專利名稱：長效涼爽降溫復(fù)合粉體、降溫纖維及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是提供一種長效涼爽降溫復(fù)合粉體、 一種長效涼爽降溫纖維及其制造 方法，尤指一種可將人體的熱能及濕氣經(jīng)由其迅速吸收、反應(yīng)并散逸，同時回復(fù) 至原來的狀態(tài)，達(dá)到長效的涼爽降溫效果的復(fù)合粉體及降溫纖維。
背景技術(shù)：
一般降溫紡織品早期制作以熱交換器及電力輸送熱傳流體方式為主，如專利 US5062424、 US5092129、 US5263336、 US4738119等，僅使用于特殊的作業(yè)環(huán)境， 不適用于日常穿著應(yīng)用，因而有人利用透氣不透水的有機(jī)材料制作成流體管路， 并經(jīng)由電力輸送流體或氣體方式，可達(dá)到降低冷卻裝置的重量，而使冷卻性紡織 品可應(yīng)用于一般穿著的用途，如專利US2006174392、 US6962600、 US2005246826、 US7179279、 FR2836339、 US5970519、 US6009713、 US5538583、 US5438707、 US5433083、 US5320164等，其中^_用壓縮氣體與電力快速輸送特性，可以達(dá)到 快速降溫的效果，然而其復(fù)雜的管路結(jié)構(gòu)及需要外加電力，而限制這類的降溫紡 織品的使用；
再者，除使用管路外，夾層設(shè)計(jì)簡化管路的復(fù)雜布置，通過透氣不透水與透 水層的多層化，使兩層間存在特定結(jié)構(gòu)的連貫性空間，空間中存在可因溫度或濕 度差異產(chǎn)生的氣流，而達(dá)到降低體熱溫度的效果，如專利US4342203、 WO2007088431、 US2007050878、 US2006201178、 JP4209809、 JP4209807等，為 使氣流有良好的流通產(chǎn)生散熱效果，多層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)較復(fù)雜；進(jìn)而有人在多層結(jié) 構(gòu)的中間層引入可以含有大量水分的水吸收材料，增加整體的降溫程度，如 US2003208831、 WO0108883、 MXPA01013376、 US6516624、 US6134714等，通 過透氣層使水蒸氣進(jìn)出中間層達(dá)到更好的冷卻效果；
類似的方式如水或具散熱性的相變化材料封存在特定的袋或管狀空間中，如 專利(JS2006276089、 US2006064147、 US2005284416、 US6134714、 US5415222 等，使用阻水性不透氣材料封存水或相變化材料，避免液態(tài)散熱材料的流失，但長時間使用下，因外界的磨擦與壓力作用，仍會有漏水的問題，相變化材料的使 用則存在無法保持長效，需待相變化材料回復(fù)固態(tài)相才能再有降溫的作用；利用
高熱傳性的金屬纖維編織，可以制作長時間冷卻作用的紡織品，如專利IT1251745, 因金屬纖維的成本高與柔軟性差，使這類降溫紡織品的實(shí)用化不佳；
因此，本案發(fā)明人鑒于上述的技術(shù)的缺失，即不適用于日常穿著應(yīng)用，因而 加以創(chuàng)新開發(fā)，并經(jīng)多年苦心孤詣潛心研究，終于研發(fā)出一種可長效涼爽降溫復(fù) 合粉體、纖維及其制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種長效涼爽降溫復(fù)合粉體、長效涼爽降溫纖維及其制造方法。 其是以納米高孔隙度的介孔材料作為母材，將相變化材料分散后填入母材的孔隙 中，再將具相變化材料的母材微細(xì)化后再與孔洞中吸附或含有水氣的多孔質(zhì)的高 比熱材料混合，即可得降溫復(fù)合粉體，且所述的降溫復(fù)合粉體依比例加入各類纖 維中而形成降溫纖維；
所述的母材提供良好的吸附性及分散性，同時母材的表面孔洞尺寸可控制吸 附進(jìn)入的相變化材料的體積，就是說將相變化材料的有效體積縮小至納米等級， 而使相變化材料的熱調(diào)節(jié)功能達(dá)到最大化；
