TWI753693B - 透氣防水不織布及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種透氣防水不織布藉由包括以下步驟的製造方法製造而成。對87至91重量份的聚酯、5至7重量份的撥水劑及3至6重量份的流促劑進行混練製程，以形成混合物，其中聚酯在溫度為270℃時具有介於350g/10min至1310g/10min間的熔融指數(MI)，且混合物在溫度為270℃時具有介於530g/10min至1540g/10min間的熔融指數。對混合物進行熔噴製程，使得流促劑揮發，以形成熔噴纖維。熔噴纖維具有纖維本體以及撥水劑，撥水劑配置於纖維本體的表面，且具有介於350nm至450nm間的粒徑(D90)。

Description

透氣防水不織布及其製造方法
本揭露內容是有關於一種不織布及其製造方法，且特別是有關於一種透氣防水不織布及其製造方法。
在紡織產業中，由於不織布可不經編織形成，因此與不織布相關的議題逐漸成為發展重點。此外，由於不織布具有製程時間短、產量高、成本低以及原料來源廣等優點，因此適合應用於消費市場。不織布的廣泛的定義可以是利用壓力形成或利用黏性來形成的布狀物。然而，不織布的製程可具有相當多的變化，且隨著製程方式的改變，不織布的性質亦會隨之改變。
隨著紡織產業日漸發展，業者開始開發具有透氣防水機能的不織布。一般而言，相較於熔噴製程，藉由電紡製程所形成不織布通常具有較細的纖維，也因此可具有較佳的透氣防水機能。然而，受限於電紡製程的設備，其相較於熔噴製程的生產速度較為緩慢。因此，如何藉由熔噴製程製造出具有良好的透氣防水機能的不織布為目前相當重要的議題。
本揭露內容提供一種透氣防水不織布以及一種透氣防水不織布的製造方法。本揭露的透氣防水不織布是藉由熔噴製程製造而成，且本揭露的透氣防水不織布可具有良好撥水性及耐水壓性。
根據本揭露一些實施方式，透氣防水不織布的製造方法包括以下步驟。對87重量份至91重量份的聚酯、5重量份至7重量份的撥水劑以及3重量份至6重量份的流促劑進行混練製程，以形成混合物，其中聚酯在溫度為270℃時具有介於350g/10min至1310g/10min間的熔融指數(MI)，且混合物在溫度為270℃時具有介於530g/10min至1540g/10min間的熔融指數。對混合物進行熔噴製程，使得流促劑揮發，以形成熔噴纖維，熔噴纖維具有纖維本體及撥水劑，且撥水劑配置於纖維本體上。
在本揭露一些實施方式中，熔噴製程的溫度介於250℃至275℃間。
在本揭露一些實施方式中，流促劑包括0.1重量份至6.0重量份的滑劑以及0.1重量份至6.0重量份的多元醇。
在本揭露一些實施方式中，多元醇包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、聚乙二醇或其組合。
在本揭露一些實施方式中，透氣防水不織布的製造方法更包括以下步驟。承接多條熔噴纖維。對承接後的多條熔噴纖維進行壓光製程，以形成透氣防水不織布。
根據本揭露另一些實施方式，透氣防水不織布是藉由透氣防水不織布的製造方法製造而成，其中撥水劑配置於纖維本體的表面，且撥水劑具有介於350nm至450nm間的粒徑(D90)。
在本揭露一些實施方式中，熔噴纖維的平均纖維直徑介於600nm至1700nm間。
在本揭露一些實施方式中，透氣防水不織布的平均孔徑介於1.5μm至2.0μm間。
在本揭露一些實施方式中，撥水劑僅附著於纖維本體的表面，且免於滲入纖維本體中。
在本揭露一些實施方式中，撥水劑包括二氧化矽氣凝膠，且二氧化矽氣凝膠的比表面積介於600m 2/g至800m 2/g間。
