TWI710677B - 耐水解熱塑性聚氨酯纖維及其製作方法 - Google Patents

耐水解熱塑性聚氨酯纖維及其製作方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI710677B
TWI710677B TW109105530A TW109105530A TWI710677B TW I710677 B TWI710677 B TW I710677B TW 109105530 A TW109105530 A TW 109105530A TW 109105530 A TW109105530 A TW 109105530A TW I710677 B TWI710677 B TW I710677B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
thermoplastic polyurethane
hydrolysis
fiber
polyurethane fiber
resistant thermoplastic
Prior art date
Application number
TW109105530A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202132645A (zh
Inventor
林至逸
鄭國光
楊高隆
張仕朋
Original Assignee
三芳化學工業股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三芳化學工業股份有限公司 filed Critical 三芳化學工業股份有限公司
Priority to TW109105530A priority Critical patent/TWI710677B/zh
Priority to CN202010265042.3A priority patent/CN113279079A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI710677B publication Critical patent/TWI710677B/zh
Priority to US17/178,409 priority patent/US20210262122A1/en
Priority to EP21158052.7A priority patent/EP3868928A1/en
Publication of TW202132645A publication Critical patent/TW202132645A/zh

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/58—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
    • D01F6/70—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyurethanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48—Polyethers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L75/00—Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L75/04—Polyurethanes
    • C08L75/08—Polyurethanes from polyethers
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08—Melt spinning methods
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/12—Stretch-spinning methods
    • D01D5/14—Stretch-spinning methods with flowing liquid or gaseous stretching media, e.g. solution-blowing
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/12—Stretch-spinning methods
    • D01D5/16—Stretch-spinning methods using rollers, or like mechanical devices, e.g. snubbing pins
