TW201132819A - Method to increase whiteness recycling of PET fibers and core-sheath type PET fibers manufactured by the same - Google Patents

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201132819 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種提升聚對苯二曱酸乙二酯 (polyethylene terephthalate;簡稱為 PET)纖維白度的方法， 特別是指一種提升回收的聚對苯二甲酸乙二酯纖維白度的 方法。本發明另有關於一種以該方法製得的芯鞘型聚對苯 二甲酸乙二酯纖維。 【先前技術】 隨著環保意識抬頭，業界也漸漸重視物質的回收再利 用，特別是塑料的回收，而聚對苯二甲酸乙二酯即為目前 常見的包裝用塑膠材料之一，其係被製成各種包裝瓶並用 於承裝各類飲料、礦泉水或牛奶，甚至是機油等，因此， 近年來，環保單位積極推動聚對苯二甲酸乙二酯廢棄物的 回收再利用’例如將其再製成纖維。 叙此類回收廢棄物的處理方法是先將回收的聚對苯 —甲酸乙二酯廢棄物予以分級，再進行破碎及清洗等步驟 ，不過，最終的回收料中不可避免地仍會有不想要的殘餘 物存在，所以若是要以回收的聚對苯二甲酸乙二酯來製備 纖維時，多半會發生以下問題：（1)製得的纖維的白度不佳 ，因為回收的聚對苯二甲酸乙二酯通常色澤偏黃；及（2)製 知的纖維的染色主色率不佳，因為聚對苯二甲酸乙二酯回 收料中尚有其它雜質，且不同批的回收料中的雜質之成分 與含量也不盡相同，也就是說有難以控制的差異存在。 針對上述問題，業界目前的對應做法主要是以人工方 201132819 式將聚對苯二甲酸乙二醋回收料分級後， :料(白度在可接受範圍内者)並將其製成大量的= 口口之後’依據製得的纖維成品之品質再 八級 進而篩選出具有下游客戶可接丁久刀級， Η並θ # 谷尸J接又之W質的纖維成品。但此 法主要疋藉由人工進行筛選，故需耗費大量人力與 本，同時也耗費製備及品管成本' 曰成 所製得的纖維成品，其前、中、後同一批回收料 染色主色率也大有差異。 部分的白度與 另外，由於人工篩選過程中需剔除許多色相不佳之回 收料與纖維成品，致使其產率偏低，進一步增加了產製成 本。為解決前述之問題，開始有薇商嘗試在白度色相值較 低的聚對苯二甲酸乙二酯回收值較 W收抖中添加純的聚對苯二甲酸 乙二蝌即指直接經由-苯二甲酸和一乙二醇進行縮合聚合 反應所4，且未經使用過的聚對苯二乙二醋广不過， 此做法對於纖維白度的提昇效果有限，且染色主色率不佳 與纖維產品品質不均的問題仍無法獲致有效的改善，整體 而吕’此種方式的改善成效仍有限。 因此，仍有需要發展出一種具環保性、製備與品管成 本低，且能提升回收的聚對苯二甲酸乙二醋纖維白度，及 提高回收料產製率的方法。 【發明内容】 因此，本發明之第-目的，即在提供一種能兼顧環保 及各項成本’且又能有纽善纖維性質的提相收的聚對 苯二甲酸乙二酯纖維白度的方法。 201132819 ? ^本發明提升回收的聚對苯二甲酸乙二酯纖維白 度的方法係將-白度色相值(即L值)是介於55至80之間的 回收的聚對苯二甲酴 T曼乙—酉曰’與一包括一白度色相值是介 於85至95之間的聚對笨二甲酸乙二g旨的組成物，以複合 纖維纺絲機進行妨碎 订、万、乐進而製得一芯鞘型聚對苯二甲酸乙 '一 S日纖維，盆中，马r #思0丄 Ύ 4心層疋由該回收的聚對苯二甲酸乙二 3曰所構成d勒層是由該組成物所構成n纖維的橫斷

