自制冷式凉爽贴及其应用的制作方法

1.本发明涉及凉爽贴技术领域，尤其涉及一种自制冷式凉爽贴及其应用。


背景技术：

2.人们焚烧化石燃料，如石油、煤炭等，或砍伐森林并将其焚烧时会产生大量的二氧化碳，产生温室气体，这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度透过性，而对地球发射出来的长波辐射具有高度吸收性，能强烈吸收地面辐射中的红外线，导致地球温度上升，即温室效应。随着环境问题越来越严重，温室效应的不断积累造成全球气候变暖的现象。全球气候变暖现象，使得人们的生存环境变得越来越糟糕，特别是在夏天，炎热的天气持续时间越来越长，让人无法忍受；离开室内或公共等封闭环境后，人们长时间在高温的自然环境中，身体容易出现健康问题。
3.近年来，中暑的发生率和病死率有所增加。在高温、高湿或强热辐射下，长时间活动或者从事剧烈活动，机体热量产生增加，如果不能及时调节，会造成中暑。而且，环境温度升高时，一些易感人群，比如年老体弱多病(精神分裂症、帕金森病、慢性酒精中毒)的人群，其体温调节功能障碍，不能对自身体温进行良好的调节，身体从环境当中获得热量增多后，更易中暑，可能会造成弱人群急性疾病甚至死亡。
4.目前人们室外降温主要依赖于冷源和风扇等工具。冷源在使用前需要在低温环境蓄冷，而风扇在环境气温比较高时效果不明显，且长时间使用会引起不适。因此，目前还没有使用较为便捷，不需要冷冻，可长时间使用，制冷效果好的技术，帮助人们在高温的环境中降温，避免因身体从环境中获得过多热量，影响健康的问题。
5.有鉴于此，有必要设计一种改进的自制冷式凉爽贴及其应用，以解决上述问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种自制冷式凉爽贴及其应用，其组成包括多层结构，在内层复合吸附剂和单向膜包装袋的单向导湿作用下，空气中的水分和人体的汗气穿过背贴无纺布层和多孔膜层，与复合制冷剂混合吸热，达到有效降温的效果；通过控制包覆复合制冷剂的多孔膜层的孔径和孔隙率，调节水和湿气的通过率，从而控制复合制冷剂的反应速率，使其制冷效果最佳。该自制冷式凉爽贴的制冷效果可控、持续时间长，且使用时无需提前冷冻、方便快捷、实用性高。
7.为实现上述发明目的，本发明提供了一种自制冷式凉爽贴，所述自制冷式凉爽贴由内至外依次包括内置复合吸附剂的单向膜包装袋、复合制冷剂、包覆所述复合制冷剂的多孔膜层和最外层包覆的背贴无纺布层；所述复合制冷剂包括需要水参与制冷过程的的化学制冷物质；所述多孔膜层的孔径为0.5～10μm，孔隙率为40％～60％，通过所述多孔膜层的孔径和孔隙率调节水和湿气的通过率，控制制冷剂的反应速率。
8.作为本发明的进一步改进，所述多孔膜层为渗透汽化膜，其成分为羧甲基纤维素及其衍生物、聚乙烯醇基交联聚合物、碱金属改性的聚丙烯酸以及亲水性无机颗粒改性的
壳聚糖中的一种；优选亲水性无机颗粒改性的壳聚糖渗透汽化膜。
9.作为本发明的进一步改进，所述单向膜包装袋为具有单向导湿功能的膜材料，且导湿方向为由所述复合制冷剂向所述单向膜包装袋内部；所述单向膜包装袋的平均孔径为0.05～0.15mm，孔隙率为20％～35％，允许水和气体的进入所述单向膜包装袋中，并阻止其内部的所述复合吸附剂通过。
10.作为本发明的进一步改进，所述复合制冷剂还包括具有蓄冷功能的高分子蓄冷材料。
11.作为本发明的进一步改进，所述化学制冷物质为na2co3·
