TWI586858B - 紅外線反射纖維及紅外線反射纖維的製作方法 - Google Patents
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Description
本發明是相關於一種紅外線反射纖維及紅外線反射纖維的製作方法,尤指一種可減少纖維在陽光照射下溫度上升幅度的紅外線反射纖維及紅外線反射纖維的製作方法。
習知黑色纖維通常是利用黑色染劑將纖維染黑所形成,但缺點是有些黑色染劑會對人體健康造成危害,此外,製作習知黑色纖維的過程中生成的大量有機溶劑廢液對環境也會造成較大的汙染。
為了改善上述問題,先前技術利用碳黑粒子取代黑色染劑來形成黑色纖維,但缺點是碳黑粒子會吸收太陽光中的紅外線而使得溫度容易上升,所以加入碳黑粒子的習知黑色纖維所製成的衣物在陽光下會讓使用者感覺不涼爽。
本發明之目的在於提供一種可減少纖維在陽光照射下溫度上升幅度的紅外線反射纖維及紅外線反射纖維的製作方法,以解決先前技術的問題。
本發明紅外線反射纖維包含一高分子樹脂基質以及一紅外線反射材料。該高分子樹脂基質是選自於由聚酯樹脂、聚烯烴樹脂、聚丙烯腈樹脂、聚醯胺樹脂以及纖維素所組成的群組的材料所形成,該紅外線反射材料包含複數個紅外線反射微粒分散在該高分子樹脂基質中,其中該紅外線反射材料是選自於由鐵鉻氧化物、鐵鉻鈷氧化物、鐵鉻鎳氧化物、鈷銅鋁錳氧化物以及鑭鍶鈣錳氧化物所組成的群組。該紅外線反射材料在該紅外線反射纖維中的重量百分比是介於0.5%和5%之間,而該複數個紅外線反射微粒的平均粒徑是介於500奈米和3微米之間。該紅外線反射纖維於CIELAB中的明度是介於20和50之間。
在本發明紅外線反射纖維的一實施例中,該紅外線反射纖維另包含複數個碳黑微粒,其中碳黑微粒和紅外線反射材料的重量比值是小於等於1。
在本發明紅外線反射纖維的一實施例中,該複數個紅外線反射微粒是分散於該紅外線反射纖維的鞘部,該複數個碳黑微粒是分散於該紅外線反射纖維的芯部。
在本發明紅外線反射纖維的一實施例中,該紅外線反射纖維是黑色纖維或灰黑色纖維。
本發明紅外線反射纖維的製作方法包含混合一第一高分子樹脂材料和一紅外線反射材料濃縮物,其中該第一高分子樹脂材料是選自於由聚酯樹脂、聚烯烴樹脂、聚丙烯腈樹脂、聚醯胺樹脂以及纖維素所組成的群組,該紅外線反射材料濃縮物包含一第二高分子樹脂材料及一紅外線反射材料,該紅外線反射材料包含複數個紅外線反射微粒,且該紅外線反射材料是選自於由鐵鉻氧化物、鐵鉻鈷氧化物、鐵鉻鎳氧化物、鈷銅鋁錳氧化物以及鑭鍶鈣錳氧化物所組成的群組,該紅外線反射材料在該紅外線反射材料濃縮物中的重量百分比是介於1%至30%之間;以及將混合後之該第一高分子樹脂材料和該紅外線反射材料濃縮物進行抽絲以形成一紅外線反射纖維,其中,該紅外線反射材料在該紅外線反射纖維中的重量百分比是介於0.5%和5%之間。
在本發明紅外線反射纖維的製作方法的一實施例中,該紅外線反射材料濃縮物是於該第二高分子樹脂材料聚合時將該紅外線反射材料和該第二高分子樹脂材料混合所形成,該第二高分子樹脂材料是選自於由聚酯樹脂、聚丙烯腈樹脂、聚醯胺樹脂所組成的群組。
在本發明紅外線反射纖維的製作方法的一實施例中,該紅外線反射材料濃縮物是將該紅外線反射材料和該第二高分子樹脂材料混煉所形成,該第二高分子樹脂材料是選自於由聚酯樹脂、聚烯烴樹脂、聚丙烯腈樹脂、聚醯胺樹脂以及纖維素所組成的群組。
在本發明紅外線反射纖維的製作方法的一實施例中,混合該第一高分子樹脂材料和該紅外線反射材料濃縮物,是為混合該第一高分子樹脂材料、該紅外線反射材料濃縮物和一碳黑材料,該碳黑材料包含複數個碳黑微粒,而該碳黑材料和紅外線反射材料的重量比值是小於等於1。
在本發明紅外線反射纖維的製作方法的一實施例中,該紅外線反射纖維是由芯鞘式抽絲法所形成,該複數個紅外線反射微粒是分散於該紅外線反射纖維的鞘部,該複數個碳黑微粒是分散於該紅外線反射纖維的芯部。