面是H同心® ’且該同心圓的内圓之半徑&與外圓之 半徑R2的關係如下式⑴所示： 1.1 l^R2/R,^ 4.48 (I) 0 本發明之第二目的，即在提供一種能兼顧環保及各項 成本，且白度經提升的聚對苯二甲酸乙二酯纖維。 本-發明㈣型聚對苯維係藉由一如上 所述的提升时的聚對苯二甲酸乙二s旨纖維白度的方法所 製得的。 本發明之功效在於：本發明方法藉由使用一包括一白 度色相值是介於85 i 95之間的聚對苯二甲酸乙二醋的组 成物，與現有回收的聚對苯二甲冑乙二醋製備出—_型 聚對苯二甲酸乙二醋纖維’並控制其中的芯層半徑和稍層 厚度的比值於本發明㈣義之範圍内，即可於兼顧環保性 及各項成本的情況下，有效地提升回收的聚對苯二曱酸乙 二酯纖維的白度，並提高回收料的產製率。 【實施方式】 有鑑於現有回收的聚對苯二甲 酸乙一 S旨纖維的白度一 201132819 直無法有效地被改善，發明人經多方研究後，開發出一種 能有效地提升回收的聚對苯二甲酸乙二酯纖維白度的方法 ’其係以純的聚對苯二甲酸乙二酯纖維包覆回收的聚對苯 一甲酸乙二酯纖維，以形成一芯鞘型纖維，並同時控制該 芯鞠層纖維之内外層半徑之比例關係於本發明所定義之範 圍内（而非單純地控制鞘層的厚度卜本發明所揭示的方法能 在兼顧成本與纖維成品之品質的情況下，達到有效地提升 回收的聚對苯二甲酸乙二酯纖維的白度的功效。 根據本發明所指出之一種提升回收的聚對苯二甲酸乙 二醋纖維白度的方法，其係將—白度色相值是介於55至8〇 之間的回收的聚對苯二甲酸乙二醋，與一包括一白度色相 值是介於85至95之間的聚對苯二甲酸乙二醋的組成物， 以習知之複合纖維纺絲機進行纺絲，進而製得—芯勒型聚 對苯二甲酸乙二酯纖維。 如圖1所示，該芯勒型聚對苯二甲酸乙二商旨纖維包含 。層1 ”勒層2 ’該芯層i是由該回收的聚對苯二甲酸 乙-s日所構成n肖層2是由該組錢所構成，而該纖維 的橫斷面是呈現一同心圓，其中，該芯層1的外圍即是該 同心圓之内圓的圓周.咭触a Λ , θ ,忒鞘層2的外圍即是該同心圓之外 圓的圓周。 之半徑R〗具有如下式（I)所 上述的内圓之半徑Ri與外圓 示之關係式： 111 - R2/Ri ^ 4.48 (I)。 .11時，由於供作為鞘層的純PET量過少 201132819 肖a之純pET纖維的厚度不足以掩蓋住芯層之回收 PET f維的顏色’以致於芯層之回收PET纖維的顏色（主要 為偏黃色）會透過稍層之純PET纖維而透出，致使製得 維整體外觀所呈現之色相不錄值偏低，u值偏高）；而當 R2/Rl>4.48時，製得的PET纖維的白度色相值、Lb值及染 率雖句可獲致改善的效果，但是由於此時所使用的 回收的PET含量過低，將使得所謂的『環保訴求』失去意 義。為更強調所謂的『環保訴求』，更佳為R2/m7i;最 佳為 R2/R1 S 2.00。 上述白度色相值代表該纖維的明亮度（Lightness)，其值 愈高’顯示纖維的白度愈好；La值代表該纖維的紅色與綠 色之色彩度’正值表示纖維的顏色偏紅，負值表示纖維的 顏色偏綠；Lb值代表該纖維的黃色與藍色乏色彩.度，正值 表示纖維的顏色偏黃，負值表示纖維的顏色偏藍。其中， 現有經過回收處理的PET回收料與純pET @ L值都是介 於-3.0至0之間’皆符合業界使用標準，故本案不贅述此部 份。 發明人經多方研究後發現，若以純PET纖維作為鞘層 包覆回收PET纖維時，僅控制勒層厚度並不足以完全達成 本發明改善纖維色相之目的。因在相同鞘層厚度下，隨著 S層半徑的增加，對於纖維外觀色相之改善效果將會隨著 降低。 如前所述，根據本發明所述之方法所製得之回收聚對 苯二曱酸乙二酯纖維，於進行纖維染色加工時，染料主要 7 201132819 係對勒層之PET纖維進行染色，由於本發明回收聚對笨二 甲酸乙二^旨纖維的外層包覆有—由純PET所構成的鞠層， 故可獲致與純PET纖維相近之染色效果，擁有相近之㈣ 色率。藉此即有效地避免習知技術因纖維外層中含有回: PET(通常含有會影響染色效果之雜質或其他成份），所導致 之染色不均狀況。 熟習本發明領域之技藝者，經由本發明說明書所揭示 之技術的教示，當可輕易的瞭解到，於纖維製備時可藉由 多種方式來調控芯㈣纖維中，芯層的半徑與勒層的厚度 ，故於本發明中對於控制芯層的半徑與鞘層的厚度之方法 ，並無特別的限制。任何習知或未知的技術，只要是可使 製備出來的纖維具有本發明中戟義之特定m纖維外 圓與内圓半徑比’即可㈣於本發明巾，並達成本發明之 目的。在此可舉出的例子，但並不僅限於此，例如使用芯 鞠型纖維紡絲機進行紡絲時，當聚酯酯粒通過押出機，並 進行高溫熔融時，同時以計量幫浦（metedngpump)控制芯層 和鞘層之進料量（thr0Ughput)，即可獲致任何想要的芯層半 徑與鞘層厚度。 雖然本發明方法可有效地改善回收的聚對苯二甲酸乙 二酯纖維的外觀色相’但若是回收料的色相太差時，亦即 白度色相值低於55，縱經本發明方法改善，最終仍有可能 無法獲致令人滿意的最終外觀色相。 為確保經改善後之纖維外觀色相能獲致可接受的品質 ，較佳地，該回收的聚對苯二曱酸乙二酯具有一介於6〇至 201132819 之間的白度色相值。此外，較佳地，該回收的聚對苯二 甲k乙一酯的Lb值是介於1〇至4之間。 附註說明，一般回收的寶特瓶廢棄物的白度色相值是 ;丨於55至80之間，Lb值是介於10至4之間。而一般市售 ’、也聚對苯二甲酸乙二酯的白度色相值是介於85至95之間 —般業界所期望得到的回收聚對苯二曱酸乙二酯纖維 產品的白纟色相值為不低於85,目冑業界能產出之較高品

