TWI280299B - Processing treatment agent for fiber modification and processing treatment method thereof - Google Patents

Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 1280299 A7 -------B7 五、發明說明（/) 本發明係關於一種纖維改質之加工處理劑及其力口 工處理方法，尤其係指一種將甲殼質施行於纖維上之加工 改貝處理，提昇該纖維抗菌能力及耐久能力，並使其擁有 生物活性。 甲殼質是取自蝦蟹水產外殼之天然多醣高分子 (polysaccharide)，工業上製造過程是將蝦蟹殼之原料以 鹽酸溶解其中之鈣質，並利用氫氧化鈉除去蛋白質及脂 質，便可得到幾丁質（chitin)之白色固體產物，然而幾丁 質不易溶解於一般溶劑，因此使得使用上遭受限制，故一 般多以脫乙醯反應（Deacetylati〇n )製作成幾丁胺醣 (chi tosan)衍生物，或者再進一步經過羧甲基取代反應 (carboxymethyl substitution )形成羧甲基幾丁胺醣 (081*130义711^1：]^1冰丨1：03311)之衍生物，幾丁胺醣和羧甲基 幾丁胺醣均可完全溶於水中，使用上相當方便，故而成= 甲殼質應用之關鍵材料。 头丁質、幾丁胺醣、羧甲基幾丁胺醣，其化學式如第 一圖所示，此三種甲殼質之衍生物均具備有優異的生物活 性，例如皮膚相容性、保濕性及抗菌性等等，因此若可將 甲殼質導入纖維裡面，使得上列曱殼質生物活性機能顯現 於纖維上，必可提昇紡織品之手感、舒適性及衛生機能。 又甲冗又貝應用於纖維改質之專利多來自日本，依現 行技術而言可分為兩類： 第一種技術便是在人造纖維製程中導入將甲殼質與纖 維高分子材料接合製成的高分子黏液，經過紡絲程序 3 本紙張尺錢财關家鮮(CNS)A4規格（210 X 297公釐)-------— IIIII1I— — — ^^^^1 · I I I I I L· I ,-ΙΙΙΙΙΙ — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1280299 A7 __B7 五、發明說明d) (fiber formation )得到改質纖維，例如 jP111〇〇713A2 便疋使用粒位S 3 // in之幾丁胺釀為例換入醋酸纖維素 (cellulose acetate )溶液中，並循紡絲程序製得抗菌 酷酸纖維；而JP11100712A2則是將幾丁胺醣與纖維素一 併溶解於硫氰酸鹽（thiocyanic acid salt )中，經過濕 式紡絲（wet spinning)得到抗菌縲縈纖維（Ray〇n)，此 種技術具備有耐久性之優點，但卻只能應用於溶液紡絲系 統，例如縲縈、醋酸纖維、聚丙烯 纖維 (polyacrylonitirile fiber )，對於融熔紡絲系統，例如 聚酯纖維或尼龍等便不適用。 第二種技術便是針對纖維進行後加工處理 (finish)，其乃是將甲殼質施加於纖維體之表面，故可 應用於纖維、紗線、布匹及不織布等各種型態之處理，理 論上該種方式適用於各種天然及人造纖維，然受限於甲殼 貝與纖維材料兩者間之結合性，因此後加工處理之耐久性 較第一種技術纖維製程導入之方式要來得差。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 裝---- (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 而由於幾丁胺醣及羧甲基幾丁胺醣均具備優異之吸濕 性，因此本發明人便著手從事研究運用聚酯及聚胺酯等水 性樹脂，添加幾丁胺醣以組成抗菌纖維加工劑，以提昇甲 冗又夤後加工處理之耐久性。 本發明應用水性樹脂作為纖維親和劑，促使甲殼質能 夠有效的與纖維結合，先將聚酯或聚尿酯高分子與非離子 型界面活性劑或陽離子型界面活性劑摻合成均勻水相，再 加入於甲殼質溶液中，以形成纖維改質加工劑以應用於纖 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） 1280299 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 A7 __ B7__ 五、發明說明（〇 ) 維、紗線、布匹及不織布之後處理，以增加其抗菌、吸濕 抗靜電及对水洗之效果。 上述曱殼質衍生物成份可以為幾丁胺醣（chi tosan )與 魏曱基幾丁胺(carboxymethy 1 chi tosan )兩者其中之一 或兩者皆有之組合，而幾丁胺醣之脫乙醯率為介於50-100%之間，分子量為小於2000之寡醣，包括雙醣 (dimer)、三 St (trimer)、四醣（tetramer)、五醣 (pentamer)、六醣（hexamer)、t_(heptamer)等，以及分 子量介於10000-1000000之間之高分子；羧甲基幾丁胺醣 之羧甲基取代率為0.3-2之間，由分子量小於2000之寡 醣與分子量介於10000-1000000之高分子所組成，其中幾 丁胺寡醣或羧甲基幾丁胺寡醣兩者和幾丁胺醣高分子或羧 甲基幾丁胺醣高分子併用，寡醣佔甲殼質衍生物用量1 〇 %以下。 同時本加工處理劑中之纖維親和劑可為聚酯樹脂 (polyester resin )或聚胺機甲酸酯樹脂（polyurethane resin )之水性樹脂（aqueous resin )，二者則一使用，其 中聚酯樹脂可為：聚醚酯共聚物（polyetherester): HO(COCH2C6H4CH2COO)n(CH2CH2〇)mH n/m=2〜5 n=200-1000 ; 或為績化對苯二曱酸（sulfoisophalic acid )與乙二醇 (ethylene glycol )之聚合物：

