一种丝瓜络炭粉、丝瓜络炭基发泡材料及其应用与枕头的制作方法

1.本发明涉及及床上用品领域，尤其涉及一种丝瓜络炭粉、丝瓜络炭基发泡材料及其应用与枕头。


背景技术：

2.目前市场上常见的枕头填充材料以记忆海绵、乳胶、植物填充材料(如荞麦、决明子、茶叶)为主，其中，记忆海绵、乳胶枕的市场份额占比较大，但由于上述枕芯材料的透气性和散湿性较差，不能及时排除人体在睡眠过程中产生的汗液和水蒸气，人极易产生粘滞、闷热感，从而影响睡眠质量。同时，透气性和散湿性较差的枕头还易滋生螨虫和其他细菌，对皮肤等部位造成伤害。此外，传统的记忆海绵还存在易撕裂、易黄变等现象，这使得记忆海绵材料的使用年限大幅下降。
3.丝瓜络是葫芦科植物丝瓜成熟后的维管束，具有三维立体网状结构，透气性极佳。丝瓜络热解的产物是丝瓜络炭，其独特的孔隙结构由丝瓜络原有的孔隙结构演变而成，其孔径约5μm。因此，丝瓜络炭具有发达的毛细管孔隙系统，这赋予丝瓜络炭优异的调温调湿的功能，有利于开发生活保健用品。此外，丝瓜络炭还能够发射负离子、远红外线，被人体吸收可以促进人体细胞活化、提高血液循环、消除身体疲劳感。同时，由于天然柱状丝瓜络的不均匀性，在加工过程中会有大量的丝瓜络边角料被直接丢弃，废弃的丝瓜边角料焚烧会导致环境污染。而丝瓜络炭可由丝瓜络加工中的边角料热解所得，能够有效提高丝瓜络的利用率，从而减少资源浪费。
4.因此，丝瓜络可通过制备丝瓜络炭粉用于记忆海绵的合成，由此生产的丝瓜络炭记忆海绵不仅安全卫生，还能表现出更好的机械性能、透气散湿性能、防螨防菌性能与耐黄变性能。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于提供一种丝瓜络炭粉、丝瓜络炭基发泡材料及其应用与枕头，将以本发明丝瓜络炭粉为主要原料制得的丝瓜络炭基发泡材料用作枕头填充材料，可克服传统枕头填充材料存在的透气散湿性差、易滋生螨虫细菌、易撕裂、易黄变问题。
6.本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：
7.一种丝瓜络炭粉，制备方法如下：
8.(1)丝瓜络粉的制备：
9.取晒干后的丝瓜络处理剩余物，进行清洗；清洗后，将其放入干燥箱中烘至恒重，再用高速粉碎机粉碎，用60目筛筛分并收集丝瓜络粉；
10.(2)丝瓜络的活化：
11.将步骤(1)获得的丝瓜络粉与活化剂按1:2配比混合，并置于磁力搅拌器上搅拌5h后，真空抽滤分离；其中，所述活化剂具体为zncl2与alcl3按照1：1质量比混合组成的熔盐活
7810)组成；抗氧化剂为苯并三唑；催化剂由三乙胺、三乙醇胺、双(二甲基胺基乙基)醚(质量比＝4：3：3)组成；表面活性剂为聚醚聚硅氧烷共聚物。
30.一种上述丝瓜络炭基发泡材料的应用，将所述丝瓜络炭基发泡材料用作枕头的枕芯材料。
31.一种丝瓜络炭记忆海绵枕，包括枕芯支撑层、包裹所述枕芯支撑层的内胆以及容置所述枕芯支撑层与内胆的枕套；所述枕芯支撑层包括颈部支撑柱与头部支撑块，所述颈部支撑柱与头部支撑块均为丝瓜络炭记忆海绵，所述丝瓜络炭记忆海绵采用上述丝瓜络炭基发泡材料制得。
32.作为本发明的优选方式之一，所述枕套沿其宽度方向依次包括颈部支撑容纳区、头部支撑容纳区，所述枕套的颈部支撑容纳区和头部支撑容纳区位置分别对应容纳有所述颈部支撑柱、头部支撑块；所述颈部支撑柱与头部支撑块的整体高度不同，且二者的软硬度不同。
