TWI401349B - 交聯型含聚矽氧烷ｐｕ應用於織物之長效性撥水處理製程 - Google Patents
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Description
本發明為提供一種交聯型含聚矽氧烷PU應用於織物之長效性撥水處理製程，該處理製程係分別經過一預定製程，即可得到一長效性撥水織物，可解決習用撥水織物其手感不佳、耐用性不佳及透氣性不佳等缺點，同時兼具低成本及環保等優點，使得該長效性撥水織物在實際應用上極具產業應用價值。
近年來，為了能夠讓人們能夠穿著更健康更舒適的衣物，國內外許多企業及研究中心，例如杜邦(Du Pont)、科萊恩及紡織中心等機構，均積極進行新型織物相關研究，尤其針對戶外運動、工業、交通、防護、衛生醫療及農業等不同領域需求，分別研發出具有抗菌、吸水、撥水、防紫外線及相變化溫度調節等功能性織物；其中，在戶外運動紡織品方面，撥水效果(即疏水性)是不可或缺之功能。
目前在撥水織物加工技術上，基本上會選擇一高電負度(electronegativity)物質，作為撥水改質之配方，由於氟原子半徑較小且具高電負度，能有效降低物質之表面能量，故習用技術係利用塗佈一含氟之撥水劑(如一含氟壓克力樹脂)或貼一聚多氟乙烯薄膜在織物表面，以達到防水之效果，但該等習用技術均有下列缺點：
1.手感不佳：習用技術在織物表面塗佈該撥水劑，
藉以達到撥水效果，但因該撥水劑會在織物表面成膜，進而使織物變硬，故具有觸摸手感不佳之缺點。
2.耐用性不佳：習用之撥水性織物，係覆蓋該撥水劑在織物表面成膜，而非直接在經緯紗交錯間之纖維表面均勻形成塗層保護，故在經過多次使用、摩擦及洗滌後，極易因摩擦損失，進而造成撥水機能下降，有耐用性不佳之缺點。
3.透氣性不佳：撥水劑等加工材料係以覆蓋方式在織物表面成膜，具有阻礙織物透氣性之缺點，而這也是目前撥水功能織物僅應用在外套及帆布等織物之主要原因。
4.成本高：習用技術必須在高溫環境下反應製成，相當耗能，大幅提高相關應用成本。
5.極不環保：習用技術中，無論是塗佈或貼膜等方式係均利用一氟素，而該氟素會造成環境負擔，有破壞地球生態等缺點。
由此可見，上述習用技術仍有諸多缺失，實非一良善之設計，而亟待加以改良。
有鑒於上述之習用技術，具有手感不佳、耐用性不佳、透氣性不佳、成本高及極不環保等缺點；因此，發明人依據多年來從事此方面之相關經驗，乃經過長久努力研究與實驗，並配合相關學理，終於開發設計出本發明之一種「交聯型含聚矽氧烷PU應用於織物之長效性
撥水處理製程」。
本發明之目的，在提供一種長效性撥水織物之處理製程，該處理製程係分別利用濕氣交聯或紫外光照射之交聯技術，加以合成濕氣交聯型及紫外光交聯型聚矽氧烷寡聚物塗料，再透過噴塗、凹版印刷、含浸、或刮刀等方式塗覆在織品表面，在常溫下於濕氣環境中或以紫外光照射經塗覆之織物表面，即可得到一手感良好、長效耐洗滌且透氣性佳之撥水織物；此外，本發明長效性撥水織物之處理製程，進一步可使織物同時兼具成本低及環保等優點。
為便於 貴審查委員能對本發明之技術手段及運作過程有更進一步之認識與瞭解，茲舉一實施例配合圖式，詳細說明如下：本發明係一種「交聯型含聚矽氧烷PU應用於織物之長效性撥水處理製程」，該交聯型含聚矽氧烷在本發明中係指一溼氣交聯型含聚矽氧烷及一紫外光照射交聯型含聚矽氧烷，請參閱第一圖所示，則為本發明針對該溼氣交聯型含聚矽氧烷PU應用於織物之長效性撥水處理製程之實施例一：步驟一、合成：取一預定量之含聚矽氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)原料置入一反應瓶中，並添加一催化劑攪拌混合，前述之預定量為100克，0.03mole，且在該實施例一中，該含聚矽氧烷原料為一主鏈型含末端醇基
