過去廿年來PP合成纖維雖未列入三大纖維之列,但仍是開發較為成功的材質之一,近十年間,歐洲PP纖維長短纖的產量,相對於其他合成纖維約成長了80%,尤其在自動化車輛紡織品上之應用,十分引人注意,究其因乃PP纖維具有製程簡易、比重輕、吸水性低之特性及耐化性、防靜電性、防汙性優之功能,而價格的優勢更是另一考量的重要因素,其特性與其他纖維比較如表一至表三:
PP纖纖維維的de非fei極極性xing結結構構,通tong常chang認認為為無無法fa染ran色se是shi其qi最zui大da隱隱憂憂,由you於yu纖纖維維本ben身shen親親水shui性xing能neng極極低di,故gu與與染ran料liao及ji化hua學學助zhu劑劑之zhi間間的de親親和he力li不bu佳jia,運運用yong傳傳統統染ran色se及ji印yin花hua方fang式shi,均jun無無法fa達達到dao著zhu色se的de效xiao果guo,目mu前qianPP纖維著色大都於紡絲時,加入有機或無機顏料,使其上色,此種方式簡單、成cheng本ben低di廉lian而er且qie能neng夠夠獲獲得de較較佳jia的de牢lao度du,然ran而er,此ci法fa亦yi有you其qi不bu可ke避bi免mian之zhi缺que點點,祇qi適適合he大da量liang生sheng產產單單一yi色se係xi,在zai色se譜譜上shang跟gen不bu上shang消xiao費費市shi場場及ji更geng新xin的de要yao求qiu,其qi他ta缺que點點如ru:無法印花、庫存積壓...等deng,因yin此ci,使shi用yong上shang以yi無無色se或huo需xu求qiu量liang較較大da的de地di毯tan產產品pin及ji少shao量liang流liu行xing服fu飾飾產產品pin為為主zhu,而er耐nai隆long及ji聚ju酯zhi纖纖維維則則無無上shang述shu之zhi缺que點點,其qi染ran色se性xing及ji印yin花hua性xing均jun佳jia,因yin此ci,如ru何he把ba一yi般ban性xing的de染ran整zheng印yin花hua技ji術術,應應用yong於yuPP纖維,使之成為受歡迎的新素材,已成為緊迫任務。 PP纖(xian)維(wei)的(de)非(fei)極(ji)性(xing)結(jie)構(gou),通(tong)常(chang)認(ren)為(wei)無(wu)法(fa)染(ran)色(se)是(shi)其(qi)最(zui)大(da)隱(yin)憂(you),由(you)於(yu)纖(xian)維(wei)本(ben)身(shen)親(qin)水(shui)性(xing)能(neng)極(ji)低(di),故(gu)與(yu)染(ran)料(liao)及(ji)化(hua)學(xue)助(zhu)劑(ji)之(zhi)間(jian)的(de)親(qin)和(he)力(li)不(bu)佳(jia),運(yun)用(yong)傳(chuan)統(tong)染(ran)色(se)及(ji)印(yin)花(hua)方(fang)式(shi),均(jun)無(wu)法(fa)達(da)到(dao)著(zhe)色(se)的(de)效(xiao)果(guo),目(mu)前(qian)PP纖維著色大都於紡絲時,加入有機或無機顏料,使其上色,此種方式簡單、chengbendilianerqienenggouhuodejiaojiadelaodu,raner,cifayiyouqibukebimianzhiquedian,zhishihedaliangshengchandanyisexi,zaisepushanggenbushangxiaofeishichangjigengxindeyaoqiu,qitaquedianru:無法印花、庫存積壓...等deng,因yin此ci,使shi用yong上shang以yi無wu色se或huo需xu求qiu量liang較jiao大da的de地di毯tan產chan品pin及ji少shao量liang流liu行xing服fu飾shi產chan品pin為wei主zhu,而er耐nai隆long及ji聚ju酯zhi纖xian維wei則ze無wu上shang述shu之zhi缺que點dian,其qi染ran色se性xing及ji印yin花hua性xing均jun佳jia,因yin此ci,如ru何he把ba一yi般ban性xing的de染ran整zheng印yin花hua技ji術shu,應ying用yong於yuPP纖維,使之成為受歡迎的新素材,已成為緊迫任務。 有關PP纖維在染整、印花技術及配方上的研究,已有多年,但大部分麵臨無法商業化的困境,茲將過去研究狀況摘要如下:有關PP纖維在染整、印花技術及配方上的研究,已有多年,但大部分麵臨無法商業化的困境,茲將過去
研究狀況摘要如下:
