TWI725229B

TWI725229B - 織物表面處理用聚酯組成物及使用其之積層體

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Publication number: TWI725229B
Application number: TW106131358A
Authority: TW
Inventors: 芮祥鵬; 朱建嘉; 郭霽慶; 陳禹皓; 詹皓惟
Original assignee: 台北智慧材料股份有限公司
Priority date: 2017-09-13
Filing date: 2017-09-13
Publication date: 2021-04-21
Also published as: TW201915046A

Abstract

本發明提供一種織物表面處理用聚酯組成物及使用其之積層體。該聚酯組成物包括：聚酯共聚物及可溶解該聚酯共聚物的溶劑，其中該聚酯共聚物係由二酸成分、二醇成分以及具有2個官能基以上的多官能基成分進行酯化反應後的反應生成物再與單胺基成分反應而得。

Description

織物表面處理用聚酯組成物及使用其之積層體

本發明係關於一種聚酯組成物及該聚酯組成物形成之積層體，特別是關於一種織物表面處理用聚酯組成物及使用該聚酯組成物形成之積層體。

聚酯纖維為重要的人造纖維之一，也是衣物常使用的纖維之一，亦可與棉混紡改善聚酯纖維的特性，可藉由改質聚酯本身或表面處理的方式，進一步改變聚酯纖維的特性，可更廣泛地應用聚酯纖維。

改質聚酯的方法，例如美國專利US5436056，揭露高分子量的脂肪族聚酯的製造方法及其膜，使用二醇、脂肪族二羧酸及3或4官能基的化合物反應所得之聚醇後，再與少量聚異氰酸酯反應，改質聚酯，其中3或4官能基的化合物的使用係為了增加交聯度、增加分子量，聚異氰酸酯的使用係為了增加熔融黏度及提高重量平均分子量對數量平均分子量的比Mw/Mn(亦即PDI)。再者，例如中華民國專利TW I443124，揭露改質聚酯，先使用二醇、二羧酸及3官能基支化劑反應後再與少量二胺進行縮聚反應得到改質聚酯，其具有形狀記憶功能，其中二胺的使用係藉由醯胺鍵的形成，提高親水性，以及提高聚酯的可撓性。但是使用二胺(例如於TW I443124中使用己二胺(HMDA))，雖可增加氫鍵、降低交聯性，提高流動性，缺點是製程條件非常侷限，具體地稍微有攪拌、溫度、時間、催化劑的差異，非常容易造成下料困難，再者二胺除了可降低交聯度，卻也同時發生鏈延長(chain extender)的效果，使一端的胺基進行降解交聯度的反應發生後，接著另一端胺基又發生重新再聚合的反應。

又例如美國公開專利US2003/0055206，揭露熔點被控制的聚酯及使用該聚酯所形成的纖維，說明使用多官能基的酸、酸酐、醇或其混合物之支化劑，以增加熔融強度，反應中使用胺化合物，因聚酯醯胺具有良好的黏合纖維性質及染色特性，胺化合物的添加比例可達20莫耳%。

然而，上述改質聚酯的應用，適合於熔融方式成形為所期望的膜、纖維等，又例如應用聚酯醯胺於熱熔膠等，關於可分散於水溶液的聚酯，例如日本公開專利特公昭58-34826號公報，揭露改質聚酯的水溶性塗料，使用聚酯聚醇與脂肪族四羧酸反應所得之聚酯聚酸，再與二胺反應，得到改質聚酯樹脂後，使其形成鹽而形成水性組成物，其係應用作為具有耐熱性、電絕緣性、可撓性佳的電性絕緣塗膜，不適合本發明的織物表面處理的應用。

傳統聚酯的分子量太大，不適合作為塗佈組成物，熔點太高不適合應用於低溫熱塑性的材料。先前專利文獻(TW I443124)雖然揭露具有形狀記憶的改質聚酯，然而因為該改質聚酯屬於聚酯醯胺，提供高親水性，且不溶於一般的溶劑，不適合作為塗佈用組成物、也不適合應用於作為含浸溶液，此外該改質聚酯的合成，使用二胺，容易導致降低機械強度及凝膠化的問題。

