CN1255601C - 一种制造具有吸湿排汗性织物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制造具有吸湿排汗性织物的方法，先将疏水性纤维织物表面进行前处理活化，然后使织物表面与聚醇、天然聚糖、及具有双键的不饱和羧酸形成的共聚体进行接枝反应，形成共价键，而获得具有吸湿排汗特性的织物。
Description
技术领域
本发明涉及一种制造具有吸湿排汗性织物的方法，具体地说是在纤维织物表面进行接枝反应，以赋予织物吸湿排汗性。
背景技术
在织物领域中，“吸湿排汗”是指使不具亲水性的织物同时具有吸水性以及快干性。一般来说，不论是天然纤维或人造合成纤维都很难同时兼具此两种性能。例如，人造合成纤维中的聚丙烯纤维，具有质轻、快干、触感柔软、保温性、抗菌性、高耐磨性等功能，具有作为高级衣料的潜力。但是聚丙烯纤维不具亲水性，因此汗液透过性不佳，尤其在高温高湿的地区或夏季并不适合当衣着用织物，这些限制使聚丙烯纤维的市场拓展遇到了瓶颈。因此，对于完全不具吸水性的聚丙烯纤维而言，急需利用吸湿排汗加工技术增加其功能性，使其应用范围更加广泛。
现今市面上吸湿排汗织物可利用下面几种技术制成，包含：异形断面纤维、中空微多孔纤维、多层织物、亲水剂涂布、以及纤维表面改性。一般在纺织上最常采用的方法是以混纺的方式，例如美国专利第5,312,667号公开将高亲水性的棉或是羊毛纤维与聚酯纤维混纺或交织，进而赋予织物较优良的吸湿性。异形断面纤维以及中空微多孔纤维则是在纺丝时利用特殊的纺嘴纺丝，但生产成本过高是其缺点。亲水剂涂布，例如JP 09316782所公开，是使用后处理的方式将亲水剂涂布于纤维上，进而使纤维具有吸湿性，其缺点为不耐洗涤，亲水剂容易脱落。纤维表面改性，例如美国专利第5,354,815及4,808,188号所公开，其是在织物的染整阶段时，利用化学药剂反应的方式使纤维表面化学结构改变，并产生亲水性官能基，使纤维具亲水性，缺点是生产速度慢，且生产过程中易产生大量废水。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术对织物进行吸湿排汗加工时生产成本过高、生产速度慢、生产过程中易产生大量废水、且制得的织物不耐洗涤的缺陷，从而提供一种制造具有吸湿排汗性织物的方法，以制造同时具有吸水性以及快干性的织物。
本发明的上述目的是通过如下的技术方案实现的：一种制造具有吸湿排汗性织物的方法，包括下列步骤：
(i)将一疏水性纤维织物进行前处理活化，使得其表面形成过氧化物活化部位；
(ii)将聚醇、天然聚糖、及具有双键的不饱和羧酸溶于溶液中，加入0.3～1.5％溶液重量的氧化还原引发剂，使聚醇、天然聚糖、及具有双键的不饱和羧酸发生共聚反应，形成共聚体；聚醇、天然聚糖、及具有双键的不饱和羧酸的用量比，以溶液重量百分比计之，分别为1.8～8.5％∶0.24～1.4％∶1.4～5.5％；
(iii)将步骤(i)中经前处理活化的疏水性纤维织物浸入步骤(ii)制得的共聚体溶液，使得疏水性纤维织物表面的过氧化物活化部位与共聚体进行接枝反应，形成共价键；
(iv)最后，取出纤维织物，洗去未反应的单体及其它杂质，烘干，即制得本发明的具有吸湿排汗性织物。
所述的疏水性纤维为聚丙烯纤维、聚丙烯混纺纤维、聚酯纤维、或聚酰胺纤维；所述的疏水性纤维最好为聚丙烯纤维或聚丙烯混纺纤维。
