专利名称：提升回收的聚对苯二甲酸乙二酯纤维白度的方法及其使用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种提升聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneter印hthalate ；简称为PET)纤维白度的方法，特别是涉及一种提升回收的聚对苯二甲酸乙二酯纤维白度的方法，以及一种以该方法制得的芯鞘型聚对苯二甲酸乙二酯纤维。
背景技术：
随着环保意识增强，业界也渐渐重视物质的回收再利用，特别是塑料的回收，而聚对苯二甲酸乙二酯就是目前常见的包装用塑料材料之一，常被制成各种包装瓶并用于承装各类饮料、矿泉水或牛奶，甚至是机油等，因此，近年来，环保单位积极推动聚对苯二甲酸乙二酯废弃物的回收再利用，例如将其再制成纤维。一般此类回收废弃物的处理方法是先将回收的聚对苯二甲酸乙二酯废弃物予以分级，再进行破碎及清洗等步骤，不过，最终的回收料中不可避免地仍会有不想要的残余物存在，所以若是要以回收的聚对苯二甲酸乙二酯来制备纤维时，多半会发生以下问题(1) 制得的纤维的白度不佳，因为回收的聚对苯二甲酸乙二酯通常色泽偏黄；及( 制得的纤维的染色主色率不佳，因为聚对苯二甲酸乙二酯回收料中尚有其它杂质，且不同批的回收料中的杂质的成分与含量也不尽相同，也就是说有难以控制的差异存在。针对上述问题，业界目前的对应做法主要是以人工方式将聚对苯二甲酸乙二酯回收料分级后，筛选出可用的回收料(白度在可接受范围内者)并将其制成大量的纤维成品。 之后，依据制得的纤维成品的质量再进行一次分级，进而筛选出具有下游客户可接受的质量的纤维成品。但是此法主要是通过人工进行筛选，所以需耗费大量人力与时间成本，同时也耗费制备及品管成本，而且常常同一批回收料所制得的纤维成品，其前、中、后段等不同部分的白度与染色主色率也大有差异。另外，由于人工筛选过程中需剔除许多色相不佳的回收料与纤维成品，致使其产率偏低，进一步增加了产制成本。为解决前述的问题，开始有厂商尝试在白度色相值较低的聚对苯二甲酸乙二酯回收料中添加纯的聚对苯二甲酸乙二酯(也就是直接经由一苯二甲酸和一乙二醇进行缩合聚合反应所得，且未经使用过的聚对苯二甲酸乙二酯)，不过，此做法对于纤维白度的提升效果有限，且染色主色率不佳与纤维产品质量不均的问题仍无法获致有效的改善，整体而言，此种方式的改善成效仍有限。因此，仍有需要发展出一种具环保性、制备与品管成本低，且能提升回收的聚对苯二甲酸乙二酯纤维白度，及提高回收料产制率的方法。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种能兼顾环保及各项成本，且又能有效改善纤维性质的提升回收的聚对苯二甲酸乙二酯纤维白度的方法。于是，本发明提升回收的聚对苯二甲酸乙二酯纤维白度的方法，其特征在于该方法是将一白度色相值是介于55至80之间的回收的聚对苯二甲酸乙二酯，与一包括一白度色相值是介于85至95之间的聚对苯二甲酸乙二酯的组成物，以复合纤维纺丝机进行纺丝， 进而制得一芯鞘型聚对苯二甲酸乙二酯纤维，该芯层是由该回收的聚对苯二甲酸乙二酯所构成，该鞘层是由该组成物所构成，而该纤维的横断面是呈现一同心圆，且该同心圆的内圆的半径R1与外圆的半径&的关系如下式(I)所示1. 11 ^ R2ZR1 ^ 4. 48(I)。本发明的第二目的在于提供一种能兼顾环保及各项成本，且白度经提升的聚对苯
二甲酸乙二酯纤维。本发明芯鞘型聚对苯二甲酸乙二酯纤维是通过如上所述的提升回收的聚对苯二甲酸乙二酯纤维白度的方法所制得的。本发明的有益效果在于本发明方法通过使用一包括一白度色相值是介于85至 95之间的聚对苯二甲酸乙二酯的组成物，与现有回收的聚对苯二甲酸乙二酯制备出一芯鞘型聚对苯二甲酸乙二酯纤维，并控制其中的芯层半径和鞘层厚度的比值于本发明所定义的范围内，就可于兼顾环保性及各项成本的情况下，有效地提升回收的聚对苯二甲酸乙二酯纤维的白度，并提高回收料的产制率。
