一种热湿智能调节面料及其制备方法.pdf

本发明提供一种热湿智能调节面料及其制备方法，其热调节功能通过相变材料实现，其湿度调节功能通过纱线不同段的亲水性不同所导致的单向导湿功能实现。本发明使用纱线范围广，通过绞纱喷染或段染工艺，在同一跟纱线上的不同段功能性不同，有的段亲水，有的段拒水，至少某一段含有相变材料。本发明面料可对温度和湿度进行智能调节，且操作简便，方法经济，易于工业推广。

权利要求书
1.  一种热湿智能调节面料，其特征在于，同时具有热调节功能和湿度调节功能，且其热调节功能通过相变材料实现，其湿度调节功能通过纱线不同段的亲水性不同所导致的单向导湿实现。

2.  根据权利要求1所述的热湿智能调温面料，其特征在于，组成面料的纱线，其材质包括棉、毛、丝、麻、各种化纤或其组合而成的纯纺纱线或混纺纱线。

3.  根据权利要求1所述的热湿智能调温面料，其特征在于，组成面料的纱线采用绞纱喷染或段染工艺处理。

4.  根据权利要求2或3所述的热湿智能调节面料，其特征在于，同一根纱线上不同的段，功能性不同，有的段亲水，有的段拒水，至少局部含有相变材料。

5.  根据权利要求4所述的热湿智能调节面料，其特征在于，至少纱线某一段含有相变材料，是在表面活性剂和交联剂存在的情况下，将纱线某一段浸渍于含有相变微胶囊整理剂的溶液中进行的。

6.  根据权利要求4所述的热湿智能调节面料，其特征在于，纱线有的段亲水，是在表面活性剂和交联剂存在的情况下，将纱线某一段浸渍于含有亲水整理剂的溶液中进行的；优选地，亲水整理剂选自聚氨酯类亲水整理剂、有机硅类亲水整理剂、聚酯-聚醚嵌段共聚亲水整理剂、水溶性高聚物或天然含有极性亲水集团的亲水性物质。

7.  根据权利要求4所述的热湿智能调节面料，其特征在于，纱线有的段拒水，是在表面活性剂和交联剂存在的情况下，将纱线某一段浸渍于含有拒水整理剂的溶液中进行的；优选地，拒水整理剂选自非离子型含氟拒水整理剂。

8.  根据权利要求2‐7任一项所述的热湿智能调节面料，其特征在于，纱线经处理后直接织造或跟其他纱线混合织造。

9.  权利要求1所述的热湿智能调节面料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将至少一种颜色的染料助剂或颜料助剂，分别与相变微胶囊整理剂、亲水整理剂、拒水整理剂混合均匀，待用；
(2)对纱线进行喷染或者段染工艺，得到不同段上，功能性不同的一根纱线：有的段亲水，有的段拒水，至少局部含有相变材料；
(3)利用上述步骤得到的纱线进行织造，或与其他纱线进行混合织造，即得到所述热湿智能调节面料。