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/28—Formation of filaments, threads, or the like while mixing different spinning solutions or melts during the spinning operation; Spinnerette packs therefor
    • D01D5/30—Conjugate filaments; Spinnerette packs therefor
    • D01D5/34—Core-skin structure; Spinnerette packs therefor
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F8/00—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
    • D01F8/04—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers
    • D01F8/16—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers with at least one other macromolecular compound obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds as constituent
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2331/00—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products
    • D10B2331/10—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products polyurethanes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Abstract

本發明有關於一種耐水解熱塑性聚氨酯纖維及其製作方法。此耐水解熱塑性聚氨酯纖維具有較低之熱收縮性與良好之耐水解性，而可滿足應用之需求。於此耐水解熱塑性聚氨酯纖維的製作方法中，先提供熱塑性聚氨酯材料，並進行熔融押出製程，以形成纖維材料。然後，對纖維材料進行延伸製程，以製得本發明之耐水解熱塑性聚氨酯纖維。

Description

耐水解熱塑性聚氨酯纖維及其製作方法
本發明係有關一種熱塑性聚氨酯纖維，特別是提供一種具有低熱收縮率且耐水解之熱塑性聚氨酯纖維及其製作方法。
由於熱塑性聚氨酯(Thermoplastic Polyurethane；TPU)彈性體具有良好之可回收性、加工性與優異之機械性質，故熱塑性聚氨酯彈性體已廣為被使用。另外，熱塑性聚氨酯彈性體具有良好之染色性，故熱塑性聚氨酯彈性體亦被用來製作為纖維材料。
一般而言，為了製作熱塑性聚氨酯纖維，特別是提昇其機械性質，常見為熔融過程中加入交聯劑，使其進行交聯反應，以製得熱塑性聚氨酯纖維，未然，則未添加交聯劑並製得之纖維具有較高之溫度敏感性，易因高溫收縮，進而無法符合應用之需求。
雖然使用交聯劑有助於降低熱塑性聚氨酯纖維之熱收縮率，惟隨著應用漸趨多元，環保回收要求漸增，藉 由交聯劑所製得之熱塑性聚氨酯纖維的可回收性亦大幅降低，而無法符合環保之需求。
熱塑性聚氨酯纖維的軟質段可具有聚醇結構，其中聚醇結構可為聚酯系結構。由於聚酯類熱塑性聚氨酯纖維具有良好之物性，且其可耐受較高之溫度，故聚酯類熱塑性聚氨酯纖維係廣為被使用。然而，於儲放或回收再利用時，水汽易導致聚酯類熱塑性聚氨酯纖維產生水解反應，過程中，生成之酸性基團將進一步催化水解反應，而大幅降低聚酯類熱塑性聚氨酯纖維的物性。
有鑑於此，亟須提供一種耐水解熱塑性聚氨酯纖維及其製作方法，以改進習知熱塑性聚氨酯纖維無法兼顧熱收縮性與可回收性的缺陷，並解決熱塑性聚氨酯纖維易水解之應用限制。
因此，本發明之一態樣是在提供一種耐水解熱塑性聚氨酯纖維，此耐水解熱塑性聚氨酯纖維具有較低之熱收縮率與較佳之可回收性。
本發明之另一態樣是提供一種耐水解熱塑性聚氨酯纖維的製作方法，此製作方法係於特定溫度下來延伸熔融押出所製得之纖維材料，而使所製得之耐水解熱塑性聚氨酯纖維具有較低之熱收縮率。
