隔热凉感双效纤维及隔热凉感双效织物的制作方法

1.本发明涉及一种纤维及织物，特别是涉及一种隔热凉感双效纤维及隔热凉感双效织物。


背景技术：

2.由于温室效应的影响，全球的平均温度逐年上升。为了因应气候的变迁，人们对于机能性布料的需求逐渐增加以追求更佳的舒适性，其中，又以具有隔热和凉感功能的机能性布料最受瞩目。
3.为了符合市场上对于隔热和凉感功能的需求，业界开发了一种隔热纱，隔热纱是于纱线的制造过程中添加一隔热材料制得。隔热材料可反射热源所辐射的红外线，因此，在阳光的照射下，隔热纱可阻挡部分的热能传递到人体，避免人体因高温而感到不适。另外，现有技术中亦开发了一种凉感纱，凉感纱是于纱线的制造过程中添加一凉感材料制得。当外界环境的温度低于皮肤时，凉感材料可通过温度差引起的热传递现象，将皮肤产生的热能快速逸散至外界环境中，因此，皮肤接触凉感纱时可具有冰凉的触感。
4.根据上述内容，隔热纱和凉感纱是通过不同的机制，来达到提升机能性布料于使用时舒适度的效果，因此，单一一种纱线无法轻易满足市场上对机能性布料的需求。为了兼顾隔热纱和凉感纱的功能，现有技术中提供了一种将隔热纱和凉感纱混纺制成的织物。混纺后的织物虽可兼具隔热与凉感的效果，但却需同时使用隔热纱和凉感纱两种纱线，因此，在制程上具有步骤繁复的缺点。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种隔热凉感双效纤维及其制得的隔热凉感双效纤维织物。
6.为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是，提供一种隔热凉感双效纤维。隔热凉感双效纤维包括一隔热部以及包覆隔热部的一凉感部。形成隔热部的材料中包含一第一基材和分散于第一基材中的一近红外光反射材料，近红外光反射材料是选自于由下列所构成的群组：铁、钴、铬、铜、镍、铋及其合金。形成凉感部的材料中包含一第二基材和分散于第二基材中的一凉感材料，凉感材料是包含钙、镁、钠和铝中至少一种金属的硅酸盐类。
7.优选地，隔热部以一内芯的形式存在，凉感部以一外鞘的形式存在。
8.优选地，隔热部与凉感部的重量比为3:7至7:3。
9.优选地，以隔热部的总重量为基准，近红外光反射材料的添加量为0.5重量百分比至5重量百分比。
10.优选地，以凉感部的总重量为基准，凉感材料的添加量为0.5重量百分比至5重量百分比。
11.优选地，近红外光反射材料以粒子的形式分散于第一基材中，且近红外光反射材
料为平均粒径介于100纳米至1500纳米之间的纳米粒子。
12.优选地，凉感材料以粒子的形式分散于第二基材中，且凉感材料为平均粒径介于100纳米至1500纳米之间的纳米粒子。
13.优选地，第一基材是聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯或其组合物；第二基材是聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯或其组合物；第一基材与第二基材相同或不同。
14.优选地，隔热部的数量为多个，且凉感部被覆在多个隔热部的外侧。
15.为了解决上述的技术问题，本发明所采用的另外一技术方案是，提供一种隔热凉感双效织物。隔热凉感双效织物是由前述隔热凉感双效纤维所织造而成，其中，隔热凉感双效织物传递的热通量为大于或等于0.145w/cm2，隔热凉感双效织物的近红外光反射率为大于或等于58％。
16.本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的隔热凉感双效纤维及隔热凉感双效织物，其能通过“隔热凉感双效纤维包括一隔热部和一凉感部”以及“凉感部包覆隔热部”的技术方案，以使隔热凉感双效织物可具备良好的使用舒适度。
17.为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
