TWI546434B - 濾光材料及濾光紡織品 - Google Patents

Description

濾光材料及濾光紡織品

本發明是有關於一種濾光材料，且特別是有關於一種可以遮蔽紫外線光線且使可見光光線通過的濾光材料。

一般來說，太陽光可分成各種不同波段的光線，其含蓋紅外線、可見光光線及紫外線等等。不同波長範圍的光線則可以對人類的皮膚造成不同的效應。以紅外線為例，波長範圍介於700 nm至900 nm的光線具有組織修護的功能。以可見光光線為例，波長範圍介於400 nm至500 nm之藍色光線可以用來治療粉刺。波長範圍介於550 nm至700 nm的紅色光線具有皮膚修護、防皺、促進血液循環以及毛髮增生之功能。然而，隨著波長越短，光線的能量越高，對人類的皮膚也會漸漸產生危害之效果。

以紫外線為例，日常生活中通常將紫外線分類成近紫外線(UVA)、中紫外線(UVB)以及遠紫外線(UVC)。一般市售防曬紡織品會以紫外線防護係數(ultraviolet protective factor，UPF)作為防曬的分級指標，各種不同係數的防曬品可於從事不同活動時使用。詳細而言，近紫外線的波長範圍介於320 nm至400 nm之間，其通常會造成皮膚曬傷、曬紅以及老化。中紫外線(UVB)的波長範圍介於280 nm至320 nm之間，其通常會造成皮膚曬傷以及紅腫，而且中紫外線(UVB)的致癌性最強。遠紫外線(UVC)的波長範圍介於200 nm至280 nm之間，其波長最短且能量最高。然，其可被臭氧層阻隔，而不易對人類皮膚產生危害。

通常會造成皮膚產生紅斑的主要能量區域是波長為295 nm至325 nm的光線(主要是落在中紫外線的範圍)。因此，一般的防曬市售品主要是針對此紅斑顯著區域以及致癌性最強的中紫外線(UVB)作防護。然而，研究發現近紫外線(UVA)可能導致黑色素瘤的產生。因此，許多國家開始對防曬品對於近紫外線(UVA)的防護訂出新的標準，並規定近紫外線(UVA)的平均穿透率應小於5%。

目前而言，防曬的方式除了將防曬品直接塗抹於皮膚上之外，還可以使用衣物、帽子或傘等等物品來遮蔽光線。通常是將可以遮蔽光線的材料塗於衣服、帽子或是傘面上以達到遮蔽光線的效果。然而，並非所有波長的光線都是對人類皮膚有害的。因此，可以降低對皮膚有害光線的穿透率並且可以讓對皮膚有益的特定光線穿透的材料，便成為相當重要且值得開發的材料。

本發明提供一種濾光材料，其具有高紫外線防護係數，且可使特定可見光光線通過。

本發明再提供一種濾光紡織品，其具有所述濾光材料，因而具有高紫外線防護係數且使特定可見光光線通過。

本發明提出一種濾光材料，其包括一含氧化鋅奈米顆粒、鹵化銀以及一紫外線吸收劑。含氧化鋅奈米顆粒的含量為0.3~0.8 wt %。鹵化銀的含量為0.025~0.05 wt %。紫外線吸收劑的含量為1~2 wt %。所述濾光材料遮蔽紫外線光線並且使可見光光線通過，且所述濾光材料吸收360~400 nm的光線。

本發明再提出一種濾光紡織品，其包括一紡織基材以及一濾光材料。濾光材料施於紡織基材的表面。所述濾光材料包括一含氧化鋅奈米顆粒、鹵化銀以及一紫外線吸收劑，其中，含氧化鋅奈米顆粒的含量為0.3~0.8 wt %，鹵化銀的含量為0.025~0.05 wt %，紫外線吸收劑的含量為1~2 wt %。濾光材料遮蔽紫外線光線並且使可見光光線通過。

