红外线反射纤维及其制备方法与流程

1.本揭露内容是有关于一种纺织材料及其制备方法，且特别是有关于一种红外线反射纤维及其制备方法。


背景技术：

2.在全球化的趋势下，纺织产业正面临强大的竞争压力，纺织业者必须不断地研发新的技术与多元化的产品，才能面对全世界的竞争。
3.近年来，受到温室效应及全球暖化的影响，平均气温不断地升高。面对日渐炎热的气候，各种遮阳织物更加着重于光线的阻挡以及热能的反射，以提升隔热效果并达到保护的作用。此外，由于深色织物为现今的时尚趋势。因此，如何有效提升织物的热隔绝性，尤其是深色织物的热隔绝性，便成为目前相当重要的议题。


技术实现要素：

4.本揭露的一实施态样为红外线反射纤维，其适于应用于深色织物。
5.根据本揭露一实施方式，红外线反射纤维包括76.0重量份至88.5重量份的载体、1.8重量份至4.0重量份的红外线反射组成物、2.5重量份至7.5重量份的含二氧化钛组成物以及6.0重量份至16.0重量份的调色组成物。载体包括聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，pet)。当红外线反射组成物以5.0wt％至7.5wt％的含量与余量的载体混合并制作成第一纤维时，第一纤维的最大红外线反射率介于61％至70％间。
6.在本揭露一实施方式中，红外线反射组成物包括74重量份至78重量份的基材粉体、18重量份至22重量份的红外线反射色料以及2重量份至6重量份的添加剂。
7.在本揭露一实施方式中，基材粉体包括聚对苯二甲酸丁二酯(polybutylene terephthalate，pbt)。
8.在本揭露一实施方式中，红外线反射色料包括钛-镍-锑金属复合材料。
9.在本揭露一实施方式中，当红外线反射色料以1.0wt％至1.5wt％的含量与余量的载体混合以形成第二纤维时，第二纤维的红外线反射率介于64％至70％间。
10.在本揭露一实施方式中，红外线反射组成物包括铬-铁金属复合材料。
11.在本揭露一实施方式中，当红外线反射色料以1.0wt％至1.5wt％的含量与余量的载体混合以形成第三纤维时，第三纤维的红外线反射率介于61％至63％间。
12.在本揭露一实施方式中，添加剂包括石蜡系分散剂以及热安定剂。
13.在本揭露一实施方式中，红外线反射色料的粒径介于150纳米至250纳米间。
14.在本揭露一实施方式中，含二氧化钛组成物中的二氧化钛为金红石型(rutile)。
15.在本揭露一实施方式中，调色组成物包括74重量份至78重量份的基材粉体、18重量份至22重量份调色色料以及2重量份至6重量份的添加剂。
16.在本揭露一实施方式中，调色色料的粒径介于150纳米至500纳米间。
17.本揭露的另一实施态样为红外线反射纤维的制备方法。
18.根据本揭露一实施方式，红外线反射纤维的制备方法包括以下步骤。将1.8重量份至4.0重量份的红外线反射组成物、2.5重量份至7.5重量份的含二氧化钛组成物、6.0重量份至16.0重量份的调色组成物以及76.0重量份至88.5重量份的载体混合，其中当红外线反射组成物以5.0wt％至7.5wt％的含量与余量的载体混合并制作成第一纤维时，第一纤维的最大红外线反射率介于61％至70％间。
19.根据本揭露一实施方式，红外线反射组成物的制备方法包括以下步骤。对红外线反射色料进行液态研磨步骤。于液态研磨步骤后，进行干燥步骤，以形成经细化的红外线反射色料。将74重量份至78重量份的基材粉体、18重量份至22重量份的经细化的红外线反射色料以及2重量份至6重量份的添加剂均匀混合，以得到红外线反射组成物。
20.根据本揭露一实施方式，经细化的红外线反射色料的粒径介于150纳米至250纳米间。
21.根据本揭露一实施方式，液态研磨步骤包括以下步骤。将65重量份至80重量份的水、20重量份至30重量份的红外线反射色料以及1重量份至2重量份的液态分散剂混合。以行星式球磨机在100rpm至300rpm的转速下研磨4.5小时至5.5小时。
22.根据本揭露一实施方式，含二氧化钛组成物的制备方法包括以下步骤。对二氧化钛进行液态研磨步骤。于液态研磨步骤后，进行干燥步骤，以形成经细化的二氧化钛。将74重量份至78重量份的基材粉体、18重量份至22重量份的经细化的二氧化钛以及2重量份至6重量份的添加剂均匀混合，以得到含二氧化钛组成物。
