从专利角度分析清凉型纺织品技术

吴万涛+赵硕

摘要：文章论述了现有技术中实现纺织品“凉爽感”的途径，针对涉及清凉型纺织品的专利文献中公开的技术进行了分析，同时结合对清凉型纺织品的制备方法的专利分析，对比了不同的清凉型纺织品生产方法相关专利申请情况，为国内厂家在开发清凉型纺织品技术以及相关的专利保护提供借鉴。

关键词：凉爽感；接触冷感；清凉型纺织品技术；织物；面料；专利保护 文献标识码：A

中图分类号：TS106 文章编号：1009-2374（2016）34-0246-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.34.118

1 概述

纺织业是我国历史悠久的传统产业，新中国成立以来长期作为我国出口支柱型产业。我国纺织业基本上是劳动密集型产业，近年来受到东南亚等更廉价劳动力市场的冲击，因此发展创新型纺织品、提高技术竞争力对我国纺织业的生存与发展至关重要。具有良好的导热、透湿、凉感等性能的“清凉型纺织品”作为一种创新型纺织品，可以应用于运动速干、亲肤舒适等广受欢迎的高档面料，其技术含量以及产品附加值较传统纺织品更高，故而引起了国内外许多公司及研究机构的注意，并已开发出多个品牌，比如CoolMax、Dri-Release、WELLKEY、Sophista、Dry Pure PP、Aerocool、I-Cool、CoolDry、Coolbst、Coolnice、库思玛凉感纤维、Aerocool、Coolplus、Flycool、Wincool等。

企业将研发的技术申请专利来保障自身的合法权益不受侵害，是现今社会中有效的工业成果保护手段。专利拥有量也是衡量企业高新技术竞争力的重要指标之一。本文对国内外涉及清凉型纺织品的发明专利文献进行分析，梳理了本领域相关技术的发展状况以及专利申请情况，为相关企业在确定产品开发方向、制定专利申请策略、规避专利侵权风险等提供参考。

2 清凉型纺织品领域国内专利申请情况以及国内外相关技术分析

笔者在“国家知识产权局专利检索与服务系统”的CNABS数据库中，以检索式“[（纺织品or织物or面料or布or纤维or聚酯or涤纶or尼龙or聚酰胺or粘胶）and凉]/ti”获得的检索结果为分析样本，浅析了近20年来向我国专利局提出的涉及清凉型纺织品的专利申请情况。图1与图2分别显示了不同技术途径制备清凉型纺织品的国内专利申请情况以及不同技术途径制备清凉型纺织品的国内专利历年申请情况。

通过以上的分析可知，目前清凉型纺织品的主要制备途径有通过纤维材质的选择、通过添加功能性物质、通过改进纤维的形态/结构、通过改进纱线/织物的形态/结构。2005年以前国内相关的专利申请数量总体来说比较少，而自2011年以来呈现加速增长的趋势，这与近年来人们对知识产权保护意识的增强和国家知识产权战略的部署是相关的。对具体的技术领域而言，涉及改进纱线/织物的形态/结构的专利申请量较多，而涉及对纤维材质（特别是新型成纤聚合物的开发）或纤维形态等微观结构的改进等更基础的技术的专利申请量相对较少，这体现出目前国内相关的专利申请在技术深度、专利布局等方面仍然存在改进的空间。下面笔者将从清凉型纺织品的不同制备途径出发，分析涉及这些技术途径的国内外专利申请所公开的技术内容，为相关研究领域的技术人员提供参考。

2.1 通过纤维材质的选择制备清凉型纺织品

纤维材料的基本性质是影响织物凉爽性能的基本因素。人类自古以来就认识到麻类、蚕丝等天然纤维具有凉爽透气、穿着舒适的特点。进入工业时代之后，通过开发新型的成纤聚合物来实现优异的凉爽性得到广泛研究，而近年由于崇尚自然来源的衣着成为流行，对天然来源的材质进行开发也得到了关注。