所述步骤(i)中的前处理活化是使用电晕放电、照射等离子体、照射紫外线、或与臭氧反应的方法；最好是利用电晕放电的方法，总功率为6000～8500瓦，织物通过的速率为0.5～10米/分钟。
所述步骤(ii)中天然聚糖为几丁聚糖，最好其分子量为340,000～610,000g/mol，去乙酰度为74～86％。
所述步骤(ii)中具有双键的不饱和羧酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸-2-羧酸乙酯、或其组合物，最好为丙烯酸。
所述步骤(ii)中聚醇为聚乙烯醇，最好其分子量为15,000～22,000g/mol。
所述步骤(ii)中氧化还原引发剂可以为过渡元素型氧化还原引发剂。
所述步骤(ii)中溶液为水溶液。
所述步骤(iii)中进行接枝反应的反应条件为加热至90至110℃，反应时间为60～120秒。
所述步骤(iii)中进行接枝反应的疏水性纤维织物与共聚体溶液的重量比为1∶0.8～3，最好为1∶1。
由此可见，本发明提供了一种制造具有吸湿排汗性织物的方法，其步骤包括将疏水性纤维织物表面进行前处理活化，形成过氧化物；在含有聚醇、天然聚糖、及具有双键的不饱和羧酸的溶液中及氧化还原引发剂的存在下，使聚醇、天然聚糖、及具有双键的不饱和羧酸反应形成共聚体；使经前处理活化的疏水性纤维织物表面在溶液中与共聚体进行接枝反应，形成共价键，而获得具有吸湿排汗性的织物。
本发明的制造具吸湿排汗性织物的方法，具有下列特点：
一、亲水性物质与疏水性纤维为共价键结合，故耐洗涤性佳。
二、处理对象可为高拨水型织物如：100％聚丙烯纤维或是聚丙烯混纺纤维、聚酯纤维以及聚酰胺纤维。亲水性物质接枝于纤维表面，赋予纤维表面亲水性，以改善纤维的汗液透过性，而不会破坏纤维原有柔软触感，且纤维内部仍保持原有的疏水性，使得织物具快干性。此吸湿排汗以及干爽的功能，对于因具抗菌性及质轻保暖而使用量呈现强烈成长的聚丙烯而言，更具价值。
三、可于织物定型时实施，不需改变原制程设备，生产速度快，成本低，废水少。
附图说明
图1是实施本发明的流程图例；
图2是在不同处理阶段的织物表面的示意图。
具体实施方式
下面，结合具体实施例及其附图对本发明作进一步详细说明。
本发明的制造具吸湿排汗性织物的方法，主要利用在疏水性纤维表面进行接枝反应而完成。参阅图1所示的流程及图2所示的示意图，说明本发明的方法。
图2中：
代表聚丙烯纤维；
代表聚醇类；
代表天然聚糖类化合物；
代表具双键不饱和羧酸。
首先将一疏水性纤维织物表面进行前处理活化，使纤维表面形成过氧化物。前处理活化的方法可利用在纤维表面以电晕放电、照射等离子体、照射紫外线、或与臭氧反应等方式进行，从而使纤维表面形成过氧化物，例如使之具有-COOH基。其中，使用电晕放电与等离子体方法的效率较佳，但是鉴于等离子体的成本高，所以电晕放电为最佳。使用电晕放电的条件：总功率较佳为6000至8500瓦，织物通过的速率较佳为0.5至10米/分钟。
所适用的疏水性纤维，可为聚丙烯纤维、聚丙烯混纺纤维、聚酯纤维、或聚酰胺纤维。以经济观点观之，较适用者为聚丙烯纤维或聚丙烯混纺纤维。