在本發明之一實施例中，上述之含氧化鋅奈米顆粒的成分包括氧化鋅、氧化鋅銀或是其組合。

在本發明之一實施例中，上述之含氧化鋅奈米顆粒的粒徑為70~200 nm。

在本發明之一實施例中，上述之鹵化銀包括溴化銀或是碘化銀或是其組合。

在本發明之一實施例中，上述之紫外線吸收劑包括苯并三唑類紫外線吸收劑、二苯甲酮類紫外線吸收劑或是三氮井類紫外線吸收劑。

在本發明之一實施例中，上述之濾光材料更包括一色料，其含量為大於0 wt%且小於等於10 wt%。

在本發明之一實施例中，上述之色料包括一顏料、一分散性染料或是一酸性染料。

在本發明之一實施例中，上述之紡織基材的成分包括聚酯化合物、聚醯胺類化合物或聚烯類化合物。

在本發明之一實施例中，上述之濾光紡織品之單位面積重量為120~200 g/m²。

在本發明之一實施例中，上述之濾光紡織品之紫外線保護係數大於50。

在本發明之一實施例中，上述之濾光紡織品之紫外線保護係數介於50~100。

在本發明之一實施例中，上述之濾光紡織品於波長範圍320 nm至400 nm之間的光線穿透率小於5%。

在本發明之一實施例中，上述之濾光紡織品於波長範圍360 nm至400 nm之間的光線穿透率小於10%。

在本發明之一實施例中，上述之濾光紡織品於波長範圍400 nm至500 nm之間的穿透能量介於30~50 W/m²。

在本發明之一實施例中，上述之濾光紡織品於波長範圍550 nm至700 nm之間的穿透能量介於50~70 W/m²。

基於上述，本發明之濾光材料具有良好的濾光效果。應用所述濾光材料之濾光紡織品對於波長範圍介於320 nm至400 nm之間的光線穿透率小於5%，而且對於波長範圍介於360 nm至400 nm之間的光線穿透率小於10%，因而具有良好的紫外光線遮蔽效果。更值得一提的是，本發明之濾光紡織品可以讓特定波長的可見光光線穿透，而達到特別的使用效果。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

本發明提出一實施例以詳細說明一濾光材料的組成。在本實施例中，濾光材料包括一含氧化鋅奈米顆粒、鹵化銀以及一紫外線吸收劑。含氧化鋅奈米顆粒的含量為0.3~0.8 wt%。鹵化銀的含量為0.025~0.05 wt%。紫外線吸收劑的含量為1~2 wt%。於此所描述的含量是指各成分相較於整體濾光材料的重量百分比。

含氧化鋅奈米顆粒的材質包括氧化鋅、氧化鋅銀或是氧化鋅與氧化鋅銀的組合物，其中氧化鋅具有遮蔽光線的功能。詳細而言，含氧化鋅奈米顆粒的作用是在於遮蔽波長範圍介於280nm至400 nm之間的紫外線光線，且特別是對於波長範圍介於280 nm至360 nm之間的紫外線能有較佳的遮蔽效果。在本實施例中，含氧化鋅奈米顆粒粒徑大小介於70~200 nm之間。當含氧化鋅奈米顆粒的粒徑越小，則含氧化鋅奈米顆粒就越能均勻地散布於濾光材料中。

鹵化銀的材質包括溴化銀、碘化銀或溴化銀與碘化銀之組合。鹵化銀的主要功效在於吸收波長範圍介於360 nm至400 nm之間的紫外線。並且，鹵化銀有抗菌之效果。

紫外線吸收劑例如為苯并三唑類紫外線吸收劑、二苯甲酮類紫外線吸收劑或是三氮井類紫外線吸收劑。紫外線吸收劑的主要功效在於吸收波長範圍介於280 nm至400 nm之間的紫外線光線，且特別是對於波長範圍介於280 nm至360 nm之間的紫外線能有較佳的吸收效果。