因此，產業上亟需賦予聚酯纖維更多特性的織物表面處理用組成物(或溶液塗料)，可容易地藉由塗佈法或含浸法，在織物表面形成塗層，賦予聚酯纖維或織物(或布料)所期望的物理及化學性質。

鑒於上述之發明背景，為了符合產業上之要求，本發明之目的之一在於提供一種聚酯型表面處理用組成物，亦即織物表面處理用聚酯組成物，利用作為塗佈劑或含浸處理劑，藉由塗佈或含浸的方法，對織物進行改質，得到所期望的熱塑性質及機械性質。具體地，藉由使用具有多官能基的化合物，產生支鏈結構，提高交聯度及分子量，同時使用單胺基的化合物，特別是胺基酸，降低交聯度、降低分子量及增加流動性，不會發生如添加二胺造成的鏈延長，控制多官能基的化合物及單胺基的化合物的比例，可得到具有適當的機械強度、硬度、熱可塑性及溶劑溶解性的聚酯。

此外，由於本發明的積層體係藉由織物表面上的聚酯塗層，達到積層體(織物)的熱塑形，因此期望聚酯的熱塑形時間長，以提供適當的塑形操作時間。具體地，例如聚酯的熱塑形時間至少為30秒以上，50秒以上較理想，1~2分鐘更理想。所以，從提高聚酯的熱塑形時間的觀點，本發明藉由使用1種或1種以上的二酸成分、1種或1種以上的二醇成分或者使用不對稱的結構，減緩結晶速度，而使熱塑形時間變長。

再者，本發明之目的之一在於一種積層體，使用本發明的織物表面處理用聚酯組成物，在3D織物(3D fabric或spacer fabric)形成塗層而構成積層體，該積層體可為熱可塑的支持構件或固定構件，具體地，例如骨折部位的固定構件或脊椎的支持構件等。

為了達到上述目的，根據本發明一實施態樣，揭露一種織物表面處理用聚酯組成物，至少包括聚酯共聚物，其中該聚酯共聚物係由1種或1種以上的二酸成分、1種或1種以上的二醇成分以及具有2個官能基以上的多官能基成分進行酯化反應後的反應生成物再與單胺基成分反應而得，或者該反應生成物再與單胺基成分及醇反應而得，對該二酸成分為1莫耳時，該二醇成分為1.1~2.5莫耳，該多官能基成分為0.01~0.1莫耳，該單胺基成分為0.005~0.05莫耳，該聚酯共聚物的熔點為50~90℃的範圍，重量平均分子量為40,000~100,000的範圍，其中該二酸成分係來自碳原子數5~12的直鏈狀或支鏈狀具有至少2個羧基的酸，該二醇成分係來自碳原子數2~10的直鏈狀或支鏈狀具有至少2個羥基的醇。

再者，根據本發明另一實施態樣，揭露一種積層體，包括：一基布及覆蓋該基布的塗層，其中該基布為不織布、針織布或立體織物，該塗層係將上述本發明的織物表面處理用聚酯組成物藉由塗佈法或含浸法形成於該基布的表面後乾燥所構成。

根據本發明的織物表面處理用聚酯組成物，可應用於各種織物，例如具備多功能或多機能性之形狀記憶3D網布或3D織物，藉由塗佈法或含浸法，形成積層體，作為例如骨折、脊椎等的固定裝置或支持裝置。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合具體的較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。於本說明書，一要素或組成包含於及/或為選自一所述的要素或組成的所成群中，應被理解為該要素或組成可為一種或以上的所述的要素或組成，或者可選自2種或以上的所述的要素或組成所成群。再者，此處所述之要素及/或組成物的特徵、裝置或方法，在不脫離本發明的精神及要旨下，無論是否在本說明書有明示或暗示，可任意地組合。

