TWI238205B

TWI238205B - Easy dyeable polyester fiber

Info

Publication number: TWI238205B
Application number: TW089118548A
Authority: TW
Inventors: Yang-Kuk Son; Hyoung-Jae Lee; Jung-Min Kim
Original assignee: Hyosung Corp
Priority date: 2000-07-21
Filing date: 2000-09-08
Publication date: 2005-08-21
Also published as: DE10045624C2; GB2365014A; US6218008B1; DE10045624A1; GB0027672D0; KR100339275B1; GB2365014B; KR20020008992A; JP2002038333A

Description

A7 B7 l2382〇5 、五、蝥明説明（）

Mi : {請先la讀背面之注意事项再坶窝本頁) 本發明是有關於一種能在100°c或100°c以下的低溫及常壓的狀態之下的染色機器中進行深層染.色的聚酯纖維，此纖維也相當易於固著染料。爱：明眢景：聚乙烯對苯二甲酯所代表的聚酯纖維在紡織物上被廣泛地使用，因為它們有著優越的物理，化學性質及熱阻。可是目前，聚酯纖維是只有在高溫高壓之下，才可能被染色。因為它們沒有能夠與染料反應的自由基之化學構造以及無法分散染料穿透聚酯纖維之高密度物理結構所致。基本上，聚酯纖維是於如1 30°c的高溫下方得染色，並且也受限只能與諸如彈性纖維及天然纖維之不耐熱纖維混合。結果，聚酯纖維就受限僅能用於某些應用及產品。降低染色磾度至100°c或低於100°c以下，使聚酯纖維、彈性纖維、天然纖維一齊使用，也能與反應染料之低熱阻染料進行染色並且能與許多物質混合。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製就尼龍纖維而言，即使它們在100°c或loot：以下的低溫易於染色，但也受制於易於受到熱，紫外線甚至是洗滌時所產生的黃變的問題影響。相對地，聚酯纖維雖然不會黃變，但卻需要高溫與高壓亦及高額的染色費用。為了克服此項問題，許多廣泛的嘗試被用來發展一種能在低溫低壓的染色機器的使用下被染色的易染色聚酿纖維。例如，透過高速纺絲技術或共本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規袼(210x297k釐) 五、發明説明（） 1238205 聚合技術，易染色聚酯纖維的研發以經接進了完成。高速紡絲技術，這是一種以經過研發且在美國申請專利，專利號碼4，134,882之技術，該技術能藉著帶有能產生像被押出的熔聚乙缔合成樹脂般的高剪力之尺寸毛細管的紡織器的使用，使得聚乙晞能被高速旋轉。因此，在這些分子鏈的方向及結晶形構造内產生的互換，導致聚乙烯纖維形態上之改變，因此促進了它們的染色能力。根據以上參考專利所製造的聚酯纖維，它們雖能在低溫之下被染色，但卻可能面對一個問題，就是作深層染色時，需要於高壓染色機器高達lOOt：至120°C的高溫之下進行反應。此外，為了增進聚酯纖維的易染色能力而進行的共聚合技術亦有不需要新的設備即可達成的好處，也不受限於聚酯纖維加工。可用來製作共聚酯纖維的是諸如烴類，芳香烴類及聚脂化合物，該化合物有兩個幾基（〇H)或是兩個羧基CO(酯族）之官能基，它們之間是藉著一條引導至聚酯主鏈的键結來連接，使得這些有著親水官能基之化合物能以最簡單的方式來接枝。目前有一些技術能用在連結如曰本專利申請號61-226510(日本專利630 85111號）及曰本專利特開平刊物上被找到。根據這些參考專利所製造的聚酯纖維能在常壓下進行染色，但卻無法避免難於染色的不利點，這是因為它們比普通聚酯纖維較缺乏耐光線性及在特定部位有易於不規則染色的傾向。取近’在聚三甲撐對苯二甲醋（polytrimethylene tereph thalate)纖維已被廣泛地研究。聚三甲撐對苯二甲酯纖維本紙張尺度適周中國國家標準(CNS)A4規格(210X2974^) (請先Μ讀背面之注意事项再填窝本頁)

