TW202229688A - 撥水樹脂、撥水織物及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種撥水織物包括基布以及撥水樹脂。撥水樹脂配置在基布上，其中撥水樹脂的製造方法包括以下步驟。進行第一熱製程，以混合多元醇、交聯劑及膽鹼，以形成第一混合物，其中第一熱製程的反應溫度介於90℃至120℃間。進行第二熱製程，以混合第一混合物及撥水劑，以形成撥水樹脂，其中撥水劑包括羥基、胺基或其組合，且第二熱製程的反應溫度介於120℃至150℃間。

Description

撥水樹脂、撥水織物及其製造方法
本揭露內容是有關於一種紡織材料，且特別是有關於一種撥水樹脂及使用其所製成的撥水織物，以及一種撥水織物的製造方法。
隨著現今社會生活水準的提升，人們對於機能性紡織品的需求亦越來越高，且隨著各種機能性紡織品不斷問世，具有特定目的的機能性紡織品的發展亦日趨完善。
在撥水紡織品領域中，目前市面上大多具有撥水效果的紡織品無法具有良好的抗污抑菌效果，且隨著穿戴次數的增加，其撥水功能會逐漸退化，無法滿足使用者的需求。因此，如何使紡織品兼具良好的撥水及抗污效果，並長期維持其功能仍為紡織業者積極研究的重要課題。
根據本揭露一些實施方式，撥水織物包括基布及撥水樹脂。撥水樹脂配置在基布上，其中撥水樹脂的製造方法包括以下步驟。進行第一熱製程，以混合多元醇、交聯劑及膽鹼(choline)，以形成第一混合物，其中第一熱製程的反應溫度介於90℃至120℃間。進行第二熱製程，以混合第一混合物及撥水劑，以形成撥水樹脂，其中撥水劑包括羥基、胺基或其組合，且第二熱製程的反應溫度介於120℃至150℃間。
在本揭露一些實施方式中，交聯劑包括如式(1)所示的結構單元，
Figure 02_image001
式(1)，其中R 1、R 2及R 3中任兩者以上包括如式(2)所示的結構單元，
Figure 02_image003
式(2)。
在本揭露一些實施方式中，基布具有交互編織的多條紗線，且撥水樹脂包覆每一紗線。
在本揭露一些實施方式中，基布具有至少兩層，且撥水樹脂配置於基布的兩層間。
根據本揭露一些實施方式，撥水織物的製造方法包括以下步驟。進行第一熱製程，以混合多元醇、交聯劑以及膽鹼，以形成第一混合物，其中第一熱製程的反應溫度介於90℃至120℃間。混合第一混合物及撥水劑，以形成第二混合物，其中撥水劑包括羥基、胺基或其組合。將基布含浸於第二混合物中，使得第二混合物覆蓋基布並滲透至基布中。進行第二熱製程，使得第二混合物形成撥水樹脂，且撥水樹脂配置在基布上，其中第二熱製程的反應溫度介於120℃至150℃間。
在本揭露一些實施方式中，在第一熱製程中，交聯劑與多元醇及膽鹼反應以形成第一混合物。
在本揭露一些實施方式中，進行第一熱製程包括以下步驟。進行第一前段熱製程，混合多元醇及交聯劑，以形成第一前驅物。進行第一後段熱製程，以混合膽鹼與第一前驅物，以形成第一混合物。
在本揭露一些實施方式中，第一熱製程的反應時間介於20分鐘至30分鐘間，且第二熱製程的反應時間介於2分鐘至5分鐘間。
在本揭露一些實施方式中，撥水樹脂是藉由包括以下步驟的製造方法製備而成。進行第一熱製程，以混合多元醇、交聯劑及膽鹼，以形成第一混合物，其中第一熱製程的反應溫度介於90℃至120℃間。進行第二熱製程，以混合第一混合物及撥水劑，以形成撥水樹脂，其中撥水劑包括羥基、胺基或其組合，且第二熱製程的反應溫度介於120℃至150℃間。
在本揭露一些實施方式中，多元醇的重量平均分子量介於60g/mole至400g/mole間。
根據本揭露上述實施方式，本揭露的撥水織物包括基布及撥水樹脂，且撥水樹脂牢固地配置在基布上，從而提升撥水織物的撥水性、抗污效果以及水洗牢度。在撥水織物的製備過程中，透過調控兩段式熱製程各自的反應溫度，可確保交聯劑進行分段式反應，使後續所形成的撥水樹脂具有複雜的網狀結構，從而牢固地配置在基布上，有利於提升撥水織物的撥水性、抗污效果以及水洗牢度。如此一來，本揭露的撥水織物於多次洗滌後仍可良好地維持其功能，更可廣泛地應用於機能性服飾紡織品的領域。