HO(COCH2C6H4CH2COO)n(OCH2CH2〇)m(COCH2C6H3(S〇3)CH2COO)〇H 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注音2事項再填寫本頁) ^------- -訂·-*------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1280299 A7 __B7 五、發明說明（¥) 分子量為3000-30000。 本加工處理劑中之聚胺酯樹脂為陽離子型聚胺酯 (cationic polyurethane )

H(RNHCOO>(OOCNHRNHCOOR)m - OH 高分子鏈含有0. 5-10%重量比率之氨基，分子量為 2000-20000，而界面活性劑為非離子型界面活性劑及陽離 子型界面活性劑其中之一或兩者皆有。又，界面活性劑之 該非離子型界面活性劑以 Tween (polyoxyethylene sorbital monolaurate)為主，該陽離子型界面活性劑以 十四烧基一二甲基一苯甲基氯化氨鹽（tetradecyl dimethyl benzyl ammonium chloride)為佳，以達到該力口 工處理劑之最佳效果。 為使貴審查委員了解本發明之實施形態及方式，茲 例舉三種實施例於後，分別針對聚酯纖維、T/C混紡紗、 及Nylon/Lycra交織布進行改質，並加以詳細說明： 實施例一： 幾丁胺_ (脫乙酸率= 86%，平均分子量= 12000 ) 、2g 冰醋酸、3g 聚醚酯共聚合物 (polyetherester ): HO(COCH2C6H4CH2COO)n(CH2CH2〇)mH n/m=2/l〜4/1 η=400〜600 ) 0. 5g Tween 20 非離子型界面活性劑 (polyoxyethylene sorbitan monolaurate )、與 88g 水 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I I l· ί 一-ον ^ »1 n ϋ n H ϋ n 1280299 A7 五 發明說明（$ 進行混合以形成均勻之分散液，並應用於聚酯纖維之抗菌 =工，加工標的物為240丹尼（48根單纖）之聚酯長纖 、乂，在假撚程序（texturing)進行抗菌處理。 、首先將上述之水相分散液與紡絲油劑混合（混合比例 =水相/油劑=1/5 )，而得到均勻的w/〇乳化油劑，聚酯 紗在進行假撚之前，先經過上油羅拉以浸潰方式施加上述 之乳化油劑，再進行加撚及14〇。〇熱定型，便得到甲殼質 處理過之聚酯加工紗。 將上述之聚酯加工紗以圓編機織成密度為21〇g/m2之 針織布，經過精煉後，測試其抗菌性、吸濕性及抗靜電 性。依美國 AATCC100-1998 Antibacterial Finish on textile materials標準，以金黃色葡萄球菌與肺炎桿菌 為主要測試項目，測試經甲殼質加工後的纖維布料之抗菌 性，結果如下： 裝---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 測試布樣 0小時 生菌數A 24小時 生菌數B 抑菌率 ,對照組 2. 2X 105 3. 9X106 增殖 實驗組 1. 5 X 1〇5 9. 4 X 1〇3 96% 1·試驗菌：金黃色葡萄球菌ATCC No. 6538 2·測試布樣取1· 7g植菌後經37°C培養24小時 3·抑菌率=ι〇〇(Α-Β)/Α%。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 訂·---------.AW. 1280299 A7 五、發明說明（έ) 4.對照組使用未經甲殼質加工之聚酯纖維布 二） 測試布樣

