TWI628323B - Polyester elastic multifilament and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

本發明關於一種熱塑性聚酯彈性複絲之製造方法及由此方法所製得之熱塑性聚酯彈性複絲。藉由本發明之方法所製得之聚酯彈性複絲具有優異的彈性回復力，當外力釋放時可迅速恢復至原來的長度。利用此聚酯彈性複絲所製得之紗線及織物具有良好的伸縮彈性及彈性回復率。

Description

聚酯彈性複絲及其製造方法
本發明關於一種熱塑性聚酯彈性複絲之製造方法及由此方法所製得之熱塑性聚酯彈性複絲。藉由本發明之方法所製得之聚酯彈性複絲具有優異的彈性回復力，當外力釋放時可迅速恢復至原來的長度。利用此聚酯彈性複絲所製得之紗線及織物具有良好的伸縮彈性及彈性回復率。
PET是由對苯二甲酸單體與乙二醇單體聚合而成，由於其耐熱性及化學穩定性佳，且具有較高的機械強度，所以PET纖維被廣泛使用於衣著、家飾、工業用途等紡織素材。但是PET的缺點為模數高、硬度大，且其彈性回復率更是遠不如尼龍66。為了改善此彈性回復率差之缺點，已有提出於聚合過程中分別改採用1,4-丁二醇(1,4-BDO)單體、1,3-丙二醇(1,3-BDO)單體與對苯二甲酸單體聚合製造出PBT、PTT。採用PBT、PTT所生產出之纖維，彈性上雖較採用PET所生產出之纖維為佳，但在纖維的彈性回復率方面相較於尼龍66纖維(亦稱為PA66)仍顯不足。
本發明是鑑於上述先前技術中所存在的問題而提出者。本發明之目的在提供一種生產成本低、生產效率高且彈性回復率均佳之聚酯彈性複絲之製造方法，及提供利用此製造方法所製得的聚酯彈性複絲。利用此聚酯彈性複絲製得之紗線及織物具有良好的伸縮彈性及彈性回復率。
本發明提供一種聚酯彈性複絲之製造方法，其特徵在於包含下列步驟：將熱塑性聚酯彈性體(亦稱作TPEE)原料經螺桿擠出機加熱熔融後由紡嘴擠出，之後經冷卻風冷卻固化、延伸、熱定型及鬆弛處理，而獲得一具有伸縮彈性的聚酯延伸複絲。
本發明亦提供一種以上述製造方法所製得之聚酯彈性複絲。
熱塑性聚酯彈性體(TPEE)之分子結構是由硬鏈段和軟鏈段兩部份組成，其中硬鏈段為芳香族聚酯，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(以下亦簡稱為PET)或聚對苯二甲酸丁二醇酯(以下亦簡稱為PBT)，軟鏈段為聚醚酯，其中硬鏈段與軟鏈段之重量比的範圍為80：20~20：80，反應單體聚醚二醇的數目平均分子量的範圍為500~5000，例如聚四亞甲基醚二醇(以下亦簡稱為PTMEG)。
本發明之熱塑性聚酯彈性體(TPEE)可為硬鏈段為PBT型之熱塑性聚酯彈性體，也可以是硬鏈段為PET型之熱塑性聚酯彈性體。熱塑性聚酯彈性體(TPEE)成分組成示意如下：
1. TPA+1,4-BDO+PTMEG → PBT型TPEE
2. TPA+EG+PTMEG → PET型TPEE
其中各縮寫代號的意義如下：TPA：對苯二甲酸
BDO：丁二醇
PTMEG：聚四亞甲基醚二醇
EG：乙二醇
PBT：聚對苯二甲酸丁二醇酯
PET：聚對苯二甲酸乙二醇酯
TPEE：熱塑性聚酯彈性體
於一具體實施例中，本發明之聚酯彈性複絲之製造方法，其特徵在於該方法包含下述步驟：將熱塑性聚酯彈性體(稱作TPEE)原料經螺桿擠出機以230~300℃加熱熔融後，以紡絲溫度230~300℃經由紡嘴定量擠出，經冷卻風冷卻固化與上油後，以初紡速度(as-spun速度)100~3500m/min，延伸溫度40~180℃，延伸倍率1~10倍，定型溫度70~210℃進行紡絲及延伸，之後經鬆弛處理後以捲取速度100~5000m/min進行捲取，得到一具有伸縮彈性的聚酯延伸複絲。
