CN109380782A - 一种降温服装 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种降温服装，属于智能高分子材料领域，在保证降温效果的同时无需外供能源，使用方便，便于移动。所述降温服装包括衣服本体和设于衣服本体上的降温块，所述降温块包括由内到外依次设置的单向导湿层、水凝胶功能层、相变材料层和防水透湿层。本发明提供的降温服装可供高温环境下作业的工作人员使用。

Description

一种降温服装

技术领域

本发明属于智能高分子材料领域，尤其是涉及一种降温服装。

背景技术

高温岗位工作人员在进行作业时，会受到连续不断的热应激，热应激是肌体热暴露时对热刺激产生的一系列反应的统称。遭到连续不断的热应激后，人员就会表现出入睡困难、睡眠质量差、工作时打盹、身体和心理疲劳、感觉思维混乱、紧张、焦虑等，理解能力和其他智能性的操作能力下降等现象，工作效率明显降低，更严重的甚至于中暑。同时，由于高温会产生大量的汗液，造成严重的汗臭味，蚊虫、病菌滋生，极易通过汗腺引起一系列疾病。

目前，应对热应激最好的办法利用工程手段如安装空调、加强通风等。但某些特殊场合无法进行工程降温，其只能采用个体防护手段、主要是降温服进行降温。其中，常用的降温服，其降温原理主要是靠空气流降温或靠服装吸收水分然后水蒸气蒸发吸热来达到降温效果。但是由于需要利用外界能源或装置，在实际应用过程中，高温作业人群使用起来很不方便。

例如，中国专利201420450926.6公开了一种降温服，包括由外到内依次设置的保温隔热层、支撑架、冷却盘和透气层，支撑架包括前后两面若干均布的横杆和连接横杆的纵向的跨接杆，支撑架上设有泵、蓄电池和若干风扇，风扇出风口正对冷却盘，冷却盘包括围绕在透气层***的盘旋管和盘旋管外缘前后两端的纵向的加强杆，盘旋管内缘设有前后两个冷媒盒，冷媒盒底部通过进水管连接泵，泵通过出水管连接盘旋管底端。该降温服在使用时需要借助蓄电池、风扇等设备辅助降温，使用起来不方便。

因此，设计一种使用方便的降温服装很有必要。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种降温服装，在保证降温效果的同时无需在实际应用过程中借助如泵等外源供能装置，进而解决了现有降温服使用不便等问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种降温服装，包括衣服本体和设于所述衣服本体上的降温块，所述降温块包括由内到外依次设置的单向导湿层、水凝胶功能层、相变材料层和防水透湿层；所述水凝胶功能层包括两层无纺布基底层和设置在两层无纺布基底层中间的聚谷氨酸水凝胶材料。

进一步地，所述聚谷氨酸水凝胶以聚谷氨酸为基材、乙二醇二缩水甘油醚为交联剂制得。

进一步地，所述聚谷氨酸水凝胶为含纳米银聚谷氨酸水凝胶。

进一步地，所述含纳米银聚谷氨酸水凝胶的浓度为1-100mg/L。

进一步地，所述含纳米银聚谷氨酸水凝胶的浓度为10-50mg/L。

进一步地，所述水凝胶功能层的厚度为5-15mm，其中，所述聚谷氨酸水凝胶材料的厚度为3-13mm。

进一步地，所述无纺布基底层由涤纶、尼龙、聚丙烯和丙纶中的一种或两种以上的共混物构成。

进一步地，所述单向导湿层由涤纶织物构成，所述涤纶织物为以聚谷氨酸为整理剂，对涤纶织物进行泡沫整理后得到的涤纶织物。

进一步地，所述防水透湿层由热塑性聚氨酯薄膜构成。

进一步地，所述衣服本体的外表面设有至少一个用于放置所述降温块的口袋，所述口袋的开口处用魔术贴贴合。

相对于现有技术，本发明所述的降温服装具有以下优势：

(1)本发明提出的降温服装利用内含多层结构的降温块进行降温，该降温块结构的设计使得降温服无须外供能源，使用方便；水从单向导湿层进入水凝胶功能层再次进行蓄水，即可实现重复使用；高温时人体产生的汗液也能通过单向导湿层向水凝胶功能层传递，从而随水分将汗液蒸发；水凝胶功能层采用聚谷氨酸水凝胶材料，通过聚谷氨酸水凝胶自身含有的水分的蒸发实现降温，不会引起不良后果，同时聚谷氨酸水凝胶具有可降解性，具有一定的环保价值。