18.图1为本发明第一实施例的隔热凉感双效纤维的截面的剖面示意图。
19.图2为本发明第二实施例的隔热凉感双效纤维的截面的剖面示意图。
20.图3为本发明第三实施例的隔热凉感双效纤维的截面的剖面示意图。
21.图4为本发明第四实施例的隔热凉感双效纤维的截面的剖面示意图。
具体实施方式
22.以下是通过特定的具体实例，来说明本发明所公开有关“隔热凉感双效纤维及隔热凉感双效织物”的实施方式。
23.为了克服现有技术中隔热纱和凉感纱的混纺制程较为繁复的问题，本发明提供一种隔热凉感双效纤维及其制得的织物，且所述纤维和织物兼具有隔热与凉感的效果。
24.请参阅图1所示，本发明第一实施例提供一种隔热凉感双效纤维1。本发明的隔热凉感双效纤维1包括一隔热部10与一凉感部20，凉感部20完整包覆隔热部10，使隔热部10不会外露，如此一来，可使皮肤与凉感部20之间具有较大的接触面积。
25.于本实施例中，隔热凉感双效纤维1是一芯鞘结构(core sheath structure)，隔热部10以一内芯的形式存在，凉感部20以一外鞘的形式存在。具体来说，在隔热凉感双效纤维1的截面中，隔热部10呈圆形且位于中心，凉感部20与隔热部10同轴设置，凉感部20呈圆环状并被覆在隔热部10的外表面上。然而，本发明隔热凉感双效纤维1的结构不以上述为限。
26.另外，隔热部10与凉感部20所占的比例可根据需求进行调整，于本实施例中，隔热部10与凉感部20的重量比为3:7至7:3。由于隔热部10与凉感部20的重量相近，故隔热部10与凉感部20的体积比与重量比相近，也就是说，隔热部10与凉感部20的体积比为3:7至7:3。
27.举例来说，若欲强调隔热凉感双效纤维1的隔热效果，则可调整使隔热部10所占的比例大于凉感部20所占的比例；若欲强调隔热凉感双效纤维1于使用时的冰凉触感，则可调整使凉感部20所占的比例大于隔热部10所占的比例。
28.较佳的，隔热部10与凉感部20的重量比为3:7至5:5，请参阅图2所示，在第二实施例的隔热凉感双效纤维1中，凉感部20所占的比例大于隔热部10所占的比例。
29.于其他实施例，隔热凉感双效纤维1并不限于只具有一隔热部10，隔热凉感双效纤维1可依据需求或根据设备所搭配的纺口设计，而具有一个或多个隔热部10。请参照图3所示，在第三实施例中，隔热部10的数量为多个，且凉感部20被覆于多个隔热部10的外侧。虽然多个隔热部10在图3中例示为各自独立完全不接触，但根据实际需要，多个隔热部10可相互接触或部分接触。
30.于其他实施例，隔热凉感双效纤维1并不限于具有圆形截面，隔热凉感双效纤维1也可以是异形断面纤维(profiled fiber)，例如：隔热凉感双效纤维1的截面可以是三角形、五角形、y字形、x字形、w字形、u字形或十字形。请参照图4所示，本发明第四实施例的隔热凉感双效纤维1的截面为十字形，通过调整隔热凉感双效纤维1的截面形状，可调整隔热凉感双效纤维1之间的孔隙度，来达到透气和排汗的效果。举例而言，一般圆形截面的纤维具有约15％的孔隙率，三角形截面的纤维具有约20％的孔隙率。
31.形成隔热部10的材料中包括一第一基材、一近红外光反射材料11以及一添加剂，近红外光反射材料11和添加剂分散于第一基材中。
32.近红外光反射材料11是一无机材料，可反射环境中的近红外光(near infrared，nir，波长780纳米至1500纳米)，以阻挡部分的热能。近红外光反射材料11是选自于铁、钴、铬、铜、镍、铋及其合金；较佳的，近红外光反射材料11是选自由下列所构成的群组：铁铬合金、铁镍合金、铜铋合金、铁铬铋合金和铁镍铋合金。近红外光反射材料11的平均粒径为100纳米至1500纳米，较佳的，近红外光反射材料11的平均粒径为200纳米至1000纳米。然而，本发明不以此为限。
