TWI684612B - 聚酯纖維及聚酯的製作方法 - Google Patents
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Abstract
一種聚酯纖維包括：第一聚酯纖維，第一聚酯纖維包括聚酯，聚酯係由對苯二甲酸、乙二醇、至少一二酸及至少一二醇共聚合而成，至少一二酸係選自由己二酸及1,4-環己烷二羧酸所組成的群組，至少一二醇係選自由乙氧化-2-甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇及己二醇所組成的群組。
Description
本發明係關於聚酯纖維及聚酯的製作方法，特別係關於使對苯二甲酸、乙二醇、至少一二酸及至少一二醇共聚合以形成聚酯的製作方法，以及包括此聚酯的聚酯纖維。
自聚酯纖維問世以來，其已被應用在各種織品及衣物上。然而，目前大部分聚酯纖維的熔點通常較高，因而限制了聚酯纖維的應用性，也使其無法滿足各式各樣的產品所需。有鑑於此，目前亟需發展出其他聚酯來製作聚酯纖維，從而改變聚酯纖維的性質以符合各種產品所需。
本發明提供一種聚酯纖維，包括：第一聚酯纖維，第一聚酯纖維包括聚酯，聚酯係由對苯二甲酸(Terephthalic acid)、乙二醇(Ethylene glycol；EG)、至少一二酸及至少一二醇共聚合而成，其中至少一二酸係選自由己二酸(Adipic acid；AA)及1,4-環己烷二羧酸(1,4-Cyclohexanedicarboxylic acid；1,4-CHDA)所組 成的群組，至少一二醇係選自由乙氧化-2-甲基-1,3-丙二醇(Ethoxylated 2-methyl-1,3-propanediol；EOMPO)、2-甲基-1,3-丙二醇(2-methyl-1,3-propanediol；MPO)及己二醇(Hexanediol；HDO)所組成的群組。
在一些實施方式中，至少一二酸及至少一二醇共為25~45莫耳份，對苯二甲酸及乙二醇共為55~75莫耳份。
在一些實施方式中，至少一二酸包括己二酸，至少一二醇包括乙氧化-2-甲基-1,3-丙二醇。
在一些實施方式中，聚酯纖維為單組分纖維。
在一些實施方式中，聚酯纖維更包括第二聚酯纖維，第二聚酯纖維包括聚對苯二甲酸乙二酯。
在一些實施方式中，聚酯纖維為由第一聚酯纖維及第二聚酯纖維所組成的芯鞘型纖維。
在一些實施方式中，第一聚酯纖維為鞘層，且第二聚酯纖維為芯層。
在一些實施方式中，聚酯纖維為由第一聚酯纖維及第二聚酯纖維所組成的並列型纖維。
本發明提供一種聚酯的製作方法，包括以下步驟：使對苯二甲酸、乙二醇、至少一二酸及至少一二醇共聚合，其中至少一二酸係選自由己二酸及1,4-環己烷二羧酸所組成的群組，至少一二醇係選自由乙氧化-2-甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇及己二醇所組成的群組。
在一些實施方式中，使對苯二甲酸、乙二醇、 至少一二酸及至少一二醇共聚合包括：使對苯二甲酸、乙二醇、至少一二酸及至少一二醇在溫度為200℃~260℃及絕對壓力為1bar~3bar下進行酯化反應；以及將絕對壓力調整為1mbar~7mbar，以進行聚合反應。
以下的揭示內容提供許多不同的實施例或實例，以實現本發明的不同特徵。特定實例的組成及佈局敘述如下，以簡化本發明。當然這些僅是實例，並非用以限制。
本發明提供一種聚酯的製作方法，利用對苯二甲酸、乙二醇、至少一二酸及至少一二醇作為反應物，以共聚合形成聚酯。至少一二酸係選自由己二酸及1,4-環己烷二羧酸所組成的群組。至少一二醇係選自由乙氧化-2-甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇及己二醇所組成的群組。己二醇例如為1,6-己二醇。在共聚合之後，這些反應物會以隨機排列的方式以酯鍵相互鍵結來形成聚酯。
上述的這些二酸及二醇具有碳長鏈，可使聚酯因含有碳長鏈而具有較低的熔點。此外，具有支鏈結構的二醇亦有助於降低聚酯的熔點。並且，選取碳數相近的二酸及二醇作為反應物，可提升聚酯的結晶性，同時提升聚酯的紡絲作業性及纖維強度。
