专利名称：聚氨酯透气性微孔洞薄层的组成物及其制造方法
技术领域：
本发明是有关一种聚氨酯(PU)树脂材料的应用，特别是关于一种聚氨酯透气性微孔洞薄层的组成物及其薄层制造方法。
背景技术：
一般织物上为了防水透湿，会覆盖上一层薄膜，而亲水型聚氨酯(PU)树脂材料是使用于防水透湿干式涂布织物相当普遍的材料。
此聚氨酯薄膜是以化学官能基传导水份，覆盖聚氨酯树脂薄膜的织物有多种加工方式，例如先于织物上涂布接着层后，再黏著上过光机(Calender)压延出的聚氨酯薄膜；或是织物以离型纸先涂布薄膜后，再涂复接着层并与织物黏著，或是在织物上先涂布接着层后直接涂复表面薄膜，也可以在织物表面直接贴上吹出成型的薄膜等加工方式。
然而，不管是何种加工方式，由于此种聚氨酯树脂无法得到良好的透气特性，因此穿着上会较为闷热，且涂布层的树脂会因为吸湿后而膨胀，使得其耐摩擦的特性会消失，且聚氨酯树脂与织物之间的接着力亦会有下降的情形发生。
有监于此，本发明是在针对上述的困扰，提出一种聚氨酯透气性微孔洞薄层的组成物及其制造方法，其是可满足现在特殊功能性织物的技术趋势，同时亦可避免已知透湿业界织物易因水而脱胶的窘境。
发明内容
本发明的主要目的是在提供一种聚氨酯透气性微孔洞薄层的组成物，其结构是具有良好的透气性需求，并不保持水气于织物内，且其本身并不会有因吸湿后发生膨胀的情形，所以已知薄层与织物会因水而导致接着力下降的问题亦被完全克服，故本发明的薄层与织物间的接着力良好且符合透气防水功能需求。
本发明的另一目的是在提供一种聚氨酯透气性微孔洞薄层的制造方法，其是将组成物经涂布后藉由不同温度区的烘烤分批去除不同成分的溶剂，以制得一具薄层的功能性织物，此织物具有良好的透气防水性，且在全湿环境下有良好的耐摩擦特性、不易因潮湿而脱胶，为一极佳的户外功能性织物。
为达到上述的目的，本发明是一种聚氨酯透气性微孔洞薄层的组成物，其特征在于，包括一含有重量百分比10％至50％的聚氨酯树脂；少量的界面活性剂，其是掺入该聚氨酯树脂中；以及至少二种以上的溶剂组成，分别是由高沸点溶剂与中低沸点溶剂的混合溶剂，以及强溶剂与中弱性溶剂的混合溶剂所组成，且该高沸点溶剂与该中低沸点溶剂是以10∶1至1∶10的重量百分比混合，而该强溶剂与该中弱性溶剂是以10∶1至1∶10的重量百分比混合。
其中该聚氨酯树脂是为聚醚类聚氨酯树脂。
其中界面活性剂是为乳化剂。
其中该高沸点溶剂是由含有二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、N-甲基-2-四氢吡咯酮、环己烷、环己醇、环己酮所组成的群体的至少其中之一的溶剂所组成。
其中该中低沸点溶剂是由含有水、乙醇、甲醇、二甲苯、甲苯、丁酮及丙酮所组成的群体的至少其中之一的溶剂所组成。
其中该强溶剂是由含有二甲基乙醯胺、二甲基甲醯胺、N-甲基-2-四氢吡咯酮、丁酮、丙酮所组成的群体的至少其中之一的溶剂所组成。
其中该中弱性溶剂是由含有甲苯、二甲苯、环己烷、环己醇、环己酮、甲醇、乙醇及水所组成的群体的至少其中之一的溶剂所组成。
其中还包括一架桥剂，以此使该聚氨酯树脂形成交联结构。
其中该架桥剂是选自异佛尔酮二异氰酸盐、六亚甲基二异氰酸盐、二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸盐以及甲苯二异氰酸盐等的至少其中之一所组成的二异氰酸盐类架桥剂。
其中该至少二溶剂是分批加入该聚氨酯树脂中，以机械剪切力强力搅拌混合，并辅以该界面活性剂产生微胶粒的微胞包覆，以充分乳化为均一相或仅呈现微相分离的组成物。
