回收耐隆纤维及其制造方法与流程

本发明是有关于一种耐隆纤维及其制造方法，且特别是有关于一种回收耐隆纤维及其制造方法。

背景技术：

近年来，随着臭氧层破坏、温室效应、酸雨、热带雨林的消失及沙漠化等全球性的环境议题的兴起，使人类意识到无限制使用现有资源，势必危及自然环境与人类发展的平衡，为达到人类社会的永续发展，需确保环境生态的永续稳定。

也因此，如何将现有资源回收再利用，遂成为众人努力的目标。以废旧地毯为例，仅美国单一国家，每年就要丢弃数10亿公斤的废旧地毯，倘若不加以回收再利用，需要大量土地填埋。2009年，美国常青回收公司回收重量达3.11亿磅的旧地毯，其中可再利用的部分达2.46亿磅，其回收率超越2008年的回收率。美国常青回收公司计画在2012年将回收率再提高20～25％。旧地毯的材料大多为耐隆纤维。常见的耐隆纤维包含耐隆6纤维以及耐隆66纤维，目前要将耐隆纤维回收用来生产高品质的纤维存在相当高的技术难度，已知有公司的做法是开发出化学分解型技术方案，是将经过化学分解处理的回收耐隆纤维与新的材料(即非回收废料)结合再进行利用，在前述公司的努力下，耐隆纤维的回收利用率有大幅成长。

然而，前述方法需对回收耐隆纤维进行化学处理，才能进行后续利用，在制程上较为复杂，且前述方法需要添加新的材料，也就是所得产物并非100％回收耐隆废料制品。

再者，由于制程的缘故，目前常见的耐隆纤维废料包含未过油的耐隆纤维废料以及已过油的耐隆纤维废料，其中未过油的耐隆纤维废料可直接熔融造粒，所得的耐隆颗粒(或称切片)可直接进行纺丝，然而已过油的耐隆纤维废料，当将熔融造粒所得的耐隆颗粒应用于纺丝，具有断丝率过高的缺失而导致良率过低，不适合作为纺丝材料，只能做为一般工程塑胶及产品贩售，无法获得较佳的销售价格。

技术实现要素：

本发明的一目的是提供一种回收耐隆纤维的制造方法，其所使用的耐隆纤维废料为已过油的耐隆6纤维废料或已过油的耐隆66纤维废料，通过对耐隆纤维废料进行适当处理，使得熔融造粒所得的耐隆颗粒有利于应用于纺丝，而可提升产品价格。另外，本发明的回收耐隆纤维的制造方法在进行熔融造粒前，不需对耐隆纤维废料进行化学处理，在制程上较精简。

本发明的另一目的是提供一种回收耐隆纤维，其可完全以耐隆纤维废料作为原料，有利于耐隆纤维废料的再利用，并满足环保诉求。

依据本发明的一实施方式，提供一种回收耐隆纤维的制造方法，包含提供一耐隆纤维废料、进行一破碎步骤、进行一水洗步骤、进行一脱水挤干步骤、进行一熔融造粒步骤以及进行一熔融纺丝步骤。耐隆纤维废料为已过油的耐隆6纤维废料或已过油的耐隆66纤维废料。破碎步骤是使耐隆纤维废料破碎，以形成复数耐隆纤维碎片。水洗步骤是将耐隆纤维碎片水洗，使耐隆纤维碎片的油分降低至0.22wt％以下。脱水挤干步骤是移除耐隆纤维碎片的水分，以形成复数耐隆胶片，耐隆胶片的水分为小于或等于4wt％。熔融造粒步骤是将耐隆胶片熔融造粒，以形成复数回收耐隆颗粒。熔融纺丝步骤是将回收耐隆颗粒熔融纺丝，以获得回收耐隆纤维。

依据前述的回收耐隆纤维的制造方法，其中耐隆纤维废料可包含耐隆6全光纱、耐隆6半光纱、耐隆6消光纱、耐隆6色纱、耐隆66全光纱、耐隆66半光纱、耐隆66消光纱、耐隆66超高强力纱、耐隆66高强力色纱、耐隆66细丹尼高强力纱、耐隆6渔网废丝、耐隆66渔网废丝、耐隆6废布或耐隆66废布。