質的回收聚對苯二甲酸乙二酯纖維產品之白度色相值通常 ”於85 i 89之間；而Lb值則是不高於4，至於主染色率 則疋期望能有91%以上。而藉由發明人經多次實驗研究所 得獲致’ f R2與Rl間的比例關係於本發明岐義之範圍内 時，依本發明方法所製得之回收聚對苯二甲酸乙二醋纖維 之白度色相值、Lb值，及染色主色率等性質，不但可以符 合目前料高品質回收PET纖維的標準，甚至還可達 高的標準。 料，田W則於本發明中之附回收料基本上益 特別的限制’故本發明方法可大幅減少以人工！帛選回收料 的人力，更無需於製成纖維後再進行進—步之人工選別分 級工作。此外’也由於無須特別篩選回收料之品質，即： 是性質稱差’例如習知技術無法利用之白度色相值是介於 75至55之㈣回收料1可被應料本發明方法中，故本 發明方法尚可,-步提高回收料之利用比率。藉此，本發 明方法相較於習知技術，可大φ5決, 了大幅減少人工成本與原料成本 201132819 另，由於根據本發明方法所製得之回收聚對笨二甲酸 乙二i纖維’外層包裹-層由純PET所構成的勒層，故整 體纖維於性質上接近於純PET纖維。故而，本發明技術領 域中所屬技藝者，經由本發明說明書之教示，即可輕易的 思及，可將本發明#法所製得之回收聚對苯二甲酸乙二輯 纖維’依不同的需4 ’進-步於該用以製絲層的組成物 中添加習知的添加劑，例如’添加二氧化鈦(Ti〇2)等物質， 可達到消光之效果。 本發明芯鞘型聚對苯二甲酸乙二酯纖維係藉由一如前籲 述的提升回收的聚對苯二甲酸乙二酯纖維白度的方法所製 得的。 較佳地’該芯鞘型聚對苯二甲酸乙二酯纖維為一未延 伸絲（undrawing yarn;簡稱為 UDY)、一半延伸絲（partially oriented yarn;簡稱為 ρογ)、一假撚加工絲（draw textured yarn，簡稱為DTY)或一全延伸絲（fully oriented yarn;簡稱 為 FOY) 〇 實施例 本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的 是’該等實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發 明實施之限制。 <化學品來源> 1.回收的聚對苯二甲酸乙二酯酯粒：購自於遠東新世紀； 型號為CFF-290R。 10 201132819 、.屯聚對苯—甲酸乙二g旨纖維：購自於遠東新世紀；型號 為 CSS-910 〇 <儀器來源> I紡絲機：購自於日本東麗公司；型號為τ。腎5〇3。 2_分光色差計：購自於毫也抓。 <染色主色率之測定方法>

