從專利角度分析清涼型紡織品技術

吳萬濤+趙碩

摘要：文章論述了現有技術中實現紡織品“涼爽感”的途徑，針對涉及清涼型紡織品的專利文獻中公開的技術進行了分析，同時結合對清涼型紡織品的制備方法的專利分析，對比了不同的清涼型紡織品生產方法相關專利申請情況，為國內廠家在開發清涼型紡織品技術以及相關的專利保護提供借鑒。

關鍵詞：涼爽感；接觸冷感；清涼型紡織品技術；織物；面料；專利保護 文獻標識碼：A

中圖分類號：TS106 文章編號：1009-2374（2016）34-0246-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.34.118

1 概述

紡織業是我國歷史悠久的傳統產業，新中國成立以來長期作為我國出口支柱型產業。我國紡織業基本上是勞動密集型產業，近年來受到東南亞等更廉價勞動力市場的沖擊，因此發展創新型紡織品、提高技術競爭力對我國紡織業的生存與發展至關重要。具有良好的導熱、透濕、涼感等性能的“清涼型紡織品”作為一種創新型紡織品，可以應用于運動速干、親膚舒適等廣受歡迎的高檔面料，其技術含量以及產品附加值較傳統紡織品更高，故而引起了國內外許多公司及研究機構的注意，并已開發出多個品牌，比如CoolMax、Dri-Release、WELLKEY、Sophista、Dry Pure PP、Aerocool、I-Cool、CoolDry、Coolbst、Coolnice、庫思瑪涼感纖維、Aerocool、Coolplus、Flycool、Wincool等。

企業將研發的技術申請專利來保障自身的合法權益不受侵害，是現今社會中有效的工業成果保護手段。專利擁有量也是衡量企業高新技術競爭力的重要指標之一。本文對國內外涉及清涼型紡織品的發明專利文獻進行分析，梳理了本領域相關技術的發展狀況以及專利申請情況，為相關企業在確定產品開發方向、制定專利申請策略、規避專利侵權風險等提供參考。

2 清涼型紡織品領域國內專利申請情況以及國內外相關技術分析

筆者在“國家知識產權局專利檢索與服務系統”的CNABS數據庫中，以檢索式“[（紡織品or織物or面料or布or纖維or聚酯or滌綸or尼龍or聚酰胺or粘膠）and涼]/ti”獲得的檢索結果為分析樣本，淺析了近20年來向我國專利局提出的涉及清涼型紡織品的專利申請情況。圖1與圖2分別顯示了不同技術途徑制備清涼型紡織品的國內專利申請情況以及不同技術途徑制備清涼型紡織品的國內專利歷年申請情況。

通過以上的分析可知，目前清涼型紡織品的主要制備途徑有通過纖維材質的選擇、通過添加功能性物質、通過改進纖維的形態/結構、通過改進紗線/織物的形態/結構。2005年以前國內相關的專利申請數量總體來說比較少，而自2011年以來呈現加速增長的趨勢，這與近年來人們對知識產權保護意識的增強和國家知識產權戰略的部署是相關的。對具體的技術領域而言，涉及改進紗線/織物的形態/結構的專利申請量較多，而涉及對纖維材質（特別是新型成纖聚合物的開發）或纖維形態等微觀結構的改進等更基礎的技術的專利申請量相對較少，這體現出目前國內相關的專利申請在技術深度、專利布局等方面仍然存在改進的空間。下面筆者將從清涼型紡織品的不同制備途徑出發，分析涉及這些技術途徑的國內外專利申請所公開的技術內容，為相關研究領域的技術人員提供參考。

2.1 通過纖維材質的選擇制備清涼型紡織品

纖維材料的基本性質是影響織物涼爽性能的基本因素。人類自古以來就認識到麻類、蠶絲等天然纖維具有涼爽透氣、穿著舒適的特點。進入工業時代之后，通過開發新型的成纖聚合物來實現優異的涼爽性得到廣泛研究，而近年由于崇尚自然來源的衣著成為流行，對天然來源的材質進行開發也得到了關注。

