TWI718454B - 阻燃纖維母粒、螢光阻燃纖維的組成物以及螢光阻燃纖維 - Google Patents

阻燃纖維母粒、螢光阻燃纖維的組成物以及螢光阻燃纖維 Download PDF

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Abstract

提供一種阻燃纖維母粒,其包括約80~95重量份的聚對苯二甲酸丁二酯、約1~15重量份的磷系阻燃劑、約1~10重量份的氮系阻燃劑以及約0.01~5重量份的分散劑。此外,所述磷系阻燃劑的重量份大於或等於所述氮系阻燃劑的重量份。另提供一種螢光阻燃纖維的組成物以及螢光阻燃纖維。

Description

阻燃纖維母粒、螢光阻燃纖維的組成物以及螢光阻燃纖維
本發明是有關於一種紡織材料,且特別是有關於一種阻燃纖維母粒、螢光阻燃纖維的組成物以及其所製成的螢光阻燃纖維。
在全球化的趨勢下,紡織產業正面臨強大的競爭壓力,紡織業者必須不斷地研發新的技術與多元化的產品,才能面對全世界的競爭。
現代社會越來越多人在夜間活動,如夜間工作者(例如警察或清潔人員)、騎自行車之人、路跑等等。為了提升夜間活動的安全性,對於紡織品的螢光需求日益提高。此外,為了減少紡織品所引起的火災事故,並避免不必要的損失,對於紡織品的阻燃需求也不斷增加。因此,兼具螢光特性與阻燃特性的螢光阻燃纖維的研發已得到業界的高度關注。
有鑒於此,本發明提供一種阻燃纖維母粒,可製備出具有良好阻燃效果的阻燃纖維。
本發明另提供一種螢光阻燃纖維的組成物,可製備出兼具良好螢光特性與阻燃特性的螢光阻燃纖維。
本發明提供一種阻燃纖維母粒,其包括約80~95重量份的聚對苯二甲酸丁二酯(polybutylene terephthalate,PBT)、約1~15重量份的磷系阻燃劑、約1~10重量份的氮系阻燃劑以及約0.01~5重量份的分散劑。此外,所述磷系阻燃劑的重量份大於或等於所述氮系阻燃劑的重量份。
在本發明的一實施例中,上述磷系阻燃劑與氮系阻燃劑的比例介於1:1至5:1的範圍內。
在本發明的一實施例中,上述磷系阻燃劑包括9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)、2-羧乙基苯基次膦酸(CEPPA)或其衍生物。
在本發明的一實施例中,上述氮系阻燃劑包括雙氰胺、聯二脲、胍類化合物、氮化硼、三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸鹽或其組合。
本發明另提供一種螢光阻燃纖維的組成物,其包括約85~99.5重量份的聚酯、約0.1~2重量份的磷系阻燃劑、約0.1~2重量份的氮系阻燃劑、約0.01~1.5重量份的分散劑以及約0.01~1重量份的螢光色料。此外,磷系阻燃劑的重量份大於或等於氮系阻燃劑的重量份。
在本發明的一實施例中,上述聚酯包括約85~95重量份 的聚對苯二甲酸乙二酯(PET),以及約5~15重量份的聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)。
在本發明的一實施例中,上述磷系阻燃劑與氮系阻燃劑的比值介於1:1至5:1的範圍內。
在本發明的一實施例中,上述磷系阻燃劑包括9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)或其衍生物。
在本發明的一實施例中,上述氮系阻燃劑包括雙氰胺、聯二脲、胍類化合物、氮化硼、三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸鹽或其組合。
本發明又提供一種螢光阻燃纖維,其使用上述之螢光阻燃纖維的組成物所製成,且螢光阻燃纖維的極限氧指數(LOI)值為約25~30。
基於上述,本發明所製備出的螢光阻燃纖維有助於視感白度(β)的提升,符合標準EN471規範。此外,本發明所製備出的螢光阻燃纖維的阻燃特性佳,LOI值為25~30。另外,本發明所製備出的螢光阻燃纖維具有優良的耐日光牢度、耐洗染色堅牢度,滿足使用者的需求。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
102、104、106、200、202、204、206、300、302、304、306、308:步驟
圖1為根據本發明一實施例所繪示之一種阻燃纖維母粒的製備方法的流程圖。
圖2為根據本發明一實施例所繪示之一種螢光阻燃纖維的製備方法的流程圖。
圖3為根據本發明一實施例所繪示之一種螢光纖維母粒的製備方法的流程圖。
圖4為本發明的實驗例8所製備出的螢光阻燃纖維的色域圖示,其中虛線區域為標準EN471螢光黃色域。
本發明提供一種阻燃纖維母粒,其包括80~95重量份的聚對苯二甲酸丁二酯(polybutylene terephthalate,PBT)、1~15重量份的磷系阻燃劑、1~10重量份的氮系阻燃劑以及0.01~5重量份的分散劑。
在一實施例中,磷系阻燃劑可包括9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)、2-羧乙基苯基次膦酸(CEPPA)或其衍生物。
在一實施例中,氮系阻燃劑可包括雙氰胺、聯二脲、胍類化合物、氮化硼、三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸鹽或其組合。在一實施例中,氮系阻燃劑包括三聚氰胺和氮化硼,且三聚氰胺和氮化硼的比例為1:2~2:1,例如1:1。
