專利名稱：可拉伸聚合物纖維及由它生產(chǎn)的制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可拉伸纖維，包括由至少兩種類型聚合物成形的多翼、可拉伸合成聚合物纖維。本發(fā)明還涉及生產(chǎn)此種纖維的方法。本發(fā)明還涉及由該纖維成形的制品，包括紗線、服裝等。
相關(guān)技術(shù)人們希望賦予許多由合成纖維制成的產(chǎn)品，包括各種服裝，如運(yùn)動(dòng)服和襪類，一定的伸長(zhǎng)性。
正如授予Ishii的美國(guó)專利4,861,660所公開(kāi)的，已知有各種各樣方法可用于賦予合成長(zhǎng)絲以伸長(zhǎng)性。在一種方法中，纖維被沿二維或三維卷曲。在另一種此類方法中，由彈性聚合物，例如，天然或合成橡膠，或者合成彈性體如聚氨酯彈性體，生產(chǎn)可拉伸長(zhǎng)絲。然而，這兩種方法中任何一種都存在一定缺點(diǎn)。Ishii試圖通過(guò)賦予由兩種聚合物成形的長(zhǎng)絲以不對(duì)稱性來(lái)克服此種長(zhǎng)絲的缺點(diǎn)。不對(duì)稱導(dǎo)致復(fù)合多葉長(zhǎng)絲組分沿交替折轉(zhuǎn)的不同方向圍繞軸線絲組分呈螺旋盤(pán)繞。于是，所獲得的復(fù)合絲表現(xiàn)出改進(jìn)的伸長(zhǎng)性和優(yōu)良觸感及光澤。然而，由于它們的斷面不對(duì)稱，故Ishii纖維在經(jīng)過(guò)溫和熱處理之后，除了其軸向螺旋扭曲(捻回)之外還發(fā)展出實(shí)際上的三維或螺旋卷曲。此種三維卷曲特征使纖維帶上扭矩，且據(jù)發(fā)現(xiàn)常常給由此種纖維制成的織物帶來(lái)不合乎需要的“邊緣打卷”。此種纖維所固有的膨松和不均一性還使得它難以制成均一、低基重或透明輕薄織物。由于這些原因，Ishii纖維在由它們針織或機(jī)織成織物方面常常不令人滿意。
授予Breen等人的美國(guó)專利3,017,686也公開(kāi)一種由兩種聚合物制成的長(zhǎng)絲。這兩種聚合物是熱塑性、硬聚合物，都不具有彈性。之所以選擇這些聚合物，為的是有足夠收縮差異以便長(zhǎng)絲的“翅”具有正弦構(gòu)型或“波紋”。Breen關(guān)心的是長(zhǎng)絲表面翅片改變方向應(yīng)頻繁到足以使相鄰絲之間不可能緊密斂集，而不關(guān)心伸長(zhǎng)性。因此，Breen所公開(kāi)的長(zhǎng)絲不具備許多當(dāng)前織物所要求的高回復(fù)。
可見(jiàn)，目前仍然需要一種纖維及由它制成的制品，它可拉伸并且具有優(yōu)異伸長(zhǎng)和回復(fù)能力，優(yōu)選沒(méi)有不合乎需要的二-或三維卷曲特性，還需要制造此種纖維和制品的簡(jiǎn)便方法。
發(fā)明概述本發(fā)明通過(guò)提供一種具有基本上徑向?qū)ΨQ斷面的可拉伸合成聚合物纖維解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。這提供了高伸長(zhǎng)與高均一性且沒(méi)有明顯的2-或3-維卷曲出乎意料的組合。因此，本發(fā)明纖維很好地適合細(xì)膩平滑、不膨松、高度可拉伸織物的應(yīng)用。這一發(fā)現(xiàn)乃預(yù)料不到的，因?yàn)樗鼊偤门cIshii的美國(guó)專利4,861,660公開(kāi)的教導(dǎo)相反。
于是，按照本發(fā)明，提供一種可拉伸合成聚合物纖維，它具有基本上徑向?qū)ΨQ斷面并包含含有熱塑性彈性體聚合物的軸向芯和許多附著在芯上、含有至少一種熱塑性非彈性體聚合物的翼。
本發(fā)明還提供包含上面描述的可拉伸合成聚合物纖維的服裝。
本發(fā)明還提供一種用于紡制連續(xù)聚合物纖維的熔融紡絲方法，包括讓一種包含至少一種熱塑性非彈性體聚合物的熔體和一種包含熱塑性彈性體聚合物的熔體穿過(guò)紡絲板成形為多根可拉伸合成聚合物纖維，每根纖維具有基本上徑向?qū)ΨQ斷面且包含含有彈性體聚合物的軸向芯和許多附著在芯上、含有非彈性體聚合物的翼；對(duì)離開(kāi)紡絲孔以后的纖維實(shí)施驟冷以冷卻纖維，然后收集纖維。


圖1是本發(fā)明六翼纖維的斷面輪廓圖。
圖2A和2B展示一種本發(fā)明纖維，其中螺旋形捻回幾乎完全在周邊(2A)，和其中螺旋形捻回幾乎完全不在周邊(2B)。
圖3展示略呈波紋狀的本發(fā)明纖維。
圖4是本發(fā)明的一種特定對(duì)稱雙翼纖維的斷面形狀圖示，它具有包圍著芯并位于雙翼之間的薄皮層。
圖5是可用于制造本發(fā)明纖維的設(shè)備-工藝示意圖。
圖6是可用于制造本發(fā)明纖維的重疊板紡絲組件的側(cè)視圖。
圖6A是垂直于圖6所示重疊板紡絲組件看去并沿圖6的線段6A-6A截取的細(xì)孔板A的平面視圖。
圖6B是垂直于圖6所示重疊板紡絲組件看去并沿圖6的線段6B-6B截取的細(xì)孔板B的平面視圖。
圖6C是垂直于圖6所示重疊板紡絲組件看去并沿圖6的線段6C-6C截取的細(xì)孔板C的平面視圖。
圖7是可用于制造按照另一種本發(fā)明實(shí)施方案的一些纖維的重疊板紡絲組件的側(cè)視圖。
圖7A是垂直于圖7所示重疊板紡絲組件看去并沿圖7的線段7A-7A截取的細(xì)孔板A的平面視圖。
圖7B是垂直于圖7所示重疊板紡絲組件看去并沿圖7的線段7B-7B截取的細(xì)孔板B的平面視圖。
圖7C是垂直于圖7所示重疊板紡絲組件看去并沿圖7的線段7C-7C截取的細(xì)孔板C的平面視圖。
圖7F是垂直于圖7所示重疊板紡絲組件看去并沿圖7的線段7F-7F截取的細(xì)孔板F的平面視圖。
圖7G是垂直于圖7所示重疊板紡絲組件看去并沿圖7的線段7G-7G截取的細(xì)孔板G的平面視圖。
圖7H是垂直于圖7所示重疊板紡絲組件看去并沿圖7的線段7H-7H截取的細(xì)孔板H的平面視圖。
圖8是實(shí)例7中作為范例的本發(fā)明纖維斷面輪廓圖。
