TW201615927A - 形態記憶布料的撥水製法 - Google Patents

Abstract

一種形態記憶布料的撥水製法，包含：步驟A：準備一撥水處理浴，該撥水處理浴的pH值介5~5.5並包括一溶劑、一撥水劑、一第一架橋劑、一第二架橋劑，以及一滲透劑。該撥水劑具有碳數為4的氟烷基。該第一架橋劑為非封端型聚多異氰酸酯或氮丙啶。該第二架橋劑為聚碳二亞胺或封端型聚多異氰酸酯。該滲透劑為乙醇或異丙醇。步驟B：控制該撥水處理浴的溫度控制介於攝氏100~120度間，並將該布料放入該撥水處理浴當中浸泡。本製程可賦予形態記憶布料良好的耐洗撥水功能並維持原有的形態記憶功能。

Description

形態記憶布料的撥水製法

本發明是有關於一種布料撥水製法，特別是指一種形態記憶布料的撥水製法。

形態記憶布料為一種能記憶特定形態的布料。亦即，當形態記憶布料在受有外力時雖然會產生形變，但是只要移除外力，即可恢復至當初加工時所記憶的特定形態。此一特性可使以形態記憶布料製成的衣物，不輕易變形，而能維持美觀的版型。在應用上舉例來說可製成免熨整之襯衫，使襯衫不易起皺摺而無需熨燙。

以往的形態記憶布料雖可進行撥水加工處理，而被賦予撥水功能，然而其撥水功能卻會隨者洗滌次數的增加而容易喪失。習知的撥水加工製法，是使用封端型的聚異氰酸酯來作為撥水劑與布料的架橋劑。然而此種封端型的聚異氰酸酯，如要使布料取得較佳的耐洗撥水效果，須要在攝氏150度至160度間的加工溫度下進行。在此一高於攝氏120度的加工溫度下，會破壞形態記憶布料具有的形態記憶功能。若要避免破壞形態記憶布料的形態記憶功能，而於120度以下的加工溫度下進行撥水處理，又會因為溫度過低，而無法使該形態記憶布料具有較佳的耐洗 撥水效果。正因為撥水處理的加工溫度與形態記憶布料的加工溫度限制的矛盾，使得以往的形態記憶布料無法同時具有良好的耐洗撥水功能及形態記憶功能。

除了上述的困擾之外，經過撥水處理的形態記 憶布料，時常會因為受到所使用的架橋劑的影響，產生太硬或太軟的問題。如果形態記憶布料太硬，不容易產生形變，則使用者穿在身上時會有異物感而覺得不舒服。如果形態記憶布料太軟，又會有過度變形或無法恢復原狀的問題。因此，如何提供一種形態記憶布料的撥水製法，使得經撥水加工處理後的形態記憶布料，除能同時具有良好的耐洗撥水功能及形態記憶功能外，也能具有軟硬適中的觸感，是一待解決的問題。

因此，本發明之目的，即在提供一種形態記憶布料的撥水製法，除能同時賦予形態記憶布料良好的耐洗撥水功能並維持原有的形態記憶功能外，更能使形態記憶布料的觸感軟硬適中。

於是，本發明形態記憶布料的撥水製法，適用於處理一具有形態記憶功能的布料，並包含一步驟A，以及一步驟B。

該步驟A是準備一撥水處理浴。該撥水處理浴包括一溶劑、一撥水劑、一第一架橋劑、一第二架橋劑，以及一滲透劑，且pH值介於5~5.5間。該撥水劑具有碳數為4的氟烷基。該第一架橋劑選自於非封端型聚多異氰 酸酯及氮丙啶，或此等之組合所組成的群體。該第二架橋劑選自於聚碳二亞胺及封端型聚多異氰酸酯，或此等之組合所組成的群體。該滲透劑是選自於乙醇及異丙醇，或此等之組合所組成的群體。