於本發明的第一實施態樣，提供一種織物表面處理用聚酯組成物，包括：聚酯共聚物及可溶解該聚酯共聚物的溶劑，其中該聚酯共聚物係由1種或1種以上的二酸成分、1種或1種以上的二醇成分以及具有2個官能基以上的多官能基成分進行酯化反應後的反應生成物再與單胺基成分反應而得，對該二酸成分為1莫耳時，該二醇成分為1.1~2.5莫耳，該多官能基成分為0.01~0.1莫耳，該單胺基成分為0.005~0.05莫耳，該聚酯共聚物的熔點為50~90℃的範圍，重量平均分子量為40,000~100,000的範圍。

於一實施例，該1種或1種以上的二醇成分為2種二醇成分時，該2種二醇成分的混合比例為85：15~15：85的莫耳比

於一實施例，上述之溶劑可為甲基乙基酮(MEK)或丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)、乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸、γ-丁內酯，從不殘留刺激性味道在織物上，又符合大量生產的環保規範的觀點，較理想為甲基乙基酮(MEK)或丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)，該溶劑對該聚酯共聚物100重量份而言為100重量份以上，例如溶劑為織物表面處理用聚酯組成物的80~20重量%，亦即聚合物的濃度為20~80重量%。再者，溶劑的沸點為50~200℃，從生產性的觀點，較理想150℃以下，更理想為100℃以下。

於一實施例，多官能基成分可為具有複數個羥基的醇類或具有複數個羧基的羧酸、酸酐或其混合物，或者上述的混合物，較理想為醇類或羧酸類。具有複數個羥基的醇類，例如三羥甲基丙烷、甘油、季戊四醇等。具有複數個羧基的羧酸(或酸酐)，例如1,2,4-苯三羧酸(trimellitic acid)、1,2,4,5-苯四羧酸(pyromellitic acid)、均苯三羧酸(trimesic acid)等。

於一實施例，二酸成分為碳數6~18的直鏈狀或支鏈狀脂肪族二酸，直鏈狀脂肪族二酸具體地例如戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸等，支鏈狀脂肪族二酸例如為上述二酸所具有的烷基為支鏈狀烷基或者烷基上的氫原子被烷基取代者。

於一實施例，二醇成分為碳數2~10的二醇，具體地例如乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、庚二醇、辛二醇、壬二醇、癸二醇等。二醇成分對二酸成分的莫耳比，可為1：1~3：1，較理想為1.01：1~2.5：1，更理想為1.1：1~2.5：1。再者，二酸成分、二醇成分以及具有2個官能基以上的多官能基成分進行酯化反應後的反應生成物，可再與單胺基成分進行反應，或者再與單胺基成分及少量的二醇成分(第2次添加)進行反應，此時的二醇成分，例如可為乙二醇或碳原子數2以上的二醇，此時少量的二醇成分的量，例如對原本所添加(第1次添加)的二醇成分1莫耳而言為0.11~0.22莫耳，此時依據反應的條件，第2次添加的二醇成分可參與反應，亦可不參與反應作為溶劑用，亦即添加單胺基成分及少量的二醇成分(第2次添加)後反應一指定時間後，再進行減壓的縮聚反應。

於一實施例，單胺基成分，例如為單官能基醇、單官能基胺、雙官能基醇，具體地例如丙胺酸(alanine)、乙醇胺、胺基己酸、甘胺酸、苯丙胺酸、3-(2-胺基乙基)酚、2-胺基-6-甲基庚烷、4-胺基-2,2,6,6-四甲基哌啶(piperidine)、(3-胺基-1-甲基丙基)二甲基胺等。

再者，於一實施例，組成物中，溶劑為甲基乙基酮(MEK)或丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)，該二酸成分為己二酸或癸二酸，該二醇成分為乙二醇，該多官能基成分為均苯三羧酸，該單胺基成分為丙胺酸(alanine)、乙醇胺或胺基己酸。

於一實施例，組成物中，該溶劑為甲基乙基酮(MEK)或丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)，該二酸成分為癸二酸，該二醇成分為乙二醇，該多官能基成分為均苯三酸，該單胺基成分為胺基己酸。

