专利名称：一种纤维的精练方法
技术领域：
本发明是有关於一种纤维的精练方法，且特别是有关於一种利用二氧化碳在超临界状态下进行纤维油剂去除的方法，可应用於人造纤维或天然纤维的精练程序。
人造纤维在纺丝时需加入纺丝油环氧乙烷/环氧丙烷共聚酯(EO/POcopolymer ester)约0.3-0.4％，而且於加工假捻时也要加入约1.5％之筒子油(coning oil)，故染色前必须先经精练以去除纤维上的油剂，才不会造成染色加工时不均匀及染斑等现象。人造纤维油剂的传统精练方法分三阶段处理(请参照
图1)，首先以精练剂及强硷精练，其次以弱酸中和，最後再以热水清洗，其缺点为精练程序需要大量的水、精练剂、强硷、及弱酸等洗剂，且精练时间长，另外精练过程中产生了大量的废水。
二氧化碳在超临界状态下，对油剂具有良好溶解度及对紧密缠绕的纤维具有高扩散的性质，因此对於纤维表面油剂的去除具有良好效果。
因此本发明的主要目的就是提供一种高效率、低污染、低生产成本的超临界二氧化碳精练方法(请参照图2)，在过程中无需使用水及任何洗剂，精练时间短，并且二氧化碳可以循环使用。
根据上述目的，本发明提供一种纤维的精练方法，包括将超临界状态下的二氧化碳流经一含有油剂的纤维，藉以去除此纤维上油剂。其中上述纤维可为天然纤维，或聚酯纤维、尼龙纤维等人造纤维。
依照本发明，超临界二氧化碳的操作压力约在1400-5000psi之间，操作温度约在40-120℃之间，使用者可调整适当的操作压力与操作温度，以达到所需的萃取率，而萃取所得的油剂也可回收再利用。
由於本发明之精练方法仅使用二氧化碳，无须任何其他洗剂，二氧化碳可循环使用亦无废水处理问题，可降低极大部份的生产成本。另本发明的精练时间仅需10分钟，而传统技术需45分钟，整体生产力可提高二倍以上。此外，应用本发明之超临界二氧化碳精练技术，将可与後续之超临界二氧化碳染色技术结合，可为纤维染整业带来更强的竞争力。
为让本发明之上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图作详细说明。
图1为传统人造纤维精练方法之流程图。
图2为依据本发明之超临界二氧化碳精练方法之流程图。
图3为实施例所使用之超临界二氧化碳精练装置之示意图。
其中 10烘箱；11钢瓶；12吸水器；13冷却槽；14泵；15背压阀；16高压不锈钢管；17流速器；18湿式流量计；31-33止回阀；34-39阀；40-42过滤器；43压力计；44-45热电偶。
实施例1本发明之实施例是使用如图3所示的流动式超临界二氧化碳精练装置，其中以粗黑线框起来的矩形表示加热与保温用的烘箱10，其加温温度最高为200℃。液态二氧化碳由钢瓶11先经装填有分子筛的吸水器12去除水分，再经冷却槽13将液态二氧化碳进一步冷却，以泵14加压，压力由背压阀15(Back Pressure Regulator)控制，当系统压力大於设定压力时，二氧化碳流经背压阀15回到吸水器12，而使系统压力稳定维持在设定值；16为装填合成纤维的1/2英寸管，内部容积大约为22毫升，二氧化碳在烘箱10受热成为超临界状态，进入此管将纤维上的油剂溶解带出，经乙醇及正己烷混合物吸收；二氧化碳在流经流速器17(Flow Meter)，由湿式流量计18(Wet Gas Meter)记录二氧化碳的使用量。
在本实施例中，是依上述方法对聚酯纤维进行精练选择适当的压力为96-345bar，温度为40-120℃，将流速控制在大约150ml/min(常温常压)，每克聚酯纤维以8.85克的二氧化碳进行精练。其中聚酯纤维的油剂含量约1.2-2.5％之间，其主要成分为环氧乙烷/环氧丙烷共聚物及筒子油；萃取率的计算方式为聚酯纤维经超临界二氧化碳精练後的油剂去除量对未精练前油剂的含量比。在不同的压力及温度下，萃取率的结果列於表1。
表1、市售商品聚酯丝加工精练後之油剂萃取率
DTY规格150丹尼/48条每克纤维CO2使用量8.85gCO2/g纤维(fiber)由上表可知，以超临界二氧化碳进行聚酯纤维油剂的精练，油剂萃取率可控制於39-100％，萃取率可藉著不同的操作温度和压力而调整。在一定温度下，随著压力的增加(从96bar到345bar)，萃取率相对增加；但在一定压力下，升高温度(从40℃到120℃)，萃取率降低。