0小時 生菌數A 24小時 生菌數Β 抑菌率 對照組 2· 3X 10丨 3·9Χ10( 增殖 實驗組 1. 7X 1〇Σ 3· 3Χ 1(Τ 86% 1·試驗菌··肺炎桿菌ATCC No. 11644。 2·測試布樣取1· 7g植菌後經37。〇培養24小時。 3·抑囷率=i〇〇(a—b)/A%。 4·對照組使用未經甲殼質加工之聚酯纖維布。 另外依知、AATCC 79-1995 Absorbent test 標準 對布料的吸濕性加以測試，以滴管在距離布面1公分高 滴下水滴，量測布面上水滴消失的時間，結果未經甲： 加工之聚酯纖維布為12秒，經甲殼質加工之聚二 為5秒内。 碘、、隹^ 再依 JIS L1094-1996 Method B 標準，士白 μ ”干 Μ怖或毛之； 準布與聚酯布樣摩擦後，測試聚酯布 下： 又包位，其結果: (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---I ---- I --I---- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 五 • . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1280299 發明說明4 ) A7 B7 ---.—______ 毛 727 ----— 757 1 〇 1 實施例二： 6g幾丁胺醣（脫乙醯率=8〇%，平均分子量= 6300 ) 、2g羧甲基幾丁胺醣（脫乙醯率=71%，羧甲基取 代率46%，平均分子量=2100 ) 、2g冰醋酸、2g Tween 6〇非離子型界面活性劑（p〇ly〇xyethylene如汁衍抓 •nonolaurate)、與8〇g水進行混合以形成均勻之溶液， 句勻/谷液再铃2g聚自旨樹脂混合，得到均勻分散形態的 加工劑。其中聚酯樹脂為磺化對苯二曱酸 (Sulf0is0phthalic acid)與乙二醇（以心^此 giyc〇i)之 聚合物，分子量為5000-30000。 使用上述之加工劑加入2〇〇〇mi的水稀釋，對5〇g Ne45, T/C混紡紗進行改質加工，將T/c紗在2〇χ：下浸入 加工液中，至15分鐘升高溫度至11〇。〇，保持在丨1〇1下 持續加熱1小時後取出T/c紗，以軟水清洗3次後，在 110°c烘箱中烘乾。 將上达之加工T/C混紗同樣依美國AATCC100-1998 Antibacterial Finish on textile materials 標準，以 金貫色葡萄球菌與肺炎桿菌為主要測試項目，測試經甲殼 質加工後的纖維布料之抗菌性，結果如下： -----------^-------•丨訂---------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (一） 測試紗樣 〇小時 24小時 抑菌率 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格d 297公釐） 1280299 A7 B7 五、 發明說明 ) 生菌數A 生菌數B 對照組 2. 2 X 1〇5 4.0X106 增殖 實驗組 2. 0 X 1〇5 4.3Χ103 97· 85% h試驗菌：金黃色葡萄球菌ATCC No. 6538。 2·測試布樣取1· 植菌後經37°C培養24小時。 3·抑菌率=100(A-B)/A%。 4·對照組使用未經甲殼質加工之T/C混紡紗。 測試紗樣 0小時 生菌數A 24小時 生菌數B 抑菌率 對照組 2. 5 X 1〇5 7.8X107 增殖 實驗組 2. 1 X105 2.8X104 86. 66% 1. 試驗菌：肺炎桿菌ATCC No. 11644。 2. 測試布樣取ι· 7g植菌後經37°c培養24小時。 3·抑菌率=i〇〇(a-B)/A%。 4·對照組使用未經甲殼質加工之τ/c混紡紗。 貫施例三： ‘ 幾丁胺醣、2g羧甲基幾丁胺醣、3g冰醋酸、2g 十四烧基—一甲基-苯甲基氯化氨鹽（tetradecyl dimethyl benzyl ammonium chloride )陽離子型界面活性劑，ig Tween 60非離子型界面活性劑（p〇iy〇Xyethyiene 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) t--------- 訂---------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制π 1280299 A7 B7 ί ' ^^ 五、發明說明（/) sorbitan mon〇laurate)、與10〇2水進行混合攪拌完全溶 解後’再與ig陽離子型聚胺醋（cati〇nic polyurethane )，聚胺酯組成含〇. 5—5%重量比例之氨基’ 分子量為20000配製成均勻分散液。 取50g上述之分散液，加水稀釋成2⑽加工液， 對於Nylon/Lycra交織布進行改質加工，布料規格為 350g/m2、Nylon/Lycra=84〇/〇/16% 其步驟首先將布浸入加工液中，令其完全浸濕後，再 將經過壓吸機（padder)處理，使布面吸著7〇%之加工劑 (Pick-up=70% on the weight of fabric )，再將浸濕加工 劑之布料放入烘箱中以120°C，15分鐘烘乾。 將上述之加工布以JIS L103洗滌方式水洗丨〇次後， 同樣依美國 AATCC100-1998 Antibacterial Finish on textile materials標準，以金黃色葡萄球菌與肺炎桿菌 為主要測試項目，測試經加工後的纖維布料之抗菌性，結 果如下： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (一） 測試紗樣 0小時 24小時 抑菌率 生菌數A 生菌數Β 對照組 5.4X105 1. 6χι〇7 增殖 未洗滌加工 5.ΟΧΙΟ5 <3000 > 99% 布 10次洗務加 -——_ 4. 4 X 105 5· 5Χ104 90% 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） 1280299