2.1.1 開發新型成纖聚合物。通過對成纖聚合物的結構進行開發和改進是獲得涼感纖維的重要途徑。JP特開2004-270075A公開了以聚酰胺和/或聚酯熱塑性彈性體作為成纖聚合物，制造出導熱率高、接觸冷感特性優異、適合用于內衣面料的纖維。JP特開2003-293223A公開了以熔點高于150℃的熱塑性聚合物作為復合纖維的芯成分、以EVOH（乙烯-乙烯醇共聚物）和石蠟作為鞘成分，獲得具有親水性及冷感特性的纖維。JP特開2008-231187A公開了一種主鏈為亞烷基對苯二甲酸鹽結構并具有有機金屬磺酸鹽基團，側鏈上具有共聚醚單元的清涼型纖維。CN101792578A通過對聚酯改性，引入吸濕基團和含醚鍵的柔性鏈聚合物，并與添加納米粉體并選擇纖維異形截面相配合，從而獲得吸濕、速干、涼爽的纖維。JP2010-189829A公開了以EVOH為基體，通過海島纖維紡絲法制得的多孔纖維，具有顯著改良的接觸冷感性。JP特開2010-236130A通過使用高取向度的聚乙烯纖維或高取向的聚苯并噁唑來提高纖維軸向的熱傳導率，從而獲得清涼性面料；類似技術還有CN104389074A。WO2012/154364公開了以Tg不大于22℃的羥基封端中間體與二異氰酸鈉、線性亞烷基二醇增鏈劑反應，獲得一種直接接觸人體皮膚提供涼爽效應的纖維。

2.1.2 已有的材質混紡。將天然的或人造的不同涼感纖維混紡也是涼感面料的制造方式。CN103422218A、CN103654003A、CN103726155A、CN103132196A、CN103898664A分別公開了采用異形纖維/竹纖維混紡、桑蠶絲/珍珠纖維/棉緞纖維/高彈滌綸絲混紡、玉石纖維/竹纖維/莫代爾纖維賽絡紡、甲殼素/亞麻纖維賽絡紡、亞麻/椰殼纖維/棉混紡的途徑夏季冷感面料。JP特開2015-67914A使用細棉竹節紗作為經紗、聚酰胺類吸濕性纖維與聚氨酯類脫濕性纖維的復合絲作為緯線，制造出具有接觸涼感性能的織物。CN104278395A以氨綸纖維和亞麻纖維混紡紗作為經紗、以滌綸長絲和銅氨纖維混紡紗作為緯紗，按平紋組織編織成涼爽感混紡針織面料，類似的還有CN104382268A。

2.2 通過添加功能性物質制備清涼型紡織品

2.2.1 在纖維制造中添加。通過在纖維制造過程中添加玉石粉、貝殼粉、云母粉等導熱效果好、具有冰涼效果的天然礦物質是比較常見的制造清涼纖維的方法。CN102733003A公開了一種皮芯式結構的有色涼爽聚酰胺復合纖維，在皮層中加入高含量的玉石粉體，在芯層中的聚酰胺維持纖維整體強度，保證了與人體皮膚接觸的涼爽性和維持纖維正常力學性能。CN103757738A運用萃取和納米技術，使玉石和其他有益礦物質材料如鋁、硅、鈦、鋯等元素化合物熔入錦綸6熔體之中，制成了一種錦綸6涼爽玉纖維。CN104831374A公開了一種細旦涼爽滌綸FDY長絲，它的原料配方中包含有鍺石粉的細旦涼爽母粒。CN104562277A公開了一種涼爽聚酰胺纖維，其是由基體聚酰胺樹脂和含有選自云母粉、石英粉或硅石粉中的一種或幾種功能性無機粒子的聚酰胺母粒通過熔融共混紡絲制成的。CN104195668A公開了一種多功能清涼聚氨酯彈性纖維，先采用納米級玉石粉、云母粉制備功能助劑漿料，再將其與聚氨酯脲聚合物溶液混合得到紡絲原液，經紡絲得到成品纖維。CN101805934A公開了一種含有纖維干基重量的3～20wt%的云母粉體的冰涼粘膠纖維。CN102031581A將含有片狀云母、氧化鋁、氧化鋅的無機納米超爽涼感聚酯母粒與聚酯切片共混，經聚酯纖維生產工藝制作成超爽涼感保健聚酯纖維。另外，可以添加高導熱的材料如碳化硅。CN103614796A公開了一種涼感蜂窩纖維，其是將高導熱碳化硅粉添加到蜂窩纖維的母粒中，閃爆出絲、成型制成蜂窩纖維，使纖維的導熱率提高了20～40倍。還可以通過微膠囊技術添加清涼物質。CN104762679A在粘膠漿粕中添加薄荷油微囊溶液混合后紡絲制得持久冰涼抗菌纖維。CN102808332A先將薄荷腦、樟腦、桉油、丁香酚、水楊酸甲酯混合后制成微膠囊，然后在氨綸母粒中按比例加入上述微膠囊混合均勻后，拉絲形成纖維。