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五、發明説明（），訂· 線的最初彈性係數是被定性於低於尼龍6纖維，大概是3 〇 g/d。此外，也能在比聚乙烯對苯二甲酯纖維所需溫度低的情況下被染色，也有優越的彈性恢復力·。因為它可染色，聚三甲撐對苯二甲酯為了染成深顏色，結果需要高於 105 °C的高溫。此外，一般而言，在常壓之下，將聚三甲撐對苯二甲酯的染色是不可能·的。在曰本特開平專利刊物，Hei.l 1-1〇〇722號上，有一種易染色的聚.酯纖維，它能夠利用分散染料在低於1 00°C的溫度之下，被深層地染色，並且不易褪色，且能在與彈性纖維混合編織時，不使彈性纖維黃變。但因為聚酯纖維是由至少90 mol%單位的聚三甲撐對苯二甲酯及0-1 Omol%單位的酯單位所組成，以這樣高價之聚三甲撐對苯二甲酯的大量使用，是不合乎經濟效益的。此外，像90 mol%單位的聚三甲撐對苯二甲酯的使用，會降低共聚物的溶點，並於處理後在纖維上染色時，會形成·斑點。（例如，染色）。發明概述.：經濟部智慧財產局負工消費合作钵印t 因此，本發明的目的1可克服目前技術上所遭遇到的困難，以及提供一種能在低溫下，展現出由淺色到深色之顏色廣譜的易染色聚酯纖維，此外，也有優越的色牢度，及23 0-250 C的溶點。相較於傳統以高速紡織之聚乙烯對苯二甲酯纖維而言，聚酯纖維可在1 〇〇甚或1 〇〇它以下’輕易地以分散染料染上各種濃度的顏色。此外，因其高熔點的特性也使其具節絕佳的熱安定性，使聚酯纖維不 1238205 五發明説明（致出現處理後的變形。以5_4〇 moi%聚三甲撐對1 _ 诚』、一甲酯構成心聚酯纖維，比起傳統包含9〇 m〇l%或更多本田八γ σ重的取三甲撐對苯二甲酯的使用而言，更具有經濟·效益。^ 以本發明為基礎，上述之實物可以4有聚乙烯對苯二甲酯部分及5_4〇瓜〇1%的ρ ·60·95 m〇l0/0的酿部分所組成的易染色聚酯纖維的提供T二甲標對苯二甲 S曰纖維並且滿足下列條件：于以貫現此聚 230〇C < Tm < 250〇C » 100< Δ η x 1 Ο3 < 1 90 » 8 < B.W.S. < 25 » 其中，Tm為熔點，△ η為雙拆射縮率。比，收显示簡單說明第1圖為依·據本發明製作易染纖維之過程簡圖經濟部智慧財產局員工消費合作社印製圖號對照說明： 1:自旋射柱 2 :紡織器 3:悴火空氣 4:紗條 5 ··延遲悴火區 6:塗油噴嘴 7:伸張滾筒 1238205