其中还可加入一抗菌防霉剂、天然甲壳素、耐燃剂等的特殊添加剂。
本发明一种聚氨酯透气性微孔洞薄层的制造方法，其特征在于，其是包括下列步骤在一含有重量百分比10％至50％的聚氨酯树脂中掺入界面活性剂，并逐次加入由高沸点溶剂与中低沸点溶剂组成的混合溶剂，以及由强溶剂与中弱性溶剂组成的混合溶剂的至少二种的溶剂，以机械剪切力强力搅拌混合，并辅以该界面活性剂产生微胶粒的微胞包覆，以充分乳化为均一相或仅呈现微相分离的涂布用组成物；以及将该组成物涂布在一织物上，并由不同温度的烘烤分批去除不同成份的溶剂，以便在该织物上形成具有微孔结构的薄层。
其中该聚氨酯树脂是为聚醚类聚氨酯树脂。
其中界面活性剂是为乳化剂。
其中该高沸点溶剂是由含有二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、N-甲基-2-四氢吡咯酮、环己烷、环己醇、环己酮所组成的群体的至少其中之一的溶剂所组成。
其中该中低沸点溶剂是由含有水、乙醇、甲醇、二甲苯、甲苯、丁酮及丙酮所组成的群体的至少其中之一的溶剂所组成。
其中该强溶剂是由含有二甲基乙醯胺、二甲基甲醯胺、N-甲基-2-四氢吡咯酮、丁酮、丙酮所组成的群体的至少其中之一的溶剂所组成。
其中该中弱性溶剂是由含有甲苯、二甲苯、环己烷、环己醇、环己酮、甲醇、乙醇及水所组成的群体的至少其中之一的溶剂所组成。
其中在该组成物中更可加入一架桥剂，使该聚氨酯树脂形成强化的交联结构。
其中该架桥剂是选自异佛尔酮二异氰酸盐、六亚甲基二异氰酸盐、二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸盐以及甲苯二异氰酸盐等的至少其中之一所组成的二异氰酸盐类架桥剂。
其中该薄层的厚度是介于80至600微米，且该薄层上的微孔尺寸是介于0.05至1.0微米之间。
其中该涂布该组成物的加工方式是可选自滚轴上刮刀、浮游刮刀、滚轴涂布的涂布方式涂敷于该织物上。
底下由具体实施例配合所附的附图详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效，其中图1为本发明调配涂布用组成物的流程示意图。
图2为本发明将组成物加工于织物上来形成薄层结构的流程示意图。
具体实施例方式
本发明的组成物中所选用的主树脂为聚醚类(polyether)聚氨酯(PU)树脂，其是由重复单位为四个碳以上的聚多元醇类聚合而成，经聚合完成后的树脂，以配合的组成及顺序混合搅拌，其纯树脂重量百分比例在整个组成物中占10～50重量百分比(％)；此外，并在聚氨酯树脂中掺有乳化剂等界面活性剂，如图1所示的步骤S10，使得聚氨酯树脂得以在弱溶剂存在时，以完全或不完全乳化状态被微胞包覆与弱溶剂呈现均一相或微相分离并存。
接着，如步骤S12及步骤S14所示，再先后加入二种以上的溶剂组成，分别由高沸点溶剂与中低沸点溶剂的混合溶剂，以及强溶剂与中弱性溶剂的混合溶剂组成，此高沸点溶剂与中低沸点溶剂是以10∶1～1∶10的重量百分比混合，而该强溶剂与中弱性溶剂是以10∶1～1∶10的重量百分比混合，将此二混合溶剂分批逐次加入聚氨酯树脂中，以机械剪切力强力搅拌混合，佐以聚氨酯树脂中的界面活性剂产生微胶粒的微胞包覆，使组成物能够充分乳化为均一相或仅呈现微相分离现象，而不至于呈现显明易见的相分离。