33.作为本发明的优选方式之一，所述颈部支撑柱具体呈横卧状布置于所述内胆中，且包括第一支撑柱以及套设在所述第一支撑柱外周的第二支撑柱、第三支撑柱；其中，所述第一支撑柱、第二支撑柱与第三支撑柱中的丝瓜络炭含量不同。
34.作为本发明的优选方式之一，所述头部支撑块平置于所述内胆中的颈部支撑柱上方，且包括自下而上依次叠加的下层支撑块、中层支撑块与上层支撑块；其中，所述下层支撑块、中层支撑块与上层支撑块中的丝瓜络炭含量不同，并且，所述上层支撑块上开设有多个沿其上下方向完全贯通的透气孔，所述中层支撑块上沿其四周开设有多个凹点。
35.作为本发明的优选方式之一，在所述丝瓜络炭记忆海绵枕中，通过设置不同丝瓜络炭含量的丝瓜络炭记忆海绵对不同区域枕头的软硬度进行调节，通过设置不同高度的丝瓜络炭记忆海绵，或，通过套接不同数量的丝瓜络炭记忆海绵对不同区域枕头的高度进行调节。
36.本发明相比现有技术的优点在于：
37.(1)本发明中所采用的丝瓜络为丝瓜络加工过程中的剩余物，能够有效提高丝瓜络的利用率，减少资源的浪费。
38.(2)本发明中所采用丝瓜络具有多级三维立体网状结构，散湿透气性极佳；其热解的产物是丝瓜络炭，其独特的孔隙结构由丝瓜络原有的孔隙结构演变而成，呈现蜂窝状多孔结构，具有良好的调温调湿性，能够有效保持人-枕界面的干爽舒适，不易滋生螨虫和细菌。
39.(3)本发明运用zncl2与alcl
3 1：1混合组成的熔盐这一混合试剂对丝瓜络进行活化，可以使最终留在丝瓜络炭中的炭化合物分解，产出表面上的杂质，使得被阻塞的空隙重新打开，并且，zncl2与alcl3的混合熔盐可以腐蚀丝瓜络的外表结构，然后构成新的空隙，使得外表面积增加，提高丝瓜络炭粉与聚氨酯发泡原料之间的界面结合强度，使得丝瓜络炭粉记忆海绵中的炭粉颗粒不易流失。
40.(4)本发明中所采用的丝瓜络炭粉，其孔径约5μm之间，这有利于提高记忆海绵的耐拉伸，耐撕裂性，有效增加记忆海绵的使用寿命。
41.(5)本发明中所采用的丝瓜络炭粉可发射负离子、远红外线，其被人体吸收可以促进人体细胞活化、提高血液循环、消除身体疲劳感；长期使用丝瓜络炭记忆海绵枕，对于增
强人体细胞能量、促进新陈代谢、改善微循环系统、调节人体酸碱度等有显著作用。
42.(6)本发明中所采用的丝瓜络炭粉在反应中起到紫外光吸收剂的作用，配合抗氧化剂的应用，可有效改善当前记忆海绵易黄变的缺陷。
43.(7)本发明的丝瓜络炭记忆海绵枕采用分区设计，并且，不同分区的记忆海绵可根据使用者的需求进行选择，通过改变丝瓜络炭粉的添加量，调节不同区域软硬度，提供不同支撑性和弹性，使枕头与人体头部、颈部自然贴合，有利于人体的颈椎健康，更好满足不同软硬度、不同睡姿偏好的人群使用。
44.(8)本发明头部支撑块的上层支撑块上设有透气孔，透气孔可增加枕头的透气性，起到散热散湿作用，避免滋生细菌，提高使用的安全性；相关研究表明，人体的后背与头颈部是排湿最大的部位，丝瓜络炭记忆海绵良好的透气性与上层支撑块上上透气孔的设置，可使得枕头得到有效散湿。
45.(9)本发明头部支撑块的中层支撑块上沿其四周设有多个凹点，凹点的设计可增大摩擦，从而提高整体装置的稳定性。
46.(10)本发明可通过定期更换丝瓜络炭记忆海绵，方便填充材料的清洗与干燥，有利于营造健康卫生的睡眠微环境。
附图说明