23.根据本揭露一实施方式，经细化的二氧化钛的粒径介于150纳米至250纳米间。
24.根据本揭露一实施方式，液态研磨步骤包括以下步骤。将65重量份至80重量份的水、20重量份至30重量份的二氧化钛以及1重量份至2重量份的液态分散剂混合。以行星式球磨机在100rpm至300rpm的转速下研磨4.5小时至5.5小时。
25.根据本揭露一实施方式，调色组成物的制备方法包括以下步骤。将74重量份至78重量份的基材粉体、18重量份至22重量份的调色色料以及2重量份至6重量份的添加剂均匀混合，以得到调色组成物。
26.根据本揭露上述实施方式，透过将载体、红外线反射组成物、含二氧化钛组成物以及调色组成物以适当的比例混合，以制备出同时具有低明度及高红外线反射率的红外线反射纤维。因此，使用所述红外线反射纤维所制得的深色织物具有好的热隔绝效果。
具体实施方式
27.以下将以附图揭露本揭露的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本揭露。也就是说，在本揭露部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的，因此不应用以限制本揭露。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。另外，为了便于读者观看，附图中各元件的尺寸并非依实际比例绘示。
28.本揭露内容提供一种红外线反射纤维及其制备方法。透过将载体、红外线反射组成物、含二氧化钛组成物以及调色组成物以适当的比例均匀地混合，以制备出同时具有低明度及高红外线反射率的红外线反射纤维，从而制得具有良好热隔绝效果的深色织物。
29.本揭露的红外线反射纤维的制备方法包括将76.0重量份至88.5重量份的载体、
1.8重量份至4.0重量份的红外线反射组成物、2.5重量份至7.5重量份的含二氧化钛组成物以及6.0重量份至16.0重量份的调色组成物混合，以形成深色且具有高红外线反射率的红外线反射纤维。应了解到，本揭露所提及的“红外线”是指波长介于700纳米至1600纳米间的长波长辐射，亦称做“近红外线”。
30.以下将针对红外线反射纤维中的各成分以及红外线反射纤维进行详细说明。
31.<载体>
32.载体包括聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，pet)。在一些实施方式中，载体可还包括聚对苯二甲酸丁二酯(polybutylene terephthalate，pbt)或其他聚酯。换句话说，载体可为单一成分或多种成分的混合物。
33.<红外线反射组成物>
34.红外线反射组成物配置以提升本揭露的红外线反射纤维的红外线反射率。具体而言，当红外线反射组成物以5.0wt％至7.5wt％的含量与余量的载体混合并制作成第一纤维时，第一纤维及由其所制造的织物的最大红外线反射率介于61％至70％间。在一些实施方式中，红外线反射组成物可包括74重量份至78重量份的基材粉体、18重量份至22重量份的红外线反射色料以及2重量份至6重量份的添加剂。
35.在一些实施方式中，基材粉体可包括聚对苯二甲酸丁二酯。在一些实施方式中，基材粉体可还包括聚对苯二甲酸乙二酯或其他聚酯。换句话说，基材粉体可为单一成分或多种成分的混合物。
36.在一些实施方式中，红外线反射色料可为黄色红外线反射色料，且黄色红外线反射色料可包括钛-镍-锑金属复合材料，从而提升以其所制得的纤维的红外线反射率。具体而言，当黄色红外线反射色料以1.0wt％至1.5wt％的含量与余量的载体混合以形成第二纤维时，第二纤维及由其所制造的织物的最大红外线反射率可介于64％至70％间。在一些实施方式中，第二纤维及由其所制造的织物在l*a*b*色彩空间中的l*值可介于88.2至88.9间，a*值可介于-7.5至-0.7间，且b*值可介于28.4至33.3间，显示其颜色为黄色。在一些实施方式中，第二纤维的纤维规格可介于50d/24f至300d/144f间，且其纤维强度可大于3.0g/d以上，以符合工业标准。