該步驟B是控制該撥水處理浴的溫度控制介於 攝氏100~120度間，並將該布料放入該撥水處理浴當中浸泡3~5秒。

所述的形態記憶布料無需特別限制，舉例來說 可為以聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)或是聚對苯二甲酸丙二酯(polytrimethylene tereph-thalate,PTT)經高撚度加工處理而得的形態記憶布料。所述的溶劑為以往撥水加工處理中常用的溶劑，舉例來說為水。

所述的撥水劑的氟烷基的碳數愈多，其撥水效 果愈好，然而氟烷基的碳數愈多，對環境產生的影響愈大，也因此目前各國甚至都禁用具有高碳數氟烷基的撥水劑。目前較無環保問題的撥水劑，其所具有的氟烷基的碳數為4。除了環保考量外，本發明之創作人在研發本製程的過程中，亦發現採用碳數為4的氟烷基的撥水劑，其撥水效果較採用碳數分別為6和8的氟烷基的撥水劑還要好。所述的撥水劑，舉例來說，可為由如式(I)所示的單體所組成的聚合物。F(CF₂)₄CH₂CH₂OCOCH=CH₂.................式(I)由式(I)所組成的撥水劑，稱為C4撥水劑。

所述的架橋劑具有數個可與所述的撥水劑反應 鍵結的官能基，而能將該撥水劑形成的撥水層固著於布料上。本發明中架橋劑所使用的多異氰酸酯可分為封端型與非封端型。所述的多異氰酸酯封端與否，是以異氰酸官能基中碳與氮間的雙鍵有無開鍵，且與封端劑(blocking agent,BH)加成鍵結來區分。非封端型多異氰酸酯可與所述的封端劑反應而變成封端型多異氰酸酯，而當封端型多異氰酸酯受熱後，則可再次轉為非封端型多異氰酸酯。前述所進行的可逆封端與開封端反應，其反應式如式(Ⅱ)所示。

由於多異氰酸酯的異氰酸官能基容易與水產生反應，所以在習知的技藝當中，為了避免架橋劑一接觸水，即與水反應而失去架橋功能，故會以封端劑將異氰酸官能基封端。也由於多異氰酸酯的異氰酸官能基容易與水產生反應，在進行撥水加工時，通常會將處理浴的溫度加熱至100度以上，使得大量的水沸騰蒸發。此時，封端型多異氰酸酯則會因為受熱，而再次轉變為非封端型多異氰酸酯。水蒸發後，則繼續加熱處理浴的溫度至攝氏150~160度間，使得封端型的多異氰酸酯能更完整地轉變為非封端型多異氰酸酯，而具有較佳的架橋效果。因此，在以往的撥水加工處理中，多使用不易被水消耗的封端型多異氰酸酯或聚碳二亞胺(PCDI,polycarbodiimide)，以解決異氰酸官能基容易與水產生反應的問題。

本發明之創作人，克服了以往屏棄使用非封端 型多異氰酸酯的技術偏見，而將容易與水反應的非封端型多異氰酸酯與氮丙啶(aziridine)，與不易與水反應的封端型多異氰酸酯及聚碳二亞胺一起使用，從而能賦予形態記憶布料撥水功能。其原理在於非封端型多異氰酸酯，由於未封端的緣故，其活性較高，故在較低溫度下即可產生架橋效果。卻也由於其活性較高，容易與水反應，而架橋效果較為不足，故輔以添加封端型多異氰酸酯或聚碳二亞胺，以補強架橋效果，使撥水劑更容易附著在布料，故本製程可在較低的溫度下對形態記憶布料進行撥水加工處理，並可使加工後的形態記憶布料的形態記憶功能不受破壞，從而能獲得良好的耐洗撥水功能。要注意的是，由於該第一架橋劑所使用的非封端型多異氰酸酯或氮丙啶較容易與水反應，故其使用量須較該第二架橋劑所使用的封端型多異氰酸酯或聚碳二亞胺的使用來的多。較佳地以重量計，該第一架橋劑的使用量為該第二架橋劑的使用量的1.5倍。