10h2o、cacl2·
6h2o、na2so4·
10h2o、(nh4)2c2o4·
5h2o，na2co3·
7h2o、na2hpo4·
12h2o、na3po4·
10h2o或na2b4o7·
10h2o中的一种或多种。
12.作为本发明的进一步改进，所述复合吸附剂包括物理吸附剂和化学吸附剂，对空气中的水分和人体的汗气起到导向作用，使其进入所述自制冷式凉爽贴中，并吸附所述复合制冷剂中混合的水分或所述复合制冷剂吸热反应后产生的气体；所述复合吸附剂的粒度范围为0.2mm～0.7mm；所述物理吸附剂包括活性炭、沸石和分子筛中的一种或多种，所述化学吸附剂包括氧化铝、氧化镁和氧化钙中的一种或多种。
13.作为本发明的进一步改进，所述复合制冷剂的厚度为所述自制冷式凉爽贴厚度的60％～70％，所述复合吸附剂的厚度为所述自制冷式凉爽贴厚度的10％～20％。
14.作为本发明的进一步改进，所述单向膜包装袋和所述多孔膜层之间设置若干包覆所述复合制冷剂的容纳腔，避免所述复合制冷剂在使用过程中出现大范围的移位。
15.作为本发明的进一步改进，所述背贴无纺布层为不易吸水的丙纶、涤纶和芳纶无纺布中的一种，其孔径为20～50μm，增大水的通过率。
16.一种自制冷式凉爽贴的应用，将上述任一项所述的自制冷式凉爽贴贴合于人体表面，在所述复合吸附剂和所述单向膜包装袋的单向导湿作用下，空气中的水分和人体的汗气穿过所述背贴无纺布层和所述多孔膜层，与所述复合制冷剂混合后吸收热量，达到降温的作用。
17.本发明的有益效果是：
18.1、本发明的自制冷式凉爽贴及其应用，凉爽贴由内至外依次包括内置复合吸附剂的单向膜包装袋、复合制冷剂、包覆复合制冷剂的多孔膜层和最外层包覆的背贴无纺布层；复合制冷剂包括需要水参与制冷过程的的化学制冷物质；多孔膜层的孔径为0.5～10μm，孔隙率为40％～60％，通过控制孔径和孔隙率来调节水和湿气的通过率，控制制冷剂的反应速率；内部的复合吸附剂和单向膜包装袋起到单向导湿作用，且导湿方向为由复合制冷剂向单向膜包装袋内部。自制冷式凉爽贴在贴合于人体表面后，在人体温度下，空气中的水分和人体的汗气透过膜层与复合制冷剂混合吸热，达到有效降温的作用；且最内层的复合吸附剂可对复合制冷剂中混合的水分或复合制冷剂吸热反应后产生的气体进行吸附，避免产生异味。该自制冷式凉爽贴的制冷效果可控、持续时间长，且使用时无需提前冷冻、方便快捷、实用性高。
19.2、本发明的自制冷式凉爽贴在应用时，其内部的复合吸附剂和单向膜包装袋起到单向导湿作用，使得空气中的水分和人体的汗气透过疏水的无纺布层和多孔膜层，与其中的复合制冷剂混合吸收热量，达到有效降温的作用；同时，复合吸附剂对复合制冷剂中混合
的水和产生的气体进行吸附，使得复合制冷剂又重新部分脱水，脱水的复合制冷剂可再次与外界的水混合吸热，产生制冷效果，如此可增加其制冷效果的持续时间；同时单向膜包装袋可阻止内部的水和复合吸附剂通过，保持自制冷式凉爽贴的完整性和高效利用，还可以避免产生异味，增加使用的舒适感。
20.3、本发明的自制冷式凉爽贴的多孔膜层优选亲水性无机颗粒改性的壳聚糖渗透汽化膜，将亲水性无机颗粒掺杂到壳聚糖膜中，可在膜中构建离子化水通道，为水分子提供连续的传递通道并增大了聚合物链间距，强化水的传递。另外，单向膜包装袋和多孔膜层之间设置若干包覆复合制冷剂的容纳腔，可避免复合制冷剂在使用过程中出现大范围的移位，保证复合制冷剂制冷效果的均匀性。