37.在一些实施方式中，红外线反射色料可为黑色红外线反射色料，且黑色红外线反射色料可包括铬-铁金属复合材料，从而提升以其所制得的纤维的红外线反射率。具体而言，当黑色红外线反射色料以1.0wt％至1.5wt％的含量与余量的载体混合以形成第三纤维时，第三纤维及由其所制造的织物的最大红外线反射率可介于61％至63％间。在一些实施方式中，第三纤维及由其所制造的织物在l*a*b*色彩空间中的l*值可介于44.0至50.0间，a*值可介于3.5至3.8间，且b*值可介于5.4至5.7间，显示其颜色为黑色。在一些实施方式中，第三纤维的纤维规格可介于50d/24f至300d/144f间，且其纤维强度可大于3.0g/d以上，以符合工业标准。
38.在一些实施方式中，添加剂可包括石蜡系分散剂以及热安定剂。石蜡系分散剂可使得基材粉体及红外线反射色料均匀地分散，而热安定剂可防止红外线反射色料在高温下发生裂解。在一些实施方式中，石蜡系分散剂例如是d1841e(商品名，购自瑞士远东股份有限公司)。在一些实施方式中，热安定剂例如是eversorb90(商品名，购自永光化学工业股份有限公司)或eversorb12(商品名，购自永光化学工业股份有限公司)。
39.在以下叙述中，将说明红外线反射组成物的制备方法。
40.首先，对红外线反射色料进行液态研磨步骤。在一些实施方式中，液态研磨步骤包括将65重量份至80重量份的水、20重量份至30重量份的红外线反射色料以及1重量份至2重量份的液态分散剂混合，并以行星式球磨机在100rpm至300rpm的转速下研磨4.5小时至5.5小时，在一些实施方式中，液态分散剂可包括非离子型分散剂。在一些实施方式中，行星式球磨机例如是行星锆珠研磨机。
41.接着，于液态研磨步骤后，进行干燥步骤，以形成经细化的红外线反射色料。在一些实施方式中，经细化的红外线反射色料的粒径可介于150纳米至250纳米间。在一些实施方式中，干燥温度可介于100℃至110℃间，且干燥时间可介于7.5小时至8.5小时间。
42.随后，将74重量份至78重量份的基材粉体、18重量份至22重量份的经细化的红外线反射色料以及2重量份至6重量份的添加剂均匀混合，以得到红外线反射组成物。在一些实施方式中，可进一步对红外线反射组成物进行混练制程，使其成为母粒(塑胶粒)的型态，以提升储存便利性。在一些实施方式中，混练制程的温度可介于230℃至280℃间。在一些实施方式中，螺杆的转速可介于200rpm至300rpm间。
43.<含二氧化钛组成物>
44.含二氧化钛组成物配置以提升本揭露的红外线反射纤维的红外线反射率。在一些实施方式中，含二氧化钛组中的二氧化钛可为金红石型(rutile)，从而提升以其所制得的纤维的红外线反射率。具体而言，当二氧化钛以1.0wt％的含量与余量的载体混合以形成第四纤维时，第四纤维及由其所制造的织物的最大红外线反射率可为72％。在一些实施方式中，第四纤维及由其所制造的织物在l*a*b*色彩空间中的l*值可为95.3，a*值可为-0.4，且b*值可为2.4，显示其颜色为白色。在一些实施方式中，第四纤维的纤维规格可介于50d/24f至300d/144f间，且其纤维强度可大于3.0g/d以上，以符合工业标准。
45.在以下叙述中，将说明含二氧化钛组成物的制备方法。
46.首先，对二氧化钛进行液态研磨步骤。在一些实施方式中，液态研磨步骤包括将65重量份至80重量份的水、20重量份至30重量份的二氧化钛以及1重量份至2重量份的液态分散剂混合，并以行星式球磨机在100rpm至300rpm的转速下研磨4.5小时至5.5小时，在一些实施方式中，液态分散剂可包括非离子型分散剂。在一些实施方式中，行星式球磨机例如是行星锆珠研磨机。
47.接着，于液态研磨步骤后，进行干燥步骤，以形成经细化的二氧化钛，在一些实施方式中，经细化的二氧化钛的粒径可介于150纳米至250纳米间。在一些实施方式中，干燥温度可介于100℃至110℃间，且干燥时间可介于7.5小时至8.5小时间。
48.随后，将74重量份至78重量份的基材粉体、18重量份至22重量份的经细化的二氧化钛以及2重量份至6重量份的添加剂均匀混合，以得到含二氧化钛组成物。在一些实施方式中，可进一步对含二氧化钛组成物进行混练制程，使其成为母粒(塑胶粒)的型态，以提升储存便利性。在一些实施方式中，混练制程的温度可介于230℃至280℃间。在一些实施方式中，螺杆的转速可介于200rpm至300rpm间。
49.<调色组成物>
50.调色组成物配置以使本揭露的红外线反射纤维具有较低的明度，从而显示较深色的颜色。在一些实施方式中，调色组成物可包括74重量份至78重量份的基材粉体、18重量份