所述的高比熱材料可阻礙熱傳導(dǎo)速度，避免人體熱流快速導(dǎo)入降溫纖維內(nèi)部 而降低相變化的效果，使熱流維持在表層進(jìn)行完整的相變化反應(yīng)并憑借水氣蒸發(fā) 效應(yīng)散逸；
當(dāng)人體體熱傳導(dǎo)至降溫纖維時，其降溫纖維表面的微細(xì)化的相變化材料即可 吸附體熱而進(jìn)行快速且完整的相變化使溫度下降，同時體熱也可使高比熱材料中 的吸附水氣蒸發(fā)氣化并帶走體熱，使人體體表溫度及濕度再度降低，當(dāng)體溫下降 達(dá)一定程度時，相變化材料又會相變化回復(fù)為原本狀態(tài)進(jìn)而產(chǎn)生持續(xù)再生的降溫 效果，進(jìn)而可達(dá)到長效的涼爽降溫效果。
具體來說，本發(fā)明提供一種長效涼爽降溫復(fù)合粉體，所述復(fù)合粉體含有納米 高孔隙度的介孔材料作為母材，而該介孔材料的納米孔隙中填入的有相變化材料， 該復(fù)合粉體還含有孔洞中吸附或含有水氣的多孔質(zhì)的高比熱材料。
其中所述的母材粉體粒徑為100nm 2000nm,表面孔隙范圍為10nm 1000nm。 所述的相變化材料可為水、正二十烷(Eicosane)、正二十一烷(Heneicosane )、 正十八烷(Octadecane)、十九烷(Nonadecane) 、 二氧化釩(V02)等。所述的相變化材料以占母材0.1 80wt%的比例填入母材的孔洞中。所述的高比熱材料為孔 洞中吸附或含有水氣的多孔質(zhì)材料，所述的高比熱材料可為硅藻土、海泡石、滑 石、沸石、高嶺土、獨(dú)居石、云母、玉、蛇紋石、玄武巖及石圭、鋁、4美、鈉、4丐 等的氧化物、磷化物、氮化物、硅酸鹽類等。所述高比熱材料以占總量10 80wt%
的比例添加混合入具相變化材料的母材中。
所得的降溫復(fù)合粉體的粒徑范圍為100nm 2000nm。
本發(fā)明還提供一種長效涼爽降溫復(fù)合粉體的制造方法，所述方法是以納米高 孔隙度的介孔材料作為母材，將相變化材料以分散方式或溶解方式填入母材的孔 隙中，再將該具相變化材料的母材微細(xì)化后，再與孔洞中吸附或含有水氣的多孔 質(zhì)的高比熱材料混合，最后再研磨、過篩。
其中所述的分散方式可為研磨分散、超音波震蕩分散、攪動分散；溶解方式 可為〉容液法、熱熔融法。
本發(fā)明另一個方面是提供一種長效涼爽降溫纖維，所述長效涼爽降溫纖維是 各種現(xiàn)有技術(shù)纖維中含有本發(fā)明所述復(fù)合粉體的各類纖維。其中所述的纖維可為 天然纖維、內(nèi)含功能性粉體的化學(xué)合成纖維或一般化學(xué)合成纖維、人造纖維。
本發(fā)明還提供一種長效涼爽降溫纖維的制造方法，其是將本發(fā)明所述復(fù)合粉 體依比例加入各類纖維中而形成，所述復(fù)合粉體的加入比例為占總重的 0.1~20wt%。


圖1是本發(fā)明的流程示意圖2是本發(fā)明的母材原始表面狀態(tài)示意圖3是本發(fā)明的母材表面披覆相變化材料的示意圖4是本發(fā)明的母材與復(fù)合降溫粉體的降溫曲線比較示意圖5是本發(fā)明在含水率為2wt。/。時的 一般PET纖維及不同比例的降溫PET纖 維的降溫曲線示意圖6是本發(fā)明在含水率為1 Owt%時的 一般PET纖維及不同比例的降溫PET 纖維的降溫曲線示意圖7是本發(fā)明添加比例為1.2wt。/。的降溫PET纖維衣物與一般PET纖維衣物 的人體微氣候分析的溫度曲線示意圖8是本發(fā)明添加比例為1.2wt。/。的降溫PET纖維衣物與 一般PET纖維衣物的人體微氣候分析的濕度曲線示意圖。
附圖標(biāo)記說明21-母材；22-相變化材料；23-具相變化材料的母材；24-高比 熱材料；25-降溫復(fù)合粉體；26-纖維；27-降溫纖維；31-母材降溫曲線；32-降溫 復(fù)合粉體降溫曲線；41-一^: PET纖維降溫曲線；42-1.2Wt。/。的PET纖維降溫曲線； 43-1.8Wt。/。的PET纖維降溫曲線；44-2.2Wt。/。的PET纖維降溫曲線；PET 纖維；52-1.2Wt。/。降溫PET纖維。
