一種纖維的精練方法
2023-06-21 04:18:16 2
專利名稱：一種纖維的精練方法
技術領域：
本發明是有關於一種纖維的精練方法，且特別是有關於一種利用二氧化碳在超臨界狀態下進行纖維油劑去除的方法，可應用於人造纖維或天然纖維的精練程序。
人造纖維在紡絲時需加入紡絲油環氧乙烷/環氧丙烷共聚酯(EO/POcopolymer ester)約0.3-0.4％，而且於加工假捻時也要加入約1.5％之筒子油(coning oil)，故染色前必須先經精練以去除纖維上的油劑，才不會造成染色加工時不均勻及染斑等現象。人造纖維油劑的傳統精練方法分三階段處理(請參照
圖1)，首先以精練劑及強礆精練，其次以弱酸中和，最後再以熱水清洗，其缺點為精練程序需要大量的水、精練劑、強礆、及弱酸等洗劑，且精練時間長，另外精練過程中產生了大量的廢水。
二氧化碳在超臨界狀態下，對油劑具有良好溶解度及對緊密纏繞的纖維具有高擴散的性質，因此對於纖維表面油劑的去除具有良好效果。
因此本發明的主要目的就是提供一種高效率、低汙染、低生產成本的超臨界二氧化碳精練方法(請參照圖2)，在過程中無需使用水及任何洗劑，精練時間短，並且二氧化碳可以循環使用。
根據上述目的，本發明提供一種纖維的精練方法，包括將超臨界狀態下的二氧化碳流經一含有油劑的纖維，藉以去除此纖維上油劑。其中上述纖維可為天然纖維，或聚酯纖維、尼龍纖維等人造纖維。
依照本發明，超臨界二氧化碳的操作壓力約在1400-5000psi之間，操作溫度約在40-120℃之間，使用者可調整適當的操作壓力與操作溫度，以達到所需的萃取率，而萃取所得的油劑也可回收再利用。
由於本發明之精練方法僅使用二氧化碳，無須任何其他洗劑，二氧化碳可循環使用亦無廢水處理問題，可降低極大部份的生產成本。另本發明的精練時間僅需10分鐘，而傳統技術需45分鐘，整體生產力可提高二倍以上。此外，應用本發明之超臨界二氧化碳精練技術，將可與後續之超臨界二氧化碳染色技術結合，可為纖維染整業帶來更強的競爭力。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合附圖作詳細說明。
圖1為傳統人造纖維精練方法之流程圖。
圖2為依據本發明之超臨界二氧化碳精練方法之流程圖。
圖3為實施例所使用之超臨界二氧化碳精練裝置之示意圖。
其中 10烘箱；11鋼瓶；12吸水器；13冷卻槽；14泵；15背壓閥；16高壓不鏽鋼管；17流速器；18溼式流量計；31-33止回閥；34-39閥；40-42過濾器；43壓力計；44-45熱電偶。
實施例1本發明之實施例是使用如圖3所示的流動式超臨界二氧化碳精練裝置，其中以粗黑線框起來的矩形表示加熱與保溫用的烘箱10，其加溫溫度最高為200℃。液態二氧化碳由鋼瓶11先經裝填有分子篩的吸水器12去除水分，再經冷卻槽13將液態二氧化碳進一步冷卻，以泵14加壓，壓力由背壓閥15(Back Pressure Regulator)控制，當系統壓力大於設定壓力時，二氧化碳流經背壓閥15回到吸水器12，而使系統壓力穩定維持在設定值；16為裝填合成纖維的1/2英寸管，內部容積大約為22毫升，二氧化碳在烘箱10受熱成為超臨界狀態，進入此管將纖維上的油劑溶解帶出，經乙醇及正己烷混合物吸收；二氧化碳在流經流速器17(Flow Meter)，由溼式流量計18(Wet Gas Meter)記錄二氧化碳的使用量。
在本實施例中，是依上述方法對聚酯纖維進行精練選擇適當的壓力為96-345bar，溫度為40-120℃，將流速控制在大約150ml/min(常溫常壓)，每克聚酯纖維以8.85克的二氧化碳進行精練。其中聚酯纖維的油劑含量約1.2-2.5％之間，其主要成分為環氧乙烷/環氧丙烷共聚物及筒子油；萃取率的計算方式為聚酯纖維經超臨界二氧化碳精練後的油劑去除量對未精練前油劑的含量比。在不同的壓力及溫度下，萃取率的結果列於表1。
表1、市售商品聚酯絲加工精練後之油劑萃取率
DTY規格150丹尼/48條每克纖維CO2使用量8.85gCO2/g纖維(fiber)由上表可知，以超臨界二氧化碳進行聚酯纖維油劑的精練，油劑萃取率可控制於39-100％，萃取率可藉著不同的操作溫度和壓力而調整。在一定溫度下，隨著壓力的增加(從96bar到345bar)，萃取率相對增加；但在一定壓力下，升高溫度(從40℃到120℃)，萃取率降低。