相較於先前技術,本發明紅外線反射纖維中添加的紅外線反射微粒可有效反射紅外線,減少纖維在陽光照射下的溫度上升幅度,改善習知黑色纖維製成的衣物在陽光下會讓使用者感覺不涼爽的缺點。
請參考第1圖。第1圖是本發明紅外線反射纖維的製作方法的示意圖。如第1圖所示,本發明紅外線反射纖維的製作方法是先混合一第一高分子樹脂材料110和一紅外線反射材料濃縮物120。第一高分子樹脂材料110可以是選自於由聚酯樹脂、聚烯烴樹脂、聚丙烯腈樹脂、聚醯胺樹脂以及纖維素所組成的群組,但本發明不以此為限。紅外線反射材料濃縮物120包含一第二高分子樹脂材料及一紅外線反射材料,紅外線反射材料包含複數個紅外線反射微粒,且紅外線反射材料可以是選自於由鐵鉻氧化物、鐵鉻鈷氧化物、鐵鉻鎳氧化物、鈷銅鋁錳氧化物以及鑭鍶鈣錳氧化物所組成的群組,但本發明不以此為限。之後,將混合後之第一高分子樹脂材料110和紅外線反射材料濃縮物120進行抽絲(例如熔融抽絲或濕式抽絲)以形成一紅外線反射纖維100。
另一方面,紅外線反射材料濃縮物120可藉由在第二高分子樹脂材料聚合時,將紅外線反射材料和第二高分子樹脂材料混合所形成。其中,第二高分子樹脂材料可以是選自於由聚酯樹脂、聚丙烯腈樹脂、聚醯胺樹脂所組成的群組,但本發明不以此為限。
除此之外,紅外線反射材料濃縮物120也可以將紅外線反射材料的粉末和第二高分子樹脂材料混煉所形成,第二高分子樹脂材料可以是選自於由聚酯樹脂、聚烯烴樹脂、聚丙烯腈樹脂、聚醯胺樹脂以及纖維素所組成的群組,但本發明不以此為限。
在本發明紅外線反射纖維製作方法的其他實施例中,紅外線反射材料亦可以和第一高分子樹脂材料110直接混合後抽絲以形成紅外線反射纖維,或者紅外線反射材料亦可以在第一高分子樹脂材料110聚合時加入第一高分子樹脂材料110中,再進行抽絲以形成紅外線反射纖維。
請參考第2圖。第2圖是本發明紅外線反射纖維之第一實施例的剖面圖。如第2圖所示,紅外線反射纖維100包含一高分子樹脂基質112以及紅外線反射材料。其中,高分子樹脂基質112是由上述第一高分子樹脂材料110進行抽絲所形成,且高分子樹脂基質112是呈絲狀。紅外線反射材料包含的複數個紅外線反射微粒122分散在高分子樹脂基質112中。在本發明實施例中,複數個紅外線反射微粒122的平均粒徑是介於500奈米和3微米之間。
本發明紅外線反射纖維可另包含碳黑材料。換句話說,本發明紅外線反射纖維的製作方法,可為混合第一高分子樹脂材料110、紅外線反射材料濃縮物120和一碳黑材料,並將混合後之第一高分子樹脂材料110、紅外線反射材料濃縮物120和碳黑材料進行抽絲以形成紅外線反射纖維。請參考第3圖。第3圖是本發明紅外線反射纖維之第二實施例的剖面圖。如第3圖所示,本發明紅外線反射纖維100a除了包含第2圖之高分子樹脂基質112及紅外線反射材料外,本發明紅外線反射纖維100a還包含碳黑材料130。其中,碳黑材料130包含複數個碳黑微粒132分散在高分子樹脂基質112中。在本發明紅外線反射纖維中,碳黑材料和紅外線反射材料的重量比值是小於等於1。
另外,本發明紅外線反射纖維也可由芯鞘式抽絲法所形成。請參考第4圖。第4圖是本發明紅外線反射纖維之第三實施例的剖面圖。如第4圖所示,經芯鞘式抽絲法形成的紅外線反射纖維100b具有芯部102和鞘部104。紅外線反射纖維100b的鞘部104具有複數個紅外線反射微粒122分散於高分子樹脂基質112中,紅外線反射纖維100b的芯部102具有複數個碳黑微粒132分散於高分子樹脂基質112中。換句話說,本發明紅外線反射纖維100b中的複數個紅外線反射微粒122是分散於靠近高分子樹脂基質112的表面之位置。另一方面,本發明紅外線反射纖維100b的鞘部並不限於第4圖中的形狀,本發明紅外線反射纖維100b的鞘部可以視設計需求而有不同形狀。
