IPC分类号：
D06M11/79 | D06M11/53 | D06M11/44 | D06M11/71 | D06M11/65 | D06M11/80 | D06M23/14
国民经济行业分类号：
C2661 | C3551 | C1723 | C1910 | C1712 | C1722 | C1733 | C1941 | C1743 | C1830 | C1742 | C1741 | C1752 | C1762 | C1783 | C2662 | C1713
当前申请(专利权)人地址：
中国香港荃湾白田壩街5-21号嘉力工业大厦A座8楼3-4室
摘要：
本发明涉及一种功能织物，包括：基布层，所述基布层包括布料，以及位于所述基布层上的功能层，所述功能层包括硅胶母料和负离子添加剂，并具有立体构型，其中所述功能层具有的厚度使得所述功能织物能够释放浓度为1000‑6000每立方厘米的负离子。
技术问题语段：
如何提供一种能够人工产生负离子的可穿戴设备或服装，并且提高负离子的浓度和穿戴舒适性，同时避免负离子浓度偏低和产生负离子的主要原因是面料之间的摩擦。
技术功效语段：
本发明的功能织物能够在静态条件下稳定释放高浓度的负离子，并且在舒适性方面没有太大差别。此外，该织物还具有优异的力学性能。通过实验表明，由本发明织物制成的服装在减少运动肌肉损伤和缓解炎症等方面具有显著的效果。
权利要求：
1.一种制造功能织物（10）的方法，包括：
（a）提供作为所述功能织物（10）的基片层（1）的布料；
（b）对所述功能织物（10）的功能层（2）进行计算机建模，所述功能层（2）包括硅胶母料（4）和负离子添加剂（5），并具有立体构型，其中所述功能层（2）具有的厚度使得所述功能织物（10）能够释放浓度为1000-6000个每立方厘米的负离子，其中，所述功能层（2）还包括热释材料，其提升所述负离子添加剂的负离子释放能力，所述热释材料由纳米颗粒复合碳纤维粉制成，
（c）提供硅胶母料、负离子添加剂和纳米颗粒复合碳纤维粉，并将其熔融混合，以及
（d）利用3D打印机（9）在所述基片层（1）上3D打印所述功能层（2）。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述功能层（2）具有的厚度使得功能织物（10）能够释放的负离子浓度为2000-5000个每立方厘米。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述功能层（2）具有的厚度使得功能织物（10）能够释放的负离子浓度为3500个每立方厘米。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述功能层（2）具有蜂巢形、星形、太阳形、花纹的横截面。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述功能层（2）具有凸台形的纵截面。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述功能层（2）的厚度在织物表面上不均匀。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述功能层（2）仅施加到所述基片层（1）的一个或多个局部区域。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述负离子添加剂（5）为包括ZnS、CaO、CePO4、Th(NO3)4、LaNO3的粉末。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述功能层（2）还包括远红外材料、抗菌材料、芳香材料和增强材料中的一种或多种额外添加剂（6）。
10.根据权利要求1所述方法，还包括以下步骤：
（e）提供远红外材料、抗菌材料、芳香材料和增强材料中的一种或多种额外添加剂（6），所述额外添加剂（6）单独熔融或与所述硅胶母料（4）和负离子添加剂（5）混合熔融以提供到所述3D打印机（9）。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
（f）在基片层（1）的不同位置处打印出不同厚度和/或不同构型和/或不同组分的功能层（2）。
技术领域：
[0001]本发明涉及一种能够释放高浓度负离子的功能织物及其制造方法，特别是一种结合有能够释放高浓度负离子的立体硅胶结构的功能织物及其制造方法。
背景技术：