10.  权利要求1所述的热湿智能调节面料在服用纺织品、工业、农业、建筑、电子元器件、特种防护中的应用。

说明书一种热湿智能调节面料及其制备方法
技术领域
本发明涉及功能性纺织品，具体涉及一种热湿智能调节面料及其制备方法。
背景技术
相比于款式外形，特别是随着智能穿戴的兴起与影响，时下的人们越来越注重服装的功能性内涵。实际上，皮肤与衣物之间的微妙关系，受热、湿条件的影响最为显著。所谓热条件，就是衣物与皮肤间的温度；所谓湿条件，就是指衣物与皮肤间的湿度。人体的舒适感，与温度和湿度的相互作用密切相关。
对于衣物舒适感的研究开发，已成为全球市场瞩目的焦点。专利申请号200520128016.7公开了一种具有单向导湿的吸汗速干复合针织物，该织物选择吸湿能力较差的异型截面纱线编织在内层，而吸湿能力较强的异型截面纱编织在外层和其他层数，层与层之间通过连接层以编织方式连接，制备成一种单向导湿吸汗速干的复合针织物。该发明对调节衣物与皮肤间湿度进行了尝试，但并没有考虑到皮肤衣物间的温度调节。此外，异型纤维的生产相对较复杂，仅局限于少数几种材质的纤维材料。
专利申请号201010292737.7介绍了一种具有单向导湿功能的制品的制备方法，该方法主要通过对经过亲水化处理的面料，使用含有拒水整理剂的工作液对处理后织物的一面进行喷淋加工，从而得到具有单向导湿功能的纺织制品。该发明虽然解决了原料的局限性问题，但是该方法在实践处理中很难控制，如其方法中提到喷淋液滴直径为0.1-2mm，且彼此间距为0.1-2mm的要求，必须借助昂贵设备才能实现，否则很容易导致所处理织物一侧被完全拒水改性，从而导致生产中次品率较高。
发明人注意到，目前制备单向导湿功能织物的方法，如前述专利，注重于解决单向导湿功能的实现，而可能忽视了衣物穿着的舒适感，不仅仅是由湿度决定的。单向导湿是通过将皮肤表面汗液传导到面料的另一侧，进而调节皮肤的湿度。然而在许多场合下，人体的热量会随着热量大幅散失，过度的导湿可能导致人体发冷，长期受此影响甚至引起疾病。
引入适当的温度调节技术，是解决这一问题的有效途径。其中相变材料具有根据环境温度变化，而进行吸热放热的特性，常常以相变微胶囊形式被使用。
创新技术2010年第2期19-21页，张兴祥等介绍了一种耐高温相变材料微胶囊及熔纺高储热量储热调温纤维，主要通过制备相变材料微胶囊，并将其在纺丝过程中加入，得到具有调温功能的纤维，再通过织造得到了具有调温功能的纱线、面料等。该文献利用相变材料进行了温度调节，但没有考虑到皮肤衣物间的湿度影响。而且熔融纺丝工艺中，随着相变材料添加量的增加，纤维材料的强度的性能会大幅下降，直接影响到纤维的可纺性。因此该方法所含相变材料的有效含量较低，导致调温效果不太明显。
发明人注意到，同时具备热湿智能调节功能，且从经济成本上具备更大普及性的技术还鲜被提及。因此，开发一种兼具热湿智能调节功能的纺织品制备技术，无疑对改善纺织品舒适性，提高纺织品技术含量和市场竞争力，具有十分重要的意义。
发明内容
发明人认为现有技术主要存在以下不足：1)无法简单将热湿智能调节功能同时匹配在同一面料上；2)纺织品材质受限，缺乏适用范围广的方法；3)操作过程复杂，可控制程度不高；4)制造成本高。
本发明的技术方案，提供一种热湿智能调节面料，同时具有热调节功能和湿度调节功能，且其热调节功能利用相变材料实现，湿度调节功能通过单向导湿实现。通过本发明方法，可得到一根纱线，其不同的段上，功能性不同:有的段亲水，有的段拒水，至少局部含有相变材料。
本发明热湿智能调节面料的制备方法包括步骤：
(1)将至少一种颜色的染料助剂或颜料助剂，分别与相变微胶囊整理剂、亲水整理剂、拒水整理剂混合均匀，待用；