圖9是實(shí)例7中作為范例的本發(fā)明六翼纖維斷面輪廓圖。
發(fā)明詳述按照本發(fā)明，提供一種可拉伸合成聚合物纖維，大致如圖1、2A、2B、3、4、8和9中的10所示。本發(fā)明纖維包括如圖1中12所示軸向芯和如圖1中14所示多個(gè)翼。按照本發(fā)明，該軸向芯包含熱塑性彈性體聚合物；該翼含有附著在芯上的至少一種熱塑性非彈性體聚合物。優(yōu)選的是，熱塑性非彈性體聚合物為可永久延伸(permanentlydrawable)。
本文中使用的術(shù)語(yǔ)“纖維”可與術(shù)語(yǔ)“長(zhǎng)絲”通用。術(shù)語(yǔ)“紗(線)”包括單絲組成的各種紗線。術(shù)語(yǔ)“復(fù)絲紗”一般指二或更多根單絲組成的紗線。術(shù)語(yǔ)“熱塑性”是指可反復(fù)地熔融-加工(例如，熔融紡絲)的聚合物。所謂“彈性體聚合物”是指一種處于不含稀釋劑的單組分纖維形式的聚合物，具有超過(guò)100％的斷裂伸長(zhǎng)并且當(dāng)拉伸到其長(zhǎng)度的兩倍，保持1min，然后松開(kāi)時(shí)，將在松開(kāi)的1min內(nèi)回縮到其原來(lái)長(zhǎng)度的不足1.5倍。本發(fā)明纖維中的彈性體聚合物可具有小于約14,000磅/平方英寸(96,500kPa)，更典型地小于約8500磅/平方英寸(58,600kPa)的撓曲模量，其中以紡成單組分纖維存在并按照ASTM標(biāo)準(zhǔn)D790撓曲性能在室溫或23℃并按照基本上如此中所述的條件測(cè)定。本文中使用的術(shù)語(yǔ)“非彈性體聚合物”是指任何不是彈性體聚合物的聚合物。此種聚合物也可稱作“低彈性”、“硬”和“高模量”的。所謂“可永久延伸”是指該聚合物具有某一屈服點(diǎn)，而倘若聚合物拉伸到超過(guò)這一點(diǎn)，它將不回復(fù)到其原來(lái)的長(zhǎng)度。
本發(fā)明纖維，當(dāng)由至少兩種沿纖維全長(zhǎng)彼此粘附的聚合物組成，每種聚合物屬于不同類別，例如，聚酰胺、聚酯或聚烯烴時(shí)，就稱作“雙成分”纖維。如果聚合物的彈性特征之間差異足夠大，以致可以采用相同類別的聚合物，則所制成的纖維是“雙組分”纖維。此種雙組分纖維也在本發(fā)明范圍內(nèi)。
本發(fā)明纖維沿其自己的縱軸扭轉(zhuǎn)(捻回)，而沒(méi)有顯著二-或三-維卷曲特征。(在此種較高維度的卷曲中，纖維的縱軸本身呈折線或螺旋線構(gòu)型；此種纖維不屬于本發(fā)明范圍)。本發(fā)明纖維可表征為具有基本上螺旋形的捻回和一維螺旋形捻回?！盎旧下菪文砘亍奔劝ㄍ耆珖@著彈性體芯盤(pán)繞的螺旋形捻回，也包括僅部分地圍繞該芯盤(pán)繞的螺旋形捻回，因?yàn)閾?jù)觀察，纖維要達(dá)到合乎需要的伸長(zhǎng)性能不一定要求完整360°的螺旋形捻回。圖2A顯示，一種具有幾乎完全沿周邊的基本上螺旋形捻回的纖維10；而圖2B則展示一種具有幾乎完全不沿周邊的基本上螺旋形捻回的纖維10?！耙痪S”螺旋形捻回是指，雖然纖維的翼可以為基本上螺旋形的，但纖維的軸線即便在低張力下也基本上保持直線，以此區(qū)別于具有2-或3-維卷曲的纖維。然而，具有一定波紋的纖維則在本發(fā)明范圍之內(nèi)，正如圖3中纖維10所展示的。
是否存在二-和三維卷曲可根據(jù)將纖維基本拉直(抻直存在的任何非直線部分)所需要的拉伸量來(lái)判斷，同時(shí)也是判斷具有螺旋形捻回的纖維的徑向?qū)ΨQ性的尺度。本發(fā)明纖維可要求小于約10％伸長(zhǎng)，更典型地小于約7％伸長(zhǎng)，例如約4％～約6％，便可將纖維基本拉直。
本發(fā)明纖維具有基本上徑向?qū)ΨQ斷面，正如可從圖1所看到的。所謂“基本上徑向?qū)ΨQ斷面”是指一種斷面，其中各個(gè)翼的位置和尺寸滿足如下條件當(dāng)纖維圍繞其縱軸旋轉(zhuǎn)360/n度，其中n是代表纖維的“n-重”-對(duì)稱的整數(shù)時(shí)，產(chǎn)生與旋轉(zhuǎn)前基本相同的斷面。該斷面就圍繞著芯在尺寸、聚合物和間隔角度方面而言基本對(duì)稱。此種基本上徑向?qū)ΨQ斷面提供高伸長(zhǎng)與高均一性和沒(méi)有顯著程度二-或三維卷曲出乎意料的組合。此種均一性在纖維的高速加工中具有優(yōu)勢(shì)，例如，在通過(guò)導(dǎo)絲器和針織用針時(shí)，以及在制造平滑、無(wú)花點(diǎn)(non-“picky”)織物，特別是透明輕薄織物如襪類等方面。具有基本徑向?qū)ΨQ斷面的纖維不具有自卷曲傾向，即，它們沒(méi)有明顯二-或三維卷曲特性。關(guān)于一般描述可參見(jiàn)《紡織研究雜志》(Texti1e Research Journal)1967-06，p.449。
為達(dá)到最高的斷面徑向?qū)ΨQ性，芯可具有基本上圓形或規(guī)則多邊形的斷面，例如，如同在圖1、4、8和9中看到的。所謂“基本圓形”指的是，過(guò)纖維斷面中心彼此成90°交叉的兩個(gè)軸的長(zhǎng)度比不大于約1.2∶1。采用基本圓形或規(guī)則多邊形芯，不同于美國(guó)專利4,861,660中的芯，可保護(hù)彈性體，避免與輥、導(dǎo)絲器之類接觸，正如稍后在討論翼的數(shù)目時(shí)所描述的。多個(gè)翼可圍繞芯排列成任何期望的方式，例如，如圖1那樣不連續(xù)地，即，翼聚合物不構(gòu)成芯上的連續(xù)壁爐臺(tái)(mantel)，也不與相鄰翼在芯表面相接合，例如像美國(guó)專利3,418,200的圖4和5所表示的那樣。翼可以具有相同或不同的尺寸，只要保持基本徑向?qū)ΨQ性。再有，每個(gè)翼可具有與其他翼不同的聚合物，同樣只要基本上徑向幾何和聚合物組成的對(duì)稱性得到維持。然而，為制造起來(lái)簡(jiǎn)單和容易達(dá)到徑向?qū)ΨQ，優(yōu)選的是，各個(gè)翼具有大致相同的尺寸，并且由相同聚合物或聚合物共混物制成。還優(yōu)選的是，各個(gè)翼不連續(xù)地包圍著芯，以便于制造。