在本發明紅外線反射纖維100的製作方法中,紅外線反射材料在紅外線反射材料濃縮物120中的重量百分比是介於1%至30%之間,而紅外線反射材料在紅外線反射纖維100中的重量百分比是介於0.5%和5%之間。請參考表一。表一是量測習知黑色纖維和本發明紅外線反射纖維100、100a、100b所製成的布料之色調以及紅外線反射率的結果。色調的描述方式是利用國際照明委員會(CIE)提出的CIELAB色彩空間來表示,其中,L*是指色彩的明度(黑色為0,白色為100),a*是介於綠色與紅色之間的綠紅值(綠色為負值,紅色為正值),b*是介於藍色與黃色之間的藍黃值(藍色為負值,黃色為正值)。紅外線反射率是依據日本工業標準(Japanese Industrial Standards, JIS)中JIS R3106的規定所量測,計算之波長範圍由780 nm到2100 nm。在比較例1中,習知黑色纖維包含重量百分比為約1%的碳黑材料,經量測後習知黑色纖維的明度為20.01,綠紅值為-0.6,藍黃值為-2.03,紅外線反射率為3.03%。在實施例1中的布料是由本發明第一實施例的紅外線反射纖維所製成,且紅外線反射纖維包含重量百分比為2%的鐵鉻氧化物,經量測後實施例1之布料的明度為41.22,綠紅值為0.58,藍黃值為-0.12,紅外線反射率為28.60%。在實施例2中的布料是由本發明第二實施例的紅外線反射纖維所製成,且紅外線反射纖維包含重量百分比為1%的鐵鉻氧化物以及重量百分比為0.5%的碳黑材料130,經量測後實施例2之布料的明度為26.7,綠紅值為0.28,藍黃值為0.02,紅外線反射率為5.15%。在實施例3中的布料是由本發明第三實施例的紅外線反射纖維所製成,且紅外線反射纖維包含重量百分比為1%的鐵鉻氧化物以及重量百分比為0.5%的碳黑材料130,經量測後實施例3之布料的明度為28.99,綠紅值為0.36,藍黃值為0.3,紅外線反射率為8.03%。 表一
由表一的結果可知,本發明紅外線反射纖維100、100a、100b可根據需求改變紅外線反射纖維中添加的碳黑材料和紅外線反射材料的比例來調整纖維的顏色,而紅外線反射纖維的明度可以是介於20和50之間,本發明紅外線反射纖維100、100a、100b可以是黑色纖維或灰黑色纖維,但本發明不以此為限。另外,本發明紅外線反射纖維100、100a、100b中添加的紅外線反射材料120可以提升本發明紅外線反射纖維的紅外線反射率。
另一方面,將表一中各種纖維製成的布料剪裁為長寬各約7公分,並在陽光下照射30分鐘後用紅外線熱影像分析儀量測布料溫度的變化。在表一的比較例1中,陽光照射30分鐘後布料溫度上升27.90
C。在表一的實施例1中,陽光照射30分鐘後布料溫度上升22.30
C。在表一的實施例2中,陽光照射30分鐘後布料溫度上升26.80
C。在表一的實施例3中,陽光照射30分鐘後布料溫度上升25.40
C。因此,利用添加的紅外線反射材料120來反射紅外線,可使得本發明紅外線反射纖維100在陽光照射下溫度上升的幅度比習知黑色纖維小。
另外,在上述實施例中,本發明利用熔融抽絲所形成的紅外線反射纖維100、100a、100b的抽絲規格為70D/48F,但本發明不以此為限。
本發明紅外線反射材料120也可以和高分子樹脂材料混合形成高分子塗料,並將高分子塗料塗布在纖維表面形成紅外線反射纖維。高分子樹脂材料在纖維表面固化後會變成高分子樹脂基質,而本發明紅外線反射材料120分散在高分子樹脂基質中。由高分子塗料塗布在纖維表面所形成的紅外線反射纖維,也可以提高紅外線反射率並降低纖維在陽光照射下的溫度上升幅度。另外,高分子塗料中可另包含碳黑材料130,並根據需求改變高分子塗料中添加的碳黑材料130和紅外線反射材料120的比例來調整纖維的顏色。
相較於先前技術,本發明紅外線反射纖維中添加的紅外線反射微粒可有效反射紅外線,減少纖維在陽光照射下的溫度上升幅度,改善習知黑色纖維製成的衣物在陽光下會讓使用者感覺不涼爽的缺點。 以上所述僅為本發明之較佳實施例,凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾,皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100‧‧‧紅外線反射纖維