根據本發明之一態樣，提出一種耐水解熱塑性聚氨酯纖維。此耐水解熱塑性聚氨酯纖維之熱收縮率不大於 10%，且此耐水解熱塑性聚氨酯纖維不包含交聯劑。
依據本發明之一些實施例，前述之耐水解熱塑性聚氨酯纖維包含聚醚類熱塑性聚氨酯材料。前述之耐水解熱塑性聚氨酯纖維具有芯鞘纖維結構或單一纖維結構。前述耐水解熱塑性聚氨酯纖維之熱收縮率不大於6%。
根據本發明之另一態樣，提出一種耐水解熱塑性聚氨酯纖維的製作方法。首先，提供熱塑性聚氨酯材料，並對熱塑性聚氨酯材料進行熔融押出製程，以形成纖維材料。其中，熱塑性聚氨酯材料為聚醚類熱塑性聚氨酯材料，熱塑性聚氨酯材料之熔點為70℃至180℃，且纖維材料包含單絲或複絲。然後，對纖維材料進行延伸製程，以形成耐水解熱塑性聚氨酯纖維，其中此延伸製程包含至少二次延伸步驟，且每一個延伸步驟係於60℃至120℃下進行。
依據本發明之一些實施例，前述熱塑性聚氨酯材料之蕭氏硬度(Shore D)為35D至75D。前述之熔融押出製程不使用交聯劑。前述延伸步驟之次數為二次至四次。前述之每一個延伸步驟係於70℃至110℃下進行。於前述之延伸製程中，纖維材料的總延伸倍率為1倍至3倍。
應用本發明耐水解熱塑性聚氨酯纖維及其製作方法，其係不添加交聯劑來誘發聚氨酯材料之交聯反應，且此聚醚類熱塑性聚氨酯纖維具有良好之耐水解性與較佳之儲存安定性。於此聚醚類熱塑性聚氨酯纖維之製作方法中，不添加交聯劑來進行熱塑性聚氨酯之交聯反應，並進一步藉由特定之延伸溫度來處理所形成之纖維材料，而可調整 其機械性質，進而降低所製得之纖維的熱收縮率。
100:方法
110,120,130,140:操作
200:延伸系統
210:熔融紡絲機
211:熔融噴絲單元
213:冷卻水槽
220:熱水槽
221a,221,231,241,251:羅拉
230,240,250:延伸單元
300a,300b:延伸系統
310:押出頭
320,330,340,350:羅拉對
為了對本發明之實施例及其優點有更完整之理解，現請參照以下之說明並配合相應之圖式。必須強調的是，各種特徵並非依比例描繪且僅係為了圖解目的。相關圖式內容說明如下。
圖1係繪示依照本發明之一些實施例之耐水解熱塑性聚氨酯纖維的製作方法之流程圖。
圖2係繪示依照本發明之一些實施例之適用於單絲型態的延伸系統。
圖3A與圖3B分別係繪示依照本發明之一些實施例之適用於複絲型態的延伸系統。
以下仔細討論本發明實施例之製造和使用。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的發明概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論之特定實施例僅供說明，並非用以限定本發明之範圍。
本發明所稱之「耐水解」係利用德國標準化學會第DIN 53543號之標準檢測方法來量測。其中，「耐水解」代表熱塑性聚氨酯纖維於溫度為70℃且濕度為95%之環境放置一周後，熱塑性聚氨酯纖維之強度降幅不大於10%。
本發明之耐水解熱塑性聚氨酯纖維具有較低之熱收縮率與良好之機械性質，且本發明之耐水解熱塑性聚氨酯纖維的交聯反應並未使用交聯劑，故具有良好之可回收性，而可滿足應用之需求。
舉例而言，經美國材料試驗學會(American Society of Testing and Materials；ASTM)第D4974號之標準檢測方法與105℃之量測溫度，本發明所製得之耐水解熱塑性聚氨酯纖維可具有不大於10%之熱收縮率，且較佳具有不大於6%之熱收縮率。可理解的是，由於本發明之耐水解熱塑性聚氨酯纖維具有較低之熱收縮率，故當其應用時，不易受熱變形，而具有較佳之尺寸安定性，故具有更廣泛之應用範圍。另外，經ASTM第D3822號之標準檢測方法的量測，耐水解熱塑性聚氨酯纖維具有不小於75%之斷裂伸長率。
在一些實施例中，當本發明之纖維材料係由聚醚類熱塑性聚氨酯材料製成時，所製得之耐水解熱塑性聚氨酯纖維具有更佳之耐水解性質。所製得之耐水解熱塑性聚氨酯纖維可具有芯鞘纖維結構或單一纖維結構。再者，所製得之耐水解熱塑性聚氨酯纖維可適用於梭織製程、針織製程與其他習知之織造製程中。
本發明之纖維材料除不需添加交聯劑，其亦於特定溫度下來延伸熔融押出之纖維材料，而使所製得之耐水解熱塑性聚氨酯纖維具有較低之熱收縮率。請參照圖1，其係繪示依照本發明之一些實施例之耐水解熱塑性聚氨酯纖 維的製作方法之流程圖。於方法100中，熱塑性聚氨酯材料係先被提供，並進行熔融押出製程，以形成纖維材料，如操作110與操作120所示。