雖然纖維斷面就圍繞芯的尺寸、聚合物和角度間隔而言為基本對(duì)稱，但要知道，偏離完美對(duì)稱的小波動(dòng)，由于諸如驟冷的不均一或聚合物熔體流動(dòng)的不完美或紡絲孔的不完美，一般在紡絲過(guò)程中在所難免。應(yīng)當(dāng)理解，此種波動(dòng)是允許的，只要它們不大到足以偏離本發(fā)明的目的，例如，通過(guò)一維螺旋形捻回提供具有要求伸長(zhǎng)和回復(fù)，同時(shí)最大限度降低二-和三維卷曲的纖維。就是說(shuō)，纖維不故意做成如美國(guó)專利4,861,660中那樣的不對(duì)稱。
從芯朝外凸起的翼粘附在芯上并且構(gòu)成許多至少部分地包圍芯的螺旋形，尤其是在經(jīng)過(guò)有效加熱后。這些螺旋形之間的節(jié)距在纖維受到拉伸時(shí)可能增加。本發(fā)明纖維具有多個(gè)翼，優(yōu)選3～8，更優(yōu)選5或6個(gè)。采用的翼的數(shù)目可根據(jù)纖維的其他特征和纖維制造及使用條件來(lái)確定。例如，當(dāng)制造單絲時(shí)，可采用5或6個(gè)翼，尤其在較高拉伸比和纖維張力情況下。在此種情況下，翼間距可圍繞著芯足夠密，以保護(hù)彈性體使之，與采用較少翼數(shù)的情況相比，較少與輥筒、導(dǎo)絲器之類接觸并從而較少斷絲，纏輥和磨損。較高牽伸比和纖維張力的效應(yīng)是將纖維壓向輥筒和導(dǎo)絲器的力更大，從而使各個(gè)翼外展并導(dǎo)致彈性體芯與輥筒或?qū)Ыz器相接觸；因此，在高牽伸比和纖維張力的情況下優(yōu)選多于2個(gè)翼。在單絲中，常常優(yōu)選5或6個(gè)翼，以達(dá)到容易制造與較少芯接觸之間的最佳組合。當(dāng)要求復(fù)絲紗時(shí)，可采用少到二或三個(gè)翼，因?yàn)閺椥泽w芯與輥筒或?qū)Ыz器接觸的可能由于其他纖維的存在而減少。
雖然優(yōu)選的是，翼不連續(xù)地包圍著芯以便于制造，但芯也可在其外表面包括介于翼與芯接觸點(diǎn)之間的非彈性體聚合物皮層。圖4表示一種具有皮層16的纖維10。皮層厚度可介于纖維芯最大半徑的約0.5％～約15％。皮層可通過(guò)在芯與翼聚合物之間提供更多接觸點(diǎn)來(lái)促進(jìn)翼與芯之間的粘附，這是一項(xiàng)當(dāng)雙成分纖維中聚合物之間彼此粘附得不很好時(shí)特別有用的特性。皮層還可減少芯與輥筒、導(dǎo)絲器等之間的磨損性接觸，尤其當(dāng)纖維具有少數(shù)翼時(shí)。
本發(fā)明的多翼斷面的芯和/或翼可以是實(shí)心的或者是中空或包括空洞的。在典型情況下，芯和翼都是實(shí)心的。另外，翼可具有任何形狀，例如橢圓、T-、C-或S-形(例如參見(jiàn)圖4)。有用的翼形狀的例子可見(jiàn)諸于美國(guó)專利4,385,886。T-、C-或S-形可能有助于保護(hù)彈性體芯，使之免于接觸導(dǎo)絲器和輥筒，正如上面所述。
總翼聚合物與芯聚合物之間的重量比可有所不同，以提供所要求的性能組合，例如，由芯提供所要求的彈性并由翼聚合物提供其他性能。例如，非彈性體翼聚合物與彈性體芯聚合物的重量比可采用約10/90～約70/30，優(yōu)選約30/70～約40/60。當(dāng)在該纖維不與某種伴隨紗線一起使用(例如，襪類)時(shí)，為達(dá)到使用中的耐用與高伸長(zhǎng)相結(jié)合，通常優(yōu)選翼/芯重量比介于約35/65～約50/50。
如上面所指出的，本發(fā)明纖維的芯可由任何熱塑性彈性體聚合物成形。有用彈性體的例子包括熱塑性聚氨酯、熱塑性聚酯彈性體、熱塑性聚烯烴、熱塑性聚酯酰胺彈性體和熱塑性聚醚酯酰胺彈性體。
有用的熱塑性聚氨酯芯彈性體包括由聚合二醇、二異氰酸酯和至少一種二醇或二胺增鏈劑制備的那些。優(yōu)選二醇增鏈劑，因?yàn)橛伤瞥傻木郯滨サ娜埸c(diǎn)比用二胺增鏈劑制成的熔點(diǎn)低?？捎糜谥苽鋸椥泽w聚氨酯的聚合二醇包括聚醚二醇、聚酯二醇、聚碳酸酯二醇和它們的共聚物。此類二醇的例子包括聚(亞乙基醚)二醇、聚(四亞甲基醚)二醇、聚(四亞甲基-共聚-2-甲基-四亞甲基醚)二醇、聚(乙二醇-共聚-1，4-丁二醇的己二酸酯)二醇、聚(乙二醇-共聚-1，2-丙二醇的己二酸酯)二醇、聚(1，6-己二醇-共聚-2，2-二甲基-1，3-丙二醇的己二酸酯)、聚(3-甲基-1，5-戊二醇的己二酸酯)二醇、聚(3-甲基-1，5-戊二醇的壬酸酯)二醇、聚(2，2-二甲基-1，3-丙二醇的十二烷酸酯)二醇、聚(戊烷-1，5-碳酸酯)二醇和聚(己烷-1，6-碳酸酯)二醇。有用的二異氰酸酯包括1-異氰酸根合-4-[(4-異氰酸根合苯基)甲基]苯、1-異氰酸根合-2-[(4-異氰酸根合-苯基)甲基]苯、異佛爾酮二異氰酸酯、1，6-己烷二異氰酸酯、2，2-雙(4-異氰酸根合苯基)丙烷、1，4-雙(對(duì)-異氰酸根合，α，α-二甲基芐基)苯、1，1’-亞甲基雙(4-異氰酸根合環(huán)己烷)以及2，4-甲苯二異氰酸酯。有用的二醇增鏈劑包括乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、2，2-二甲基-1，3-丙二醇、二甘醇及其混合物。優(yōu)選的聚二醇是聚(四亞甲基醚)二醇、聚(四亞甲基-共聚-2-甲基-四亞甲基醚)二醇、聚(乙二醇-共聚-1，4-丁二醇的己二酸酯)二醇以及聚(2，2-二甲基-1，3-丙二醇的十二烷酸酯)二醇。1-異氰酸根合-4-[(4-異氰酸根合苯基)甲基]苯是優(yōu)選的二異氰酸酯。優(yōu)選的二醇增鏈劑是1，3-丙二醇和1，4-丁二醇。單官能鏈終止劑如1-丁醇之類，可加入其中以控制聚合物的分子量。有用的熱塑性聚酯彈性體包括通過(guò)聚醚二醇與低分子量二醇，例如，分子量小于約250的，與二羧酸或其二酯，例如，對(duì)苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿岫柞?，之間的反應(yīng)制備的聚醚酯。有用的聚醚二醇包括聚(亞乙基醚)二醇、聚(四亞甲基醚)二醇、聚(四亞甲基醚-共聚-2-甲基-四亞甲基醚)二醇[由四氫呋喃與3-甲基四氫呋喃之間的共聚衍生而來(lái)]和聚(亞乙基-共聚-四亞甲基醚)二醇。有用的低分子量二醇包括乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、2，2-二甲基-1，3-丙二醇及其混合物；1，3-丙二醇和1，4-丁二醇是優(yōu)選的。有用的二羧酸包括對(duì)苯二甲酸，任選地與少量間苯二甲酸，及其二酯(例如，＜20mol％)共用。
