TWI642733B - 無氟撥水組成、無氟撥水元件及無氟撥水紗 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種無氟撥水組成,包含無氟撥水劑、聚胺基矽氧烷化合物及水,且以該無氟撥水組成重量百分比為100wt%計,該聚胺基矽氧烷化合物的含量介於0.04~94.5wt%。此外,本發明還提供一種包含由該無氟撥水組成為材料構成之無氟撥水層的無氟撥水元件及無氟撥水紗。
Description
本發明是有關於一種撥水組成、撥水元件及撥水紗,特別是指一種無氟撥水組成、無氟撥水元件及無氟撥水紗。
防撥水處理是目前常見用於需要防撥水用品或一般強調功能性衣物的表面處理。以衣物的防撥水而言,其目的是要讓外界的水氣或雨滴不易滲入衣物,且輕輕抖動後即可讓水滴滑落,而讓穿戴者可隨時保持乾燥溫暖,而提供良好的舒適性。
目前常用於防撥水處理的防撥水劑大都為含氟化合物,然而,因為含氟化合物不僅對人體有致癌之風險,且會對環境造成破壞不符合環保的要求,因此,尋求防撥水性持久且可取代含氟的無氟防撥水劑,已經是相關領域業者積極努力開發的方向。
此外,防撥水劑一般是利用後處理方式形成於基材的表面,而讓基材具有防撥水性質。再以衣物的防撥水處理為例,通常是先利用將織物浸置到含有撥水劑的工作液體,使其均勻的吸附在織物表面然後再以滾輪壓吸,使所吸附的撥水劑穩定的與織物結合後,再將吸附有撥水劑的織物進行烘烤,而於該織物表面形成一層防撥水層。然而,因為防撥水層與基材的結合性不佳,不耐水洗,因此,其防撥水特性並無法持久。
為了改善防撥水層與基材結合性不佳的問題,因此,一般會再添加架橋劑,利用架橋劑增加防撥水層與織物的結合性,以提升防撥水的耐水洗性/持久性。但是,一般熱交聯型架橋劑的交聯溫度較高,因此,並無法適用於高溫易變形(例如羊毛類織物)的織物,此外,不同材質的織物其所適用的架橋劑也不相同,使得架橋劑的種類繁多,也增加製程操作的複雜度。
因此,本發明之目的,即在提供一種不含氟,且泛用於不同基材的無氟撥水組成。
於是,本發明的無氟撥水組成,包含:無氟撥水劑、聚胺基矽氧烷化合物及水,且以該撥水組成重量百分比為100wt%計,該聚胺基矽氧烷化合物的含量介於0.04~94.5wt%。
此外,本發明的另一目的,在於提供一種不含氟且具有持久防撥水特性的無氟撥水元件。
於是,本發明的無氟撥水元件,包含一基材,及一無氟撥水層。
該無氟撥水層形成於該基材表面,且該無氟撥水層是由如前所述的無氟撥水組成為材料構成。
再者,本發明的又一目的,在於提供一種不含氟且具有持久防撥水特性的無氟撥水紗。
於是,本發明的無氟撥水紗包含一紗線及一無氟撥水層。
其中,該無氟撥水層形成於該紗線,且是由前所述的無氟撥水組成為材料構成。
本發明之功效在於:利用聚胺基矽氧烷化合物作為無氟撥水劑與基材之間的架橋劑,讓無氟撥水劑與基材之間可具有極佳的結合性,而有效提升元件的防撥水持久性。
本發明無氟撥水元件的一實施例包含一基材及一無氟撥水層。
該基材可選自無機材料、合成高分子材料,或天然高分子材料。例如玻璃、陶瓷、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚亞醯胺(PI)、聚乙烯環己烷(polyvinyl cyclohexene)、非結晶化聚對苯二甲酸乙二醇酯(APET)複合材料、聚丙烯(PP)、三聚氰胺-甲醛樹脂(melamine resin)、ABS樹脂、甲基丙烯酸甲酯與聚碳酸酯複合材料、聚氨酯(PU)、聚醯胺(PA,如耐隆)、聚丙烯腈(PAN),或是棉、麻、羊毛、纖維素等,且該基材的形狀也無限制,可以是具有不同的立體外觀形狀產品、片狀產品,或是織布、紡絲纖維等。
該無氟撥水層可以是利用塗佈或浸潤方式將一無氟撥水組成形成於該基材表面後乾燥而得。
該無氟撥水組成是利用將無氟撥水劑、聚胺基矽氧烷化合物及水混合後而得,且以該無氟撥水組成重量百分比為100wt%計,該無氟撥水劑的含量介於5~20wt%,且該聚胺基矽氧烷化合物的含量介於0.04~94.5wt%。