根據本揭露上述實施方式，藉由在透氣防水不織布的製造過程中添加流促劑，可使熔噴纖維具有低的纖維細度，從而使透氣防水不織布具有高的纖維分佈均勻度以及小的孔徑。如此一來，可使透氣防水不織布具有良好的耐水壓性。另一方面，藉由在透氣防水不織布的製造過程中添加撥水劑，可使透氣防水不織布具有良好的撥水性，且由於撥水劑是以合適的尺寸配置於纖維本體的表面，因此可良好地發揮其撥水性並使得透氣防水不織布提供良好的穿戴舒適性。
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，為了便於讀者觀看，圖式中各元件的尺寸並非依實際比例繪示。
本揭露內容提供一種透氣防水不織布及其製造方法。在透氣防水不織布的製造方法中，藉由添加流促劑以及撥水劑，透氣防水不織布可具有良好的撥水性以及耐水壓性。另一方面，由於撥水劑是以合適的尺寸配置於纖維本體的表面，因此可良好地發揮其撥水性並使得透氣防水不織布提供良好的穿戴舒適性。
第1圖繪示根據本揭露一些實施方式的透氣防水不織布的製造方法的流程圖。透氣防水不織布的製造方法包括步驟S10、S20、S30及S40。在步驟S10中，對聚酯、撥水劑及流促劑進行混練製程，以形成混合物。在步驟S20中，對混合物進行熔噴製程，以形成熔噴纖維。在步驟S30中，承接多條熔噴纖維。在步驟S40中，對承接後的多條熔噴纖維進行壓光製程，以形成本揭露的透氣防水不織布。在以下敘述中，將進一步說明上述各步驟。
首先，進行步驟S10，將87重量份至91重量份的聚酯、5重量份至7重量份的撥水劑以及3重量份至6重量份的流促劑均勻混合，並進行混練製程，以形成混合物。以上述試劑混合而成的混合物在溫度為270℃時具有介於530g/10min至1540g/10min間的熔融指數(Melt Index，MI)，使其於後續的熔噴製程期間可具有良好的流動性，從而使透氣防水不織布具有良好的耐水壓性。在一些實施方式中，混練製程的溫度可介於235℃至245℃間。
本揭露的聚酯用以作為透氣防水不織布中的熔噴纖維的主要原料。聚酯在溫度為270℃時具有介於350g/10min至1310g/10min間的熔融指數，以於後續的熔噴製程期間提供混合物一定的流動性。詳細而言，不同種類的聚脂可具有不同範圍的熔融指數。舉例而言，第一種類的聚酯在溫度為270℃時可具有介於350g/10min至450g/10min間的熔融指數，而第二種類的聚酯在溫度為270℃時可具有介於1210g/10min至1310g/10min間的熔融指數。在一些實施方式中，聚酯可例如是聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丙二酯(PPT)或聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)。
本揭露的撥水劑用以提供透氣防水不織布良好的撥水性。撥水劑具有介於350nm至450nm間的粒徑(D90)，以於混練製程期間均勻地分散於混合物中，從而提供透氣防水不織布良好的撥水性，並提供使用者穿戴舒適性。詳細而言，若撥水劑的粒徑大於450nm，其可能因無法均勻地分散於混合物中而難以提供良好的撥水性，並可能使透氣防水不織布具有顯著的顆粒感，無法提供使用者穿戴舒適性。在一些實施方式中，撥水劑可包括二氧化矽或二氧化矽氣凝膠，且在微觀尺度下，二氧化矽或二氧化矽氣凝膠的形狀可例如是球狀，從而具有低表面能以提供良好的撥水性。在一些實施方式中，二氧化矽或二氧化矽氣凝膠的比表面積可介於600m 2/g至800m 2/g間，以有利於強化其低密度、高孔隙率以及高疏水性等特性，從而提供透氣防水不織布良好的撥水性。