於一具體實施例中，本發明之聚酯彈性複絲之製造方法，亦可採用先製得部分順向絲，之後再經延伸、熱定型及鬆弛之非連續式方式而製得一具有伸縮彈性的聚酯延伸複絲。
本發明所述聚酯彈性延伸複絲可為連續長纖維或短纖維形式。
本發明所述聚酯彈性延伸複絲可為圓形斷面或非圓形斷面。
本發明於製造前述聚酯彈性延伸複絲之過程中，尚可因應需求添加其他機能性添加劑，例如耐燃劑、蓄熱保溫劑、耐熱劑、抗紫外線劑、抗靜電劑、螢光增白劑、抗菌劑、消光劑等。
依據本發明之聚酯彈性複絲，可因應需要製造出具有良好的伸縮彈性及彈性回復率之長纖製品或短纖製品。
本發明可利用前述製得之聚酯彈性複絲，以業界眾知之紡織技術來製造出相關織物。
以下以實施例進一步詳述本發明，惟此等實施例僅用於詳細說明所請之方法，而非用於限定本發明之範圍。
首先針對本發明之聚酯彈性複絲之物性的測定方式予以詳述。
(1)極限黏度IV(intrinsic viscosity)
極限黏度的測定是根據ASTM D2857-01的規範進行測定。
(2)相對黏度RV(relative viscosity)
準備待測的聚醯胺料粒樣品，其水分需小於2800ppm，若超過上述含水量，則須在真空中90℃溫度下先將待測的聚醯胺料粒乾燥水分需小於2800ppm。將具有標準含水率的聚醯胺料粒樣品溶於96%的硫酸中，待全部溶解後，以三叉黏度計測定其流動時間，與溶劑做比較，根據下式計算得到相對黏度(RV)。
相對黏度(RV)=試料的滴落時間(秒)/溶劑的滴落時間(秒)
(3)紗線斷裂強度以及斷裂伸長率：
採用STATIMAT 4自動拉伸測試儀(Textechno Inc,Germany)，根據ASTM D 885的規範進行測定。
(4)沸水收縮率：
在測長儀上捲取10圈試樣，將該試樣掛上2g/D的荷重，測量此時的長度為L0，再將該掛有荷重的試樣放入98℃的沸水中，進行沸水處理15min，取出試樣後晾乾，測定處理後的長度為L。 依照下式計算沸水收縮率。
沸水收縮率(%)=[(L0-L)/L0]×100%
(5)定荷重紗線彈性回復率：
分別取3份紗線長度長為60cm之試樣，將試樣之一端固定於上部之固定夾，另一端掛上0.01g/De預荷重，並於50cm間隔處做標記，將此時的長度記為L0。然後掛上3.6g/De之荷重，經過1小時後，測定標記間的長度，將此時的長度記為L1。然後去除荷重，各經30秒與1小時後再掛上0.01g/De預荷重，並測定標記間之長度，將此時長度記為L2。重複上述測量3次。以下列公式求取紗線彈性回復率。檢驗結果，分別以除去荷重後放置30秒及放置1小時後之3次平均值表示。
紗線彈性回復率(%)=[(L1-L2)/(L1-L0)]×100%
(6)定伸長紗線彈性回復率：
取3份紗線長度長為60cm之試樣，先將試樣之一端固定於上部之固定夾，另一端掛上0.01g/De預荷重，並於50cm間隔處做標記， 並以夾頭夾住，使試樣固定夾子間之距離為50cm(長度為L0)，然後以50cm/min之拉伸速度，拉伸20%(長度為L1)，使試樣放置1min，再以相同速度還原至原來位置，再放置3min，按上述方法反復拉伸5次後，打開夾頭後再掛上預荷重，量其長度(長度為L2)，以下列公式求出紗線彈性回復率。檢測結果，以3次之平均率表示。
紗線彈性回復率(%)=[(L1-L2)/(L1-L0)]×100%
實施例
實施例1
使用螺桿擠壓機，將IV=1.4之PET型熱塑性聚酯彈性體(PET-TYPE TPEE)以熔融溫度255~275℃加熱熔融，然後經過計量泵計量吐出，進入紡絲溫度為275℃之紡絲箱，從紡絲噴絲孔組件擠出，經過冷卻風冷卻固化及油輪上油後，以初紡速度(as-spun speed)700m/min、延伸溫度80℃、定型溫度180℃、延 伸倍率4.0、鬆弛倍率10%及捲取速度2520m/min進行捲取，製得420De/48F聚酯彈性延伸複絲。依照上述測定方式測量此聚酯彈性延伸複絲之斷裂強度、斷裂伸率、沸水收縮率、定荷重紗線彈性回復率及定伸長紗線彈性回復率，其結果如表1所示。