本發明之熱塑性聚氨酯材料(Thermoplastic Polyurethane；TPU)可為聚醚類熱塑性聚氨酯材料。當本發明之熱塑性聚氨酯材料為聚醚類熱塑性聚氨酯材料時，所製得之熱塑性聚氨酯纖維具有良好之耐水解性質與物性。較佳地，熱塑性聚氨酯材料之熔點為70℃至180℃。當熱塑性聚氨酯材料之熔點不為前述之範圍時，所製得之熱塑性聚氨酯纖維無法滿足應用之需求。在一些實施例中，熱塑性聚氨酯材料之熔點更佳可為150℃至180℃。
在一些實施例中，熱塑性聚氨酯材料之蕭氏硬度(Shore D)為35D至75D，較佳可為45D至75D，且更佳55D至75D。當熱塑性聚氨酯材料之蕭氏硬度為前述之範圍時，所製得之熱塑性聚氨酯纖維可具有較佳之機械性質，而可滿足應用之需求。
於操作120中，熱塑性聚氨酯材料係先添加至熔融紡絲機之熔融單元中，以藉由高溫熔融聚氨酯材料，以形成熔融液體。接著，經由押出頭押出熔融液體，即可形成本發明之纖維材料。可理解的是，熔融單元係以大於聚氨酯材料熔點之溫度來熔融材料。其次，本發明之熔融押出製程係採用所屬領域具有通常知識者所熟知之參數條件，故在此不另贅述。依據押出頭之型式，所製得之纖維材料可為單絲或複絲。於操作120中，熱塑性聚氨酯材料不藉 由交聯劑來完成纖維材料，故本發明所製得之熱塑性聚氨酯纖維具有良好之回收性。
於進行操作120後，對纖維材料進行延伸製程，如操作130所示。其中，延伸製程包含至少二次延伸步驟，且每一個延伸步驟係於60℃至120℃下進行。延伸製程係藉由對所製得之纖維材料進行延伸，以調整纖維材料之性質，而使最終所製得之熱塑性聚氨酯纖維可滿足應用之需求。若延伸步驟之次數小於二次時，纖維材料未被充分地延伸，而無法具有適當之機械性質，故無法滿足應用之需求。可理解的是，於延伸步驟之次數小於二次的情形中，雖然操作人員可藉由增加延伸倍率來彌補纖維材料未被充足延伸之缺點，惟過高之延伸倍率易導致纖維材料斷紗。在一些實施例中，延伸製程可包含二次至六次的延伸步驟，且較佳包含二次至四次的延伸步驟。在一些實施例中，每一次延伸步驟可於相同或不同之溫度下進行，且可具有相同或不相同之延伸倍率。為了獲得更佳之延伸效果，每一個延伸步驟可於70℃至110℃下進行。
當纖維材料為單絲型態時，請同時參照圖1與圖2，其中圖2係繪示依照本發明之一些實施例之適用於單絲型態的延伸系統。延伸系統200係適用於單絲型態，且延伸系統200可包含熔融紡絲機210、熱水槽220、三個延伸單元230、240和250，以及五個羅拉(roller)221a、221、231、241和251。其中，熔融紡絲機210包含熔融噴絲單元211與冷卻水槽213。
於延伸系統200中，熱塑性聚氨酯材料係添加至熔融噴絲單元211中，以進行前述之熔融押出製程(即操作120)。然後，經押出頭押出之單絲係先經冷卻水槽213冷卻。冷卻後之單絲係卷繞於羅拉221a，並經熱水槽220加熱，再卷繞於羅拉221，以進行第一次延伸步驟。接著，經第一次延伸後之單絲係進一步依序利用延伸單元230、240和250及羅拉231、241和251來進行接續之延伸步驟。其中，延伸單元230、240和250可藉由熱風來加熱單絲，以利於延伸步驟之進行。
如圖2所示，雖然單絲分別經利用熱水槽220與延伸單元230、240和250等所進行之四次延伸步驟，但本發明不以此為限，依據前述之說明，本發明之延伸步驟的次數可為至少二次，故延伸單元240與250間可選擇性地具有額外之延伸單元，以進行更多次之延伸步驟。
在其他實施例中，單絲亦可藉由僅含有兩個延伸單元之延伸系統來進行延伸。換言之，在此些實施例中，單絲係利用熱水槽與兩個延伸單元來進行三次延伸步驟。舉例而言，經熱水槽延伸後之單絲可先以70℃至100℃來進行1至2倍之延伸，再以80℃至110℃來進行0.95至1.5倍之延伸。
於利用延伸單元250來進行最末次之延伸步驟後，即可製得利用單絲所形成之耐水解熱塑性聚氨酯纖維。
當纖維材料為複絲型態時，請同時參照圖1與圖3A，其中圖3A係繪示依照本發明之一些實施例之適用於 複絲型態的延伸系統。延伸系統300a係適用於複絲，且延伸系統300a包含押出頭310及三個延伸羅拉對320、330與340。可理解的是，為了清楚說明之目的，延伸系統300a亦包含具有通常知識者所熟知的熔融紡絲機(未繪出)，且押出頭310係設置於此熔融紡絲機中，以押出形成複絲。由於複絲之熔融紡絲機係具有通常知識者所熟知，故在此不另贅述。其次，具有通常知識者亦可理解經押出頭310所形成之複絲可利用一般之氣冷單元來冷卻。
