TWI764382B

TWI764382B - 複合式紡織製品

Info

Publication number: TWI764382B
Application number: TW109140556A
Authority: TW
Inventors: 張誌宇
Original assignee: 儀城企業股份有限公司
Priority date: 2017-10-03
Filing date: 2017-10-03
Publication date: 2022-05-11
Also published as: TW202120765A

Abstract

本發明揭露一種複合式紡織製品，包括一聚醯胺織物層以及一聚醯胺薄膜層。聚醯胺薄膜層與聚醯胺織物層黏合。聚醯胺薄膜層的平均孔徑介於10至150 μm。

Description

複合式紡織製品

本發明是關於一種紡織製品，特別是一種具有透濕性及防水性且符合環保與經濟效益的複合式紡織製品。

時代進步，從簡易的針織布、梭織布，到近年來開發的機能性布料、環保性纖維等，逐漸成熟的科技水平，造就傳統紡織業的轉型，隨著高科技研發的快速腳步，紡織製品品質提升及多功能性已成為此領域的技術人員開發紡織製品的重要課題。

透濕排汗是將氣態（例如濕氣）或液態（例如汗水）的水分從肌膚傳送到成衣外表面並讓其蒸發之過程。因此，透濕排汗是體能活動期間可最大化穿著者舒適度的一個重要因素。而「透濕性」是指在運動時身體釋放的蒸氣，會經由布料上薄膜孔洞穿透，揮發至外部環境而達到降溫的效果，以及維持絕佳的舒適與乾爽。

另外，「防水性」是指布料具有抵擋水分從外部環境穿透至內部環境（例如肌膚）的能力，此布料通常是在布料表面以聚胺酯（polyurethane，PU）、熱塑性聚胺酯（thermoplastic polyurethane，TPU）、聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene，PTFE）等材料塗佈或以軟膠膜形式進行貼合加工而成。然而，熱塑性聚胺酯（TPU）會隨著時間而劣化，且在與不同的尼龍織物貼合上，其界面強度不足，以及關鍵原料來自於國外，因此往往無法符合國內對於生產高階功能性薄膜的需求。

此外，習知具有透濕性及防水性的紡織製品材料（例如PU、TPU及PTFE）有無法回收再利用而不符環保與經濟效益的缺點，例如TPU有經過全氟化合物PFCs撥水處理，會對環境及人體造成傷害，環保性不佳。另一方面，本領域的技術人員在增進透濕性及防水性的紡織製品開發上亦遇到了瓶頸。因此，若能開發出一種具有優異的透濕性及防水性且符合環保與經濟效益的複合式紡織製品，將會對此領域的技術帶來相當大的突破。

本發明的目的為提供一種複合式紡織製品。相較於先前技術，本發明的複合式紡織製品具有優異的透濕性及防水性，且複合式紡織製品的材料可回收再利用，符合環保與經濟效益。

於是本發明提供一種複合式紡織製品，包括一聚醯胺（polyamide，PA）織物層以及一聚醯胺薄膜層。聚醯胺薄膜層與聚醯胺織物層黏合，聚醯胺薄膜層的平均孔徑介於10至150 μm。