其中，高沸点溶剂组成是由含有二甲基甲醯胺(N，N-dimethyl-formamide，DMF)、二甲基乙醯胺(N，N-dimethyl-acetamide，DMAc)、N-甲基-2-四氢吡咯酮(N-methyl-2-pyrrolidone，NMP)、环己烷(Cyclohexane)、环己醇(Cyclohexanol)及环己酮(Cyclohexanone)所组成的群体选出的一种或一种以上的溶剂；中低沸点溶剂组成是由含有水、乙醇(Ethanol)、甲醇(Methanol)、二甲苯(Xylene)、甲苯(Toluene)、丁酮(Methyl acetone，MEK)、丙酮(Acetone)所组成的群体选出的一种或一种以上的溶剂；强溶剂组成是由含有二甲基乙醯胺(N，N-dimethyl-acetamide，DMAc)、二甲基甲醯胺(N，N-dimethyl-formamide，DMF)、N-甲基-2-四氢吡咯酮(N-methyl-2-pyrrolidone，NMP)、丁酮(Methyl acetone，MEK)、丙酮(Acetone)所组成的群体选出的一种或一种以上的溶剂；中弱性溶剂组成是由含有甲苯(Toluene)、二甲苯(Xylene)、环己烷(Cyclohexane)、环己醇(Cyclohexanol)、环己酮(Cyclohex-anone)、甲醇(Methanol)、乙醇(Ethanol)、水所组成的群体选出的一种或一种以上的溶剂。
接着如步骤S16所示，在搅拌中的聚氨酯树脂与溶剂中加入二异氰酸盐类的架桥剂，例如异佛尔酮二异氰酸盐(IPDI)、六亚甲基二异氰酸盐(HDI)、二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸盐(4，4-methylene di-p-phenylene isocyanate，MDI)或甲苯二异氰酸盐(toluene-2，4-diisocyanate，TDI)中选出的一种或一种以上混合的复方；此架桥剂可以使分子链交联使聚氨酯树脂形成交联结构，产生较大的分子量以增加后续形成的薄层的强度及较坚固的开放式微多孔串联结构。
此外，薄层若必须达到抗菌防霉等级，亦可加入抗菌防霉剂，或添加一定量以上的天然甲壳素，亦可达到相同的效果；若薄层必须达到耐燃等级，则可添加耐燃剂于其中；因此，在步骤S18中，可依不同的功能需求，于此步骤中加入特殊添加剂并搅拌的，如此，即可如步骤S20所示调配成一涂布用的组成物，以作为涂布于织物上的涂布液。
在制备取得作为涂布液的组成物的后，接续参考图2所示，进行薄层的加工制程。首先，如步骤S 22所示，利用一般滚轴上刮刀(knife onroll)、浮游刮刀(knife on air)、滚轴涂布(roll coating)的涂布方式，将涂布用组成物于60～160℃的温度下涂敷于织物上，涂布的厚度是介于80～600微米(mm)之间；再如步骤S24所示，涂布后藉由不同温度区间的烘箱的通过时间来进行烘烤干燥，以分批去除不同成份的溶剂，以便使步骤S 26得到的聚氨酯薄层的微孔尺寸大小介于0.05μm～1.0μm之间，且其并具有均衡良好的成膜性与柔软性。在温度与时间的控制下，在步骤S28中，组成物中的架桥剂是可以将聚氨酯树脂形成交联结构，产生较大的分子量以增加薄层的强度及较坚固的开放式微孔串联结构，以制得步骤S30的功能性织物成品。
其中，依上述的制造方法所获得的透气防水织物具有透湿度3000g/m2/Day以上，耐水压3000mm.H2O以上的优异性能，且应用此种组成物的织物可达成新型态的高运动量织物的需求。
