TWI832202B - 再生纖維 - Google Patents
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Abstract
一種再生纖維藉由包括以下成分的材料製備而成：原生聚酯粒以及再生聚酯粒。再生聚酯粒的特性黏度對原生聚酯粒的特性黏度的比值介於0.89至1.13間。
Description
本揭露內容是有關於一種環保紡織材料，特別是有關於一種再生纖維。
近年來，隨著紡織品的消費量逐漸增長，廢舊紡織品亦大量增加。對此，業者開始透過回收再利用廢舊紡織品，以開發出具有高附加值及高環保性的纖維。然而，由廢舊紡織品所製成的再生纖維常因其中的染料、雜質等物質的存在而嚴重影響其紡絲性，導致後續所製備出的再生紡織品具有品質或外觀上的瑕疵(例如，紡織品的橫條問題)。因此，如何提供一種兼具高環保性及良好紡絲性的再生纖維，為紡織業者積極研究的重要課題。
本揭露內容提供一種再生纖維，以其所製備出的再生紡織品在經染色後可免於產生橫條問題。
根據本揭露一些實施方式，一種再生纖維藉由包括以下成分的材料製備而成：原生聚酯粒及再生聚酯粒。再生聚酯粒的特性黏度(Intrinsic Viscosity)對原生聚酯粒的特性黏度的比值介於0.89至1.13間。
在本揭露一些實施方式中，原生聚酯粒的含量與再生聚酯粒的含量的重量比例介於1：1至8：2間。
在本揭露一些實施方式中，原生聚酯粒中聚酯的重量平均分子量介於30000g/mol至40000g/mol間，且再生聚酯粒中聚酯的重量平均分子量介於30000g/mol至48000g/mol間。
在本揭露一些實施方式中，原生聚酯粒中聚酯的重量平均分子量介於30000g/mol至40000g/mol間，且再生聚酯粒中聚酯的重量平均分子量介於47000g/mol至48000g/mol間。
在本揭露一些實施方式中，再生聚酯粒藉由包括以下成分的材料製備而成：再生聚酯以及鏈延長聚酯。鏈延長聚酯包括90重量份至98重量份的原生聚酯以及2重量份至10重量份的鏈延長劑。
在本揭露一些實施方式中，再生聚酯的含量介於98重量份至99重量份間，且鏈延長聚酯的含量介於1重量份至2重量份間。
在本揭露一些實施方式中，鏈延長劑包括如式(1)所示的結構：
式(1)，其中n是介於1至3間的正整數，且m是介於1至3間的正整數。
在本揭露一些實施方式中，以再生聚酯粒的總重量計，鏈延長劑的含量介於1000ppm至2000ppm間。
在本揭露一些實施方式中，鏈延長劑包括如式(2)所示的結構：
式(2)。
在本揭露一些實施方式中，以再生聚酯粒的總重量計，鏈延長劑的含量介於150ppm至500ppm間。
根據本揭露上述實施方式，本揭露的再生纖維是藉由包括原生聚酯粒及再生聚酯粒的材料製備而成。藉由控制原生聚酯粒的特性黏度及再生聚酯粒的特性黏度的比值(比例)，可使以再生纖維製成的再生紡織品在經染色後免於產生橫條問題。
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。
在本揭露中，有時以鍵線式(skeleton formula)表示聚合物或基團的結構。這種表示法可省略碳原子、氫原子以及碳氫鍵。當然，結構式中有明確繪出原子或原子基團的，則以繪示者為準。
本揭露內容提供一種再生纖維，其是藉由包括原生聚酯粒及再生聚酯粒的材料製備而成。藉由控制原生聚酯粒的特性黏度(Intrinsic Viscosity)及再生聚酯粒的特性黏度的比值(比例)，可使以再生纖維製成的再生紡織品在經染色後免於產生橫條問題。