图1是一横向剖面示意图，用以显示本发明芯鞘型聚对苯二甲酸乙二酯纤维的横截面。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。有鉴于现有回收的聚对苯二甲酸乙二酯纤维的白度一直无法有效地被改善，发明人经多方研究后，开发出一种能有效地提升回收的聚对苯二甲酸乙二酯纤维白度的方法， 其是以纯的聚对苯二甲酸乙二酯纤维包覆回收的聚对苯二甲酸乙二酯纤维，以形成一芯鞘型纤维，并同时控制该芯鞘层纤维的内外层半径的比例关系于本发明所定义的范围内(而非单纯地控制鞘层的厚度)。本发明所揭示的方法能在兼顾成本与纤维成品的质量的情况下，达到有效地提升回收的聚对苯二甲酸乙二酯纤维的白度的功效。根据本发明所指出的一种提升回收的聚对苯二甲酸乙二酯纤维白度的方法，其是将一白度色相值是介于阳至80之间的回收的聚对苯二甲酸乙二酯，与一包括一白度色相值是介于85至95之间的聚对苯二甲酸乙二酯的组成物，以现有的复合纤维纺丝机进行纺丝，进而制得一芯鞘型聚对苯二甲酸乙二酯纤维。如图1所示，该芯鞘型聚对苯二甲酸乙二酯纤维包含一芯层1与一鞘层2，该芯层 1是由该回收的聚对苯二甲酸乙二酯所构成，该鞘层2是由该组成物所构成，而该纤维的横断面是呈现一同心圆，该芯层1的外围就是该同心圆的内圆的圆周；该鞘层2的外围就是该同心圆的外圆的圆周。上述的内圆的半径R1与外圆的半径&具有如下式(I)所示的关系式1. 11 ^ R2ZR1 ^ 4. 48(I)。当< 1. 11时，由于供作为鞘层的纯PET量过少，使得鞘层的纯PET纤维的厚度不足以掩盖住芯层的回收PET纤维的颜色，以致于芯层的回收PET纤维的颜色(主要为偏黄色)会透过鞘层的纯PET纤维而透出，致使制得的纤维整体外观所呈现的色相不佳 (L值偏低，Lb值偏高)；而当> 4. 48时，制得的PET纤维的白度色相值、Lb值及染色主色率虽均可获致改善的效果，但是由于此时所使用的回收的PET含量过低，将使得所谓的『环保诉求』失去意义。为更强调所谓的『环保诉求』，更佳为^ 3. 71 ；最佳为 R1 ( 2. 00。上述白度色相值(L值)代表该纤维的明亮度(Lightness)，其值愈高，显示纤维的白度愈好；La值代表该纤维的红色与绿色的色彩度，正值表示纤维的颜色偏红，负值表示纤维的颜色偏绿；Lb值代表该纤维的黄色与蓝色的色彩度，正值表示纤维的颜色偏黄，负值表示纤维的颜色偏蓝。另，因为现有经过回收处理的PET回收料与纯PET的La值都是介于-3. 0至0之间，皆符合业界使用标准，所以本案不赘述此部份。发明人经多方研究后发现，若以纯PET纤维作为鞘层包覆回收PET纤维时，只控制鞘层厚度并不足以完全达成本发明改善纤维色相的目的。因为在相同鞘层厚度下，随着芯层半径的增加，对于纤维外观色相的改善效果将会随着降低。如前所述，根据本发明所述的方法所制得的回收聚对苯二甲酸乙二酯纤维，在进行纤维染色加工时，染料主要是对鞘层的PET纤维进行染色，由于本发明回收聚对苯二甲酸乙二酯纤维的外层包覆有一由纯PET所构成的鞘层，所以可获得与纯PET纤维相近的染色效果，拥有相近的染色主色率。借此就能有效地避免现有技术因纤维外层中含有回收PET 所导致的染色不均状况，因为回收PET通常含有会影响染色效果的杂质或其它成份。熟悉本发明领域的技艺者，经由本发明说明书所揭示的技术的启示，当可轻易地了解到，在纤维制备时可通过多种方式来调控芯鞘层纤维中，芯层的半径与鞘层的厚度，所以在本发明中对于控制芯层的半径与鞘层的厚度的方法，并无特别的限制。任何现有或未知的技术，只要是能使制备出来的纤维具有本发明中所定义的特定芯鞘层纤维外圆与内圆半径比，就能被用于本发明中，并达成本发明的目的。在此可举出的例子，但是并不只限于此，例如使用芯鞘型纤维纺丝机进行纺丝时，当聚酯酯粒通过押出机(Extruder)，并进行高温熔融时，同时以计量泵(metering pump)控制芯层和鞘层的进料量(throughput)，就能获致任何想要的芯层半径与鞘层厚度。