8 :滾筒 9 :捲起器發明詳細銳明：本發明是一種以含有60-95 mol%的聚乙烯對苯二甲酯部分及5-40 mol%的聚三甲撐對苯二τ酯部分所組成的易染色聚酿纖維。當聚三甲撐對苯二甲酯的含量超過4〇 mol%時，聚酯纖維會有低熔點，這使得聚酯纖維在後處理過程中難於被掌握。因此，在此狀況之下，聚酯纖維實際上是無法被使用。此外，聚三甲撐對苯二甲酯之含量低於5 mol%時，聚酯纖維會有低染色能力，這使得聚酯纖維無法在常壓之下染色。 • 本發明之易染色聚酯纖維之最佳範圍，以熔點而言，介於23 0°C至25 0°C (由DSC所測）。例如，假設熔點低於 230°C，基本聚酯纖維在180-2 10°C處理過程之後，會呈現不穩定現象。此外，熔點高於250°C時，雖不會引發問題’但若聚三甲撐對苯二甲酯含量低於40 mol%時，將無法成功。經濟部智慧財產局貞工消費合作社印製本發明之易染色聚酯纖維之較佳雙折射比是在100 x ♦ 1〇-3至190 X 10·3之間。例如，雙折射比低於100 X 1〇-3 之聚酯纖維在後處理過成中，相當不穩定，實際上，這種聚酚纖維是無法使用的。此外，雙折射比高於1 00 X 1 〇·3 之聚酯纖維，無法在常壓之下染色。依據本發明，8-25%之沸水收縮會使聚酯纖維增加它 ........— - —… 第 ύ頁 - 本紙張尺度適周中國國家標準(CNS)A4規袼(210x297厶釐） 1238205 1 --------- 五、發明說明（） -- 々加工〖生及染色性質。例如，沸水收縮高於Μ %時，在後處理過程中，聚I纖維會不安定。此外，常壓下，低於 8%之之滞水收縮會使聚酿纖維無法染色。·. 在本發明使用聚三甲撐對苯二甲酯接枝之聚.乙烯對苯一甲酯，其係藉著共聚合苯二酸、乙二醇、及丨，3 •丙二醇而成’亦或是以聚乙埽對苯一甲酯與聚三甲撐對苯二甲酿溶溶混合物做g旨交換。眾所周知技術也可用於合成樹醋之染色及熔紡。第1圖係績示易染色聚酯纖維自旋之製作流程，此流私亦於一般之聚酯纖維類似。易染色聚酯纖維之製備係由單一步驟（自旋伸張）或雙步驟（p〇Y-D/T或p〇Y-DTY)而完成。此為本發明之易染色聚酯纖維能以一般流程，無需南速自轉，且能具有無需分離特殊設備之優點，即可製作完成。當在100 °c，常壓染色機器中進行染色時，本發明之易染色聚酯纖維將呈現20K/S值或更大之色度，此值與一般聚酯纖維在高壓，1 30°C條件下染色之色度範圍是相同的，並且，除非一般吸收;率超過至少70%，否則也無此色度。本發明之易染色聚酯纖維能在依據以下之範例說明時較易被理解，而不致構成限制本發明。在色牢度上，在洗滌、水、昇華、磨擦上亦經過測試。本發明之易染色聚酯纖維於所有之色牢度測試中，均被測得色牢度為第4度或更高之值。本紙摄疋度適同中國國家標準(CNS)A4規格(21〇x2SEf) — <請先閲讀背面之注意事項再場窝本頁) 訂. 線- 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 1238205 A7 B7 五、發明説明（在下列範例中，聚酯纖維將作如下之深度色層及色牢度分析.。測試結果： 1色深在測量一已染色之式樣服裝之光譜反射R值後，其呈現色深之K/S值，务根據下述之Kubelka-Munk方程式計算而得。 K/S = (1-R)2/2R (R:染料之最大吸收波長） 2色牢度色牢度是根據韓國工業標準：洗滌強度為KS K 0430，沖水強度為KS K 0645，昇華強度為KS K 065 1，磨擦昇華為KSK0650，光強度為KSK0218。範例一由60 mol%的聚乙埽對苯二甲酯及40 mol%的聚三甲撐對苯二甲酯所組成之·共聚物上，透過紡紗以5,000 m/mi η自旋速度自旋之自旋抽拉過程，通過風速〇.4 m/sec 之悴火空氣助熔劑及0·8 wt%之塗油之後，纖維被製成75 丹/36絲狀纖維。在上漿之後，紡紗被編成經線密度每英吋丨2〇條，緯線密度每英吋80條之織品，也經過1 i〇°c，2〇分鐘之洗滌收縮及1 80°C，30秒之熱處理。之後，織品被在從4〇本紙摄尺度適周中國國家標準(CWS)A4規袼(210)<2^f^ ...............%, (货先閲讀背面之注意事項再填窝本頁}