再者，進行酯化反應時，可使用例如二氧化鍺(GeO₂)、三氧化二銻(Sb₂O₃)等的金屬氧化物，作為催化劑。

於應用上述之織物表面處理用聚酯組成物，聚酯組成物在溫度60~80℃的範圍下的黏度為50~2000cp的範圍。

於一實施例，該聚酯共聚物的熔點為50~80℃的範圍，該溶劑的沸點為100℃以下。

於一實施例，該聚酯共聚物的根據ASTM D2240之蕭氏硬度為55D以上，60D以上較理想，通常為80D以下，70D以下較理想。

於一實施例，該聚酯共聚物的根據ASTM D638的抗拉強度為15MPa以上，20MPa以上較理想，通常為50MPa以下，30MPa以下較理想。

於本發明的第二實施態樣，提供一種積層體，包括：一基布及覆蓋該基布的塗層，其中該基布為不織布、針織布或立體織物，該塗層係將上述之織物表面處理用聚酯組成物，形成一塗膜於該基布的表面後乾燥所構成。

形成該塗膜的方法，包括例如滾輪塗佈法、凹版塗佈法、棒塗法、印刷法、噴塗法、旋轉塗佈法、浸漬法、加壓含浸法、負壓含浸法、狹縫塗佈法等。乾燥方法，例如在80~200℃的溫度下，依據選擇的溶劑適當地決定乾燥溫度，藉由吹熱風、加熱板、烤箱、紅外線加熱器等。

加壓含浸法(impregnation)，例如將基布(例如立體織物等)浸泡在聚酯溶液裡面，藉由壓縮空氣，施加一個正壓力，使塗佈液壓入纖維。再者，含浸法，例如將基布(例如立體織物等)浸泡在聚酯組成物(塗佈液)中，利用滾輪進行壓淅，使聚酯組成物壓入網布纖維內。負壓含浸法，例如將網布浸泡在聚酯組成物(塗佈液)中，抽真空施加一個負壓，將網布纖維空氣抽掉，使聚酯組成物被吸入纖維中。

基布，例如為不織布、針織布、立體織物等。具體地，例如立體織物(3D fabric；spacer fabric；厚度3~20mm)，可依據應用的領域，適當地決定立體織物的孔洞及厚度大小。

於一實施例，上述之積層體之熱塑形溫度為50~80℃的範圍。

於一實施例，上述之積層體中聚酯共聚物的根據ASTM D2240之蕭氏硬度為55D以上，60D以上較理想。

於一實施例，上述之積層體中聚酯共聚物的根據ASTM D638的抗拉強度為15MPa以上，20MPa以上較理想。

於一實施例，上述之積層體之根據ASTM D790的抗折強度為50kgf/cm²以上。

以下提供範例進一步說明本發明，以便理解本發明的要旨，但不是用以限制本發明的範圍。

範例一

混合乙二醇(429.66g)、均苯三羧酸(13.09g)及癸二酸(700g)，在約230℃下(1大氣壓力下)氮氣環境中進行酯化反應2.5小時，再添加胺基己酸(15.28g)及乙二醇(50g)，於約250℃的溫度、約1torr壓力下反應，得到聚酯顆粒。

將所得之聚酯顆粒，溶解於上述溶劑中，得到固體成分濃度5~25重量%的聚酯組成物。

根據本發明，可提供織物表面處理用聚酯組成物，可應用於各種織物，例如具備多功能或多機能性之形狀記憶3D網布或3D織物，藉由塗佈法或含浸法，形成積層體，作為例如骨折、脊椎等的固定裝置或支持裝置。

以上雖以特定實施例說明本發明，但並不因此限定本發明之範圍，只要不脫離本發明之要旨，熟悉本技藝者瞭解在不脫離本發明的意圖及範圍下可進行各種變形或變更。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。