色率之測疋係先將多個一般純PET纖維（標準紗） :製成之：物’分別與多個待測纖維所製成之織物編織在 起’以仔到多個具有半截標準織物與半截待測織物的測 試樣品，再以習知染色法進行染色，接著，以人工視覺判 別經染色完後之測試樣品上的織物的染色程度。當待測織 物的顏色較標準紗為深或淺時，則分類為D級或L級；而 與料紗顏色無法时出有差異者，則分類為Μ級。最後 計算被歸4 Μ級之織物佔全部樣品的比例，即可算出待測 樣品之主色率。例如，製備100個樣品，其中有95個樣口 破歸為Μ級，則待測物之主染色率為9外。 [製備芯鞘型聚對苯二甲酸乙二酯纖維] <實施例1至8與比較例1及2> 實施例1至8與比較例！及2皆是依據下表】所示的 纖維外圓與内圓的半徑比例參數（R2/Ri)，將預定量 的聚對苯二甲酸乙二酯，與純聚對苯二甲酸乙二能分別置 於—紡絲機的兩押出機（Extruder)内，進行紡絲以製得一々 鞘型聚對苯二甲酸乙二酯纖維。 201132819 發明人進—步依據CNS L4060測試法及上述染色主色 率之測定方法，量測實施例i至8、與比較例工及2的芯鞘 型聚對苯二甲酸乙二醋纖維的強度、伸度與染色主色率。 此外，此等纖維成品之L值與u值収使用分光色差計， 並依其操作手冊進行量測而得#，而經量測後所得之各項 結果如下表1所示。 <實施例9> 實施例9是依據下表1所示的纖維外圓與内圓的半經 比例參數’將預定量的回收的聚對苯二甲酸乙二醋，與一 a有2.4 wt/6的—氧化鈦及97 6 wt%的純聚對苯二甲酸乙 二酯纖維的組成物，分別置於-紡絲機的兩押出機内中進 行紡絲’進而製得_芯顆㉟聚對苯二甲酸乙二酿纖維。 發明人亦對實施例9的芯鞘型聚對苯二曱酸乙二酯纖 維進行與實施例1相同的各項性質測試，而所得的結果亦 記載於下表1。 ° 由表1可知，添加二氧化鈦於鞘層之組成物中，並不 會影響到本發明訴求之功效，故亦可應用於本發明中。 <比較例3 > <比較例4 > 比較例3是將一純聚對苯二甲酸乙二酯置於一訪絲機 中’纺絲成-聚對苯二甲酸乙二醋纖維。同樣地，發明人 亦對比較例3的聚對苯二甲酸乙二醋纖維進行與實施例1 相同的各項性質測試，而所得的結果亦記載於下们。歹1 lL J-cA Λ \ 紡 比較例4是將—回收的聚對苯二甲酸乙二酯置於 12 201132819 絲機中，紡絲成一聚對苯二甲酸乙二酯纖維。同樣地，發 明人亦對比較例4的聚對苯二甲酸乙二酯纖維進行與實施 例1相同的各項性質測試，而所得的結果亦記載於下表i。 <比較例5> 比較例5是取等重的純聚對苯二甲酸乙二酯與回收的 聚對苯二甲酸乙二酯’經混合均勻後，置於一紡絲機中熔 融混紡成-聚對笨二甲酸乙二I纖維。同樣地，發明人亦