在一實施例中，聚醯胺薄膜層的孔隙率介於10至20%。

在一實施例中，聚醯胺薄膜層的厚度介於0.01至0.1 mm。

在一實施例中，聚醯胺織物層的厚度介於0.1至0.3 mm。

在一實施例中，聚醯胺薄膜層包含有一共聚物材料，共聚物材料包含聚醯胺段以及聚醚段。

在一實施例中，共聚物材料具有下列通式(I)的結構：

(I)。 R₁ 、R₂ 及R₃ 係分別為獨立之烴基，x、y、z為各自獨立的正整數。

在一實施例中，烴基係為碳數1~20之飽和的直鏈烴基、碳數1~20之不飽和的直鏈烴基、碳數1~20之飽和的支鏈烴基、或碳數1~20之不飽和的支鏈烴基。

在一實施例中，複合式紡織製品的透濕度介於4,000至10,000 g/m² /24 hrs。

在一實施例中，聚醯胺薄膜層的透濕度介於6,000至120,000 g/m² /24 hrs。

在一實施例中，複合式紡織製品的靜壓水頭值介於30,000至32,000 mmH₂ O。

在一實施例中，黏合是藉由反應型聚胺酯熱熔膠（polyurethane reactive hot melt adhesives，PUR）來進行。

綜上所述，本發明的功效在於，複合式紡織製品在使用時，具有水分子的第一流體（亦即水蒸氣）會依序穿透聚醯胺薄膜層及聚醯胺織物層至一外部環境，而具有水分子的第二流體（亦即液態水）則無法穿透聚醯胺織物層及聚醯胺薄膜層至一內部環境。因此，本發明的複合式紡織製品具有優異的透濕性及防水性。並且，本發明的複合式紡織製品因採用聚醯胺的材料，故可回收再利用，符合環保與經濟效益。

以下將參照相關圖式，說明依據本發明複合式紡織製品的實施例，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

本發明提供第一實施例，係為複合式紡織製品。以下將以實施例及實驗例來說明本發明複合式紡織製品的特徵及物化性質。

請參照圖1A，是本發明第一實施例的複合式紡織製品的示意圖。如圖中所示，複合式紡織製品1包括一聚醯胺織物層11以及一聚醯胺薄膜層12。聚醯胺薄膜層12與聚醯胺織物層11黏合。聚醯胺薄膜層12具有複數個微孔洞，該些微孔洞的平均孔徑介於10至150 μm。

在本實施例中，聚醯胺織物層11的厚度介於0.1至0.3 mm。例如，聚醯胺織物層11的厚度可為0.15 mm、0.2 mm、0.22 mm、或0.25 mm；聚醯胺薄膜層的孔隙率可介於10至20%。特別地，聚醯胺織物層11可為由任何尼龍纖維所製成的製品。另外，在本實施例中，聚醯胺薄膜層12的厚度可介於0.01至0.1 mm。例如，聚醯胺薄膜層12的厚度可為0.02 mm、0.04 mm、0.06 mm、或0.08 mm。聚醯胺薄膜層12與聚醯胺織物層11黏合可以藉由反應型聚胺酯熱熔膠（PUR）來進行，但本發明並不以此為限。

請參考圖1B，是圖1A所示的複合式紡織製品1於實際使用時的示意圖。若以複合式紡織製品1是人體穿著用的衣物為例，聚醯胺織物層在實際使用時，複合式紡織製品1的聚醯胺薄膜層12是較靠近該穿著衣物的人體體表。相對地，複合式紡織製品1的聚醯胺織物層11則較為遠離該穿著衣物的人體體表，而與外界的大氣較為接近。因此這裡將聚醯胺織物層11以外的空間界定為外部環境O，而將聚醯胺薄膜層12與該穿著衣物的人體體表之間的空間界定為內部環境I。

本實施例的複合式紡織製品1具有透濕的效果。人體體表會因活動流汗而散發出具有水分子的水蒸氣，因此在穿著以複合式紡織製品1製成的衣物時，人體體表與聚醯胺薄膜層12之間的內部環境I相較於外部環境O，其相對濕度較高。因此在複合式紡織製品1（即該人體所穿著的衣物）的相對兩側的內部環境I與外部環境O之間即具有水蒸氣的壓力差。如此一來，水蒸氣（具有水分子的第一流體F1）中的水分子即會由相對濕度較高的內部環境I經由聚醯胺薄膜層12上的微孔洞沿著灰色箭頭方向依序穿透聚醯胺薄膜層12及聚醯胺織物層11至外部環境O。另外，本實施例的聚醯胺薄膜層12亦具有親水性，故亦可於吸收（absorption）水分子後藉由擴散（diffusion）方式將水分子傳遞至聚醯胺織物層11，最後將其蒸發至外界環境O，以完成放濕（desorption）。

再者，本實施例的複合式紡織製品1也同時具有防水的效果。外界環境O中雨水或雪水（即具有水分子的第二流體F2），其水分子為液態，因此在穿著以複合式紡織製品1製成的衣物時，雨水或雪水是無法沿著白色箭頭方向穿透聚醯胺薄膜層12的微孔洞而至內部環境I。因此，複合式紡織製品1具有防水的效果。

