TW202517865A - 聚酯布的脫色方法 - Google Patents

Abstract

一種聚酯布的脫色方法包括以下步驟：將聚酯布置入萃取裝置中，其中萃取裝置含有脫色劑，且脫色劑包括甲氧基醇溶劑及離子交換樹脂；將萃取裝置的溫度設定為100℃至120℃，使聚酯布在脫色劑中進行脫色反應。

Description

聚酯布的脫色方法

本揭露內容是有關於一種布料的處理方法，且特別是有關於一種聚酯布的脫色方法。

對於經染色且回收的布料而言，染料為雜質。在現有技術中，通常利用溶劑萃取的方式將染料移除，但溶劑在選擇上仍存在著許多難處。舉例而言，當使用超臨界二氧化碳作為溶劑時，需在高壓環境下進行處理，且二氧化碳無法回收再利用，又超臨界設備費用昂貴，不利於成本考量。再舉例而言，當使用酸類作為溶劑時，可能導致布料降解而影響回收後布料的再造粒性。又舉例而言，當使用活性碳吸附的方式將染料移除時，活性碳容易卡在布料的縫隙中，導致布料顏色顯灰，影響外觀。因此，如何使布料的高效率地脫色，並同時兼顧溶劑及布料的回收再利用性，為本領域技術人員積極研究的課題。

本揭露內容提供一種聚酯布的脫色方法，其可提升脫色效率，並達到良好的脫色效果。

根據本揭露的一個或多個實施方式，一種聚酯布的脫色方法包括以下步驟：將聚酯布置入萃取裝置中，其中萃取裝置含有脫色劑，且脫色劑包括甲氧基醇溶劑及離子交換樹脂；將萃取裝置的溫度設定為100℃至120℃，使聚酯布在脫色劑中進行脫色反應。

在本揭露的一個或多個實施方式中，甲氧基醇溶劑的含量為73重量份至78重量份，且離子交換樹脂的含量為3重量份至8重量份。

在本揭露的一個或多個實施方式中，甲氧基醇溶劑包括3-甲氧基-1-丁醇、3-甲氧基-甲基-1-丁醇、3-甲氧基-1-丙醇、1-甲氧基-2-丙醇或其組合。

在本揭露的一個或多個實施方式中，甲氧基醇溶劑的希爾德布蘭德溶解度參數(Hildebrand solubility parameter，δ)為20.2MPa ^1/2至21.2MPa ^1/2。

在本揭露的一個或多個實施方式中，甲氧基醇溶劑的沸點為170℃至190℃。

在本揭露的一個或多個實施方式中，離子交換樹脂為核子級離子交換樹脂。

在本揭露的一個或多個實施方式中，脫色反應包括以下步驟：脫色劑中的甲氧基醇溶劑將聚酯布中的分散型染料溶出。

在本揭露的一個或多個實施方式中，脫色反應更包括以下步驟：脫色劑中的離子交換樹脂將溶出的分散型染料分解。

在本揭露的一個或多個實施方式中，聚酯布的脫色方法更包括以下步驟：在進行脫色反應後，將活性碳材料置入萃取裝置中；進行過濾步驟，以濾除活性碳材料，並回收脫色劑；以及將回收的脫色劑置入萃取裝置中以重複進行下一次的脫色反應。

在本揭露的一個或多個實施方式中，脫色劑的回收率為75.2%至84.7%。

根據本揭露上述實施方式，由於聚酯布的脫色方法可在進行脫色反應的同時，將溶解出的染料分解，使原本已達到染料飽和的脫色劑恢復為未飽和狀態，因此不僅可提升脫色效率並達到良好的脫色效果，且不需不斷更換新的溶劑，從而節省成本並提高環境友善性。

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。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。另外，為了便於讀者觀看，圖式中各元件的尺寸並非依實際比例繪示。

在本文中，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。

本揭露提供一種聚酯布的脫色方法，其可在進行脫色反應的同時，將溶解出的染料分解，使原本已達到染料飽和的脫色劑恢復為未飽和狀態，從而提升脫色效率及脫色效果。本揭露的聚酯布可例如是經回收且已被染色的布料。