可用于制造本發(fā)明纖維的芯的有用熱塑性聚酯酰胺彈性體包括美國(guó)專利3,468,975中描述的那些。例如，此類彈性體的制備所用聚酯鏈段可通過(guò)乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、2，2-二甲基-1，3-丙二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、1，10-癸二醇、1，4-二(羥甲基)環(huán)己烷、二甘醇或三甘醇，與丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、2-甲基己二酸、3-甲基己二酸、3，4-二甲基己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸或十二烷二酸或者它們的酯之間的反應(yīng)來(lái)制備。此種聚酯酰胺中的聚酰胺鏈段的例子包括通過(guò)六亞甲基二胺或十二亞甲基二胺與對(duì)苯二甲酸、草酸、己二酸或癸二酸之間的反應(yīng)，以及通過(guò)己內(nèi)酰胺的開(kāi)環(huán)聚合制備的那些。
熱塑性聚醚酯酰胺彈性體如美國(guó)專利4,230,838中描述的那些，也可用于制造該纖維芯。此類彈性體例如可這樣制備先用以下原料制備具有二羧酸鏈端的聚酰胺預(yù)聚物低分子量(例如約300～約15,000)聚己內(nèi)酰胺、聚庚內(nèi)酰胺、聚十二內(nèi)酰胺、聚十一內(nèi)酰胺、聚(11-氨基十一烷酸)、聚(12-氨基十二烷酸)、聚(己二酸1，6-己二醇酯)、聚(壬二酸1，6-己二醇酯)、聚(癸二酸1，6-己二醇酯)、聚(十一烷酸己二醇酯)、聚(十二烷酸己二醇酯)、聚(己二酸1，9-壬二醇酯)之類，與琥珀酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、對(duì)苯二甲酸、十二烷二酸等。該預(yù)聚物隨后可與羥基鏈端的聚醚，例如，聚(四亞甲基醚)二醇、聚(四亞甲基-共聚-2-甲基四亞甲基醚)二醇、聚(亞丙基醚)二醇、聚(亞乙基醚)二醇之類起反應(yīng)。
如上所述，翼可由任何非彈性體或硬聚合物成形。此類聚合物的例子包括非彈性體聚酯、聚酰胺和聚烯烴。
有用的熱塑性非彈性體翼聚酯包括聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)(“2G-T”)及其共聚物、聚(對(duì)苯二甲酸1，3-丙二醇酯)(“3G-T”)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(“4G-T”)和聚(2，6-萘二甲酸乙二醇酯)、聚(對(duì)苯二甲酸1，4-環(huán)己烷二甲醇酯)、聚(丙交酯)、聚(壬二酸乙二醇酯)、聚[2，7-萘二甲酸乙二醇酯]、聚(羥基乙酸)、聚(丁二酸乙二醇酯)、聚(α，α-二甲基丙內(nèi)酯)、聚(對(duì)-羥基苯甲酸酯)、聚(羥基苯甲酸-乙二醇酯)、聚(間苯二甲酸乙二醇酯)、聚(對(duì)苯二甲酸1，4-丁二醇酯)、聚(對(duì)苯二甲酸1，6-己二醇酯)、聚(對(duì)苯二甲酸1，12-十二烷二醇酯)、聚(對(duì)苯二甲酸1，4-環(huán)己烷二甲醇酯)(反式)、聚(1，5-萘二甲酸乙二醇酯)、聚(2，6-萘二甲酸乙二醇酯)、聚(對(duì)苯二甲酸1，4-環(huán)己烷二甲醇酯)(順式)以及聚(對(duì)苯二甲酸1，4-環(huán)己烷二甲醇酯)(反式)。
優(yōu)選的非彈性體聚酯包括聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、聚(對(duì)苯二甲酸1，3-丙二醇酯)和聚(對(duì)苯二甲酸1，4-丁二醇酯)以及它們的共聚物。當(dāng)采用較高熔點(diǎn)聚酯如聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)時(shí)，可在聚酯中加入共聚單體以使得能夠在較低溫度下紡絲。此類共聚單體可包括4～12個(gè)碳原子的線型、環(huán)狀和支化脂族二羧酸(例如，戊二酸)；對(duì)苯二甲酸以外的8～12個(gè)碳原子的芳族二羧酸(例如，間苯二甲酸)；3～8個(gè)碳原子的線型、環(huán)狀和支化脂族二醇(例如，1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇和2，2-二甲基-1，3-丙二醇)；以及4～10個(gè)碳原子的脂族和芳脂族醚二醇(例如，氫醌雙(2-羥乙基)醚)。共聚單體在共聚聚酯中可以約0.5～15mol％的數(shù)量存在。間苯二甲酸、戊二酸、己二酸、1，3-丙二醇和1，4-丁二醇為用于聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)的優(yōu)選共聚單體，因?yàn)樗鼈兩虡I(yè)上易得且便宜。
翼聚酯還可包含少量其他共聚單體，只要這些共聚單體對(duì)纖維性能不具有負(fù)面影響。此類其他共聚單體包括5-磺基間苯二甲酸鈉，用量例如介于約0.2～5mol％?？杉尤敕浅Ｉ倭?，例如約0.1～約0.5重量％，以全部組分為基準(zhǔn)計(jì)，三官能共聚單體，例如偏苯三酸，用以控制粘度。
