CN114619731A - 透气防水膜 - Google Patents

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Abstract

一种透气防水膜，包括基材以及配置于基材上的纳米纤维层。纳米纤维层由静电纺丝制程形成。静电纺丝制程中所使用的电纺液包括第一添加剂、醇类以及第二添加剂。第一添加剂包括尼龙共聚物，且第二添加剂包括聚硅氮烷。本揭露的透气防水膜具有良好的空气穿透性和防水性，从而可应用于透气防水织物的相关领域。

Description

透气防水膜
技术领域
本揭露内容是关于一种透气防水膜，且特别是关于一种具有纳米纤维的透气防水膜。
背景技术
近年来，纺织技术在发展上除了外观方面的设计需求，也将科技导入以强化衣着的机能性。透湿防水织物做为一种机能性织物，可以在穿着时释放人体表面的水分，并且阻挡外部环境的水分进入织物内，从而广泛地应用于户外休闲衣物中。然而，已知透湿防水织物仍具有透气性不佳的问题。因此，如何同时提供织物的透气性和防水性，是机能性织物的亟需发展重点之一。
发明内容
本揭露提供一种透气防水膜，其可应用于织物上，以使织物具有空气穿透性和防水性。
根据本揭露一实施方式，透气防水膜包括基材以及配置于基材上的纳米纤维层。纳米纤维层由静电纺丝制程形成，其中静电纺丝制程中所使用的电纺液包括第一添加剂、醇类以及第二添加剂。第一添加剂包括尼龙共聚物，第二添加剂包括聚硅氮烷。
在本揭露一实施方式中，纳米纤维层的平均纤维细度可介于100纳米至500纳米间。
在本揭露一实施方式中，每体积份的电纺液可包括0.1体积份至0.2体积份的第二添加剂。
在本揭露一实施方式中，以100重量份的第一添加剂和醇类的混合物计，混合物可包括5重量份至15重量份的第一添加剂以及85重量份至95重量份的醇类。
在本揭露一实施方式中，第一添加剂对醇类的溶解度可介于5wt％至15wt％间。
在本揭露一实施方式中，尼龙共聚物可包括共聚酰胺和烷氧基改性尼龙46/66共聚物的共聚体。
在本揭露一实施方式中，第二添加剂对醇类的溶解度可介于0.5vol％至20vol％间。
在本揭露一实施方式中，聚硅氮烷可以是聚硅氮烷合成共聚树脂。
在本揭露一实施方式中，静电纺丝制程可以是无针式静电纺丝制程。
在本揭露一实施方式中，基材可包括聚酯、尼龙或聚丙烯。
根据本揭露上述实施方式，本揭露的透气防水膜包括纳米纤维层，且形成纳米纤维层的电纺液包括第一添加剂、醇类和第二添加剂，其中第一添加剂包括尼龙共聚物，第二添加剂包括聚硅氮烷。因此，本揭露的透气防水膜具有良好的空气穿透性和防水性，从而可应用于透气防水织物的相关领域。
附图说明
当结合附图阅读时，从以下详细描述中可以最好地理解本揭露的各方面。应注意，根据工业中的标准方法，各种特征未按比例绘制。实际上，为了清楚地讨论，可任意增加或减少各种特征的尺寸。
图1依据本揭露的一实施方式绘示透气防水膜的配置示意图；
图2绘示形成图1中透气防水膜的纳米纤维层的电纺液组成示意图。
【符号说明】
100:透气防水膜
110:基材
120:纳米纤维层
200:电纺液
210:第一添加剂
220:第二添加剂
230:尼龙共聚物
240:醇类
250:聚硅氮烷
具体实施方式
为了实现提及主题的不同特征，以下揭露内容提供了许多不同的实施方式。以下描述组件、数值、材料、配置等等的具体示例以简化本揭露。当然，这些仅仅是示例，而不是限制性的。例如，在以下的描述中，在第二特征之上或上方形成第一特征可以包括第一特征和第二特征以直接接触形成的实施方式，并且还可以包括在第一特征和第二特征之间形成附加特征，使得第一特征和第二特征可以不直接接触的实施方式。另外，本揭露可以在各种示例中重复参考数字和/或字母。此重复是为了简单和清楚的目的，并且本身并不表示所讨论的各种实施方式和/或配置之间的关系。
此外，本文可以使用空间相对术语，诸如“在…下面”、“在…下方”、“偏低”、“在…上面”、“偏上”等，以便于描述一个元件或特征与如图所示的另一个元件或特征的关系。除了图中所示的取向之外，空间相对术语旨在包括使用或操作中的装置的不同取向。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方向上)，并且同样可以相应地解释在此使用的空间相对描述符号。
本揭露内容提供一种透气防水膜，其包括基材和配置于基材上的纳米纤维层。由于用于形成纳米纤维层的电纺液包括第一添加剂、醇类和第二添加剂，并且第一添加剂包括尼龙共聚物，第二添加剂包括聚硅氮烷，使得电纺液具有高可纺性，且由其所形成的纳米纤维层具有空气穿透性和疏水性。因此，本揭露的包括纳米纤维的透气防水膜具有良好的透气性和防水性。
请参考图1，图1依据本揭露的一实施方式，绘示透气防水膜100的配置示意图。透气防水膜100包括基材110和纳米纤维层120。基材110可做为载体，用以承载纳米纤维层120。在一些实施方式中，基材110可例如是聚酯、尼龙或聚丙烯，从而透气防水膜100可应用于各种穿戴型服饰上(例如户外休闲服饰)。当基材110和纳米纤维层120的基质材料(basematerial)相同时(例如同为尼龙时)，基材110和纳米纤维层120之间可以视为是同质界面的接合，因此具有良好的界面粘合性，并可进而提高透气防水膜100的回收方便性。
纳米纤维层120配置于基材110上，且纳米纤维层120透过静电纺丝制程形成，其中静电纺丝制程例如是无针式静电纺丝制程。具体而言，纳米纤维层120包括交错排列的纳米纤维，并透过静电纺丝制程将纳米纤维配置于基材110的表面上。因此，纳米纤维形成的纳米纤维层120可附着于基材110上。在一些实施方式中，纳米纤维层120的基重可介于3gsm(gram per square meter)至20gsm间，以使得透气防水膜100具有良好的透气性。在一些实施方式中，纳米纤维层120中的纳米纤维的平均纤维细度可介于100纳米至500纳米间。在一些实施方式中，纳米纤维层120中的85wt％至90wt％的纳米纤维的平均纤维细度可介于100纳米至500纳米间。因此，纳米纤维层120的纳米纤维可具有低且均匀的纤维细度。