至22重量份的调色色料以及2重量份至6重量份的添加剂。
51.在一些实施方式中，基材粉体可包括聚对苯二甲酸丁二酯。在一些实施方式中，基材粉体可还包括聚对苯二甲酸乙二酯或其他聚酯。换句话说，基材粉体可为单一成分或多种成分的混合物。
52.在一些实施方式中，调色色料可包括黄色调色色料、红色调色色料、蓝色调色色料、绿色调色色料以及紫色调色色料。在一些实施方式中，调色色料的粒径可介于150纳米至500纳米间。当上述调色色料各自以1.0wt％的含量分别与余量的载体混合以形成相对应的纤维时，各纤维在l*a*b*色彩空间中的l*a*b*值、最大红外线反射率、纤维规格以及纤维强度如表一所示。
53.表一
[0054][0055][0056]
由表一的l*a*b*值可知，当黄色调色色料、红色调色色料、蓝色调色色料、绿色调色色料以及紫色调色色料各自以1.0wt％的含量分别与余量的载体混合以形成相对应的纤维时，各纤维所显示的颜色分别为黄色、红色、蓝色、绿色以及紫色。此外，各纤维可具良好的最大红外线反射率以及符合工业标准的纤维规格与纤维强度。
[0057]
在一些实施方式中，添加剂可包括石蜡系分散剂以及热安定剂。石蜡系分散剂可使得基材粉体及红外线反射色料均匀地分散，而热安定剂可防止红外线反射色料在高温下发生裂解。在一些实施方式中，石蜡系分散剂例如是d1841e(商品名，购自瑞士远东股份有限公司)。在一些实施方式中，热安定剂例如是eversorb90(商品名，购自永光化学工业股份有限公司)或eversorb12(商品名，购自永光化学工业股份有限公司)。
[0058]
在以下叙述中，将说明调色组成物的制备方法。
[0059]
将74重量份至78重量份的基材粉体、18重量份至22重量份的调色色料以及2重量份至6重量份的添加剂均匀混合，以得到调色组成物。在一些实施方式中，可进一步对调色组成物进行混练制程，使其成为母粒(塑胶粒)的型态，以提升储存便利性。在一些实施方式
中，混练制程的温度可介于230℃至280℃间。在一些实施方式中，螺杆的转速可介于200rpm至300rpm间。在一些实施方式中，调色色料可具有介于150纳米至500纳米间的粒径。
[0060]
<红外线反射纤维>
[0061]
本揭露接着将76.0重量份至88.5重量份的载体、1.8重量份至4.0重量份的红外线反射组成物、2.5重量份至7.5重量份的含二氧化钛组成物以及6.0重量份至16.0重量份的调色组成物混合，并进行熔融纺丝步骤，以得到深色且具有高红外线反射率的红外线反射纤维。在一些实施方式中，熔融纺丝步骤的纺丝温度可介于280℃至290℃间。在一些实施方式中，熔融纺丝步骤的纺织速度可大于等于2500m/min。
[0062]
在一些实施方式中，红外线反射纤维可例如是单组份纤维。在其他实施方式中，红外线反射纤维可例如是芯鞘型纤维。在一些实施方式中，红外线反射纤维的纤维规格可介于50d/24f至300d/144f间，且其纤维强度可大于3.0g/d以上，以符合工业标准。
[0063]
在以下叙述中，将列举多个比较例及实施例以验证本揭露的功效。各比较例及实施例的成分与含量如表二所示，其中比较例1至比较例12及实施例1至实施例8为单组份纤维，而实施例9为芯鞘重量比为50/50的芯鞘型纤维。应了解到，各比较例及实施例中的载体、红外线反射组成物、含二氧化钛组成物及/或调色组成物是透过前述成分与方法制备而成。举例而言，当红外线反射组成物标示为“黄色”时，代表其是使用前述黄色红外线反射色料制备而成，而当调色组成物标示为“黄色 红色 紫色”时，代表其是使用前述黄色、红色以及紫色调色色料制备而成。
[0064]
表二
[0065]
[0066][0067]
注：括号内为含量，其单位为重量份
[0068]
<实验例1：纤维的l*a*b*值、最大红外线反射率以及织物的表面温度变化测试>
[0069]
在本实验例中，将上述各实施例及比较例的纤维分别制成织物以进行l*a*b*值、最大红外线反射率及表面温度变化测试。在表面温度变化测试中，测试条件是以功率为500
瓦且波长为750纳米的卤素灯以100公分的垂直距离对织物进行历时10分钟的照射。测试结果如表三所示。
[0070]
表三
[0071]
[0072][0073]