[0002]在大气环境中，受到自然界的宇宙射线、紫外线、土壤和空气放射线的影响，有些空气分子会释放出电子。这些电子和空气中的中性分子结合，从而成为负离子。
[0003]空气中负离子的浓度是空气质量好坏的标志之一。根据世界卫生组织划定的标准，清新空气的负氧离子含量为每立方厘米空气中不低于1000-1500个。在实践中人们已经发现，负离子是杀灭病菌、提高空气质量和改善身体健康的有效手段。负离子在与细菌结合后，能够使细菌带电而容易沉降移除。此外负离子还作为还原剂与细菌反应，引起细菌结构的改变或能量的转移，从而达到杀菌效果。美国环保署EPA实验室研究发现，负离子通过在空气中的布朗运动能够主动出击捕捉小粒微尘，使其凝聚而沉淀，有效除去空气中2.5微米（PM2.5）及以下、甚至1微米的微尘，从而减少PM2.5对人体健康的危害。实验发现，当室内空气中负离子的浓度达到每立方厘米2万个时，空气中的飘尘量会减少98%以上，特别是PM2.5中危害最大的直径1微米以下的微尘、细菌、病毒等几乎为零。此外，负离子还能够通过人的神经系统及血液循环能对人的机体生理活动产生影响。负离子能使人的大脑皮层抑制过程加强和调整大脑皮层的功能，因此能起到镇静、催眠及降血压作用；负氧离子进入人体呼吸道后，使支气管平滑肌松弛，解除其痉挛；负氧离子进入人体血液，可使红血胞沉降率变慢，凝血时间延长，还能使红血胞和血钙含量增加，白细胞、血钙和血糖下降，疲劳肌肉中乳酸的含量也随之减少。负氧离子能使人体的肾、肝、脑等组织的氧化过程加强。
[0004]空气中负离子的浓度，受地理条件特殊性的影响而不同。表1中示出了常见环境中负离子的浓度。可以看到，瀑布、森林、高山、海岸等自然环境中的负离子含量较高，而公园、街道、办公室等城市环境中的负离子含量较低，甚至无法达到世卫组织划定的清新空气标准。
[0005]表1-不同地理位置的负离子浓度
[0006]地理位置负离子浓度（每立方厘米）瀑布、森林10000-20000高山、海岸5000-10000公园400-1000街道<200办公室、汽车60-150
[0007]因此，考虑到负离子的有益作用，以及人类活动环境中的负离子含量较低的现实，期望的是提供人工产生负离子的手段。更期望的是能够随身携带这些能够人工产生负离子的手段。一个优选的方法就是制造能够释放负离子的可穿戴设备，特别是服装。
[0008]在现有技术中提供了几种方法来形成能够释放负离子的可穿戴设备或服装。一种方法为直接以能够释放负离子的材料制造可穿戴设备或服装。在CN101513276A中公开了一种负离子硅橡胶胸罩。该胸罩直接以硅橡胶为载体，混合上0.1%-3%的能够产生负离子的化学粉末；或者以硅橡胶和负离子化学粉末制造胸罩垫置入普通胸罩中。另一种方法为制造能够释放负离子的功能性布料。在CN103643375A中公开了一种混纺负离子纤维面料，其由纳米复合陶瓷纤维、纳米抗菌羊毛纤维、纳米竹纤维和人造棉纤维四种面料纤维混纺编织而成。这些纳米纤维在布料重量中占比47-59%，并据称能够释放负离子。
[0009]然而上述方法存在一些缺陷。就第一种方法而言，完全以硅胶和负离子粉末制成的服装的穿戴舒适性往往不高，其往往具有相对较大的重量，并且质感不如布料那么舒适。就第二种方法而言，其真正能够释放负离子的功能组分含量往往较低，导致负离子浓度偏低。申请人还发现，在这些功能性布料形成的服装中，产生负离子的主要原因是面料之间的摩擦。换言之，当人处于睡眠、办公等静止环境中，这种功能性布料几乎没有在释放负离子。
发明内容：
[0010]本发明为此提出了一种新的功能织物，其能够在静态即稳定地释放高浓度的负离子。并且由这种功能织物制成的服装具有更好的舒适性。
[0011]本发明则通过以下技术方案解决了上述问题。
[0012]在一个实施例中，本发明公开了一种功能织物，包括：基布层，所述基布层包括布料，以及位于所述基布层上的功能层，所述功能层包括硅胶母料和负离子添加剂，并具有立体构型，其中所述功能层具有的厚度使得所述功能织物能够释放浓度为1000-6000每立方厘米的负离子。
[0013]在另一个实施例中，所述功能层具有的厚度使得功能织物能够释放的负离子浓度为2000-5000每立方厘米。
[0014]在另一个实施例中，所述功能层具有的厚度使得功能织物能够释放的负离子浓度为3500每立方厘米。
[0015]在另一个实施例中，所述功能层具有蜂巢形、星形、太阳形、花纹的横截面。
[0016]在另一个实施例中，所述功能层具有凸台形的纵截面。