請同時參照圖1與圖3A。相似於前述圖2所述之延伸系統200，經熔融後之聚氨酯材料可利用押出頭310來形成複絲。經氣冷冷卻後，複絲係進一步依序利用延伸羅拉對320、330與340來進行延伸製程。當進行延伸製程時，每一個延伸羅拉對320、330與340可具有相同或不同之表面溫度，及相同或不同之表面線速度。在一些具體例中，每一個延伸步驟(即延伸羅拉對320與330及延伸羅拉對330與340對於複絲之延伸)均可於60℃至120℃進行，且較佳於70℃至110℃進行。經延伸羅拉對330與340所施加之第二次延伸步驟後，即可製得利用複絲型態之熱塑性聚氨酯纖維。可理解的，本發明之延伸步驟的次數可為至少二次，故延伸羅拉對330與340間及/或延伸羅拉對340之後可選擇性地具有額外之延伸羅拉對，以進行更多次之延伸步驟。
請參照圖3B，其係繪示依照本發明之一些實施例之適用於複絲型態的延伸系統。圖3B之延伸系統300b 的配置大致上與圖3A之延伸系統300a的配置相同，兩者之差異僅在於延伸系統300b更包含延伸羅拉對350。故，延伸系統300b係利用延伸羅拉對320、330、340與350來對複絲進行三次延伸步驟。
請繼續參閱圖1。於進行前述操作130之延伸製程後，即可製得本發明之耐水解熱塑性聚氨酯纖維，如操作140所示。在一些實施例中，相較於前述操作120所製得之纖維材料，經延伸製程後之纖維材料的總延伸倍率可為1至3倍，且更佳為1.5至2.5倍。所製得之耐水解熱塑性聚氨酯纖維具有較低之熱收縮率，而具有良好之尺寸安定性，且不使用交聯劑來誘發交聯反應，故具有良好之可回收性。
以下利用實施例以說明本發明之應用，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，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。
實施例1
實施例1之耐水解熱塑性聚氨酯纖維係利用醚類熱塑性聚氨酯材料(Shore D為55D，熔點為150℃，且利用ASTM第D1238號之標準檢測方法，於210℃和2.16公斤之荷重下，其熔融流動指數為22)來製作。然後，熱塑性聚氨酯材料係放置於乾燥桶中，並於90℃下乾燥。經4小時後，熱塑性聚氨酯材料之含水率係小於或等於150ppm。
接著，藉由適用於單絲型態之延伸系統來製作實施 例1之單絲。其中，熔融紡絲機之入料口到押出口區分為四段區間，且溫度分別設定為210℃、215℃、220℃與230℃。冷卻水槽之溫度設定為16℃。
然後，將冷卻後之單絲卷繞於第一延伸羅拉，再藉由熱水槽加熱，並進一步卷繞於第二延伸羅拉，以進行第一延伸步驟。其中，第一延伸羅拉的表面線速度為30m/min，熱水槽之水溫為60℃，而第二延伸羅拉之表面線速度為75m/min。第一延伸步驟之延伸倍率為2.5倍。
之後，利用熱風來加熱經第一延伸步驟後之單絲，並進一步將單絲卷繞於第三延伸羅拉，以進行第二延伸步驟。其中，熱風之溫度為85℃，且第三延伸羅拉之表面線速度為115m/min。第二延伸步驟之延伸倍率為1.53倍。
接著，利用熱風來加熱經第二延伸步驟後之單絲，再進一步將單絲卷繞於第四延伸羅拉，以進行第三延伸步驟，並熱定型紗線，即可製得實施例1之聚醚類熱塑性聚氨酯纖維。其中，熱風之溫度為100℃，且第四延伸羅拉之表面線速度為110m/min。第三延伸步驟之延伸倍率為0.957倍。
所製得之聚醚類熱塑性聚氨酯纖維係利用卷繞機形成絲餅，其中卷繞機之卷繞速度為112m/min。實施例1之聚醚類熱塑性聚氨酯纖維的細度為350D，經ASTM D3822所量測之強度為2.5g/d且斷裂伸長率為82%，而經ASTM D4974所量測之熱收縮率為3.5%。
實施例2
實施例2之耐水解熱塑性聚氨酯纖維係利用聚醚類熱塑性聚氨酯材料(Shore D為55D，熔點為150℃，且利用ASTM第D1238號之標準檢測方法，於210℃和2.16公斤之荷重下，其熔融流動指數為21)來製作。然後，熱塑性聚氨酯材料係放置於乾燥桶中，並於90℃下乾燥。經4小時後，熱塑性聚氨酯材料之含水率係小於或等於150ppm。
接著，藉由適用於複絲型態之延伸系統來製作實施例2之複絲。其中，熔融紡絲機之入料口到押出口區分為三段區間，且溫度分別設定為180℃、195℃與210℃。冷卻風之溫度為21℃，且相對濕度為82%。
將冷卻後之複絲卷繞於第一延伸羅拉對上，並進一步卷繞於第二延伸羅拉對上，以進行第一延伸步驟。其中，第一延伸羅拉對之表面線速度為1580m/min，且第一延伸羅拉對之表面溫度為70℃，而第二延伸羅拉對之表面線速度為2400m/min，且第一延伸羅拉對之表面溫度為90℃。第一延伸步驟之延伸倍率為1.52倍。
之後，將進行第一延伸步驟後之複絲卷繞於第三延伸羅拉對上，以進行第二延伸步驟，並熱定型紗線，即可製得實施例2之聚醚類熱塑性聚氨酯纖維。其中，第三延伸羅拉對之表面線速度為2420m/min，且第三延伸羅拉對之表面溫度為110℃。第二延伸步驟之延伸倍率約為1倍。