附图说明
21.图1为本发明的自制冷式凉爽贴的内部组成示意图。
22.图2为本发明的自制冷式凉爽贴的层结构示意图。
23.附图标记
24.1-复合吸附剂；2-单向膜包装袋；3-复合制冷剂；4-多孔膜层；5-背贴无纺布层。
具体实施方式
25.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
26.在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
27.另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
28.请参阅图1-2所示，一种自制冷式凉爽贴，由内至外依次包括内置复合吸附剂1的单向膜包装袋2、复合制冷剂3、包覆复合制冷剂3的多孔膜层4和最外层包覆的背贴无纺布层5；复合制冷剂3包括需要水参与制冷过程的的化学制冷物质；多孔膜层4的孔径为0.5～10μm，孔隙率为40％～60％，通过多孔膜层4的孔径和孔隙率调节水和湿气的通过率，控制复合制冷剂3的反应速率。该自制冷式凉爽贴无需在内部设置含水层，在贴合于人体表面后，在最内层吸附剂1和单向膜包装袋2的单向导湿作用下，空气中的水分和人体的汗气透过膜层与复合制冷剂3混合后吸收热量，在人体温度下可加快吸热现象的发生，从而达到有效降温的作用；同时复合制冷剂3多为不稳定结晶水合物，在常温转变到人体表面温度时，失去结晶水并以此作为溶剂，提供部分水加快制冷。最内层复合吸附剂1可对复合制冷剂3中混合的水和产生的气体进行吸附，使得复合制冷剂3又重新部分脱水，脱水的复合制冷剂3可再次与外界的水混合吸热，如此可增加其制冷效果的持续时间，还可以避免产生异味，增加舒适感。
29.特别地，多孔膜层4为渗透汽化膜，其成分为羧甲基纤维素及其衍生物、聚乙烯醇
基交联聚合物、碱金属改性的聚丙烯酸以及亲水性无机颗粒改性的壳聚糖中的一种；优选亲水性无机颗粒改性的壳聚糖渗透汽化膜。亲水性无机颗粒改性的壳聚糖渗透汽化膜是将亲水性无机颗粒掺杂到壳聚糖膜中，可在膜中构建离子化水通道，为水分子提供连续的传递通道并增大了聚合物链间距，强化水的传递。单向膜包装袋2为具有单向导湿功能的膜材料，且导湿方向为由复合制冷剂3向单向膜包装袋2内部；单向膜包装袋2的平均孔径为0.05～0.15mm，孔隙率为20％～35％，允许水和气体的进入单向膜包装袋2中，阻止其内部的水和复合吸附剂1通过。
30.具体地，复合制冷剂3还包括具有蓄冷功能的高分子蓄冷材料。化学制冷物质为na2co3·
10h2o、cacl2·
6h2o、na2so4·
10h2o、(nh4)2c2o4·
5h2o，na2co3·
7h2o、na2hpo4·
12h2o、na3po4·
10h2o或na2b4o7·
10h2o中的一种或多种。复合制冷剂3的厚度为自制冷式凉爽贴厚度的60％～70％，复合吸附剂1的厚度为自制冷式凉爽贴厚度的10％～20％；在此厚度范围内，复合制冷剂3和复合吸附剂1可以更好的发挥协同作用，自制冷式凉爽贴的制冷效果最佳。
31.复合吸附剂1包括物理吸附剂和化学吸附剂，可对空气中的水分和人体的汗气起到导向作用，使其进入自制冷式凉爽贴中；还可吸附复合制冷剂3中混合的水分或复合制冷剂3吸热反应后产生的气体。物理吸附剂包括活性炭、沸石和分子筛中的一种或多种，化学吸附剂包括氧化铝、氧化镁和氧化钙中的一种或多种。复合吸附剂1的粒度范围为0.2mm～0.7mm。背贴无纺布层5为不易吸水的丙纶、涤纶和芳纶无纺布中的一种，其孔径为20～50μm，增大水的通过率，避免背贴无纺布层5将水分吸收，使自制冷式凉爽贴的制冷效果变差。