47.图1是实施例1中丝瓜络炭粉的微观形貌图；
48.图2是实施例4中丝瓜络炭记忆海绵枕的整体结构示意图；
49.图3是图2的局部纵剖结构图；
50.图4是图2的左视剖切结构图；
51.图5是实施例4中枕芯支撑层的结构示意图；
52.图6是图5的结构拆分图。
53.图中：1为枕芯支撑层，11为颈部支撑柱，111为第一支撑柱，112为第二支撑柱，113为第三支撑柱，12为头部支撑块，121为下层支撑块，122为中层支撑块，1221为凹点，123为上层支撑块，1231为透气孔，2为内胆，3为枕套，31为颈部支撑容纳区，32为头部支撑容纳区，4为第一拉链。
具体实施方式
54.下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
55.实施例1
56.本实施例的一种丝瓜络炭粉，制备方法如下：
57.(1)丝瓜络粉的制备：
58.取晒干后的丝瓜络处理剩余物(天然柱状丝瓜络加工过程的废弃丝瓜边角料)进行清洗；清洗除去灰尘和少量残留的丝瓜籽后，将其放至80℃干燥箱中烘至恒重，再用高速粉碎机粉碎，用60目标准检验筛筛分并收集丝瓜络粉。
59.(2)丝瓜络的活化：
60.将(1)获得的丝瓜络粉与活化剂按1:2配比混合(活化剂为zncl2与alcl3按照1：1质量比混合组成的熔盐)，并置于磁力搅拌器上搅拌5h后，真空抽滤分离。
61.(3)丝瓜络炭粉的制备：
62.①
将活化后的丝瓜络粉装填于石英舟中，送入管式炉中进行高温炭化处理；升温前，利用真空系统对管式炉进行抽真空处理，并通过气体供应系统向管式炉中吹扫高纯氮气作为保护气，气体流量为200ml/min；升温程序为：从室温升温至500℃，升温速率为10℃/min，并在终止温度处恒温处理3h；待降至室温后，用纯水浸泡清洗后真空抽滤，并反复多次将丝瓜络炭粉洗至中性，最后置于干燥箱中烘干至恒重；
63.②
收集粒径小于200目的丝瓜络活性炭粉末，装入带盖的洁净干燥玻璃瓶中备用。
64.本实施例丝瓜络炭粉的微观形貌图如图1所示。
65.实施例2
66.本实施例的一种丝瓜络炭基发泡材料，制备方法如下：
67.(1)丝瓜络粉的制备：
68.同实施例1；
69.(2)丝瓜络的活化：
70.同实施例1；
71.(3)丝瓜络炭粉的制备：
72.同实施例1；
73.(4)丝瓜络炭基记忆发泡海绵的制备：
74.①
化学试剂的准备：
75.a组分：步骤(3)制得的丝瓜络活性炭粉10份，聚酯多元醇10份，聚醚多元醇1621 40份，慢回弹聚醚多元醇307 20份，聚醚多元醇3630 15份，化学发泡剂1份，泡沫稳定剂1.5份，抗氧化剂0.5份，催化剂1份，表面活性剂1份。
76.b组分：二苯基甲烷二异氰酸酯mdi 30份。
77.②
将a组分用可调速搅拌机在转速2000r/min下搅拌2min，再通过注射器将b两组分快速倒入a组分中，混合搅拌5s，迅速倒入发泡模具中，让泡沫自由上升，采用模温机对模具保温5min后取出，常温下熟化24h。
78.具体地，本实施例中，聚酯多元醇的羟基值为122mg koh/g，聚醚多元醇1621的羟值为42mg koh/mg，慢回弹聚醚多元醇307的羟值为240mg koh/mg，聚醚多元醇3630的羟值为24.5mg koh/mg。