另外，在另一實施例中，濾光材料更包括一色料，其含量大於0 wt%且小於等於10 wt%。所述色料例如是一顏料、一分散性染料或是一酸性染料。舉例而言，色料例如是一紅色顏料，其可以讓部分波長範圍介於550 nm至700 nm之間的光線穿透過濾光材料。或者，色料例如是一藍色顏料，其可以讓部分波長範圍介於400 nm至500 nm之間的光線穿透過濾光材料。

所述的濾光材料具有過濾特定波長之光線的效能，因此可以被應用在各式不同的基材上以形成各種具有濾光效能之產品。舉例而言，所述基材可以是玻璃、透明塑膠、傘、紡織品或是各種需要具備濾光效能之產品的基材，本發明並不限定濾光材料的應用範圍。為了將濾光材料應用在不同的基材上，此領域具有通常知識者應知，濾光材料可以更包括平滑柔軟劑、架橋劑、黏著劑以及增稠劑等等添加物，並且視設計者的需求而調配不同的含量以將其應用在不同產品的基材上。

本發明將濾光材料應用在紡織品上，並針對其效能作詳細說明。圖1為本發明一實施例之濾光紡織品的部分區域立體示意圖。請參考圖1，在本實施例中，將濾光材料102塗佈在一紡織基材104之一表面上以形成具有濾光效能的一濾光紡織品100a。圖2繪示本發明另一實施例之濾光紡織品的部分區域立體示意圖。請參考圖2，在此實施例中，濾光材料102也可以塗佈在紡織基板104之相對的兩表面上，以形成具有濾光效能的一濾光紡織品100b，如圖2所示。在圖1以及圖2所示之實施例中，所述紡織基材104的成分例如是聚酯化合物、聚醯胺類化合物或聚烯類化合物。將濾光材料102施於紡織基材104之表面的方式包括壓吸法、塗佈法或是印花法。在此並不限定將濾光材料102施於紡織基材104之表面上的方法。特別說明的是，當濾光材料102中的含氧化鋅奈米顆粒的粒徑越小，濾光材料102越能被均勻塗佈於紡織基材104的表面上，因此可以減少濾光材料102的使用量。請再參考圖1，濾光紡織品100a的單位面積重量例如為120~200 g/m²。一般來說，織物單位面積重量越大，代表可見光與紫外線穿透性越差。反之，當織物單位面積重量越小，則可見光與紫外線穿透性越高。

一般來說，含氧化鋅奈米顆粒主要是遮蔽波長為320 nm至360 nm之間的紫外線，而對於波長為360 nm至400 nm的紫外線遮蔽效果則較差。若是為了降低濾光紡織品對於近紫外線(UVA)光線的穿透率至5%以下，而增加含氧化鋅奈米顆粒的含量，勢必會造成濾光材料102的粉體感提升而有不好的觸感，而且濾光材料102與紡織基材104之間的黏著力也會下降。有鑑於此，在本實施例中，濾光材料102包括鹵化銀。鹵化銀可以有效降低濾光紡織品100a於波長為360 nm至400 nm的紫外線穿透率，並且讓濾光紡織品於波長為360 nm至400 nm的紫外線穿透率在10%以下。如此一來，不需增加含氧化鋅奈米顆粒的含量，就可以達到將濾光紡織品100a對於近紫外線(UVA)光線(320 nm至400 nm)的穿透率降低至5%以下的效果。

再者，由於所述濾光紡織品100a對於紫外線有良好的防護效果，因此其紫外線防護係數(UPF)可以高達50以上。在本發明一實施例中，濾光紡織品100a的紫外線防護係數(UPF)介於50~100之間。