再者，由於本實施例的複合式紡織製品1係為聚醯胺材質，可以透過物理或化學方法回收利用，重新後加工處理成聚醯胺塑粒，滿足後端抽絲、射出等製程的再利用，減少廢棄物的排放，有利於生態環境保護。

此外，請參考圖1C，在另一實施態樣中，本實施例的複合式紡織製品1也可以依照使用者或製造者的實際需求，與具有其他功能的織物層2搭配，例如防風或保暖等。而此種額外的織物層2可以如圖1C中所示依需要設置在聚醯胺薄膜層12遠離聚醯胺織物層11的一側（即靠近內部環境I的一側）。或者，此種額外的織物層2也可以設置在聚醯胺織物層11遠離聚醯胺薄膜層12的一側（即靠近外部環境O的一側）。在本實施例中，織物層2的材質可不為聚醯胺，其實際材質亦係依實際需求而定，本發明在此不做限制。另外，複合式紡織製品1與織物層2的設置方式亦可為膠合、縫合或融合等，僅需設置完成後的成品中複合式紡織製品1仍實質上保有其防水透濕效果即可，本發明在此亦不加以限制。

而在本實施例中，聚醯胺薄膜層12的親水性則是來自於聚醯胺薄膜層12所包含有的一共聚物材料。如圖2所示，此共聚物材料為尼龍彈性體，包含聚醯胺段121以及聚醚段122。亦即，此共聚物材料在結構上係由聚醯胺與聚醚進行聚合而成的聚醚嵌段醯胺（polyether block amide（PEBA））化合物。聚醯胺段121具有較高的剛性（較硬），故其具有良好的耐磨耗性、耐化學溶劑、耐高溫等特性。而聚醚段122的剛性較低（較軟），故其具有良好的透濕度、彈性回復率、耐彎曲疲勞等特性。因此將聚醯胺與聚醚進行聚合反應後經由薄膜押出製程所得到的本實施例的聚醯胺薄膜層12，則具有良好的彈性；同時，此種聚醯胺薄膜層12因具有聚醯胺段121的結構，故比傳統的TPU薄膜具有更良好耐磨耗性。因此，具有此種聚醯胺薄膜層12的複合式紡織製品1可以符合戶外運動產品所需的耐磨耗、透濕防水、耐疲勞彎曲等的性能需求。此外，前述聚合反應及薄膜押出製程均可使用本領域具有通常知識者所習知的製程技術，在此不另行贅述。

若以化學式表示，聚醯胺薄膜層12的共聚物材料具有下列化學式(I)：

(I)

在前述化學式(I)中，R₁ 、R₂ 及R₃ 係分別為獨立之烴基（例如烷基、烯基及環烷基），x、y、z為正整數。舉例來說，烴基可為碳數1~20之飽和的直鏈烴基（包含但不限於甲烷基、乙烷基、n-丙烷基、n-丁烷基、n-戊烷基、n-己烷基、n-庚烷基、n-辛烷基、n-壬烷基、n-癸烷基、n-十一烷基、n-十二烷基、n-十三烷基、n-十四烷基、n-十五烷基、n-十六烷基、n-十七烷基、n-十八烷基、n-十九烷基、n-二十烷基）、碳數2~20之不飽和的直鏈烴基（包含但不限於乙烯基、丙烯基、丙炔基、丁烯基、丁炔基、戊烯基、戊炔基、己烯基、己炔基、庚烯基、庚炔基、辛烯基、辛炔基、以及碳數為9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、或20的直鏈烯基與直鏈炔基）、碳數3~20之飽和的支鏈烴基（包含但不限於異丙烷基、1-甲基-1-丙烷基、2-甲基-1-丙烷基、t-丁烷基，或其他碳數為5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、及20的支鏈烷基）、或碳數3~20之不飽和的支鏈烴基（包含但不限於異丙烯基、1-甲基-1-丙烯基、2-甲基-1-丙烯基、1-甲基-2-丙烯基、2-甲基-2-丙烯基，或其他碳數為5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、及20的支鏈烯基與支鏈炔基）。