2.1.1 开发新型成纤聚合物。通过对成纤聚合物的结构进行开发和改进是获得凉感纤维的重要途径。JP特开2004-270075A公开了以聚酰胺和/或聚酯热塑性弹性体作为成纤聚合物，制造出导热率高、接触冷感特性优异、适合用于内衣面料的纤维。JP特开2003-293223A公开了以熔点高于150℃的热塑性聚合物作为复合纤维的芯成分、以EVOH（乙烯-乙烯醇共聚物）和石蜡作为鞘成分，获得具有亲水性及冷感特性的纤维。JP特开2008-231187A公开了一种主链为亚烷基对苯二甲酸盐结构并具有有机金属磺酸盐基团，侧链上具有共聚醚单元的清凉型纤维。CN101792578A通过对聚酯改性，引入吸湿基团和含醚键的柔性链聚合物，并与添加纳米粉体并选择纤维异形截面相配合，从而获得吸湿、速干、凉爽的纤维。JP2010-189829A公开了以EVOH为基体，通过海岛纤维纺丝法制得的多孔纤维，具有显著改良的接触冷感性。JP特开2010-236130A通过使用高取向度的聚乙烯纤维或高取向的聚苯并噁唑来提高纤维轴向的热传导率，从而获得清凉性面料；类似技术还有CN104389074A。WO2012/154364公开了以Tg不大于22℃的羟基封端中间体与二异氰酸钠、线性亚烷基二醇增链剂反应，获得一种直接接触人体皮肤提供凉爽效应的纤维。

2.1.2 已有的材质混纺。将天然的或人造的不同凉感纤维混纺也是凉感面料的制造方式。CN103422218A、CN103654003A、CN103726155A、CN103132196A、CN103898664A分别公开了采用异形纤维/竹纤维混纺、桑蚕丝/珍珠纤维/棉缎纤维/高弹涤纶丝混纺、玉石纤维/竹纤维/莫代尔纤维赛络纺、甲壳素/亚麻纤维赛络纺、亚麻/椰壳纤维/棉混纺的途径夏季冷感面料。JP特开2015-67914A使用细棉竹节纱作为经纱、聚酰胺类吸湿性纤维与聚氨酯类脱湿性纤维的复合丝作为纬线，制造出具有接触凉感性能的织物。CN104278395A以氨纶纤维和亚麻纤维混纺纱作为经纱、以涤纶长丝和铜氨纤维混纺纱作为纬纱，按平纹组织编织成凉爽感混纺针织面料，类似的还有CN104382268A。

2.2 通过添加功能性物质制备清凉型纺织品

2.2.1 在纤维制造中添加。通过在纤维制造过程中添加玉石粉、贝壳粉、云母粉等导热效果好、具有冰凉效果的天然矿物质是比较常见的制造清凉纤维的方法。CN102733003A公开了一种皮芯式结构的有色凉爽聚酰胺复合纤维，在皮层中加入高含量的玉石粉体，在芯层中的聚酰胺维持纤维整体强度，保证了与人体皮肤接触的凉爽性和维持纤维正常力学性能。CN103757738A运用萃取和纳米技术，使玉石和其他有益矿物质材料如铝、硅、钛、锆等元素化合物熔入锦纶6熔体之中，制成了一种锦纶6凉爽玉纤维。CN104831374A公开了一种细旦凉爽涤纶FDY长丝，它的原料配方中包含有锗石粉的细旦凉爽母粒。CN104562277A公开了一种凉爽聚酰胺纤维，其是由基体聚酰胺树脂和含有选自云母粉、石英粉或硅石粉中的一种或几种功能性无机粒子的聚酰胺母粒通过熔融共混纺丝制成的。CN104195668A公开了一种多功能清凉聚氨酯弹性纤维，先采用纳米级玉石粉、云母粉制备功能助剂浆料，再将其与聚氨酯脲聚合物溶液混合得到纺丝原液，经纺丝得到成品纤维。CN101805934A公开了一种含有纤维干基重量的3～20wt%的云母粉体的冰凉粘胶纤维。CN102031581A将含有片状云母、氧化铝、氧化锌的无机纳米超爽凉感聚酯母粒与聚酯切片共混，经聚酯纤维生产工艺制作成超爽凉感保健聚酯纤维。另外，可以添加高导热的材料如碳化硅。CN103614796A公开了一种凉感蜂窝纤维，其是将高导热碳化硅粉添加到蜂窝纤维的母粒中，闪爆出丝、成型制成蜂窝纤维，使纤维的导热率提高了20～40倍。还可以通过微胶囊技术添加清凉物质。CN104762679A在粘胶浆粕中添加薄荷油微囊溶液混合后纺丝制得持久冰凉抗菌纤维。CN102808332A先将薄荷脑、樟脑、桉油、丁香酚、水杨酸甲酯混合后制成微胶囊，然后在氨纶母粒中按比例加入上述微胶囊混合均匀后，拉丝形成纤维。