有用的熱塑性非彈性體翼聚酰胺包括聚(己二酰己二胺)(尼龍6，6)；聚己內(nèi)酰胺(尼龍6)；聚庚內(nèi)酰胺(尼龍7)；尼龍10；聚(12-十二內(nèi)酰胺)(尼龍12)；聚己二酰丁二胺(尼龍4，6)；聚癸二酰己二胺(尼龍6，10)；聚(十二烷二酰己二胺)(尼龍6，12)；十二烷二胺與正十二烷二酸的聚酰胺(尼龍12，12)、由雙(4-氨基環(huán)己基)甲烷和十二烷二酸衍生的PACM-12聚酰胺、30％間苯二甲酸-己二銨鹽與70％己二酸己二銨鹽的共聚酰胺、最高30％雙(對(duì)-酰氨基環(huán)己基)亞甲基與對(duì)苯二甲酸和己內(nèi)酰胺的共聚酰胺、聚(4-氨基丁酸)(尼龍4)、聚(8-氨基辛酸)(尼龍8)、聚(庚二酰庚二胺)(尼龍7，7)、聚(辛二酰辛二胺)(尼龍8，8)、聚(壬二酰壬二胺)(尼龍9，9)、聚(壬二酰癸二胺)(尼龍10，9)、聚(癸二酰癸二胺)(尼龍10，10)、聚[1，10-癸烷二甲酰雙(4-氨基-環(huán)己基)甲烷]、聚(己二酰間苯二甲胺)、聚(癸二酰對(duì)苯二甲胺)、聚(庚二酰2，2，2-三甲基己二胺)、聚(癸二酰哌嗪)、聚(11-氨基十一烷酸)(尼龍11)、聚間苯二甲酰己二胺、聚對(duì)苯二甲酰己二胺和聚(9-氨基壬酸)(尼龍9)、聚己內(nèi)酰胺。共聚酰胺也可使用，例如，聚(己二酰己二胺-共聚-2-甲基戊二胺)，其中六亞甲基部分可占到總二胺衍生部分的約75～90mol％。
有用的聚烯烴包括聚丙烯、聚乙烯、聚甲基戊烯以及一種或多種乙烯或丙烯與其他不飽和單體的共聚物和三元共聚物。例如，包含非彈性體聚丙烯翼和彈性體聚丙烯芯的纖維屬于本發(fā)明范圍內(nèi)；此種纖維是雙組分纖維。
彈性體與非彈性體聚合物的組合可包括聚醚酰胺，例如，聚醚酯酰胺彈性體芯與聚酰胺翼，以及聚醚酯彈性體芯與聚酯翼。例如，翼聚合物可包含尼龍6-6及其共聚物，例如，聚(己二酰己二胺-共聚-2-甲基戊二胺)，其中六亞甲基部分占到約80mol％，任選地混以約1％～約15wt％尼龍-12，而芯聚合物可包含彈性體嵌段的聚醚酯酰胺?！扒抖蔚木勖氧ヵ０贰笔侵妇酆衔锞哂熊涙湺?長(zhǎng)鏈聚醚)，共價(jià)地(由酯基團(tuán))鍵合到硬鏈段(短鏈聚酰胺)上。類似的定義對(duì)應(yīng)于嵌段聚醚酯、嵌段聚氨酯以及諸如此類。尼龍12可改善翼與芯的粘附力，尤其當(dāng)芯主要由PEBAXTM3533SN(Atofina供應(yīng))構(gòu)成時(shí)。另一種優(yōu)選的翼聚合物可包含選自下列的非彈性體聚酯聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)及其共聚物、聚(對(duì)苯二甲酸1，3-丙二醇酯)和聚(對(duì)苯二甲酸1，4-丁二醇酯)；適合與之配合使用的彈性體芯可包含聚醚酯，后者包含選自聚(四亞甲基醚)二醇與聚(四亞甲基-共聚-2-甲基四亞甲基醚)二醇的聚醚二醇，與對(duì)苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿岫柞ヒ约斑x自1，3-丙二醇和1，4-丁二醇的低分子量二醇的反應(yīng)產(chǎn)物。
彈性體聚醚酯芯也可與非彈性體聚酰胺翼配合使用，尤其當(dāng)使用增粘劑時(shí)，正如本文其他地方所描述的。例如，此種纖維的翼可選自(a)聚(己二酰己二胺)及其與2-甲基戊二胺的共聚物和(b)聚己內(nèi)酰胺；而此種纖維的芯可選自(a)聚醚酯酰胺和(b)聚(四亞甲基醚)二醇或聚(四亞甲基-共聚-2-甲基四亞甲基醚)二醇與對(duì)苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿岫柞ヒ约斑x自1，3-丙二醇和1，4-丁二醇的二醇的反應(yīng)產(chǎn)物。
制造上面描述的聚合物的方法是技術(shù)上已知的，且可包括催化劑、助催化劑和鏈支化劑的采用，正如技術(shù)上已知的。
由于芯具有高彈性，故它能夠吸收當(dāng)纖維拉伸并松弛時(shí)附著的翼導(dǎo)致其扭轉(zhuǎn)過(guò)程中的壓縮、扭轉(zhuǎn)和拉伸力。這些力有可能導(dǎo)致翼與芯聚合物的剝離，倘若它們的附著力太弱的話。結(jié)合力可通過(guò)翼與芯組成當(dāng)中一種或多種的選擇或者如前面所描述的皮層的采用和/或采用增強(qiáng)聚合物之一或二者粘附力的添加劑來(lái)提高。添加劑可加入到一個(gè)或多個(gè)翼中，以使每個(gè)翼具有相對(duì)于芯相同或不同的附著力。因此，典型的芯和翼聚合物的選擇應(yīng)保證它們充分相容，以使它們彼此粘合從而在纖維制造和使用期間極少發(fā)生分離。
還有，可在翼和/或芯聚合物中加入添加劑來(lái)改善粘附力，例如，尼龍12，例如，5wt％，以總翼聚合物為基準(zhǔn)，即，聚(12-十二內(nèi)酰胺)，亦稱作“12”或“N12”，由Atofina按商品名Rilsan“AMNO”市售供應(yīng)。還有，馬來(lái)酐衍生物(例如，BynelCXA，杜邦公司的一種注冊(cè)商標(biāo)，或Lotader乙烯/丙烯酸酯/馬來(lái)酐三元共聚物，由Atofina供應(yīng))也可用來(lái)改性聚醚酰胺彈性體，以改善其對(duì)聚酰胺的粘附力。作為另一個(gè)例子，熱塑性線型酚醛樹(shù)脂，例如，HRJ12700(SchenectadyInternational)，數(shù)均分子量介于約400～約5000，可加入到彈性體(共)聚醚酯芯中以改善其與(共)聚酰胺翼的粘附力。線型酚醛樹(shù)脂的用量應(yīng)介于1～20wt％，更優(yōu)選2～10wt％。可用于本發(fā)明的線型酚醛樹(shù)脂的例子包括但不限于，苯酚-甲醛、間苯二酚-甲醛、對(duì)丁基苯酚-甲醛、對(duì)乙基苯酚甲醛、對(duì)己基苯酚-甲醛、對(duì)丙基苯酚-甲醛、對(duì)戊基苯酚-甲醛、對(duì)辛基苯酚-甲醛、對(duì)庚基苯酚-甲醛、對(duì)壬基苯酚-甲醛、雙酚-A-甲醛、萘酚甲醛和松香(特別是部分馬來(lái)酸化的松香)的烷基-(例如，叔丁基-)苯酚改性的酯(例如，季戊四醇酯)。參見(jiàn)批準(zhǔn)的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)09/384,605，申請(qǐng)日1999-08-27，關(guān)于改進(jìn)共聚聚酯彈性體與聚酰胺之間粘附力的技術(shù)的實(shí)施例。