此外，本發明之創作人在試驗過程中亦發現， 在120度的加工條件下，單獨使用屬於非封端型多異氰酸酯的第一架橋劑時，會使加工過的形態記憶布料的手感偏硬，而單獨使用屬於封端型聚多異氰酸酯的第二架橋劑時，則會使加工過的形態記憶布料的手感偏軟。然而不論偏軟或偏硬，雖不致於使形態記憶的功能完全喪失，卻會產生觸感不佳並影響形態記憶功能的問題。因此，本發明同時使用封端型聚多異氰酸酯及非封端型聚多異氰酸酯，除了能賦予布料較佳的耐洗撥水功能外，更可調整經撥水加 工處理後的形態記憶布料的軟硬度，而保有原本未經撥水處理加工時較佳的形態記憶效果及觸感。

所述的第一架橋劑即是選自於活性較高的非封 端型聚多異氰酸酯及氮丙啶(aziridine)，或此等之組合所組成的群體。所述的非封端型聚多異氰酸酯，舉例來說可為如六亞甲基二異氰酸酯(hexamethylene diisocyanate,HDI)、縮二脲六亞甲基二異氰酸酯(Biuret Modified HDI)、六亞甲基二異氰脲酸酯(Isocyanurate Modified HDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(Isophorone diisocyanate,IPDI)、四甲基二甲苯二異氰酸酯(tetramethylene xylene diisocynate,TMXDI)、雙環己基亞甲基二異氰酸酯(bis(cyclohexyl)methylene diisocyanate)及二環己基甲烷二異氰酸酯(H₁₂MDI)等脂肪族非封端型多異氰酸酯所組成的聚合物，也可為如甲苯二異氰酸酯(toluene diisocyanate,TDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯MDI(4,4-diphenylmethane diisocyanate)、對-二苯甲烷二異氰酸酯(p-MDI)、二異氰酸苯(PPMDI)及萘二異氰酸酯(naphthalene diisocyanate,NDI)等芳香族非封端型多異氰酸酯所組成的聚合物。當該第一架橋劑的使用量過少，架橋效果不佳，而當該第一架橋劑的使用量過多，又會如前所述的使加工後的布料手感偏硬。因此，較佳地，每公升的撥水處理浴，是使用8~12公克的該第一架橋劑。

所述的第二架橋劑選自於聚碳二亞胺或封端型 聚多異氰酸酯。所述的聚碳二亞胺，其添加量與該撥水劑的添加量，以重量計其較佳的比例為1：2至1：8。所述的 封端型聚多異氰酸酯，可由如前述的非封端型多異氰酸酯與封端劑反應而得到。常見的封端劑可為2-丁酮肟(2-butanonoxime)、甲肟(acetonoxime)、二苯基酮肟(benzophenonoxime)、己內醯胺(caprolactam)及酚(phenol)等。當該第二架橋劑的使用量過少，架橋效果不佳，而當該第二架橋劑的使用量過多，又會如前所述的使加工後的布料手感偏軟。因此，較佳地，每公升的撥水處理浴，是使用7.5~15公克的該第二架橋劑。

所述的滲透劑是選自乙醇及異丙醇，或此等之 組合所組成的群體。所述的滲透劑具有提高壓吸率的功用，有助於撥水劑及架橋劑滲透進布料中，而使架橋效果較好，並提高撥水功能及其耐洗程度。較佳地，每公升的撥水處理浴，該滲透劑的使用量為30公克。

所述的處理浴，如其pH值小於5或大於5.5時 ，其撥水功能在多次洗滌後，機能將減損較多。因此，處理浴的pH值宜控制介於5~5.5間。在實施上，可透過添加蘋果酸來控制pH值。較佳地，每公升的撥水處理浴，是使用0.27~0.3公克的蘋果酸。

所述的撥水處理浴其溫度宜控制低於攝氏120 度，以避免過高的加工溫度破壞形態記憶布料的形態記憶功能。此外，為了避免過多的水分會與非封端型聚多異氰酸酯反應而造成架橋劑的用量浪費，並降低架橋效果而影響撥水功能及其耐洗程度，該撥水處理浴的溫度宜控制高於攝氏100度，使得水份可以蒸發。亦即，該撥水處理浴 的溫度較佳地宜控制介於攝氏100度至120度間，而最佳地該撥水處裡浴的溫度為120度。