具體實(shí)施例方式
為使審查員方便簡捷了解本發(fā)明的其他特征內(nèi)容與優(yōu)點(diǎn)及其所達(dá)成的功效能 夠更為顯現(xiàn)，茲將本發(fā)明配合附圖，詳細(xì)說明如下
實(shí)施例一涼爽降溫復(fù)合粉體的制備
請參閱圖l所示，首先，本發(fā)明提供一種長效涼爽降溫復(fù)合粉體，其中該涼 爽降溫復(fù)合粉體其結(jié)構(gòu)組成是以納米高孔隙度的介孔材料作為母材21 ，并將相變 化材料22分散后并填入母材21的孔隙中，形成具相變化材料的母材23,而如圖 3所示，所述的具相變化材料的母材23微細(xì)化后再與多孔高吸水性的高比熱材料 24混合，即可得降溫復(fù)合粉體25,將所述的降溫復(fù)合粉體25依比例加入各類纖 維26中，而可形成具不同降溫效果的降溫纖維27;
所述的母材21是納米高孔隙度的介孔材料，又所述的母材21的粉體粒徑為 100nm 2000nm，其中所述的介孔材料可為珪藻土 、海泡石、沸石、高嶺土等，并 經(jīng)由清洗、研磨、過濾、干燥等程序得到高納米孔隙度的介孔材料粉體，所述的 介孔材料的表面孔隙范圍為10nm 1000nm之間且均勻分布，又所述的母材21提 供良好的吸附性及分散性；
所述的相變化材料22可為水、正二十烷(Eicosane)、正二十一烷 (Henejcosane )、 正十八烷(Octadecane )、 十九坑(Nonadecane ) 、 二氧化機(jī) (V02)等，又所述的相變化材料22經(jīng)溶解方式或分散方式，并以占母材0.1~80wt% 的比例填入所述的母材21的孔洞中，再經(jīng)過清洗、過濾、干燥后，即可得到具相 變化材料的母材23,且憑借所述的母材21的表面孔洞尺寸可控制吸附的相變化 材料22的體積，將所述的相變化材料22的有效體積縮小至納米等級，而使相變 化材料22的熱調(diào)節(jié)功能達(dá)到最大化；其中所述的溶解方式包括溶液法、熱熔融法， 其中所述的分散方式包括研磨分散、超音波震蕩分散、攪動分散等；所述的高比熱材料24為高吸水性的多孔材料，所述的高比熱材料24的比熱 高于0.25cal/gk,所述的高比熱材料24可為硅藻土、海泡石、沸石、高嶺土、滑 石、獨(dú)居石、云母、玉、蛇紋石、玄武巖及硅、鋁、鎂、鈉、鈣等的氧化物、磷 化物、氮化物、硅酸鹽類等；再將所述的高比熱材料24以占總量10 80wt。/。的比 例添加混合入具相變化材料的母材23中，并將其研磨分散后，再以不同網(wǎng)目的不 銹鋼網(wǎng)過濾，使其粉體尺寸均勻控制在100nm 2000nm,而制作成復(fù)合降溫粉體 25;
憑借相變化材料22被母材21均質(zhì)的微細(xì)化，使其可以發(fā)揮較原本尺寸更快 速的吸熱效果，同時仍然維持相當(dāng)好的分散效果；所述的高比熱材料24可有效將 熱維持在母材21與相變化材料22表面，使其進(jìn)行完整的相變化進(jìn)而吸收更多熱 量，因此所述的復(fù)合降溫粉體25其降溫效果更為快速、更為明顯。請參閱圖4 所示，是母材21與降溫復(fù)合粉體25的降溫曲線比較示意，所述的降溫復(fù)合粉體 25以母材21:相變化材料22:高比熱材料24=9: 1: IO之比例混合而成，將其 均勻批覆在不銹鋼薄板上，并同時置入50°C烘箱加熱1小時升溫并去除水氣后， 再分別取出以紅外線測溫儀依時間量測其溫度變化，比較所述的母材降溫曲線31 與降溫復(fù)合粉體降溫曲線32后，證實(shí)所述的降溫復(fù)合粉體25在5分鐘內(nèi)即可達(dá) 到完全的降溫效果，且降溫速率較母材21更為快速，降溫效果可達(dá)到的最低熱平 衡溫度也較低，顯示其對高溫的確具有明顯的降溫效果；
實(shí)施例二 、涼爽降溫纖維的制作
將其處理后的復(fù)合降溫粉體25以母粒添加法、直接聚合法、微膠嚢包覆法等 依占總量0.1 20wt。/。的比例加入各類纖維26中，即可制作為降溫纖維27,所述 的纖維26可為天然纖維、內(nèi)含功能性粉體的化學(xué)合成纖維或一般化學(xué)合成纖維， 如聚酯(polyester)、尼龍(Nylon)、壓克力(acrylic,丙烯酸類纖維)、嫘縈(又叫 人造纖維)(Rayon)、聚氯乙烯(PVC)等；