-5U 線經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 1238205 A7

°C到98°C，以每分鐘上昇1度的速率下，由〇·5 g/1分散試劑與0.25 ml/1醋酸之1:50混合物以6% 〇.w.f與 Kayal〇np〇lyester Blue 2R SF·染色。此服裝*樣本之色深，色牢度均被測量。經濟部智慧財產局員工消费合作铎印製範例一從由70 mol%的聚乙婦對苯二甲酯及30 mol%的聚三甲撐對苯二甲酯所組成之共聚物上，透過纺紗以5,000 m/min .自旋速度自旋之自旋抽拉過程，通過風速0.4 m/sec 之烊火空氣助溶劑及0.8 w t %之塗油之後’纖維被製成7 5 丹/3 6之絲狀纖維。所得被染色樣本今用如範例一之方法測試其色深及色牢度。範例三從由80 mol%的聚乙烯對苯二甲酯及20 m〇l°/〇的聚三甲撐對苯二甲酯所組成之共聚物上，透過紡紗以5,000 m/min自旋速度自旋之自旋抽拉過程，通過風速〇·4 m/sec 之烊火空氣助熔劑及〇·$ wt%之塗油之後，纖維被製成75 丹/36絲狀纖維。所得被染色樣本也用如範例一之方法測試其色深及色牢度。範例四從由9 0 m ο 1 %的聚乙婦對苯二甲酯及1 0 m 01 〇/°的水一甲撐對苯二甲酯所組成之共聚物上，透過紡紗以5,000 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規袼(21〇x2_¥^^' 一^ 1238205 A / B7 五、發明說明（） ...............%, (請先閲讀背面之注意事项再艰窝本頁) m/min自旋速度自旋之自旋抽拉過程，通過風速0.4 m/sec 之悴火空氣助熔劑及〇·8 wt%之塗油之後，纖維被製成75 丹/36絲狀纖維。所得被染色樣本也用如範例一之方法測試其色深及色牢度範例五從由70 mol°/〇的聚乙烯對苯二甲酿及3〇 m〇l%的聚三甲撐對苯二甲酯所組成之共聚物上，透過紡紗以2,500 m/min自旋速度自旋之p〇Y_D/T過程，通過風速〇·4 m/sec 之烨火空氣助熔劑及〇·8 wt%之塗油之後，纖維被製成50 丹/1 44絲狀纖維。所得被染色樣本也用如範例一之方法測試其色深及色牢度。範例六線經濟部智慧財產局貝X消费合作铎印一私從由70 mol%的聚乙烯對苯二甲酯及3〇 mol%的聚三甲撐對苯二甲酯所組成之共聚物上，透過紡紗以2,800 m/min自旋速度自旋之P0Y_D/T過程，通過風速〇 4 m/sec 之烨火空氣助熔劑及〇·〗wt%之塗油之後，纖維被製成5〇丹/72絲狀纖維。在複合纖維内，當由易染色聚酯所組成之海物質（sea component)達到30%時，由聚乙烯對苯二甲酿及聚二甲撐對苯二甲酯所組成之島物質（island component)將達到 70%° 在上聚之後，紡紗被編成經線密度每英吋丨2〇條，緯線密度每英吋8 0條之織品，也經過1丨〇艺，2 〇分鐘之洗 III I ------- ------- -......... _ " 本紙張尺度適周中國國家標竿(CNS)A4規格(2!0X --------- 1238205 A7 B7 五、發明説明（滌收縮及1 8 0 °C，3 0秒之熱處理。然後，織品在液狀之2%氫氧化鈉溶液之下，於9 8 °C， 20分鐘，依染色過程施予減重處理。在此之後，織品被在從40°C到98°C以每分鐘1°C的速率上昇之溫度之下，由0.5 g/Ι分散試劑與0.25 ml/1醋酸之1 :50混合物以6% o.w.f 與 Kayalonpolyester Blue 2R SF·染色。在維持在最高溫度後，以每分鐘1 °c之速率降溫至40°c。.此衣物樣本之色深，色牢度均被測量。 · 範例七從由70 mol%的聚乙烯對苯二甲啤及3〇 mol%的聚三甲撐對苯二甲酯所組成之共聚物上，透過紡紗以5，5 0 0 m/min自旋速度自旋之自旋抽拉過程’通過風速1·2 m/sec 之悴火空氣助溶劑及〇·3 wt%之塗油之後’纖維被製成75 丹之絲狀纖維.。所得被染色樣本也用如範例一之方法測試其色深及色牢度。 ...............%- (請先閲讀背面之注意事項再場窝本頁) 玎線經濟部智慧財產局員工消费合作社印製本紙摄尺度適用中國國家標準(CNS)A4ii(210X2^5) 1238205 A7 B7 五、發明説明（比較例一從由100 mol%的聚乙烯對苯二甲所組成之共聚物上，透過紡紗以5,000 m/min自旋速度自旋之自旋抽拉過程，通過風速0.4 m/sec之焯火空氣助熔劑及0.8 wt%之塗油之後，纖維被製成75丹/36絲狀纖維。所得被染色樣本也用如範例一之方法測試其色深及色牢度。比較從由10 mol%的聚乙諦對苯二甲酯及90 m 〇 1 %的聚三 5,〇0〇甲撐對苯二甲酯所組成之共聚物上，透過纺紗以 m/min自旋速度自旋之自旋抽拉過程，通過風速〇 .祕被製成之焊火空氣助熔劑及0.8 wt%之塗油之後’纖辦T ^ ,aiI /之方法, 丹/36絲狀纖維。所得被染色樣本也用如範例/ 試其色深及色牢度。 /sec 75 ...............%- {請先Μ讀背面之注意事項再填窝本頁) -訂· 線經齊郎£笱®:!.宵乍么沪廷比較例三你二從由2.0 mol%的聚乙烯對苯二曱酯及80 〇〇〇甲撐對苯二甲酯所組成之共聚物上，透過妨 , .π 4 m/se 風速0 一 m/min自旋速度自旋之自旋抽拉過程，通過之烨火空氣助溶劑及0 · 8 wt%之塗油之後，纖維被製成 75 丹/3 6絲狀纖維。所得被染色樣本也用如範例試其色深及色牢度。之方法測本紙張瓦度適用中國國家標準(CNS)A4規袼(21〇χ2^|%)