由於一般無氟撥水劑是以不同固含量形式存在,因此,在一些實施例中,以該無氟撥水劑的固含量為15~30wt%,該無氟撥水劑於該無氟撥水組成的含量為5~20wt%。
詳細的說,該無氟撥水劑選自改質無氟壓克力聚合系統、聚丙烯酸酯迷你乳液與有機矽烷溶膠系統、矽樹脂系統,或是市售無氟撥水劑的其中至少一種。
該聚胺基矽氧烷化合物是由具有氨基矽氧烷官能基團的反應單體,於含有微量水的有機溶劑中經過水解反應及縮合反應後而得,其中,該有機溶劑為選自含氧基或氫氧基的有機溶劑。
於一些實施例中該含氧基或氫氧基的有機溶劑選自異丙醇、乙醇、甲醚、三丙烯乙二醇、聚氧乙烯烷基醚,或丙酮的其中至少一種。
於一些實施例中該含氧基或氫氧基的有機溶劑選自異丙醇或乙醇。
於一些實施例中,該具有胺基矽氧烷官能基團的反應單體選自3-氨丙基三甲氧基矽烷、3-氨丙基三乙氧基矽烷、2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基矽烷、三氨基官能基丙基三甲氧基矽烷、雙[3-(三乙氧基矽基)丙基]胺、二氨基烷基官能基矽氧烷、陽離子苯氨官能基矽烷、陽離子乙烯基苯氨官能基矽烷、2-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基矽烷、3-氨丙基甲基二乙氧基矽烷、3-脲丙基三乙氧基矽烷,或前述之一組合。
於一些實施例中,該具有胺基矽氧烷官能基團的反應單體選自3-氨丙基三甲氧基矽烷、3-氨丙基三乙氧基矽烷。
於一些實施例中,以該無氟撥水組成重量百分比為100wt%計,該聚胺基矽氧烷化合物的含量總合介於0.08~94.5wt%。
此外,要說明的是,該無氟撥水劑可以是在該等具有氨基矽氧烷官能基團的反應單體,經過水解反應及縮合反應得到該聚胺基矽氧烷化合物後再加入混合形成無氟撥水組成;也可以是在聚合水解前即先加入該等具有氨基矽氧烷官能基團的反應單體,而在該等反應單體水解聚合後即同步形成該無氟撥水組成。
以該基材為板狀物為例,該無氟撥水組成可以是利用塗布方式形成於該板狀物表面,再經乾燥(25~300℃)後而得。而以該基材為紗線為例說明,該無氟撥水組成則可以是利用直接添加在紡絲過程的紡絲油劑/或化纖油劑或/製棉油劑中,因此,可在紡絲製程完成後即直接在紗線表面形成該無氟撥水層,而得到無氟撥水紗。由於紡絲的細部製程步驟及相關操作條件為技術領域者所週知,且非為本發明之重點因此於此不再多加說明。
本發明利用以聚胺基矽氧烷化合物作為無氟撥水劑與基材的架橋劑,由於聚胺基矽氧烷化合物與不同材料間均具有極佳的結合性,因此,當該基材為紗線時,無論該紗線的構成材料是一般人造纖維,例如聚酯、尼龍、纖維素纖維、嫘縈,或是天然纖維,例如棉、麻、毛等,或是已經過染整的有色紗線,均可與該無氟撥水層有良好的結合性,而得到具有極佳且持久的防撥水性的無氟撥水紗。
此外,值得一提的是,本發明該無氟撥水層並不會影響製得之該無氟撥水紗的表面特性或影響後續織成之織物的觸感,更特別的是,本發明該無氟撥水紗並不影響染整性,還可直接進行染整,於該無氟撥水層上進行染色而形成色紗,且於染整後得到的色紗也同時還可保有防撥水性質。因此,可不同傳統製作流程,於抽紗過程中即可完成撥水色紗之製作,而不需先將紗線或紡織品經過染整,再以浸泡或噴塗方式塗佈撥水劑後乾燥處理。不僅可縮短費時、耗能的製作工藝,更顛覆與解決傳統經過撥水處理之紡紗與織品無法進行染整與有效附著或經染整後撥水效果失效的問題。
接著,以下列具體例及比較例說明本發明該無氟撥水組成的製備,及無氟撥水層的防撥水性質。
具體例1
無氟撥水組成製備
首先,將3-氨基丙基三甲氧基矽烷(3-aminopropyltrimethoxysilane,AMEO) 加入含水量為0.01%的IPA(異丙醇,Isopropylalcohol),令該反應單體進行水解反應(hydrolysis)與縮合反應(condensation),而得到聚胺基矽氧烷化合物混合液。
上述水解縮和反應過程中,亦可添加酸或鹼,用以調整其PH值於2~14範圍。