Claims

一種織物表面處理用聚酯組成物，至少包括聚酯共聚物，其中該聚酯共聚物係由1種或1種以上的二酸成分、1種或1種以上的二醇成分以及具有2個官能基以上的多官能基成分進行酯化反應後的反應生成物再與單胺基成分反應而得，或者該反應生成物再與單胺基成分及醇反應而得，對該二酸成分為1莫耳時，該二醇成分為1.1~2.5莫耳，該多官能基成分為0.01~0.1莫耳，該單胺基成分為0.005~0.05莫耳，該聚酯共聚物的熔點為50~90℃的範圍，重量平均分子量為40,000~100,000的範圍，其中該二酸成分係來自碳原子數5~12的直鏈狀或支鏈狀具有至少2個羧基的酸，該二醇成分係來自碳原子數2~10的直鏈狀或支鏈狀具有至少2個羥基的醇，且該多官能基成分為具有複數個羥基的醇類或具有複數個羧基的羧酸或其衍生物。
如申請專利範圍第1項所述之織物表面處理用聚酯組成物，更包括：可溶解該聚酯共聚物的溶劑，其中該溶劑為選自甲基乙基酮(MEK)、丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)、乙酸乙酯、乙酸甲酯、γ-丁內酯所成群的至少1種。
如申請專利範圍第2項所述之織物表面處理用聚酯組成物，其中該溶劑為甲基乙基酮(MEK)或丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)，該溶劑對該聚酯共聚物100重量份而言為100重量份以上。
如申請專利範圍第1項所述之織物表面處理用聚酯組成物，其中該具有複數個羥基的醇類為三羥甲基丙烷、甘油或季戊四醇，該具有複數個羧基的羧酸類或其衍生物為均苯三羧酸。
如申請專利範圍第1項所述之織物表面處理用聚酯組成物，其中該聚酯共聚物係由1種或1種以上的二酸成分、1種或1種以上的二醇成分以及具有2個官能基以上的多官能基成分進行酯化反應後的反應生成物再與單胺基成分及醇反應而得的情況，該醇為碳數2~10的二醇。
如申請專利範圍第2項所述之織物表面處理用聚酯組成物，其中該溶劑為甲基乙基酮(MEK)或丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)，該二酸成分為己二酸或癸二酸，該二醇成分為乙二醇，該多官能基成分為均苯三酸，該單胺基成分為丙胺酸(alanine)、乙醇胺或胺基己酸。
如申請專利範圍第2項所述之織物表面處理用聚酯組成物，其中該溶劑為甲基乙基酮(MEK)或丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)，該二酸成分為癸二酸，該二醇成分為乙二醇，該多官能基成分為均苯三羧酸，該單胺基成分為胺基己酸。
如申請專利範圍第1項所述之織物表面處理用聚酯組成物，其中進行酯化反應時，使用金屬氧化物作為催化劑。
如申請專利範圍第2或3項所述之織物表面處理用聚酯組成物，其溫度60~80℃的範圍下的黏度為50~2000cp的範圍。
如申請專利範圍第2項所述之織物表面處理用聚酯組成物，其中該聚酯共聚物的熔點為50~80℃的範圍，該溶劑的沸點為100℃以下。
一種積層體，包括：一基布及覆蓋該基布的塗層，其中該基布為不織布、針織布或立體織物，該塗層係將如申請專利範圍第1項至第10項所述之織物表面處理用聚酯組成物，形成一塗膜於該基布的表面後乾燥所構成，其中該織物表面處理用聚酯組成物至少包括聚酯共聚物。
如申請專利範圍第11項所述之積層體，其熱塑形溫度為50~80℃的範圍。
如申請專利範圍第11項所述之積層體，其中聚酯共聚物根據ASTM D2240所測量的蕭氏硬度為55D以上。
如申請專利範圍第11項所述之積層體，其中聚酯共聚物根據 ASTM D638所測量的抗拉強度為15MPa以上。
如申請專利範圍第11項所述之積層體，其根據ASTM D790的抗折強度為50kgf/cm²以上。
如申請專利範圍第1項所述之織物表面處理用聚酯組成物，其中該1種或1種以上的二醇成分為2種二醇成分時，該2種二醇成分的混合比例為85：15~15：85的莫耳比。