本發明之功效在於：透過該在該撥水處理浴中 添加該撥水劑、該第一架橋劑、該第二架橋劑及該滲透劑，並控制該撥水處理浴的溫度及pH值，然後將該形態記憶布料浸泡在該撥水處理浴中，除可賦予形態記憶布料良好的耐洗撥水功能及維持原有的形態記憶功能外，更可以使經加工處理後的形態記憶布料的軟硬度適中，故確實能達成本發明之目的。

《實施例1》參閱表1，本實施例包含一步驟A，以及一步驟B，並適用於賦予一形態記憶布料耐洗的撥水效果。所述的形態記憶布料，在本實施例是利用由聚對苯二甲酸乙二酯製成，並經高撚度處理形態記憶布料。

步驟A：準備一撥水處理浴。該撥水處理浴以100公升的水為溶劑，且每一公升的該撥水處理浴分別加入60g的C4撥水劑、12g的第一架橋劑：非封端型聚異氰酸酯(購自遠巧公司Farsmart，劑型：FARAGENT F8)、8g的第二架橋劑：PCDI、30g的異丙醇，以及0.3g的蘋果酸。經量測，該撥水處理浴的pH值為5.1。

步驟B：控制該撥水處理浴的溫度為120℃，並 將該形態記憶布料浸泡在該撥水處理浴中3~5秒，之後再烘乾定型。

撥水處理完畢後，是採用美國化學家及染色家 協會(The American Association of Textile Chemists and Colorists,AATCC)所制訂出的方法AATCC-135所規定的洗滌條件反覆洗滌20次，再以同樣由該協會制定的方法AATCC-22測試撥水效果，並將測試結果記錄於表1當中。 AATCC-22的撥水效果評定標準如下：100代表受噴淋的表面沒有潤濕也無沾附水珠，90代表受噴淋的表面沒有潤濕但有沾附水珠，80代表受噴淋的表面只有在被噴淋的地方潤濕，70代表受噴淋的表面有部分潤濕，50代表受噴淋的表面全部潤濕，0則代表受噴淋的表面與一另一面全潤濕。 此外，以手搓揉加工後的該形態記憶布料，測試形態記憶效果，並感受軟硬度是否適中，同樣記錄於表1當中。

《實施例2》本實施例與該實施例1類似，不同 的地方在於本實施例中，每公升的撥水處理浴是加入0.27g的蘋果酸，以將pH值調整5.5。

《比較例1》本比較例與該實施例1類似，不同 的地方在於本比較例在每公升的撥水處理浴當中，加入氟烷基碳數為6的C6撥水劑共50g。

《比較例2》本比較例與該實施例1類似，不同 的地方在於本比較例在每公升的撥水處理浴當中，加入氟烷基碳數為8的C8撥水劑共40g。

《比較例3》本比較例與該實施例1類似，不同 的地方在於本比較例在每公升的撥水處理浴當中，加入蘋果酸共0.6g，且該撥水處理浴的pH值為4。

《比較例4》本比較例與該實施例1類似，不同 的地方在於本比較例在每公升的撥水處理浴當中，加入蘋果酸共0.15g，且該撥水處理浴的pH值為6.5。

《比較例5》本比較例與該實施例1類似，不同 的地方在於本比較例省略添加該第一架橋劑非封端型聚異氰酸酯。

《比較例6》本比較例與該實施例1類似，不同 的地方在於本比較例省略添加該第二架橋劑PCDI。

比較該實施例1、該比較例1及該比較例2，可 以發現當採用氟烷基碳數為6或8的撥水劑時，經20次洗滌後所獲得的撥水效果評價分別僅有50或70分。然而採用氟烷基碳數為4的撥水劑時，經20次洗滌後所獲得的撥水效果評價可達到75分，故使用氟烷基碳數為4的撥水劑，的確可使得加工後的形態記憶布料取得較佳的耐洗撥水功能。此外，雖然使用C8撥水劑的撥水效果評比可有70分，但是手感偏硬而較差，且形態記憶效果的可塑性也不佳，故本發明仍優選氟烷基碳數為4的C4撥水劑。