依据前述的回收耐隆纤维的制造方法，耐隆纤维碎片的最大长度可为3cm至5cm。

依据前述的回收耐隆纤维的制造方法，水洗步骤的水洗时间可为10分钟至20分钟。

依据前述的回收耐隆纤维的制造方法，脱水挤干步骤可包含进行一脱水步骤以及进行一挤干步骤。脱水步骤是将耐隆纤维碎片脱水，使耐隆纤维碎片的水分降低至10wt％以下。挤干步骤是将进行过脱水步骤的耐隆纤维碎片挤干，以形成前述的耐隆胶片。

依据前述的回收耐隆纤维的制造方法，可还包含进行一干燥步骤，是将回收耐隆颗粒干燥，使回收耐隆颗粒的水分为300ppm至700ppm。干燥步骤可于70℃至85℃进行1天至3天。

依据前述的回收耐隆纤维的制造方法，回收耐隆纤维可为半延伸纤维或全延伸纤维。

依据前述的回收耐隆纤维的制造方法，熔融纺丝步骤可包含进行一熔融步骤、进行一吐纱步骤、进行一冷却步骤、进行一集束上油步骤、进行一牵伸步骤以及进行一卷曲步骤。熔融步骤是使回收耐隆颗粒熔融，以形成一纺丝液。吐纱步骤是使纺丝液通过一纺嘴板，以形成复数纺口丝。冷却步骤是使纺口丝冷却，以形成复数固化丝。集束上油步骤是对固化丝集束上油，以形成一集束丝。牵伸步骤是延伸集束丝，以形成一延伸丝。卷曲步骤，是将延伸丝卷绕于一柱件，以获得回收耐隆纤维。

依据本发明另一实施方式，提供一种回收耐隆纤维，其是由前述的回收耐隆纤维的制造方法所制得。

附图说明

图1是依照本发明一实施方式的回收耐隆纤维的制造方法的步骤流程图；

图2是图1中步骤140的步骤流程图；

图3是图1中步骤160的步骤流程图；

图4是图3中步骤160的熔融纺丝设备示意图；以及

图5是依照本发明另一实施方式的回收耐隆纤维的制造方法的步骤流程图。

具体实施方式

本发明中，“纤维”是指熔融纺丝步骤所得的产物，依据特性的不同，有时纤维会有不同的命名，例如依据外形结构不同，纤维可分为单丝、多股长丝、短纤维纱、双股线、复合股线；依据光泽度的不同，分为全光纱、半光纱、消光纱，换句话说，本发明中，“纤维”为不同纱线的统称(即最上位用语)。

<回收耐隆纤维的制造方法>

请参照图1，其是依照本发明一实施方式的回收耐隆纤维的制造方法100的步骤流程图。图1中，回收耐隆纤维的制造方法100包含步骤110、步骤120、步骤130、步骤140、步骤150或步骤160。

步骤110是提供一耐隆纤维废料，耐隆纤维废料为已过油的耐隆6纤维废料或已过油的耐隆66纤维废料。前述“已过油”是指耐隆纤维废料在其制备过程中，包含利用油轮或油嘴上油的步骤，关于如何利用油轮或油嘴上油以及可使用的油的种类，为纺丝领域的习用技术，在此不予赘述。

步骤120是进行一破碎步骤，是使耐隆纤维废料破碎，以形成复数耐隆纤维碎片。

步骤130是进行一水洗步骤，是将耐隆纤维碎片水洗，使耐隆纤维碎片的油分降低至0.22wt％以下。

步骤140是进行一脱水挤干步骤，是移除耐隆纤维碎片的水分，以形成复数耐隆胶片，耐隆胶片的水分为小于或等于4wt％。

步骤150是进行一熔融造粒步骤，是将耐隆胶片熔融造粒，以形成复数回收耐隆颗粒。

步骤160是进行一熔融纺丝步骤，是将回收耐隆颗粒熔融纺丝，以获得一回收耐隆纤维。

借此，本发明的回收耐隆纤维的制造方法100所使用的耐隆纤维废料为已过油的耐隆6纤维废料或已过油的耐隆66纤维废料，通过对耐隆纤维废料进行适当处理，而使熔融造粒所得的耐隆颗粒有利于应用于纺丝，而可提升产品价格。另外，本发明的回收耐隆纤维的制造方法在进行熔融造粒前，不需对耐隆纤维废料进行化学处理，在制程上较精简。