32.在具体的实施例中，单向膜包装袋2和多孔膜层4之间设置若干包覆复合制冷剂3的容纳腔，避免复合制冷剂3在使用过程中出现大范围的移位，保证复合制冷剂3与水的接触面积，从而达到最佳的制冷效果。
33.一种自制冷式凉爽贴的应用，将上述任一项的自制冷式凉爽贴贴合于人体表面，单向膜包装袋2内的复合吸附剂1使得空气中的水分和人体的汗气趋向于自制冷式凉爽贴运动，透过疏水的背贴无纺布层5和多孔膜层4，与复合制冷剂3混合后吸收热量，达到降温的作用。本发明的自制冷式凉爽贴的制冷效果可控、持续时间长，且使用时无需提前冷冻、方便快捷、实用性高。
34.实施例1
35.本实施例提供了一种自制冷式凉爽贴，由内至外依次包括内置复合吸附剂1的单向膜包装袋2、复合制冷剂3、包覆复合制冷剂3的多孔膜层4和最外层包覆的背贴无纺布层5。其中，复合制冷剂3为na2co3·
10h2o、cacl2·
6h2o以及具有蓄冷功能的高分子蓄冷材料聚丙烯酸钠的混合物；多孔膜层4为层状亲水性钾型蒙脱土改性的壳聚糖渗透汽化膜，其孔径为0.6μm，孔隙率为50％；复合吸附剂1为活性炭和氧化铝的混合物，复合吸附剂1的粒度为0.2mm；单向膜包装袋2的平均孔径为0.1mm，主要是防止内部物质漏出以及让气体和水顺利通过)，孔隙率为25％；复合吸附剂1的厚度为凉爽贴厚度的20％，复合制冷剂3为凉爽贴厚度的60％；背贴无纺布层5为丙纶，其孔径为20μm。
36.实施例2
37.实施例2提供了一种自制冷式凉爽贴，与实施例1相比，不同之处在于，多孔膜层4的孔径为0.8μm，其余大致与实施例1相同，在此不再赘述。
38.实施例3
39.实施例3提供了一种自制冷式凉爽贴，与实施例1相比，不同之处在于，多孔膜层4的孔隙率为60％，其余大致与实施例1相同，在此不再赘述。
40.实施例4
41.实施例4提供了一种自制冷式凉爽贴，与实施例1相比，不同之处在于，多孔膜层4为聚乙烯醇基交联聚合物渗透汽化膜，其余大致与实施例1相同，在此不再赘述。
42.对比例1
43.对比例1提供了一种自制冷式凉爽贴，与实施例1相比，不同之处在于，多孔膜层4的孔径为0.2μm，孔隙率为30％，其余大致与实施例1相同，在此不再赘述。
44.对比例2
45.对比例2提供了一种自制冷式凉爽贴，与实施例1相比，不同之处在于，复合吸附剂1的厚度为凉爽贴厚度的40％，复合制冷剂3为凉爽贴厚度的40％；其余大致与实施例1相同，在此不再赘述。
46.对实施例1-4和对比例1-2中的多孔膜层4在常温、大气压以及空气湿度为60％的条件下进行膜的水汽通量的测定，并对其自制冷式凉爽贴进行性能的检测，在模拟人体表面温度36.2～37℃，空气湿度为60％的条件下，测其制冷效果和持续时间。测试结果如下表所示。
47.表1实施例1-4和对比例1-2的测试结果
[0048] 水通量/l/(m2·
h)初始温度/℃最大温差/℃持续时间/h实施例11030105实施例22530181实施例31330121.5实施例483095.5对比例153066对比例21030102
[0049]
