。
於用於織物的發熱組成物的製備中，該等發熱粒子為氧化鋅鎵；該等發熱粒子、該黏結劑及該溶劑之重量比為7：3：90。以該等發熱粒子、該黏結劑及該溶劑的總重量為基準，該等發熱粒子及該黏結劑之含量和為10wt%；以該等發熱粒子及該黏結劑之重量和為基準，該等發熱粒子之含量為70wt%。
於發熱織物之製備中，以該發熱層中所含有的該等發熱粒子及黏結劑之重量和為基準，該等發熱粒子之含量為70wt%。
測試例1
令功率為500瓦特(Watt)的探照燈與各實施例之發熱織物之發熱層的表面之垂直距離為100公分，並且 使該探照燈投射出之光線與各實施例之發熱織物之發熱層的之表面的夾角為45度。令該探照燈之光線照射各實施例之發熱織物之發熱層的表面持續10分鐘，以熱顯像儀(購自NEC Corporation，型號Thermo Tracer TH9100MR/WR)量測各實施例之發熱織物之發熱層受探照燈照射前及照射後的表面溫度，並記錄各實施例之發熱織物之發熱層受探照燈照射前及照射後的表面溫度差(△T1)。
以相同的方式，量測一未設有發熱層的布料受探照燈照射前及照射後的表面溫度，並計算其受該探照燈照射前及照射後的表面溫度差(△T1)。其中，該未設有發熱層的布料與各實施例之發熱織物的布料之材質相同，且於受該探照燈照射前，該未設有發熱層的布料與各實施例之發熱織物的發熱層之表面溫度為20℃。
測試例2
令功率為175Watt的遠紅外線照護燈與各實施例之發熱織物之發熱層的表面之垂直距離為8公分，並且使該探照燈投射出之光線與各實施例之發熱織物之發熱層的之表面的夾角為90度。令該探照燈之光線照射各實施例之發熱織物之發熱層的表面持續10分鐘，以熱顯像儀(購自NEC Corporation，型號Thermo Tracer TH9100MR/WR)量測各實施例之發熱織物之發熱層受遠紅外線照護燈照射前及照射後的表面溫度，並記錄各實施例之發熱織物之發熱層受該遠紅外線照護燈照射前及照射後的表面溫度差(△T2)。
以相同的方式，量測未設有發熱層的布料受照 射遠紅外線照護燈照射前及照射後的表面溫度，計算其受遠紅外線照護燈照射前及照射後的表面溫度差(△T2)。其中，該未設有發熱層的布料與各實施例之發熱織物的布料之材質相同，且於受該遠紅外線照護燈照射前，該未設有發熱層的布料與各實施例之發熱織物的發熱層之表面溫度為20℃。
如表3所示，未設有發熱層的布料之△T1為3.4℃，實施例1至12之發熱織物之△T1至少為3.6℃。且未設有發熱層的布料之△T2為37.7℃，實施例1至12之發熱織物之△T2至少為40.3℃；其中，實施例1至3之發熱織物之△T1及△T2更分別可達到7.4℃及80℃以上。由此可知，於經500瓦特之探照燈及175瓦特之紅外線照護燈 照射10分鐘後，相較於未設有發熱層的布料而言，實施例1至12之發熱織物係能吸收並散出更多的熱量。故此，相較於穿著一由未設有發熱層的布料所製得的衣物，使用者能於穿著一由實施例1至12之發熱織物所製得之衣物時獲取較多的熱量而更有效的獲得足夠的保暖效果。
綜上所述，藉由選用表面包覆有氧化錫銻的二氧化鈦、氧化錫銻及氧化鋅鎵作為發熱粒子，配合黏結劑、及可溶解該黏結劑的溶劑之使用，實施例1至12之發熱組成物分別經由塗覆於一布料上所製得之發熱織物係能提供良好的保暖效果，令使用者無須穿著過多的衣物即能獲得足夠的保暖效果，且由於使用者無須穿著過多的衣物，則能避免使用者因穿著過多衣物而行動不便之情形發生。
10‧‧‧布料
20‧‧‧發熱層

Claims (12)

  1. 一種發熱組成物，其包含：數個發熱粒子；一黏結劑；以及一溶劑，係用以溶解該黏結劑；其中，該等發熱粒子包含氧化錫銻或表面包覆有氧化錫銻之二氧化鈦。
  2. 如請求項1所述之發熱組成物，其中，以該等發熱粒子與黏結劑之重量和為基準，該等發熱粒子之含量為5wt%至95wt%。
  3. 如請求項1或2所述之發熱組成物，其中，以該發熱組成物之重量為基準，該等發熱粒子與黏結劑之含量和為5wt%至75wt%。
  4. 如請求項1或2所述之發熱組成物，其中，以該發熱組成物之重量為基準，該等發熱粒子之含量為0.25wt%至70wt%。
  5. 如請求項3所述之發熱組成物，其中，以該發熱組成物之重量為基準，該等發熱粒子之含量為0.25wt%至70wt%。
  6. 如請求項1或2所述之發熱組成物，其中，該等發熱粒子之平均粒徑介於30nm至300nm之間。
  7. 如請求項1或2所述之發熱組成物，其中，該黏結劑為聚氨酯樹脂。
  8. 一種發熱織物，係包含：一布料；以及 一發熱層，係設置於該布料之至少一表面上，其包含有數個發熱粒子、一黏結劑及一溶劑，該等發熱粒子包含氧化錫銻或表面包覆有氧化錫銻之二氧化鈦。
  9. 如請求項8所述之發熱織物，其中，以該等發熱粒子與黏結劑之重量和為基準，該等發熱粒子之含量為5wt%至95wt%。
  10. 如請求項8或9所述之發熱織物，其中該發熱層之該等發熱粒子之平均粒徑介於30nm至300nm之間。
  11. 如請求項8或9所述之發熱織物，其中，該黏結劑為聚氨酯樹脂。
  12. 如請求項8或9所述之發熱織物，其中該發熱層係由如請求項1至7中任一項所述之發熱組成物所製成。
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