TW202242032A - 液態色母組合物及彩色纖維的製備方法 - Google Patents
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Abstract
一種用於製備彩色纖維的液態色母組合物包括30.0至44.4重量份的色料、14.0至44.4重量份的潤滑劑以及11.2至56.0重量份的載體,其中液態色母組合物的黏度介於13000cP至18000cP間。
Description
本揭露內容是有關於一種色母組合物及纖維,且特別是有關於一種液態色母組合物及以其所製備而成的彩色纖維。
在紡織產業製備纖維色母粒的過程中,通常是將色料粉體(色粉)與塑料顆粒攪拌混合後,再將混合料放入混練押出機中以進行混練造粒。然而,藉由上述過程製備出的纖維色母粒常因色粉分散不均而產生色斑,從而使得後續所製備出的彩色纖維的顯色性不佳,導致往往需添加更多的色料以解決顯色性不佳的問題。因此,如何提供一種能夠使彩色纖維具備高顯色性的纖維色母粒,是紡織業者積極解決的問題。
本揭露內容提供一種用於製備彩色纖維的液態色母組合物以及一種彩色纖維的製備方法,其中液態色母組合物具有良好的分散性,使得以其所製備而成的彩色纖維具有良好的顯色性。
根據本揭露一些實施方式,一種用於製備彩色纖維的液態色母組合物包括30.0至44.4重量份的色料、14.0至44.4重量份的潤滑劑及11.2至56.0重量份的載體,其中液態色母組合物的黏度介於13000cP至18000cP間。
在本揭露一些實施方式中,液態色母組合物的粒徑(D90)介於310nm至390nm間。
在本揭露一些實施方式中,潤滑劑包括聚乙二醇,且聚乙二醇的重量平均分子量介於180g/mole至220g/mole間。
在本揭露一些實施方式中,色料包括藍色色料。
在本揭露一些實施方式中,載體包括非離子型界面活性劑、陰離子界面活性劑、陽離子界面活性劑、兩性離子界面活性劑或其組合。
根據本揭露另一些實施方式,一種彩色纖維的製備方法包括以下步驟。進行混合步驟,將聚酯與上述液態色母組合物均勻混合,以形成混合物,其中聚酯的含量介於237.8重量份至843.6重量份間,且液態色母組合物的含量介於90重量份至110重量份間。對混合物進行混練步驟,以形成纖維色母粒。對纖維色母粒進行熔融紡絲步驟,以形成彩色纖維。
在本揭露一些實施方式中,在混合步驟中,聚酯具有粉體型態。
在本揭露一些實施方式中,在混練步驟前,對混合物進行乾燥步驟。
在本揭露一些實施方式中,在混合步驟中,聚酯具有熔融型態,且混合步驟及混練步驟是在同一製程中進行。
根據本揭露上述實施方式,由於本揭露的液態色母組合物包括適量的色料、潤滑劑以及載體,並且具有合適的黏度,因此其可提供良好的分散性以於後續與聚酯均勻地混合,從而使以其所製備而成的彩色纖維具有良好的顯色性。
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。
本揭露內容提供一種用於製備彩色纖維的液態色母組合物以及一種彩色纖維的製備方法。本揭露的液態色母組合物包括適量的色料、潤滑劑及載體,並且具有合適的黏度,從而提供良好的分散性以與聚酯均勻地混合,使得以其所製備而成的彩色纖維具有良好的顯色性。
本揭露的液態色母組合物包括30.0至44.4重量份的色料、14.0至44.4重量份的潤滑劑以及11.2至56.0重量份的載體。本揭露的液態色母組合物的黏度介於13000cP至18000cP間,從而提供良好的分散性。詳細而言,若液態色母組合物的黏度小於13000cP,其可能因流動性過高而難以控制,從而無法與聚酯均勻地混合;若液態色母組合物的黏度大於18000cP,其可能因分散性過低而無法與聚酯均勻地混合。在一些實施方式中,液態色母組合物的粒徑(D90)可介於310nm至390nm間,從而具有良好的分散性,以利於後續彩色纖維的製備。