以馬來(lái)酐(“MA”)官能化的聚酯也可用作增粘添加劑。例如，聚(對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)(“PBT”)可通過(guò)在雙螺桿擠塑機(jī)中的自由基接枝來(lái)達(dá)到用MA的官能化，參見(jiàn)J.M.Bhattacharya，《PolymerInternational(2000-08)，498，pp.860～866，文中還報(bào)道，生成少數(shù)重量百分?jǐn)?shù)的PBT-接枝-MA作為(分別)由聚(對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)與尼龍66和聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)與尼龍66組成的二元共混物的相容劑的應(yīng)用。例如，此種添加劑可用來(lái)更牢固地將本發(fā)明纖維的(共)聚酰胺翼粘附到(共)聚醚酯芯上。
本發(fā)明中使用的聚合物和制成的纖維、紗線和制品可包含傳統(tǒng)添加劑，可在聚合過(guò)程期間加入，或者加入到制成的聚合物或制品中，并可對(duì)改善聚合物或纖維的性能做出貢獻(xiàn)。這些添加劑的例子包括抗靜電劑、抗氧化劑、抗微生物劑、耐焰劑、染料、光穩(wěn)定劑、聚合催化劑和各種助劑、增粘劑、去光劑(delustrants)如二氧化鈦、消光劑(matting agents)和有機(jī)磷酸酯。
其他可施加到纖維上的添加劑，例如在紡絲期間和/或牽伸過(guò)程中，包括抗靜電劑、滑爽劑、增粘劑、親水劑、抗氧化劑、抗微生物劑、耐焰劑、潤(rùn)滑劑和它們的組合。另外，這些附加添加劑可在方法的各種不同步驟期間加入，正如技術(shù)上已知的那樣。
本發(fā)明纖維可呈連續(xù)長(zhǎng)絲形式(復(fù)絲紗或單絲)或者短纖維(包括，例如，纖維束或短纖維紡制紗)。本發(fā)明的牽伸纖維可具有約1.5～約60的單絲旦數(shù)(約1.7～67分特)。典型地，本發(fā)明具有聚酰胺翼的全牽伸纖維具有約1.5～3.0g/dtex(克/分特)的強(qiáng)度；而具有聚酯翼的纖維，則具有約1～2.5g/dtex，具體隨翼/芯比而定。制成的本發(fā)明纖維的煮沸后伸長(zhǎng)可至少為約20％，優(yōu)選至少約40％，以改善最終服裝的舒適和貼身。
雖然上面的描述集中在當(dāng)纖維具有基本徑向?qū)ΨQ斷面時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，但此種對(duì)稱，盡管常常是希望的，在以下情況下卻不是本發(fā)明的實(shí)施方案所要求的(a)可拉伸合成聚合物纖維具有至少約20％煮沸后收縮且要求小于約10％伸長(zhǎng)便可基本拉直纖維；(b)可拉伸合成聚合物纖維包含含有彈性體聚合物的軸向芯以及多個(gè)附著在芯上的含有非彈性體聚合物的翼，其中芯在其外表面包括在翼與芯接觸點(diǎn)之間的非彈性體聚合物的皮層；(c)可拉伸合成聚合物纖維包含含有彈性體聚合物的軸向芯以及多個(gè)附著在芯上的含有非彈性體聚合物的翼，其中芯具有基本圓形或規(guī)則多邊形斷面；或者(d)可拉伸合成聚合物纖維包含含有彈性體聚合物的軸向芯以及多個(gè)附著在芯上的含有非彈性體聚合物的翼，其中至少一個(gè)翼具有T、C或S形狀。
可制作、使用按照這四個(gè)實(shí)施方案的纖維并可借以提供本文所描述的一項(xiàng)或多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。
當(dāng)制成包含多根纖維的紗線時(shí)，纖維可具有任何希望的纖維支數(shù)和任何希望的單絲旦數(shù)(dpf)，并且彈性體與非彈性體聚合物的比例可從一根纖維到另一根彼此不同。復(fù)絲紗可包含許多不同纖維，例如，2～100根纖維。另外，包含本發(fā)明纖維的紗線可具有某一范圍的單纖維線密度并且也可包含非本發(fā)明的纖維。
本發(fā)明合成聚合物纖維可按照已知方式制成織物，包括采用機(jī)織、經(jīng)編、緯編(包括圓機(jī))針織，或者襪類針織。此種織物具有優(yōu)異伸長(zhǎng)和回復(fù)能力。該纖維可用于紡織品和織物，例如，裝飾織物，以及服裝(包括女性內(nèi)衣和襪類)，以制成服裝的全部或一部分，包括狹幅織物(花邊)。服裝，例如，采用本發(fā)明纖維和紗線制造的襪類和織物，據(jù)發(fā)現(xiàn)平滑、質(zhì)輕并且非常均一(“無(wú)花點(diǎn)”)，具備優(yōu)良伸長(zhǎng)和回復(fù)性能。
另外，按照本發(fā)明，提供一種用于紡制連續(xù)聚合物纖維的熔融紡絲方法。該方法將結(jié)合著圖5加以描述，該圖是可用于制造本發(fā)明纖維的設(shè)備示意圖。然而，要知道，其他設(shè)備也可使用。本發(fā)明方法包括讓包含彈性體聚合物的熔體穿過(guò)紡絲板成形為多根可拉伸合成聚合物纖維，它們包括含有彈性體聚合物的軸向芯和多個(gè)附著在芯上并含有非彈性體聚合物的翼。參見(jiàn)圖5，熱塑性硬聚合物進(jìn)料(未畫(huà)出)從20引入到重疊板紡絲組件35中，同時(shí)熱塑性彈性體聚合物進(jìn)料(未畫(huà)出)從22引入到重疊板紡絲組件35中。預(yù)結(jié)合和后結(jié)合紡絲板組件均可采用。兩種聚合物從具有設(shè)計(jì)成產(chǎn)生要求斷面的紡絲孔的重疊板紡絲組件35中以未牽伸絲40的形式擠出。本發(fā)明方法還包括在絲束離開(kāi)紡絲板之后將它們驟冷以使纖維冷卻，以任何已知的方式，例如借助圖5中的冷空氣50。任何合適的驟冷方法均可采用，例如側(cè)吹風(fēng)或徑向流動(dòng)風(fēng)。