以下是针对回收耐隆纤维的制造方法100，进行更详细的说明。

步骤110中，耐隆纤维废料可包含但不限于耐隆6全光纱、耐隆6半光纱、耐隆6消光纱、耐隆6色纱、耐隆66全光纱、耐隆66半光纱、耐隆66消光纱、耐隆66超高强力纱(纤维强度>8.5g/d)、耐隆66高强力色纱(纤维强度>8.0g/d)、耐隆66细丹尼高强力纱(纤维强度>7.5g/d)、耐隆6渔网废丝、耐隆66渔网废丝、耐隆6废布或耐隆66废布。具体来说，耐隆纤维废料可为由客户回收的次级长纤维、由制程回收的次级长纤维或耐隆渔网废丝，前述「次级」是指生产中的下脚料，亦即品质未达到aa等级，aa等级是指纤维无破丝、丝饼无脱圈且无网丝的产生。在进行步骤110前，可将回收的耐隆纤维废料先进行分类，例如将耐隆6全光纱归于一类，将耐隆6半光纱归于另一类，将耐隆6消光纱归于又一类，依此类推，待分类后，再分别进行后续步骤。换句话说，步骤110中的耐隆纤维废料属于同一类别，借此，有利于控制熔融纺丝步骤的条件，而提升回收耐隆纤维的良率及品质。

步骤120中，所形成的耐隆纤维碎片，其最大长度可为3cm至5cm。借此，有利于后续水洗步骤将耐隆纤维碎片中的油分降低。步骤120可于破碎机中进行。此外，步骤110中的耐隆纤维废料可利用输送带传送至步骤120的破碎机。

步骤130中，水洗步骤的水洗时间可为10分钟至20分钟。步骤130可于水洗槽中进行。此外，步骤120中的耐隆纤维碎片可利用输送带传送至步骤130的水洗槽。

步骤140可采二阶段进行脱水。配合参照图2，其是图1中步骤140的步骤流程图。图2中，步骤140可包含步骤141或步骤142。

步骤141是进行一脱水步骤，是将耐隆纤维碎片脱水，使耐隆纤维碎片的水分降低至10wt％以下。步骤141可于脱水机中进行。

步骤142是进行一挤干步骤，是将进行过脱水步骤的耐隆纤维碎片挤干，以形成耐隆胶片，耐隆胶片的水分为小于或等于4wt％。步骤142可于挤干机中进行。

步骤150中可利用将耐隆胶片投入押出机中造粒而获得回收耐隆颗粒，关于造粒条件可依照后续回收耐隆颗粒的应用加以调整，可比照非一般非经回收的耐隆颗粒。所获得的回收耐隆颗粒可先进行包装，以利于存放，待要使用(如进行步骤160)时，再由包装中取出，例如，可采用重力方式进行太空包包装。

步骤160中，依照熔融纺丝步骤的条件，回收耐隆纤维可为半延伸纤维或全延伸纤维。

配合参照图3，其是图1中步骤160的步骤流程图。图3中，步骤160可包含步骤161、步骤162、步骤163、步骤164、步骤165以及步骤166。

步骤161是进行一熔融步骤，是使回收耐隆颗粒熔融，以形成一纺丝液。熔融步骤的温度可为但不限于260℃至300℃。

步骤162是进行一吐纱步骤，是使纺丝液通过一纺嘴板，以形成复数纺口丝。

步骤163是进行一冷却步骤，是使纺口丝冷却，以形成复数固化丝。冷却步骤可于13℃至20℃的温度进行。

步骤164是进行一集束上油步骤，是对固化丝集束上油，以形成一集束丝。集束上油步骤可利用油轮或油嘴上油。

步骤165是进行一牵伸步骤，是延伸集束丝，以形成一延伸丝。牵伸步骤的牵伸比(drawratio)为1.2至1.5。牵伸比的计算方式为输出速度/输入速度，当牵伸比低于1.2，易产生断丝，当牵伸比高于1.5，易产生过度拉伸，导致固化丝破裂。此外，牵伸步骤可还包含一加热步骤，是于145℃至200℃的温度进行，借此，可对固化丝予以热定型，当温度过高，固化丝在牵伸轮上摇晃剧烈，张力太小无法挂纺成丝，当温度过低时，对固化丝的热定型不足，分子链内应力增加，丝饼成型不易控制。通过牵伸步骤可改变集束丝的物理性质，例如强度或伸率，使集束丝转变成延伸丝。