本揭露的再生纖維是藉由包括原生聚酯粒及再生聚酯粒的材料製備而成，且再生聚酯粒的特性黏度對原生聚酯粒的特性黏度的比值介於0.89至1.13間。當再生聚酯粒的特性黏度對原生聚酯粒的特性黏度的比值落在上述範圍中時，再生聚酯粒與原生聚酯粒可具有相近的物理性質(例如，耐熱性、抽絲性等)，從而使再生聚酯粒與原生聚酯粒具有相近的熔融紡絲穩定性。如此一來，以再生聚酯粒及原生聚酯粒共同紡絲而成的再生纖維在製成再生紡織品並經染色後，可免於產生橫條問題。在一些實施方式中，原生聚酯粒的特性黏度可例如是0.64，且再生聚酯粒的特性黏度可例如介於0.57至0.72間。
進一步補充有關於本揭露的聚酯粒的特性黏度的測量方法。聚酯粒的特性黏度的測量方法包括步驟S10至步驟S40。在步驟S10中，將0.125g的聚酯粒放於25ml的酚-四氯乙烷混合溶劑中，並在溫度為120℃的加熱條件下，加熱約兩小時直至聚酯粒完全溶解，冷卻後以形成待測溶液。在步驟S20中，將待測溶液倒入黏度計中(型號：動黏度測試儀SCHOTT CT52)並靜置25±0.05℃的恆溫水槽20分鐘後，測量其在黏度計中由上刻度到下刻度所需之時間(T1)。在步驟S30中，另取25ml的酚-四氯乙烷混合溶劑倒入黏度計中(型號：動黏度測試儀SCHOTT CT52)靜置25±0.05℃的恆溫水槽20分鐘後，測量其在黏度計中由上刻度到下刻度所需之時間(T2)。在步驟S40中，計算時間T1對時間T2的比值，從而得到該聚酯粒的相對黏度(Relative Viscosity)，並利用相關公式計算出該聚酯粒的特性黏度。
在一些實施方式中，原生聚酯粒的含量與再生聚酯粒的含量的重量比例可介於1：1至8：2間，以有助於使再生纖維具有高的環保性(例如，高的回收再利用程度)，並使得用以形成再生纖維的材料具有高的紡絲加工穩定性。詳細而言，當原生聚酯粒的含量與再生聚酯粒的含量的重量比例小於1：1(例如，4：6)時，用以形成再生纖維的材料在假撚加工期間有較大的機會發生破絲的情形；當原生聚酯粒的含量與再生聚酯粒的含量的重量比例大於8：2(例如，9：1)時，代表再生纖維中的再生原料含量低，可能較難以滿足市場上對於環保紡織品的期待與要求。在較佳的實施方式中，原生聚酯粒的含量與再生聚酯粒的含量的重量比例可例如是7：3，以較佳地兼顧再生纖維的環保性及用以形成再生纖維的材料的紡絲加工穩定性。
在一些實施方式中，可透過調整原生聚酯粒中聚酯的重量平均分子量及再生聚酯粒中聚酯的重量平均分子量來使再生聚酯粒及原生聚酯粒具有相近的特性黏度。在一些實施方式中，原生聚酯粒中聚酯的重量平均分子量可介於30000g/mol至40000g/mol間，且再生聚酯粒中聚酯的重量平均分子量介於30000g/mol至48000g/mol間。詳細而言，當原生聚酯粒中聚酯的重量平均分子量及再生聚酯粒中聚酯的重量平均分子量各自落在上述範圍中時，可有助於使再生聚酯粒的特性黏度對原生聚酯粒的特性黏度的比值接近於0.89至1.13，從而使再生聚酯粒與原生聚酯粒具有相近的熔融紡絲穩定性。在另一些實施方式中，可透過成本較低的固態聚合來製備再生聚酯粒，而在此等實施方式中，再生聚酯粒中聚酯的重量平均分子量可介於47000g/mol至48000g/mol間。值得說明的是，相較於未使用固態聚合的實施方式，雖然經由固態聚合形成的再生聚酯粒中聚酯的重量平均分子量較大，且與原生聚酯粒中聚酯的重量平均分子量相差較多，但仍可使再生聚酯粒的特性黏度對原生聚酯粒的特性黏度的比值落在0.89至1.13的範圍中，且由於固態聚合的製程溫度低且相較於一般聚合可提高回收聚酯的分子量，因此可有效節省成本，具有量產方面的優勢。
