TWI583552B - A cloth containing a moisture-permeable low-expansion hydrophilic resin coating and a method thereof Method - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種布料及其製法，特別是指一種包含透濕低膨脹親水性樹脂塗層的布料及其製法。
品質優良的羽絨衣必須具有所填充的羽絨不會掉出的優點。以往為了達成此一標準，大多是在羽絨衣的底布層外再額外塗布一層可防止羽絨掉出的樹脂塗層。該樹脂塗層的透濕性往往不佳，並使得消費者穿著時產生的汗氣被悶住、無法散去，除了會感覺相當不舒服外，更有可能產生汗疹或紅疹等皮膚疾病。倘若直接改用親水性的樹脂製作塗層，又會面臨到在塗布時不易成膜或者成膜性不佳的問題。除此之外，使用親水性的樹脂塗層，該樹脂塗層還有可能因為過度吸水膨脹而破壞衣物結構，不可不慎。
因此，本發明之目的，即在提供一種包含透濕低膨脹親水性樹脂塗層的布料。
於是，本發明包含透濕低膨脹親水性樹脂塗層的布料，包含一底布層，以及一透濕低膨脹親水性樹脂塗
層。該透濕低膨脹親水性樹脂塗層，包括40~60重量份的陰離子型聚氨酯，以及60~40重量份的接枝型親水性聚氨酯。
所述的透濕低膨脹親水性樹脂塗層，是由透濕低膨脹親水性樹脂利用塗布技術塗布在該底布層上而形成。該透濕低膨脹親水性樹脂之所以具有透濕低膨脹的功效，是因為包含了該接枝型親水性聚氨酯。
所述的接枝型親水性聚氨酯，是指側鏈含有親水性鏈段的聚氨酯，其製備方法如下所述：先將多異氰酸酯(A)與聚醚醇(B)反應形成中間產物(C)後，再將該中間產物(C)與二醇胺類化合物(D)反應，即可得到側鏈含有親水性聚醚醇鏈段的多元醇(E)。最後再將該多元醇(E)與多異氰酸酯(A)，以及其他常見多元醇(F)合成，即可製得所述的接枝型親水性聚氨酯。
所述的多異氰酸酯(A)可為甲苯二異氰酸酯(toluene diisocyanate,TDI)、4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯(4,4’-diphenylmethane diisocyanate,MDI)、六亞甲基二異氰酸酯(hexamethylene diisocyanate,HDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(isophorone diisocyanate,IPDI)，或前述材料之任一組合。
所述的聚醚醇(B)可為聚乙二醇單甲醚(methoxypolyethylene glycols,MPEG)，或其他同樣為親水性的聚醚醇。
所述的二醇胺類化合物(D)可為二乙醇胺
(Diethanol amine,DEA)、3-((羥基乙基)氨基)丙醇(3-[(2-hydroxyethyl)amino]propan-1-ol)，或4-((3-羥基乙基)氨基)丁醇(4-[(3-hydroxypropyl)amino]butan-1-ol)。
該多元醇(E)具有如式(I)所示的通式，其中，R1及R2依所使用的二醇胺類化合物的不同，可為不同長度的烷基，R3則為包含該聚醚醇(B)鏈段的側鏈。以該聚醚醇(B)為聚乙二醇單甲醚為例子而言，其合成流程如式(Ⅱ)所示，且所合成的多元醇(E)為側鏈含有聚乙二醇單甲醚鏈段的二元醇(SPEG)。
所述的常見多元醇(F)可為結晶性聚酯多元醇、非晶性聚酯多元醇、聚醚多元醇，或上述材料之任一組合。具體來說，所述的常見多元醇(F)可為聚碳酸酯聚醇、聚乙二醇、聚丁二醇、聚丙二醇，或上述材料之任一組合。