本发明使用的聚氨酯树脂组成物主要为完全或不完全乳化的多溶剂组成均一相树脂，并加入架桥剂，经涂布后利用不同阶段温度干燥分批去除溶剂后可得到良好的开放式微孔串联结构，此结构可得到良好的透气性需求，并不保持水气于织物内；同时因树脂素材为聚醚类聚氨酯树脂，其是选用重复单位为四个碳及其以上的醚类，故其本身并无不会发生因为吸湿后而膨胀的情形，所以树脂与织物间会因水而导致接着力下降的问题是被完全克服。因此本发明的组成物所形成的薄层与织物间的接着力良好且符合透气防水功能需求，也就可以满足现在特殊功能性织物的技术趋势，同时可避免已知透湿业界织物易因水而脱胶的窘境。
以上所述的实施例仅是为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以的限定本发明的专利范围，即凡是依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。
权利要求
1.一种聚氨酯透气性微孔洞薄层的组成物，其特征在于，包括一含有重量百分比10％至50％的聚氨酯树脂；少量的界面活性剂，其是掺入该聚氨酯树脂中；以及至少二种以上的溶剂组成，分别是由高沸点溶剂与中低沸点溶剂的混合溶剂，以及强溶剂与中弱性溶剂的混合溶剂所组成，且该高沸点溶剂与该中低沸点溶剂是以10∶1至1∶10的重量百分比混合，而该强溶剂与该中弱性溶剂是以10∶1至1∶10的重量百分比混合。
2.如权利要求1所述的聚氨酯透气性微孔洞薄层的组成物，其特征在于，其中该聚氨酯树脂是为聚醚类聚氨酯树脂。
3.如权利要求1所述的聚氨酯透气性微孔洞薄层的组成物，其特征在于，其中界面活性剂是为乳化剂。
4.如权利要求1所述的聚氨酯透气性微孔洞薄层的组成物，其特征在于，其中该高沸点溶剂是由含有二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、N-甲基-2-四氢吡咯酮、环己烷、环己醇、环己酮所组成的群体的至少其中之一的溶剂所组成。
5.如权利要求1所述的聚氨酯透气性微孔洞薄层的组成物，其特征在于，其中该中低沸点溶剂是由含有水、乙醇、甲醇、二甲苯、甲苯、丁酮及丙酮所组成的群体的至少其中之一的溶剂所组成。
6.如权利要求1所述的聚氨酯透气性微孔洞薄层的组成物，其特征在于，其中该强溶剂是由含有二甲基乙醯胺、二甲基甲醯胺、N-甲基-2-四氢吡咯酮、丁酮、丙酮所组成的群体的至少其中之一的溶剂所组成。
7.如权利要求1所述的聚氨酯透气性微孔洞薄层的组成物，其特征在于，其中该中弱性溶剂是由含有甲苯、二甲苯、环己烷、环己醇、环己酮、甲醇、乙醇及水所组成的群体的至少其中之一的溶剂所组成。
8.如权利要求1所述的聚氨酯透气性微孔洞薄层的组成物，其特征在于，其中还包括一架桥剂，以此使该聚氨酯树脂形成交联结构。
9.如权利要求8所述的聚氨酯透气性微孔洞薄层的组成物，其特征在于，其中该架桥剂是选自异佛尔酮二异氰酸盐、六亚甲基二异氰酸盐、二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸盐以及甲苯二异氰酸盐等的至少其中之一所组成的二异氰酸盐类架桥剂。
10.如权利要求1所述的聚氨酯透气性微孔洞薄层的组成物，其特征在于，其中该至少二溶剂是分批加入该聚氨酯树脂中，以机械剪切力强力搅拌混合，并辅以该界面活性剂产生微胶粒的微胞包覆，以充分乳化为均一相或仅呈现微相分离的组成物。
11.如权利要求1所述的聚氨酯透气性微孔洞薄层的组成物，其特征在于，其中还可加入一抗菌防霉剂、天然甲壳素、耐燃剂等的特殊添加剂。