水从单向导湿层进入水凝胶功能层，水凝胶功能层内的聚谷氨酸水凝胶具有很好的保水性能，能够储存水，当人体温度较高时，水凝胶内的水分蒸发吸走身体内的热量实现降温，同时相变材料层能够实现进一步的降温，防水透湿层将降温块内主要为水凝胶内的水锁住以防止外漏，同时使蒸发后的水蒸气通过。

(2)本发明提出的降温服装聚谷氨酸水凝胶里添加纳米银，具有一定的杀菌作用。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述降温服装的结构示意图；

图2为本发明实施例中降温块的结构示意图。

附图标记说明：

1-衣服本体1；2-降温块；3-单向导湿层；4-水凝胶功能层；5-相变材料层；6-防水透湿层。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-2所示，本发明提出了一种降温服装，包括衣服本体1和设于衣服本体1上的降温块2，降温块2包括由内到外依次设置的单向导湿层3、水凝胶功能层4、相变材料层5和防水透湿层6；水凝胶功能层4包括两层无纺布基底层和设置在两层无纺布基底层中间的聚谷氨酸水凝胶材料。

本发明实施例提供的降温服装，包括衣服本体1和设于衣服本体1上的降温块2，以衣服本体1为基准，该降温块2包括从内到外依次设置的单向导湿层3、水凝胶功能层4、相变材料层5和防水透湿层6。其中，通过最内层为单向导湿层3、最外层为防水透湿层6的设置，可将水源限定在降温块2内，处于高温环境时水蒸发吸收热量，降低温度。同时，水凝胶功能层4和相变材料层5的互补，进一步提高了降温服的降温效果。

而且，本发明实施例提供的降温服装中，单向导湿层3、水凝胶功能层4、相变材料层5和防水透湿层6由内到外依次设置，这样，降温块2不同层的设计，当降温块2重复使用时，可将降温块2放入水中，水从单向导湿层3传到水凝胶功能层4实现蓄水，这样，再次使用时水凝胶功能层4内的水都可以是新鲜补入的水，从而再次用于降温时也具有较好的降温效果，可长期重复使用。与现有技术中以气体如空气或液体如水作为冷却介质的装备相比，不需要借助蓄电池、泵等外供能源装置以提供连续不断的能量维持冷却介质的循环，因而使用方便，特别是在大范围移动的情况下使用方便。

除此之外，由于本发明实施例提供的降温服装中，最内层为单向导湿层3的设置，还可将工作人员在高温环境下作业时产生的汗液透过及时吸走排出，使人体保持干爽的感觉。而目前现有的降温服却并未考虑这一点，如在现有的降温服中，防水透气层设在内层，以使空气流通实现降温。

不仅如此，水凝胶功能层4包括两层无纺布基底层和设置在两层无纺布基底层中间的聚谷氨酸水凝胶材料。聚谷氨酸(γ-PGA)水凝胶具有良好的吸水性能和保水性能，当温度较高水蒸发时，聚谷氨酸水凝胶里的水又具有很好的释放效果，能够蒸发吸收人体内的热量，从而实现降温。通过聚谷氨酸水凝胶自身含有的水分的蒸发实现降温，无需添加薄荷、冰片等刺激性成分，穿在身上应用于降温不会引起不良后果。另外，聚谷氨酸水凝胶具有可降解性，具有一定的环保价值。