該接枝型親水性聚氨酯即是利用所述的親水性聚醚醇鏈段對水的高親和性來達到透濕的效果。此外，由於該接枝型親水性聚氨酯，在微觀角度下結構類似梳子，存在有許多可容納水分子的空間，利於水分子填充其中，所以不會出現因水分子推擠分子鏈而使分子鏈延展開來導致的膨脹效應。所述的接枝型親水性聚氨酯所佔比例太少時，會使得所述的透濕低膨脹親水性樹脂的透濕低膨脹效果不佳，特別是透濕性會過差，而當所佔比例太多時，又會產生成膜性不佳或使本發明的拉伸強度不佳的問題。因此，較佳地，該透濕低膨脹親水性樹脂是如前所述地包含60~40重量份的該接枝型親水性聚氨酯。
鑒於以往的親水性樹脂在塗布時，都會有成膜性不佳而無法塗布的問題，本案發明人添加了可提高物性的該陰離子型聚氨酯，從而提高了該透濕低膨脹親水性樹脂的可塗布性，而能塗布成該透濕低膨脹親水性樹脂塗層。
所述的陰離子型聚氨酯可為以聚碳酯類多元醇與前述的多異氰酸酯(A)合成的聚氨酯，也可為以芳香環聚酯類多元醇與前述的多異氰酸酯(A)合成的聚氨酯。所稱的聚碳酯類多元醇可為如式(Ⅲ)所示的二元醇。所稱的芳香環
聚酯類多元醇則可為如式(Ⅳ)所示的二元醇。所稱的陰離子型是指該陰離子型聚氨酯還進一步包括如式(V)所示的官能基。此外，本案發明人在研發的過程中，發現在同樣的比例下，使用芳香環聚酯類多元醇所製得的該陰離子型聚氨酯，相較於使用聚碳酯類多元醇製得的該陰離子型聚氨酯，透濕性來得更好。因此較佳地，所述的陰離子型聚氨酯是以式(Ⅳ)所示的芳香環聚酯類多元醇製備。
當該陰離子型聚氨酯所佔的比例太少時，會出現成膜性不佳的問題，而當該陰離子型聚氨酯所佔的比例太多時，又會使該透濕低膨脹親水性樹脂的透濕性不佳。因此，較佳地，該透濕低膨脹親水性樹脂是如前所述地包含40~60重量份的該陰離子型聚氨酯。
本案發明人在試驗該接枝型親水性聚氨酯與該陰離子型聚氨酯不同比例組成的過程中，有如下的發現：當該陰離子型聚氨酯為40重量份，且該接枝型親水性聚氨酯為60重量份時，除透濕性最佳外，每單位膨脹率所帶來的透濕效果的效率也最佳。
本案發明人為了使該透濕低膨脹親水性樹脂塗層有更佳的可塗布性，在混摻該陰離子型聚氨酯與該接枝型親水性聚氨酯的過程中，還進一步添加了增黏劑、防黏劑、消泡劑，以及架橋劑等助劑。
該增黏劑可提高該透濕低膨脹親水性樹脂的黏度。當黏度高於10000cps(centipoises)時，會產生塗布不均的問題，當黏度低於9000cps時，又會產生使該透濕低膨脹親水性樹脂過度滲透入該底布層中，並使得成品的手感變差。因此，一般而言，該增黏劑的使用量為1~5重量份。
該防黏劑可使製得的成品，亦即本發明包含透濕低膨脹親水性樹脂塗層的布料，在彼此堆疊時或自身折合時互黏。當該防黏劑添加過少，會產生互黏的問題，而當該防黏劑添加過多，又會使本發明的拉伸強度不佳。因此，一般而言，該防黏劑的使用量為1~5重量份。
該消泡劑可避免在塗布該透濕低膨脹親水性樹脂的過程中產生氣泡，使得該透濕低膨脹親水性樹脂塗層不會存在過多的孔洞，而可有較均一的物性，以及較佳的強度。當該消泡劑的添加量過少時，該低膨脹親水性樹脂塗層會有過多的孔洞，而當該消泡劑添加過多時，又會有過度浪費的問題。因此，一般而言，該消泡劑的使用量為0.3~0.7重量份。
該架橋劑可使得該陰離子型聚氨酯與該接枝型親水性聚氨酯在混摻時彼此良好地結合。當該架橋劑添加
過少時，該透濕低膨脹親水性樹脂塗層的物性會不佳，然而當該架橋劑添加過多時，又會有過度浪費的問題。因此，一般而言，該架橋劑的使用量為1~5重量份。
本發明之功效在於：該包含透濕低膨脹親水性樹脂塗層的布料包含了該透濕低膨脹親水性樹脂塗層，且該透濕低膨脹親水性樹脂塗層包括60~40重量份的該接枝型親水性聚氨酯，而能有良好的透濕及低膨脹的效果，更包含了40~60重量份能提高物性的該陰離子型聚氨酯，從而物性良好，故確實能達成本發明之目的。