(2)对纱线进行喷染或者段染工艺，得到不同段上，功能性不同的一根纱线：有的段亲水，有的段拒水，至少局部含有相变材料；
(3)利用上述步骤得到的纱线进行织造，或与其他纱线进行混合织造，即得到本发明所述的一种热湿智能调节面料。
本发明的热湿智能调节面料，组成面料的纱线，其材质包括棉、毛、丝、麻、或各种化纤的纯纤维，或上述材质的混合纤维；组成面料的纱线采用绞纱喷染或段染工艺处理。
在本发明所述技术方案中，所述亲水整理剂，包括任何本领域公知的对织物进行亲水化预处理使用的亲水整理剂；所述亲水整理，是在表面活性剂和交联剂存在的情况下，将纱线浸泡在含有亲水整理剂的溶液中；优选地，亲水整理剂选自聚氨酯类亲水整理剂、有机硅类亲水整理剂、聚酯-聚醚嵌段共聚亲水整理剂、水溶性高聚物或天然含有极性亲水集团的亲水 性物质。
在本发明所述技术方案中，所述拒水整理剂，为各种含氟元素的拒水整理剂；优选地，拒水整理剂选用非离子型含氟元素的拒水整理剂。
在本发明所述技术方案中，将相变微胶囊整理剂与亲水整理剂混合，或者将相变微胶囊整理剂与拒水整理剂混合，应视为本发明所述方法的一种引申，而不应视为是与本方法不同的方法。
本发明使用纱线范围广，通过绞纱喷染或段染工艺，在同一跟纱线上的不同段功能性不同，有的段亲水，有的段拒水，至少某一段含有相变材料。本发明面料可对温度和湿度进行智能调节，且操作简便，方法经济，易于工业推广。
采用本发明方案的有益效果
影响衣物穿着舒适性的最重要因素，是衣物和皮肤间的温度和湿度。传统的功能性纺织品，要么是单一调节温度变化，要么是单一调节湿度变化。因此同时赋予纺织品对于温度和湿度调节功能的纺织品处理技术，意义非常重大。
1)同时赋予纺织品热湿智能调节功能，是通过对同一根纱线进行分段处理得到的；
2)工艺操作简单，控制程度高；
3)方法普适性高，适用于棉、毛、丝、麻和各类化纤；
4)成本低，易于推广。
本发明提供的一种热湿智能调节面料，除用于服用纺织品，应用领域还包括工业、农业、建筑、电子元器件、特种防护。
附图说明
附图1-A，附图1-B各为本发明中的纱线示意图，
图中：
0代表空白段或间隔段；
1代表白色—相变微胶囊段；
2代表浅蓝色—亲水段；
3代表浅红色—拒水段；
4代表白色—相变微胶囊—亲水段；
5代表浅蓝色—拒水段。
具体实施方式
下面通过具体实施例来对本发明进行具体阐述。
实施例1：
本例中处理纱线为32S/2，全棉纱，制备方法如下：
1.相变微胶囊制备方法参见本发明人的系列专利申请“微胶囊储能组合物及其制备方法”(申请号：201410401132.5)，配制浓度为10g/L‐400g/L的水溶液，与白色涂料混合均匀待用；
2.选用PermaloseTM，聚酯-聚醚嵌段共聚物型亲水整理剂，配制浓度为5g/L‐100g/L的水溶液，与浅蓝色涂料混合均匀待用；
3.选用OleophbolCP-S，拒水整理剂，配制浓度为25g/L‐70g/L的水溶液，与浅红色涂料混合均匀待用；
4.采用经轴段染工艺，按所设计花型如表1中所示，对纱线各段进行不同的处理，段染时采用3组轧车，分别对应白色—相变微胶囊段，浅蓝色—亲水段和浅红色—拒水段。
表1中，间隔长度为每组轧车未浸轧处理的空白段。
表1
项目轧车1轧车2轧车3对应整理白色—相变微胶囊段浅蓝色—亲水段浅红色—拒水段浸轧长度2m1m1m间隔长度0m1m0m
根据花型设计，循环处理纱线，即可得到如附图1‐A中所示的一种热湿智能调节纱线。
5.对上述纱线整经织造，即可得到本发明所述的一种热湿智能调节面料。
本实施例制备的热湿智能调节面料，是高档纺织品的绝佳原料，加工制成夹克、风衣、运动服、户外用品、床上用品等具有热湿智能调节功能的服用纺织品。
实施例2
本例中处理纱线为32S/2，全棉纱，制备方法如下：