之含聚矽氧烷雙醇Alkylhydroxyl-terminated PDMS KF-6001，以下簡稱為KF-6001)，該KF-6001之化學結構請參閱第二圖所示，其分子量為1800，又，該催化劑為二月桂酸二丁基錫(Dibutyltin dilaurate,DBTDL)，其濃度為0.1%；步驟二、加入一二異氰酸塩類混合：再將一另一預定量之二異氰酸塩類緩慢滴入該反應瓶中，同時控制反應溫度不超過一預定溫度(該預定溫度為90℃)，並經過一預定時間之反應(該預定時間為12小時)，即完成製備一主鏈型含二異氰酸酯聚矽氧烷(即一撥水材料，以下簡稱為PDMS-NCO)，前述之另一預定量為8克，0.036mole，且在該實施例一中，該二異氰酸塩類為一異氰酸異佛爾酮(isophorone diisocyanate，IPDI)；步驟三、箝嵌入一織物纖維：將一預定重量(該預定重量為6克)之該PDMS-NCO以一有機溶劑稀釋為一另一預定重量(該另一預定重量為48克)，再以一噴濺方式塗覆至一織物(如聚酯(PET)或尼龍等)表面，再放置於空氣中晾乾後，即可獲得本發明之一長效性高撥水性織物，前述之有機溶劑為四氫呋喃(THF)。
實施例二，則為本發明針對該紫外光照射含聚矽氧烷應用於織物之長效性撥水處理製程，請參閱第三圖所示：步驟一、合成：取一預定量的含聚矽氧烷(PDMS)原料置入一另一反應瓶中，並添加該催化劑攪拌混合，前述之預定量為90克，0.05mole，且在該實施例二中，該含聚矽氧烷原料為一主鏈型含末端醇基之含聚矽氧烷雙醇KF-6002(Alkylhydroxyl-terminated PDMS KF-6002，以下簡稱為KF-6002)，該KF-6002之化學結構亦如同第二圖所示，其分子量為3200，又，該催化劑為二月桂酸二丁基錫(Dibutyltin dilaurate,DBTDL)，其濃度為0.1%；步驟二、加入一二異氰酸塩類混合：再將一另一預定量之該二異氰酸塩類緩慢滴入該反應瓶中，同時控制反應溫度在一預定溫度，直到反應完成，前述之另一預定量為0.06 mole，該預定溫度為80℃；步驟三、再加入一具醇基壓克力：於前述反應完成後將適量之一具醇基壓克力滴入該反應瓶中，同時將溫度維持在該預定溫度，直到完全反應，即完成製備一主鏈型聚矽氧烷寡聚物(即一撥水材料，以下簡稱為PU-M)，前述之具醇基壓克
力為2-醇基乙烯甲基丙烯酸酯(2-hydroxyethylmethacrylate，以下簡稱為HEMA)；步驟四、箝嵌入一織物纖維：將該PU-M與一光起始劑混合均勻並稀釋一適當濃度後，以一噴濺方式塗覆至一織物(如聚酯(PET)或尼龍等)表面，再放置於空氣中晾乾，前述之光起始劑為1phr之2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮(2-hydroxy-2-methylpropionphenone,DARCUR 1173)；步驟五、以紫外光照射交聯：最後將塗覆後之該織物以一紫外光(該紫外光為一中壓汞燈)持續照射一預定時間(該預定時間為15秒)交聯成膜，即可獲得本發明之一長效性高撥水性織物。