相變材料能夠吸收大量的熱量，在纖維制造中添加相變材料也能得到清涼纖維。CN105113052A公開了一種涼感聚酯纖維，包括聚酯纖維與由微膠囊與聚酯共混得到的微膠囊聚酯，微膠囊的芯材具有相變溫度。主要原理是在一定溫度下芯材發生固液相變，從而吸收熱量，達到降溫的效果。該涼感纖維及面料具有環保、接觸冷感和持久涼感。CN101451307A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化處理后與孔洞中吸附或含有水氣的多孔質的高比熱材料混合，制得降溫復合粉體，將該降溫復合粉體依比例加入各類纖維中而形成降溫纖維。當人體體熱傳導至降溫纖維時，其降溫纖維表面的微細化的相變化材料即可吸附體熱而進行快速且完整的相變化使溫度下降，當體溫下降到一定程度時，相變化材料又會相變化回復為原本狀態進而產生持續再生的降溫效果，進而可達到長效的涼爽降溫效果。

通過添加吸濕劑提高纖維的回潮率來提高纖維的比熱容，使纖維及其制品具有接觸冷感。CN104451929A公開了一種涼感再生纖維素纖維，采用共混方法將吸濕劑和分散劑添加到含有甲種纖維素的粘膠紡絲原液中經紡絲制得。JP2002235278A通過在纖維中添加包含吸水性聚合物的多孔無機粉末粒子獲得了耐洗效果優良的接觸冷感纖維/織物。還可以在纖維制造中添加氧化鋅。CN101314874A選用亞納米級ZnO為主要功能性添加劑加入到聚酯熔體中，制成POY，然后加彈采用“S+Z”的合股的方式加工成具有抑菌、涼爽、護膚保健等功能的滌綸纖維，類似的還有CN102704111A。

2.2.2 在織物后整理中添加。在面料后整理加工中加入遇水吸熱的物質如木糖醇類、或者具有清涼效果的薄荷醇類微膠囊等，也可以獲得具有清涼效果的紡織品。CN1730805A在面料坯布刷剪后進行木糖醇浸軋處理，生產的精紡面料制成的服裝穿著具有涼爽感。CN102912501A將毛紡精面料浸軋于木糖醇與水混合配制成的涼爽功能整理溶液，制得了涼爽舒適毛精紡面料。CN101408000A先制備木糖醇類物質的涼感整理劑，然后利用定型機采用干布浸軋法進行涼感加工。也可以通過印花層的方式添加木糖醇，CN203726920U公開了一種涼爽吸熱型速干面料，其機織面料層上印有木糖醇印花層，覆蓋率為50%～80%。