本揭露的流促劑用以提供透氣防水不織布良好的耐水壓性。詳細而言，流促劑可使前述混合物相較於聚酯具有較低的熔融指數，亦即，混合物相較於聚酯可具有較佳的流動性，使得混合物於後續的熔噴製程期間所形成的熔噴纖維可具有低的纖維細度，從而使得透氣防水不織布具有小的孔徑以提供透氣防水不織布良好的耐水壓性。如前所述，混合物在溫度為270℃時具有介於530g/10min至1540g/10min間的熔融指數。更詳細而言，當使用前述第一種類的聚酯形成混合物時，混合物在溫度為270℃時可具有介於530g/10min至630g/10min間的熔融指數，而當使用前述第二種類的聚酯形成混合物時，混合物在溫度為270℃時可具有介於1440g/10min至1540g/10min間的熔融指數。
在一些實施方式中，流促劑可包括0.1至6.0重量份的滑劑以及0.1至6.0重量份的多元醇。滑劑以及多元醇皆可使混合物具有良好的流動性，而多元醇更可提升滑劑與聚酯間的相容性。在一些實施方式中，多元醇可包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、聚乙二醇或其組合。在一些實施方式中，流促劑在溫度為250℃以上時容易揮發，而在溫度為250℃以下時可穩定地存在於混合物中。基於此特性，流促劑在混練製程期間(溫度小於250℃)可穩定地存在於混合物中，以使混合物具有良好的流動性，而其在後續的熔噴製程期間(溫度大於等於250℃)則會揮發，以避免殘留於透氣防水不織布中。
接著，進行步驟S20及S30，對前述混合物進行熔噴製程以形成熔噴纖維，並承接多條熔噴纖維。請參閱第2圖，其繪示根據本揭露一些實施方式的紡織設備10的示意圖。在一些實施方式中，紡織設備10可包括熔噴裝置12以及收集裝置14，其中熔噴裝置12可具有多個吐出孔13，且收集裝置14可具有承接網15。在一些實施方式中，收集裝置14更可具有吸風元件16，用於提供吸力以將熔噴纖維F引導至承接網15。在熔噴製程期間，混合物中的流促劑在熔噴製程期間會揮發，而剩餘的聚酯及撥水劑可透過熔噴裝置10的吐出孔13噴吐出來而形成熔噴纖維F，且熔噴纖維F可接著由收集裝置14的承接網15承接並收集。請參閱第3圖，其繪示第2圖的熔噴纖維F的局部放大示意圖。由熔噴裝置10所噴吐出的熔噴纖維F具有纖維本體B以及撥水劑W，且撥水劑W配置於纖維本體B上。在一些實施方式中，撥水劑W可附著於纖維本體B的表面。在較佳的實施方式中，撥水劑W可僅附著於纖維本體B的表面，且免於滲入纖維本體B中。需特別說明的是，本文中所述的「免於滲入纖維本體B中」是指「內嵌於纖維本體B的表面，並部分地由纖維本體B的表面裸露出來」(如第3圖所示)。
請回到第2圖。在一些實施方式中，熔噴製程的溫度可介於250℃至275℃間，從而確保混合物在熔噴製程期間具有足夠的流動性，並確保流促劑完全地揮發。在一些實施方式中，基於混合物具有良好的流動性，吐出孔13的孔徑可配置為約0.2mm，且吐出孔13的長度對孔徑的比值可配置為約20，從而有助形成具有低的纖維細度的熔噴纖維F。在一些實施方式中，熔噴纖維F的平均纖維直徑可介於600nm至1700nm間，以使所形成的透氣防水不織布具有高的纖維分佈均勻度以及小的孔徑，從而具有良好的耐水壓性。舉例而言，本揭露的透氣防水不織布可承受介於6000mmH 2O至8000mmH 2O的水壓。
在一些實施方式中，可透過調整熔噴製程的操作參數以使所形成的熔噴纖維F具有低的纖維細度。更具體而言，可透過調整熔噴製程的風溫、風壓、風量、纖維吐量以及吐出孔13與承接網15間的距離D1來使熔噴纖維F具有低的纖維細度。熔噴製程的各操作參數的具體範圍如表一所示。
表一
熔噴製程的操作參數
風溫 (℃) 風壓 (MPa)  風量 (m 3/min) 纖維吐量 (g/(hole*min)) 距離D1 (cm)