所製得之聚醚類熱塑性聚氨酯纖維係利用卷繞機形成絲餅，其中卷繞機之卷繞速度為2200m/min。實施例2之聚醚類熱塑性聚氨酯纖維的評價結果如第1表所示，在此不另贅述。
比較例1
比較例1係使用與實施例1之耐水解熱塑性聚氨酯纖維的製作方法相同之製備方法、原料和參數條件(例如：熔融紡絲溫度、表面線速度與延伸倍率等)與評價方式，不同之處在於比較例1之第一延伸步驟係於30℃(即熱水槽之溫度)下對單絲來進行，第二延伸步驟之熱風溫度為35℃，而第三延伸步驟之熱風溫度為35℃。
比較例1所製得之聚醚類熱塑性聚氨酯纖維的評價結果如第1表所示，在此不另贅述。
比較例2
比較例2係使用與實施例2之耐水解熱塑性聚氨酯纖維的製作方法相同之製備方法、原料和參數條件(例如：熔融紡絲溫度、表面線速度與延伸倍率等)與評價方式，不同之處在於比較例2之第一延伸羅拉對、第二延伸羅拉對與第三延伸羅拉對之溫度均為30℃。
比較例2所製得之聚醚類熱塑性聚氨酯纖維的評價結果如第1表所示，在此不另贅述。
比較例3
比較例3係使用與比較例2之耐水解熱塑性聚氨酯纖維的製作方法相同之製備方法、參數條件(例如：羅拉 對之表面線速度與表面溫度，及延伸倍率等)與評價方式，不同之處比較例3係使用聚酯類熱塑性聚氨酯材料(Shore D為65D，熔點為180℃，且利用ASTM第D1238號之標準檢測方法，於210℃和2.16公斤之荷重下，其熔融流動指數為23)來製作，且熔融紡絲機之入料口到押出口的溫度分別設定為220℃、225℃與230℃。
比較例3所製得之聚酯類熱塑性聚氨酯纖維的評價結果如第1表所示，在此不另贅述。
Figure 109105530-A0101-12-0014-1
老化測試
另外，為進一步理解所製得之熱塑性聚氨酯纖維的耐水解效能，將實施例3(採用與實施例2的製作方法相同之製備方法，惟參數條件些微不同)與比較例3所製得之熱塑性聚氨酯纖維放置於第DIN 53543號之標準檢測方法所規範的環境中，並量測放置前(即0周)與放置一段時間後之細度、強度與斷裂伸長率，其結果如第2表所示。
Figure 109105530-A0101-12-0015-2
根據第1表所載之內容可知，本發明之製作方法(即實施例1與實施例2)係於特定溫度下延伸熔融押出之纖維材料，故所製得之耐水解熱塑性聚氨酯纖維具有不大於10%之熱收縮率。
另外，根據第2表所載之內容可知，相較於聚酯類熱塑性聚氨酯纖維，由於所製得之聚醚類熱塑性聚氨酯纖維具有良好之耐水解性，故隨著放置時間之延長，所製得之聚醚類熱塑性聚氨酯纖維的物性未有顯著衰退。而於比較例3中，隨著置放時間之延長，聚酯類熱塑性聚氨酯纖維易水解而產生酸，且所產生之酸性基團亦會進一步催化聚酯的水解反應，而大幅降低纖維之物性。
依據前述之說明可知，本案之耐水解熱塑性聚氨酯纖維的製作方法係不添加交聯劑，且於特定溫度下，藉由延伸製程來延伸熔融押出之纖維材料，而可有效地釋放材料中之殘留應力，因此可使所製得之耐水解熱塑性聚氨酯纖維具有不大於10%之熱收縮率與良好之機械性質。再者，所製得之熱塑性聚氨酯纖維係聚醚類熱塑性聚氨酯纖維，故具有較佳之耐水解性。另外，由於本發明不使用交聯劑來進行熱塑性聚氨酯材料的交聯反應，故熔融押出所製得 之耐水解熱塑性聚氨酯纖維具有良好之可回收性。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，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。
100:方法
110,120,130,140:操作

Claims (8)

  1. 一種耐水解熱塑性聚氨酯纖維，其中該耐水解熱塑性聚氨酯纖維包含聚醚類熱塑性聚氨酯材料，且該耐水解熱塑性聚氨酯纖維不包含一交聯劑，且其中根據DIN 53543之一耐水解試驗，該耐水解熱塑性聚氨酯纖維之一強度降幅不大於10%。
  2. 如請求項1所述之耐水解熱塑性聚氨酯纖維，其中該耐水解熱塑性聚氨酯纖維具有芯鞘纖維結構或單一纖維結構。
  3. 如請求項1所述之耐水解熱塑性聚氨酯纖維，其中該耐水解熱塑性聚氨酯纖維之熱收縮率不大於10%。
  4. 一種耐水解熱塑性聚氨酯纖維的製作方法，包括：提供熱塑性聚氨酯材料，其中該熱塑性聚氨酯材料為聚醚類熱塑性聚氨酯材料，且該熱塑性聚氨酯材料之一熔點為70℃至180℃；對該熱塑性聚氨酯材料進行一熔融押出製程，以形成一纖維材料，其中該纖維材料包含一單絲或一複絲，且該熔融押出製程不使用一交聯劑；以及對該纖維材料進行一延伸製程，以形成該耐水解熱塑性聚氨酯纖維，其中該延伸製程包含至少二次延伸步驟，且 每一該些延伸步驟係於60℃至120℃下進行。
