TW202302943A - 涼感紗及其製成之織物 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種涼感紗，其包括複數個長絲。該等長絲中之至少一者包括聚乙烯。該等長絲中之每一者的尺寸小於8丹尼。該紗之尺寸小於或等於300丹尼。
Description
本發明大體上係關於用於服裝、床上用品以及汽車及家庭應用之織物，且更特定言之，係關於涼感紗及由涼感紗製成的織物。
與能源危機及氣候變遷有關之問題正變得愈加嚴重且需要加以解決。根據當前的研究，全球消耗的所有電力中之15%係用於冷卻住宅及辦公室，其又造成全球溫室氣體排放的增加。因此，需要開發新技術來減少能源需求。舉例而言，將冷卻設定溫度提高2℃可在全球範圍內節省20%以上之HVAC能源需求。
個人冷卻管理將為減少能源消耗之有效方法。在典型室內環境中，人體在皮膚溫度為33.5℃之中紅外熱輻射(波長範圍為7至14 µm)中損失的輻射熱量占總熱量損失之50%以上。大部分習知的紡織物(如棉及聚酯)因為其為紅外輻射(IR)不透明材料，所以不合格。此外，由高導熱材料製成之織物將進一步增加人體經由傳導而損失的熱量。大部分習知紡織物(如棉及聚酯)具有低熱導率。
本文中描述用於服裝、鞋類、帳篷、睡袋及床上用品之涼感紗及織物，其可由人類舒適地使用且可經受住洗滌循環。
在一個態樣中，紗包括複數個長絲。至少一個長絲包括聚乙烯(PE)。各長絲之尺寸小於8丹尼。紗之尺寸小於或等於300丹尼。
在一些實施例中，長絲包括線性低密度聚乙烯纖維、低密度聚乙烯纖維或高密度聚乙烯纖維。
在一些實施例中，一個長絲包括纖維，該纖維具有核心及塗佈在核心上的包含聚乙烯之塗層。
在一些實施例中，長絲包括複數個纖維，其具有至少一個核心纖維及至少一個環繞該至少一個核心纖維之外殼纖維，其中該至少一個外殼纖維包括聚乙烯。
在一些實施例中，長絲包括添加物。舉例而言，添加物包括染料、紫外線阻隔劑、陶瓷填料及親水性改質劑中之一或多者。
在一些實施例中，紫外線阻隔劑包括ZnO或TiO
2中之一或多者及/或其他有機化合物(例如雜環化合物)。
在另一態樣中，織物包括第一紗及與第一紗摻合之第二紗，其中第二紗不同於第一紗。第一紗包括複數個長絲。至少一個長絲包括聚乙烯。各長絲之尺寸小於8丹尼。第一紗之尺寸小於或等於300丹尼。
在一些實施例中，第二紗包括聚丙烯、耐綸、聚對苯二甲酸乙二酯、棉、羊毛、嫘縈、竹子、聚乳酸、聚烯烴或聚胺酯中之一者。
在一些實施例中，織物之表面的至少20%係由第一紗的聚乙烯覆蓋。
在一些實施例中，織物之表面的至少20%係由第一紗佔據。
在一些實施例中，織物在9.5 µm之波長下具有至少37%之IR透射率。
在另一態樣中，設備包括以上織物中之一者。設備可為服裝、鞋類、帳篷、睡袋或床上用品中之一者。
在以下描述中，闡述某些特定細節以便提供對本發明之各種實施例的全面理解。然而，熟習此項技術者將理解，可在不存在此等細節之情況下實施本發明。此外，雖然本文揭示本發明之各種實施例，但根據熟習此項技術者之普通常識，可在本發明之範疇內進行許多改變及修改。此類修改包括用已知等效物取代本發明之任何態樣，以便以實質上相同的方式達成相同結果。
除非上下文另有要求，否則在本說明書及申請專利範圍中，字組「包含(comprise)」及其變化形式(諸如「包含(comprises/comprising)」)應視為開放性、包涵性含義，亦即視為「包括(但不限於)」。遍及本說明書，值之數字範圍之敍述意欲充當個別提及屬於該範圍內之各單獨值(包括界定該範圍之值)的速記表示法，且各單獨值併入本說明書中如同其個別地敍述在本文中一般。另外，除非上下文另外明確規定，否則單數形式「一(a/an)」及「該」包括複數個指示物。