除了對於紫外線的防護功能外，所述濾光紡織品100a對於可見光的波長穿透率介於30%至50%。而且，所述濾光紡織品100a對於可見光波長的平均穿透能量介於84 W/m²至130 W/m²。換言之，所述濾光紡織品100a除了可以減少紫外線對皮膚的傷害，其更可以讓對皮膚有益的部分可見光波長穿透。而且，只要在濾光材料102中添加不同的色料就可以讓特定波長穿透濾光紡織品100a，以達到不同的功效。

在本發明之另一實施例(未繪示)中，濾光紡織品中的濾光材料更包括一紅色顏料。因此，此實施例之濾光紡織品可以反射部分波長範圍介於550 nm至700 nm之間的光線以及讓部分波長範圍介於550 nm至700 nm之間的光線穿透過濾光材料。而且，所述濾光紡織品於波長範圍550 nm至700 nm之間的穿透能量介於50~70 W/m²。因此，所述濾光紡織品可讓波長範圍550 nm至700 nm之間的光線穿透而具有如皮膚修護、防皺、促進血液循環以及毛髮增生之功效。

在本發明之又一實施例(未繪示)中，濾光紡織品中的濾光材料更包括一藍色顏料。因此，此實施例之濾光紡織品可以反射部分波長範圍介於400 nm至500 nm之間的光線以及讓部分波長範圍介於400 nm至500 nm之間的光線穿透濾光材料。而且，所述濾光紡織品於波長範圍400 nm至500 nm之間的穿透能量介於50~70 W/m²。因此，所述濾光紡織品可以讓波長範圍550 nm至700 nm之間的光線穿透而具有如治療粉刺之功能。

以下例舉數個實例，以進一步說明本發明之濾光材料以及具有此濾光材料的濾光紡織品。以下有關於200-700nm之波長穿透率係以日立U4100分光儀(Hitachi U4100)進行測試。紫外線防護係數(UPF)係以AS/NZS 4399標準測試。織物可見光穿透能量係以ASTM G173-03太陽光幅射通量密度乘以各波長穿透率之加總，也就是：

可見光穿透能量Fluence=ΣS_λ×T_λ×Δλ

S_λ-太陽光到地表的輻射能量(ASTM G173)(W/m²‧nm)

T_λ-波長為λ時可見光透過率

△λ-可見光波長度間距(nm)

織物的K/S值係以DATACOLOR分光儀進行測試。

實驗例一

為了證明本發明所使用的濾光材料確實可以降低濾光紡織品對於波長範圍360 nm至400 nm的光線平均穿透率，以下特將濾光材料應用到印花配方中，以作此實驗例。實例1與對照例1之濾光紡織品所採用的紡織基材以及印花配方大致相同，惟其差異在於：實例1之濾光紡織品採用添加氧化鋅銀奈米顆粒以及溴化銀與碘化銀之混合物的濾光材料。比較例是以無施加任何配方之白棉布作為對照。需說明的是，硝酸銀以及溴化鈉與碘化鉀混合溶液(TTRIAgprot500-1)是溴化銀與碘化銀之混合物的前驅物。

由表1可知，實例1之濾光紡織品於波長範圍360 nm至400 nm之光線穿透率(9.03%)小於對照例1之濾光紡織品的光線穿透率(16.86%)。而且，實例1之濾光紡織品的紫外線防護係數大於對照例1之濾光紡織品的紫外線防護係數。由此可知，添加氧化鋅銀奈米顆粒以及溴化銀與碘化銀之混合物確實具有較佳的紫外線遮蔽效果。

實驗例二

以此實驗例中，更將顏料添加到濾光材料中並應用到濾光紡織品上，以了解添加顏料對於濾光紡織品效能的影響。以下實例2之濾光紡織品的印花配方中較實例1之濾光紡織品更添加藍色顏料，而實例3之濾光紡織品則是較對實例1更添加紅色顏料。另外，以有添加藍色顏料但不添加氧化鋅銀奈米顆粒以及溴化銀與碘化銀之混合物的濾光紡織品作為對照例2，且以有添加紅色顏料但不添加氧化鋅銀奈米顆粒以及溴化銀與碘化銀之混合物的濾光紡織品作為對照例3。此外，圖3繪示實例1至3以及對照例1至3之濾光紡織品的穿透率對波長的關係圖。