本揭露的液態色母組合物包括30.0至44.4重量份的色料。上述含量(比例)的色料可使液態色母組合物具有足夠鮮明的顏色。在一些實施方式中,色料可例如是藍色色料,從而使液態色母組合物及後續所形成的彩色纖維具備藍色的顏色。在一些實施方式中,藍色色料可例如是酮酞菁(酞菁藍)顏料,從而提供良好的牢度及耐熱性,並提供鮮明的藍色。具體而言,藍色色料可具有以式(1)表示的分子結構,
式(1)。
本揭露的液態色母組合物包括14.0至44.4重量份的潤滑劑。上述含量(比例)的潤滑劑可使液態色母組合物中的各成分間具有良好的相容性,以使液態色母組合物具有合適的粒徑,從而提供良好的分散性。在一些實施方式中,潤滑劑可包括聚乙二醇(PEG),且聚乙二醇的重量平均分子量可介於180g/mole至220g/mole間。詳細而言,若聚乙二醇的重量平均分子量小於180g/mole,可能導致液態色母組合物過於稀薄而不利於與聚酯均勻地混合;若聚乙二醇的重量平均分子量大於220g/mole,可能導致液態色母組合物中各成分的相容性差,以致液態色母組合物具有過大的粒徑,不利於與聚酯均勻地混合。另一方面,上述重量平均分子量的範圍亦可使液態色母組合物具有良好的耐熱性,以適用於後續的混練步驟及/或紡絲步驟。
本揭露的液態色母組合物包括11.2至56.0重量份的載體。上述含量(比例)的載體可使色料均勻地分散於其間,並可使液態色母組合物具有良好的分散性。在一些實施方式中,載體可包括非離子型界面活性劑、陰離子界面活性劑、陽離子界面活性劑、兩性離子界面活性劑或其組合。當色料是選用前述酮酞菁顏料時,載體較佳可包括陰離子界面活性劑,從而使色料達到較佳的分散效果。在一些實施方式中,非離子型界面活性劑可包括乙氧基化合物;陰離子界面活性劑可包括磷酸鹽、磺酸鹽或其組合;陽離子界面活性劑可包括有機銨鹽、第四級銨鹽或其組合;兩性離子界面活性劑可包括胺基酸。
基於上述,由於本揭露的液態色母組合物包括適量的色料、潤滑劑及載體,並且具有合適的黏度及粒徑,因此其可提供良好的分散性,以用於製備顯色性佳的彩色纖維。在以下敘述中,將進一步說明使用前述液態色母組合物製備彩色纖維的方法,亦即進一步說明本揭露的彩色纖維的製備方法。
本揭露的彩色纖維的製備方法包括步驟S10至步驟S30。在步驟S10中,進行混合步驟,將聚酯與前述液態色母組合物均勻地混合,從而形成混合物。在步驟S20中,對混合物進行混練步驟,從而形成纖維色母粒。在步驟S30中,對纖維色母粒進行熔融紡絲步驟,從而形成彩色纖維。
在進行步驟S10前,可先製備前述液態色母組合物。具體而言,可將30.0至44.4重量份的色料、14.0至44.4重量份的潤滑劑以及11.2至56.0重量份的載體混合以形成混合液,並接著對混合液進行分散步驟以形成液態色母組合物。在一些實施方式中,分散步驟可例如透過三滾筒裝置進行,且單一滾筒的轉速可介於10rpm至1000rpm間,從而使液態色母組合物中的各成分均勻地分散,並使液態色母組合物具有合適的粒徑,以提供良好的分散性以於後續與聚酯均勻地混合。
在步驟S10中,進行混合步驟,將90重量份至110重量份的液態色母組合物與237.8重量份至843.6重量份的聚酯均勻混合,以形成混合物。在一些實施方式中,可透過螺桿攪拌的方式將液態色母組合物與聚酯均勻地混合。在一些實施方式中,混合步驟可例如是於常溫下進行,且混合步驟的時間可介於10分鐘至30分鐘間,又螺桿的轉速可介於100rpm至500rpm間,從而確保液態色母組合物與聚酯均勻地混合。在一些實施方式中,聚酯可例如是聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)或其組合。在一些實施方式中,聚酯在混合步驟中可具有粉體型態。在另一些實施方式中,聚酯在混合步驟中可具有熔融型態。換句話說,混合步驟可以是固體(粉體型態的聚酯)與液體(液態色母組合物)間的混合,亦可以是液體(熔融型態的聚酯)與液體(液態色母組合物)間的混合。