1238205 A7 B7 五、發明説明（）比較例四從由40 mol%的聚乙烯對苯二甲酯及60 mol%的聚三甲撐對苯二甲酯所組成之共聚物上，透過紡紗以5,000 m/min自旋速度自旋之自旋抽拉過程，通過風速0·4Π1 ，由製成7 之焯火空氣助熔劑及0.8 wt%之塗油之後，纖維取 . ，方法測丹/36絲狀纖維。所得被染色樣本也用如範例/ & 試其色深及色牢度。比較例五. 從由20 mol%的聚乙烯對苯二甲酯及8〇 m 甲撐對苯二甲酯所組成之共聚物上，透過纺紗以 φ 〇 4 m/min自旋速度自旋之POY-D/T過程，通過風遂· ^ 5〇继維被製成之悴火空氣助熔劑及〇·8 wt%之塗油之後’孅跟，冰測产1 y之方/贫' 丹/1 44絲狀纖維。所得被染色樣本也用如範例試其色深及色·牢度。 ...............%:::—訂......…線：·· S先g請背希之泣意箏項存艰寫本寶) 5〇〇 2, /sec 經濟部智慧时產局貝X消費合作拄印製本紙弦尺度適周中國國家標準(cNS)A4規袼(2ΐ〇χ2^Ί) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1238205 五、發明説明（從以上範例及比較範例列表如下。中得來之色深及色牢度之測表1 . 性質 I Π III IV V VI • VII PET(mol%) 60 70 80 90 70 70 70 PTT(mol%) 40 30 20 * 10 30 30 30 纖細度(丹） 2.0 2.0 2.0 2.0 0.3 .0.01 60 自旋速度 5,000 5,000 5,000 5,000 2,500 2,500 5,500 (m/min) 熔點(°ς) 232 240 .245 248 .240 240 240 Δη(χ ΙΟ'3) 115 127 150 180 .138 129 112 B.W.S.(%) 24 21 17 14 18 19 15 強度(g/d) 3.9 4.1 4.4 4.8 4.0 3.5 4.5 延長度(％) 35 35 35 35 40 38 41 K/S · 22 22 21 20 21 20 20 洗滌牢度(級） 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 水牢度(級） 4-5 4-5 4-5 4-5 .4-5 4-5 4-5 昇華牢度(級） 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 磨擦牢度(級） 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 光牢度(級） 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 (請先閲讀背面之注意事項再構窝本頁) 本紙彔尺度適周中國國家標準(CNS)A4規格(210X 29想繁 1238205 λ, __ Β7五、發明説明（）表2 性質 I II III IV V PET(mol%) 100 10 20 40 * 20 PTT(mol%) 0 90 80 60 . 80 纖細度(丹） 2.0 2.0 2.0 2.0 0.3 自旋速度 5,000 5,000 5,000 5,000 2,500 (m/min) 溶點 252 222 211 201 211 Δη(χ1〇·3) 195 78 91 111 91 B.W.S.(%) 8 21 25 30 .23 強度(g/d) 4.8 3.5 3.4 .3.0 3.1 延長度(％) 33 40 39 30 41 K/S 5 10 8 9 8 洗滌牢度(級） 3-4 4 4 4 4 水牢度(級） 3-4 4 4 4 4 昇華牢度(級） 3-4 4-5 4-5 4-5 4-5 ’磨擦牢度(級） 4 4 4 4 4 光牢度(級） 4 4-5 4-5 4-5 4-5 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製由6 0-9 5 mol%的.聚乙烯對苯二甲酯及5_40 mol%的聚三甲撐對苯二甲醋.所組成之本發明之聚酯纖維，可透過所組成之單體共聚而成，或藉由在聚合物之熔混物中交換之中的酯來進行製備，其並能在常壓下以1 00°c或更低之溫度來進行深色度染色。因此，本發明之聚酯纖維在染色上本紙摄尺度適周中國固家標準(CNS)A4規袼(2丨0X 297¾¾