將降溫復(fù)合4分體25依不同比例加入PET ( Poly Ethylene Terephthalate簡稱 PET，稱之聚對苯二甲酸乙二酯)，制作成降溫PET纖維，其添加比例具體為 1.2wt%、 1.8wt。/?；?.2wt%。并取100cm2的一般PET纖維及不同比例的降溫PET 纖維置于恒溫恒濕箱中一小時，其溫度為2S。C，取出后依不同含水率測試其降溫 曲線，請參閱圖5所示，當(dāng)含水率為2wt。/。時，其一般PET纖維降溫曲線41與 1.2wt%的降溫PET纖維降溫曲線42 、 1.8wt%的降溫PET纖維降溫曲線43 、 2.2wt%的降溫PET纖維降溫曲線44比較后，其降溫效果隨復(fù)合降溫粉體25增加而明顯 變佳，且曲線變動幅度較大，但其趨勢為在前三分鐘降溫纖維27即可得到相當(dāng)大 的溫度差異，主要原因是母材21將水分子細(xì)化，再利用微細(xì)化相變化材料22的 潛熱將其蒸發(fā)并帶走熱量所致；請參閱圖6所示，因此當(dāng)含水率提高至10wt%, 約略等于人體表面未穿衣物時散逸水氣的濕度，降溫纖維27的降溫效果即大幅的 提升，最大降溫幅度可達(dá)4.2°C以上；
再將添加比例為1.2wt。/。的降溫PET纖維織成測試衣物進(jìn)行人體表面樣吏氣候 分析，在恒溫恒濕環(huán)境中，分別記錄人體表面在日常一般活動下的溫度與濕度變 化，并與一般PET纖維衣物進(jìn)行比較；請參閱圖7所示，所述的降溫纖維27具 有約3oC左右的降溫效果，同時降溫效果在測試期間內(nèi)(50min)均維持一定水準(zhǔn)； 請?jiān)賲㈤唸D8所示，本發(fā)明的降溫纖維27對于人體表面濕度的調(diào)節(jié)也具有明顯效 果，濕度的差異最高可達(dá)到20%以上，同時隨著時間的增加其濕度的差異更為明 顯；因此本發(fā)明的降溫纖維27不僅有明顯降溫效果，同時可使人體表面干爽，提 高曰?；顒訒r的舒適度；
實(shí)施例總結(jié)
本發(fā)明的降溫纖維27與一般純相變化型的降溫纖維進(jìn)行比較，雖然相變化型 纖維也會有降溫效果，但其穿在人體身上隨著時間增加， 一般純相變化型的降溫 纖維和人體表面會逐漸達(dá)到熱平衡而失去降溫效果，而當(dāng)穿著運(yùn)動時，濕氣的累 積無法排除，因此濕涼的感覺對人體而言相當(dāng)不舒適；而本發(fā)明制作的降溫纖維， 因?yàn)槟覆?1會大量吸附人體所散發(fā)水氣，加上高比熱材料24的熱集中效應(yīng)，使 得相變化材料22可以達(dá)到最佳的熱吸收效果，同時吸收的熱也可不斷的將人體水 氣蒸發(fā)，并伴隨著熱向人體外排出，因此人體表面的溫度和濕度即可使其不斷的 產(chǎn)生降溫效果；當(dāng)人體體表溫度隨著運(yùn)動量增大而升高時，降溫纖維27的降溫效 果也會隨著含水率增加而提升，同時過多的濕度也會被轉(zhuǎn)換成水氣而帶走，形成 可自動調(diào)節(jié)溫度、干爽的降溫纖維。
為使本發(fā)明更加顯現(xiàn)出其進(jìn)步性與實(shí)用性，茲與背景技術(shù)作一比較分析如下
現(xiàn)有缺失
1、 濕氣的累積無法排除，因此造成人體的不舒適。
2、 金屬纖維的成本高與柔軟性差，使這類降溫紡織品的實(shí)用化不佳。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)
1、 可將人體的熱能及濕氣經(jīng)由纖維迅速吸收、反應(yīng)并散逸，同時回復(fù)至原來 的狀態(tài)，達(dá)到長效的涼爽降溫效果。
2、 可自動調(diào)節(jié)溫度、干爽的降溫纖維。