纳米纤维层120可适形于基材110，以提供透气防水膜100良好的透气性和防水性效果。在一些实施方式中，透气防水膜100的透气度可介于1.0cfm(cubic feet perminute)至3.0cfm间，且其透湿度可大于10000g/m2·24hr。在一些实施方式中，透气防水膜100的水滴接触角可介于110°至140°间，且其耐水压值可大于7000毫米水柱。
请参考图2，图2绘示形成图1中纳米纤维层120的电纺液200的组成示意图。在本实施方式中，使用电纺液200以形成纳米纤维层120于基材110上。电纺液200包括第一添加剂210、第二添加剂220和醇类240，且第一添加剂210和第二添加剂220均匀溶于醇类240中以形成电纺液200。在一些实施方式中，电纺液200中做为溶剂的醇类240具有易挥发、低毒性和低腐蚀性，故电纺液200具有环境友善性。
第一添加剂210包括尼龙共聚物230，其中尼龙共聚物230可用于形成纳米纤维层120中的基质材料。详细而言，第一添加剂210中的尼龙共聚物230可做为纳米纤维层120中的纳米纤维的基质材料。由于尼龙共聚物230具有高耐磨性，因此尼龙共聚物230所形成的纳米纤维层120可具有良好的耐磨能力，从而透气防水膜100可适用于户外机能服饰。
在一些实施方式中，第一添加剂210中的尼龙共聚物230可包括共聚酰胺和烷氧基改性尼龙46/66共聚物的共聚体，从而使第一添加剂210可溶于醇类240中，以使得电纺液200具有好的可纺性。举例而言，第一添加剂210对醇类240的溶解度可介于5wt％至15wt％间，从而可使用电纺液200通过静电纺丝制程制得具有极细纤维细度的纳米纤维。
第二添加剂220包括聚硅氮烷250，其可用于对纳米纤维进行疏水改质，使得纳米纤维层120具有良好的防水性。详细而言，第二添加剂220的聚硅氮烷250具有疏水性，因此第二添加剂220可对纳米纤维层120中的纳米纤维进行疏水改质，使得纳米纤维层120具有防水性。
在一些实施方式中，聚硅氮烷250可例如是聚硅氮烷合成共聚树脂，其可溶解于醇类240中，以使得电纺液200具有好的可纺性。举例来说，当聚硅氮烷250例如是聚硅氮烷合成共聚树脂时，第二添加剂220对醇类240的溶解度可介于0.5vol％至20vol％间，从而可使用电纺液200通过静电纺丝制程制得具有极细纤维细度的纳米纤维。
在一些实施方式中，可先将5重量份至15重量份的第一添加剂210和85重量份至95重量份的醇类240形成混合物。然后，将适量的混合物和0.1体积份至0.2体积份的第二添加剂220混合，以形成电纺液200。具体而言，每体积份的电纺液200可包括0.1体积份至0.2体积份的第二添加剂220，且以100重量份的第一添加剂210及醇类240的混合物计，混合物可包括5重量份至15重量份的第一添加剂210以及85重量份至95重量份的醇类240。由于电纺液200包括适当比例的第一添加剂210和第二添加剂220溶于醇类240中，因此电纺液200具有好的可纺性，从而使得纳米纤维层120兼具透气性和防水性。
在以下叙述中，将列举本揭露多个实施例和比较例来进行各种分析以验证本揭露的功效。首先，使用如表一所示的成分及含量制备各比较例及各实施例的电纺液，再透过相同的静电纺丝制程在聚酯基材上形成相同膜厚的纳米纤维层，从而得到各比较例的尼龙膜及各实施例的透气防水膜，其中混合物、第一添加剂、第二添加剂及醇类的种类和性质如先前内容所述。
表一
Figure BDA0002827327040000051
Figure BDA0002827327040000061
注1：混合物、第二添加剂的单位为体积份
注2：醇类、第一添加剂的单位为重量份且以100重量份的混合物计
透过座滴法(sessile drop)和净水压法(water penetration resistance)对比较例1和2的尼龙膜及实施例1至3的透气防水膜进行水滴接触角和耐水压值的测量，测量结果如表二所示。
另外，透过正杯法和压差法(differential pressure method)对比较例1和2的尼龙膜及实施例1至3的透气防水膜进行透湿度和透气度的测量，测量结果如表二所示。
表二
Figure BDA0002827327040000062
如表二所示，由于用于形成比较例1和2的尼龙膜的电纺液不包括第二添加剂，故比较例1和2的尼龙膜不具有防水效果。反之，实施例1至3的透气防水膜具有明显较高的水滴接触角及耐水压值，故可显示上述第二添加剂可提供透气防水膜良好的防水性。另外，实施例1至3的透气防水膜的透气度皆高于1.0cfm，显示其具有非常良好的透气性，因此能达到工业需求并可适用在各种机能性服饰上。
根据本揭露上述实施方式，本揭露的透气防水膜包括基材和由静电纺丝制程制备的纳米纤维层。由于用于形成纳米纤维层的电纺液包括适量的第一添加剂、醇类和第二添加剂，且第一添加剂包括尼龙共聚物，第二添加剂包括聚硅氮烷，因此本揭露的透气防水膜可兼具良好的防水性和透气性。
前面概述一些实施方式的特征，使得本领域技术人员可更好地理解本揭露的观点。本领域技术人员应该理解，他们可以容易地使用本揭露作为设计或修改其他制程和结构的基础，以实现相同的目的和/或实现与本文介绍的实施方式相同的优点。本领域技术人员还应该理解，这样的等同构造不脱离本揭露的精神和范围，并且在不脱离本揭露的精神和范围的情况下，可以进行各种改变、替换和变更。