在本发明一实施例中，无纺布基底层可以由涤纶、尼龙、聚丙烯和丙纶中的一种或两种以上的共混物构成。便于水凝胶功能层4内的水分的蒸发。

在本发明一实施例中，聚谷氨酸水凝胶材料可以以聚谷氨酸为基材、乙二醇二缩水甘油醚为交联剂制得。

进一步地，聚谷氨酸水凝胶为含纳米银聚谷氨酸(Ag-γ-PGA)水凝胶，使得水凝胶功能层4具有一定的杀菌作用，对进入降温块2内的汗液等进行杀菌，使得降温服不易产生异味。

在一优选实施例中，含纳米银聚谷氨酸水凝胶的制备方法如下：

先将纯度为92.2％的γ-PGA加入去离子水中，充分搅拌至γ-PGA全部溶解，加入HCl溶液调节pH至4，搅拌均匀，加入交联剂乙二醇二缩水甘油醚，其中，乙二醇二缩水甘油醚与γ-PGA质量比为40％，加入不同体积浓度为2g/L的纳米银溶液，配置成纳米银凝胶，充分搅拌后，放置在50℃的恒温水浴锅中反应20h，交联形成Ag-γ-PGA水凝胶。

在本发明一实施例中，水凝胶功能层4的厚度为5-15mm，其中，聚谷氨酸水凝胶材料的厚度为3-13mm。例如，水凝胶功能层4的厚度可以为14mm，其中聚谷氨酸水凝胶材料的厚度可以为13、12或10mm。聚谷氨酸水凝胶材料占水凝胶功能层4的绝大部分，有利于水凝胶可以更好地发挥保水功能。

在本发明又一实施例中，单向导湿层3可以为涤纶织物，涤纶织物为以聚谷氨酸为整理剂，对涤纶织物进行泡沫整理后得到的涤纶织物。

在一优选实施例中，对涤纶织物进行泡沫整理可以包括如下步骤：

将浓度为8％的γ-PGA水溶液50g，分别加入十二烷基硫酸钠3g/L和羧甲基纤维素钠1g/L，搅拌溶解，电动打蛋器搅拌1min，产生泡沫，将泡沫涂在涤纶织物外侧，使涤纶织物获得不同带液率，平展的放在保鲜膜上，并用保鲜膜包裹，放入50℃，烘箱中反应5h，去掉保鲜膜，50℃烘干织物。经过聚谷氨酸整理的涤纶织物具有单向导湿功能的同时，还具有一定的环保价值。

在本发明又一实施例中，防水透湿层6可以为热塑性聚氨酯薄膜。热塑性聚氨酯薄膜能够更好的将水蒸气传递到外界，将水分留在保温块2内。

在本发明又一实施例中，相变材料层5中适用的相变材料可以为石蜡。能够进一步提高降温效果。

在本发明又一实施例中，衣服本体1的材质可以为可透湿材质，能使汗液透过衣服本体从而通过单向导湿层3进入水凝胶功能层4，与聚谷氨酸水凝胶内的一起蒸发。

在本发明一实施例中，衣服本体1的外表面设有至少一个用于放置降温块2的口袋，降温块2位于口袋内，口袋的开口处用魔术贴贴合。

具体地，口袋的个数可以为两个、四个、六个、八个等。口袋的尺寸与降温块2的尺寸相匹配。衣服在进行清洗的同时，可将降温块2拿出，将降温块2放入水中，降温块2的水凝胶功能层4可重新进行吸水，然后将降温块2放入洗净的衣服口袋内，再次用于降温。

在本发明又一实施例中，降温块2可以根据需要设置为长方体型，例如，降温块2的长为6-8cm，宽为6-8cm。降温块2不宜大，不利于穿在降温服内，也不宜太小，降温效果不佳。降温块2大小合适，方便放置于口袋内，可根据需要选择不同数量的降温块2，从而实现不同程度的降温。