33.以隔热部10的总重量为基准，近红外光反射材料11的存在量为0.5重量百分比至5重量百分比；较佳的，近红外光反射材料11的存在量为3重量百分比至5重量百分比。若近红外光反射材料11的存在量过高，则会导致形成隔热部10的材料的黏度过高，不利于纺丝形成纤维；若近红外光反射材料11的存在量过低，则会导致近红外光的反射效果不彰。
34.第一基材是隔热部10中的主要材料，可用于分散近红外光反射材料11并调整形成隔热部10的材料的特性黏度，第一基材可以是聚酯、聚烯烃、聚酰胺或聚氨酯。其中，聚酯可以是但不限于：聚对苯二甲酸丁二酯(polybutylene terephthalate，pbt)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，pet)、聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate)，pmma)、聚对萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate，pen)或其组合物；较佳的，聚酯为聚对苯二甲酸丁二酯或聚对苯二甲酸乙二酯。聚烯烃可以是但不限于：聚乙烯(polyethylene，pe)、聚丙烯(polypropylene，pp)或其组合物。聚酰胺可以是但不限于：尼龙(nylon)6、尼龙66、尼龙12、尼龙46或其组合物。聚氨酯可以是但不限于：热塑性聚氨酯(thermoplastic urethane，tpu)。
35.于本实施例中，第一基材是聚酯，且可包含不只一种聚酯，如此，可使隔热凉感双效纤维1符合应用上的需求，并可使形成隔热部10的材料符合纺丝设备运作的黏度范围。例
如，第一基材可以是聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯或是聚对苯二甲酸乙二酯与聚对苯二甲酸丁二酯的组合物。
36.添加剂是一附加成分，可选择性添加于形成隔热部10的材料中，以达到特定作用。举例来说，添加剂可以是抗氧化剂、分散剂、紫外光吸收剂或紫外线反射剂。
37.抗氧化剂可防止近红外光反射材料11氧化，分散剂可帮助近红外光反射材料11均匀分散于第一基材中，抗氧化剂可以是：受阻酚(hindered phenols)、胺类(amines)、三唑类(triazines)、亚磷酸酯类(organophosphites)及硫酯类(thioesters)。
38.紫外光吸收剂或紫外线反射剂可使隔热凉感双效纤维1另具有抗紫外线的功能。紫外线吸收剂包括：镍猝灭剂类、草酰苯胺类、苯并三唑类、苯甲酸脂类及二苯甲酮类。另一方面，紫外线反射剂可以选用滑石、高岭土、氧化锌、氧化铁或二氧化钛。
39.形成凉感部20的材料中包括一第二基材、一凉感材料21以及一添加剂，凉感材料21和添加剂分散于第二基材中。
40.凉感材料21是一无机材料，可通过人体和环境之间的温度差，达到帮助人体皮肤散失热量的效果，以使人体感觉到冰凉的触感。凉感材料21是包含钙、镁、钠和铝中至少一种金属的硅酸盐类。例如：凉感材料21可以是软玉材料或硬玉材料，具体来说，软玉材料为包含钙、镁和硅元素的钙镁硅酸盐(ca2mg5(oh)2(si4o
11
)2)；硬玉材料为包括铝、钠和硅元素的硅酸铝钠(naalsi2o6)。凉感材料21的平均粒径为100纳米至1500纳米，较佳的，凉感材料21的平均粒径为500纳米至1500纳米。然而，本发明不以此为限。
41.以凉感部20的总重量为基准，凉感材料21的存在量为0.5重量百分比至5重量百分比；较佳的，凉感材料21的存在量为0.5重量百分比至1.5重量百分比。若凉感材料21的存在量过高，则会导致形成凉感部20的材料的黏度过高，不利于纺丝形成纤维；若凉感材料21的存在量过低，则会导致热量散失的效果不彰。