250~280 0.008~0.034 3.0~7.0 0.05~0.20 4~10
隨後，進行步驟S40，對承接後的多條熔噴纖維F進行壓光製程，以形成透氣防水不織布。在一些實施方式中，經壓光製程所形成的透氣防水不織布可具有介於1.5μm至2.0μm間的平均孔徑，從而提供透氣防水不織布良好的耐水壓性。在一些實施方式中，可透過調整壓光製程的操作參數以使所形成的透氣防水不織布具有小的孔徑。更具體而言，可透過調整壓光製程的上輪溫度、下輪溫度、輪間隙、線壓力以及線速度來使透氣防水不織布具有小的孔徑。壓光製程的各操作參數的具體範圍如表二所示。
表二
壓光製程的操作參數
上輪溫度 (℃) 下輪溫度 (℃) 輪間隙 (kg/cm) 線壓力 (mm) 線速度 (m/min)
25~160 25~160 >0.1 0~100 1.0~2.5
在完成上述步驟S10至S40後，便可形成本揭露的透氣防水不織布。請同時參閱第4圖以及第5圖，其中第4圖繪示根據本揭露一些實施方式的透氣防水不織布100的立體示意圖，且第5圖繪示第4圖的透氣防水不織布100的區域R的局部放大示意圖。整體而言，透氣防水不織布100是由多條熔噴纖維F所構成，其中每一條熔噴纖維F具有纖維本體B以及撥水劑W，且撥水劑W配置於纖維本體B的表面。由於撥水劑W是以合適的尺寸配置於纖維本體B的表面，因此可良好地發揮其撥水性並使得透氣防水不織布100提供良好的穿戴舒適性。另外，由於熔噴纖維F具有低的纖維細度，因此可使透氣防水不織布100具有高的纖維分佈均勻度。此外，由於透氣防水不織布100具有小的孔徑，因此可提供透氣防水不織布100良好的耐水壓性。
在以下敘述中，將列舉本揭露多個實施例的透氣防水不織布以及比較例的不織布來進行各種測試以驗證本揭露的功效。各實施例的透氣防水不織布及比較例的不織布的相關說明如表三所示。
表三
混練製程期間各試劑的添加量 (重量份) 聚酯熔融指數 (g/10min) 不織布重量 (gsm)
聚酯 撥水劑 流促劑
比較例1 100 0 0 350 40
實施例1 89 6 5 350 40
實施例2 89 6 5 1310 40
實施例3 89 6 5 1310 25
實施例4 89 6 5 1310 15
在本實驗例中，對用以形成各實施例及比較例的混合物(即由聚酯、撥水劑以及流促劑經混練製程而形成的混合物)進行熔融指數的量測，並對各實施例及比較例進行纖維細度、孔徑以及撥水度的量測。應瞭解到，熔融指數的量測是使用測試方法ASTM D1238；纖維細度的量測是使用掃描式電子顯微鏡(SEM)進行判讀；孔徑的量測是使用孔隙度分析儀(porosimeter，由Porous Material Inc.公司提供)進行判讀；撥水度的量測是使用測試方法ASTM-D583-54。各量測結果如表四所示。
表四
混合物熔融指數 (g/10min) 熔噴纖維平均纖維直徑 (nm) 不織布平均孔徑 (μm) 不織布撥水度
比較例1 350 2000 --- 0
實施例1 530 1700 1.6 90~100
實施例2 1540 1270 1.65 90~100
實施例3 1540 740 1.86 90~100
實施例4 1540 780 1.83 90~100
由各量測結果可知，當於混練製程期間添加流促劑時，可使由聚酯、撥水劑及流促劑混合而成的混合物相較於聚酯具有較高的熔融指數，從而具有較高的流動性，也因此可形成具有低的纖維細度(小於2000nm)的熔噴纖維以及具有小的孔徑(小於2μm)的透氣防水不織布。另一方面，當於混練製程期間添加撥水劑時，透氣防水不織布的撥水度可介於90至100間，顯示具有良好的撥水性。