特別要說明的是,在本發明的阻燃纖維母粒中,磷系阻燃劑的重量份設定為大於或等於氮系阻燃劑的重量份。以此特定用量組合的複合阻燃劑可提供較佳的阻燃效果。在一實施例中,磷系阻燃劑與氮系阻燃劑的比例介於1:1至5:1的範圍內,例如2:1、3:1或4:1。
在一實施例中,分散劑包括石蠟類分散劑、三硬脂酸甘油酯(HTG)或其組合。在一實施例中,分散劑包括石蠟分散劑和三硬脂酸甘油酯,且石蠟分散劑和三硬脂酸甘油酯的比例為1:2~2:1,例如1:1。
在一實施例中,本發明的阻燃纖維母粒更包括0.01~0.5重量份的相容化劑,如馬來酸酐、丙烯酸酯類(ACR)、丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物(PTW)、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物(E-MA-GMA)、類似物或其組合。
以下,將說明本發明之阻燃纖維母粒的一種示例性製備方法。
圖1為根據本發明一實施例所繪示之一種阻燃纖維母粒的製備方法的流程圖。
請參照圖1,首先,在步驟102中,將80~95重量份的聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、1~15重量份的磷系阻燃劑、1~10重量份的氮系阻燃劑以及0.01~5重量份的分散劑進行細化步驟及混合步驟,以形成細化後的混合粉體。
在步驟102中,可例如是先對80~95重量份的聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、1~15重量份的磷系阻燃劑、1~10重量份的氮系阻燃劑以及0.01~5重量份的分散劑各自進行粉體細化步驟後,再將經細化的上述材料進行混合,以形成細化後的混合粉體。然而,在一實施例中,也可例如是先將80~95重量份的聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、1~15重量份的磷系阻燃劑、1~10重量份的氮系阻燃劑以及0.01~5重量份的分散劑進行混合後,再對其混合 物進行粉體細化步驟,以形成細化後的混合粉體。在一實施例中,粉體細化步驟是乾式研磨步驟,可利用粉體研磨機在1,000~8,000rpm的轉速下研磨1~5分鐘。因此,細化後的混合粉體的粒徑小於或等於2μm。
接著,在步驟104中,對細化後的混合粉體進行粉體分散步驟。在一實施例中,使用機能性粉體分散技術在100~3,000rpm的轉速下研磨5~60分鐘。
之後,在步驟106中,進行混練造粒步驟,以形成阻燃纖維母粒。在一實施例中,使用雙螺桿混練,其中強力轉速為100~250rpm,混練溫度為230~280度,且通過40μm的濾網評估。
本發明另提供一種螢光阻燃纖維的組成物,其包括85~99.5重量份的聚酯、0.1~2重量份的磷系阻燃劑、0.1~2重量份的氮系阻燃劑、0.01~1.5重量份的分散劑以及0.01~1重量份的螢光色料。此外,磷系阻燃劑的重量份大於或等於氮系阻燃劑的重量份。在一實施例中,磷系阻燃劑與氮系阻燃劑的比值介於1:1至5:1的範圍內。在一實施例中,螢光色料可為螢光黃色料。在另一實施例中,螢光色料可為螢光橘、螢光紅、黑色料或其他顏色。
在一實施例中,所述聚酯為聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(polybutylene terephthalate,PBT)、聚對苯二甲酸丙二酯(polypropyleneterephthalate,PTT)或其組合。在一實施例中,所述聚酯包括85~95重量份的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)以及5~15重量份的聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)。
在一實施例中,上述螢光阻燃纖維的組成物中的磷系阻 燃劑、氮系阻燃劑、分散劑與上述阻燃纖維母粒中的磷系阻燃劑、氮系阻燃劑、分散劑具有類似功能或結構,於此不再贅述。
本發明的螢光阻燃纖維的組成物可用來製作螢光阻燃纖維。以下,將說明本發明之螢光阻燃纖維的一種示例性製備方法。
圖2為根據本發明一實施例所繪示之一種螢光阻燃纖維的製備方法的流程圖。
請參照圖2,首先,在步驟200中,製備阻燃纖維母粒。
在一實施例中,製備阻燃纖維母粒的方法可以參照圖1的流程圖,將80~95重量份的聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、1~15重量份的磷系阻燃劑、1~10重量份的氮系阻燃劑以及0.01~5重量份的第一分散劑進行細化步驟及混合步驟、粉體分散步驟以及混練造粒步驟,以形成阻燃纖維母粒。在一實施例中,第一分散劑包括石蠟類分散劑、三硬脂酸甘油酯(HTG)或其組合。
然後,在步驟202中,製備螢光纖維母粒。
在一實施例中,製備螢光纖維母粒的方法可以使用固態研磨進行粉體細化。更具體地說,將80~95重量份的聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、0.01~5重量份的第二分散劑以及1~20重量份的螢光色料均勻混合,並經粉體細化步驟、粉體分散步驟以及混練造粒步驟,以形成螢光纖維母粒。在一實施例中,第二分散劑為非離子型分散劑,如商品名SOLSPERSE-20000(購自路博潤公司(Lubrizol ltd.))。