步骤166是进行一卷曲步骤，是将延伸丝卷绕于一柱件，以获得回收耐隆纤维。卷曲步骤可以2500m/min至5000m/min的转速对延伸丝进行卷绕。通过卷曲步骤可改变延伸丝的物理性质，例如强度或伸率，使延伸丝转变成回收耐隆纤维。

另外，步骤161至步骤166的条件参数可依据回收耐隆颗粒的种类相应调整。具体来说，当步骤110中的耐隆纤维废料属于耐隆6全光纱，则步骤150所形成的回收耐隆颗粒为一种全光耐隆6颗粒，当步骤110中的耐隆纤维废料属于耐隆6半光纱，则步骤150所形成的回收耐隆颗粒为一种半光耐隆6颗粒，当步骤110中的耐隆纤维废料属于耐隆66半光纱，则步骤150所形成的回收耐隆颗粒为一种半光耐隆66颗粒，依此类推，由于不同种类的回收耐隆颗粒，其所需的条件参数不同，因此可依据回收耐隆颗粒的种类相应调整。举例来说，在步骤161中，半光耐隆66颗粒与半光耐隆6颗粒的熔点不同，因此熔融步骤的温度可依据回收耐隆颗粒的熔点相应调整。关于如何调整步骤161至步骤166的条件参数以赋予回收耐隆颗粒所需的性质，为本领域所熟知，在此不另赘述。

请配合参照图4，其是图3中步骤160的熔融纺丝设备示意图。图4中，熔融纺丝设备包含入料桶槽510、押出机伺服马达520、押出机530、纺丝液管路540、纺丝箱550、冷却装置560、延伸装置570以及卷曲装置580。

进行步骤161时，将回收耐隆颗粒投进入料桶槽510，并由入料桶槽510进入押出机530中，在押出机530中，使回收耐隆颗粒熔融，以形成纺丝液，押出机530中用于熔融的温度可为260℃至300℃。

之后，押出机伺服马达520带动押出机530内的螺杆(图未揭示)，将纺丝液挤出押出机530并使之进入纺丝液管路540，纺丝液管路540的温度可控制在260℃至300℃，避免纺丝液在进入纺丝箱550前即因降温而凝固。

进行步骤162时，纺丝液进入纺丝箱550，并以计量泵浦(图未揭示)分配纺丝液使之经由配置管路分配各个纺纱口551，纺丝液通过设在于纺纱口551的纺嘴板(未另标号)后形成纺口丝a。纺丝箱550的温度控制可在260℃至300℃。

进行步骤163时，利用冷却装置560使纺口丝冷却，以形成复数固化丝，冷却装置560可提供温度为13℃至20℃、风速为20m/min至100m/min以及相对湿度为45％至65％的冷却气体。

进行步骤164时，利用上油装置561(例如油嘴或油轮)对固化丝集束上油，以形成一集束丝，关于如何为固化丝集束上油为习用技术，在此不予赘述。

进行步骤165时，通过延伸装置570，对集束丝予以延伸，以形成一延伸丝。在本实施方式中，延伸装置570包含第一牵伸轮571、第二牵伸轮572以及第三牵伸轮573，通过多段延伸，可进一步提升所制成的回收耐隆纤维的强度或伸率等物理性质。其中，在牵伸比的计算方式中，输入速度是指延伸装置570中的第一个牵伸轮的转速，在本实施方式中即为第一牵伸轮571的转速，输出速度是指延伸装置570的最后一个牵伸轮的转速，在本实施方式中即为第三牵伸轮573的转速，牵伸步骤的牵伸比为1.2至1.5。此外，第一牵伸轮571、第二牵伸轮572以及第三牵伸轮573中至少一个牵伸轮可提供加热功能，借以对集束丝予以加热定型。通过牵伸步骤可改变集束丝的物理性质，例如强度或伸率，使集束丝转变成延伸丝。