根據本揭露上述實施方式，藉由在透氣防水不織布的製造過程中添加流促劑，可使熔噴纖維具有低的纖維細度，從而使透氣防水不織布具有高的纖維分佈均勻度以及小的孔徑。如此一來，可使透氣防水不織布具有良好的耐水壓性。另一方面，藉由在透氣防水不織布的製造過程中添加撥水劑，可使透氣防水不織布具有良好的撥水性，且由於撥水劑是以合適的尺寸配置於纖維本體的表面，因此可良好地發揮其撥水性並使得透氣防水不織布提供良好的穿戴舒適性。
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。
100:透氣防水不織布 10:紡織設備 12:熔噴裝置 13:吐出孔 14:收集裝置 15:承接網 16:吸風元件 D1:距離 F:熔噴纖維 B:纖維本體 W:撥水劑 R:區域 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些實施方式的透氣防水不織布的製造方法的流程圖； 第2圖繪示根據本揭露一些實施方式的紡織設備的側視示意圖； 第3圖繪示第2圖的熔噴纖維的局部放大示意圖； 第4圖繪示根據本揭露一些實施方式的透氣防水不織布的立體示意圖；以及 第5圖繪示第4圖的透氣防水不織布的區域R的局部放大示意圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
S10~S40:步驟

Claims (10)

  1. 一種透氣防水不織布的製造方法，包括： 對87至91重量份的聚酯、5至7重量份的撥水劑以及3至6重量份的流促劑進行混練製程，以形成混合物，其中所述聚酯在溫度為270℃時具有介於350g/10min至1310g/10min間的熔融指數(MI)，且所述混合物在溫度為270℃時具有介於530g/10min至1540g/10min間的熔融指數；以及 對所述混合物進行熔噴製程，使得所述流促劑揮發，以形成熔噴纖維，所述熔噴纖維具有纖維本體以及所述撥水劑，且所述撥水劑配置於所述纖維本體上。
  2. 如請求項1所述的透氣防水不織布的製造方法，其中所述熔噴製程的溫度介於250℃至275℃間。
  3. 如請求項1所述的透氣防水不織布的製造方法，其中所述流促劑包括0.1重量份至6.0重量份的滑劑以及0.1重量份至6.0重量份的多元醇。
  4. 如請求項3所述的透氣防水不織布的製造方法，其中所述多元醇包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、聚乙二醇或其組合。
  5. 如請求項1所述的透氣防水不織布的製造方法，更包括： 承接多條所述熔噴纖維；以及 對承接後的多條所述熔噴纖維進行壓光製程，以形成所述透氣防水不織布。
  6. 一種透氣防水不織布，藉由如請求項1至5任一者所述的透氣防水不織布的製造方法製造而成，其中所述撥水劑配置於所述纖維本體的表面，且所述撥水劑具有介於350nm至450nm間的粒徑(D90)。
  7. 如請求項6所述的透氣防水不織布，其中所述熔噴纖維的平均纖維直徑介於600nm至1700nm間。
  8. 如請求項6所述的透氣防水不織布，其中所述透氣防水不織布的平均孔徑介於1.5μm至2.0μm間。
  9. 如請求項6所述的透氣防水不織布，其中所述撥水劑僅附著於所述纖維本體的所述表面，且免於滲入所述纖維本體中。
  10. 如請求項6所述的透氣防水不織布，其中所述撥水劑包括二氧化矽氣凝膠，且所述二氧化矽氣凝膠的比表面積介於600m 2/g至800m 2/g間。
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