一種製造螺旋型雙成分聚酸短纖維的方法
2023-09-13 07:05:15
專利名稱：一種製造螺旋型雙成分聚酸短纖維的方法
技術領域：
本發明是一種製造雙成分聚酯纖維的方法，特別是一種可調整取酯的聚合度以製造雙成分聚酯纖維的方法。
背景技術：
傳統製造螺旋型雙成分聚酯短纖維的方法，是使用兩種不同聚合度的聚合體來進行複合紡絲，由兩者間收縮差異以形成螺旋結構的短纖維。一般生產製造不同聚合度的方法是分別採用兩套連續式或批次式的聚合生產設備分別生產。例如，在一般傳統生產螺旋型雙成分聚酯短纖維時，如圖2所示，採用二條聚合生產線，生產線一經由原料111備料、酯化112、重合113等步驟形成一高聚合度Pn80-120的酯粒114，生產線二亦經過原料121備料、酯化122、重合123等步驟形成另一聚合度Pn60-100的酯粒124，然後乾燥125，要進行混合紡絲時，分別經由壓出機熔融116與126，然後將此二種聚合度的聚合體導入紡絲箱進行複合紡絲131，之後可進一步制棉132。
為了製造不同聚合度的聚合體，可以採用幾種方法。一種是直接以單體聚合而成，不同聚合度的聚合體可以在進行單體聚合時，加以適當條件控制即可生成，並分離出來。另一種方式，可將不同聚合度的聚合體混合再進行反應以改變聚合度。改變聚合度亦即改變聚合體鏈長，聚合體鏈長調整的原理，乃是當不同聚合度的聚酯液混合且受熱時，會發生所謂的交換反應(interchange reaction)，此交換反應不會改變整體的純聚合度，但會改變分子量分布(MWD)，其型態依據其末端官能基為氫氧基(hydroxyl(OH))或酸基(carboxyl(-COOH)可分成三種不同的反應機構，分述如下(1)分子間醇解反應(intermolecular alcoholysis)，如圖1A所示；一聚酯的末端氫氧基(hydroxyl end group)會與另一聚酯聚合體的酯基進行反應，而形成一新聚酯，而改變了聚酯的鏈長。
(2)分子間酸解反應(intermolecular acidolysis)，如圖1B所；一聚酯的末端酸基(acid end group)會與另一聚酯聚合體的酯基進行反應，而形成一新聚酯，而改變了聚酯的鏈長。
(3)酯交換反應(transesterification)，如圖1C所示；兩聚酯間的酯基，可經由交換反應行程另外二個新聚酯。
從以上的交換反應可以看出聚合體的總摩爾數與末端官能基(endgroup)數仍然維持一定，但是個別聚合體的鏈長(chain length)將會被改變。
在傳統方式中有兩主要缺點，其一是為生產兩種不同聚合度的聚酯液，必須有兩套反應設備，若為聚酯粒亦需要兩套壓出機設備，其二是製造方法限制了聚合度的變化，當有不同需求時不能快速改變成另一聚合度的聚合體。
發明內容
本發明的目的是提供一種製造螺旋型雙成分聚酯短纖維的方法，該方法使用連續式生產線方式，調整聚酯的聚合度以製造雙成分聚酯纖維。
為實現上述目的，本發明提供的製造螺旋型雙成分聚酸短纖維的方法，包含提供一第一聚酯，該第一聚酯具有一第一取合度；提供一第二聚酯，該第二聚酯具有一第二聚合度；將該第一聚酯的一部分與該第二聚酯混合以進行一交換反應，以產生一第三聚酯，該第三聚酯具有一第三聚合度；及將該第一聚酯的剩餘部分與該第三聚酯進行複合紡絲，以形成雙成分聚酯纖維。
其中該第一聚合度大於該第二聚合度，該第三聚合度則介於該第一聚合度與該第二聚合度之間。
其中該第一聚合度為80-150，該第二聚合度為2-60，該第三聚合度為60-120。
其中該交換反應的反應時間為5至20鍾，溫度控制在250至350度。
其中該第二聚酯為聚酯熔體或聚酯粒。
其中該交換反應包含分子間醇解反應(intermolecular alcoholysis)、分子間酸解反應(intermolecular acidolysis)、與酯交換反應(transesterification)。
本發明提供的一種製造螺旋型雙成分聚酸短纖維的方法，還包含提供一複合紡絲裝置，該複合紡絲裝置還包含一第一管路與一第二管路連結；提供一第一聚酯，該第一聚酯具有一第一聚合度，該第一聚酯的一部分導入該第一管路，該第一聚酯的剩餘部分導入該第二管路；提供一第二聚酯，該第二聚酯具有一第二聚合度；將該第二聚酯注入至該第一管路中，使該第二聚酯與該第一聚酯的該一部分混合以進行一交換反應，以產生一第三聚酯，該第三聚酯具有一第三聚合度；及將該第三聚酯與該第一聚酯的該剩餘部分於該複合紡絲裝置中進行複合紡絲，以形成雙成分聚酯纖維。