进行步骤166时，通过卷曲装置580，将延伸丝卷绕于一柱件而形成一丝饼(图未绘示)，卷曲装置580可提供2500m/min至5000m/min的转速对延伸丝卷绕，经过卷曲步骤后，延伸丝的物理性质被改变而转变成回收耐隆纤维，换言之，卷曲装置580形成丝饼的纤维是回收耐隆纤维。

请参照图5，其是依照本发明另一实施方式的回收耐隆纤维的制造方法200的步骤流程图。图5中，回收耐隆纤维的制造方法200包含步骤210、步骤220、步骤230、步骤240、步骤250、步骤260及步骤270。

步骤210是提供一耐隆纤维废料，步骤220是进行一破碎步骤，步骤230是进行一水洗步骤，步骤240是进行一脱水挤干步骤，步骤250是进行一熔融造粒步骤，步骤270是进行一熔融纺丝步骤。关于步骤210至步骤250以及步骤270可参照图1的步骤110至步骤160，在此不另赘述。

步骤260是进行一干燥步骤，是将步骤250所得的回收耐隆颗粒干燥，使回收耐隆颗粒的水分为300ppm至700ppm，另外，干燥步骤可于70℃至85℃进行1天至3天。干燥步骤可于干燥塔中进行。此外，步骤250中的回收耐隆颗粒可利用输送风车输送至步骤260的干燥塔。所获得的干燥的回收耐隆颗粒可先进行包装，以利于存放，待要使用(如进行步骤270)时，再由包装中取出，前述包装可采用重力方式进行太空包包装。

<回收耐隆纤维>

本发明提供一种回收耐隆纤维，其以前述的回收耐隆纤维的制造方法所制得，本发明的回收耐隆纤维完全以耐隆纤维废料所制成的耐隆颗粒作为原料进行纺丝，换句话说，本发明的回收耐隆纤维为100％回收耐隆纤维，而有利于耐隆纤维废料的再利用，并满足环保诉求。

<性质测量方式>

断丝次数评价：统计24小时内的断丝次数，倘若断丝次数为1至3次，属于aa等级，评价为佳，倘若断丝次数为4至6次，属于a等级，评价为普通，倘若断丝次数为7次以上，属于b等级，评价为差。

aa效率(％)：指达到aa等级的生产良率，计算方法如下：aa效率(％)＝[(达到aa等级的纤维数量)/(达到aa等级的纤维数量+未达aa等级的纤维数量)]×100％。aa等级是指纤维无破丝、丝饼无脱圈且无网丝的产生。

纤维含油率(oilpick-up，opu)(％)：利用nmr(nuclearmagneticresonance)量测纤维中油分的重量比例，以百分率表示。

<实施例及比较例>

实施例1：提供一耐隆纤维废料，在实施例1中，耐隆纤维废料为已过油的耐隆6全光纱，利用破碎机使耐隆6全光纱破碎以形成最大长度为3cm至5cm的耐隆纤维碎片，续将耐隆纤维碎片以洗水槽水洗20分钟，使耐隆纤维碎片的油分降低至0.22wt％以下，之后，以脱水机进行脱水，使耐隆纤维碎片的水分降低至10wt％以下，再将脱水过的耐隆纤维碎片利用挤干机挤干，以形成耐隆胶片，耐隆胶片的水分为小于或等于4wt％，将耐隆胶片投入押出机中熔融造粒，以获得回收耐隆颗粒。续将耐隆颗粒进行熔融纺丝步骤，其中熔融步骤的温度为265℃，冷却步骤是利用温度为17℃、风速为30m/min以及相对湿度为65％的冷却空气进形冷却，牵伸步骤的牵伸比为1.2，卷曲步骤的转速为4200m/min，以获得实施例1的回收耐隆纤维，具体来说，实施例1的回收耐隆纤维为回收耐隆6全光纱。

实施例2：将实施例1中的耐隆纤维废料更改为已过油的耐隆6半光纱，并将熔融纺丝步骤中的条件参数更改如表一，其余步骤皆与实施例1相同，以获得实施例2的回收耐隆纤维，具体来说，实施例2的回收耐隆纤维为回收耐隆6半光纱。