CN1203293A通過浸軋薄荷腦、丁香油、桉葉油及羥基二苯醚脂肪醇聚氧乙烯醚的混配液再經焙烘交聯制得清涼抗菌織物。CN104018357A公開了一種含有薄荷醇的涼感微膠囊，對織物進行改性整理后，織物具有持續釋放涼感物質的功能。還可以在織物后整理中添加抗紫外線/隔熱性物質。CN1143013A通過浸軋由防紫外線氧化物粉末、粘合劑、助劑、水調制具有防紫外線、防熱效應的軋液的方式整理面料，獲得了能抵抗紫外線、降低日曬溫度，具有涼爽感的效果。同樣，CN1289874A通過使在織物的至少一面或織物的纖維、紗線間有細度為0.1～0.3μm的氧化鋅和氧化鈦微粒和0.8～1.2μm的鈦酸鉀顆粒等制備了一種健康、涼爽紡織品。CN104755669A利用粘合劑樹脂將對紫外線波長區域的電磁波反射的、粒徑為150～200nm的超微粒氧化鈦和對紅外線區域的電磁波進行反射的、粒徑為1～5μm的微粒氧化鈦粘著于纖維布，制得了一種涼感纖維布。

2.3 通過改進纖維、紗線、織物等的形態/結構

2.3.1 通過改進纖維的形態/結構。通過將纖維制造成為皮芯型、橢圓形或其他異形截面也是使紡織品獲得涼爽的途徑之一。WO2006/112437公開了同心圓形芯鞘（皮芯）型纖維，其中鞘部含有諸如聚酰胺類或聚酯類或聚醚嵌段酰胺共聚物的熱塑性彈性體，賦予纖維接觸冷感。類似的通過對皮芯形纖維的皮部聚合物種類進行選擇以獲得涼爽效應的專利還有WO2008/123586、JP2008-190067A、JP2005-273085A、WO2014/010709。

CN204198960U公開了具有五層的皮芯型涼爽纖維，包括竹纖維層、云母層、蛋白質層、電氣石層，類似的還有CN204342961U。CN102733003A公開了皮芯結構的聚酰胺復合涼爽纖維，纖維的皮層由聚酰胺與玉石粉體共混而制得。CN201634800U使用低熔點的聚酯作為皮層、22℃～30℃相變材料與PP的混合物為芯層制造出具有智能調溫功能的發制品用纖維。類似的通過對皮芯形纖維的皮部中摻入具有涼爽功能添加劑粉體的專利還有CN104153035A。JP2000-328383A通過將軟化點不同的聚酯所構成的芯鞘型短纖維部分粘附于中空纖維上，通過此種方式獲得具有涼爽效應的服裝層。CN204039818U通過將芳綸纖維織物的一面或兩面上涂覆金屬銀層以獲得冷熱傳導的效果。通過設計不規則的纖維形態、利用纖維表面與人體接觸時的空氣效應以實現面料的低溫、涼爽功能，也是獲得涼爽型舒適纖維的一個途徑。JP2000-45154A公開了芯部具有紅外線反射特性的聚酯系同心圓、海島形、橘瓣形以及不規則型的芯鞘型涼感纖維。JP2000-8243A公開了截面為Y型的涼爽型纖維，類似的還有JP2000-45148A、JP2002-61049A、TW200712282。JP2013/061641公開了一種涼感優異的扁平形截面纖維，其長軸寬度和與其垂直相交的短軸最大寬度之比為2～10，在制成布料時呈現優異的接觸涼感與手感。而JP特許第4524337號與特許第4444369號公開了截面為心形、三葉形、V形等異形的涼爽性纖維，類似的還有CN103799593A。CN101302654A公開了通過制造表面含有高度為0.5～10μm不等的半圓球或近似半圓球狀表面突起物獲得清涼性優異的纖維。

2.3.2 通過改進紗線的形態/結構。采用緊密紡能夠減少紗線毛羽、增加織物表面光滑度，降低保暖效果而獲得涼感。CN101906697A通過對由棉或者棉/再生纖維素混紡構成的紗線進行氣體燒毛來除去毛茸，并對紗線或用紗線針織成的針織物進行絲光加工或者對用絲光加工紗針織成的針織物再次進行絲光加工，然后，進行生物加工，由此得到接觸涼感優異的針織物。CN103132196A通過將甲殼素和亞麻纖維通過賽絡菲爾紡紗工藝包覆滌綸長絲制備床品面料，其涼感是通過紡紗方式減小了織物表面毛羽而獲得。