虽然本发明方法可有效地改善回收的聚对苯二甲酸乙二酯纤维的外观色相，但是若是回收料的色相太差时，也就是说白度色相值低于阳，即使经本发明方法改善，最终仍有可能无法获致令人满意的最终外观色相。为确保经改善后的纤维外观色相能获致可接受的质量，较佳地，该回收的聚对苯二甲酸乙二酯具有一介于60至80之间的白度色相值。此外，较佳地，该回收的聚对苯二甲酸乙二酯的Lb值是介于10至4之间。附注说明，一般回收的宝特瓶废弃物的白度色相值是介于55至80之间，Lb值是介于10至4之间。而一般市售纯聚对苯二甲酸乙二酯的白度色相值是介于85至95之间。一般业界所期望得到的回收聚对苯二甲酸乙二酯纤维产品的白度色相值为不低于85，目前业界能产出的较高质量的回收聚对苯二甲酸乙二酯纤维产品的白度色相值通常介于85至89之间；而其Lb值则是不高于4，至于染色主色率则是期望能有91 %以上。而通过发明人经多次实验研究所得获致，当&与R1间的比例关系在本发明所定义的范围内时，依本发明方法所制得的回收聚对苯二甲酸乙二酯纤维的白度色相值、Lb值，及染色主色率等性质，不但可以符合目前业界高质量回收PET纤维的标准，甚至还可达到更高的标准。另外，由于能应用于本发明中的PET回收料基本上无特别的限制，所以本发明方法能大幅减少以人工筛选回收料的人力，更无需在制成纤维后再进行进一步的人工选别分级工作。此外，也由于无需特别筛选回收料的质量，即使是性质稍差，例如现有技术无法利用的白度色相值是介于75至55之间的回收料，皆能被应用于本发明方法中，所以本发明方法尚可进一步提高回收料的利用比率。借此，本发明方法相较于现有技术，能大幅减少人工成本与原料成本。另，由于根据本发明方法所制得的回收聚对苯二甲酸乙二酯纤维，外层包裹一层由纯PET所构成的鞘层，所以整体纤维在性质上接近于纯PET纤维。因此，本发明技术领域中所属技术人员，经由本发明说明书的教示，就可轻易地思及，可将本发明方法所制得的回收聚对苯二甲酸乙二酯纤维，依不同的需求，进一步在该用以制成鞘层的组成物中添加现有的添加剂，例如，添加二氧化钛(TiO2)等物质，可达到消光的效果。本发明芯鞘型聚对苯二甲酸乙二酯纤维是通过一如前述的提升回收的聚对苯二甲酸乙二酯纤维白度的方法所制得的。较佳地，该芯鞘型聚对苯二甲酸乙二酯纤维为一未延伸丝(undrawing yarn ； 简称为UDY)、一半延伸丝(partially orientedyarn ；简称为Ρ0Υ)、一假捻加工丝 (drawtextured yarn ；简称为 DTY)或一全延伸丝(fully oriented yarn ；简称为 F0Y)。实施例本发明将就以下实施例来作进一步说明，但是应了解的是，所述实施例只为例示说明之用，而不应被解释为本发明实施的限制。〈化学品来源〉1.回收的聚对苯二甲酸乙二酯酯粒购自于远东新世纪；型号为CFF-290R。2.纯聚对苯二甲酸乙二酯纤维购自于远东新世纪；型号为CSS-910。<仪器来源>1.纺丝机购自于日本东丽公司；型号为I~Oray-503。2.分光色差计购自于MinKcan。<染色主色率的测定方法>染色主色率的测定是先将多个由一般纯PET纤维(标准纱)所制成的织物，分别与多个由待测纤维所制成的织物编织在一起，以得到多个具有半截标准织物与半截待测织物的测试样品，再以现有染色法进行染色，接着，以人工视觉判别经染色完后的测试样品上的织物的染色程度。当待测织物的颜色较标准纱为深或浅时，则分类为D级或L级；而与标准纱颜色无法区分出有差异者，则分类为M级。最后计算被归为M级的织物占全部样品的比例，就可算出待测样品的染色主色率。例如，制备100个样品，其中有95个样品被归为M 级，则待测物的染色主色率为95%。[制备芯鞘型聚对苯二甲酸乙二酯纤维]<实施例1至8与比较例1及2>实施例1至8与比较例1及2皆是依据下表1所示的纤维外圆与内圆的半径比例参数(R2/R1)，将预定量的回收的聚对苯二甲酸乙二酯，与纯聚对苯二甲酸乙二酯分别置于一纺丝机的两押出机内，进行纺丝以制得一芯鞘型聚对苯二甲酸乙二酯纤维。