另外，准备预先反应的共聚体水溶液。在含有聚醇、天然聚糖、及具有双键的不饱和羧酸的溶液中及氧化还原引发剂的存在下，使聚醇、天然聚糖、及具有双键的不饱和羧酸反应形成共聚体。聚醇可为聚乙烯醇，分子量可为15,000～22,000g/mol。天然聚糖可为几丁聚糖，分子量可为340,000～610,000g/mol，去乙酰度可为74～86％。具有双键的不饱和羧酸可为丙烯酸、甲基丙烯酸、或甲基丙烯酸-2-羧酸乙酯、或其组合。聚醇、天然聚糖、及具有双键的不饱和羧酸的用量比，以溶液重量百分比计之，分别为1.8％至8.5％∶0.24％至1.4％∶1.4％至5.3％，较佳为5.3％至8.5％∶0.85％至1.2％∶5％至5.3％。溶液为水性溶液，例如水溶液。适用的氧化还原引发剂可为过渡元素型(如V5+或Ce4+)氧化还原引发剂，使用量为0.3％至1.5％(以溶液重量百分比计)。
然后，使上述经前处理活化的疏水性纤维织物表面浸入预先反应的共聚体水溶液中。疏水性纤维织物与共聚体溶液的用量并无特别限制，以操作便利的观点及经济性的考虑，较佳为约1∶0.8至1∶3之范围，最佳为约1∶1。
接着，将纤维织物压吸后给予能量，使纤维织物表面之活化部位(-COOH基)与共聚体发生接枝反应，形成共价键，键结方式如图2所示。给予能量的方式可为加热至90至110℃，或照射UV等。反应时间较佳为60至120秒。
接着，将反应后的纤维织物洗去未反应单体及其它杂质后烘干，即制得具吸湿排汗性织物，具有优良的耐洗涤性及水分蒸发率。耐洗涤性及水分蒸发率可依下述方法测得。
耐洗涤性测试方法：依据AATCC 61-1法，测试条件为AATCC detergent1240.5g/l，钢珠10颗，温度40℃，时间45分钟。
水分蒸发率测试方法：于23℃，65％RH恒温恒湿环境下，将6×6公分待测织物置于精密电子天平上，此天平与记录器相接，滴0.03g的水量于织物上，并每隔1.5分钟自动记录织物重量之变化。水分蒸发率的计算方式如下：
W0：水滴重
Wt：t时间后水滴重
W％：t时间后之水分蒸发率
测试时间为12分钟。
实施例1
使密度为160克/平方米的100％聚丙烯针织物，以每分钟0.5米的速度通过总功率8000瓦电晕放电机，将纤维表面活化。经过活化的针织物以浸渍-压吸-烘焙之方式进行吸湿排汗表面改性。所使用的压吸水溶液的组成成分为：几丁聚糖(分子量为340,000g/mol)1.25％，丙烯酸5％，聚乙烯醇(分子量为22,000g/mol)8.5％，均以整体溶液重量为100％计之。须使压吸液组成中的几丁聚糖与聚乙烯醇完全溶解后，将压吸液加热至50℃，再加入硝酸铵铈0.3％(以整体溶液重量为100％计之)，浸泡上述表面经活化的纤维织物，烘焙温度为95℃，反应时间为120秒。所得的产物为本发明的具吸湿排汗性织物，水分蒸发率如表1所示。
实施例2
布种与前处理条件与实施例1相同，以浸渍-压吸-烘焙的方式进行表面改性，压吸水溶液的组成成分为：几丁聚糖(分子量为340,000g/mol)1.25％，丙烯酸5％，聚乙烯醇(分子量为22,000g/mol)8.5％，均以整体溶液重量为100％计之。须使压吸液组成中的几丁聚糖与聚乙烯醇完全溶解后，将压吸液加热至50℃，再加入硝酸铵铈0.5％(以整体溶液重量为100％计之)，浸泡上述表面经活化的纤维织物，烘焙温度为95℃，反应时间为120秒。所得的产物为本发明的具吸湿排汗性织物，水分蒸发率如表1所示。
实施例3