本發明之另一目的在於提供一種包含透濕低膨脹親水性樹脂塗層的布料的製法，能製造出一種包含透濕低膨脹親水性樹脂塗層的布料。
於是，本發明包含透濕低膨脹親水性樹脂塗層的布料的製法包含製備樹脂步驟，以及塗布及乾燥步驟。
該製備樹脂步驟是取40~60重量份的陰離子型聚氨酯，以及60~40重量份的接枝型親水性聚氨酯混摻，並調整黏度至9000~10000cps，而製得一透濕低膨脹親水性樹脂。該塗布及乾燥步驟是將該透濕低膨脹親水性樹脂塗布在一底布層上，先乾燥3分鐘後，升溫再乾燥3分鐘，並得到一包含透濕低膨脹親水性樹脂塗層的布料。較佳地，是於80℃下乾燥3分鐘後，再升溫至160℃乾燥3分鐘。
本發明之功效在於：取用了40~60重量份的該陰離子型聚氨酯與60~40重量份的該接枝型親水性聚氨酯
混摻，從而使該透濕低膨脹親水性樹脂的物性良好利於塗布，並調整黏度介於9000~10000cps後進行塗布，易於塗布均勻，最後經乾燥即可製得該包含透濕低膨脹親水性樹脂塗層的布料，故確實能達成本發明之目的。
參閱表1，本實施例是取用40重量份的陰離子型聚氨酯、60重量份的接枝型親水性聚氨酯、5重量份的防黏劑、0.3重量份的消泡劑，以及3重量份的架橋劑混摻均勻，再加入5重量份的增黏劑，以調整黏度，並製得一透濕低膨脹親水性樹脂。將該透濕低膨脹親水性樹脂以每平方公尺25g~35g的塗布量，直接塗布在底布層上，再經80℃ 3分鐘的第一次乾燥，以及160℃ 3分鐘的第二次乾燥，即可製得一包含有一底布層及一透濕低膨脹親水性塗層的布料。測試該透濕低膨脹親水性樹脂的黏度及膨脹性，
以及該包含有透濕低膨脹親水性塗層的布料的透濕性與拉伸強度，並記錄於表1。
本實施例與實施例1類似，不同的地方在於本實施例是採用50重量份的陰離子型聚氨酯，以及50重量份的接枝型親水性聚氨酯。
本實施例與實施例1類似，不同的地方在於本實施例是採用60重量份的陰離子型聚氨酯，以及40重量份的接枝型親水性聚氨酯。
本比較例與實施例1類似，不同的地方在於本實施例是採用20重量份的陰離子型聚氨酯，以及80重量份的接枝型親水性聚氨酯。由於本比較例無法成膜，故無法測試物性。
本比較例與實施例1類似，不同的地方在於本實施例是採用30重量份的陰離子型聚氨酯，以及70重量份的接枝型親水性聚氨酯。
本比較例與實施例1類似，不同的地方在於本實施例是採用70重量份的陰離子型聚氨酯，以及30重量份的接枝型親水性聚氨酯
該透濕性測試是以JIS L1009 B1法，對各實施例與各比較例所製得的包含透濕低膨脹親水性樹脂塗層的布料進行測試。測試結果的數值如在5000以上並小於10000，則代表具有中級的透濕能力。測試結果的數值如在10000以上並小於20000，則代表具有高級的透濕能力。測試結果的數值如在20000以上，則代表具有超級的透濕能力。在相同膨脹性的前提下，透濕性是愈高愈好。
將各實施例與各比較例中所製得的透濕低膨脹親水性樹脂分別製成一邊長為5公分、厚度為25-35公分且呈正方形的皮塊。將該皮塊放入維持在室溫的水浴中，浸泡一小時後取出，並測量邊長。則膨脹性=(浸泡後的邊長-5)÷5×100%。在本案中，對膨脹性的要求是在6%以下。在相同透濕性的前提下，膨脹性是愈小愈好。
是以黏度分析儀，分別對各實施例與各比較例所製得的透濕低膨脹親水性樹脂進行測試。在本案中，對黏度的要求為9000~10000cps。
以ASTM D412型樣品用切刀，裁切出標準試片，再以拉力試驗機測試。拉力試驗機的參數設定如下：試片面積為1.47cm2、跨距為2.5cm、拉伸速率為50cm/min、斷點比例為50%。則拉伸強度=斷裂時之荷重/截面積。在本案中，對拉伸強度的要求為大於50kg/cm2。