請參閱第1圖，其為根據本揭露一個或多個實施方式的聚酯布的脫色方法。本揭露的聚酯布的脫色方法包括步驟S10至步驟S20。在步驟S10中，將聚酯布置入萃取裝置中，萃取裝置含有脫色劑。在步驟S20中，將萃取裝置的溫度設定為可使脫色劑反應的溫度，使聚酯布在脫色劑中進行脫色反應。在以下敘述中，將詳細說明以上步驟。

在步驟S10中，將聚酯布置入萃取裝置中。詳細而言，聚酯布可以是由多條聚酯纖維交織而成的布料。在一些實施方式中，聚酯布的材料可例如是聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯或其組合。萃取裝置中盛裝脫色劑，且脫色劑包括甲氧基醇溶劑及離子交換樹脂。藉由甲氧基醇溶劑及離子交換樹脂的相互搭配，脫色劑可先將聚酯纖維間的縫隙撐開(澎潤)，再將縫隙中的染料溶解出來，並持續將溶解出的染料分解以確保脫色劑可維持在未飽和的狀態而繼續溶解聚酯布中的染料，從而提升脫色效率及脫色效果。

詳細而言，脫色劑中的甲氧基醇溶劑可將聚酯布中的分散型染料溶出。相較於一般常用的苯類溶劑(例如，二甲苯)及醚醇類溶劑，甲氧基醇溶劑不僅具有低毒性，還具有低氣味及生物可降解性，可提供環境友善性。此外，由於甲氧基醇溶劑在水中具有高的溶解度，因此有利於廢液處理。另外，由於甲氧基醇溶劑具有高閃點，因此可提升操作上的安全性。值得說明的是，聚酯布具有疏水性，且染料具有親水性，而由於甲氧基醇溶劑屬於兩親溶劑，其同時具有親水性及親油性，因此甲氧基醇溶劑可先藉由其疏水性而滲入聚酯布中使聚酯纖維間的縫隙被撐開，再藉由其親水性而將染料由縫隙中帶出，從而有效地將染料徹底由聚酯布中溶解出來。

在一些實施方式中，甲氧基醇溶劑可包括3-甲氧基-1-丁醇、3-甲氧基-甲基-1-丁醇、3-甲氧基-1-丙醇或1-甲氧基-2-丙醇或其組合。上述列舉的甲氧基醇溶劑不僅具有良好的兩親特性，且由於所具有的分子結構立體障礙小，因此可有利於進入聚酯布的縫隙中而將染料帶出。在較佳的實施方式中，甲氧基醇溶劑可以是3-甲氧基-1-丁醇或3-甲氧基-甲基-1-丁醇，以達到較佳的效果。

另一方面，由於本揭露的離子交換樹脂需在高溫下才可將由聚酯布中溶解出的染料分解，以使原本已達到染料飽和的脫色劑恢復為未飽和狀態，因此本揭露的脫色反應需在高溫下進行。對此，由於本揭露的甲氧基醇溶劑具有高沸點，因此即便在高溫下，甲氧基醇溶劑並不會成為氣體，仍可發揮其脫色功能。在一些實施方式中，甲氧基醇溶劑的沸點可為170℃至190℃(例如，175℃、180℃或185℃)。由另一觀點來看，由於甲氧基醇溶劑具有高沸點，因此可在相對高溫下進行脫色，提升脫色效率。值得說明的是，在本領域的習知技術中，常使用醚醇類溶劑來進行脫色，但由於醚醇類溶劑具有強烈氣味，因此需選擇沸點低的醚醇類溶劑方能在後續將醚醇類溶劑從布料中去除(例如，透過加熱的方式去除)。基於此，由於本揭露的離子交換樹脂需在高溫下才可將由聚酯布中溶解出的染料分解，因此若選用沸點低的醚醇類溶劑的進行脫色，醚醇類溶劑會在高溫下轉為氣體而流失，此時便無法達到良好的脫色效果。基於上述，在本揭露中，選用可耐高溫(沸點相對較高)的甲氧基醇溶劑來進行本揭露的脫色反應，不僅可達到良好的脫色效果，還可確保脫色後的聚酯布不會殘留氣味。