比較該實施例1、該實施例2、該比較例3及該 比較例4，可以發現當撥水處理浴的pH值分別為4及6.5時，經20次洗滌後所獲得的撥水效果評價分別僅有60及70分。然而當撥水處理浴的pH值分別為5.1及5.5時，經20次洗滌後所獲得的撥水效果評價可達到75甚至是80分 ，故控制撥水處理浴的pH值介於5至5.5間，的確可使得經本發明撥水製法加工後的形態記憶布料，取得較佳的耐洗撥水功能。

比較該實施例1、該比較例5及該比較例6，可 以發現當撥水處理浴分別僅添加該第一架橋劑非封端型聚異氰酸酯及該第二架橋劑PCDI時，經20次洗滌後所獲得的撥水效果評價皆僅有70分，且該比較例5的手感會偏軟，該比較例6的手感會偏硬。然而當撥水處理浴同時添加該第一架橋劑非封端型聚異氰酸酯及該第二架橋劑PCDI時，經20次洗滌後所獲得的撥水效果評價可達到75-80分，故於該撥水處理浴中同時添加該第一架橋劑非封端型聚異氰酸酯及該第二架橋劑PCDI，的確可使得加工後的形態記憶布料取得較佳的耐洗撥水功能。此外，也由於實施例1同時添加了該第一架橋劑非封端型聚異氰酸酯及該第二架橋劑PCDI，使得形態記憶布料的軟硬適中，而能較佳地維持原有的形態記憶功能。

綜上所述，本發明形態記憶布料的撥水製法， 透過該在該撥水處理浴中添加該撥水劑、該第一架橋劑、該第二架橋劑及該滲透劑，並控制該撥水處理浴的溫度及pH值，然後將該形態記憶布料浸泡在該撥水處理浴中，除可賦予形態記憶布料良好的耐洗撥水功能及維持原有的形態記憶功能外，更可以使經加工處理後的形態記憶布料的軟硬度適中，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已 ，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (7)

1. 一種形態記憶布料的撥水製法，適用於處理一具有形態記憶功能的布料，包含：步驟A：準備一撥水處理浴，該撥水處理浴包括一溶劑、一撥水劑、一第一架橋劑、一第二架橋劑，以及一滲透劑，且pH值介於5~5.5間，該撥水劑具有碳數為4的氟烷基，該第一架橋劑選自於非封端型聚多異氰酸酯及氮丙啶，或此等之組合所組成的群體，該第二架橋劑選自於聚碳二亞胺及封端型聚多異氰酸酯，或此等之組合所組成的群體，該滲透劑是選自於乙醇及異丙醇，或此等之組合所組成的群體；及步驟B：控制該撥水處理浴的溫度控制介於攝氏100~120度間，並將該布料放入該撥水處理浴當中浸泡。
2. 如請求項1所述的纖維材料的固色撥水製法，其中，該撥水劑具有如式(I)的單體，F(CF₂)₄CH₂CH₂OCOCH=CH₂............................(I)。
3. 如請求項1所述的形態記憶布料的撥水製法，其中，每公升的撥水處理浴加入30公克的滲透劑。
4. 如請求項1所述的形態記憶布料的撥水製法，其中，每公升的撥水處理浴加入8至12公克的該第一架橋劑。
5. 如請求項1所述的形態記憶布料的撥水製法，其中，每公升的撥水處理浴加入7.5至15公克的該第二架橋劑。
6. 如請求項1所述的形態記憶布料的撥水製法，其中，該撥水處理浴還包含一用以調整pH值的pH值調整劑，該 pH值調整劑為蘋果酸，且每公升的撥水處理浴的使用0.27~0.3公克的蘋果酸。
7. 如請求項1所述的形態記憶布料的撥水製法，其中，以重量計，該第一架橋劑的使用量為該第二架橋劑的使用量的1.5倍。