請同時參考表1、表2-1、表2-2以及圖3，實例1、實例2以及實例3之濾光紡織品之濾光材料中有添加氧化鋅銀奈米顆粒以及溴化銀與碘化銀之混合物，而對照例1、對照例2以及對照例3之濾光紡織品之濾光材料中未添加氧化鋅銀奈米顆粒以及溴化銀與碘化銀之混合物。由圖3可知，實例1、實例2以及實例3之濾光紡織品對於波長為360 nm至400 nm(區域a)的光線穿透率較對照例1、對照例2以及對照例3之濾光紡織品的光線穿透率低。並且，實例1、實例2以及實例3之濾光紡織品對於波長為360 nm至400 nm(區域a)的光線之平均穿透率維持在10%以下，且波長為320 nm至400 nm的光線之平均穿透率維持在5%以下。此外，由圖3可知，添加藍色顏料的實例2以及對照例2的濾光紡織品在400 nm至500 nm的波長範圍內相較於其他波長範圍有較佳的光線穿透率。另外，添加紅色顏料的實例3以及對照例3的濾光紡織品則是在550 nm至700 nm的波長範圍內相較於其他波長範圍有較佳的光線穿透率。

實驗例三

為了解添加顏料之濾光紡織品對於可見光光線的吸收效果，以下特以實例1、實例2以及實例3之濾光紡織品作此實驗例。另外，圖4是實例1、實例2以及實例3之濾光紡織品之穿透能量對波長的關係圖。請參考表3以及圖4。

由表3以及圖4可知，以添加不同顏料的實例1之濾光紡織品來說，在可見光之波長範圍內，穿透率最大的波長之穿透率為37.2%。而且，穿透過實例1之濾光紡織品的所有可見光之能量為130.6 W/m²。以添加藍色顏料的實例2之濾光紡織品來說，其可以讓400 nm至500 nm之波長穿透過，並且吸收其他範圍之波長。另外，以添加紅色顏料的實例3之濾光紡織品來說，其可以讓550 nm至700 nm之波長穿透過，並且吸收其他範圍之波長。由此可知，添加不同顏料的濾光材料可以讓不同波長之能量穿透濾光紡織品。因此，設計者便可以針對不同的需求添加所需的顏料，以達特定之功能。

實驗例四

在此實驗例中，另以實例4之濾光紡織品作染色堅牢度的評估。

在上述表4之中，水洗牢度是以AATCC61標準測試程序來進行測試。摩擦牢度是以AATCC8標準測試程序來進行測試。由上述實驗例可知，實例4之濾光紡織品的水洗牢度以及摩擦牢度都相當優良。

綜上所述，本發明之濾光材料具有良好的濾光效果。而且，應用此濾光材料之濾光紡織品對於波長為320 nm至400 nm的光線穿透率小於5%。並且，透過鹵化銀的應用，可以讓濾光紡織品對於波長為360 nm至400 nm之間的光線穿透率小於10%。在不需要提升濾光材料中含氧化鋅奈米顆粒之含量的情況下，就可以提升濾光紡織品對於紫外光線的遮蔽效果。更值得一提的是，本發明之濾光紡織品可以藉由添加色料之濾光材料，讓特定波長的可見光光線穿透，而達到特別的使用效果。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

102．．．濾光材料

104．．．紡織基材

100a、100b．．．濾光紡織品

圖1為本發明一實施例之濾光紡織品的部分區域立體示意圖。

圖2繪示本發明另一實施例之濾光紡織品的部分區域立體示意圖。

圖3繪示實例1至3以及對照例1至3之濾光紡織品的穿透率對波長的關係圖。

圖4繪示實例1至3之濾光紡織品之穿透能量對波長的關係圖。

102．．．濾光材料

104．．．紡織基材

100a．．．濾光紡織品

Claims (19)