比較該實施例1、該實施例2、該實施例3，可以發現，當該陰離子型聚氨酯與該接枝型親水性聚氨酯的比例合乎要求時，除了透濕性皆屬於超級外，各物性也符合前述的要求。反之觀看該比較例1該比較例2及該比較例3，當該陰離子型聚氨酯的使用量太少，亦即該接枝型親水性聚氨酯的使用量太多時，會出現無法成膜或者拉伸強度過低的問題(<50kg/cm2)，而當該陰離子型聚氨酯的使用量太多，亦即該接枝型親水性聚氨酯的使用量太少時，又會使得透濕性無法達到超級的透濕等級。
此外，我們還可以觀察到，當該陰離子型聚氨酯的使用量為40重量份且該接枝型親水性聚氨酯的使用量為60重量份時，除透濕性在各實施例中為最佳外，每一百分比的膨脹性所帶來的透濕性的效率(7204)，在各實施例與各比較例中也最佳，甚至優於使用70重量份的接枝型親水性聚氨酯的該比較例2(6340)。
綜上所述，該包含透濕低膨脹親水性樹脂塗層的布料包含了該透濕低膨脹親水性樹脂塗層，且該透濕低膨脹親水性樹脂塗層包括60~40重量份的該接枝型親水性聚氨酯，而能有良好的透濕及低膨的效果，且該透濕低膨脹親水性樹脂塗層更包含了40~60重量份能提高物性的該陰離子型聚氨酯，從而物性良好，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，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 (4)
- 一種包含透濕低膨脹親水性樹脂塗層的布料，包含：一底布層；及一透濕低膨脹親水性樹脂塗層，包括40~60重量份的陰離子型聚氨酯，以及60~40重量份的接枝型親水性聚氨酯。
- 如請求項1所述的布料，其中，該透濕低膨脹親水性樹脂塗層包含40重量份的該陰離子型聚氨酯，以及60重量份的該接枝型親水性聚氨酯。
- 一種包含透濕低膨脹親水性樹脂塗層的布料的製法，包含：製備樹脂步驟：取40~60重量份的陰離子型聚氨酯，以及60~40重量份的接枝型親水性聚氨酯混摻，並調整黏度至9000~10000cps，而製得一透濕低膨脹親水性樹脂；塗布及乾燥步驟：將該透濕低膨脹親水性樹脂塗布在一底布層上，先乾燥3分鐘後，升溫再乾燥3分鐘，並得到一包含透濕低膨脹親水性樹脂塗層的布料。
- 如請求項3所述的製法，其中，在乾燥時，是在80℃下乾燥3分鐘，再升溫到160℃乾燥3分鐘。
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| US4670330A (en) * | 1984-12-21 | 1987-06-02 | Dia Rubber Company, Ltd. | Moisture-permeable, antistatic, and oil-resistant work gloves and production of the same |
| US5276125A (en) * | 1989-12-02 | 1994-01-04 | Bayer Aktiengesellschaft | Heat-curable coating compositions |
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| US5276125A (en) * | 1989-12-02 | 1994-01-04 | Bayer Aktiengesellschaft | Heat-curable coating compositions |
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