(1) 新型染料的研發:
PP纖維yinqi為shushuixing纖維,qie結jingdugao,jishishifensanranliao,與qijuhe體de親heliyifeichangdi,er無fa達dao應youzhishangsezhi,為lezengjiaqi親heli,kezaiqi發se團shangjiezhizhifangzu側鍵,雖ranci舉gaishanleqishangselv,danyinchengben過gaojiransexingshouxian,er無fa進yibutuozhan。 PP纖xian維wei因yin其qi為wei疏shu水shui性xing纖xian維wei,且qie結jie晶jing度du高gao,即ji使shi是shi分fen散san染ran料liao,與yu其qi聚ju合he體ti的de親qin和he力li亦yi非fei常chang低di,而er無wu法fa達da到dao應ying有you之zhi上shang色se值zhi,為wei了le增zeng加jia其qi親qin和he力li,可ke在zai其qi發fa色se團tuan上shang接jie枝zhi脂zhi肪fang族zu側ce鍵jian,雖sui然ran此ci舉ju改gai善shan了le其qi上shang色se率lv,但dan因yin成cheng本ben過guo高gao及ji染ran色se性xing受shou限xian,而er無wu法fa進jin一yi步bu拓tuo展zhan。
(2) 纖維表麵局部改質:
運用離子進行表麵改質,經由氧化或接枝方式使PP纖纖維維有you能neng力li攝攝取qu染ran料liao單單體體,形xing成cheng共gong聚ju物wu,此ci法fa成cheng本ben低di廉lian且qie具ju有you環環染ran的de效xiao果guo,但dan摩mo擦ca牢lao度du不bu佳jia,為為了le避bi免mian環環染ran的de現現象xiang,目mu前qian正zheng研yan究jiu。運yun用yong離li子zi進jin行xing表biao麵mian改gai質zhi,經jing由you氧yang化hua或huo接jie枝zhi方fang式shi使shiPP纖維有能力攝取染料單體,形成共聚物,此法成本低廉且具有環染的效果,但摩擦牢度不佳,為了避免環染的現象,目前正研究。
(a)直接將離子導入纖維的聚合體,但是把酸性共聚單體當成催化劑進行之共聚作用,成功率並不高。
(b)在聚合作用後,射出前進行聚合體主鍵的接枝,雖然過去成功機率不高,但已有新的方法出現。
(3)加入添加劑:
在PP纖維基質中加入添加劑,此添加劑具有接受染料的能力,以改善其染色性,此種方法廣為業界采用,大部份試驗是以極性聚合體在PP纖維中加入帶有酸性或堿性基團,而使其具有可染性,可為鹽基性染料或酸性染料所染著,添加劑的類別有乙烯基砒啶、磺酸、共聚醯胺、叔胺等。
然ran截jie至zhi目mu前qian,這zhe些xie方fang法fa尚shang無wu法fa實shi際ji應ying用yong於yu產chan業ye上shang,因yin為wei缺que乏fa一yi致zhi性xing,結jie果guo導dao致zhi纖xian維wei物wu性xing大da幅fu降jiang低di,除chu了le在zai纖xian維wei聚ju合he體ti加jia入ru添tian加jia劑ji外wai,亦yi可ke以yi降jiang低di纖xian維wei的de分fen子zi量liang來lai達da到dao目mu標biao,稱cheng之zhi為weiNi- modified PP,其具可染性的原因,是配合特殊染料在纖維熔點時與有機Ni-complexes產chan生sheng結jie合he作zuo用yong,藉ji由you移yi染ran滲shen入ru纖xian維wei,達da到dao固gu色se的de效xiao果guo,這zhe是shi目mu前qian業ye界jie較jiao為wei可ke行xing的de方fang式shi,但dan仍reng有you缺que點dian,諸zhu如ru射she出chu問wen題ti,染ran料liao限xian製zhi,深shen色se化hua不bu易yi,豔yan色se度du不bu足zu等deng,再zai加jia上shang改gai染ran不bu易yi,再zai現xian性xing不bu良liang,批pi差cha控kong製zhi不bu易yi,環huan保bao問wen題ti,使shi得deNi-modified PP使用受限,目前產品仍以地毯為主。