如前所述，甲氧基醇溶劑屬於兩親溶劑，具有良好的兩親特性，此特性可由甲氧基醇溶劑的極性來體現。詳細而言，除了選用前述列舉的甲氧基醇溶劑之外，還可根據極性(polarity)來選擇甲氧基醇溶劑。在一些實施方式中，可選用極性為4至7的甲氧基醇溶劑(例如，4.7、6.3或5.4)，來達到較佳的脫色效果。另一方面，除了選用前述列舉的甲氧基醇溶劑之外，還可根據希爾德布蘭德溶解度參數(Hildebrand solubility parameter，δ)來選擇甲氧基醇溶劑。詳細而言，所謂希爾德布蘭德溶解度參數，係依照由希爾德布蘭德導入的.規則溶液理論(regular solution theory)所定義的材料間相互作用的程度預測值，能夠體現材料間相互混溶(又稱無限互溶)的狀態。在一些實施方式中，可選用布蘭德溶解度參數為20.2MPa ^1/2至21.2 MPa ^1/2的甲氧基醇溶劑(例如20.2MPa ^1/2、20.4MPa ^1/2或21.2 MPa ^1/2)，使甲氧基醇溶劑與染料可具有較佳的互溶效果，從而能快速由聚酯纖維間移除分散型染料。

另一方面，脫色劑中的離子交換樹脂可將溶出的分散型染料分解。詳細而言，本揭露的離子交換樹脂在高溫下可將由甲氧基醇溶劑溶出的染料分解，經分解的染料成為氣體並且離開反應槽，使甲氧基醇溶劑中染料的濃度下降，如此一來，原本已達到染料飽和的甲氧基醇溶劑恢復為未飽和狀態，以加速染料從聚酯布中溶出的速度，從而提升脫色效率及脫色效果，且不需持續更換新的溶劑來將聚酯布中的染料完全溶出。舉例而言，離子交換樹脂可將染料分解並重組而形成二氧化碳、甲烷、氨氣、氮氣、氫氣或其他有機氣體。下方式(1)為染料分解示意圖，虛線處代表分解位置。

在一些實施方式中，離子交換樹脂可為核子級離子交換樹脂。詳細而言，核子級離子交換樹脂可同時解離出陰離子與陽離子，而陰離子與陽離子可將染料的分子結構打斷進而產生氣體。相較於僅具有陰離子或陽離子的離子交換樹脂，核子級離子交換樹脂因可同時解離出陰、陽離子，因此可打斷染料分子中較多種類的官能基，也因此可更有效率的分解染料，從而提升脫色效率。此外，由於核子級離子交換樹脂屬於強酸強鹼型的離子交換樹脂，因此可解離出強酸根與強鹼根(H+、OH-)，有助於將染料的分子結構打斷。具體而言，核子級離子交換樹脂可例如是Purolite Ultra Clean ^TMUCW3700(廠牌以及產品型號)。

整體而言，藉由使脫色劑含有甲氧基醇溶劑及離子交換樹脂，脫色劑可在進行脫色反應的同時，將溶解出的染料分解，從而提升脫色效率及脫色效果。在一些實施方式中，甲氧基醇溶劑的含量為73重量份至78重量份，且離子交換樹脂的含量為3重量份至8重量份。藉由使甲氧基醇溶劑及離子交換樹脂的比例落在上述範圍中，可兼顧脫色效率以及甲氧基醇溶劑的回收率。詳細而言，若離子交換樹脂的比例過低(小於3重量份)，甲氧基醇溶劑較容易達到染料飽和，脫色效率的提升程度有限；若離子交換樹脂的比例過高(大於8重量份)，離子交換樹脂也會同時分解甲氧基醇溶劑，導致甲氧基醇溶劑的回收率低。

在步驟S20中，將萃取裝置的溫度設定為100℃至120℃(例如，110℃)，使聚酯布在脫色劑中進行脫色反應。如前所述，在高溫(100℃~120℃)下，脫色劑中的甲氧基醇溶劑將聚酯布中的分散型染料溶出，而脫色劑中的離子交換樹脂將溶出的分散型染料分解。如此一來，不僅可提升脫色效率，且不需不斷更換新的溶劑，節省成本並提高環境友善性。在一些實施方式中，脫色反應的時間可為4.5至14小時。在一些實施方式中，脫色反應是在常壓(約760毫米汞柱)下開始進行，並且隨著氣體的產生而逐漸具有上升的壓力，且壓力的提升也有助於脫色效率的提升。