实施例2在此实施例中是以超临界二氧化碳对尼龙系列作测试，亦能成功将油剂去除，如表2所示表2、市售商品尼龙丝精练後之油剂萃取率
精练条件压力276bar、温度60℃每克纤维CO2使用量5.30gCO2/g纤维(fiber)实施例3为进一步了解以超临界二氧化碳进行聚酯纤维的精练，对纤维物性的影响(强度及伸度)，以纤维未精练及精练後(超临界二氧化碳及传统方式精练)作比较，其结果如表3所示。其中传统精练方法系以强硷溶液(每公升水添加精练剂2克及氢氧化钠3克)在100℃精练25分钟，其次以弱酸溶液(每公升水添加醋酸0.5克)在50℃中和10分钟，最後再以热水在85℃清洗10分钟。
表3、聚酯丝以超临界二氧化碳精练对纤维物性影响
mco2每克纤维CO2使用量(g)；C.V.＝coefficient of variation由上表得知，以超临界二氧化碳精练对纤维强度及变异性影响很小，但对伸度而言，有更佳的延伸性。反观以传统精练处理後，纤维强度及伸度的变异性却明显的变差。因此本发明的超临界二氧化碳精练法较传统精练为佳。
实施例4在实施例1中，以过量的二氧化碳进行纤维油剂的萃取，为了进一步了解不同二氧化碳使用量对纤维萃取率的影响，本实施例中在固定的温度与压力下，调整不同的二氧化碳使用量来进行精练，结果列於表4。由表4显示，每克纤维只需要2克二氧化碳，且在很短时间内(10分钟)进行精练，萃取率即可达90％，增加二氧化碳的使用量，萃取率缓慢增加，直到油剂完全去除。因此较经济有效的萃取条件为每克纤维使用2克二氧化碳进行精练即可完成。表4、二氧化碳使用量对油剂萃取的影响<
精练条件压力310bar、温度80℃；mco2每克纤维CO2的使用量(克)由以上可知，利用超临界二氧化碳技术，可有效的去除纤维上的油剂，在不同的超临界二氧化碳压力(96-345bar)及温度(40-120℃)下，可依照需要控制萃取率(39-100％)。且超临界二氧化碳对纤维物性仅微小影响，精练後可直接用於染色，染色性佳。
综上所述，本发明的超临界二氧化碳精练技术与传统精练工艺比较，具有以下优点1.不需用水，没有废水问题，可降低成本。
2.精练时间缩短(从传统的45分钟缩短为10分钟)，可提高生产力。
3.二氧化碳可重复使用，且油剂能再回收。
4.二氧化碳没有毒性，容易处理，且未来能整合超临界二氧化碳进行精练及染色的工艺过程。
虽然本发明已以一较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉此领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作出各种的更动与润饰，因此本发明之保护范围应以所附的权利要求书所界定的范围为准。
权利要求
1.一种纤维的精练方法，包括将超临界状态下的二氧化碳流经一含有油剂之纤维，藉此去除该纤维上的油剂。
2.如权利要求第1所述的精练方法，其中上述超临界状态之二氧化碳，是维持在1400-5000psi的压力下。
3.如权利要求2所述的精练方法，其中上述超临界状态之二氧化碳，是维持在40-120℃的温度下。
4.如权利要求1所述的精练方法，其中上述二氧化碳的使用量约为0.5-10gCO2/g纤维(fiber)。
5.如权利要求4所述的精练方法，其中上述油剂的去除率在39-100％。
6.如权利要求1所述的精练方法，其中上述纤维为天然纤维。
7.如权利要求1所述的精练方法，其中上述纤维为人造纤维。
8.如权利要求7所述的精练方法，其中上述人造纤维为聚酯纤维或尼龙纤维。
9.如权利要求8所述的精练方法，其中上述油剂的主要成分为环氧乙烷/环氧丙烷共聚物及筒子油。
10.如权利要求9所述的精练方法，其中上述油剂的含量约为1.2-2.5％。
全文摘要
一种纤维精炼方法,它是利用二氧化碳在超临界状态下进行纤维油剂去除的一种方法,即在适当压力(1400—5000psi)和温度(40—120℃)下,以二氧化碳进行纤维表面油剂的去除,处理后的纤维性能优于传统方法处理后得的纤维性能,并可直接用于后续的染色工序。
文档编号D01C3/00GK1229861SQ9810076
公开日1999年9月29日 申请日期1998年3月20日 优先权日1998年3月20日
发明者林文发, 洪集英, 唐静雯, 谢天赐 申请人:财团法人工业技术研究院