接著以水為稀釋液,稀釋該聚胺基矽氧烷化合物混合液而得到一稀釋液,令該聚胺基矽氧烷化合物混合液的重量百分比為該稀釋液的5wt%,然後再加入與該稀釋液的重量比為1:10 (無氟撥水劑:稀釋液)的市售壓克力系無氟撥水劑(品名:XF-5020、廠牌:大金工業、固成分含量:10~15%),即可得到該無氟撥水組成。
無氟撥水布製備
以100%聚酯布為基材,將該基材浸潤於該具體例1製得的該無氟撥水組成中,之後將吸附該無氟撥水組成的基材經過壓吸、乾燥(25~300℃,至少3sec),得到表面形成有該無氟撥水層的無氟撥水布。
具體例2
該具體例2的無氟撥水組成及無氟撥水布的製備方法與該具體1大致相同,不同處在於該具體例2是以2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基矽烷((2-aminoethyl)-3-aminopropyl- trimethoxysilane,DAMO)反應單體進行水解聚合反應。
比較例1
該比較例1的無氟撥水組成及無氟撥水布的製備方法與該具體例1大致相同,不同處在於該比較例1是以水取代異丙醇進行水解與縮合反應而得到聚胺基矽氧烷化合物混合液。
比較例2
無氟撥水組成為市售的壓克力系無氟撥水劑(品名:XF-5020、廠牌:大金工業)。
無氟撥水布製備
該比較例2的無氟撥水布的製備是以100%聚酯布為基材,將該基材浸潤於該壓克力系無氟撥水劑(品名:XF-5020、廠牌:大金工業),之後將吸附該無氟撥水劑的基材經過壓吸、乾燥,得到表面形成有該無氟撥水層的無氟撥水布。
比較例3
該比較例3的無氟撥水組成為市售的壓克力系無氟撥水劑(品名:T50A-1、廠牌:森仁有限公司)。其無氟撥水布的製備與該比較例1相同。
接著,將前述製得的該等無氟撥水布分別經過水洗50次(水洗條件按照AATCC135)後進行撥水性測試,其結果如表1所示。
該撥水性測試結果是依據#fa011潑水紡織品驗證規範規範進行評估,其中: ISO 5:100,表示表面完全沒有濕潤。 ISO 4:90,表示表面稍有濕潤。 ISO 3:80,表示表面有分散水滴狀之濕潤。 ISO 2:70,表示表面大部分有濕潤。 ISO 1:50,表示表面全部均有濕潤。 ISO 0: 0,表示完全濕潤。
表1
<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 無氟撥水布 </td><td> 防潑水結果 </td></tr><tr><td> 具體例1 </td><td> ISO 5 </td></tr><tr><td> 具體例2 </td><td> ISO 5 </td></tr><tr><td> 比較例1 </td><td> ISO 0 </td></tr><tr><td> 比較例2 </td><td> ISO 1 </td></tr><tr><td> 比較例3 </td><td> ISO 1 </td></tr></TBODY></TABLE>
由前述表1的測試結果可知,利用本發明聚胺基矽氧烷化合物作為無氟撥水劑與基材的架橋劑,由於聚胺基矽氧烷化合物與不同材料間均具有極佳的結合性,因此,可具有極佳且持久的防撥水性。
無氟撥水紗製備
將Fiber chip(高分子粒子、聚酯粒)送入烘乾箱,經過壓出機入紡絲箱,再由紡嘴噴出,透過冷卻成絲後經捲取機捲成絲飾,透過伸撚機延伸四倍左右,繞於絲管上成為聚酯全延伸絲(FOY)、聚酯半延伸絲 (POY)、紡延絲(SOY)等,再經假撚過程即製成聚酯加工絲(DTY),且於前述紡絲過程中將該具體例1製得的該無氟撥水組成與紡絲過程中使用的紡絲油劑(FDY, POY, DTY)或化纖油劑或製棉油劑混合(10:1),即可得到無氟撥水紗。且該無氟撥水紗可先進行染整,使得紗線具有所需的顏色並同時保有防撥水效果,或是可先將紗線製成紡織品後再進行染整亦可有防撥水效果。
藉由將本發明的該無氟撥水組成與紡絲過程(FDY, POY, DTY)中使用的紡絲油劑或化纖油劑或製棉油劑混合(10:1),藉此除了可改善纖維加工過程中靜電的累積與增加纖維柔順平滑特性之外,還可同時賦予製得的纖維具有撥水的效果。