79.具体地，本实施例中，化学发泡剂为双氰胺结晶；泡沫稳定剂由质量百分比0-30％的开孔硅油匀泡剂si1(bl-580)与50-80％的闭孔硅油si2(ba-7810)组成；抗氧化剂为苯并三唑；催化剂由三乙胺、三乙醇胺、双(二甲基胺基乙基)醚(质量比＝4：3：3)组成；表面活性剂为聚醚聚硅氧烷共聚物。
80.实施例3
81.本实施例用于验证不同丝瓜络活性炭添加量对丝瓜络炭基记忆发泡海绵材料的性能影响。
82.方法：分别将0、10、15、20、30份的丝瓜络活性炭粉与其他组分(其他组分的添加量一致，且参照实施例2)进行混合制备相应的丝瓜络炭基记忆发泡海绵(制备方法参照实施
例2)，并分别按照gb/t 6344-2008、gb/t 6670—1997、gb/t 10808-2006、astm d3574、gb/t 31402-2015以及hg-t 3689-2014测定丝瓜络炭基记忆发泡海绵材料的各项力学性能、透气性、抑菌性能与耐黄变性能，结果见表1。
83.表1丝瓜络炭基记忆发泡海绵材料性能测试结果
[0084][0085]
由表1可知，与未添加丝瓜络活性炭粉的记忆海绵相比，本发明的丝瓜络炭记忆海绵具有耐撕裂、抑菌助眠等特性。此外，在放置6个月后，未添加丝瓜络炭的记忆发泡海绵出现明显的黄变现象，耐黄变等级为2，而丝瓜络炭记忆发泡海绵随着添加量的增加，黄变现象逐渐减弱，且当含量大10份时候，黄变现象减少，耐黄变等级为4，当添加量大于20份的时，耐黄变等级为5，几乎不发生黄变现象。因此，与常规记忆海绵相比，本发明丝瓜络炭记忆海绵材料在保证舒适度的同时，还能兼顾更加优良的性能，具有更好的床上用品领域应用价值。
[0086]
实施例4
[0087]
如图2-6所示，本实施例的一种丝瓜络炭记忆海绵枕，包括枕芯支撑层1、包裹枕芯支撑层1的内胆2以及容置枕芯支撑层1与内胆2的枕套3。其中，枕芯支撑层1包括颈部支撑柱11与头部支撑块12，并且，颈部支撑柱11与头部支撑块12均采用丝瓜络炭记忆海绵制备而成。同时，为了方便放置或移除内胆2，枕套3上设有第一拉链4；为了方便放置或移除枕芯支撑层1，内胆2上设有第二拉链。
[0088]
具体地，请参阅图2和图3，本实施例中，枕套3沿其宽度方向依次包括颈部支撑容纳区31、头部支撑容纳区32，枕套3的颈部支撑容纳区31和头部支撑容纳区32位置分别对应容纳有颈部支撑柱11、头部支撑块12。其中，颈部支撑柱11与头部支撑块12的整体高度不同，且二者的软硬度不同。
[0089]
具体地，请参阅图4、图5、图6，颈部支撑柱11呈横卧状布置于内胆2中，且包括第一支撑柱111以及套设在第一支撑柱112外周的第二支撑柱112、第三支撑柱13。其中，第一支撑柱111、第二支撑柱112与第三支撑柱113中的丝瓜络炭含量不同。
[0090]
同时，请参阅图4、图5、图6，头部支撑块12平置于内胆2中的颈部支撑柱11上方，且包括自下而上依次叠加的下层支撑块121、中层支撑块122与上层支撑块123。其中，下层支撑块121、中层支撑块122与上层支撑块123中的丝瓜络炭含量不同，并且，上层支撑块123上开设有多个沿其上下方向完全贯通的透气孔1231，中层支撑块122上沿其四周开设有多个凹点1221。
[0091]
在本实施例丝瓜络炭记忆海绵枕中，通过设置不同丝瓜络炭含量的丝瓜络炭记忆海绵对不同区域枕头的软硬度进行调节(构成“软硬度调节模块”)，通过设置不同高度的丝瓜络炭记忆海绵，或，通过套接不同数量的丝瓜络炭记忆海绵对不同区域枕头的高度进行调节(构成“高度调节模块”)。