1. 一種濾光材料，其包括：一含氧化鋅奈米顆粒，其含量為0.3~0.8wt%；鹵化銀，其含量為0.025~0.05wt%；以及一紫外線吸收劑，其含量為1~2wt%，其吸收波長範圍介於280nm至400nm之間的紫外線光線，該紫外線吸收劑包括苯并三唑類紫外線吸收劑、二苯甲酮類紫外線吸收劑或是三氮井類紫外線吸收劑，其中該濾光材料遮蔽紫外線光線並且使可見光光線通過，且該濾光材料吸收360~400nm的光線。
2. 如申請專利範圍第1項所述之濾光材料，其中該含氧化鋅奈米顆粒的成分包括氧化鋅、氧化鋅銀或是其組合。
3. 如申請專利範圍第1項所述之濾光材料，其中該含氧化鋅奈米顆粒的粒徑為70~200nm。
4. 如申請專利範圍第1項所述之濾光材料，其中該鹵化銀包括溴化銀、碘化銀或是其組合。
5. 如申請專利範圍第1項所述之濾光材料，更包括一色料，其含量為大於0wt%且小於等於10wt%。
6. 如申請專利範圍第5項所述之濾光材料，其中該色料包括一顏料、一分散性染料或是一酸性染料。
7. 一種濾光紡織品，包括：一紡織基材；以及一濾光材料，施於所述紡織基材的表面，其中該濾光材料包括： 一含氧化鋅奈米顆粒，其含量為0.3~0.8wt%；鹵化銀，其含量為0.025~0.05wt%；以及一紫外線吸收劑，其含量為1~2wt%，其吸收波長範圍介於280nm至400nm之間的紫外線光線，該濾光材料之該紫外線吸收劑包括苯并三唑類紫外線吸收劑、二苯甲酮類紫外線吸收劑或是三氮井類紫外線吸收劑，其中該濾光材料遮蔽紫外線光線並且使可見光光線通過。
8. 如申請專利範圍第7項所述之濾光紡織品，其中該濾光材料之該含氧化鋅奈米顆粒的成分包括氧化鋅、氧化鋅銀或是其組合。
9. 如申請專利範圍第7項所述之濾光紡織品，其中該濾光材料之該含氧化鋅奈米顆粒的粒徑為70~200nm。
10. 如申請專利範圍第7項所述之濾光紡織品，其中紡織基材的成分包括聚酯類化合物、聚醯胺類化合物或聚烯類化合物。
11. 如申請專利範圍第7項所述之濾光紡織品，其中該濾光紡織品之單位面積重量為120~200g/m²。
12. 如申請專利範圍第7項所述之濾光紡織品，其中該濾光紡織品之紫外線保護係數大於50。
13. 如申請專利範圍第7項所述之濾光紡織品，其中該濾光紡織品之紫外線保護係數介於50~100。
14. 如申請專利範圍第7項所述之濾光紡織品，其中該濾光紡織品於波長範圍320nm至400nm之間的光線穿 透率小於5%。
15. 如申請專利範圍第7項所述之濾光紡織品，其中該濾光紡織品於波長範圍360nm至400nm之間的光線穿透率小於10%。
16. 如申請專利範圍第7項所述之濾光紡織品，其中該濾光材料更包括一色料，其含量為大於0wt%且小於等於10wt%。
17. 如申請專利範圍第16項所述之濾光紡織品，其中該濾光紡織品於波長範圍400nm至500nm之間的穿透能量介於30~50W/m²。
18. 如申請專利範圍第16項所述之濾光紡織品，其中該濾光紡織品於波長範圍550nm至700nm之間的穿透能量介於50~70W/m²。
19. 如申請專利範圍第16項所述之濾光紡織品，其中該色料包括一顏料、一分散性染料或是一酸性染料。