42.第二基材是凉感部20中的主要材料，可用于分散凉感材料21并调整形成凉感部20的材料的特性黏度，第二基材可以是聚酯、聚烯烃、聚酰胺或聚氨酯。其中，聚酯可以是但不限于：聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对萘二甲酸乙二酯或其组合物。聚烯烃可以是但不限于：聚乙烯、聚丙烯或其组合物。聚酰胺可以是但不限于：尼龙6、尼龙66、尼龙12、尼龙46或其组合物。聚氨酯可以是但不限于热塑性聚氨酯。
43.于本实施例中，第二基材是聚酯，且可包含不只一种聚酯，如此，可使隔热凉感双效纤维1符合应用上的需求，并可使形成凉感部20的材料符合纺丝设备运作的黏度范围。例如，第二基材可以是聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯或是聚对苯二甲酸乙二酯与聚对苯二甲酸丁二酯的组合物。
44.值得注意的是，第一基材可以与第二基材相同或不同。于本实施例中，使用相同的第一基材与第二基材，可增加隔热部10和凉感部20之间的兼容性。
45.添加剂是一附加成分，可选择性添加于形成凉感部20的材料中，以达到特定作用。举例来说，添加剂可以是抗氧化剂、分散剂、紫外线反射剂或紫外光吸收剂。具体的抗氧化剂、分散剂、紫外线反射剂或紫外光吸收剂的种类如前所述，于此不再赘述。
46.[隔热凉感双效纤维的制备]
[0047]
本发明的隔热凉感双效纤维1的制备方式包括：准备一隔热母粒与一凉感母粒(步骤s100)，隔热母粒是用于形成隔热凉感双效纤维1中的隔热部10，凉感母粒是用于形成隔
热凉感双效纤维1中的凉感部20。
[0048]
将近红外光反射材料11、第一基材与抗氧化剂混合，经压出机混合造粒后可获得隔热母粒。具体来说，以隔热母粒的总重量为100重量份，近红外光反射材料11的添加量为35至45重量份，抗氧化剂的添加量为0.5重量份，第一基材的添加量为54.5至64.5重量份。然而，本发明不以上述为限。于本实施例中，隔热母粒的压升值(filter pressure value，fpv)小于0.5barg(表压)，特性黏度(inherent viscosity，iv)介于0.4dl/g至0.8dl/g。
[0049]
将凉感材料21、第二基材与抗氧化剂混合，以压出机混合造粒后可获得凉感母粒。具体来说，以凉感母粒的总重量为100重量份，凉感材料21的添加量为10至20重量份，抗氧化剂的添加量为0.5重量份，第二基材的添加量为79.5至89.5重量份。然而，本发明不以上述为限。于本实施例中，凉感母粒的压升值小于0.5barg，特性黏度介于0.4dl/g至0.8dl/g。
[0050]
本发明的隔热凉感双效纤维1的制备方式包括：混合5重量百分比至15重量百分比的隔热母粒与85重量百分比至95重量百分比的pet半光粒(semi-dull masterbatch)，以作为一形成隔热部10的材料。另外，混合5重量百分比至15重量百分比的凉感母粒和85重量份至95重量份的pet半光粒，以作为一形成凉感部20的材料(步骤s200)。
[0051]
本发明的隔热凉感双效纤维1的制备方式包括：将形成隔热部10的材料以及形成凉感部20的材料分别投入纺丝设备的入料口，搭配使用芯鞘型的纺口，通过3000至4000公尺/分钟的纺速，纺丝卷取成丝饼(partially oriented yarn，poy)，再经假捻加工制得本发明的隔热凉感双效纤维1的拉伸变形丝(draw textured yarn，dty)(步骤s300)。
[0052]
进一步而言，当本发明的隔热凉感双效纤维1织造成织物后，可兼具隔热与凉感的功能。隔热部10可反射阳光中的近红外线，降低织物吸收储存的热能。凉感部20可将皮肤产生的热能散热至外界，使皮肤具有凉爽的触感。
[0053]
由于本发明的隔热凉感双效纤维1兼具隔热与凉感的功能，故可直接提供给下游厂商，以通过各种织造技术(例如：针织或梭织)编织成隔热凉感双效织物。本发明的隔热凉感双效织物相较于混纺隔热纱和凉感纱后形成的织物，具有较为简便的制程，且可同时具有隔热与凉感的效果。
[0054]
[隔热凉感双效织物的特性评估]