首先，由实施例1至实施例3在l*a*b*色彩空间中的l*a*b*值可知，当3.0重量份至4.0重量份的红外线反射组成物、5.0重量份的含二氧化钛组成物、15.0重量份至16.0重量份的调色组成物以及76.0重量份的载体混合并制作成红外线反射纤维时，红外线反射纤维的颜色为深黑紫色，且其l*值介于19.4至22.7间，显示具有较低的明度(即较深的颜色)。此外，实施例1至实施例3的最大红外线反射率介于72％至74％间，显示具有良好的红外线反射率。另外，以实施例1至实施例3所分别制得的织物的表面温度变化小，显示具有良好的热隔绝效果。
[0074]
接着，由实施例4至实施例7在l*a*b*色彩空间中的l*a*b*值可知，当3.0重量份的红外线反射组成物、2.5重量份至7.5重量份的含二氧化钛组成物、6.0重量份至8.5重量份的调色组成物以及81.0重量份至88.5重量份的载体混合并制作成红外线反射纤维时，红外线反射纤维的颜色为深黑绿色，且其l*值介于22.7至26.6间，显示具有较低的明度(即较深的颜色)。此外，实施例4至实施例7的最大红外线反射率介于67％至75％间，显示具有良好的红外线反射率。另外，以实施例4至实施例7所分别制得的织物的表面温度变化小，显示具有良好的热隔绝效果。
[0075]
再来，由实施例8在l*a*b*色彩空间中的l*a*b*值可知，当3.0重量份的红外线反射组成物、4.0重量份的含二氧化钛组成物、11.0重量份的调色组成物以及82.0重量份的载体混合并制作成红外线反射纤维时，红外线反射纤维为深黑色，且其l*值为22.0，显示具有较低的明度(即较深的颜色)。此外，实施例8的最大红外线反射率为73％，显示具有良好的红外线反射率。另外，以实施例8所制得的织物的表面温度变化小，显示具有良好的热隔绝效果。
[0076]
最后，实施例9为芯鞘型纤维，其红外线反射组成物配置于芯层，其含二氧化钛组成物配置于鞘层，且其调色组成物同时配置于芯层及鞘层。由实施例9在l*a*b*色彩空间中的l*a*b*值可知，当1.80重量份的红外线反射组成物、11.25重量份的调色组成物以及84.45重量份的载体混合并制作成红外线反射纤维时，红外线反射纤维的颜色为深黑色，且其l*值18.6，显示具有较低的明度(即较深的颜色)。此外，实施例9的最大红外线反射率为
76％，显示具有良好的红外线反射率。另外，以实施例9所制得的织物的表面温度变化小，显示具有良好的热隔绝效果。
[0077]
另一方面，由比较例1至比较例2在l*a*b*色彩空间中的l*a*b*值可知，单纯以常规聚酯所制得的纤维具有较大的明度，无法显示深色的颜色；由比较例3至比较例12在l*a*b*色彩空间中的l*a*b*值可知，仅添加红外线反射组成物、含二氧化钛组成物及调色组成物中的一者所制得的纤维亦具有较大的明度，无法显示深色的颜色。
[0078]
<实验例2：织物的耐洗牢度、耐汗牢度以及耐日光牢度测试>
[0079]
将实施例2、6、8及9的纤维分别制成织物，并对织物进行耐洗牢度、耐汗牢度以及耐日光牢度测试，其中耐洗牢度的测试是使用aatcc 61-2010 2a测试方法，耐汗牢度的测试是使用aatcc 15测试方法，而耐日光牢度的测试是使用aatcc 16.2测试方法。测试结果显示，由上述各实施例所制得的织物对羊毛、压克力、特多龙、尼龙、棉以及醋酸的耐洗牢度及耐汗牢度皆可达到4级至5级的标准，且由上述各实施例所制得的织物的耐日光牢度可达到4级以上的标准。由此可知，由上述各实施例所制得的织物对羊毛、压克力、特多龙、尼龙、棉以及醋酸皆几乎不发生颜色转移，且其在耐日光牢度测试后几乎可维持其原本的颜色，符合使用者的需求。
[0080]
根据本揭露上述实施方式，本揭露透过分别制备出红外线反射组成物、含二氧化钛组成物以及调色组成物，并以适当的比例将其与载体均匀地混合，可得到同时具有低明度及高红外线反射率的红外线反射纤维，从而可使用其制得具有良好热隔绝效果的深色织物。
[0081]
虽然本揭露已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本揭露，任何熟悉此技艺者，在不脱离本揭露的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本揭露的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。