實施例2
除了使用IV=1.4之PBT型熱塑性聚酯彈性體(PBT-TYPE TPEE)代替實施例1之PET型熱塑性聚酯彈性體以外，以相同之方式進行製得420De/48F聚酯彈性延伸複絲。依照上述測定方式測量此聚酯彈性延伸複絲之斷裂強度、斷裂伸率、沸水收縮率、定荷重紗線彈性回復率及定伸長紗線彈性回復率，其結果如表1所示。
比較例1
使用螺桿擠壓機，將IV=0.64之PET經螺桿擠出機以熔融溫度280~290℃加熱熔融，然後經過計量泵計量吐出，進入紡絲溫度為290℃之紡絲箱，從紡絲噴絲孔組件擠出，經過冷卻風冷卻固化及油輪上油後，以初紡速度(as-spun speed)700m/min、延伸溫度90℃、定型溫度180℃、延伸倍率4.0、鬆弛倍率10%及捲取速度2520m/min進行捲取，製得420De/48F PET延伸複絲。依照上述測定方式測量此聚酯彈性延伸複絲之斷裂強度、斷裂伸率、沸水收縮率、定荷重紗線彈性回復率及定伸長紗線彈性回復率，其結果如表1所示。
比較例2
使用螺桿擠壓機，將RV=2.4之PA66經螺桿擠出機以熔融溫度280~290℃加熱熔融，然後經過計量泵計量吐出，進入紡絲溫度 為290℃之紡絲箱，從紡絲噴絲孔組件擠出，經過冷卻風冷卻固化及油輪上油後，以初紡速度(as-spun speed)700m/min、延伸溫度90℃、定型溫度180℃、延伸倍率4.0、鬆弛倍率10%(relax=0.90)及捲取速度2520m/min進行捲取，製得420De/48F PA66延伸複絲。依照上述測定方式測量此聚酯彈性延伸複絲之斷裂強度、斷裂伸率、沸水收縮率、定荷重紗線彈性回復率及定伸長紗線彈性回復率，其結果如表1所示。
根據上表1，可知根據本發明所製得的延伸複絲之定荷重紗線彈性回復率與定伸長紗線彈性回復率係明顯優於PET延伸複絲。並且根據本發明所製得的延伸複絲之定荷重紗線彈性回復率與定伸長紗線彈性回復率不僅可與PA66相比擬，甚至優於PA66。

Claims (7)

  1. 一種聚酯彈性複絲之製造方法，其特徵在於該方法包含下述步驟：將熱塑性聚酯彈性體(以下稱作TPEE)原料經螺桿擠出機加熱熔融後由紡嘴擠出，之後經冷卻風冷卻固化、上油、延伸、熱定型及鬆弛處理，而製得聚酯彈性複絲。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該熱塑性聚酯彈性體係選自PET型TPEE或PBT型TPEE。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該熱塑性聚酯彈性體係選自PBT型TPEE。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該聚酯彈性複絲係採用連續地進行紡絲延伸、熱定型及鬆弛之連續式方式而製得。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該聚酯彈性複絲係採用先製得部分順向絲，之後再經延伸、熱定型及鬆弛之非連續式方式而製得。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該纖維可為長纖維或短纖維。
  7. 一種聚酯彈性複絲，係由如申請專利範圍第1至6項中任一項之製造方法所製得者。
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