以下將以圖式揭露本揭露之複數個實施方式，為明確地說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本揭露。也就是說，在本揭露部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的，因此不應用以限制本揭露。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。另外，為了便於觀看，圖式中各元件的尺寸並非依實際比例繪示。
在本文中，有時以鍵線式(skeleton formula)表示聚合物或基團的結構。這種表示法可省略碳原子、氫原子以及碳氫鍵。當然，結構式中有明確繪出原子或原子基團的，則以繪示者為準。
本揭露內容提供一種撥水樹脂，其可牢固地配置在基布上，以提升以其所製得的撥水織物的撥水性、抗污效果及水洗牢度。相較於習知的撥水織物，本揭露的撥水織物於多次洗滌後仍可良好地維持其撥水性及抗污效果，有效地解決習知的撥水織物的耐水洗性不足及使用壽命短的問題。
第1圖繪示根據本揭露一實施方式的撥水織物的製造方法的流程圖。請參閱第1圖，撥水織物的製造方法包括步驟S10、S20、S30以及S40。在步驟S10中，進行第一熱製程，以形成第一混合物。在步驟S20中，混合第一混合物以及撥水劑，以形成第二混合物。在步驟S30中，將基布含浸於第二混合物中。在步驟S40中，進行第二熱製程，以形成撥水樹脂以及撥水織物。在以下的敘述中，將進一步說明上述各步驟。
首先，提供多元醇、交聯劑及膽鹼(choline)。在一些實施方式中，多元醇可例如是聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)、聚四亞甲基醚二醇(PTMEG)或其組合。在一些實施方式中，多元醇的重量平均分子量可介於60g/mole至400g/mole間。
在一些實施方式中，交聯劑可包括異氰酸酯三聚體(isocyanate trimer)。具體而言，交聯劑可包括如式(1)所示的結構單元，
Figure 02_image001
式(1)。在一些實施方式中，交聯劑可包括脂肪族異氰酸酯(例如是HDI、TMDI或XDI)三聚體、脂環族異氰酸酯(例如是IPDI、HMDI或HTDI)三聚體、芳香族異氰酸酯(例如是TDI或MDI)三聚體或其組合。在一些實施方式中，異氰酸酯三聚體的至少兩末端可具有例如是3，5-二甲基吡唑(DMP)的官能基團。具體而言，在以式(1)表示的交聯劑中，R 1、R 2及R 3中任兩者以上可包括如式(2)所示的結構單元，
Figure 02_image003
式(2)。
在一些實施方式中，膽鹼可例如是具有兩性離子基團的醇類(胺類)。具體而言，膽鹼可包括如式(3)所示的結構單元，
Figure 02_image006
式(3)，其中X -可例如是使膽鹼保持中性的抗衡離子，例如Cl -、OH -或酒石酸根。膽鹼中所具有的兩性離子基團可被保留於後續形成的撥水樹脂中，以提供撥水樹脂良好的抗污效果。
接著，進行步驟S10，進行第一熱製程，以混合多元醇、交聯劑以及膽鹼，從而形成第一混合物，其中第一熱製程的反應溫度介於90℃至120℃間。在一些實施方式中，多元醇的使用量可介於0.05至0.35重量份間，交聯劑的使用量可介於1至7重量份間，且膽鹼的使用量可介於0.05至0.35重量份間。在一些實施方式中，第一熱製程的反應時間可介於20分鐘至30分鐘間，以確保反應進行至一定的程度。在一些實施方式中，進行第一熱製程可包括依序進行第一前段熱製程以及第一後段熱製程。
在一些實施方式中，第一前段熱製程的步驟包括混合多元醇及交聯劑，以形成第一前驅物。詳細而言，在第一前段熱製程期間，交聯劑可與多元醇反應而形成第一前驅物。在一些實施方式中，第一前段熱製程的反應時間可介於10分鐘至20分鐘間。如前所述，由於在一些實施方式中，多元醇的重量平均分子量可介於60g/mole至400g/mole間，因此可使得後續形成的撥水織物具有良好的撥水性、抗污效果、水洗牢度及柔軟度，並可有效降低製造成本。具體而言，若多元醇的重量平均分子量小於60g/mole，可能導致後續所形成的撥水樹脂無法牢固地配置於基布上，從而使得撥水織物具有較差的撥水性、抗污效果以及水洗牢度；若多元醇的重量平均分子量大於400g/mole，可能導致撥水織物具有較差的撥水性及較差的柔軟度，且容易導致所需的反應時間增加，不利於降低製造成本。