相变材料能够吸收大量的热量，在纤维制造中添加相变材料也能得到清凉纤维。CN105113052A公开了一种凉感聚酯纤维，包括聚酯纤维与由微胶囊与聚酯共混得到的微胶囊聚酯，微胶囊的芯材具有相变温度。主要原理是在一定温度下芯材发生固液相变，从而吸收热量，达到降温的效果。该凉感纤维及面料具有环保、接触冷感和持久凉感。CN101451307A以纳米高孔隙度的介孔材料为母材，将相变化材料分散后并填入母材的孔隙中，再将具相变化材料的母材微细化处理后与孔洞中吸附或含有水气的多孔质的高比热材料混合，制得降温复合粉体，将该降温复合粉体依比例加入各类纤维中而形成降温纤维。当人体体热传导至降温纤维时，其降温纤维表面的微细化的相变化材料即可吸附体热而进行快速且完整的相变化使温度下降，当体温下降到一定程度时，相变化材料又会相变化回复为原本状态进而产生持续再生的降温效果，进而可达到长效的凉爽降温效果。

通过添加吸湿剂提高纤维的回潮率来提高纤维的比热容，使纤维及其制品具有接触冷感。CN104451929A公开了一种凉感再生纤维素纤维，采用共混方法将吸湿剂和分散剂添加到含有甲种纤维素的粘胶纺丝原液中经纺丝制得。JP2002235278A通过在纤维中添加包含吸水性聚合物的多孔无机粉末粒子获得了耐洗效果优良的接触冷感纤维/织物。还可以在纤维制造中添加氧化锌。CN101314874A选用亚纳米级ZnO为主要功能性添加剂加入到聚酯熔体中，制成POY，然后加弹采用“S+Z”的合股的方式加工成具有抑菌、凉爽、护肤保健等功能的涤纶纤维，类似的还有CN102704111A。

2.2.2 在织物后整理中添加。在面料后整理加工中加入遇水吸热的物质如木糖醇类、或者具有清凉效果的薄荷醇类微胶囊等，也可以获得具有清凉效果的纺织品。CN1730805A在面料坯布刷剪后进行木糖醇浸轧处理，生产的精纺面料制成的服装穿着具有凉爽感。CN102912501A将毛纺精面料浸轧于木糖醇与水混合配制成的凉爽功能整理溶液，制得了凉爽舒适毛精纺面料。CN101408000A先制备木糖醇类物质的凉感整理剂，然后利用定型机采用干布浸轧法进行凉感加工。也可以通过印花层的方式添加木糖醇，CN203726920U公开了一种凉爽吸热型速干面料，其机织面料层上印有木糖醇印花层，覆盖率为50%～80%。

CN1203293A通过浸轧薄荷脑、丁香油、桉叶油及羟基二苯醚脂肪醇聚氧乙烯醚的混配液再经焙烘交联制得清凉抗菌织物。CN104018357A公开了一种含有薄荷醇的凉感微胶囊，对织物进行改性整理后，织物具有持续释放凉感物质的功能。还可以在织物后整理中添加抗紫外线/隔热性物质。CN1143013A通过浸轧由防紫外线氧化物粉末、粘合剂、助剂、水调制具有防紫外线、防热效应的轧液的方式整理面料，获得了能抵抗紫外线、降低日晒温度，具有凉爽感的效果。同样，CN1289874A通过使在织物的至少一面或织物的纤维、纱线间有细度为0.1～0.3μm的氧化锌和氧化钛微粒和0.8～1.2μm的钛酸钾颗粒等制备了一种健康、凉爽纺织品。CN104755669A利用粘合剂树脂将对紫外线波长区域的电磁波反射的、粒径为150～200nm的超微粒氧化钛和对红外线区域的电磁波进行反射的、粒径为1～5μm的微粒氧化钛粘着于纤维布，制得了一种凉感纤维布。