12.一种聚氨酯透气性微孔洞薄层的制造方法，其特征在于，其是包括下列步骤在一含有重量百分比10％至50％的聚氨酯树脂中掺入界面活性剂，并逐次加入由高沸点溶剂与中低沸点溶剂组成的混合溶剂，以及由强溶剂与中弱性溶剂组成的混合溶剂的至少二种的溶剂，以机械剪切力强力搅拌混合，并辅以该界面活性剂产生微胶粒的微胞包覆，以充分乳化为均一相或仅呈现微相分离的涂布用组成物；以及将该组成物涂布在一织物上，并由不同温度的烘烤分批去除不同成份的溶剂，以便在该织物上形成具有微孔结构的薄层。
13.如权利要求12所述的聚氨酯透气性微孔洞薄层的制造方法，其特征在于，其中该聚氨酯树脂是为聚醚类聚氨酯树脂。
14.如权利要求12所述的聚氨酯透气性微孔洞薄层的制造方法，其特征在于，其中界面活性剂是为乳化剂。
15.如权利要求12所述的聚氨酯透气性微孔洞薄层的制造方法，其特征在于，其中该高沸点溶剂是由含有二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、N-甲基-2-四氢吡咯酮、环己烷、环己醇、环己酮所组成的群体的至少其中之一的溶剂所组成。
16.如权利要求12所述的聚氨酯透气性微孔洞薄层的制造方法，其特征在于，其中该中低沸点溶剂是由含有水、乙醇、甲醇、二甲苯、甲苯、丁酮及丙酮所组成的群体的至少其中之一的溶剂所组成。
17.如权利要求12所述的聚氨酯透气性微孔洞薄层的制造方法，其特征在于，其中该强溶剂是由含有二甲基乙醯胺、二甲基甲醯胺、N-甲基-2-四氢吡咯酮、丁酮、丙酮所组成的群体的至少其中之一的溶剂所组成。
18.如权利要求12所述的聚氨酯透气性微孔洞薄层的制造方法，其特征在于，其中该中弱性溶剂是由含有甲苯、二甲苯、环己烷、环己醇、环己酮、甲醇、乙醇及水所组成的群体的至少其中之一的溶剂所组成。
19.如权利要求12所述的聚氨酯透气性微孔洞薄层的制造方法，其特征在于，其中在该组成物中更可加入一架桥剂，使该聚氨酯树脂形成强化的交联结构。
20.如权利要求19所述的聚氨酯透气性微孔洞薄层的制造方法，其特征在于，其中该架桥剂是选自异佛尔酮二异氰酸盐、六亚甲基二异氰酸盐、二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸盐以及甲苯二异氰酸盐等的至少其中之一所组成的二异氰酸盐类架桥剂。
21.如权利要求12所述的聚氨酯透气性微孔洞薄层的制造方法，其特征在于，其中该薄层的厚度是介于80至600微米，且该薄层上的微孔尺寸是介于0.05至1.0微米之间。
22.如权利要求12所述的聚氨酯透气性微孔洞薄层的制造方法，其特征在于，其中该涂布该组成物的加工方式是可选自滚轴上刮刀、浮游刮刀、滚轴涂布的涂布方式涂敷于该织物上。
全文摘要
本发明是揭露一种聚氨酯透气性微孔洞薄层的组成物及其制造方法，其是在重量比例10～50％的聚氨酯(PU)树脂中先后加入二种以上的溶剂组成，分别由高沸点与中低沸点的混合溶剂，以及强溶剂与中弱溶剂的混合溶剂组成，并以机械强度搅拌的；再辅以界面活性剂及架桥剂，以构成一组成物。此组成物经涂布后藉由不同阶段温度的干燥，即可制作成一透气性微孔洞薄层，其是具有良好的透气防水性，且与织物的接着性良好，不会因吸湿而发生膨胀的情形。
文档编号D06N3/14GK1844241SQ20051006345
公开日2006年10月11日 申请日期2005年4月8日 优先权日2005年4月8日
发明者曾向荣 申请人:厚生股份有限公司