在一些實施方式中，第一後段熱製程的步驟包括混合第一前驅物及膽鹼，以形成第一混合物。詳細而言，在第一後段熱製程期間，未反應的交聯劑及/或第一前驅物可進一步與多元醇及/或膽鹼反應，以形成第一混合物。在一些實施方式中，第一後段熱製程的反應時間可介於5分鐘至15分鐘間。在一些實施方式中，由於多元醇相較於膽鹼可具有較大的重量平均分子量，因此優先選擇多元醇於第一熱製程期間進行反應，可確保反應完全地進行，從而避免未反應完全的多元醇所形成的油狀物於後續進一步影響撥水織物的製備。
接著，進行步驟S20，混合第一混合物以及撥水劑，從而形成第二混合物，其中撥水劑包括羥基、胺基或其組合。撥水劑所包括的上述官能基可提升撥水劑於後續熱製程期間的反應性，且撥水劑可使得後續所形成的撥水樹脂具有良好的撥水性。在一些實施方式中，撥水劑可例如是無氟撥水劑，以提升環境友善性。具體而言，撥水劑可以是P794W(商品名，購自南寶樹脂化學工廠股份有限公司)、Rudolf Eco+(商品名，購自Rudolf公司)、HeiQ Eco-Dry(商品名，購自HeiQ公司)、Bio DWR 2.0(商品名，購自福盈科技化學股份有限公司)或其組合。在一些實施方式中，撥水劑的使用量可介於3重量份至9重量份間。
隨後，進行步驟S30，將基布含浸於第二混合物中，使得第二混合物覆蓋基布並滲透至基布中，其中基布可包括針織布、梭織布及不織布等。詳細而言，當將基布含浸於第二混合物中時，第二混合物中的各成分可各自附著於每一條纖維或紗線的表面。在一些實施方式中，基布的基底材料可例如是聚對苯二甲酸乙二酯(PET)或尼龍(Nylon)，以避免基布於後續的熱製程中與第二混合物中的各成分進行化學反應。在一些實施方式中，可使用雙輥輪對含浸後的基布進行壓吸，以去除基布表面多餘的第二混合物。
接著，進行步驟S40，進行第二熱製程，以形成撥水樹脂及撥水織物，其中第二熱製程的反應溫度介於120℃至150℃間。在一些實施方式中，第二熱製程的反應時間可介於2分鐘至5分鐘間，符合業界後整理加工製程的條件。詳細而言，在第二熱製程期間，附著於紗線表面的第二混合物中的各成分可相互反應以彼此交聯，從而形成撥水樹脂，且撥水樹脂可牢固地配置於基布上，從而形成撥水織物。舉例而言，第一混合物中的各成分可於第二熱製程期間進行交聯反應。
在一些實施方式中，撥水織物中的基布具有至少兩層。具體而言，基布的層間可以是由紗線或纖維在交織或堆疊後所自然形成的立體空間，且紗線或纖維可相互交織或纏繞於基布的兩層間。舉例而言，當撥水織物的基布為梭織布時，基布的層間可以是由緯紗將經紗隔開後所形成的立體空間。舉另一例而言，當撥水織物的基布為針織布時，基布的層間可以是紗線交織為紗圈後所形成的立體空間。舉又一例而言，當撥水織物的基布為不織布時，基布的層間可以是由紗線(或纖維)堆疊後所產生的間隙。在一些實施方式中，撥水樹脂配置於基布的兩層間，以牢固地配置在基布上。對此，撥水樹脂亦可以包覆在基布的每一條紗線或纖維上，以配置於基布的兩層間。
在進行上述步驟S10至S40後，即可得到本揭露的撥水織物，且撥水織物中的撥水樹脂牢固地配置於基布上。由於撥水織物中的撥水樹脂具有由來自於膽鹼的兩性離子基團，因此其可具有良好的抗污功能。另一方面，藉由兩段式熱製程形成的撥水樹脂可在基布的纖維或紗線上形成複雜的網狀結構，以使得撥水樹脂更牢固地配置於基布上。如此一來，可確保所形成的撥水織物具有良好的撥水性、抗污效果及水洗牢度。此外，在本揭露的撥水織物中，來自於膽鹼的兩性離子基團(親水性基團)距離撥水織物的表面相對較近，而撥水劑距離撥水織物的表面相對較遠，從而使撥水織物具有良好的撥水性及抗污效果。
需特別說明的是，本揭露透過交聯劑的選擇以及第一熱製程與第二熱製程各自的反應溫度的設置，以確保交聯劑以及其於熱製程中所產生的衍生物是進行「分段式反應」。詳細而言，由於本揭露的交聯劑於溫度為90℃至120℃時僅部分地反應，而於溫度為120℃至150℃時可完全地反應，因此透過分別將第一熱製程以及第二熱製程的反應溫度設置在上述範圍中，可確保部分的交聯劑被保留於第二熱製程期間才開始進行交聯反應。藉此，可使得後續形成的撥水樹脂具有複雜的網狀結構，有利於提升撥水織物的撥水性、抗污效果及水洗牢度。