絲束任選地采用已知技術(shù)以整理劑如硅油，任選地輔以硬脂酸鎂，在圖5所示的上油輥60處進(jìn)行處理。驟冷后，這些絲束接著進(jìn)行牽伸，以使它們表現(xiàn)出至少約20％煮沸后伸長(zhǎng)。絲束可在至少一個(gè)牽伸步驟中接受牽伸，例如在喂絲輥80(它可以150～1000m/min運(yùn)轉(zhuǎn))和牽伸輥90之間，如圖5示意地表示的，結(jié)果形成牽伸絲100。牽伸步驟可與紡絲偶聯(lián)，從而制造出全牽伸紗，或者，若要求部分取向紗的話，按照分開(kāi)進(jìn)行的方法，紡絲與牽伸之間有一定時(shí)間延遲。牽伸也可在長(zhǎng)絲卷繞成經(jīng)紗的同時(shí)完成；即本領(lǐng)域技術(shù)人員所謂的“牽伸整經(jīng)”?？少x予絲束任何要求的牽伸比(只要不因斷絲而影響加工的進(jìn)行)；例如，全取向紗可通過(guò)約3.0～4.5倍的牽伸比制成；部分取向紗通過(guò)約1.2～3.0倍的牽伸比制成。這里，牽伸比是牽伸輥90的圓周速度除以喂絲輥80的圓周速度。牽伸可在約15～100℃，典型值約15～40℃進(jìn)行。
牽伸絲100任選地可部分地松弛，例如在圖5中110處借助水蒸汽。任何程度熱松弛皆可在紡絲期間實(shí)施。松弛得越多，長(zhǎng)絲的彈性越大，在下游操作中的收縮越少。經(jīng)如下所述松弛之后的最終牽伸絲可具有至少約20％煮沸后伸長(zhǎng)。優(yōu)選令剛紡出的絲束熱松弛約1～35％，以牽伸絲長(zhǎng)度為基準(zhǔn)，然后再將其卷繞起來(lái)，以使它能夠作為典型硬紗操作。
該驟冷、牽伸并任選地松弛過(guò)的長(zhǎng)絲，隨后可在圖5的卷繞機(jī)130處以200～約3500m/min，最高4000m/min的速度卷繞收集?；蛘?，倘若紡制并驟冷的是復(fù)絲，則纖維可集束并任選地接受交絡(luò)處理，然后再于卷繞機(jī)130上以例如最高4000m/min，例如以約200～約3500m/min的速度范圍卷繞。單絲與復(fù)絲紗可在圖5的卷繞機(jī)130上按照相同方式卷繞。在復(fù)絲紡出并驟冷之后，絲束可集束并任選地交絡(luò)處理，然后再按照本技術(shù)領(lǐng)域的通常做法卷繞。
牽伸后的任何時(shí)刻，雙成分長(zhǎng)絲皆可在完全松弛的情況下進(jìn)行干-或濕-熱處理，以發(fā)展出所要求的伸長(zhǎng)和回復(fù)性能。此種松弛可在長(zhǎng)絲生產(chǎn)期間完成，例如在上面描述的松弛步驟期間，或者在長(zhǎng)絲已經(jīng)結(jié)合到紗線或織物中以后，例如，在煮練、染色之類的處理期間。以纖維或紗線形式的熱處理可采用，例如，熱輥或熱箱或噴射-網(wǎng)(jet-screen)膨化步驟來(lái)實(shí)施。優(yōu)選的是，此種松弛熱處理能夠在纖維處于紗線或織物中以后實(shí)施，以使得在此之前它可以像非彈性體纖維一樣加工；然而，若希望的話，它也可以先熱處理并完全松弛，接著以高伸長(zhǎng)纖維形式卷繞。為使最終織物達(dá)到較大均一性，纖維可均一地?zé)崽幚砗退沙凇崽幚?松弛溫度可介于約80℃～約120℃，若加熱介質(zhì)為干燥空氣的話；約75℃～約100℃，當(dāng)加熱介質(zhì)是熱水時(shí)；以及約101℃～約115℃，當(dāng)加熱介質(zhì)是超計(jì)大氣壓壓力水蒸汽時(shí)(例如，在壓熱釜中)。溫度不足可能導(dǎo)致很少或沒(méi)有熱處理效果，而溫度過(guò)高，可能會(huì)使彈性體芯聚合物熔融。熱處理/松弛步驟通?？稍跀?shù)秒鐘內(nèi)完成。
如上所述，紡絲孔具有對(duì)應(yīng)于本發(fā)明纖維要求斷面的式樣，如上所述，或者適合產(chǎn)生其他雙成分或雙組分纖維。紡絲孔可采用任何合適的方法切割，例如，采用激光打孔，正如美國(guó)專利5,168,143中所述，鉆孔，電火花加工(EDM)和沖孔，正如本技術(shù)領(lǐng)域已知的。紡絲孔可利用激光束切割，以達(dá)到對(duì)本發(fā)明纖維斷面對(duì)稱性的良好控制。紡絲孔可具有任何適當(dāng)尺寸并可切割成連續(xù)(預(yù)結(jié)合)或不連續(xù)(后結(jié)合)的。不連續(xù)紡絲孔可通過(guò)沿某種圖案鉆出許多小孔來(lái)獲得，該圖案將容許聚合物在紡絲板面以下合并并形成本發(fā)明的多翼斷面。
例如，本發(fā)明長(zhǎng)絲可采用如圖6、6A、6B和6C中所示預(yù)結(jié)合紡絲組件制造。在圖6中，給出如圖5所示的重疊板紡絲組件的側(cè)視圖，聚合物沿著箭頭F的方向流動(dòng)。紡絲組件中的第一板是包含聚合物熔體池并具有傳統(tǒng)式樣的板D。板D坐落在計(jì)量板C(斷面圖如圖6C所示)上，后者又坐落在任選的分配板B(斷面圖如圖6B所示)上，后者又坐落在紡絲板A(斷面圖如圖6A所示)上，后者由紡絲組件底板E支撐。計(jì)量板C與計(jì)量板底下的分配板B對(duì)齊并接觸；分配板在紡絲板A上面并與之對(duì)齊和接觸；紡絲板A雖開(kāi)有細(xì)小通孔但缺乏實(shí)質(zhì)性錐口孔；紡絲板又與紡絲板底板(E)對(duì)齊并接觸，后者的孔大于紡絲孔。對(duì)齊的情況是這樣的，喂入到計(jì)量板C中的聚合物可穿過(guò)分配板B、紡絲板A和紡絲板底板E，從而形成纖維。熔體匯集板D，是一種常規(guī)板，用于給計(jì)量板供料。聚合物熔體匯集板D和紡絲組件底板E的厚度和剛度足夠大，以致它們可牢度地彼此相對(duì)地壓緊，從而防止聚合物從紡絲組件的重疊板之間泄漏。