其中該第一聚合度大於該第二聚合度，該第三聚合度則介於該第一聚合度與該第二聚合度之間。
其中該第一聚合度為80-150，該第二聚合度為2-60，該第三聚合度為60-120。
其中該交換反應的反應時間為5-20分鐘，溫度控制在250-350度。
其中該第二聚酯為聚酯熔體或取酯粒。
其中該交換反應包含分子間醇解反應(intermolecular alcoholysis)、分子間酸解反應(intermolecular acidolysis)與酯交換反應(transesterification)。
其中該第一聚酯與該第二聚酯可由相同聚酯單體聚合產生。
圖1A所示為分子間醇解反應示意圖；圖1B所示為分子間酸解反應示意圖；圖1C所示為酯交換反應示意圖；圖2顯示傳統製造雙成分聚酯短纖維的方法；圖3顯示製造雙成分聚酯短纖維的實施例一；與圖4顯示製造雙成分取酯短纖維的實施例二。
發明內容本發明在此所探討的方向為一種生產不同聚合度的複合纖維的方法。為了能徹底地了解本發明，將在下列的描述中提出詳盡的製程步驟或原料成分。顯然地，本發明的施行並未限定於化學化工的技術人員所熟習的特殊細節。另一方面，眾所周知的原料成分與製程步驟並未描述於細節中，以避免造成本發明不必要的限制。本發明的較佳實施例會詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發明還可以廣泛地施行在其他的實施例中，且本發明的範圍不受限定，其以申請的專利範圍為準。
本發明的一實施例如圖3所示，準備兩條生產線，生產線一先生產出高聚合度聚酯液，生產線二生產一超低聚合度酯粒。生產線一中先準備原料211、酯化212、重合213以形成高聚合度取酯液(Pn80-130)，然後將一部分高聚合度聚酯液214分流至管線一，另一部分高聚合度聚酯液215分流至管線二。生產線二經由準備原料221、酯化222、重合223以形成一超低聚合度(Pn2-70)酯粒224，此可由適當控制反應條件來達成。當要形成一低聚合度聚酯液時，可將該超低聚合度酯粒224經由管線三注入至管線二，或是先乾燥225後再由壓出機熔融226，亦經由管線三注入至管線二，待其在管線內滯留一段時間讓其與高聚合度聚酯液215混合作用，即可生成低聚合度聚酯液216。最後，將高聚合度取酯液214與低聚合度聚酯液216導入一紡絲設備中進行紡絲231形成雙成分聚酯短纖維。
本發明的另一實施例如圖4所示，只需準備一條生產線，先準備原料311、酯化312，於聚合體重合213時，配合適當條件與分流裝置，將一部分高聚合度聚酯液314分流至管線一，另一部分高聚合度聚酯液315分流至管線二，形成的超低聚合度聚酯液316分流至管線三。管線三再連結至管線二，此可將高聚合度聚酯液315與超低聚合度聚酯液316再混合作用，讓其滯留一段時間，以形成一低聚合度聚酯液317。最後，將高聚合度聚酯液314與低聚合度取酯液317導入一紡絲設備中進行紡絲321形成雙成分聚酯短纖維。
依據本發明的方法，一實驗數據如下，使用一高聚合度(Pn100-130，相對粘度1.70)聚合體，混合一超低聚合度(pn10-40，相對粘度1.35)聚合體，於管路滯留時間5-20分鐘，溫度控制在270-300度，可行成一低聚合度(Pn50-90，相對粘度1.55)聚合體，最後可形成複合紡絲的相對粘度為1.70/1.55。又一實驗數據如下，使用一高聚合度(Pn95-120，相對粘度1.65)聚合體，混合一超低聚合度(Pn5-40，相對粘度1.20)聚合體，於管路滯留時間5-20分鐘，溫度控制在270-300度，可行成一低聚合度(Pn60-100，相對粘度1.60)聚合體，最後可形成複合紡絲的相對粘度為1.65/1.60。
顯然地，依照上面實施例中的描述，本發明可能有許多修正與差異。因此需要在其附加的權利要求範圍內加以理解，除了上述詳細的描述外，本發明還可以廣泛地在其他的實施例中施行。上述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用以限定本發明的中請專利範圍；凡其它未脫離本發明所描述的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在本申請專利範圍內。