下文將參照各實施例及比較例，更具體地描述本揭露的特徵及功效。應瞭解到，在不逾越本揭露範疇的情況下，可適當地改變所用材料、其量及比例、處理細節以及處理流程等。因此，不應由下文所述的實施例對本揭露作出限制性的解釋。各實施例及比較例中的各成分與含量如表一所示，其中實施例是經由前述步驟S10至S40製備而成，其中第一熱製程的反應溫度為110℃，且第二熱製程的反應溫度為130℃。
表一
  基布 多元醇 交聯劑 膽鹼 撥水劑
比較例1 PET 針織布 N/A 水性架橋劑 (1) N/A Rudolf Eco+ (9)
比較例2 PET 針織布 N/A 水性架橋劑 (3) N/A Rudolf Eco+ (7)
比較例3 PET 針織布 N/A 水性架橋劑 (5) N/A Rudolf Eco+ (5)
實施例1 PET 針織布 PPG 分子量400 (0.05) 水性架橋劑 (1) (0.05) Rudolf Eco+ (9)
實施例2 PET 針織布 PEG 分子量62 (0.15) 水性架橋劑 (3) (0.15) Rudolf Eco+ (7)
實施例3 PET 針織布 PPG 分子量400 (0.25) 水性架橋劑 (5) (0.25) Rudolf Eco+ (5)
實施例4 PET 針織布 PTMEG 分子量200 (0.35) 水性架橋劑 (7) (0.35) Rudolf Eco+ (3)
比較例4 PET 針織布 N/A 水性架橋劑 (1) N/A P794W (10)
實施例5 PET 針織布 PPG 分子量400 (0.10) 水性架橋劑 (2) (0.10) P794W (8)
比較例5 PET 針織布 N/A 水性架橋劑 (2) N/A HeiQ Eco-Dry (10)
實施例6 PET 針織布 PEG 分子量62 (0.10) 水性架橋劑 (2) (0.10) HeiQ Eco-Dry (8)
比較例6 PET 針織布 N/A 水性架橋劑 (1) N/A Bio DWR 2.0 (10)
實施例7 PET 針織布 PTMEG 分子量200 (0.10) 水性架橋劑 (2) (0.10) Bio DWR 2.0 (8)
註1：括弧內為含量，其單位為重量份 註2：PEG、PPG及PTMEG購自Bayer公司 註3：水性架橋劑購自紡織產業綜合研究所 ＜實驗例：織物的撥水性測試及去污測試＞
使用AATCC 22標準方法對對各實施例及比較例1進行撥水性測試，並使用AATCC 130標準方法對各實施例及比較例1進行去污測試。比較例1至3及實施例1至4經歷20次水洗，而比較例4至6及實施例5至7經歷50次水洗，並於第20、40、50次水洗後再度進行測試。測試結果如表二所示。
表二
  水洗次數(次) 撥水性(度) 抗污性
比較例1 0 100 未測試
20 100 3
比較例2 0 100 未測試
20 100 3
比較例3 0 100 未測試
20 100 3
實施例1 0 100 未測試
20 100 3
實施例2 0 100 未測試
20 100 3.5
實施例3 0 100 未測試
20 100 4
實施例4 0 100 未測試
20 100 4
比較例4 0 100 2.5
20 100 2.5
40 90 2
50 90 2
       
實施例5 0 100 3
20 100 3
40 90 2.5
50 90 2.5
比較例5 0 100 3.5
20 100 3
40 80 3
50 80 3
實施例6 0 100 3.5
20 100 3
40 80 3
50 80 3
比較例6 0 100 2.5
20 100 3
40 100 3
50 90 2.5
實施例7 0 100 2.5
20 100 3
40 100 3
50 90 2.5