實施例三，係為本發明針對該紫外光照射含聚矽氧烷應用於織物之長效性撥水處理之另一製程：步驟一、合成：將一含聚矽氧烷原料與另一含聚矽氧烷原料，以一預定比例(該預定比例為1：1)混合，同時置入一反應瓶中，並添加一催化劑攪拌混合，在該實施例三中，該含聚矽氧烷原料為一主鏈型含末端醇基之含聚矽氧烷雙醇KF-6001(Alkylhydroxyl-terminated PDMS KF-6001，以下簡稱為KF-6001)，該另一含聚
矽氧烷原料為一側鏈型含末端醇基之含聚矽氧烷二元醇X-22-176DX(Alkylhydroxyl-terminated PDMS X-22-176DX)，該催化劑為二月桂酸二丁基錫(DBTDL)，其濃度為0.1%；步驟二、加入一二異氰酸塩類混合：再將該二異氰酸塩類緩慢滴入該反應瓶中，同時在一預定溫度下反應一預定時間，前述之二異氰酸塩類為一異氰酸異佛爾酮(IPDI)，該預定溫度為80℃，該預定時間為12小時；步驟三、再加入一具醇基壓克力：於前述反應後將適量之該具醇基壓克力滴入該反應瓶中，同時將溫度維持在該預定溫度，直到完全反應，即完成製備一混合型聚矽氧烷寡聚物(即一撥水材料，以下簡稱為PU-M1S1)，前述之具醇基壓克力為2-醇基乙烯甲基丙烯酸酯(2-hydroxyethylmethacrylate，以下簡稱為HEMA)；步驟四、箝嵌入一織物纖維：將該PU-M1S1與一光起始劑混合均勻並稀釋一適當濃度後，以一噴濺方式塗覆至一織物(如聚酯(PET)或尼龍等)表面，再放置於空氣中晾乾，前述之光起始劑為1phr之2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮(2-hydroxy-2-methylpropionphenone,
DARCUR 1173)；步驟五、以紫外光照射交聯：最後將塗覆後之該織物以一紫外光(該紫外光為一中壓汞燈)持續照射一預定時間(該預定時間為15秒)交聯成膜，即可獲得本發明之一長效性高撥水性織物。
透過以下之各項檢測，即可證明經由本發明處理製程後之織物確實具有長效性撥水之效果：
接觸角之測定分別代表兩種性質：濕潤或撥水性(water repellency)：所謂「濕潤」是指一液體與一物體間之一接觸角接近於零，使得液體極易在該物體上散佈；而「撥水性」是指該接觸角大於90度，使得液體形成一球狀體而從該物體之表面滑落，故接觸角量度越高，即代表該物體之撥水性越高。
以下分別將實施例二、三中經該PU-M、該PU-M1S1塗覆後之該織物，於室溫下分別將水珠滴落在其表面，並於滴入後10秒利用接觸角測試儀測量其接觸角值，並分別重複測試6次，取其中4次相近值再求其平均值，其結果如下表：
由上表可觀察到其對水接觸角均大於90
度，足可證明經由本發明處理製程後之織物確實具有長效性撥水之效果。
採用國際標準AATCC編號135-2004之方法，對加工後之織物進行洗滌測試，並測量在洗滌後該織物表面對水之接觸角度，加以判定該織物經由本發明處理製程後其耐洗滌的程度，其中在洗滌後，若該織物對水之接觸角仍然大於90度，即代表該織物具有耐洗滌以及高度撥水之效果。
以下係將實施例三中該PU-M1S1塗覆後之聚酯(PET)和尼龍，進行上述之耐用性洗滌測試，其結果如下表：
由上表可觀察到其經塗覆後之該聚酯(PET)和尼龍在分別經過10次洗滌後，其對水之接觸角均仍然大於90度，故可證明經本發明處理後之織物同時具有耐洗滌以及高度撥水之效果。