比利時纖維工業研究中心,針對PP纖維進行研究開發,以添加劑的方式,發展具環保性可染型之PP纖維,依過去研究,針對添加劑的產品,做了大量的篩選試驗,希望找出與PP纖(xian)維(wei)基(ji)質(zhi)具(ju)有(you)相(xiang)容(rong)性(xing)之(zhi)疏(shu)水(shui)性(xing)的(de)添(tian)加(jia)劑(ji),同(tong)時(shi)又(you)有(you)足(zu)夠(gou)的(de)極(ji)性(xing)基(ji)能(neng)與(yu)染(ran)料(liao)產(chan)生(sheng)反(fan)應(ying),達(da)到(dao)可(ke)染(ran)的(de)目(mu)的(de),但(dan)這(zhe)兩(liang)者(zhe)的(de)性(xing)質(zhi),本(ben)身(shen)是(shi)對(dui)立(li)的(de),無(wu)法(fa)同(tong)時(shi)兼(jian)顧(gu),為(wei)了(le)符(fu)合(he)此(ci)兩(liang)種(zhong)特(te)性(xing)的(de)需(xu)求(qiu),添(tian)加(jia)劑(ji)的(de)篩(shai)選(xuan)是(shi)一(yi)關(guan)鍵(jian)性(xing)的(de)課(ke)題(ti)。
此添加劑與纖維聚合體相容性之評估項目為
●添加劑的粒度
●在纖維基質的分布狀況
●不影響製程的穩定性
●不影響纖維的物性及化性
至於染色性的評估則以事先篩選之分散染料依標準染色製程進行加工,由其k/s值來評定添加劑之種類及其濃度,由固色溫度來探討對PPxianweideyiranxing,dangtianjiajileibiequedinghou,xujinyibudijinxinggengwanshandeshiyan,youqishiranliaodeshaixuan,xukaolvzuizhongchanpindelaodutexing,dabufenfensanranliaoduiPP纖維進行染色後,其日光牢度普遍不佳,即使對聚酯纖維日光牢度佳者,亦無法達到應有的牢度水準,有偏低現象,顯示PP纖維基質與染料分子之間的反應,對日光牢度有著莫大的影響,因此,PP纖(xian)維(wei)所(suo)使(shi)用(yong)之(zhi)染(ran)料(liao),必(bi)須(xu)逐(zhu)一(yi)篩(shai)選(xuan),而(er)無(wu)法(fa)用(yong)一(yi)般(ban)合(he)纖(xian)染(ran)色(se)之(zhi)標(biao)準(zhun)衡(heng)量(liang)之(zhi),另(ling)外(wai),摩(mo)擦(ca)牢(lao)度(du)亦(yi)為(wei)重(zhong)要(yao)的(de)評(ping)估(gu)指(zhi)標(biao),因(yin)此(ci),添(tian)加(jia)劑(ji)的(de)可(ke)染(ran)性(xing)將(jiang)被(bei)局(ju)限(xian)在(zai)一(yi)狹(xia)窄(zhai)的(de)範(fan)圍(wei),上(shang)色(se)性(xing)亦(yi)有(you)所(suo)限(xian)製(zhi),當(dang)染(ran)色(se)過(guo)飽(bao)和(he)時(shi),染(ran)料(liao)分(fen)子(zi)極(ji)易(yi)殘(can)留(liu)於(yu)纖(xian)維(wei)上(shang),造(zao)成(cheng)上(shang)色(se)率(lv)及(ji)摩(mo)擦(ca)牢(lao)度(du)的(de)下(xia)降(jiang)。
當dang分fen散san染ran料liao篩shai選xuan完wan成cheng後hou,由you實shi驗yan室shi打da樣yang到dao現xian場chang染ran色se須xu做zuo進jin一yi步bu的de評ping估gu,並bing將jiang染ran色se方fang法fa予yu以yi固gu定ding,根gen據ju實shi際ji的de經jing驗yan,染ran色se固gu色se溫wen度du及ji染ran色se時shi間jian對dui纖xian維wei的de上shang色se影ying響xiang最zui為wei重zhong要yao。
添加劑經過篩選評估後,其性質須如前所述,一為必須使PP纖維基質含有染色席座,另一為提高與PP纖維的相容性,兩者的配合才能提高PP纖維的上染率及染著速率,為了製程的穩定性,必須針對PP纖維及添加劑之流變性來加以配合設備,即可生產不同的纖維,目前已由此利時Elf-Atochem予以商業化,其商品名為Chromatex,其在製造過程中,添加了8%的添加劑,即獲得了良好的染色性(親和力、深色化),或高或低的添加量,均會影響其染色性,可依工業上實際需求而調整之,但仍以8%的染色性及牢度較能達到標準。
在開發PP纖維可染性的計畫中,篩選不同公司的分散染料進行測試,以120℃及100℃下進行吸盡法染色如圖一所示。
染料篩選之主要因素為
●上色率
●固色率
●溫度依存性