布种与前处理条件与实施例1相同，以浸渍-压吸-烘焙的方式进行表面改性，压吸水溶液的组成成分为：几丁聚糖(分子量为340,000g/mol)1.25％，丙烯酸5％，聚乙烯醇(分子量为22,000g/mol)8.5％，均以整体溶液重量为100％计之。须使压吸液组成中的几丁聚糖与聚乙烯醇完全溶解后，将压吸液加热至50℃，再加入硝酸铵铈0.5％(以整体溶液重量为100％计之)，浸泡上述表面经活化的纤维织物。烘焙温度为95℃，反应时间为120秒。所得的产物为本发明的具吸湿排汗性织物，水分蒸发率如表1所示。
实施例4
布种与前处理条件与实施例1相同，以浸渍-压吸-烘焙的方式进行表面改性，压吸水溶液的组成成分为：几丁聚糖(分子量为340,000g/mol)1.3％，丙烯酸5.3％，聚乙烯醇(分子量为22,000g/mol)5.3％，均以整体溶液重量为100％计之。须使压吸液组成中的几丁聚糖与聚乙烯醇完全溶解后，将压吸液加热至50℃，再加入硝酸铵铈0.5％(以整体溶液重量为100％计之)，浸泡上述表面经活化的纤维织物，烘焙温度为95℃，反应时间为120秒。所得的产物为本发明的具吸湿排汗性织物，水分蒸发率如表1所示。
实施例5
布种与前处理条件与实施例1相同，以浸渍-压吸-烘焙的方式进行表面改性，压吸水溶液的组成成分为：几丁聚糖(分子量为340,000g/mol)1.3％，丙烯酸5.3％，聚乙烯醇(分子量为22,000g/mol)5.3％，均以整体溶液重量为100％计之。须使压吸液组成中的几丁聚糖与聚乙烯醇完全溶解，将压吸液加热至50℃，再加入硝酸铵铈0.5％(以整体溶液重量为100％计之)，浸泡上述表面经活化的纤维织物，烘焙温度为95℃，反应时间为120秒。所得的产物为本发明的具吸湿排汗性织物，水分蒸发率如表1所示。
实施例6
布种与前处理条件与实施例1相同，以浸渍-压吸-烘焙的方式进行表面改性，压吸水溶液的组成成分为：几丁聚糖(分子量为340,000g/mol)1.3％，丙烯酸5.3％，聚乙烯醇(分子量为22,000g/mol)5.3％，均以整体溶液重量为100％计之。须使压吸液组成中的几丁聚糖与聚乙烯醇完全溶解后，将压吸液加热至50℃，再加入硝酸铵铈0.83％(以整体溶液重量为100％计之)，浸泡上述表面经活化的纤维织物，烘焙温度为95℃，反应时间为120秒。所得的产物为本发明的具吸湿排汗性织物，水分蒸发率如表1所示。
实施例7
布种与前处理条件与实施例1相同，以浸渍-压吸-烘焙的方式进行表面改性，压吸水溶液的组成成分为：几丁聚糖(分子量为340,000g/mol)1.4％，丙烯酸5.5％，聚乙烯醇(分子量为22,000g/mol)1.81％，均以整体溶液重量为100％计之。须使压吸液组成中的几丁聚糖与聚乙烯醇完全溶解后，将压吸液加热至50℃，再加入硝酸铵铈0.85％(以整体溶液重量为100％计之)，浸泡上述表面经活化的纤维织物，烘焙温度为95℃，反应时间为120秒。所得的产物为本发明的具吸湿排汗性织物，水分蒸发率如表1所示。
实施例8
布种与前处理条件与实施例1相同，以浸渍-压吸-烘焙的方式进行表面改性，压吸水溶液的组成成分为：几丁聚糖(分子量为340,000g/mol)0.85％，丙烯酸5％，聚乙烯醇(分子量为22,000g/mol)8.5％，均以整体溶液重量为100％计之。须使压吸液组成中的几丁聚糖与聚乙烯醇完全溶解后，将压吸液加热至50℃，再加入硝酸铵铈0.85％(以整体溶液重量为100％计之)。搅拌(200rpm)并反应15分钟后，浸泡上述表面经活化的纤维织物，烘焙温度为95℃，反应时间为120秒。所得的产物为本发明的具吸湿排汗性织物，水分蒸发率如表1所示。
实施例9