此外,製備螢光纖維母粒的方法除了使用固態研磨之外,也可以使用液態研磨,將詳述於下。
圖3為根據本發明一實施例所繪示之一種螢光纖維母粒 的製備方法的流程圖。
請參照圖3,首先,在步驟300中,將3~20重量份的螢光色料、5~15重量份的耐日光劑、10~20重量份的第三分散劑以及60~80重量份的水均勻混合,以形成混合液。在一實施例中,螢光色料可包括螢光黃色料;耐日光劑可包括蒙托土(montmorillonite)、二氧化鈦(TiO2)、二氧化矽(SiO2)、硫酸鋇(BaSO4)或其組合;以及,第三分散劑可包括BYK 190分散劑。
然後,在步驟302中,對混合液進行液態研磨分散及改質步驟,以得到平均粒徑為150~200nm的螢光色漿改質分散液。將螢光色漿改質分散液的平均粒徑控制在150nm至200nm之間,可使所製備出的螢光纖維的色彩更靠近標準EN471螢光色域的中心點且具有較佳的視感白度(β)。
接著,在步驟304中,將64~87重量份的聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)以及3~80重量份的螢光色漿改質分散液均勻混合。在一實施例中,可再添加9~15重量份的添加劑並使其與上述混合物均勻混合,其中9~15重量份的添加劑可包括3~5重量份的分散劑、3~5重量份的抗氧化劑以及3~5重量份的安定劑。
之後,在步驟306中,進行乾燥步驟,以去除水。
接下來,在步驟308中,進行混練造粒步驟,以形成螢光纖維母粒。
請回去參照圖2,接著,在步驟204中,將3~15重量份的阻燃纖維母粒、1~6重量份的螢光纖維母粒以及85~95重量份的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)進行混合。
之後,在步驟206中,進行熔融紡絲步驟,以得到螢光 阻燃纖維。在一實施例中,熔融紡絲步驟的紡絲溫度例如是在275℃至290℃的範圍內。在一實施例中,紡織速度可大於等於2,500m/min且無飄絲,半延伸絲(partially oriented yarn;POY)到假撚延伸絲(draw textured yarn;DTY)的延伸比為1.7倍,纖維規格為70~400d/12~96f,且纖維強度為2.5~3.2g/d。在一實施例中,得到的螢光阻燃纖維為螢光黃阻燃纖維,其符合標準EN471規範,且其LOI值為25~30,其中LOI為極限氧指數(limiting oxygen index)。
以下,將列舉多個比較例與實驗例以驗證本發明的功效。
首先,依據表一的配方,製備出各種母粒樣品。這些母粒樣品都通過40μm的濾網評估。
Figure 107146044-A0305-02-0011-1
Figure 107146044-A0305-02-0012-2
接著,依據表二的配方,製備出各種阻燃纖維。然後,測試這些阻燃纖維的纖維強度和阻燃效果。在表二中,比較例1~4使用阻燃母粒P-P1N3,其中磷系阻燃劑的重量份小於氮系阻燃劑的重量份,超出本發明設定的範圍。實施例1~8使用阻燃母粒P-P2N2、P-P3N1,其中磷系阻燃劑的重量份大於或等於氮系阻燃劑的重量份,落入本發明設定的範圍。
Figure 107146044-A0305-02-0012-3
Figure 107146044-A0305-02-0013-4
如表二所示,比較例1~4的織物的阻燃效果差,LOI值較低。另一方面,實驗例1~8的織物的阻燃效果好,LOI值較高。 由此驗證,當磷系阻燃劑的重量份大於或等於氮系阻燃劑的重量份(落入本發明設定的範圍)時,具有不可預期之功效,能提高織物的阻燃效果。
此外,一般而言,本質型的染色纖維的阻燃效果會因為加入色料而變差,但本發明的本質型的染色纖維不會有此現象。在本發明中,螢光黃纖維與白色纖維均具有相當的阻燃效果。
圖4為本發明的實驗例8所製備出的螢光阻燃纖維的色域圖示,其中虛線區域為標準EN471螢光黃色域。表三為本發明的實驗例8的色域檢測結果。如圖4以及表三所示,本發明的螢光阻燃纖維有助於視感白度(β)的提升,符合標準EN471規範,且其色域相當靠近中心點。
Figure 107146044-A0305-02-0014-5
表四為本發明的實驗例8所製備出的螢光阻燃纖維的耐日光牢度、耐洗染色堅牢度檢測的結果。如表四所示,實驗例8的螢光阻燃纖維具有相當程度的耐日光牢度、耐洗染色堅牢度,符合使用者的需求。
表四
Figure 107146044-A0305-02-0015-6
綜上所述,本發明所製備出的螢光阻燃纖維有助於視感白度(β)的提升,符合標準EN471規範。此外,現有的螢光阻燃纖維的阻燃特性差,LOI值僅為20~23,但本發明所製備出的螢光阻燃纖維的阻燃特性佳,LOI值為25~30。另外,本發明所製備出的螢光阻燃纖維具有優良的耐日光牢度及耐洗染色堅牢度,滿足使用者的需求。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作些許的更動與潤飾,故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
102、104、106:步驟