在一些實施方式中，固態聚合的溫度可介於200℃至240℃間，固態聚合的時間可介於6小時至10小時間，固態聚合的真空度可介於0.1托至1托間，且固態聚合的攪拌速度可介於50rpm至70rpm間。在一些實施方式中，原生聚酯粒中的聚酯可例如是聚對苯二甲酸乙二醇酯，且再生聚酯粒中的聚酯可例如是聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯或其組合。
進一步針對再生聚酯粒進行說明。在一些實施方式中，再生聚酯粒可藉由包括再生聚酯及鏈延長聚酯的材料製備而成。具體而言，可對再生聚酯及鏈延長聚酯進行混練造粒製程以形成再生聚酯粒，其中混練造粒的溫度可介於260℃至280℃間，且混練造粒所使用的雙螺桿的轉速可介於200rpm至260rpm間。在一些實施方式中，再生聚酯及鏈延長聚酯各自可採用前述固態聚合製備而得。再生聚酯可配置以提升再生聚酯粒中再生原料的重量比例，從而使以再生聚酯粒製備而成的再生纖維具備高的環保性，而鏈延長聚酯可配置以提升再生聚酯粒的特性黏度，使再生聚酯粒與原生聚酯粒具有相近的熔融紡絲穩定性。整體而言，在再生聚酯粒中，再生聚酯的含量可介於98重量份至99重量份間，且鏈延長聚酯的含量介於1重量份至2重量份間，從而兼顧以再生聚酯粒製備而成的再生纖維的環保性及再生聚酯粒的熔融紡絲穩定性。
進一步針對再生聚酯粒中的再生聚酯進行說明。在一些實施方式中，再生聚酯可例如是聚對苯二甲酸乙二醇酯。在一些實施方式中，再生聚酯可例如具有聚酯粒的型態，從而提升儲存便利性。具體而言，再生聚酯可例如是透過將廢棄布料或纖維經由篩選、淨化、碎化、熔解、混練、改質、造粒等步驟製備而成。進一步針對再生聚酯粒中的鏈延長聚酯進行說明。在一些實施方式中，鏈延長聚酯可藉由包括90重量份至98重量份的原生聚酯及2重量份至10重量份的鏈延長劑的材料製備而成，其中鏈延長劑可配置以提升原生聚酯的交聯程度，從而使再生聚酯粒具有合適的特性黏度，以利於熔融紡絲。落在上述含量範圍中的原生聚酯及鏈延長劑可有助於使再生聚酯粒具備高的熔融紡絲穩定性，且可降低用以形成再生纖維的材料在假撚加工期間發生破絲的可能性。在一些實施方式中，原生聚酯可例如是聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯或其組合。在一些實施方式中，鏈延長聚酯可例如具有聚酯粒的型態，從而提升儲存便利性。具體而言，可對原生聚酯及鏈延長劑進行混練造粒製程，以形成鏈延長聚酯粒。
在一些實施方式中，鏈延長劑包括如式(1)所示的結構：
式(1)，其中n是介於1至3間的正整數，且m是介於1至3間的正整數。當鏈延長劑包括如上述式(1)所示的結構時，以再生聚酯粒的總重量計，鏈延長劑的含量可介於1000ppm至2000ppm間。詳細而言，若上述含量小於1000ppm時，可能導致鏈延長聚酯對於原生聚酯的交聯程度的提升能力有限；若上述含量大於2000ppm時，可能導致用以形成再生纖維的材料在假撚加工期間有較大的機會發生破絲的情形。在另一些實施方式中，鏈延長劑包括如式(2)所示的結構：
式(2)。當鏈延長劑包括如上述式(2)所示的結構時，以再生聚酯粒的總重量計，鏈延長劑的含量可介於150ppm至500ppm間。詳細而言，若上述含量小於150ppm時，可能導致鏈延長聚酯對於原生聚酯的交聯程度的提升能力有限；若上述含量大於500ppm時，可能導致用以形成再生纖維的材料在假撚加工期間有較大的機會發生破絲的情形。值得說明的是，相較於含有式(1)所示的結構的鏈延長劑，由於含有式(2)所示的結構的鏈延長劑具有較多可與原生聚酯反應的官能基團，因此當使用含有式(2)所示的結構的鏈延長劑來製備再生聚酯粒時，少量的鏈延長劑便可達到顯著的鏈延長效果，有助於製程的便利及成本的節省。