●日光牢度、摩擦牢度
●生態問題
由you於yu染ran色se材cai質zhi不bu同tong,無wu法fa以yi過guo去qu染ran聚ju酯zhi纖xian維wei的de經jing驗yan法fa則ze,進jin行xing染ran料liao的de篩shai選xuan,再zai加jia上shang染ran料liao公gong司si對dui染ran料liao結jie構gou亦yi有you所suo保bao留liu,以yi致zhi無wu法fa由you染ran料liao結jie構gou來lai判pan定ding其qi染ran色se性xing及ji牢lao度du,所suo以yi必bi須xu經jing由you實shi驗yan逐zhu一yi篩shai選xuan,以yi判pan定ding之zhi,圖tu二er顯xian示shi的de為wei測ce試shi後hou,其qi達da於yu標biao準zhun者zhe,雖sui然ran牢lao度du優you劣lie與yu否fou與yu染ran料liao濃nong度du有you極ji大da關guan連lian,PP纖維染色濃度高,易降低其上色率及摩擦牢度,所以染色時,須控製染料濃度的範圍,避免產生過飽和現象造成浪費及品質下降。
ranliaodebianyinchushangshuzhiyinsuwai,yikefenweisanbufentaolun,qiyiweisanyuansezuhelianghaoderanliao,yinqiyoujiaojiejinderansesulv,shoucaizhideyingxiangjiaodi,qierweijugaolaodudefensanranliao,keshihebutongderanchengdexuqiu,danqixiangrongxingshifoulianghao,rengxujinyibuqueren,qisanweigaoriguanglaodudanmocalaodujiangdi,zhuyaonaiyinxianweicanliuguoduodefensanranliao,youtusanshiyandezhi,yidanchaoguobaohedian,pinzhijidafujiangdi,qiegeranliaojiegoubutong,qibaohezhiyibutong,youxieranliaonongdudiyu0.5%,有些則高達2%左右。 圖三、染料濃度上色率,牢度之關係圖三、染料濃度上色率,牢度之關係 Dyesfuff conc type ΣK/S 420-680nm ΣK/S420-680nm dyed at 120℃ lightfastness dyed at 120℃ lightfastness rubfastness dry rubfastness dry wet Polanil Red BF Polanil Red BF anthraquin one anthraquin one 0.05% 19 6 4/5-5 4/5-5 0.1% 32 6 4/5 4/5-5 0.5% 112 7+ 4-4/5 4/5 0.75% 135 7+ 4-4/5 4/5 1.25% 167 7+ 2/3-3 3 1.5% 156 7+ 2/3 2/3-3 2% 154 7+ 2-2/3 2/3-3
摘自International Dyer August 1998 摘自International Dyer August 1998
基本上,染料的選擇亦可由染色設備及製程來做進一步的探討,PP纖維分散染料染色上色之溫度為95~120℃,在120℃的染色溫度下,可提高染著率,有時亦可增加上色值,其標準配方流程如下:
●洛比:1:10
●染料:1%
●分散率:1g/l
● PH:4.5~5
●染色溫度100℃×50~60min or 120℃×50~60min ● 還原洗 ●還原洗
● Na2S2O4:1g/l
● Naorl:3cc/l
●條件:30℃×15’
亦可加入Cibatex APS or Cibafast來提高其抗紫外線的功能,改善其日光牢度。
綜合上述,PP纖維在染色技術發展上有跡可循,可應用於不同之PP纖維產品,如:紗、平織物、針織物等,尤其是車輛紡織品及地毯的產品,再加上PP纖維具回收再使用功能,配合眼前環保問題,無疑是一大利基,PP短纖染色產品目前應用範圍不多,未來配合家具類或成衣類,或可部份取代Nylon及PES在特定市場的需求下,PP可染型纖維,將可提供惰性、低吸水性、舒服、絕緣、毛細效應、低密度等特性。 其未來的發展,則有賴於紡織中、下遊產業根據其經驗,開發創新不同的產品,或取代目前現有的產品,運用於不同的領域。其未來的發展,則有賴於紡織中、下遊產業根據其經驗,開發創新不同的產品,或取代目前現有的產品,運用於不同的領域。
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