貫穿於本說明書中之對「一個實施例」或「一實施例」的參考意謂結合實施例所描述的特定特性、結構或特徵包括於本發明之至少一個實施例中。因此，貫穿本說明書在各個位置出現之片語「在一個實施例中」或「在一實施例中」未必均指同一實施例，但在一些情況下可能如此。另外，可在一或多個實施例中以任何適合之方式組合特定特性、結構或特徵。
本文所描述之各種實施例係針對涼感紗及織物，及其在服裝及鞋類中之用途。在一些實施例中，所揭示之紗及織物之冷卻效果係來自特定材料組合及結構。所揭示之紗及織物之冷卻效果可利用人類因素來實現，包括所揭示之技術基於材料組合及結構提供之即時冷卻觸感及持續冷卻感兩者。此外，由涼感紗製成之織物係經設計成導熱且紅外(IR)透明的，以將冷卻效果最大化。
在一些實施例中，涼感紗包括複數個長絲。至少一個長絲包括聚乙烯。基於對材料之廣泛測試，發現聚乙烯具有可滿足持續冷卻及即時冷卻觸感之要求的優良特性。本文揭示之技術在一或多個長絲中使用聚乙烯來製造紗。聚乙烯可呈線性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)或高密度聚乙烯(HDPE)形式。舉例而言，至少一個用於紗之長絲可為LLDPE、LDPE纖維或HDPE纖維。
在一些實施例中，涼感紗之至少一個長絲包括PE聚合物。舉例而言，涼感紗之至少一個長絲包括純PE聚合物。圖1說明純PE長絲100。在一些實施例中，至少一個用於涼感紗之長絲可為在其表面上具有PE聚合物的雙組份。舉例而言，長絲可具有核心-外殼結構，其中核心包括聚丙烯(PP)、耐綸、聚酯(PET)、聚胺酯(PU)、聚烯烴及聚乳酸(PLA)中之一或多者，且外殼係由PE製成。圖2說明核心-外殼結構之長絲200。參考圖2，長絲200包括由PP、耐綸、PET、PU、聚烯烴及PLA中之一或多者製成之核心部分202，及在核心部分202上之外殼部分204。外殼部分204係由PE構成。在一些實施例中，長絲可具有核心-外殼結構，其中長絲之核心並非由外殼完全覆蓋。在圖3中說明實例。圖3說明另一核心-外殼結構之長絲300。長絲300包括由PP、耐綸、PET、PU、聚烯烴及PLA中之一或多者製成之核心部分302。長絲300包括外殼部分304，其環繞核心部分302且不覆蓋核心部分302之全部表面。
在一些實施例中，涼感紗可由複數個纖維/長絲構成，該等長絲包括至少一個核心纖維及環繞該核心纖維之外殼纖維。核心纖維可包括或可不包括PE聚合物。舉例而言，核心纖維可為純PE纖維、在其表面上具有PE聚合物之雙組份或不含有PE聚合物之纖維。不含PE聚合物之核心纖維可包括PP、耐綸、PET、PU、聚烯烴及PLA中之一或多者。雙組份核心纖維可包括由一或多種PP、耐綸、PET、PU、聚烯烴及PLA製成之核心，及由PE聚合物製成之外殼。圖4說明根據一個實施例之由複數個纖維/長絲402製成之紗400。紗400可包括至少一個核心纖維(例如，纖維402中之一者)及環繞核心纖維之外殼纖維(例如，纖維402中之另一者)。
在一些實施例中，用於涼感紗之長絲可包括一或多種添加物，添加物可使涼感紗具有更多所需特性。舉例而言，長絲之添加物可增強熱導率、抗微生物能力、紫外線保護因素、吸濕性、不透明度及/或阻燃特性，或使紗具有顏色。舉例而言，添加物可包括染料。或者或另外，添加物可為包括ZnO或TiO