以上說明對本發(fā)明而言只是說明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 理解，在不脫離權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可作出許多修改、變化 或等效，但都將落入本發(fā)明的權(quán)利要求可限定的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種長效涼爽降溫復(fù)合粉體，所述復(fù)合粉體含有納米高孔隙度的介孔材料作為母材，而該介孔材料的納米孔隙中填入有相變化材料，該復(fù)合粉體還含有孔洞中吸附或含有水氣的多孔質(zhì)的高比熱材料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合粉體，其中所述的母材粉體粒徑為 100nm 2000nm,表面孔隙范圍為10nm 1000nm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合粉體，其中所述的相變化材料可為水、正二十 烷(Eicosane)、 正二十一烷(Heneicosane)、 正十八烷(Octadecane)、 十九烷(Nonadecane) 、 二氧化釩(V02)等。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合粉體，其中所述的高比熱材料為孔洞中吸附或 含有水氣的多孔質(zhì)材料，所述的高比熱材料可為硅藻土、海泡石、滑石、沸石、 高嶺土、獨(dú)居石、云母、玉、蛇紋石、玄武巖及硅、鋁、鎂、鈉、釣等的氧化物、 磷化物、氮化物、硅酸鹽類等。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合粉體，其中所述的降溫復(fù)合粉體的粒徑范圍為 100nm 2000nm。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合粉體，其中所述的相變化材料以占母材 0.1 80wt。/。的比例填入母材的孔洞中。
7、 一種長效涼爽降溫復(fù)合粉體的制造方法，所述方法是以高納米孔隙度的介該具相變化材料的母材微細(xì)化后，再與孔洞中吸附或含有水氣的多孔質(zhì)的高比熱 材料混合，最后再研磨、過篩。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，其中所述的分散方式可為研磨分散、超 音波震蕩分散、攪動分散；溶解方式可為溶液法、熱熔融法。
9、 一種長效涼爽降溫纖維，所述纖維是各種纖維中含有權(quán)利要求1 -6任意 之一所述復(fù)合粉體的各類纖維。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的長效涼爽降溫纖維，其中所述的纖維可為天然纖 維、內(nèi)舍功能性粉體的化學(xué)合成纖維或一般化學(xué)合成纖維或人造纖維。
11、 一種長效涼爽降溫纖維的制造方法，其是將權(quán)利要求1 - 6任意之一所述 復(fù)合粉體依比例加入各類纖維中而形成，所述復(fù)合粉體的加入比例為占總重的 0.1~20wt%。
全文摘要
本發(fā)明是一種長效涼爽降溫復(fù)合粉體、纖維及其制造方法，其是以納米高孔隙度的介孔材料為母材，將相變化材料分散后并填入母材的孔隙中，再將具相變化材料的母材微細(xì)化處理后與孔洞中吸附或含有水氣的多孔質(zhì)的高比熱材料混合，即可得降溫復(fù)合粉體，且將所述的降溫復(fù)合粉體依比例加入各類纖維中而形成降溫纖維；當(dāng)人體體熱傳導(dǎo)至降溫纖維時，其降溫纖維表面的微細(xì)化的相變化材料即可吸附體熱而進(jìn)行快速且完整的相變化使溫度下降，同時體熱也可使高比熱材料中的吸附水氣蒸發(fā)汽化并帶走體熱，使人體體表溫度及濕度再度降低，當(dāng)體溫下降達(dá)一定程度時，相變化材料又會相變化回復(fù)為原本狀態(tài)進(jìn)而產(chǎn)生持續(xù)再生的降溫效果，進(jìn)而可達(dá)到長效的涼爽降溫效果。
文檔編號D06M13/02GK101451307SQ20071018759
公開日2009年6月10日 申請日期2007年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月6日
發(fā)明者宋家嚴(yán), 王智永 申請人:華楙生化科技股份有限公司