補充說明的是，本揭露的再生聚酯粒可具有良好的色彩表現，因此可免於對以再生聚酯粒形成的纖維或布料的染色製程造成不利的影響，從而提供廣泛的應用性。在一些實施方式中，再生聚酯粒在L*a*b*色彩空間中的L值可大於80，且b值可小於10，顯示具有高的白度及低的黃度。基於此，本揭露的再生纖維在L*a*b*色彩空間中的L值可大於93，且b值可小於3，顯示具有與原生纖維相近的色彩可控度。此外，當以孔徑為40μm的濾網對本揭露的再生聚酯粒進行壓升測試時，本揭露的再生聚酯粒可具有小於或等於10bar/kg的壓升值，顯示具備良好的可紡性。另外，至本揭露的再生纖維可具有大於或等於3g/d的纖維強度，符合業界標準。
在以下敘述中，將針對本揭露的再生聚酯粒及再生纖維進行各種評估。應瞭解到，在不逾越本揭露範疇的情況下，可適當地改變所用材料、其量及比例、處理細節以及處理流程等。因此，不應由下文所述的各實施例對本揭露作出限制性的解釋。
＜實驗例1：聚酯粒的特性黏度評估、色彩評估及濾網評估＞
在本實驗例中，對比較例的原生聚酯粒及各實施例的再生聚酯粒進行特性黏度評估、色彩評估及濾網評估。比較例及各實施例的說明及評估結果如表一所示。比較例1的原生聚酯粒中的聚酯是聚對苯二甲酸乙二醇酯，實施例1~3的再生聚酯粒中的聚酯是聚對苯二甲酸乙二醇酯，且實施例4的再生聚酯粒中的聚酯包括聚對苯二甲酸乙二醇酯及聚對苯二甲酸丁二醇酯(以再生聚酯粒的總重量計，聚對苯二甲酸丁二醇酯的含量佔1wt%，且聚對苯二甲酸丁二醇酯的來源是鏈延長聚酯中的原生聚酯)。
表一
註1：鏈延長劑的含量是以再生聚酯粒的總重量計。
註2：濾網評估通過代表以孔徑為40μm的濾網對聚酯粒進行壓升測試時，聚酯粒具有小於或等於10bar/kg的壓升值。
註3：實施例1~4的再生聚酯粒是透過非固態聚合形成的，而實施例12的再生聚酯粒是透過固態聚合形成的。
| 鏈延長劑 | 特性黏度評估 | 色彩評估 | 濾網評估 | |||
| 種類 | 含量 | L值 | b值 | |||
| 比較例1 | 無 | 無 | 0.64 | 84.5 | 1.0 | 通過 |
| 實施例1 | 式(1) | 1000ppm | 0.58 | 83.6 | 8.6 | 通過 |
| 實施例2 | 式(1) | 2000ppm | 0.60 | 83.4 | 8.3 | 通過 |
| 實施例3 | 式(1) | 4000ppm | 0.62 | 83.1 | 8.5 | 通過 |
| 實施例4 | 式(2) | 200ppm | 0.57 | 80.8 | 8.9 | 通過 |
| 實施例12 | 式(1) | 1000ppm | 0.72 | 82.0 | 9.2 | 通過 |
由表一的結果可知，當鏈延長劑的含量提升時，再生聚酯粒的特性黏度會提升，以趨近於原生聚酯粒的特性黏度。此外，各實施例的再生聚酯粒的L值皆大於80，且b值皆小於10，顯示具有良好的色彩表現，可免於對後續所形成的再生纖維或布料的染色製程造成不利的影響。另外，各實施例的再生聚酯粒皆可通過濾網評估，顯示具備良好的可紡性。
＜實驗例2：聚酯粒中聚酯的重量平均分子量評估＞
在本實驗例中，對比較例1原生聚酯粒中的聚酯及實施例1~2、12的再生聚酯粒中的聚酯進行重量平均分子量評估。評估結果如表二所示。
表二
| 重量平均分子量 | |
| 比較例1 | 34156 |
| 實施例1 | 33627 |