在一些實施方式中，使對苯二甲酸、乙二醇、至少一二酸及至少一二醇共聚合包括以下兩個步驟：(1)使對苯二甲酸、乙二醇、至少一二酸及至少一二醇在溫度為200℃~260℃及絕對壓力為1bar~3bar下進行酯化反應；(2)維持溫度為200℃~260℃，將絕對壓力調整為1mbar~7mbar以進行聚合反應。上述兩個步驟能夠提升共聚合反應效率，從而縮短反應時間。在一些實施方式中，進行步驟(1)的溫度可例如是200~250℃或210~230℃；進行步驟(2)的溫度可例如是230~260℃或230~250℃。在一些實施方式中，進行步驟(1)的溫度低於進行步驟(2)的溫度。
此外，本發明提供一種聚酯纖維，包括：第一聚酯纖維，第一聚酯纖維包括聚酯，聚酯係由對苯二甲酸、乙二醇、至少一二酸及至少一二醇共聚合而成，其中至少一二酸係選自由己二酸及1,4-環己烷二羧酸所組成的群組，至少一二醇係選自由乙氧化-2-甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇及己二醇所組成的群組。
可以透過調整進行共聚合反應的反應物之間的莫耳比例來調控聚酯的性質，從而調控第一聚酯纖維的性質。在一些實施方式中，至少一二酸及至少一二醇共為25~45莫耳份，對苯二甲酸及乙二醇共為55~75莫耳份。此外，亦可以藉由選取不同的反應物組合來調整聚酯的性質。在一些實施方式中，至少一二酸包括己二酸，至少一二醇包括乙氧化-2-甲基-1,3-丙二醇。在一些實施方式中，本發明的聚酯的起始熔點在120℃至150℃之間。在一些實施方式 中，本發明的聚酯的結晶熔點在150℃至180℃之間。
在一些實施方式中，聚酯纖維為單組分纖維。聚酯纖維僅包括第一聚酯纖維。換言之，聚酯纖維的材料即為第一聚酯。由於聚酯纖維包括由對苯二甲酸、乙二醇、至少一二酸及至少一二醇共聚合而成的聚酯，故聚酯纖維可具有較低的起始熔點及結晶熔點。因此，若於織品中加入本發明的聚酯纖維，本發明的聚酯纖維會因受熱軟化，從而發生黏性流動，使得織品中的其他纖維可藉由本發明的聚酯纖維黏合在一起，從而提升織品的結構強度，且使織品不易發生形變。換言之，本發明的聚酯纖維可作為一種纖維型黏合劑。
本發明的聚酯纖維的應用例如是作為針織運動鞋的針織布的材料之一。當針織運動鞋的針織布中添加有本發明的聚酯纖維時，針織布在經過熱風定型後，針織布中的其他纖維可藉由本發明的聚酯纖維黏合在一起，從而使針織布具有良好的尺寸安定性及強度，因此針織運動鞋不易變形，且更為耐用。並且，在裁切針織布時，由於針織布具有良好的尺寸安定性，亦有助於提高裁切良率。
在一些實施方式中，聚酯纖維更包括第二聚酯纖維，第二聚酯纖維可包括聚對苯二甲酸乙二酯。此外，可以透過調整第一聚酯纖維及第二聚酯纖維之間的重量比例來調整聚酯纖維的性質。在一實施方式中，第一聚酯纖維為40~60重量份，第二耐隆纖維40~60重量份。
在一些實施方式中，聚酯纖維為由第一聚酯纖維及第二聚酯纖維所組成的芯鞘型纖維。在一實施方式中， 第一聚酯纖維為鞘層，第二聚酯纖維為芯層。在另一些實施方式中，聚酯纖維為由第一聚酯纖維及第二聚酯纖維所組成的並列型纖維。
以下的實施例係用以詳述本發明之特定態樣，並使本發明所屬技術領域中具有通常知識者得以實施本發明。然而，以下的實施例不應用以限制本發明。
在本實驗例中，使對苯二甲酸、乙二醇、至少一二酸及至少一二醇共聚合以形成聚酯。實施例一~五分別選用不同的至少一二酸及至少一二醇做為反應物。各實施例所用之反應物及所生成之產物的起始熔點及結晶熔點請參以下表一。
根據上述表一，產物的起始熔點在130℃至140℃之間，結晶熔點約在170℃至180℃之間。由此可知，本發明之聚酯的起始熔點及結晶熔點比一般的聚酯的起始熔點及結晶熔點更低，例如，對苯二甲酸乙二酯的起始熔點為250℃~260℃，而結晶熔點為180℃~200℃。
在本實驗例中，以差示掃描量熱法(Differential scanning calorimetry；DSC)分別對於實施例一及五的產物進行性質測試。差示掃描量熱儀(Differential scanning calorimeter；DSC)的廠牌為 Netzsch，型號為DSC 200 F3 System。
在測試過程中，將待測物自30℃升溫至300℃，升溫速率為10℃/分鐘，接下來，再將待測物自300℃降溫至30℃，降溫速率為10℃/分鐘。