2中之一或多者及/或其他有機化合物(例如，雜環化合物)之紫外線阻隔劑。在一些情況下，添加物可包括陶瓷填料。
圖5說明根據一個實施例之PE長絲500，其具有置放於PE長絲500中之添加物502。圖6說明根據一個實施例之長絲600，其具有核心部分602及置放/塗佈於核心部分602上之外殼部分604。長絲600包括置放於長絲600中之添加物606。雖然添加物606說明為均勻地分佈於整個長絲600中，但在某些情況下，添加物606可僅置放於核心部分602或僅置放於外殼部分604中。
為了提供所需冷卻效果，用於涼感紗之各長絲的尺寸小於8丹尼。如通常已知，一丹尼為一公克/9000公尺長絲。為了提供更有效的冷卻特性，用於涼感紗之各長絲的尺寸可小於7.5丹尼、7丹尼、6丹尼、5丹尼、4丹尼、3丹尼、2丹尼或1丹尼。
在一些實施例中，不僅涼感紗之長絲的尺寸係如上述所設計，且紗的尺寸亦經特定組態。舉例而言，為了提供所需冷卻效果，將紗之尺寸設計成小於或等於300丹尼。此等設計可將由涼感紗製成之織物的熱導率及IR透明度最大化。在一些實施例中，涼感紗之尺寸可更薄，諸如小於280丹尼、260丹尼、250丹尼、240丹尼、220丹尼、200丹尼、180丹尼、160丹尼、150丹尼、140丹尼、120丹尼、100丹尼、80丹尼、60丹尼、50丹尼、40丹尼、30丹尼、25丹尼或20丹尼，或在任意兩個此等值之間。在一個實施例中，涼感紗之尺寸可為75丹尼至150丹尼(包括端值)。紗可為完全拉伸的或有紋理的。
舉例而言，由本發明之涼感紗製成之織物在9.5 µm之波長下可具有至少37%之IR透射率。在一些實施例中，藉由更薄的涼感紗，在9.5 µm之波長下之IR透射率可提高至例如至少40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%或甚至至少90%，或在任意兩個此等值之間。
除涼感紗之外，織物可進一步包括其他材料，以提供所需紋理、觸感、韌性及/或強度。舉例而言，涼感織物可包括由PP、耐綸、PET、棉、羊毛、嫘縈、竹子、PLA、聚烯烴或PU製成之紗，只要至少20%之織物表面由PE聚合物覆蓋即可。為了提供較佳冷卻效果，織物表面上之PE表面覆蓋率可調整為至少25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%及高達100%，或在任意兩個此等值之間。
在一些實施例中，當由本文揭示之涼感紗及一或多種其他紗製成織物時，至少20%之織物表面係由涼感紗佔據。為了提供更好的冷卻效果，涼感紗可覆蓋織物表面達至少25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%及高達100%，或在任意兩個此等值之間。
涼感織物可用本文揭示之涼感紗藉由編織、針織或非編織技術形成。在一些實施方案中，涼感織物可與另一涼感織物或其他類型之織物層疊，以製作服裝、床上用品或汽車及家居產品。編織或針織技術之涼感織物(例如平織或單面針織，或雙織或雙面針織物)之與皮膚接觸的一側可由PE聚合物構成。
熱導率測試
各種紗材料之熱導率顯示，PE聚合物之熱導率為0.33 W/(mK)；PET聚合物之熱導率為0.05 W/(mK)；耐綸之熱導率為0.25 W/(mK)；棉之熱導率為0.04 W/(mK)。結果表明，PE聚合物之熱導率比其他測試材料更佳，且適用於冷卻目的。
Qmax 測試