  5. 如請求項4所述之耐水解熱塑性聚氨酯纖維的製作方法，其中該熱塑性聚氨酯材料之蕭氏硬度(Shore D)為35D至75D。
  6. 如請求項4所述之耐水解熱塑性聚氨酯纖維的製作方法，其中該延伸步驟之次數為二次至四次。
  7. 如請求項4所述之耐水解熱塑性聚氨酯纖維的製作方法，其中每一該些延伸步驟係於70℃至110℃下進行。
  8. 如請求項4所述之耐水解熱塑性聚氨酯纖維的製作方法，於該延伸製程中，該纖維材料之一總延伸倍率為1倍至3倍。
TW109105530A 2020-02-20 2020-02-20 耐水解熱塑性聚氨酯纖維及其製作方法 TWI710677B (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109105530A TWI710677B (zh) 2020-02-20 2020-02-20 耐水解熱塑性聚氨酯纖維及其製作方法
CN202010265042.3A CN113279079A (zh) 2020-02-20 2020-04-07 耐水解热塑性聚氨酯纤维及其制作方法
US17/178,409 US20210262122A1 (en) 2020-02-20 2021-02-18 Hydrolysis-resistant thermoplastic polyurethane fiber and method for producing the same
EP21158052.7A EP3868928A1 (en) 2020-02-20 2021-02-19 Hydrolysis-resistant thermoplastic polyurethane fiber and method for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109105530A TWI710677B (zh) 2020-02-20 2020-02-20 耐水解熱塑性聚氨酯纖維及其製作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI710677B true TWI710677B (zh) 2020-11-21
TW202132645A TW202132645A (zh) 2021-09-01

Family

ID=74202466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109105530A TWI710677B (zh) 2020-02-20 2020-02-20 耐水解熱塑性聚氨酯纖維及其製作方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20210262122A1 (zh)
EP (1) EP3868928A1 (zh)
CN (1) CN113279079A (zh)
TW (1) TWI710677B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1791622A (zh) * 2003-04-09 2006-06-21 诺沃恩Ip控股公司 熔纺的tpu纤维和方法
US20200010985A1 (en) * 2018-07-05 2020-01-09 Heedae Park Thermoplastic Polyurethane Yarn And Fabric Made Therefrom
TW202003692A (zh) * 2018-05-11 2020-01-16 德商科思創德意志股份有限公司 熱塑性聚胺基甲酸酯組成物及其用途

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE68926186T2 (de) * 1988-06-30 1996-10-24 Toray Industries Polyurethan- und Polyamid enthaltende selbstkräuselnde Verbundfaser
US20070179255A1 (en) * 2002-11-08 2007-08-02 Noveon, Inc. Heat Resistant High Moisture Vapor Transmission Thermoplastic Polyurethane
US20070129524A1 (en) * 2005-12-06 2007-06-07 Sunkara Hari B Thermoplastic polyurethanes comprising polytrimethylene ether soft segments