[0017]在另一个实施例中，所述功能层的厚度在织物平面上不均匀。
[0018]在另一个实施例中，所述功能层仅施加到所述基布层的一个或多个局部区域。
[0019]在另一个实施例中，所述功能层还包括纳米发热膜层，所述纳米发热膜层包括施加到绝缘聚酯薄膜上的纳米颗粒复合碳纤维粉。
[0020]在另一个实施例中，所述负离子添加剂为包括ZnS、CaO、CePO4、Th(NO3)4、LaNO3的粉末。
[0021]在另一个实施例中，所述功能层还包括远红外材料、抗菌材料、芳香材料和增强材料中的一种或多种额外添加剂。
[0022]在另一个实施例中，所述热释材料包括纳米颗粒复合碳纤维粉。
[0023]在一个实施例中，本发明公开了一种由前述功能织物制成的服装。
[0024]在另一个实施例中，所述服装为运动服、泳衣、胸罩、口罩或绷带。
[0025]在另一个实施例中，所述服装在其颈部、肩部、背部、腰部、大腿、小腿、膝盖中的一个或多个部位具有集中的功能层。
[0026]在一个实施例中，本发明公开了一种制造功能织物的3D印刷方法，包括以下步骤：（a）提供作为所述功能织物的基片层的布料，（b）对所述功能织物的功能层进行计算机建模，（c）提供硅胶母料和负离子添加剂，并将其熔融混合，以及（d）利用3D打印机在所述基片层上3D印刷所述功能层。
[0027]在另一个实施例中，所述3D印刷方法还包括以下步骤：（e）提供热释材料、远红外材料、抗菌材料、芳香材料和增强材料中的一种或多种额外添加剂，所述额外添加剂单独熔融或与所述硅胶母料和负离子添加剂混合熔融以提供到所述3D打印机。
[0028]在另一个实施例中，所述3D印刷方法还包括以下步骤：（f）在基片层的不同位置处打印出不同厚度和/或不同构型和/或不同组分的功能层。
[0029]在一个实施例中，本发明公开了一种制造功能织物的模压方法，包括以下步骤：（a）提供作为所述功能织物的基片层的布料，（b）提供硅胶母料和负离子添加剂，并将其熔融混合，（c）在模压装置上利用模具将硅胶母料和负离子添加剂的熔融混合物模压到所述基片层以形成功能层，以及（d）分离所述模具。
[0030]在另一个实施例中，所述模压方法还包括以下步骤：（e）提供热释材料、远红外材料、抗菌材料、芳香材料和增强材料中的一种或多种额外添加剂，所述额外添加剂单独熔融与所述硅胶母料和负离子添加剂混合熔融以提供到所述模压装置。
[0031]在另一个实施例中，所述模具限定与所述功能层构型互补的型腔，所述型腔在不同位置处具有不同的深度和/或不同的构型。
[0032]通过上述技术方案，本发明获得的功能织物能够在静态条件下稳定释放1000-6000每立方厘米的高浓度负离子，并且该织物本身在舒适性方面没有太大差别。此外，本发明的织物还具有优异的力学性能。发明人还通过多个实验表明由本发明织物制成的服装在减少运动肌肉损伤和缓解炎症等方面具有显著的效果。
具体实施方式：
[0041]本发明将在下文中详细介绍本发明方法的织物构造和制造方法。但本发明并不意图对这些结构和方法进行限制。对于本领域技术人员在参考以下描述的结构和方法之后能够设想出的等同替代方式和设备，也在本发明要求保护的范围之中。
[0042]织物结构
[0043]图1示出了本发明的功能织物构造。在一个实施例中，本发明的功能织物10包括一个基布层1和一个功能层2。该基布层1可为常见的布料，例如由棉、尼龙、亚麻、天然皮革、人造皮革、纯毛、蚕丝、亚克力、竹炭纤维、化纺纤维、弹性纤维、醋酸纤维、聚酯纤维中的一者纺织而成或多者混纺而成的纺织布料或由它们中的一者或多者形成的无纺布料。根据不同的应用场景，例如运动服、内衣、口罩、鞋面等，可相应采用不同的布料。
[0044]功能层2的一个重要特性是其具有立体构造。通过立体构型，本发明使得功能层具有尽可能大的体积以及尽可能大的表面积/体积比。尽可能大的体积使得本发明的功能织物能够携带远多于同类产品的负离子添加剂，而尽可能大的表面积/体积比使得本发明的功能织物的负离子能够被稳定有效地释放。
[0045]第一方面，功能层2的立体构造意味着具有一定的厚度，该厚度足以使得本发明的功能织物能够在静态条件下稳定地释放1000-6000每立方厘米，特别是2000-5000每立方厘米，更特别是3500每立方厘米左右浓度的负离子。
[0046]另一方面，功能层2在垂直于织物平面的方向上的厚度可以是均匀或不均匀的。如下文将要讨论的，变化的厚度可带来服装上不同部位具有不同的负离子释放能力以及不同的力学特性，这将会是特别有利的。