即時冷卻觸感係藉由量測熱傳輸(Qmax)來測試。根據FTTS-FA-019標準進行測試。測試結果顯示於下表I中。根據FTTS-FA-019標準，認為涼感織物之可接受的Qmax值在針織物之情況下為至少0.130且在編織物之情況下為至少0.170。測試結果表明，平紋編織100% PE、平紋編織耐綸/PE混紡(PE＞20%)及單面針織100% PE (157 gsm)之樣品滿足即時冷卻觸感的要求。此外，雙面針織物(不對稱織物)之富含PE的(背)面滿足要求。在實踐中，由雙面針織物製成之織物之富含PE的一面將設計成與人類皮膚接觸，從而獲得即時冷卻觸感。
表I
持續冷卻測試
| 平紋編織100% PE | 平紋編織耐綸/PE混紡(PE＞20%) | 平紋編織65% PET/35%棉混紡 | 單面針織100% PE | 單面針織100% PET | 雙面針織物(不對稱織物)，正面耐綸,背面PE | |
| Qmax (W/cm 2) | 0.336 | 0.253 | 0.158 | 0.216 | 0.094 | 0.212 (背面) |
| 0.133 (正面) |
持續冷卻測試係根據ASTM F1868標準用熱板進行。測試結果顯示於下表II中。認為較低的熱阻係涼感織物之較佳特性。如表2中所示，在編織及針織形式下，100% PE織物均比PET織物更涼爽。
表II
柔軟度測試
| 編織100% PE | 編織100% PET | 針織100% PE | 針織100% PET | ||
| 熱阻(C/W-m 2) | 0.110 | 0.120 | 0.105 | 0.120 | |
柔軟度係紗及織物在用於製造服裝時需要考慮的重要因素。柔軟度/硬度測試係根據ASTM D1388標準進行。測試結果顯示於下表III中。結果表明，由超高分子量聚乙烯(UHMWPE)製成之織物比由LLDPE/LDPE/HDPE製成之織物硬得多。測試表明，UHMWPE不適合用於服裝，而由LLDPE/LDPE/HDPE製成之織物具有服裝所需的柔軟度。
L：長度；W：寬度
表III
| UHMWPE | LLDPE/LDPE/HDPE | 習知的服裝用紗/織物 | |
| 紗韌性(cN/dtex) - 100d | 32.1 | 2.1 | 2.6 - 6.6 |
| 織物硬度(ASTM D1388) | |||
| 針織：彎曲長度(mm) | 19.3 (L) 12.1 (W) | 6.1 (L) 6.3 (W) | 11.1 (L) 8.0 (W) |
| 針織：撓曲剛度(μjoule/m) | 47.5 (L) 17.1 (W) | 0.6 (L) 0.6 (W) | 4.4 (L) 1.5 (W) |
| 編織：彎曲長度(mm) | 52.0 (L) 46.7 (W) | 24.2 (L) 20.0 (W) | 16.0 (L) 15.4 (W) |
| 編織：撓曲剛度(μjoule/m) | 180.8 (L) 105.1 (W) | 17.8 (L) 10.2 (W) | 7.6 (L) 6.8 (W) |
在一個態樣中，本文揭示之技術提供涼感紗及由涼感紗製成的織物，其提供有成本效益的服裝應用之解決方案。藉由各種測試證明涼感紗及織物之冷卻效能。
在一些實施例中，涼感織物包括細紗及長絲(例如，100丹尼/48個長絲)以增加用於自皮膚調節熱量之接觸面積。較細的紗可提供較佳的較光滑的緊貼皮膚之手感。
出於說明及描述之目的，已提供本發明之前述說明。其並不意欲為詳盡的或將本發明限制於所揭示之精確形式。本發明之寬度及範疇不應由任何上述例示性實施例限制。對熟習此項技術之從業者而言，諸多修改及變化將顯而易見。修改及變化包括所揭示之特徵的任何相關組合。選擇及描述實施例以便最佳地解釋本發明之原理及其實際應用，從而使其他熟習此項技術者能夠理解所涵蓋之各種實施例之揭示內容及適合於特定用途之各種修改。希望由以下申請專利範圍及其等效物界定本發明之範疇。