| 實施例2 | 47974 |
| 實施例12 | 47758 |
由表二的結果可知，實施例1~2的再生聚酯粒中聚酯的重量平均分子量皆十分接近於比較例1的原生聚酯粒中聚酯的重量平均分子量，可見鏈延長劑的添加對於聚酯粒中聚酯的重量平均分子量具有一定程度的影響。另一方面，實施例12的再生聚酯粒中聚酯的重量平均分子量與實施例2的再生聚酯粒中聚酯的重量平均分子量相近，可見使用固態聚合形成的再生聚酯粒中的聚酯所具有的重量平均分子量仍可十分接近於未使用固態聚合形成的再生聚酯粒中的聚酯所具有的重量平均分子量，如此可在較節省成本的前提下有助於使再生聚酯粒的特性黏度對原生聚酯粒的特性黏度的比值落在0.89至1.13的範圍中。
＜實驗例3：再生纖維的紡絲性評估、假撚加工評估性及伸度變異性評估＞
在本實驗例中，對比較例1的原生聚酯粒進行紡絲，以形成比較例2的原生纖維，並對實施例1~4、12的再生聚酯粒搭配比較例1的原生聚酯粒進行紡絲，以形成實施例5~9、13的再生纖維。接著，對比較例2的原生纖維及實施例5~9、13的再生纖維進行紡絲性評估、假撚加工性評估及伸度變異性評估。比較例及各實施例的說明及評估結果如表三所示。
表三
| 纖維組成及含量 | 纖維加工 | 伸度變異性(%) | ||||
| 原生聚酯粒 | 再生聚酯粒 | POY紡絲加工性 | DTY假撚加工性 | |||
| 比較例2 | 比較例1 100wt% | - | 可加工 | 可加工 | 1.65 | |
| 實施例5 | 比較例1 70wt% | 實施例1 30wt% | 可加工 | 可加工 | 6.65 | |
| 實施例6 | 比較例1 70wt% | 實施例2 30wt% | 可加工 | 可加工 | 5.50 | |
| 實施例7 | 比較例1 50wt% | 實施例2 50wt% | 可加工 | 可加工 | 4.20 | |
| 實施例8 | 比較例1 70wt% | 實施例3 30wt% | 可加工 | 發生破絲 | 6.78 | |
| 實施例9 | 比較例1 70wt% | 實施例4 30wt% | 可加工 | 可加工 | 1.97 | |
| 實施例13 | 比較例1 70wt% | 實施例12 30wt% | 可加工 | 可加工 | 2.76 | |
由表三的結果可知，當使用實施例3的再生聚酯粒製備再生纖維時，可順利得到部分延伸纱(Partially Oriented Yarn，POY)，但後續對其POY進行假撚加工時，可能產生破絲而無法順利形成拉伸變形紗(Draw Textured Yarn，DTY)。此外，各實施例的再生纖維皆可具有小於7%的伸度變異性，顯示每一條再生纖維可提供相當一致的伸度，使得以再生纖維製成的再生紡織品在經染色之後可免於產生橫條問題。由此可見，雖然使用實施例3的再生聚酯粒製備的再生纖維較難加工以形成拉伸變形紗，但其仍具有相當小的伸度變異性，故可使後續形成的再生紡織品在經染色後免於產生橫條問題。
＜實驗例4：再生紡織品的色彩評估及橫條評估＞
在本實驗例中，分別以實施例6、9、13的再生纖維製備實施例10、11、14的再生紡織品，並且對實施例10、11、14的再生紡織品進行色彩評估。隨後，對實施例10、11、14的再生紡織品進行染色，並於染色後對再生紡織品進行橫條評估。評估結果如表四所示。
表四
| 染色前的色彩評估 | 染色後的橫條評估 | ||
| L值 | b值 | ||
| 實施例10 | 93.8 | 1.9 | 無橫條 |
| 實施例11 | 93.7 | 1.9 | 無橫條 |