請分別參閱第四圖及第五圖所示，其係分
別將實施例三中經該PU-M1S1塗覆後之聚酯(PET)和尼龍，利用掃描式電子顯微鏡觀察塗覆處理對於織物纖維之影響，其中第四圖(A)為未處理之聚酯(PET)，第四圖(B)為經塗覆處理後之聚酯(PET)，第四圖(C)為經塗覆處理後再洗滌10次之聚酯(PET)；第五圖(A)為未處理之尼龍，第五圖(B)為經塗覆處理後之尼龍，第五圖(C)為經塗覆處理後再洗滌10次之尼龍，由上述結果可看出PU-M1S1均可均勻塗覆在織物纖維表面，且在洗滌10次後仍未受破壞，足可證明經由本發明處理製程後之織物的確具有長效性耐洗滌之效果。
請分別參閱第六圖及第七圖所示，為分別將水珠滴在聚酯(PET)及尼龍表面的照片，其中第六圖(A)為未處理之聚酯(PET)，其為完全吸水；第六圖(B)為經該PU-M1S1塗覆處理後之聚酯(PET)，可觀察到水滴在該織物表面聚集為一水珠，該聚酯(PET)為完全不吸水；第六圖(C)為經塗覆後再洗滌10次之聚酯(PET)，該聚酯(PET)織物仍可完全不吸水；第七圖(A)為未處理之尼龍，其為完全吸水；第七圖(B)為經該PU-M1S1塗覆處理
後之尼龍，可觀察到水滴在該織物表面聚集為一水珠，該尼龍為完全不吸水；第七圖(C)為經塗覆後再洗滌10次之尼龍，該尼龍織物亦仍可完全不吸水，足可證明經由本發明處理製程後之織物同時具有長效性耐洗滌以及高度撥水之效果。
本發明前述各實施例中二異氰酸塩類係選用異氰酸異佛爾酮，然相關技術領域熟悉該項技藝人士皆可輕易知曉，此二異氰酸塩類亦可以H12-二苯甲烷二異氰酸酯、1，6-己異氰酸酯、2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯、對苯二異氰酸酯及1,5-萘二異氰酸酯。又，實施例二和三中使用之具醇基之壓克力係2-醇基乙烯甲基丙烯酸酯，然相關技術領域熟悉該項技藝人士皆可輕易知曉，此具醇基之壓克力亦可以2-羥乙基-1-苯基丙烯酸甲酯及2-羥乙基-1-甲基丙烯酸甲酯為替換。
由上述可知，本發明之技術有別習用技術關鍵在於：
一、本發明具有新穎性及進步性，由於本發明係在該含聚矽氧烷原料中，在加入二異氰酸塩類混合後，再分別經過一預定製程，加以箝嵌入織物纖維，即可獲得本發明之一長效性高撥水性織物，其可解決習用撥水織物之手感不佳、耐用性不佳及透氣性不佳等缺點，故具有其新穎性及進步性。
二、本發明具有實用性，由於本發明之該預定製程均具
有簡易性，同時可大幅降低該撥水織物之製造成本，且兼具環保等優點，故具有其實用性。
按，上述詳細說明為針對本發明之較佳之可行實施例說明而已，惟該實施例並非用以限定本發明之申請專利範圉，舉凡其他未脫離本發明所揭示之技藝精神下所完成之均等變化與修飾變更，均應包含於本發明所涵蓋之專利範圍中。
第一圖為本發明針對溼氣交聯型含聚矽氧烷PU應用於織物之長效性撥水處理製程的流程圖。
第二圖為本發明之含聚矽氧烷雙醇KF-6001、KF-6002之化學結構。
第三圖為本發明針對紫外光照射含聚矽氧烷應用於織物之長效性撥水處理製程的流程圖。
第四圖(A)為本發明未處理之聚酯(PET)之掃描式電子顯微鏡觀察照片。
第四圖(B)為本發明之聚酯(PET)經PU-M1S1塗覆後之掃描式電子顯微鏡觀察照片。
第四圖(C)為本發明之聚酯(PET)經PU-M1S1塗覆後再洗滌10次之掃描式電子顯微鏡觀察照片。