1238205 A7 B7 五、發明説明（是有很好之經·濟效益，因為它不需要高壓染色機器來進行染色。比較一般易染色聚酯纖維，·本發明之聚酯纖維在物價上，也具低價格之經濟利益，因為它含較少量昂貴之聚三甲撐對苯二甲酯。此外，低溫染色亦能使本發明之聚酯纖維在與如彈性纖維之非耐熱纖維混合上使用。因為能與其它種類纖維混合，本發明之聚酯纖維能在紡織工業上，有為數可觀之高品質應用。此外.，如第一表及第二表所示，本發明之聚酯纖維比.起其它含有90%或更多聚三甲撐對苯二甲酯有更高之熔點，這使得在後處理不會使染色時之斑點出現，此外，也有優良之洗滌、水、昇華及磨檫牢度。. 以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍，凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍内。. ...............%- (請先Μ請背面之注意事项再填窝本頁) 訂· 線經濟部智慧財產局員Η消費合，作社印製規 4 A S) N C 準標國國中適度尺 ¾ 紙本

Claims

1238205 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1.一種易染色的聚酯纖維，其係由60-95 mol%的聚乙晞對苯二甲酯及5-40 mol%的聚三甲撐對苯二甲酯所組成，且滿足下列條件： 230〇C < Tm < 250〇C » 100 χ ΙΟ"3 < Δ η < 190 χ ΙΟ'3 » 8 < B.W.S. < 25 » 其中，Tm為熔點，△ η為雙折射比，B.W.S.為沸水收縮率。 (請先朋讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線丨# 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 _______ 第 17 頁本紙張尺度適周中國國家標準（CNS)Xii^ (210 χ 297公釐）