Claims (6)

  1. 一種阻燃纖維母粒,包括:80~95重量份的聚對苯二甲酸丁二酯(polybutylene terephthalate,PBT);1~15重量份的磷系阻燃劑;1~10重量份的氮系阻燃劑;以及0.01~5重量份的分散劑,其中所述磷系阻燃劑的重量份大於或等於所述氮系阻燃劑的重量份,所述磷系阻燃劑包括9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)或其衍生物,且所述氮系阻燃劑包括雙氰胺、聯二脲、胍類化合物、氮化硼、三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸鹽或其組合。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之阻燃纖維母粒,其中所述磷系阻燃劑與所述氮系阻燃劑的比例介於1:1至5:1的範圍內。
  3. 一種螢光阻燃纖維的組成物,包括:85~99.5重量份的聚酯;0.1~2重量份的磷系阻燃劑;0.1~2重量份的氮系阻燃劑;0.01~1.5重量份的分散劑;以及0.01~1重量份的螢光色料,其中所述磷系阻燃劑的重量份大於或等於所述氮系阻燃劑的重量份,所述磷系阻燃劑包括9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)或其衍生物,且所述氮系阻燃劑包括雙氰胺、聯二 脲、胍類化合物、氮化硼、三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸鹽或其組合。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之螢光阻燃纖維的組成物,其中所述聚酯包括:85~95重量份的聚對苯二甲酸乙二酯(PET);以及5~15重量份的聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之螢光阻燃纖維的組成物,其中所述磷系阻燃劑與所述氮系阻燃劑的比值介於1:1至5:1的範圍內。
  6. 一種螢光阻燃纖維,其使用申請專利範圍第5項至第9項中任一項所述之螢光阻燃纖維的組成物所製成,且所述螢光阻燃纖維的LOI值為25~30。
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