Claims (10)

1.一种透气防水膜，其特征在于，包括：
基材；以及
纳米纤维层，配置于所述基材上，所述纳米纤维层由静电纺丝制程形成，其中所述静电纺丝制程中所使用的电纺液包括：
第一添加剂，所述第一添加剂包括尼龙共聚物；
醇类；以及
第二添加剂，所述第二添加剂包括聚硅氮烷。
2.根据权利要求1所述的透气防水膜，其特征在于，其中所述纳米纤维层的平均纤维细度介于100纳米至500纳米间。
3.根据权利要求1所述的透气防水膜，其特征在于，其中每体积份的所述电纺液包括0.1体积份至0.2体积份的所述第二添加剂。
4.根据权利要求1所述的透气防水膜，其特征在于，其中以100重量份的所述第一添加剂和所述醇类的混合物计，所述混合物包括5重量份至15重量份的所述第一添加剂以及85重量份至95重量份的所述醇类。
5.根据权利要求1所述的透气防水膜，其特征在于，其中所述第一添加剂对所述醇类的溶解度为介于5wt％至15wt％间。
6.根据权利要求1所述的透气防水膜，其特征在于，其中所述尼龙共聚物包括共聚酰胺和烷氧基改性尼龙46/66共聚物的共聚体。
7.根据权利要求1所述的透气防水膜，其特征在于，其中所述第二添加剂对所述醇类的溶解度为介于0.5vol％至20vol％间。
8.根据权利要求1所述的透气防水膜，其特征在于，其中所述聚硅氮烷是聚硅氮烷合成共聚树脂。
9.根据权利要求1所述的透气防水膜，其特征在于，其中所述静电纺丝制程是无针式静电纺丝制程。
10.根据权利要求1所述的透气防水膜，其特征在于，其中所述基材包括聚酯、尼龙或聚丙烯。
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