102‧‧‧芯部
104‧‧‧鞘部
110‧‧‧第一高分子樹脂材料
112‧‧‧高分子樹脂基質
120‧‧‧紅外線反射材料濃縮物
122‧‧‧紅外線反射微粒
130‧‧‧碳黑材料
132‧‧‧碳黑微粒
102‧‧‧芯部
104‧‧‧鞘部
110‧‧‧第一高分子樹脂材料
112‧‧‧高分子樹脂基質
120‧‧‧紅外線反射材料濃縮物
122‧‧‧紅外線反射微粒
130‧‧‧碳黑材料
132‧‧‧碳黑微粒
第1圖是本發明紅外線反射纖維的製作方法的示意圖。 第2圖是本發明紅外線反射纖維之第一實施例的剖面圖。 第3圖是本發明紅外線反射纖維之第二實施例的剖面圖。 第4圖是本發明紅外線反射纖維之第三實施例的剖面圖。
100‧‧‧紅外線反射纖維
112‧‧‧高分子樹脂基質
122‧‧‧紅外線反射微粒
Claims (9)
- 一種紅外線反射纖維,包含:一高分子樹脂基質,其中該高分子樹脂基質是選自於由聚酯樹脂、聚烯烴樹脂、聚丙烯腈樹脂、聚醯胺樹脂以及纖維素所組成的群組的材料所形成;以及一紅外線反射材料,包含複數個紅外線反射微粒分散在該高分子樹脂基質中,其中該紅外線反射材料是選自於由鐵鉻氧化物、鐵鉻鈷氧化物、鐵鉻鎳氧化物、鈷銅鋁錳氧化物以及鑭總鈣錳氧化物所組成的群組,且該紅外線反射材料在該紅外線反射纖維中的重量百分比是介於0.5%和5%之間,而該複數個紅外線反射微粒的平均粒徑是介於500奈米和3微米之間;其中,該紅外線反射纖維於CIELAB中的明度是介於20和50之間。
- 如請求項1所述的紅外線反射纖維,另包含複數個碳黑微粒,其中碳黑微粒和紅外線反射材料的重量比值是小於等於1。
- 如請求項1所述的紅外線反射纖維,其中該複數個紅外線反射微粒是分散於該紅外線反射纖維的鞘部,該複數個碳黑微粒是分散於該紅外線反射纖維的芯部。
- 如請求項1所述的紅外線反射纖維,其是黑色纖維或灰黑色纖維。
- 一種紅外線反射纖維的製作方法,包含:混合一第一高分子樹脂材料和一紅外線反射材料濃縮物,其中該第一高 分子樹脂材料是選自於由聚酯樹脂、聚烯烴樹脂、聚丙烯腈樹脂、聚醯胺樹脂以及纖維素所組成的群組,該紅外線反射材料濃縮物包含一第二高分子樹脂材料及一紅外線反射材料,該紅外線反射材料包含複數個紅外線反射微粒,且該紅外線反射材料是選自於由鐵鉻氧化物、鐵鉻鈷氧化物、鐵鉻鎳氧化物、鈷銅鋁錳氧化物以及鑭鍶鈣錳氧化物所組成的群組,該紅外線反射材料在該紅外線反射材料濃縮物中的重量百分比是介於1%至30%之間;以及將混合後之該第一高分子樹脂材料和該紅外線反射材料濃縮物進行抽絲以形成一紅外線反射纖維,其中,該紅外線反射材料在該紅外線反射纖維中的重量百分比是介於0.5%和5%之間。
- 如請求項5所述的製作方法,其中該紅外線反射材料濃縮物是於該第二高分子樹脂材料聚合時將該紅外線反射材料和該第二高分子樹脂材料混合所形成,該第二高分子樹脂材料是選自於由聚酯樹脂、聚丙烯腈樹脂、聚醯胺樹脂所組成的群組。
- 如請求項5所述的製作方法,其中該紅外線反射材料濃縮物是將該紅外線反射材料和該第二高分子樹脂材料混煉所形成,該第二高分子樹脂材料是選自於由聚酯樹脂、聚烯烴樹脂、聚丙烯腈樹脂、聚醯胺樹脂以及纖維素所組成的群組。
- 如請求項5所述的製作方法,其中混合該第一高分子樹脂材料和該紅外線反射材料濃縮物,是為混合該第一高分子樹脂材料、該紅外線反射材料濃縮物和一碳黑材料,該碳黑材料包含複數個碳黑微粒,而該碳黑材料和紅外線 反射材料的重量比值是小於等於1。
- 如請求項8所述的製作方法,其中該紅外線反射纖維是由芯鞘式抽絲法所形成,該複數個紅外線反射微粒是分散於該紅外線反射纖維的鞘部,該複數個碳黑微粒是分散於該紅外線反射纖維的芯部。
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