1.相变微胶囊制备方法参见本发明人的系列专利申请“一种相变储能复合微球及其制备方法”(申请号：201410405815.8)，配制浓度为10g/L‐400g/L的水溶液，与选用PermaloseTM，聚酯-聚醚嵌段共聚物型亲水整理剂，配制浓度为5g/L‐100g/L的水溶液，白色涂料混合均匀待用；
2.选用OleophbolCP-S，拒水整理剂，配制浓度为25g/L‐70g/L的水溶液，与浅蓝色涂料混合均匀待用；
3.采用经轴段染工艺，按所设计花型如表2中所示，对纱线各段进行不同的处理，段染时采用2组轧车，分别对应白色—相变微胶囊—亲水段和浅红色—拒水段。
表2中，间隔长度为每组轧车未浸轧处理的空白段。
表2
项目轧车1轧车2对应整理白色—相变微胶囊—亲水段浅蓝色—拒水段浸轧长度2m1m间隔长度0m1m
根据花型设计，循环处理纱线，即可得到如附图1‐B中所示的一种热湿智能调节纱线。
4.对上述纱线整经织造，即可得到本发明所述的一种热湿智能调节面料。
本实施例可用于潜水服、战士作训服、消防服等特种防护装备的调温层，阻隔功能层等；如用于农作物生长，可作为农业大棚的内饰缠绕在植物茎部等部位，起到调温作用，为农作物生长提供适宜温度；用作建筑材料辅料饰材，作为建筑内饰的防火隔热层。
实施例3
本例中处理纱线为75D/36F，PET，制备方法如下：
1.相变微胶囊制备方法参见本发明人的系列专利申请“微胶囊储能组合物及其制备方法”(申请号：201410401132.5)，配制浓度为10g/L‐400g/L的水溶液，与选用PermaloseTM，聚酯-聚醚嵌段共聚物型亲水整理剂，配制浓度为5g/L‐100g/L的水溶液，白色涂料混合均匀，待用；
2.采用经纱段染工艺，对75D/36F，PET棉纱线进行染色处理，待用；
3.将上述处理纱线，与75D/72F丙纶纱线进行混纺，织造为一定花型的具有热湿智能调节功能面料。
本实施例中，仅对PET纱线进行了相变微胶囊整理和亲水整理，并未使用拒水整理剂，而是灵活采用了拒水性能本身就很好的丙纶纱线。经过处理的PET纱线仍具有不同段不同功能性的特征，应视为本发明方法的灵活引申。
本实施例可用于手套、帽子、工作服等冷库工作人员的特种防护装备的调温防护层。
实施例4
本例中处理纱线为32S/2，全棉纱，制备方法如下：
1.相变微胶囊制备方法参见本发明人的系列专利申请“微胶囊储能组合物及其制备方法”(申请号：201410401132.5)，配制浓度为10g/L‐400g/L的水溶液，与白色涂料混合均匀待用；
2.选用PermaloseTM，聚酯-聚醚嵌段共聚物型亲水整理剂，配制浓度为5g/L‐100g/L的水溶液，与浅蓝色涂料混合均匀待用；
3.选用OleophbolCP-S，拒水整理剂，配制浓度为25g/L‐70g/L的水溶液，与浅红色涂料混合均匀待用；
4.采用绞纱段染工艺，按所设计花型如表3中所示，对纱线各段进行不同的处理。其中，
表3中的间隔长度，即为未经绞纱段染处理的纱线段长度。
表3
项目处理段1处理段2处理段3对应整理白色—相变微胶囊段浅蓝色—亲水段浅红色—拒水段浸轧长度2m1m1m间隔长度0m1m0m
根据花型设计，循环处理纱线，即可得到如附图1‐A中所示的一种热湿智能调节纱线。
5.对上述纱线整经织造，即可得到本发明所述的一种热湿智能调节面料。
本实施例可用于集成电路板、电子元器件封装中的散热、隔热组件，同时具有对电子元器件等进行局部控温的作用，并具有除湿功能。
实施例5
与实施例3不同之处，仅在于步骤2采用绞纱喷染工艺，对32S/2全棉纱线进行染色处理，待用。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。