請同時參見表一及表二。由比較例1至3及實施例1至4可以發現，多元醇及膽鹼的添加確實有助於提升織物的抗污性，且當膽鹼的含量增加而撥水劑的含量減少時，織物可具有較佳的抗污性。由比較例4~6及實施例5~7可以發現，多元醇、交聯劑及膽鹼的添加確實有助於提升織物的抗污性。另一方面，各實施例經測試皆具有良好的撥水性，也就是說，本揭露的撥水織物不僅可具有良好的撥水性，還可具有良好的抗污性，且在經歷多次水洗後仍可具有良好的撥水及抗污表現，成功地克服使用習知的加工助劑所帶來的水洗牢度不佳的問題。
根據本揭露上述實施方式，本揭露的撥水織物包括基布以及撥水樹脂，且撥水樹脂牢固地配置於基布上，從而提升撥水織物的撥水性、抗污效果以及水洗牢度。在撥水織物的製備過程中，透過調控兩段式熱製程各自的反應溫度，可確保交聯劑進行分段式反應，使得後續所形成的撥水樹脂具有較複雜的網狀結構，有利於提升撥水織物的撥水性、抗污效果以及水洗牢度。如此一來，本揭露的撥水織物於多次洗滌後仍可良好地維持其功能，更可廣泛地應用於機能性服飾紡織品的領域。
雖然本揭露已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
S10~S40:步驟
為讓本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1圖繪示根據本揭露一實施方式的撥水織物的製造方法的流程圖。
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S10~S40:步驟

Claims (10)

  1. 一種撥水織物，包括： 基布； 撥水樹脂，配置在所述基布上，其中所述撥水樹脂的製造方法包括： 進行第一熱製程，以混合多元醇、交聯劑及膽鹼，以形成第一混合物，其中所述第一熱製程的反應溫度介於90℃至120℃間；以及 進行第二熱製程，以混合所述第一混合物及撥水劑，以形成所述撥水樹脂，其中所述撥水劑包括羥基、胺基或其組合，且所述第二熱製程的反應溫度介於120℃至150℃間。
  2. 如請求項1所述的撥水織物，其中所述交聯劑包括如式(1)所示的結構單元，
    Figure 03_image001
    式(1)，其中R 1、R 2及R 3中任兩者以上包括如式(2)所示的結構單元，
    Figure 03_image003
    式(2)。
  3. 如請求項1所述的撥水織物，其中所述基布具有交互編織的多條紗線，且所述撥水樹脂包覆每一所述紗線。
  4. 如請求項1所述的撥水織物，其中所述基布具有至少兩層，且所述撥水樹脂配置於所述基布的所述兩層間。
  5. 一種撥水織物的製造方法，包括： 進行第一熱製程，以混合多元醇、交聯劑及膽鹼，以形成第一混合物，其中所述第一熱製程的反應溫度介於90℃至120℃間； 混合所述第一混合物及撥水劑，以形成第二混合物，其中所述撥水劑包括羥基、胺基或其組合； 將基布含浸於所述第二混合物中，使得所述第二混合物覆蓋所述基布並滲透至所述基布中；以及 進行第二熱製程，使得所述第二混合物形成撥水樹脂，且所述撥水樹脂配置在所述基布上，其中所述第二熱製程的反應溫度介於120℃至150℃間。
  6. 如請求項5所述的撥水織物的製造方法，其中在所述第一熱製程中，所述交聯劑與所述多元醇及所述膽鹼反應以形成所述第一混合物。
  7. 如請求項5所述的撥水織物的製造方法，其中進行所述第一熱製程包括： 進行第一前段熱製程，以混合所述多元醇及所述交聯劑，以形成第一前驅物；以及 進行第一後段熱製程，以混合所述膽鹼與所述第一前驅物，以形成所述第一混合物。
  8. 如請求項5所述的撥水織物的製造方法，其中所述第一熱製程的反應時間介於20分鐘至30分鐘間，且所述第二熱製程的反應時間介於2分鐘至5分鐘間。
  9. 一種撥水樹脂，藉由包括以下步驟的製造方法製備而成： 進行第一熱製程，以混合多元醇、交聯劑及膽鹼，以形成第一混合物，其中所述第一熱製程的反應溫度介於90℃至120℃間； 進行第二熱製程，以混合所述第一混合物及撥水劑，以形成所述撥水樹脂，其中所述撥水劑包括羥基、胺基或其組合，且所述第二熱製程的反應溫度介於120℃至150℃間。
  10. 如請求項9所述的撥水樹脂，其中所述多元醇的重量平均分子量介於60g/mole至400g/mole間。
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