[0092]
其中，软硬度调节模块中，不同丝瓜络炭含量指丝瓜络炭记忆海绵的制备中添加不同重量比的丝瓜络活性炭粉，且根据实际需求，可以设置为以下含量规格进行选择：丝瓜络活性炭粉与其他原料重量比值分别为5：120，10：120，15：120，20：120，30：120。
[0093]
高度调节模块中，不同高度的丝瓜络炭记忆海绵指海绵材料在制备中裁切成不同垂直高度；而套接不同数量的丝瓜络炭记忆海绵指在对枕头的颈部支撑区域进行支撑布置时，可选择在第一支撑柱111外周套接第二支撑柱112与第三支撑柱113，或者选择去除第三支撑柱113，或者选择同时去除第二支撑柱112与第三支撑柱113。
[0094]
此外，关于本实施例枕头的材质：枕套3采用100％新疆长绒棉，柔软抑菌，用以保持枕芯的完整性和整洁功性。内胆2采用天竺棉，透气舒适，具有较好的弹性和抗菌性，用以包覆枕芯支撑层1，起到固定作用，使之形成一个整体，还可以有效的防止细菌滋生，提供良好的睡眠微环境。颈部支撑柱11与头部支撑块12采用实施例2中制备的丝瓜络炭记忆海绵材质，丝瓜络炭记忆海绵材料的制备方法参照实施例2，且经实施例3验证，丝瓜络活性炭的加入，有利于增强记忆海绵的抗撕裂性能、透气率、吸湿散湿性以及抑菌防霉性，同时，可有效避免黄变现象的发生。
[0095]
本实施例枕头安装方法：
[0096]
参见图5和图6，首先，将第一支撑柱111、第二支撑柱112与第三支撑柱113依次套接，形成完整的颈部支撑柱11；然后，将下层支撑块121、中层支撑块122与上层支撑块123依次叠加，形成完整的头部支撑块12；接着，再将颈部支撑柱11与头部支撑块12放入内胆2；最后，将内胆2放入枕套3，并使颈部支撑柱11位于颈部支撑容纳区31、头部支撑块12位于头部支撑容纳区32，安装到位后，拉上第一拉链4。
[0097]
枕头使用与调节方法：
[0098]
使用者使用该枕头时，首先根据对枕头软硬度的喜好，通过添加不同比例的丝瓜络炭粉来生产密度不同的记忆海绵，匹配、调整枕头的软硬度和不同分区的软硬度。然后根据人体头宽、颈宽、肩宽以及床垫的软硬度，通过颈部支撑柱11与头部支撑块12高度的调节，实现最佳的睡眠状态下人-枕的最佳匹配。
[0099]
本实施例中，丝瓜络炭记忆海绵有四个方面的作用：一是丝瓜络炭记忆海绵良好的吸湿、散湿、透气性，加速人-枕之间的热、湿交换，保证枕芯的干爽，避免枕头因高湿而滋生螨虫和细菌；二是调节枕头的硬度，通过改变丝瓜络炭粉的添加量来调控记忆海绵的密度以此来满足不同软硬度喜好的人群的需求；三是塑造颈部支撑区的高度和形状，适应不同头型、肩宽、颈型的人群的需求，并匹配不同软硬度的床垫；四是丝瓜络炭粉可发射负离子、远红外线，其被人体吸收可以促进人体细胞活化、提高血液循环、消除身体疲劳感，使人体轻松入眠。
[0100]
另外，本实施例中，丝瓜络记忆海绵可以轻松的拆卸下来进行水洗和暴晒，丝瓜络炭在反应中起到紫外光吸收剂的作用，配合抗氧化剂的应用，不易黄变。
[0101]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精
神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。