| 實施例14 | 93.2 | 2.4 | 無橫條 |
由表四的結果可知，實施例10、11、14的再生紡織品皆無橫條問題，且再生紡織品於染色前在L*a*b*色彩空間中的L值可大於93，且b值可小於3，顯示具有高白度及低黃度，從而提供廣泛的染色應用性。
根據本揭露上述實施方式，本揭露的再生纖維是藉由包括原生聚酯粒及再生聚酯粒的材料製備而成。藉由控制原生聚酯粒的特性黏度及再生聚酯粒的特性黏度的比值(比例)，可使以再生纖維製成的再生紡織品在經染色後免於產生橫條問題。
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
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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 (9)
- 一種再生纖維，藉由包括以下成分的材料製備而成：原生聚酯粒；以及再生聚酯粒，所述再生聚酯粒的特性黏度對所述原生聚酯粒的特性黏度的比值介於0.89至1.13間，所述原生聚酯粒的含量與所述再生聚酯粒的含量的重量比例介於1：1至8：2間。
- 如請求項1所述的再生纖維，其中所述原生聚酯粒中聚酯的重量平均分子量介於30000g/mol至40000g/mol間，且所述再生聚酯粒中聚酯的重量平均分子量介於30000g/mol至48000g/mol間。
- 如請求項1所述的再生纖維，其中所述原生聚酯粒中聚酯的重量平均分子量介於30000g/mol至40000g/mol間，且所述再生聚酯粒中聚酯的重量平均分子量介於47000g/mol至48000g/mol間。
- 如請求項1所述的再生纖維，其中所述再生聚酯粒藉由包括以下成分的材料製備而成：再生聚酯；以及鏈延長聚酯，所述鏈延長聚酯包括90重量份至98重量份的原生聚酯以及2重量份至10重量份的鏈延長劑。
- 如請求項4所述的再生纖維，其中所述再生聚酯的含量介於98重量份至99重量份間，且所述鏈延長聚酯的含量介於1重量份至2重量份間。
- 如請求項4所述的再生纖維，其中所述鏈延長劑包括如式(1)所示的結構：，其中n是介於1至3間的正整數，且m是介於1至3間的正整數。
- 如請求項6所述的再生纖維，其中以所述再生聚酯粒的總重量計，所述鏈延長劑的含量介於1000ppm至2000ppm間。
- 如請求項4所述的再生纖維，其中所述鏈延長劑包括如式(2)所示的結構：
- 如請求項8所述的再生纖維，其中以所述再生聚酯粒的總重量計，所述鏈延長劑的含量介於150ppm至500ppm間。
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| TWI623659B (zh) * | 2014-03-05 | 2018-05-11 | Shinkong Synthetic Fibers Corp | Polyester fiber manufacturing method, polyester fiber, yarn, and fabric |
| TW202212656A (zh) * | 2020-09-17 | 2022-04-01 | 財團法人紡織產業綜合研究所 | 用於保暖織物的布料 |
-
2022
- 2022-04-08 TW TW111113422A patent/TWI832202B/zh active
Patent Citations (2)
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