在一些實施方式中,當聚酯在混合步驟中具有粉體型態時,可於混合步驟後及混練步驟前,對混合物進行乾燥步驟,以使混合物具有粉體型態,以便於進行後續的混練步驟。在一些實施方式中,混練步驟的溫度可介於90℃至110℃間,且混練步驟的時間可介於12小時至24小時間,從而確保混合物完全地乾燥以具有粉體型態。在另一些實施方式中,當聚酯在混合步驟中具有熔融型態時,混合步驟及後續的混練步驟可以是在同一製程中進行,此將於下文有關於步驟S20處進行更詳細的說明。
在步驟S20中,對混合物進行混練步驟,以形成纖維色母粒。在一些實施方式中,當聚酯在前述混合步驟中具有粉體型態時,所形成的粉體型態的混合物可經混練步驟以進一步形成纖維色母粒,且混練步驟的溫度可介於220℃至250℃間。在另一些實施方式中,當聚酯在前述混合步驟中具有熔融型態時,混合步驟及混練步驟可以是在同一製程中進行。詳細而言,可將聚酯置入混練押出機中以形成熔融型態的聚酯,並於此同時將液態色母組合物注入混練押出機中以與熔融型態的聚酯混合,從而同時進行混合步驟與混練步驟,且混練步驟的溫度可介於220℃至250℃間,其中聚酯的進料量可例如是介於85g/min至90g/min間,而液態色母組合物的進料量可例如是介於35g/min至40g/min間,從而提升纖維色母粒以及以其所製得的彩色纖維的顯色性。在混練步驟期間,液態色母組合物中的潤滑劑與載體可被抽乾,也就是說,所形成纖維色母粒可包括色料與聚酯而不包括潤滑劑與載體。
在進行步驟S20後,便可形成纖維色母粒。由於在製備纖維色母粒的過程中,是在將色料、潤滑劑及載體均勻地混合以形成液態色母組合物後,再將液態色母組合物與聚酯均勻地混合並混練以形成纖維色母粒,因此可提升色料於纖維色母粒中的分散性,改善色料於纖維色母粒中分布不均的情形,從而提升纖維色母粒及以其所製得的彩色纖維的顯色性。
在步驟S30中,對纖維色母粒進行熔融紡絲步驟,以形成彩色纖維。具體而言,可將纖維色母粒與適量的聚酯(其材料可與前述聚酯的材料相同)混合以進行熔融紡絲步驟,從而得到本揭露的彩色纖維。在一些實施方式中,熔融紡絲步驟的溫度可介於275℃至295℃間,從而提供纖維色母粒良好的紡絲性。在一些實施方式中,當以彩色纖維的總重量計,色料的含量可介於4wt%至12wt%間,從而具有良好的顯色性。值得一提的是,依照上述步驟S10至S30所製得的彩色纖維可為本質型彩色纖維。亦即,纖維不需經額外的染色步驟即具有顏色。在一些實施方式中,彩色纖維的顏色與前述液態色母組合物中的色料相似或相同。
應瞭解到,已敘述過的元件連接關係與功效將不再重複贅述,合先敘明。在以下敘述中,將針對多個比較例及多個實施例的液態色母組合物及彩色纖維進行各種測試與評估,以進一步驗證本揭露的功效。
<實驗例1:液態色母組合物的分散性評估>
在本實驗例中,針對各比較例及各實施例的液態色母組合物進行分散性評估。具體而言,本實驗例是透過量測液態色母組合物的聚合物分散性指數(polymer dispersity index,PDI)並以肉眼觀察液態色母組合物於三滾筒裝置上的流動情形來進行分散性評估。各比較例及各實施例的液態色母組合物的詳細說明及評估結果如表一所示。
表一
液態色母組合物中各成分含量 (重量份) | 黏度 (cP) | 粒徑D90 (nm) | PDI | 流動情形 | |||
色料 | 潤滑劑 | 載體 | |||||
比較例1 | 50 | 50 | 0 | 18500 | 394 | 0.314 | 稍差 |
實施例1 | 44.4 | 44.4 | 11.2 | 15630 | 359 | 0.271 | 佳 |