[0055]
本发明根据上述制备方法制得了实施例1至3的隔热凉感双效织物，在实施例1至3中，使用相同的材料来制备隔热凉感纱线1，其中，形成隔热部10和凉感部20所使用的原料列于下表1中。另单独使用pet半光纱制备得一pet织物，作为比较例1。
[0056]
表1：实施例1至3中隔热凉感双效纤维1的组成。
[0057][0058]
实施例1至3的差异在于：隔热部10和凉感部20具有不同的重量比例。在步骤s300中，通过调整螺杆的转速，可分别控制形成隔热部10的材料以及形成凉感部20的材料的入料速度，进而使得隔热部10和凉感部20具有不同的重量比例。具体来说，实施例1至3中隔热部10和凉感部20的重量比例依序为5:5(实施例1)、4:6(实施例2)和3:7(实施例3)。
[0059]
为了评估本发明隔热凉感双效织物的近红外光反射能力以及瞬间凉感能力，先将实施例1至3和比较例1的织物先裁减为3
×
4.5平方公分的试片，以分光亮度计(型号：x-rite color-eye 70000a)测量织物在波长为200至2500纳米的吸收值，并以分光亮度计测量织物在波长为780至1500纳米的吸收值，将波长为780至1500纳米的吸收值除于波长为200至2500纳米的吸收值，即可获得织物的近红外光反射率。另外，使用接触冷暖感测试仪(厂商：kato tech；型号：kes-f7 thermo labo ii)，测量织物瞬间可传递的面积热通量(q-max)，织物的近红外光反射率和面积热通量列于下表2中。
[0060]
表2：实施例1至3和比较例1中织物的特性分析。
[0061] 实施例1实施例2实施例3比较例1近红外光反射率(％)64.1863.3964.2356.69面积热通量(w/cm2)0.1560.1610.1590.141
[0062]
根据表2的结果可得知，本发明的隔热凉感双效织物具有58％以上的近红外光反射率；较佳的，本发明的隔热凉感双效织物具有60％以上的近红外光反射率；更佳的，本发明的隔热凉感双效织物具有63％以上的近红外光反射率。因此，在户外时，本发明的隔热凉感双效织物可反射至少58％以上的近红外线，降低热能的储存量，并可减缓人体因高温所产生的不适。
[0063]
根据表2的结果可得知，本发明的隔热凉感双效织物传递的热通量为0.145w/cm2以上；较佳的，本发明的隔热凉感双效织物传递的热通量为0.155w/cm2以上。也就是说，当皮肤和环境中具有温度差时，本发明的隔热凉感双效织物可快速传递热量，一旦将人体皮肤产生的热量散热至外界，便会产生冰凉的触感。
[0064]
相较于一般的pet织物(比较例1)，本发明的隔热凉感双效织物(实施例1至3)具有较高的近红外光反射率以及较高的瞬间热通量，因此，本发明的隔热凉感双效织物相较于
一般的pet织物，具有较佳的隔热与凉感的效果。
[0065]
[实施例的有益效果]
[0066]
本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的隔热凉感双效纤维1及隔热凉感双效织物，其能通过“隔热凉感双效纤维1包括一隔热部10和一凉感部20”以及“凉感部20包覆隔热部10”的技术方案，使隔热凉感双效织物可兼具隔热以及凉感的功效。
[0067]
更进一步来说，本发明所提供的隔热凉感双效纤维1及隔热凉感双效织物，其能通过“近红外光反射材料11是选自铁、钴、铬、铜、镍、铋及其合金”以及“凉感材料21是包含钙、镁、钠和铝中至少一种金属的硅酸盐类”的技术方案，近红外光反射材料11可阻挡部分的热能，凉感材料21可通过温度差将皮肤产生的热能快速散至外界环境中。
[0068]
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求书的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求书的保护范围内。