2.3 通过改进纤维、纱线、织物等的形态/结构

2.3.1 通过改进纤维的形态/结构。通过将纤维制造成为皮芯型、椭圆形或其他异形截面也是使纺织品获得凉爽的途径之一。WO2006/112437公开了同心圆形芯鞘（皮芯）型纤维，其中鞘部含有诸如聚酰胺类或聚酯类或聚醚嵌段酰胺共聚物的热塑性弹性体，赋予纤维接触冷感。类似的通过对皮芯形纤维的皮部聚合物种类进行选择以获得凉爽效应的专利还有WO2008/123586、JP2008-190067A、JP2005-273085A、WO2014/010709。

CN204198960U公开了具有五层的皮芯型凉爽纤维，包括竹纤维层、云母层、蛋白质层、电气石层，类似的还有CN204342961U。CN102733003A公开了皮芯结构的聚酰胺复合凉爽纤维，纤维的皮层由聚酰胺与玉石粉体共混而制得。CN201634800U使用低熔点的聚酯作为皮层、22℃～30℃相变材料与PP的混合物为芯层制造出具有智能调温功能的发制品用纤维。类似的通过对皮芯形纤维的皮部中掺入具有凉爽功能添加剂粉体的专利还有CN104153035A。JP2000-328383A通过将软化点不同的聚酯所构成的芯鞘型短纤维部分粘附于中空纤维上，通过此种方式获得具有凉爽效应的服装层。CN204039818U通过将芳纶纤维织物的一面或两面上涂覆金属银层以获得冷热传导的效果。通过设计不规则的纤维形态、利用纤维表面与人体接触时的空气效应以实现面料的低温、凉爽功能，也是获得凉爽型舒适纤维的一个途径。JP2000-45154A公开了芯部具有红外线反射特性的聚酯系同心圆、海岛形、橘瓣形以及不规则型的芯鞘型凉感纤维。JP2000-8243A公开了截面为Y型的凉爽型纤维，类似的还有JP2000-45148A、JP2002-61049A、TW200712282。JP2013/061641公开了一种凉感优异的扁平形截面纤维，其长轴宽度和与其垂直相交的短轴最大宽度之比为2～10，在制成布料时呈现优异的接触凉感与手感。而JP特许第4524337号与特许第4444369号公开了截面为心形、三叶形、V形等异形的凉爽性纤维，类似的还有CN103799593A。CN101302654A公开了通过制造表面含有高度为0.5～10μm不等的半圆球或近似半圆球状表面突起物获得清凉性优异的纤维。

2.3.2 通过改进纱线的形态/结构。采用紧密纺能够减少纱线毛羽、增加织物表面光滑度，降低保暖效果而获得凉感。CN101906697A通过对由棉或者棉/再生纤维素混纺构成的纱线进行气体烧毛来除去毛茸，并对纱线或用纱线针织成的针织物进行丝光加工或者对用丝光加工纱针织成的针织物再次进行丝光加工，然后，进行生物加工，由此得到接触凉感优异的针织物。CN103132196A通过将甲壳素和亚麻纤维通过赛络菲尔纺纱工艺包覆涤纶长丝制备床品面料，其凉感是通过纺纱方式减小了织物表面毛羽而获得。