在降溫過程中，實施例一的產物在溫度為120℃至150℃的區間內具有冷結晶峰，實施例五的產物在溫度為100℃至140℃的區間內具有冷結晶峰。由此可知，實施例一及五的產物在降溫過程中，聚合物可快速排列形成結晶，從而證明實施例一及五的產物均具有可紡性。
在本實驗例中，將實施例三的產物以不同紡絲製程後製備為單組分纖維後，再測量纖維物性。第一種紡絲製程所得的纖維為預取向絲(Pre-oriented yarn；POY)，第二種紡絲製程所得的纖維為拉伸撚紗(Draw textured yarn；DTY)。纖維物性請參見以下表二。
將實施例四的產物以紡絲製程製備為單組分纖維後，再測量纖維物性。由此紡絲製程所得的纖維為紡延絲(Spin drawn yarn；SDY)。纖維物性請參見以下表三。
由表二及表三可知，分別由實施例三及實施例四的產物製備的單組分纖維皆具有良好的強度。
另外，將實施例四的產物及對苯二甲酸乙二酯以紡絲製程製備為芯/鞘比為50/50的芯鞘型纖維後，再測量纖維物性。由此紡絲製程所得的纖維為SDY，其中芯層的材料為對苯二甲酸乙二酯，鞘層的材料為實施例四的產物。纖維物性請參見以下表四。
由表四可知，由實施例四的產物及對苯二甲酸乙二酯製備的芯鞘型纖維可具有良好強度。
綜上所述，本發明的聚酯具有較低的熔點，且具有良好的紡絲性而可被製為聚酯纖維。聚酯纖維亦隨之具有較低的熔點，並具有良好的強度。此外，本發明的聚酯亦可與另一種聚酯共同形成具有良好強度的纖維。並且，當本發明的聚酯纖維與其他纖維共同形成織物時，由於本發明的聚酯纖維的熔點較低，因此在適合的溫度條件下，本發明的聚酯纖維可將其他纖維彼此黏合，從而達到提升織物結構強度的效果，並可使織物不易發生形變的問題。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，但其他實施方式亦有可能。因此，所請請求項之精神與範圍並不限定於此處實施方式所含之敘述。
任何熟習此技藝者可明瞭，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Claims (10)
- 一種聚酯纖維，包括：第一聚酯纖維，包括聚酯，所述聚酯係由對苯二甲酸、乙二醇、至少一二酸及至少一二醇共聚合而成，其中所述至少一二酸係選自由己二酸及1,4-環己烷二羧所組成的群組，所述至少一二醇係選自由乙氧化-2-甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇及己二醇所組成的群組。
- 如請求項1所述的聚酯纖維，其中所述至少一二酸及所述至少一二醇共為30~40莫耳份，所述對苯二甲酸及所述乙二醇共為60~70莫耳份。
- 如請求項1所述的聚酯纖維，其中所述至少一二酸包括所述己二酸，所述至少一二醇包括所述乙氧化-2-甲基-1,3-丙二醇。
- 如請求項1所述的聚酯纖維，其中所述聚酯纖維為單組分纖維。
- 如請求項1所述的聚酯纖維，更包括第二聚酯纖維，所述第二聚酯纖維包括聚對苯二甲酸乙二酯。
- 如請求項5所述的聚酯纖維，其中所述聚酯纖維為由所述第一聚酯纖維及所述第二聚酯纖維所組成的芯鞘型纖維。
- 如請求項6所述的聚酯纖維，其中所述第一聚酯纖維為鞘層，且所述第二聚酯纖維為芯層。
- 如請求項5所述的聚酯纖維，其中所述聚酯纖維為由所述第一聚酯纖維及所述第二聚酯纖維所組成的並列型纖維。
- 一種聚酯的製作方法，包括：使對苯二甲酸、乙二醇、至少一二酸及至少一二醇共聚合，其中所述至少一二酸係選自由己二酸及1,4-環己烷二羧酸所組成的群組，所述至少一二醇係選自由乙氧化-2-甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇及己二醇所組成的群組。
- 如請求項9所述的製作方法，其中使所述對苯二甲酸、所述乙二醇、所述至少一二酸及所述至少一二醇共聚合包括：使所述對苯二甲酸、所述乙二醇、所述至少一二酸及所述至少一二醇在溫度為200℃~260℃及絕對壓力為1bar~3bar下進行酯化反應；以及將絕對壓力調整為1mbar~7mbar，以進行聚合反應。
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