如前所述的，在本實施例中，共聚物材料係由聚醯胺與聚醚進行聚合而成的，而所使用的聚醯胺（PA）可包括但不限於：PA6（尼龍6）、PA11（尼龍11）、PA12（尼龍12）、PA46（尼龍46）、PA66（尼龍66）、PA610（尼龍610）、及PA612（尼龍612）；所使用的聚醚原料可為聚醚樹脂（polyether resin）。而所使用的聚醯胺及聚醚可分別具有下列化學式(II)及化學式(III)：

(II)

(III)

上述R、R₁ 及R₂ 係分別為獨立之烴基（例如烷基（alkyl）、烯基（alkenyl）及環烷基（cycloalkyl）），n為正整數。而R、R₁ 及R₂ 的選擇與變化則與前述化學式(I)相同，在此不再贅述。

以下，將提供本實施例複合式紡織製品1的實驗例，以補充上述說明內容。然需注意的是，以下之說明是用來詳述本發明以使此熟習該項技術者能夠據以實現，但並非用以限定本發明之範圍。

實驗例1：複合式紡織製品的透濕性及防水性測試

在本實驗例中，申請人將複合式紡織製品拿來進行透濕性及防水性測試，並且將聚醯胺薄膜層拿來進行透濕性測試。特別的是，不同國家所採用的透濕量測標準不同，例如美國所採用的透濕量測標準（ASTM E96），檢驗數據為g/m² *24hr，設定條件偏向乾燥的大陸型氣候，可看出晴天時的排汗能力，而日本採用的透濕檢驗標準（JIS L 1099），檢驗數據為g/m² *24hr，設定條件偏向潮濕的海島型氣候，可看出陰雨天的排汗能力，本實驗例兩種方式皆有進行。透濕性是藉由水汽滲透性（water vapour permeability）來進行評估，而防水性是藉由靜壓水頭測試（hydrostatic head test）來進行評估。複合式紡織製品的透濕性及防水性測試是委由全國公證檢驗股份有限公司來進行。所使用的樣品包括聚醯胺織物層（樣品標號WR-WNR0007）及聚醯胺薄膜層（樣品編號EVO-20，重均分子量（Mw）為40,000至100,000 克/莫爾；該樣品為化學式(II)中R₁ 及R₂ 為各自獨立的碳數為1至6的烴基的任意混合的聚醯胺與化學式(III)中R為碳數為1至6的烴基的任意混合的聚醚，進行聚合反應而生成的共聚物，再經後續壓製程序製得的薄膜樣本），其中聚醯胺織物層的組成包括100%聚醯胺（134條/英寸*70條/英寸；70丹*160丹）。樣品處理為先對聚醯胺織物層進行防潑水處理，接而將聚醯胺織物層以貼合（lamination）的方式與聚醯胺薄膜層貼合。水汽滲透性評估是利用ASTM E96 BW 2015年版流程（水杯倒放法（inverted cup method））來進行（測試溫度23℃；相對溼度：50%±3%；風速0.1~0.2/sec），將測試樣品鎖在圓杯上，倒放至測試機中的圓形轉盤中（膜面接觸水）。當測試樣品放置完成後，測試時間一個小時後取出，測試圓杯中水的重量，然後計算出數據作為透濕性（水汽滲透性）指標。另外，申請人亦藉由JIS L 1099-2012 B1法（醋酸鉀（potassium acetate）倒放測試）來評估複合式紡織製品的水汽滲透性（測試溫度23ºC，相對濕度30±3％）。在測試杯中放入醋酸鉀溶液至2/3體積，再以鐵氟龍薄膜固定於杯口上，將測試樣品鎖在圓杯上，杯內放置水，膜面接觸水，再將樣品杯放入醋酸鉀的樣品上（聚醯胺織物層12的布面接觸鐵氟龍膜）。測試時間15分鐘後，測試醋酸鉀的重量，然後計算出數據作為透濕性（水汽滲透性）指標。

靜壓水頭測試（參照JIS L 1092-2009，7.1.2節，方法B，亦即高水壓測試）是藉由在測試機上將測試樣品鎖於測試圓盤中，聚醯胺薄膜層的膜面朝上，聚醯胺織物層的布面接觸水，以固定的速度將水灌入圓盤中，測試其可承受的壓力（水壓）作為防水性的指標。本實驗共重複進行5次（靜壓水頭值分別為31,990 mmH₂ O、31,520 mmH₂ O、31,760 mmH₂ O、31,260 mmH₂ O、及31,570 mmH₂ O），並計算出平均值。複合式紡織製品的測試結果顯示於下面表1。表1