實施例2在此實施例中是以超臨界二氧化碳對尼龍系列作測試，亦能成功將油劑去除，如表2所示表2、市售商品尼龍絲精練後之油劑萃取率
精練條件壓力276bar、溫度60℃每克纖維CO2使用量5.30gCO2/g纖維(fiber)實施例3為進一步了解以超臨界二氧化碳進行聚酯纖維的精練，對纖維物性的影響(強度及伸度)，以纖維未精練及精練後(超臨界二氧化碳及傳統方式精練)作比較，其結果如表3所示。其中傳統精練方法系以強礆溶液(每公升水添加精練劑2克及氫氧化鈉3克)在100℃精練25分鐘，其次以弱酸溶液(每公升水添加醋酸0.5克)在50℃中和10分鐘，最後再以熱水在85℃清洗10分鐘。
表3、聚酯絲以超臨界二氧化碳精練對纖維物性影響
mco2每克纖維CO2使用量(g)；C.V.＝coefficient of variation由上表得知，以超臨界二氧化碳精練對纖維強度及變異性影響很小，但對伸度而言，有更佳的延伸性。反觀以傳統精練處理後，纖維強度及伸度的變異性卻明顯的變差。因此本發明的超臨界二氧化碳精練法較傳統精練為佳。
實施例4在實施例1中，以過量的二氧化碳進行纖維油劑的萃取，為了進一步了解不同二氧化碳使用量對纖維萃取率的影響，本實施例中在固定的溫度與壓力下，調整不同的二氧化碳使用量來進行精練，結果列於表4。由表4顯示，每克纖維只需要2克二氧化碳，且在很短時間內(10分鐘)進行精練，萃取率即可達90％，增加二氧化碳的使用量，萃取率緩慢增加，直到油劑完全去除。因此較經濟有效的萃取條件為每克纖維使用2克二氧化碳進行精練即可完成。表4、二氧化碳使用量對油劑萃取的影響<
精練條件壓力310bar、溫度80℃；mco2每克纖維CO2的使用量(克)由以上可知，利用超臨界二氧化碳技術，可有效的去除纖維上的油劑，在不同的超臨界二氧化碳壓力(96-345bar)及溫度(40-120℃)下，可依照需要控制萃取率(39-100％)。且超臨界二氧化碳對纖維物性僅微小影響，精練後可直接用於染色，染色性佳。
綜上所述，本發明的超臨界二氧化碳精練技術與傳統精練工藝比較，具有以下優點1.不需用水，沒有廢水問題，可降低成本。
2.精練時間縮短(從傳統的45分鐘縮短為10分鐘)，可提高生產力。
3.二氧化碳可重複使用，且油劑能再回收。
4.二氧化碳沒有毒性，容易處理，且未來能整合超臨界二氧化碳進行精練及染色的工藝過程。
雖然本發明已以一較佳實施例揭示如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉此領域的技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，可作出各種的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍應以所附的權利要求書所界定的範圍為準。
權利要求
1.一種纖維的精練方法，包括將超臨界狀態下的二氧化碳流經一含有油劑之纖維，藉此去除該纖維上的油劑。
2.如權利要求第1所述的精練方法，其中上述超臨界狀態之二氧化碳，是維持在1400-5000psi的壓力下。
3.如權利要求2所述的精練方法，其中上述超臨界狀態之二氧化碳，是維持在40-120℃的溫度下。
4.如權利要求1所述的精練方法，其中上述二氧化碳的使用量約為0.5-10gCO2/g纖維(fiber)。
5.如權利要求4所述的精練方法，其中上述油劑的去除率在39-100％。
6.如權利要求1所述的精練方法，其中上述纖維為天然纖維。
7.如權利要求1所述的精練方法，其中上述纖維為人造纖維。
8.如權利要求7所述的精練方法，其中上述人造纖維為聚酯纖維或尼龍纖維。
9.如權利要求8所述的精練方法，其中上述油劑的主要成分為環氧乙烷/環氧丙烷共聚物及筒子油。
10.如權利要求9所述的精練方法，其中上述油劑的含量約為1.2-2.5％。
全文摘要
一種纖維精煉方法,它是利用二氧化碳在超臨界狀態下進行纖維油劑去除的一種方法,即在適當壓力(1400—5000psi)和溫度(40—120℃)下,以二氧化碳進行纖維表面油劑的去除,處理後的纖維性能優於傳統方法處理後得的纖維性能,並可直接用於後續的染色工序。
文檔編號D01C3/00GK1229861SQ9810076
公開日1999年9月29日 申請日期1998年3月20日 優先權日1998年3月20日
發明者林文發, 洪集英, 唐靜雯, 謝天賜 申請人:財團法人工業技術研究院