[发明专利]提供改进的红外发射率的聚合材料

说明书

IR发射或反射聚合物纤维通过将高浓度的IR发射或反射颗粒与热塑性聚合物混合并且将具有20μ或更小的平均直径的纤维熔喷而形成。熔喷工艺允许包含高浓度的IR发射或反射颗粒，且允许纤维形成。其可形成软的、透气的、非机织网。纤维可以是单组分的或双组分的或多组分的，并且可被设计为具有纹理或形状。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年9月11日提交的美国专利申请序列号14/483,827和于2014年10月9日提交的美国专利申请序列号14/510,344的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及提供改进的红外(IR)发射率或其它活性性质的聚合材料。包括纤维熔喷网的聚合材料包含IR发射颗粒，其可对与填充的聚合材料接触或接近的活组织提供健康益处。

背景技术

红外(IR)辐射作为来自绝对零度温度以上的所有物理对象的辐射热而发射。IR发射器的理想示例是绝对黑体，其既不反射也不传输撞击在其上的能量，而是吸收撞击在其上的所有能量。然后，黑体在稳定状态下以基于该黑体温度的频率重新发射该吸收的能量。理论上绝对黑体具有100％的发射率、0％的反射率和0％的透射率。

已经研究了发射的IR能量对活组织的明显益处。IR似乎增强了重要的生物活性，诸如扩张微毛细血管以增强血液流动、促进血氧水平、以及改善进出细胞的营养输送。

对接近黑体的材料存在兴趣，因为它们可以从诸如阳光、人造光、体热、其他环境热、电磁能等源吸收周围能量，然后在稳态下重新释放该能量。特别有兴趣的是发射IR能量(特别是在4至14微米波长范围内的远红外光谱中的发射IR能量)的材料，这被认为是特别有益的。以这种方式发射能量的这种材料可以非常有益于增强活组织中的健康生物活性。例如，有证据表明，含有这些IR发射材料的包装材料有助于保持和延长食品(如新鲜产品和肉制品)的新鲜度。还有证据表明，服装、医疗器械、毯子和其他这种耐用品可以增强包括人在内的生物的身体健康和康乐。这种耐用品已经显示出减少炎症、增强血液氧合和其它天然的健康诱导生物功能、以及改善在体育活动(例如锻炼和运动)期间的性能。由于这些原因，IR发射材料有时被描述为“生物活性的”并具有“生物活性”。

合适的IR发射材料来自许多源。已经显示，各种天然矿物和其它无机材料展现出IR发射性质。一些有机材料也具有这些性质。已经发现，当粉碎成包括纳米尺寸颗粒的细粉末时，增加了固体的表面积，IR材料最有效。粉末可以施加到基底材料的表面，例如织物、膜或其它固体物体。粉末还可以混合到涂料或油漆中并施加到固体物体的表面。粉末还可以混合到液体或熔融基质(诸如熔融热塑性聚合物)中，然后模制成有用的物体。

然而，这些IR发射材料具有缺点。这些材料可能难以并入消费品中。如上所述，当被粉碎成细粉末时，这些材料是最有效的。将这种粉末并入消费品可能带来挑战。基于矿物或无机IR粉末对大多数消费品中使用的有机材料没有天然亲合力。对于服装，可以将IR发射粉末喷涂到天然纤维(诸如棉、亚麻和羊毛)的表面上，但是这些粉末可能在磨损期间或者在清洗服装时由于磨损而被去除或损失。将IR粉末并入合成聚合物是可行的。但是，在不能再制造聚合材料之前，对于可以将多少IR粉末混到薄的聚合材料(如纺成纤维或薄膜)中存在限制。例如，已经发现，纤维在制造期间变得太容易断裂之前，无机IR发射粉末可以以不大于约2-5％的浓度成功地混到连续纺粘聚合纤维中。不清楚衣服、包覆物、毯子、绷带和含有这种低水平的IR发射粉末的其它这样的消费品是否能有效地提供这些材料所承诺的健康益处。

目前市场上的FIR发射织物通常包括由纺纱制成的机织和针织织物，并且这种织物具有如下所述的有限的生物活性。