五、發明說明（/A Α7 Β7 工布

ι·試驗菌··金黃色葡萄球菌ΑΤ(χ Ν〇. 6538。 2·測試布樣取L7g植菌後經37t：培養24小時。 3·抑囷率=i〇〇(a~b)/A%。 4·對照組使用未經甲殼質加工之Nyl〇n/Lycra交織 布。 二） 測試紗樣 0小時 24小時 抑菌率 生菌數A 生菌數B 對照組 1. 6X 1〇5 4. 6X 1〇7 增殖 未洗條加工 1. 6X105 5. 4X 103 96. 6% 布 10次洗務加 1.6X105 4. 1 X 104 74. 4°/〇 工布 裝---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I n n 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1. 試驗菌：肺炎桿菌ATCC No. 11644。 2. 測試布樣取1. 7g植菌後經37°C培養24小時。 3·抑菌率=1〇〇(Α-Β)/Α%。 4·對照組使用未經甲殼質加工之Nyl〇n/Lycra交織 布。 另依 AATCC147-1997 Antibacterial Activity Assessment of textile Materials 標準，以金黃色葡萄 球菌與布面平行劃線培養後，實驗結果之照片3張檢附於 附件中。 訂，--------Αν. 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1280299 A7 發明說明（ 經實驗㈣’㈣本發^法處理 2“、時後，兩種菌種均有遭到抑制之：匹：：二 t 處理之布匹，則不僅無法達到抑菌效果 細囷增生情形’因此本發明確時有其顯著之效益進步 一優良之發明，因此具文提出專利申請。 為 (請先閱讀背面之>±意事項再填寫本頁) ------11 I------ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公^"

Claims (1)