实施例3：将实施例1中的耐隆纤维废料更改为已过油的耐隆6消光纱，并将熔融纺丝步骤中的条件参数更改如表一，其余步骤皆与实施例1相同，以获得实施例3的回收耐隆纤维，具体来说，实施例3的回收耐隆纤维为回收耐隆6消光纱。

实施例4：将实施例1中的耐隆纤维废料更改为已过油的耐隆66全光纱，并将熔融纺丝步骤中的条件参数更改如表一，其余步骤皆与实施例1相同，以获得实施例4的回收耐隆纤维，具体来说，实施例4的回收耐隆纤维为回收耐隆66全光纱。

实施例5：将实施例1中的耐隆纤维废料更改为已过油的耐隆66半光纱，并将熔融纺丝步骤中的条件参数更改如表一，其余步骤皆与实施例1相同，以获得实施例5的回收耐隆纤维，具体来说，实施例5的回收耐隆纤维为回收耐隆66半光纱。

实施例6：将实施例1中的耐隆纤维废料更改为已过油的耐隆66消光纱，并将熔融纺丝步骤中的条件参数更改如表一，其余步骤皆与实施例1相同，以获得实施例6的回收耐隆纤维，具体来说，实施例6的回收耐隆纤维为回收耐隆66消光纱。

比较例1：省略实施例1中的水洗步骤和脱水挤干步骤，其余步骤皆与实施例1相同，以获得比较例1的回收耐隆纤维，具体来说，比较例1的回收耐隆纤维为回收耐隆6全光纱。

比较例2：省略实施例2中的水洗步骤和脱水挤干步骤，其余步骤皆与实施例2相同，以获得比较例2的回收耐隆纤维，具体来说，比较例2的回收耐隆纤维为回收耐隆6半光纱。

比较例3：省略实施例3中的水洗步骤和脱水挤干步骤，其余步骤皆与实施例3相同，以获得比较例3的回收耐隆纤维，具体来说，比较例3的回收耐隆纤维为回收耐隆6消光纱。

比较例4：省略实施例4中的水洗步骤和脱水挤干步骤，其余步骤皆与实施例4相同，以获得比较例4的回收耐隆纤维，具体来说，比较例4的回收耐隆纤维为回收耐隆66全光纱。

比较例5：省略实施例5中的水洗步骤和脱水挤干步骤，其余步骤皆与实施例5相同，以获得比较例5的回收耐隆纤维，具体来说，比较例5的回收耐隆纤维为回收耐隆66半光纱。

比较例6：省略实施例6中的水洗步骤和脱水挤干步骤，其余步骤皆与实施例6相同，以获得比较例6的回收耐隆纤维，具体来说，比较例6的回收耐隆纤维为回收耐隆66消光纱。

表一为实施例1至实施例6的熔融纺丝步骤中的条件参数。

表二为实施利1至实施利6中，最初始的耐隆纤维废料与经过水洗后的耐隆纤维碎片的油分量测结果。

表三为实施例1至实施例6的回收耐隆纤维的断丝次数评价结果及aa效率的量测结果。

表四为比较例1至比较例6的回收耐隆纤维的断丝次数评价结果及aa效率的量测结果。

由表三及表四可知，当耐隆纤维废料同为已过油的耐隆6纤维废料，实施例1～3的断丝次数评价皆为佳，而比较例1～3的断丝次数评价为普通、佳、普通。当耐隆纤维废料同为已过油的耐隆66纤维废料，实施例4～6的断丝次数评价皆为佳，而比较例4～6的断丝次数评价皆为差。显示依据本发明的回收耐隆纤维的制造方法，有利于降低断丝次数而可提升良率，有利于将耐隆纤维废料用于纺丝。

另外，由表三及表四可知，当耐隆纤维废料同为已过油的耐隆6纤维废料，实施例1～3的aa效率为91％～94％，而比较例1～3的aa效率为69％～73％，实施例1～3的aa效率远高于比较例1～3的aa效率。当耐隆纤维废料同为已过油的耐隆66纤维废料，实施例4～6的aa效率为86％～89％，而比较例4～6的aa效率为61％～62％，实施例4～6的aa效率远高于比较例4～6的aa效率。显示依据本发明的回收耐隆纤维的制造方法，具有提升环保回收的耐隆纤维的生产良率的功效。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。