100:長絲
200:長絲
202:核心部分
204:外殼部分
300:長絲
302:核心部分
304:外殼部分
400:紗
402:纖維/長絲
500:長絲
502:添加物
600:長絲
602:核心部分
604:外殼部分
606:添加物
本發明技術之各種實施例的某些特徵在所附申請專利範圍中細緻闡述。參考以下闡述利用本發明之原理的說明性實施例之詳細說明及隨附圖式將更好地瞭解技術之特徵及優點，其中：
圖1描繪根據一個實例實施例之PE長絲。
圖2描繪根據一個實例實施例之具有核心-外殼結構之長絲。
圖3描繪根據一個實例實施例之具有另一核心-外殼結構之長絲。
圖4說明根據一個實施例之由複數個纖維/長絲製成之紗。
圖5描繪根據一個實例實施例之具有添加物的PE長絲。
圖6描繪根據一個實例實施例之具有添加物之具有核心-外殼結構的長絲。
100:長絲
Claims (20)
- 一種紗，其包含： 複數個長絲，其中該等長絲中之至少一者包括聚乙烯， 其中該等長絲中之每一者的尺寸小於8丹尼；及 其中該紗之尺寸小於或等於300丹尼。
- 如請求項1之紗，其中該等長絲包含線性低密度聚乙烯纖維、低密度聚乙烯纖維或高密度聚乙烯纖維。
- 如請求項1之紗，其中該等長絲包含纖維，該纖維具有核心及塗佈在該核心上的包含聚乙烯之塗層。
- 如請求項1之紗，其中該等長絲包含複數個纖維，該複數個纖維具有至少一個核心纖維及至少一個環繞該至少一個核心纖維之外殼纖維，其中該至少一個外殼纖維包括聚乙烯。
- 如請求項1之紗，其中該等長絲包含添加物。
- 如請求項5之紗，其中該添加物包含染料。
- 如請求項5之紗，其中該添加物包含紫外線阻隔劑。
- 如請求項7之紗，其中該紫外線阻隔劑包括ZnO或TiO 2中之一或多者。
- 如請求項5之紗，其中該添加物包含陶瓷填料。
- 一種織物，其包含： 第一紗，其包括複數個長絲，其中該等長絲中之至少一者包括聚乙烯，其中該等長絲中之每一者的尺寸小於8丹尼，且其中該第一紗之尺寸小於或等於300丹尼；及 第二紗，其與該第一紗摻合，其中該第二紗與該第一紗不同。
- 如請求項10之織物，其中該第二紗包含聚丙烯、耐綸、聚對苯二甲酸乙二酯、棉、羊毛、嫘縈、竹子、聚乳酸、聚烯烴或聚胺酯中之一者。
- 如請求項10之織物，其中至少20%的該織物之表面係由該第一紗的聚乙烯覆蓋。
- 如請求項10之織物，其中至少20%的該織物之表面係由該第一紗佔據。
- 如請求項10之織物，其中該第一紗之長絲包含線性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯纖維或高密度聚乙烯纖維。
- 如請求項10之織物，其中該第一紗之長絲包含纖維，該纖維具有核心及塗佈在該核心上的包含聚乙烯之塗層。
- 如請求項10之織物，其中該第一紗之長絲包含複數個纖維，該複數個纖維具有至少一個核心纖維及至少一個環繞該至少一個核心纖維之外殼纖維，其中該至少一個外殼纖維包括聚乙烯。
- 如請求項10之織物，其中該第一紗之長絲包含添加物。
- 如請求項17之織物，其中該添加物包含染料。
- 如請求項17之織物，其中該添加物包含紫外線阻隔劑。
- 如請求項19之織物，其中該紫外線阻隔劑包括ZnO或TiO 2中之一或多者。
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