在進行脫色反應後，可得到已脫色的聚酯布。在一些實施方式中，已脫色的聚酯布的結構仍維持完整，可見本揭露使用的脫色劑並不會破壞聚酯布的結構，而僅是將聚酯布中的染料溶出。在一些實施方式中，已脫色的聚酯布的特性黏度可為0.550dL/g至0.617dL/g，符合再造粒的標準。

另一方面，在進行脫色反應後，萃取裝置中仍含有脫色劑。在一些實施方式中，可在進行脫色反應後進一步回收脫色劑。詳細而言，聚酯布的脫色方法可更包括步驟S30至步驟S40。在步驟S30中，將活性碳材料置入萃取裝置中，以吸附脫色劑中的染料及染料殘餘物。在一些實施方式中，活性碳材料在脫色劑中的重量百分濃度為0.5%至10%，以確保染料被徹底吸附。在步驟S40中，進行過濾步驟，以濾除活性碳材料，並回收脫色劑。在一些實施方式中，脫色劑的回收率可為75.2%至84.7%([回收的脫色劑體積/反應前的回收劑體積]×100%)，且如前文所述，甲氧基醇溶劑及離子交換樹脂的比例可影響脫色劑的回收率。在回收脫色劑後，可將回收的脫色劑置入萃取裝置中以重複進行下一次的脫色反應。如此一來，可節省成本並提高環境友善性。值得說明的是，在本領域的習知技術中，常透過使用活性碳材料來吸附布料中的染料以對布料進行脫色，但這種方式容易導致活性碳材料卡在布料的縫隙中，導致布料顏色呈現淡灰色，影響外觀。在本揭露中，由於活性碳材料是在聚酯布取出後才加入，而在脫色反應期間不需使用到活性碳材料，因此可避免活性碳材料卡在聚酯布中，不僅可完善聚酯布的外觀，且可維持聚酯布的結構完整性，進而維持聚酯布的特性黏度，從而符合紡絲再造粒的條件。

下文將參照各比較例及各實施例，更具體地描述本揭露的特徵及功效。應瞭解到，在不逾越本揭露之範疇的情況下，可依照本領域的通常知識適當改變所用材料、其含量與比例、處理細節及處理流程等。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。

表一列出各比較例及各實施例的脫色劑的配方、脫色方法的相關細節及脫色處理後的色彩性質。各實施例所採用的脫色方法如前文步驟S10~S40所述，其中脫色反應在120℃的溫度下進行，且聚酯布的材料為聚對苯聚對苯二甲酸乙二酯。各比較例所採用的脫色方法與各實施例所採用的脫色方法相同，差別僅在於所使用的脫色劑的配方不同。

表一

分散型染料的顏色	脫色劑的配方	反應時間 (hr)	K/S值	色差值	白度 (WI)
脫色前	脫色後	脫色率 (%)	L*	a*	b*
黃色	A	10	123.95	1.36	98.90	94.01	-0.79	5.49	60.12
A	12	123.95	1.34	98.92	94.22	-0.92	4.99	62.92
A	16	123.95	1.07	99.14	94.87	-0.51	1.82	79.03
B	4.5	123.95	1.32	98.94	94.00	-0.55	3.34	69.94
C	12	124.66	0.91	99.27	95.07	-0.16	2.04	78.54
D	14	123.95	1.24	99.00	94.68	-1.41	5.90	59.91
紅色	A	16	148.97	1.37	99.08	93.72	1.01	3.00	70.92
B	4.5	148.97	1.67	98.88	91.53	2.96	2.50	68.08
藍色	A	20	147.28	1.96	98.68	90.02	0.02	-0.69	79.62
B	6	147.28	2.47	98.34	91.85	-1.64	1.93	71.28
黑色	A	24	523.28	1.77	99.66	91.01	0.66	1.68	70.65
B	14	523.28	1.92	99.63	90.38	-0.43	0.05	76.88
未染色聚酯布 (對照)	--	1.06	--	--	95.37	-0.19	1.29	82.64