2.3.3 通過改進織物的形態/結構。通過特定的織造方式或織物結構也能獲得清涼感的紡織品。CN204661967U采用包含多個彼此上下左右交錯編織的緊致結構與多個松散結構，使形成一大開口狀而讓空氣易于流通，進而產生持續的涼感。CN205272698U采用網狀式結構面料，由滌綸物料與平布底面組成，獲得加速汗水排散與降低體溫的效果。CN204351126U公開了一種緯編三層復合結構的涼爽針織面料，由較粗異截面涼感錦綸長絲經單面編織構成織物內層，由較細異截面涼感錦綸長絲經單面編織構成織物外層，由較細異截面涼感錦綸長絲經部分集圈編織構成織物中間連接層，且該集圈點在織物內層構成平面凹陷點；內層織物集圈凹陷點與單面編織平整區域組合，構成與皮膚表面的非平面接觸，利于提高顯汗狀態下的穿著舒適性能；內粗外細異截面紗線配置，利于將與皮膚接觸的顯汗或濕氣經織物內層引導到織物外層，提高織物導濕和吸濕排汗效果。CN203295755U由玉石纖維緊密紡獲得玉石涼感紗，通過單面提花方式織造成的凹凸織物結構，其中凸起部分與人體皮膚接觸產生涼感效果、凹陷部分與人體形成一個空氣可以流通的微環境，同時其外表面與內表面凹凸花型結構之間的纖維間隙使得汗液或濕氣得以迅速擴散避免產生黏著感。CN103132219A的面料表層為吸濕性優良的天然纖維混紡織物，內層為導濕性優良的化纖混紡織物，該結構使該面料具備優良的吸濕、導濕和散濕干燥功能。

2.4 其他制備清涼型紡織品的方式

2.4.1 涼感水凝膠印花。CN105295076A公開了一種涼感水凝膠，其為包裹有薄荷油和木糖醇的丙烯酰胺/N-乙烯基吡咯烷酮共聚水凝膠，能給人體帶來超強冰爽涼感，且冰感效果耐久性好。采用該水凝膠制備的紡織品面料與人體始終是點接觸，確保紡織品不會因為汗水量的增加而出現粘貼到皮膚上的現象。并且采用該水凝膠相當于在紡織品內層增加了凸起孔，中間會存在空氣層，當紡織品內層空間較大時，容易出現“煙囪效應”，這樣不僅能大大增加人體熱量的散失、降低體溫，也能提高紡織品的通風換氣能力和透氣排汗性，從而提高紡織品微氣候的舒適性。

2.4.2 高級烷烴乳化物結合等離子體處理。CN103572581A公開了一種涼爽織物的整理方法。織物經處理后，在織物表面形成蠟質的高級脂肪烴薄膜覆蓋在具備表面孔狀的織物表面，這種高級脂肪烴具備相轉變能力，再通過低溫等離子處理，在高級脂肪烴薄膜的表面也將形成內部孔狀結構，使織物與高級脂肪烴薄膜的結合更緊密，提高了織物處理效果的耐久性，而且織物與蠟質的相互聯通的孔狀顯微結構更保證了織物的透氣涼爽感。

3 結語

國內外的清涼型紡織品技術主要以通過纖維材質的選擇、添加功能性物質、改進纖維/紗線/織造結構為主。近年來，國內相關領域的專利申請量激增，相關領域的技術發展比較迅速，企業的創新意識與專利保護意識增強。相關企業在開發新產品時可以對現有技術的發展狀況做出了避免重復勞動，同時也應當避免侵犯他人已獲得的專利權，通過申請專利來保護自身的技術并提高企業的高新技術競爭力。

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作者簡介：吳萬濤（1986-），男，湖北人，國家知識產權局專利審查協作北京中心審查員，研究方向：化學發明專利實質審查；趙碩（1984-），男，河北人，國家知識產權局專利審查協作北京中心審查員，研究方向：化學發明專利實質審查。注：趙碩與吳萬濤為等同第一作者。

（責任編輯：周 瓊）