12803

A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 · 一種纖維改質之加工處理劑，其包括·· 〇β5-15% (W/W)曱殼質衍生物、〇· 1 -15% ( W/W)纖維親和劑，1. 0- 60% ( W/W )界面活性劑及水，其中，甲殼質衍生物可為幾 丁胺 it (chitosan)與護甲基幾 丁胺醣（carboxymethyl chitosan)之一或兩者之組合，該加工處理劑讓經過處理後 之纖維可以提升與皮膚的親和性，達到抗菌、防霉、吸濕 抗靜電的功能。 2 ·如申請專利範圍第1項之加工處理劑，其中幾丁 胺醣之脫乙醯率為50-100%之間，分子量為小於2000之募 醣，包括雙醣（dimer)、三醣（trimer)、四醣（tetramer)、 五醣（pentamer)、六醣（hexamer)、七醣（heptamer)等，以 及分子量介於10000-1000000之間之高分子；羧甲基幾丁 胺醣之羧甲基取代率為0.3-2.0之間，由分子量小於2000 之寡醣與分子量介於10000-1OGOOGO之高分子所組成； 其中，幾丁胺寡醣或羧曱基幾丁胺寡醣兩者和幾丁胺 醣高分子或羧甲基幾丁胺醣高分子併用，寡醣佔甲殼質衍 生物用量1 0 %以下。 3 ·如申請專利範圍第2項之加工處理劑，其中纖維 親和劑為聚酯樹脂（polyester resin)或聚胺基甲酸酯樹脂 (polyurethane resin)之水性樹月旨（aqueous resin)，二 者擇一使用，其中聚酯樹脂可為： a.聚驗酯共聚物（口〇1761±6『63士61〇: HO(COCHG6HCBCOO>(CHxCHxO)mH n/m=2〜5 x=2 - 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】〇 X 297公釐） ------------- (請先M讀背面之注意事項再填寫本頁) 1280299 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 n=200-1000 ; (請先Μ讀背面之注意事項再填窝本頁) 匕石黃化對苯二曱酸（31111[〇130口11&11〇3(^(1)、對苯二甲 酸（teraphalic acid)與乙二醇（ethylene glycol)之聚 合物： H0(C0CHG6HCHC00>(0CHCH>0)m(C0CHaK(Sa)aiC00>H 分子量為3000-30000 ; 其中聚胺基曱酸酯樹脂為： H(RNHCO〇p〇CNHRNHO〇R)n - OH 陽離子型聚胺基甲酸酯（cationic polyurethane)，聚 氨高分子鏈含有0.5-10%重量比率之氨基，分子量為2000-20000 。 4 ·如申請專利範圍第1項之加工處理劑，其中活性 劑為非離子型界面活性劑及/或陽離子型界面活性劑。 5 ·如申請專利範圍第4項之加工處理劑，其中界面 活性劑之該非離子型界面活性劑為 Tween (polyoxyethylene sorbitan monolarate)，而該陽離子型 界面活性劑為十四烷基一二甲基一苯曱基氯化氨鹽 (tetradecy1 dimethyl benzyl ammonium chloride) 〇 6 . —種使用如申請專利範圍第1項中之加工處理劑加 工天然纖維或人造纖維之處理方法，其係包含使用包含 0·5_15°/。（W/W)甲殼質衍生物，0·：!-15% (W/W)纖維親和 劑，1 · 0-60% ( W/W )界面活性劑及水的纖維改質之加工處 理劑處理纖維，其中曱殼質衍生物可為幾丁胺醣（chitosan) 與羧甲基幾丁胺St (carboxymethyl chitosan)之一或兩者 本Μ張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮） 1280299 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合阼^屮鉍 六、申請專利範圍 之、、且6 6亥纖維材料包括纖維素（cel lul〇se)、蛋白質 (protein)、聚酯（p〇iyester)、尼龍（nyl〇n)、聚胺基甲酸 醋（polyurethane)製成之紗線或布匹；該纖維型態可為短 纖（staple)、或長纖（fiiament);其加工處理劑之分佈方 式為浸潰（soaking)、喷灑（spray)或浸軋（padding)之任一 種方式，使其均勻分佈纖維表面，再經過乾燥後令水份蒸 發以達固著效果。 7·如申請專利範圍第6項之處理方法，其應用於人 造纖維之製作過程為將加工處理劑與纖維油劑依1/4至1/1 比例混合均勻後，利用上油設備以浸潰或喷灑方式，使其 均勻分佈纖維表面，在纖維成型後的上油階段或進行加工 絲的操作階段時，同時完成上油及改質的工作，上油比例 為 〇·1-3% 〇·W.F(on the weight of fiber)。 8 ·如申請專利範圍第6項之處理方法，其為應用於 紗線之加工處理，使用染紗設備或漿紗設備，令加工處理 劑滲透進入紗線内部，讓纖雒吸收以達到改質之效果，當 染紗操作時條件為： 處理浴之濃度為0. 2-5% ; 處理溫度為70-120t：; 處理時間為20分鐘以上； 當漿紗操作時條件為： 上漿液中處理劑之濃度為0.5-5% ; 衆紗速度為50m/min以下； 烘乾溫度低於14〇°c。 本Μ張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I I — — — 篇 11 ! _ 1Ϊ 11 (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) 線泰 1280299 §88 . C8 D8 ____ 六、申請專利範圍 9 ·如申請專利範圍第6項之處理方法，其中將加工 處ίϊ劑應用於布匹之加工處理，使用浸潰或浸軋方式令加 工處理劑滲透進布匹内部，當浸潰時條件為： 處娌浴比（布/處理液）= 1/3以上； 處理溫度：70-140°C ; 浸潰時間：30分鐘以上； 當浸軋時條件為： 將加工處理液以水稀釋20-200倍； 浸軋溫度：20-100°C ; 壓吸率=60-90 0· W.F ; 乾燥溫度170°C以下。 (請先閱讀背面之注意事項3寫本頁) I· 裝 ----訂---------線」 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）