實施例2 | 30 | 14 | 56 | 13630 | 318 | 0.200 | 佳 |
由表一的結果可知,當液態色母組合物中未添加載體時,液態色母組合物的黏度、粒徑及PDI皆較大,導致其不易流動且分散性較差;相對地,當液態色母組合物中包括適量的潤滑劑及載體時,液態色母組合物的黏度、粒徑及PDI皆較小,且分散性較佳。
<實驗例2:彩色纖維的顯色性評估>
在本實驗例中,針對各比較例及各實施例的彩色纖維進行顯色性評估,其中比較例2~3是將聚酯與色料直接混合並經混練與紡絲所形成的彩色纖維,而實施例3~8是使用聚酯與實施例1~2的液態色母組合物混合並經混練與紡絲所形成的彩色纖維,又實施例3~4及6~7的聚酯於前述混合步驟中具有粉體型態,而實施例5及8的聚酯於前述混合步驟中具有熔融型態。另一方面,透過調整色料的含量(針對比較例)以及液態色母組合物的含量(針對實施例),比較例2~3以及實施例3~5的彩色纖維具有較深的色彩,而比較例4以及實施例6~8的彩色纖維具有較淺的色彩。具體而言,本實驗例是透過彩色纖維在L*a*b*色彩空間中的L*值、a*值及b*值來進行顯色性評估。各比較例及各實施例的彩色纖維的詳細說明評估結果如表二所示。
表二
所使用的液態色母組合物 | 彩色纖維中各成分含量 (wt%) | (L*,a*,b*) | |||
色料 | 聚酯 | ||||
深色 彩色纖維 | 比較例2 | N/A | 2.0 | 98.0 | (41.41,-20.57,-35.59) |
實施例3 | 實施例1 | 1.0 | 99.0 | (42.85,-21.26,-35.67) | |
實施例4 | 實施例2 | 1.0 | 99.0 | (48.13,-21.18,-35.54) | |
實施例5 | 實施例2 | 1.0 | 99.0 | (42.64,-21.18,-36.06) | |
淺色 彩色纖維 | 比較例3 | N/A | 0.2 | 99.8 | (62.18,-24.05,-31.34) |
實施例6 | 實施例1 | 0.2 | 99.8 | (70.70,-23.98,-19.93) | |
實施例7 | 實施例2 | 0.2 | 99.8 | (77.25,-21.41,-16.79) | |
實施例8 | 實施例2 | 0.2 | 99.8 | (79.28,-20.47,-16.34) |
由表二的結果可知,對於深色彩色纖維而言,實施例3~5的深色彩色纖維在具有1 wt%的色料的前提下便可具有與比較例2的深色彩色纖維(其具有2wt%的色料)十分接近的色彩,可見本揭露的液態色母組合物可使深色彩色纖維具有良好的顯色性;對於淺色彩色纖維而言,實施例6~8的淺色彩色纖維的L*值明顯較比較例3的淺色彩色纖維的L*值大,顯示淺色彩色纖維在同樣具有0.2wt%的色料的前提下,本揭露的液態色母組合物可使淺色彩色纖維呈現較淺的顏色(更明亮的顏色),具有較佳的顯色性。
<實驗例3:彩色纖維的耐洗、耐汗、耐光牢度評估>
在本實驗例中,針對比較例1及實施例4~5的彩色纖維進行耐汗、耐洗、耐色牢度評估,其中耐洗牢度評估是使用AATCC 61-2013 1A標準方法,耐汗牢度評估是使用AATCC 15-2013標準方法,而耐光牢度是使用AATCC 16.3 option3標準方法。評估結果如表三所示。
表三
耐洗牢度評估結果 | |||||||
褪變色 | 汙染 | ||||||
羊毛 | 壓克力 | 特多龍 | 尼龍 | 棉 | 醋酸 | ||
比較例1 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 |
實施例4 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 |