布种与前处理条件与实施例1相同，以浸渍-压吸-烘焙的方式进行表面改性，压吸水溶液的组成成分为：几丁聚糖(分子量为340,000g/mol)0.42％，丙烯酸5％，聚乙烯醇(分子量为22,000g/mol)8.5％，均以整体溶液重量为100％计之。须使压吸液组成中的几丁聚糖与聚乙烯醇完全溶解，将压吸液加热至50℃，再加入硝酸铵铈0.5％(以整体溶液重量为100％计之)，浸泡上述表面经活化的纤维织物，烘焙温度为95℃，反应时间为120秒。所得的产物为本发明的具吸湿排汗性织物，水分蒸发率如表1所示。
实施例10
布种与前处理条件与实施例1相同，以浸渍-压吸-烘焙的方式进行表面改性，压吸水溶液的组成成分为：几丁聚糖(分子量为340,000g/mol)0.24％，丙烯酸1.4％，聚乙烯醇(分子量为15,000g/mol)2.4％，均以整体溶液重量为100％计之。须使压吸液组成中的几丁聚糖与聚丙烯醇完全溶解后，将压吸液加热至50℃，再加入硝酸铵铈0.95％(以整体溶液重量为100％计之)，浸泡上述表面经活化的纤维织物，烘焙温度为90℃，反应时间为60秒。所得的产物为本发明的具吸湿排汗性织物，水分蒸发率如表1所示。
实施例11
使密度为112克/平方米的100％聚丙烯针织物，以与实施例1相同之条件进行前处理，以浸渍-压吸-烘焙的方式进行表面改性，压吸水溶液的组成成分为：几丁聚糖(分子量为340,000g/mol)0.24％，丙烯酸1.4％，聚乙烯醇(分子量为15,000g/mol)2.4％，均以整体溶液重量为100％计之。须使压吸液组成中的几丁聚糖与聚乙烯醇完全溶解后，将压吸液加热至50℃，再加入硝酸铵铈0.95％(以整体溶液重量为100％计之)，浸泡上述表面经活化的纤维织物，烘焙温度为90℃，反应时间为60秒。所得的产物为本发明的具吸湿排汗性织物，水分蒸发率如表1所示。
实施例12
布种与前处理条件与实施例1相同，以浸渍-压吸-烘焙的方式进行表面改性，压吸水溶液的组成成分为：几丁聚糖(分子量为340,000g/mol)0.24％，丙烯酸1.4％，聚乙烯醇(分子量为22,000g/mol)2.4％，均以整体溶液重量为100％计之。须使压吸液组成中的几丁聚糖与聚乙烯醇完全溶解后，将压吸液加热至50℃，再加入硝酸铵铈0.95％(以整体溶液重量为100％计之)，浸泡上述表面经活化的纤维织物，烘焙温度为110℃，反应时间为60秒。所得的产物为本发明的具吸湿排汗性织物，水分蒸发率如表1所示。
实施例13
布种与前处理条件与实施例1相同，以浸渍-压吸-烘焙的方式进行表面改性，压吸水溶液的组成成分为：几丁聚糖(分子量为340,000g/mol)0.24％，丙烯酸1.4％，聚乙烯醇(分子量为15,000g/mol)2.4％，均以整体溶液重量为100％计之。须使压吸液组成中的几丁聚糖与聚乙烯醇完全溶解后，将压吸液加热至50℃，再加入硝酸铵铈0.5％(以整体溶液重量为100％计之)，浸泡上述表面经活化的纤维织物，烘焙温度110℃，反应时间为60秒。所得的产物为本发明的具吸湿排汗性织物，水分蒸发率如表1所示。
表1
| 实施例编号 | 水分蒸发率(％) | 水分蒸发率(％)(水洗五次后) |
| 未改性 | 6.15 | 6.12 |
| 1 | 46.18 | 27.63 |
| 2 | 45.60 | 27.51 |
| 3 | 49.50 | 28.70 |
| 4 | 57.68 | 31.27 |