對比較例5的聚對笨二曱酸 丁敗〇 一 0曰纖維進仃與實施例1相 同的各項性㈣試’而所得的結果亦記載於下表卜

13 201132819 表1

由^例3至/因為並非芯鞘型纖維，故無丨的比值。

由上表1可以看出，實施例1至9所製得的聚對苯 甲酸乙二醋纖維，不但皆可符合業界所要求的白度色相 與b值夕卜在染色主色率上也都有優異的表現，而該等 維的強度與伸度等物性’也都與純聚對苯二甲酸乙二醋 維相當。 14 201132819 ” vT'上所述’本發明方法利用芯鞠型纖維結構，並使用 包括一純聚對苯二甲酸乙二酯的組成物作為鞘層的原料 ’來改善現有回收的聚對苯二甲酸乙二醋纖維的白度其 主要疋藉由控制其中的芯層半徑和鞘層厚度的比例關係， 亦即該纖維的内圓之半徑與外圓之半徑的比值，進而在兼 顧環保性及各項成本的情況下，有效地提升回收的聚對苯 一甲酸乙二酯纖維的白度，故確實能達成本發明之目的。 惟以上所述者’僅為本發明之較佳實施例而已，當不 能以此限定本發明實施之範圍’即大凡依本發明申請專利 範圍及發明說明内容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍 屬本發明專利涵蓋之範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1是一橫向剖面示意圖，用以顯示本發明芯賴型聚 對笨二甲酸乙二酯纖維的橫截面。 【主要元件符號說明】 15

Claims (1)

1. 201132819 七、申請專利範圍： 1 · 一種提升回收的聚對苯二甲酸乙二酯纖維白度的方法， 其係將一白度色相值是介於55至80之間的回收的聚對 苯二甲酸乙二酯’與一包括一白度色相值是介於85至 95之間的聚對苯二甲酸乙二酯的組成物，以複合纖維紡 絲機進行紡絲，進而製得一芯鞘型聚對苯二甲酸乙二酯 纖維’其中’該芯層是由該回收的聚對苯二曱酸乙二酯 所構成，該鞘層是由該組成物所構成，而該纖維的橫斷 面疋呈現一同心圓，且該同心圓的内圓之半徑Ri與外圓 之半徑R2的關係如下式⑴所示： 籲 1.11^ R2/Ri ^ 4.48 ⑴。 依據申凊專利範圍第1項所述之提升回收的聚對苯二曱 酸乙一酯纖維白度的方法，其中，該回收的聚對苯二曱 酸乙二酯的白度色相值是介於6〇至8〇之間。 依據申請專利範圍第〗項所述之提升回收的聚對苯二曱 酸乙二I纖維白度的方法’其中，在式⑴中，R2/Ri$ 3.71。 2. 3. 4.依射請專利範圍第3項所述之提相收的聚對苯二甲 酸乙二s旨纖維白度的方法，其中，在式⑴中，r2/r^ 2.00 〇 5•依射請專利範圍第i項所述之提升回收的聚對苯二甲 酸乙二S旨纖維白度的方法，其中，該时的聚對苯二甲 酸乙二醋的Lb值是介於1〇至4之間。 6_ -種芯勒型聚對苯二甲酸乙二醋纖維，其係藉由一如申 16 201132819 請專利範圍第1項所述的提升回收的聚對苯二甲酸乙二 酯纖維白度的方法所製得的。 7.依據申請專利範圍第6項所述之芯鞘型聚對苯二甲酸乙 二酯纖維，其為一未延伸絲、一半延伸絲、一假撚加工 絲或一全延伸絲。

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