實施例5 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 |
耐汗牢度評估結果 | |||||||
褪變色 | 汙染 | ||||||
羊毛 | 壓克力 | 特多龍 | 尼龍 | 棉 | 醋酸 | ||
比較例1 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 |
實施例4 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 |
實施例5 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 | 4.5級 |
耐光牢度評估結果 | |||||||
比較例1 | >4級 | >4級 | >4級 | >4級 | >4級 | >4級 | >4級 |
實施例4 | >4級 | >4級 | >4級 | >4級 | >4級 | >4級 | >4級 |
實施例5 | >4級 | >4級 | >4級 | >4級 | >4級 | >4級 | >4級 |
由表三的結果可知,實施例4~5的彩色纖維在耐洗、耐汗及耐光牢度測試後對羊毛、壓克力、特多龍、尼龍、棉以及醋酸皆幾乎不發生顏色轉移,與比較例1的彩色纖維具有相當的表現,可見本揭露的液態色母組合物不會影響彩色纖維在耐汗、耐洗及耐光牢度的表現,故具有廣泛的應用性。
根據本揭露上述實施方式,由於本揭露的液態色母組合物包括適量的色料、潤滑劑以及載體,並且具有合適的黏度及粒徑,因此其可提供良好的分散性以與聚酯均勻地混合,從而使以其所製備而成的彩色纖維具有良好的顯色性。另一方面,使用本揭露的液態色母組合物製備而成的彩色纖維可具有良好的耐汗、耐洗及耐光牢度,從而具有廣泛的應用性。
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。
無
無
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
Claims (10)
- 一種液態色母組合物,用於製備彩色纖維,包括: 30.0至44.4重量份的色料; 14.0至44.4重量份的潤滑劑;以及 11.2至56.0重量份的載體,其中所述液態色母組合物的黏度介於13000cP至18000cP間。
- 如請求項1所述的液態色母組合物,其中所述液態色母組合物的粒徑(D90)介於310nm至390nm間。
- 如請求項1所述的液態色母組合物,其中所述潤滑劑包括聚乙二醇,且所述聚乙二醇的重量平均分子量介於180g/mole至220g/mole間。
- 如請求項1所述的液態色母組合物,其中所述色料包括藍色色料。
- 如請求項1所述的液態色母組合物,其中所述載體包括非離子型界面活性劑、陰離子界面活性劑、陽離子界面活性劑、兩性離子界面活性劑或其組合。
- 一種彩色纖維的製備方法,包括: 進行混合步驟,將聚酯與如請求項1所述的液態色母組合物均勻混合,以形成混合物,其中所述聚酯的含量介於237.8重量份至843.6重量份間,且所述液態色母組合物的含量介於90重量份至110重量份間; 對所述混合物進行混練步驟,以形成纖維色母粒;以及 對所述纖維色母粒進行熔融紡絲步驟,以形成所述彩色纖維。
- 如請求項7所述的彩色纖維的製備方法,其中在所述混合步驟中,所述聚酯具有粉體型態。
- 如請求項8所述的彩色纖維的製備方法,更包括: 在所述混練步驟前,對所述混合物進行乾燥步驟。
- 如請求項7所述的彩色纖維的製備方法,其中在所述混合步驟中,所述聚酯具有熔融型態,且所述混合步驟及所述混練步驟是在同一製程中進行。
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