2.3.3 通过改进织物的形态/结构。通过特定的织造方式或织物结构也能获得清凉感的纺织品。CN204661967U采用包含多个彼此上下左右交错编织的紧致结构与多个松散结构，使形成一大开口状而让空气易于流通，进而产生持续的凉感。CN205272698U采用网状式结构面料，由涤纶物料与平布底面组成，获得加速汗水排散与降低体温的效果。CN204351126U公开了一种纬编三层复合结构的凉爽针织面料，由较粗异截面凉感锦纶长丝经单面编织构成织物内层，由较细异截面凉感锦纶长丝经单面编织构成织物外层，由较细异截面凉感锦纶长丝经部分集圈编织构成织物中间连接层，且该集圈点在织物内层构成平面凹陷点；内层织物集圈凹陷点与单面编织平整区域组合，构成与皮肤表面的非平面接触，利于提高显汗状态下的穿着舒适性能；内粗外细异截面纱线配置，利于将与皮肤接触的显汗或湿气经织物内层引导到织物外层，提高织物导湿和吸湿排汗效果。CN203295755U由玉石纤维紧密纺获得玉石凉感纱，通过单面提花方式织造成的凹凸织物结构，其中凸起部分与人体皮肤接触产生凉感效果、凹陷部分与人体形成一个空气可以流通的微环境，同时其外表面与内表面凹凸花型结构之间的纤维间隙使得汗液或湿气得以迅速扩散避免产生黏着感。CN103132219A的面料表层为吸湿性优良的天然纤维混纺织物，内层为导湿性优良的化纤混纺织物，该结构使该面料具备优良的吸湿、导湿和散湿干燥功能。

2.4 其他制备清凉型纺织品的方式

2.4.1 凉感水凝胶印花。CN105295076A公开了一种凉感水凝胶，其为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胶，能给人体带来超强冰爽凉感，且冰感效果耐久性好。采用该水凝胶制备的纺织品面料与人体始终是点接触，确保纺织品不会因为汗水量的增加而出现粘贴到皮肤上的现象。并且采用该水凝胶相当于在纺织品内层增加了凸起孔，中间会存在空气层，当纺织品内层空间较大时，容易出现“烟囱效应”，这样不仅能大大增加人体热量的散失、降低体温，也能提高纺织品的通风换气能力和透气排汗性，从而提高纺织品微气候的舒适性。

2.4.2 高级烷烃乳化物结合等离子体处理。CN103572581A公开了一种凉爽织物的整理方法。织物经处理后，在织物表面形成蜡质的高级脂肪烃薄膜覆盖在具备表面孔状的织物表面，这种高级脂肪烃具备相转变能力，再通过低温等离子处理，在高级脂肪烃薄膜的表面也将形成内部孔状结构，使织物与高级脂肪烃薄膜的结合更紧密，提高了织物处理效果的耐久性，而且织物与蜡质的相互联通的孔状显微结构更保证了织物的透气凉爽感。

3 结语

国内外的清凉型纺织品技术主要以通过纤维材质的选择、添加功能性物质、改进纤维/纱线/织造结构为主。近年来，国内相关领域的专利申请量激增，相关领域的技术发展比较迅速，企业的创新意识与专利保护意识增强。相关企业在开发新产品时可以对现有技术的发展状况做出了避免重复劳动，同时也应当避免侵犯他人已获得的专利权，通过申请专利来保护自身的技术并提高企业的高新技术竞争力。

参考文献

[1] 王曾敬.论纺织业的产业定位[J].中国纺织经济，1996，（2）.

[2] 张一平，等.导湿快干系列纤维和纱线的研制开发现状[J].山东纺织科技，2006，（1）.

[3] 王耀武，杨建忠.吸汗快干凉爽型纤维及织物开发现状[J].四川纺织科技，2003，（3）.

[4] 张秀，蒋佩纭，徐适章.Sorona/Flycool环保清凉型纺织品开发[J].针织工业，2011，（11）.

[5] 上海德福伦化纤研发凉爽玉纤维[J].印染，2011，（15）.

作者简介：吴万涛（1986-），男，湖北人，国家知识产权局专利审查协作北京中心审查员，研究方向：化学发明专利实质审查；赵硕（1984-），男，河北人，国家知识产权局专利审查协作北京中心审查员，研究方向：化学发明专利实质审查。注：赵硕与吴万涛为等同第一作者。

（责任编辑：周 琼）