PL1889955T3 (pl) * 2006-08-14 2008-12-31 Albis Int S R L Elastyczna włóknina wiązana podczas przędzenia i zawierająca ją włóknina kompozytowa
US20090311529A1 (en) * 2008-06-16 2009-12-17 Voith Patent Gmbh High tenacity thermoplastic polyurethane monofilament and process for manufacturing the same
EP3168256B1 (en) * 2013-09-26 2019-08-07 Mitsui Chemicals, Inc. Eyewear material comprising a polyurethane resin, eyewear frame and lens
CN109853071A (zh) * 2018-12-27 2019-06-07 无锡金通高纤股份有限公司 一种热塑性聚氨酯单丝的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1791622A (zh) * 2003-04-09 2006-06-21 诺沃恩Ip控股公司 熔纺的tpu纤维和方法
TW202003692A (zh) * 2018-05-11 2020-01-16 德商科思創德意志股份有限公司 熱塑性聚胺基甲酸酯組成物及其用途
US20200010985A1 (en) * 2018-07-05 2020-01-09 Heedae Park Thermoplastic Polyurethane Yarn And Fabric Made Therefrom

Also Published As

Publication number Publication date
TW202132645A (zh) 2021-09-01
EP3868928A1 (en) 2021-08-25
CN113279079A (zh) 2021-08-20
US20210262122A1 (en) 2021-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2010119758A1 (ja) 人工毛髪用繊維と、その用途及び製造方法
TWI705164B (zh) 熱塑性聚氨酯纖維及其製作方法
KR101431765B1 (ko) 포장용 폴리프로필렌 천의 제조방법
TWI710677B (zh) 耐水解熱塑性聚氨酯纖維及其製作方法
EP3505660A1 (en) Conjugated fiber
CN111519276A (zh) 一种高收缩聚酰胺纤维及其制备方法和应用
JP4769279B2 (ja) ポリアミド潜在捲縮糸
JPS6088120A (ja) ポリエステル繊維
JP2005527715A (ja) ポリトリメチレンテレフタレート複合繊維及びその製造方法
JPH0830283B2 (ja) ポリフェニレンサルファイドモノフィラメントの製造方法
JP2004091969A (ja) ポリケトンコードの製造方法
JP2000000067U (ja) 抄紙機フィルタ用汚れ防止性モノフィラメント
JP2018127739A (ja) 食品フィルター用ポリフェニレンサルファイド繊維およびその製造方法
JPS61194215A (ja) ポリアミドモノフイラメントの製造方法
JP4871448B2 (ja) ポリ（アリーレンスルフィド）組成物およびその使用
KR101663837B1 (ko) 폴리에스터/폴리아미드 분할형 복합사 및 이의 제조방법
TWI828460B (zh) 彈性纖維的製造方法及彈性纖維
JPH10292226A (ja) 複合モノフィラメントおよびその製造方法
KR900007087B1 (ko) 나일론 46 섬유 및 그 제조방법
JPH07118920A (ja) ポリエステル繊維
JP2549773B2 (ja) 複合繊維とその製造法
JPH05163627A (ja) ポリエステルタイヤコードの製造方法
JP5141870B2 (ja) 弗素系樹脂モノフィラメント、その製造方法および工業織物
JPS63135514A (ja) 仮撚用ナイロン４６繊維
KR102204383B1 (ko) 고강도, 저수축 산업용 폴리에스테르 섬유 및 이의 제조방법