发明人进一步依据CNS L4060测试法及上述染色主色率的测定方法，量测实施例 1至8、与比较例1及2的芯鞘型聚对苯二甲酸乙二酯纤维的强度、伸度与染色主色率。此外，此等纤维成品的L值与Lb值则是使用分光色差计，并依其操作手册进行量测而得的，而经量测后所得的各项结果如下表1所示。<实施例9>实施例9是依据下表1所示的纤维外圆与内圆的半径比例参数，将预定量的回收的聚对苯二甲酸乙二酯，与一含有2. %的二氧化钛及97. 6wt %的纯聚对苯二甲酸乙二酯纤维的组成物，分别置于一纺丝机的两押出机内中进行纺丝，进而制得一芯鞘型聚对苯
二甲酸乙二酯纤维。发明人也对实施例9的芯鞘型聚对苯二甲酸乙二酯纤维进行与实施例1相同的各项性质测试，而所得的结果也记载于下表1。由表1可知，添加二氧化钛于鞘层的组成物中，并不会影响到本发明诉求的功效， 所以也能应用于本发明中。〈比较例3>比较例3是将一纯聚对苯二甲酸乙二酯置于一纺丝机中，纺丝成一聚对苯二甲酸乙二酯纤维。同样地，发明人也对比较例3的聚对苯二甲酸乙二酯纤维进行与实施例1相同的各项性质测试，而所得的结果也记载于下表1。<比较例4>比较例4是将一回收的聚对苯二甲酸乙二酯置于一纺丝机中，纺丝成一聚对苯二甲酸乙二酯纤维。同样地，发明人也对比较例4的聚对苯二甲酸乙二酯纤维进行与实施例 1相同的各项性质测试，而所得的结果也记载于下表1。<比较例5>比较例5是取等重的纯聚对苯二甲酸乙二酯与回收的聚对苯二甲酸乙二酯，经混合均勻后，置于一纺丝机中熔融混纺成一聚对苯二甲酸乙二酯纤维。同样地，发明人也对比较例5的聚对苯二甲酸乙二酯纤维进行与实施例1相同的各项性质测试，而所得的结果也记载于下表1。表 权利要求
1. 一种提升回收的聚对苯二甲酸乙二酯纤维白度的方法，其特征在于该方法是将一白度色相值是介于阳至80之间的回收的聚对苯二甲酸乙二酯，与一包括一白度色相值是介于85至95之间的聚对苯二甲酸乙二酯的组成物，以复合纤维纺丝机进行纺丝，进而制得一芯鞘型聚对苯二甲酸乙二酯纤维，其中，该芯层是由该回收的聚对苯二甲酸乙二酯所构成，该鞘层是由该组成物所构成，而该纤维的横断面是呈现一同心圆，且该同心圆的内圆的半径R1与外圆的半径&的关系如下式(I)所示1.11 ^ R2ZR1 ^ 4. 48 (I)。
2.根据权利要求1所述的提升回收的聚对苯二甲酸乙二酯纤维白度的方法，其特征在于该回收的聚对苯二甲酸乙二酯的白度色相值是介于60至80之间。
3.根据权利要求1所述的提升回收的聚对苯二甲酸乙二酯纤维白度的方法，其特征在于在式(I)中，^ 3. 71ο
4.根据权利要求3所述的提升回收的聚对苯二甲酸乙二酯纤维白度的方法，其特征在于在式(I)中，彡2. 00。
5.根据权利要求1所述的提升回收的聚对苯二甲酸乙二酯纤维白度的方法，其特征在于该回收的聚对苯二甲酸乙二酯的Lb值是介于10至4之间。
6.一种芯鞘型聚对苯二甲酸乙二酯纤维，其特征在于该纤维是通过一如权利要求1 所述的提升回收的聚对苯二甲酸乙二酯纤维白度的方法所制得的。
7.根据权利要求6所述的芯鞘型聚对苯二甲酸乙二酯纤维，其特征在于该纤维为一未延伸丝、一半延伸丝、一假捻加工丝或一全延伸丝。
全文摘要
本发明提升回收的聚对苯二甲酸乙二酯纤维白度的方法能兼顾环保及各项成本，且又能有效改善纤维性质，该方法是将一白度色相值是介于55至80之间的回收的聚对苯二甲酸乙二酯，与一包括一白度色相值是介于85至95之间的聚对苯二甲酸乙二酯的组成物，以复合纤维纺丝机进行纺丝，进而制得一芯鞘型聚对苯二甲酸乙二酯纤维，该芯层是由该回收的聚对苯二甲酸乙二酯所构成，该鞘层是由该组成物所构成，而该纤维的横断面是呈现一同心圆，且该同心圆的内圆的半径R1与外圆的半径R2的关系如下式(I)所示1.11≤R2/R1≤4.48(I)。
文档编号D01F1/10GK102251318SQ201010173539
公开日2011年11月23日 申请日期2010年5月17日 优先权日2010年5月17日
发明者林贵一, 陈世雄 申请人:远东新世纪股份有限公司