[註1] A：3-甲氧基-甲基-1-丁醇； B：3-甲氧基-甲基-1-丁醇 + 核子級離子交換樹脂(Purolite Ultra CleanTM UCW3700)，其中3-甲氧基-甲基-1-丁醇的含量為75重量份，而核子級離子交換樹脂的含量為5重量份； C：3-甲氧基-1-丁醇； D：3-甲氧基-甲基-1-丁醇 + 水，3-甲氧基-甲基-1-丁醇與水的體積比為9:1。 [註2] K/S值：K為色料吸收係數，S為色料散射係數。 [註3] 脫色率(%) = [(脫色前K/S值-脫色後K/S值) / 脫色前K/S值] × 100%。

由表一的結果可看出，當使用3-甲氧基-甲基-1-丁醇搭配核子級離子交換樹脂作為脫色劑時(實施例，代號B)，脫色率可達到98.34%以上，且脫色的時間(反應時間)相較於比較例(代號A、C、D)明顯下降，可見反應效率大幅提升。此外，當使用3-甲氧基-甲基-1-丁醇搭配核子級離子交換樹脂作為脫色劑時，脫色後的聚酯布不論在色差值還是白度方面的表現皆接近於未染色的聚酯布，可見回收後的聚酯布可具有高的重複利用價值。

綜上所述，由於本揭露提供的聚酯布的脫色方法可在進行脫色反應的同時，將溶解出的染料分解，使原本已達到染料飽和的脫色劑恢復為未飽和狀態，因此不僅可提升脫色效率及脫色效果，且不需不斷更換新的溶劑，從而節省成本並提高環境友善性。此外，本揭露的脫色劑可進一步被回收並重複使用，且具有高的回收率，從而實現循環經濟。另一方面，經回收的聚酯布可維持其原先的結構完整性，因此可具有合適的特性黏度，從而符合紡絲再造粒的條件。

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。

S10~S20:步驟

為讓本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1圖為根據本揭露一個或多個實施方式的聚酯布的脫色方法。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

S10~S20:步驟

Claims (10)

1. 一種聚酯布的脫色方法，包括： 將一聚酯布置入一萃取裝置中，其中該萃取裝置含有一脫色劑，且該脫色劑包括一甲氧基醇溶劑及一離子交換樹脂； 將該萃取裝置的一溫度設定為100℃至120℃，使該聚酯布在該脫色劑中進行一脫色反應。
2. 如請求項1所述的聚酯布的脫色方法，其中該甲氧基醇溶劑的含量為73重量份至78重量份，且該離子交換樹脂的含量為3重量份至8重量份。
3. 如請求項1所述的聚酯布的脫色方法，其中該甲氧基醇溶劑包括3-甲氧基-1-丁醇、3-甲氧基-甲基-1-丁醇、3-甲氧基-1-丙醇、1-甲氧基-2-丙醇或其組合。
4. 如請求項1所述的聚酯布的脫色方法，其中該甲氧基醇溶劑的希爾德布蘭德溶解度參數為20.2 MPa ^1/2至21.2 MPa ^1/2。
5. 如請求項1所述的聚酯布的脫色方法，其中該甲氧基醇溶劑的沸點為170℃至190℃。
6. 如請求項1所述的聚酯布的脫色方法，其中該離子交換樹脂為核子級離子交換樹脂。
7. 如請求項1所述的聚酯布的脫色方法，其中該脫色反應包括： 該脫色劑中的該甲氧基醇溶劑將該聚酯布中的一分散型染料溶出。
8. 如請求項7所述的聚酯布的脫色方法，其中該脫色反應更包括： 該脫色劑中的該離子交換樹脂將溶出的該分散型染料分解。
9. 如請求項8所述的聚酯布的脫色方法，其中該離子交換樹脂將溶出的該分散型染料分解而產生氣體。
10. 如請求項1所述的聚酯布的脫色方法，更包括： 在進行該脫色反應後，將一活性碳材料置入該萃取裝置中； 進行一過濾步驟，以濾除該活性碳材料，並回收該脫色劑；以及 將回收的該脫色劑置入該萃取裝置中以重複進行下一次的該脫色反應。

Images