權利要求
1.一種製造螺旋型雙成分聚酸短纖維的方法，包含提供一第一聚酯，該第一聚酯具有一第一取合度；提供一第二聚酯，該第二聚酯具有一第二聚合度；將該第一聚酯的一部分與該第二聚酯混合以進行一交換反應，以產生一第三聚酯，該第三聚酯具有一第三聚合度；及將該第一聚酯的剩餘部分與該第三聚酯進行複合紡絲，以形成雙成分聚酯纖維。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，其中該第一聚合度大於該第二聚合度，該第三聚合度則介於該第一聚合度與該第二聚合度之間。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，其中該第一聚合度為80-150，該第二聚合度為2-60，該第三聚合度為60-120。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，其中該交換反應的反應時間為5至20鍾，溫度控制在250至350度。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，其中該第二聚酯為聚酯熔體或聚酯粒。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，其中該交換反應包含分子間醇解反應、分子間酸解反應與酯交換反應。
7.一種製造螺旋型雙成分聚酸短纖維的方法，包含提供一複合紡絲裝置，該複合紡絲裝置還包含一第一管路與一第二管路連結；提供一第一聚酯，該第一聚酯具有一第一聚合度，該第一聚酯的一部分導入該第一管路，該第一聚酯的剩餘部分導入該第二管路；提供一第二聚酯，該第二聚酯具有一第二聚合度；將該第二聚酯注入至該第一管路中，使該第二聚酯與該第一聚酯的該一部分混合以進行一交換反應，以產生一第三聚酯，該第三聚酯具有一第三聚合度；及將該第三聚酯與該第一聚酯的該剩餘部分於該複合紡絲裝置中進行複合紡絲，以形成雙成分聚酯纖維。
8.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，其中該第一聚合度大於該第二聚合度，該第三聚合度則介於該第一聚合度與該第二聚合度之間。
9.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，其中該第一聚合度為80-150，該第二聚合度為2-60，該第三聚合度為60-120。
10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，其中該交換反應的反應時間為5-20分鐘，溫度控制在250-350度。
11.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，其中該第二聚酯為聚酯熔體或取酯粒。
12.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，其中該交換反應包含分子間醇解反應、分子間酸解反應與酯交換反應。
13.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，其中該第一聚酯與該第二聚酯可由相同聚酯單體聚合產生。
全文摘要
一種製造螺旋型雙成分聚酸短纖維的方法，利用少量的超低聚合度(Pn2－70)聚酯液作為改變聚合體鏈長的調整配方，在實際上是將一高聚合度聚酯液(Pn80－130)的管線分流成二管線，在其一管路中的高聚合度聚酯液中注入前述超低聚合度聚酯液，均勻混合反應以生成一低聚合度取酯液(Pn60－100)。再將另一管線中高聚合度聚酯液與該低聚度聚酯液經由紡絲過程製成雙成分複合短纖維。利用此種方式僅僅需要生產少量超低聚合度的熔體或酯粒，即可達到調整聚合體聚合度的目的，可大幅減少投資生產及操作成本。另外，此連續式生產方式調整聚合體的聚合度亦較容易，可依生產不同聚合度的複合纖維的需求來進行調整。
文檔編號D01F8/14GK1576405SQ0313314
公開日2005年2月9日 申請日期2003年7月28日 優先權日2003年7月28日
發明者劉宗宏, 張丙秋 申請人:遠東紡織股份有限公司