| 5 | 45.70 | 28.28 |
| 6 | 43.75 | 32.08 |
| 7 | 36.91 | 28.23 |
| 8 | 42.00 | 29.66 |
| 9 | 33.84 | 28.90 |
| 10 | 35.74 | 34.44 |
| 11 | 45.36 | 31.19 |
| 12 | 35.31 | 34.76 |
| 13 | 38.94 | 31.39 |
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。任何本专业技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应该可以作出适当的改动和调整。因此本发明的保护范围应以权利要求书所确定的范围为准。
Claims (11)
1.一种制造具有吸湿排汗性织物的方法，包括下列步骤：
(i)将一疏水性纤维织物进行前处理活化，使得其表面形成过氧化物活化部位；
(ii)将聚乙烯醇、几丁聚糖、及具有双键的不饱和羧酸溶于溶液中，加入0.3～1.5％溶液重量的氧化还原引发剂，使聚乙烯醇、几丁聚糖、及具有双键的不饱和羧酸发生共聚反应，形成共聚体；聚乙烯醇、几丁聚糖、及具有双键的不饱和羧酸的用量比，以溶液重量百分比计之，分别为1.8～8.5％∶0.24～1.4％∶1.4～5.5％；
(iii)将步骤(i)中经前处理活化的疏水性纤维织物浸入步骤(ii)制得的共聚体溶液，使得疏水性纤维织物表面的过氧化物活化部位与共聚体进行接枝反应，形成共价键；
(iv)最后，取出纤维织物，洗去未反应的单体及其它杂质，烘干，即制得本发明的具有吸湿排汗性织物。
2.根据权利要求1所述的制造具有吸湿排汗性织物的方法，其特征在于，所述的疏水性纤维为聚丙烯纤维或聚丙烯混纺纤维。
3.根据权利要求1所述的制造具有吸湿排汗性织物的方法，其特征在于，所述步骤(i)中的前处理活化是使用电晕放电、照射等离子体、照射紫外线、或与臭氧反应的方法。
4.根据权利要求3所述的制造具有吸湿排汗性织物的方法，其特征在于，所述步骤(i)中的前处理活化是利用电晕放电的方法。
5.根据权利要求1所述的制造具有吸湿排汗性织物的方法，其特征在于，所述的几丁聚糖的分子量为340,000～610,000g/mol。
6.根据权利要求5所述的制造具有吸湿排汗性织物的方法，其特征在于，所述步骤(ii)中具有双键的不饱和羧酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸-2-羧酸乙酯、或其组合物。
7.根据权利要求6所述的制造具有吸湿排汗性织物的方法，其特征在于，所述具有双键的不饱和羧酸为丙烯酸。
8.根据权利要求1所述的制造具有吸湿排汗性织物的方法，其特征在于，所述聚乙烯醇的分子量为15,000～22,000g/mol。
9.根据权利要求1所述的制造具有吸湿排汗性织物的方法，其特征在于，所述步骤(ii)中氧化还原引发剂为过渡元素型氧化还原引发剂。
10.根据权利要求1所述的制造具有吸湿排汗性织物的方法，其特征在于，所述步骤(ii)中溶液为水溶液。
11.根据权利要求1所述的制造具有吸湿排汗性织物的方法，其特征在于，所述步骤(iii)中进行接枝反应的反应条件为加热至90～110℃。
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