由表1可知，实施例2-3与实施例1相比，多孔膜层4的孔径增大，孔隙率增大，使得水通量大，制冷速率就越快，降温效果好；但是人体表面的汗水和空气中的水分质量较稳定，所以导致制冷的持续时间减少，此种可用于需要急速降温的情况下。说明通过调节多孔膜层4的孔径和孔隙率，可以调节制冷速率以及制冷时间的长短。实施例4中的多孔膜层4采用聚乙烯醇基交联聚合物渗透汽化膜，其水通量和制冷效果与实施例1相比有所降低。对比例1中多孔膜层4的孔径和孔隙率都较小，其制冷效果差；对比例2中复合制冷剂3的厚度降低后，其制冷效果的持续时间明显缩短。
[0050]
对比例3
[0051]
对比例3提供了一种自制冷式凉爽贴，与实施例1相比，不同之处在于，对比例3不设置最内层的复合吸附剂1，其余大致与实施例1相同，在此不再赘述。
[0052]
对比例4
[0053]
对比例4提供了一种自制冷式凉爽贴，与实施例1相比，不同之处在于，对比例4采用复合吸附剂1替换复合制冷剂3，由内至外形成复合吸附剂1-单向膜包装袋2-复合吸附剂1-多孔膜层4-被贴无纺布层5的结构。其余大致与实施例1相同，在此不再赘述。
[0054]
同样，对比例3-4中的多孔膜层4进行水通量的测定，并对其自制冷式凉爽贴进行性能的检测，在模拟人体表面温度36.2～37℃，气孔湿度为60％的条件下，测其制冷效果和持续时间。测试结果如下表所示。
[0055]
表2实施例1和对比例3-4的测试结果
[0056] 水通量/l/(m2·
h)初始温度/℃最大温差/℃持续时间/h实施例11030105对比例31030105对比例4103013
[0057]
由表2可知，对比例4中，缺少复合制冷剂3的凉爽贴完全失去制冷效果，仅靠复合吸附剂1的吸附作用有加速水蒸发的效果，造成温度略微的降低。对比例3中的自制冷式凉爽贴，虽然其制冷效果和持续时间，与实施例1一致；但是复合吸附剂1具有蓄冷的作用，蓄冷后缓慢释放，避免骤冷，引起的人体不适，且在复合制冷剂3有氨类制冷剂时，制冷贴在应用制冷时会有氨气生成，而复合吸附剂1可以吸附氨气，降低味道，增加自制冷式凉爽贴的使用舒适感。
[0058]
综上所述，本发明提供了一种自制冷式凉爽贴及其应用，该凉爽贴由内至外依次包括内置复合吸附剂的单向膜包装袋、复合制冷剂、包覆复合制冷剂的多孔膜层和最外层包覆的背贴无纺布层；复合制冷剂包括需要水参与制冷过程的化学制冷物质；多孔膜层的孔径为0.5～10μm，孔隙率为40％～60％，通过控制孔径和孔隙率来调节水和湿气的通过率，控制制冷剂的反应速率；内部的复合吸附剂和单向膜包装袋起到单向导湿作用，导湿方向为由复合制冷剂向单向膜包装袋内部。该自制冷式凉爽贴在应用时，内部的复合吸附剂和单向膜包装袋起到单向导湿作用，使得空气中的水分和人体的汗气透过疏水的无纺布层和多孔膜层，与其中的复合制冷剂混合吸收热量，达到有效降温的作用；同时，复合吸附剂对复合制冷剂中混合的水和产生的气体进行吸附，使得复合制冷剂又重新部分脱水，脱水的复合制冷剂可再次与外界的水混合吸热，产生制冷效果，如此可增加其制冷效果的持续时间；同时单向膜包装袋可阻止内部的水和复合吸附剂通过，保持自制冷式凉爽贴的完整性和高效利用，还可以避免产生异味，增加使用的舒适感。另外，单向膜包装袋和多孔膜层之间设置若干包覆复合制冷剂的容纳腔，可避免复合制冷剂在使用过程中出现大范围的移位，保证复合制冷剂制冷效果的均匀性。该自制冷式凉爽贴的制冷效果可控、持续时间长，且使用时无需提前冷冻、方便快捷、实用性高。
[0059]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。