[发明专利]防水透湿材料、薄膜及织品

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子材料，特别是涉及一种防水透湿薄膜及包含此薄膜的织品。

背景技术

热塑性聚氨酯(thermoplastic polyurethane，TPU)是一种高抗张强度且柔软的弹性体合成树脂，具有耐磨、耐低温、不龟裂、不易从被附着物表面脱落等特性。其加工不使用溶剂且具有可分解性，符合环保要求，用途广泛，尤其在纺织物及成衣加工贴合方面，相当实用。在薄膜加工方面，为了达到较低的厚度(＜20μm)与较佳的均一性(精度±15％)，通常采用吹膜(blown film)的加工方式。

由于聚氨酯表面的摩擦力大，在薄膜卷曲、拉平的过程中，常会遇到薄膜粘连(film blocking)的问题，致薄膜破损，严重影响良率。传统上，多利用添加技术解决此问题，然而，添加剂的用量过大，造成高成本且经常无法满足制程需求。另由于聚氨酯本身亦会吸收水气，遂在制造薄膜的过程中，免不了又会产生(die-build-up)的问题。

因此，如何有效解决制程薄膜粘连与die-build-up的问题，且能制作出兼具防水透湿功能的薄膜材料，是当今业界努力追求的目标。

目前，有关透湿性聚氨酯的专利，主要以导入亲水性官能基团至高分子结构中为出发点，配合各种可以增加水分穿透的手段，如添加吸水性的粉体或产生间隙孔洞等，或是以交联结构或刚硬芳香族来弥补亲水链段造成的机械强度不足，来达到高透湿性、可加工应用的目的。有关透湿防水聚氨酯的专利相当多，当中以外添加物或后段加工方式改性的文献占多数，反而纯粹的原料配方的专利较少见。

US-6790926公开了透湿性聚氨酯的配方及其薄膜制法与应用领域，其中在原料组成方面，除了使用高重量百分比的EO(环氧乙烷(ethylene oxide))链段的聚醚多元醇(polyether polyol)(含聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG))、4，4-二异氰酸二苯甲烷(4，4-methylene bisphenyl diisocyanate，MDI)、小分子链增长剂，并利用芳代脂肪族二元醇(araliphatic diol)(含苯环结构)来提高树脂的软化点、强度及降低薄膜粘性。

US-2004092696使用含有EO链段的聚醚反应中间体(两末端为OH官能团)，配合作为链增长剂的芳香族二元醇(加强软硬段的相分离)合成聚氨酯，可使树脂具有较高的熔融温度、强度，并具有抗静电性。本专利亦指出高的熔点可使树脂进行熔融纺丝。该纤维成品具有高延伸率、透湿性、耐热性及可加工性。

US-2003195293则为透湿、水性聚氨酯的专利，其强调使用含侧链EO与含主链EO的多元醇合成聚氨酯，因为高分子结构本身已具有许多亲水EO链段，所以在水分散阶段并不需要添加乳化剂或胺类中和剂，故无溶剂、低分子挥发物的污染问题。此水性聚氨酯应用在创伤包覆材料、织物上具有良好的透湿性。此外，该配方可与其它高分子混用增加结构的强度。

JP-2000220076揭示的聚氨酯组成配方中，整体树脂含有至少20wt％以上的EO官能团，可应用于溶剂型聚氨酯的涂布。为了避免EO链段集中于多元醇软段上而造成强度下降，使用的二元醇链增长剂亦含有EO链段，属于聚氨酯硬段的结构，使得透湿基团分布更平均、强度较高。

DE-4442380利用两种或多种聚醚聚氨酯进行热熔融混合，其中一种必为含透湿性聚乙二醇的聚氨酯，其余则根据强度补强需求而选用，专利中还限定树脂整体的EO含量与聚醚聚氨酯的混合比例。聚酯聚氨酯因透湿性差，所以被排除在使用种类外。

DE-4339475由聚醚多元醇合成聚氨酯，其EO重量比在35～60wt％之间，且聚氨酯熔融流动指数需低于70，以方便加工涂布。小分子链增长剂的二元醇部分包括有醚与酯两类，然并未直接使用聚酯作为大分子的多元醇。

US-5254641以硬度为75A～92A、含聚乙二醇的聚氨酯与5～20wt％的聚醚-酰胺(polyether-amide)或聚醚-酯(polyether-ester)混合加工制作透湿膜，聚醚-酰胺或聚醚-酯的高强度可改善聚氨酯强度不足的问题。

US-5283112利用聚乙二醇及疏水性PDMS(含硅烷链的多元醇)作为聚氨酯合成原料，由于两者亲水性相差大，遂使相分离更完全、物性强度更佳。合成上使用溶剂，可应用于涂布成膜。其主要利用PDMS增加树脂的柔韧性并改善树脂与涂布基材的粘附性。