使用时，将降温块2浸泡在水中1-10分钟后拿出，擦干防水透湿层6表面的水，放入衣服本体1的口袋中即可。

为了进一步说明本发明实施例提供的降温服装的使用效果，下文提供了具体的实验数据加以阐述。

表1为对降温块2重复使用后水凝胶功能层4的吸水性能的测试结果。

表1

循环吸水次数	吸水倍数	循环吸水次数	吸水倍数
				1	18.25651	14	18.59295
2	18.13270	15	18.76345
				3	18.16258	16	17.61724
4	17.88659	17	18.69424
				5	18.02086	18	18.41622
6	18.55124	19	17.85666
				7	18.14719	20	18.43465
8	18.50728	21	15.58824
				9	18.48583	22	15.85802
10	18.27127	23	15.42971
				11	18.4173	24	16.18844
12	18.39125	25	15.62312
				13	18.01462

由表1所示的数据可以看出，本发明实施例提供的聚谷氨酸水凝胶在多次循环使用后，仍然保持较高的吸水倍数，发挥较好的保水效果。

表2为对降温服降温效果测试的实验结果。

表2

时间(h)	室外温度(℃)	衣服本体内侧温度(℃)
			1	43	28
2	42	27
			3	41	26
4	40	28

通过实验，在环境温度为40-43℃的条件下，本发明产品可以降低体表温度至26-28℃，并且持续时间长达3小时以上，满足了室外高温劳动人群半日劳动时间的要求。

表3为多次使用后降温服降温效果测试的实验结果。

表3

次数	室外温度(℃)	衣服本体内侧温度(℃)
			1	39	25
2	40	26
			3	41	27
4	39	28

结合表2及表3的数据可以看出，本发明实施例提供的降温服装，在多次使用后仍然具有较好的降温效果。可见，本发明实施例提供的降温服装与需要借助泵、蓄电池等外来装置的降温服相比，可多次使用，不仅使用方便，且成本低廉。

表4为降温服对大肠杆菌杀菌效果测试的实验结果。

表4

纳米银浓度(mg/L)	1	5	10	15	20
						抑菌率(％)	60.59	99.99	100	100	100

表5为降温服对金黄色葡萄球菌杀菌效果测试的实验结果。

表5

纳米银浓度(mg/L)	1	5	10	15	20
						抑菌率(％)	99.87	99.99	100	100	100

由表4和表5可得，降温服中Ag-γ-PGA水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌杀菌效果测试的实验结果，由图可看出，当纳米银浓度为20mg/L时，抑菌率可达100％。

以上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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种降温服装，其特征在于：包括衣服本体(1)和设于所述衣服本体(1)上的降温块(2)，所述降温块(2)包括由内到外依次设置的单向导湿层(3)、水凝胶功能层(4)、相变材料层(5)和防水透湿层(6)；所述水凝胶功能层(4)包括两层无纺布基底层和设置在两层无纺布基底层中间的聚谷氨酸水凝胶材料。

2.根据权利要求1所述的降温服装，其特征在于：所述聚谷氨酸水凝胶由以聚谷氨酸为基材、乙二醇二缩水甘油醚为交联剂制得。

3.根据权利要求2所述的降温服装，其特征在于：所述聚谷氨酸水凝胶为含纳米银聚谷氨酸水凝胶。

4.根据权利要求3所述的降温服装，其特征在于：所述含纳米银聚谷氨酸水凝胶的浓度为1-100mg/L。

5.根据权利要求1所述的降温服装，其特征在于：所述水凝胶功能层(4)的厚度为5-15mm，其中，所述聚谷氨酸水凝胶材料的厚度为3-13mm。

6.根据权利要求1所述的降温服装，其特征在于：所述无纺布基底层由涤纶、尼龙、聚丙烯和丙纶中的一种或两种以上的共混物构成。

7.根据权利要求1所述的降温服装，其特征在于：所述单向导湿层(3)由涤纶织物构成，所述涤纶织物为以聚谷氨酸为整理剂，对涤纶织物进行泡沫整理后得到的涤纶织物。

8.根据权利要求1所述的降温服装，其特征在于：所述防水透湿层(6)由热塑性聚氨酯薄膜构成。

9.根据权利要求1-8任一项所述的降温服装，其特征在于：所述衣服本体(1)的外表面设有至少一个用于放置所述降温块(2)的口袋，所述口袋的开口处用魔术贴贴合。