水汽滲透性（ASTM E96 BW 2015）	水汽滲透性（JIS L 1099-2012 B1）	平均靜壓水頭值
4,130 g/m²/24 hrs	9,650 g/m²/24 hrs	31,620 mmH₂ O

此外，聚醯胺薄膜層的透濕性測試亦是參照前述ASTM E96 BW 2015年版流程（水杯倒放法）及JIS L 1099-2012 B1法（醋酸鉀倒放測試）來進行，測試結果顯示單一聚醯胺薄膜層的透濕度則介於6,000至120,000 g/m²/24 hrs之間。

本實驗例的結果顯示，本實施例的複合式紡織製品具有良好的透濕性及防水性。

實驗例2：複合式紡織製品的電子顯微鏡觀察

在本實驗例中，申請人將前述的複合式紡織製品的聚醯胺薄膜層拿來進行電子顯微鏡觀察，俾以瞭解聚醯胺薄膜層的孔徑大小。本實驗是委由財團法人塑膠工業技術發展中心（Plastics Industry Development Center）來進行。電子顯微鏡觀察結果顯示於圖3及圖4。而由圖3及圖4可見，聚醯胺薄膜層的孔徑範圍介於11.42至149.6 μm。因此，聚醯胺薄膜層可阻擋液態水分子的通過，但容許氣態水分子（水蒸氣）通過。

綜上所述，本實施例的複合式紡織製品利用聚醯胺織物層及聚醯胺薄膜層，使具有水分子的第一流體（水蒸氣）得以依序穿透聚醯胺薄膜層及聚醯胺織物層至一外部環境，且防止具有水分子的第二流體（液態水，例如雨水或雪水）穿透聚醯胺織物層及聚醯胺薄膜層至一內部環境。因此，本實施例的複合式紡織製品具有優異的透濕性及防水性，且本實施例的複合式紡織製品因採用聚醯胺的材料，故可回收再利用，符合環保與經濟效益。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1:複合式紡織製品 11:聚醯胺織物層 12:聚醯胺薄膜層 121:聚醯胺段 122:聚醚段 2:織物層 F1:第一流體 F2:第二流體 O:外部環境 I:內部環境

圖1A是本發明第一實施例的複合式紡織製品的示意圖。圖1B是圖1A所示的複合式紡織製品於使用時的示意圖。圖1C是圖1A所示的複合式紡織製品另一實施態樣的示意圖。圖2是圖1A所示的複合式紡織製品的聚醯胺薄膜層的示意圖。圖3是本發明複合式紡織製品之聚醯胺薄膜層的電子顯微鏡觀察圖。圖4是本發明複合式紡織製品之聚醯胺薄膜層的另一電子顯微鏡觀察圖。

1:複合式紡織製品

11:聚醯胺織物層

12:聚醯胺薄膜層

Claims

一種複合式紡織製品，包括：一聚醯胺織物層，其厚度介於0.1至0.3mm；以及一聚醯胺薄膜層，與該聚醯胺織物層黏合，該聚醯胺薄膜層具有親水性，其平均孔徑介於10至150μm，孔隙率介於10至20%，厚度介於0.01至0.1mm，其中該黏合是藉由反應型聚胺酯熱熔膠來進行；其中該聚醯胺薄膜層包含有一共聚物材料，該共聚物材料包含一聚醯胺段以及一聚醚段，該共聚物材料在結構上係由聚醯胺與聚醚進行聚合而成的聚醚嵌段醯胺(polyether block amide(PEBA))化合物，其中該複合式紡織製品與一織物層搭配，該織物層設置在該聚醯胺織物層遠離該聚醯胺薄膜層的一側。
如請求項1所述的複合式紡織製品，其中該複合式紡織製品的透濕度介於4,000至10,000g/m²/24hrs。
如請求項1所述的複合式紡織製品，其中該聚醯胺薄膜層的透濕度介於6,000至120,000g/m²/24hrs。
如請求項1所述的複合式紡織製品，其中該複合式紡織製品的靜壓水頭值介於30,000至32,000mmH₂O。