參閱圖1、2,圖1、2是利用前述該具體例1的無氟撥水組成製得之無氟撥水布,及將該無氟撥水布進一步經過染整後,再將前述經過染整的無氟撥水布經過水洗20次後,後進行撥水性測試(水洗條件按照AATCC135)進行的撥水性測試。由於纖維的染整處理為本領域技術人員所熟知,與此不另行說明。由圖1、2可明顯得知,該無氟撥水布無論是否經過染整,其防撥水性仍維持在ISO 5,顯示,本發明該防撥水紗/布無論是否經過染整,均可維持良好且持久的防撥水性。
綜上所述,本發明利用以聚胺基矽氧烷化合物作為無氟撥水劑與基材的架橋劑,由於聚胺基矽氧烷化合物與不同材料間均具有極佳的結合性,因此,本發明該無氟撥水層與各式基材均具有良好的結合性,而可令製得的該無氟撥水元件具有極佳且持久的防撥水性,此外,特別是,本發明該防撥水層不會影響染色性,因此,當應用於織物的防撥水處理時,可先製成防撥水紗後直接於該無氟撥水層上進行染色而形成色紗,不僅不會影響染整性且於染整後得到的色紗也同時還可保有防撥水性質,故確實可達成本發明之目的。
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,凡是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。
無
本發明之其他的特徵及功效,將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現,其中: 圖1是說明以本發明該無氟撥水組成製得之無氟撥水布的撥水性照片;及 圖2是說明以本發明該無氟撥水撥水組成製得之無氟撥水布經染整後的撥水性照片。
Claims (11)
- 一種無氟撥水組成,包含:無氟撥水劑、聚胺基矽氧烷化合物、水,且以該無氟撥水組成重量百分比為100wt%計,該聚胺基矽氧烷化合物的含量介於0.04~94.5wt%。
- 如請求項1所述的無氟撥水組成,其中,該聚胺基矽氧烷化合物是由具有氨基矽氧烷官能基團的反應單體,以含氧基或氫氧基的有機溶劑,經過水解反應及縮合反應後而得。
- 如請求項2所述的無氟撥水組成,其中,該具有胺基矽氧烷官能基團的反應單體選自3-氨丙基三甲氧基矽烷、3-氨丙基三乙氧基矽烷、2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基矽烷、三氨基官能基丙基三甲氧基矽烷、雙[3-(三乙氧基矽基)丙基]胺、二氨基烷基官能基矽氧烷、陽離子苯氨官能基矽烷、陽離子乙烯基苯氨官能基矽烷、2-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基矽烷、3-氨丙基甲基二乙氧基矽烷、3-脲丙基三乙氧基矽烷,或前述之一組合。
- 如請求項2所述,該含氧基或氫氧基的有機溶劑選自異丙醇、乙醇、甲醚、三丙烯乙二醇、聚氧乙烯烷基醚,或丙酮的其中至少一種,以該無氟撥水組成重量百分比為100wt%計,該含氧基或氫氧基的有機溶劑的含量總合介於0.5wt%~94wt%。
- 如請求項1所述的無氟撥水組成,其中,該無氟撥水劑選自無氟壓克力聚合系統、聚丙烯酸酯迷你乳液與有機矽烷溶膠系統及矽樹脂系統的其中至少一種。
- 如請求項1所述的無氟撥水組成,其中,以該無氟撥水組成重量百分比為100wt%計,該無氟撥水劑的含量介於5~20wt%。
- 一種無氟撥水元件,包括: 一基材;及 一無氟撥水層,形成於該基材表面,且該無氟撥水層是由如請求項1所述的無氟撥水組成為材料構成。
- 如請求項7所述的無氟撥水元件,其中,該基材選自無機材料、合成高分子材料,或天然高分子材料。
- 一種無氟撥水紗,包含一紗線及一無氟撥水層,其中,該無氟撥水層形成於該紗線表面,且是由如請求項1所述的無氟撥水組成為材料構成。
- 如請求項9所述的無氟撥水紗,還包含一形成該無氟撥水層上的染色層。
- 如請求項9所述的無氟撥水紗,其中,該紗線為色紗。
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