第五圖(A)為本發明未處理之尼龍之掃描式電子顯微鏡觀察照片。
第五圖(B)為本發明之尼龍經PU-M1S1塗覆後之掃描式電子顯微鏡觀察照片。
第五圖(C)為本發明之尼龍經PU-M1S1塗覆後再洗滌
10次之掃描式電子顯微鏡觀察照片。
第六圖(A)為本發明未處理之聚酯(PET)吸水測試照片。
第六圖(B)為本發明之聚酯(PET)經PU-M1S1塗覆後之吸水測試照片。
第六圖(C)為本發明之聚酯(PET)經PU-M1S1塗覆後再洗滌10次之吸水測試照片。
第七圖(A)為本發明未處理之尼龍吸水測試照片。
第七圖(B)為本發明之尼龍經PU-M1S1塗覆後之吸水測試照片。
第七圖(C)為本發明之尼龍經PU-M1S1塗覆後再洗滌10次之吸水測試照片。
Claims (9)
- 一種交聯型含聚矽氧烷PU應用於織物之長效性撥水處理製程，其包括有下列步驟：將一含有雙醇之聚矽氧烷化合物和一二異氰酸塩類混合後進行一交聯反應以形成一撥水材料；及將該撥水材料塗覆至一織物表面，即可獲得一長效性高撥水性織物。
- 如申請專利範圍第1項所述之交聯型含聚矽氧烷PU應用於織物之長效性撥水處理製程，其中長效性撥水性係指在標準水洗50次後，仍能保持原撥水處理織物表面之水接觸角的90%以上。
- 如申請專利範圍第1項所述之交聯型含聚矽氧烷PU應用於織物之長效性撥水處理製程，其中當該交聯製程為一溼氣交聯時，該交聯製程係在低於90℃之溫度下反應至少12小時。
- 如申請專利範圍第3項所述之交聯型含聚矽氧烷PU應用於織物之長效性撥水處理製程，其中該二異氰酸塩類係選自異氰酸異佛爾酮、H12-二苯甲烷二異氰酸酯、1，6-己異氰酸酯、2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯、對苯二異氰酸酯及1,5-萘二異氰酸酯其中之一。
- 如申請專利範圍第1項所述之交聯型含聚矽氧烷PU應用於織物之長效性撥水處理製程，其中當該交聯製程為一紫外光照射交聯時，該交聯製程係包括有 下列步驟：在該含有雙醇之聚矽氧烷化合物和該二異氰酸塩類混合後，再加入一具醇基之壓克力，與該二異氰酸塩類之末端基在80℃下反應至完全反應。
- 如申請專利範圍第5項所述之交聯型含聚矽氧烷PU應用於織物之長效性撥水處理製程，其中在完成製備該撥水材料後，係可進一步將該撥水材料與一光起始劑混合均勻，塗覆至該織物表面，再以一紫外光照射交聯，使撥水材料嵌入織物纖維之間，即可獲得一長效性高撥水性織物。
- 如申請專利範圍第5項所述之交聯型含聚矽氧烷PU應用於織物之長效性撥水處理製程，其中該具醇基壓克力係選自2-醇基乙烯甲基丙烯酸酯、2-羥乙基-1-苯基丙烯酸甲酯及2-羥乙基-1-甲基丙烯酸甲酯其中之一。
- 如申請專利範圍第6項所述之交聯型含聚矽氧烷PU應用於織物之長效性撥水處理製程，其中該二異氰酸塩類係選自異氰酸異佛爾酮、H12-二苯甲烷二異氰酸酯、1，6-己異氰酸酯、2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯、對苯二異氰酸酯及1,5-萘二異氰酸酯其中之一。
- 如申請專利範圍第6項所述之交聯型含聚矽氧烷PU應用於織物之長效性撥水處理製程，其中該光起始劑係1phr之2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮。
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