[0047]又一方面，功能层2在织物平面内的图案可以是规则或不规则的。例如功能层2可如图1所示具有蜂巢形的横截面，其他形状的横截面，例如星形或太阳形也是可能的。或者为了美学上的功能，功能层2可具有花纹或其他图案的横截面。
[0048]再一方面，功能层2在厚度方向上的纵截面可以是相同或不同的。例如功能层2可具有凸台构型的纵截面。该变化的纵截面可形成中空多孔的功能层2构型，从而进一步提高表面积/体积比。
[0049]还一方面，功能层2可连续地施加到整个基布层1上，或仅施加到基布层1的一个或多个局部区域。
[0050]本发明的功能织物10的功能层2的立体结构可在上述多个方面以及以本领域技术人员能够合理设想到的其他方式进行变化。这些变化使得功能层2可按需要具有不同的、变化的立体构造。这对于最大程度发挥负离子的功效是十分有帮助的。从下文的技术效果部分可以发现，根据本发明的织物对减少运动肌肉损伤和缓解身体局部区域的炎症等有显著的效果。因此，优选将织物功能层2如此设置，使得以该功能织物10制成的服装穿着在人身上时，功能层2在可能发生运动损伤或炎症的局部区域最为集中，从而在这些局部区域释放的负离子浓度最高。这些区域可包括颈部、肩部、背部、腰部、大腿、小腿、膝盖等部位。实现功能层集中的方式如前所述例如包括在上述区域提供更大的厚度，更紧密的图案、更复杂的立体构型、更高含量的有效成份等。
[0051]如此获得的织物还可在不同部位实现不同的力学特性。如下文将要讨论的，功能层的材料可具有与基布层布料不同的力学性能，例如更高或更低的弹性、更高的耐磨性等。通过功能层的非均匀、不规则的立体构造，可对基布层的力学性能进行有目的的加强。在本发明织物基础上裁剪获得的服装可因此具有非均匀、不规则的力学性能。例如，在服装的肘部、膝盖等部位通过提供更厚的功能层可获得更高的耐磨性。还例如，在功能内衣的腹部区域可提供不同组分的功能层使织物具有更低的弹性，从而获得更好的收腹效果。还例如，在运动服装的腿部区域可提供具有更高弹性的功能层，使得此处的织物具有更好的弹性。
[0052]在其他的实施例中，本发明的织物可不限于一个基布层1和一个功能层2。在一个实施例中，本发明的织物可包括两个基布层1和位于它们中间的一个功能层2。但发明人发现，将功能层外露是优选的，这保证了高浓度负离子的有效释放。在另一个实施例中，本发明的织物可包括一个基布层1和在基布层两侧的两个功能层2。这对于需要特别高浓度负离子的应用，例如运动服装和功能内衣，是优选的。本发明的功能层2也并非限制于优选的单层结构。
[0053]织物组份
[0054]功能层2的主要原料为硅胶母料和负离子添加剂，并可根据需要进一步添加热释材料、远红外材料、抗菌材料、芳香材料和增强材料等添加剂。
[0055]本发明的硅胶母料形成有不同的微孔结构。这些微孔结构使得硅胶具有很强的吸附能力，因而特别适合保持负离子添加剂和其他类型的添加剂，并能够保证负离子的稳定持久的释放。
[0056]同时，硅胶性质稳定，不溶于水和任何溶剂，除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应，具有卓越的阻燃性能，即便燃烧也不会放出浓烟或有毒气体。因此，以硅胶作为母料既可保护基布层1，也可保护功能层2中的其他组分，使得本发明的织物适合在各种复杂天气状况下使用，并重复多次水洗，高温蒸汽清洁和消毒等，而不至于损坏或丧失功能。
[0057]硅胶基于其本身的性质还具有慢回弹特性，这使得功能层体现出优异的弹性，从而特别适合运动类服装。
[0058]负离子添加剂例如为浆料或粉体，优选为纳米粉末。负离子添加剂可包括ZnS、CaO、CePO4、Th(NO3)4、LaNO3等组分。其他合适的负离子材料还可包括天然矿物，例如电气石、蛋白石（含水非晶质或胶质的活性SiO2以及少量的Fe2O3、Al2O3等）和奇冰石（硅酸盐和铝、铁的金属氧化物构成的无机多孔物质），以及海底矿物，例如珊瑚化石、海底沉积物和海藻炭等。
[0059]在一个优选的实施例中，功能层2的原料还包括热释材料。发明人通过研究发现，一定的热量能够提升负离子添加剂释放负离子的能力。在发明人进行的一个实验中，采用两组相同的根据本发明的功能织物。对照组处于常温，实验组以加热装置保持在28摄氏度左右。在加热10、15和20分钟之后分别测量对照组和实验组织物的负离子浓度。从表2中可以发现，本发明的功能织物在加热之后负离子的释放能力至少增强了10-25%左右。
[0060]表2 负离子浓度受温度的影响
[0061]加热时间/分钟