板A、B和C足夠薄，因此這些細(xì)孔可用激光方法切割。優(yōu)選的是，紡絲組件底板(E)中的孔為喇叭形，例如呈約45°～60°角，以讓初生纖維不接觸其孔邊緣。還優(yōu)選的是，當(dāng)要求聚合物預(yù)結(jié)合時(shí)，不同的聚合物可在纖維成形之前彼此接觸(預(yù)結(jié)合)小于約0.30cm，一般小于0.15cm，以使計(jì)量板C、任選的分配板D和紡絲板設(shè)計(jì)E所預(yù)期的斷面形狀能更精確地表現(xiàn)在纖維中。纖維斷面的更精確的規(guī)定也可借助于按照美國(guó)專利5,168,143所描述的板中開(kāi)孔方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中，來(lái)自固態(tài)激光器的多模式光束被還原為基本單模式光束(例如，TM00模式)并聚焦在直徑小于100μm的點(diǎn)和金屬板上方0.2～0.3mm處。產(chǎn)生的熔融金屬由與激光束同軸流動(dòng)的帶壓流體從金屬板下表面趕出。最上面的分配板頂面到紡絲板面的距離可縮短到小于約0.30cm。
為制造具有任何數(shù)目對(duì)稱分布翼聚合物部分的絲，在每一塊板中將采用相同數(shù)目對(duì)稱排列的細(xì)孔。例如，在圖6A中，紡絲板A被表示為在垂直于圖5重疊板紡絲組件的平面內(nèi)的視圖。圖6A中的板A由6個(gè)與中心圓紡絲孔142相連、對(duì)稱排列的翼紡絲孔140組成。每個(gè)翼紡絲孔140可具有不同寬度144和146。圖6B表示出互補(bǔ)的分配板B，它具有的分配孔150從孔端152到連接分配孔與中心圓孔156的任選狹縫154之間呈錐形。圖6C表示計(jì)量板C，包括用于翼聚合物的計(jì)量孔160和用于芯聚合物的中心計(jì)量孔162。聚合物熔體匯集板D可具有本技術(shù)領(lǐng)域已知的任何傳統(tǒng)式樣。紡絲組件底板E具有通孔，這些孔足夠大并且朝外漸擴(kuò)(例如沿45～60°)以遠(yuǎn)離新生絲束的路徑，使得絲束不觸及孔壁，如圖5和6中側(cè)視圖所示。重疊板紡絲組件，紡絲板A～D彼此對(duì)齊，使得芯聚合物從聚合物熔體匯集板D，穿過(guò)計(jì)量板C的中心計(jì)量孔162并穿過(guò)6個(gè)小紡絲孔164，穿過(guò)分配板B的中心圓紡絲孔156，穿過(guò)紡絲組件板A的中心圓紡絲孔142并經(jīng)過(guò)紡絲組件底板E的大喇叭口孔流出。與此同時(shí)，翼聚合物從聚合物熔體匯集板D穿過(guò)計(jì)量板C的翼聚合物計(jì)量孔160，穿過(guò)分配板B的分配孔150(其中若存在任選的狹縫154，于是這兩種聚合物在此首次彼此接觸)，穿過(guò)紡絲板A的翼聚合物紡絲孔140，并最后經(jīng)過(guò)紡絲組件底板E中的孔流出。
本發(fā)明紡絲組件可用于多種合成聚合物的熔融擠出以生產(chǎn)纖維。在本發(fā)明的紡絲組件中，聚合物可直接喂入到紡絲孔中，因?yàn)榧徑z板沒(méi)有實(shí)質(zhì)的錐口孔(substantial counterbore)。所謂沒(méi)有實(shí)質(zhì)的錐口孔是指，任何存在的錐口孔的長(zhǎng)度(包括連接大量紡絲孔的任何凹陷部分)皆小于紡絲孔長(zhǎng)度的約60％，優(yōu)選小于約40％。多組分聚合物流股從紡絲板的成纖紡絲孔背面入口直接計(jì)量進(jìn)入特定點(diǎn)，消除了多個(gè)聚合物流股在距離進(jìn)入紡絲孔尚有相當(dāng)一段時(shí)間(或距離)就在進(jìn)料通道內(nèi)合并時(shí)，正如一般情況那樣，所出現(xiàn)的聚合物遷移問(wèn)題。
可能有用的是，將兩塊板的功能合并到一塊中，具體做法可采用在單一一塊板的一面或兩面上做成凹槽，并借助適當(dāng)?shù)耐走B接凹槽。例如，可在紡絲板的上游側(cè)切割出凹陷、溝槽和下沉(例如，采用電火花加工)，并讓它們起到分配通道、淺溝、非實(shí)質(zhì)性錐口孔等作用。
各種各樣包含二或更多種聚合物的纖維可利用本發(fā)明紡絲組件制成。例如，本文沒(méi)有公開(kāi)和/或要求保護(hù)的其他雙成分纖維和雙組分纖維也可以這樣制造，包括美國(guó)專利4,861,660、3,458,390和3,671,379中公開(kāi)的斷面。制成的纖維斷面例如可以是并列、偏心皮芯、同心皮芯、翼-和-芯、翼-和-皮-和-芯以及諸如此類。另外，本發(fā)明紡絲組件還可用來(lái)紡制可分裂或非-可分裂纖維。
在圖7中，表示出如圖5所示紡絲組件重疊板的側(cè)視圖，其中聚合物沿著箭頭方向流動(dòng)。此種組件的用法作為例子在下面的實(shí)例6中做了說(shuō)明。紡絲組件中的第一板是包含聚合物熔體池的板D。該板具有本技術(shù)領(lǐng)域已知的傳統(tǒng)式樣并包含分別用于引入非彈性體翼和皮層聚合物以及彈性體聚合物的通道20和22。板D坐落在計(jì)量板H上，后者叉坐落在分配板G上，后者又坐落在紡絲板F上，后者又坐落在板C上，后者又坐落在板B上，后者又坐落在紡絲板或板A上，后者由紡絲組件底板E支撐。聚合物熔體匯集板D和紡絲組件底板E的厚度和剛度足夠大，以致它們可牢度地彼此相對(duì)壓緊，從而防止聚合物從紡絲組件的重疊板之間泄漏。所有其他板足夠薄，因此紡絲孔可用激光方法切割。圖7A～7C和圖7F～7H代表可用于制造圖5斷面視圖所代表的本發(fā)明某些纖維的替換重疊板紡絲組件的平面視圖。彈性體芯聚合物與非彈性體翼和皮層聚合物在圖7A～7C和圖7F～7H中的接合是利用大致類型與圖6側(cè)視圖所示相同的預(yù)結(jié)合紡絲組件實(shí)現(xiàn)的。在該替換的重疊板紡絲組件中，雖然也采用紡絲組件底板E、紡絲板A和聚合物熔體匯集板D，但用了5塊板替代分配板B和計(jì)量板C。穿透紡絲板A，如圖7A所示，切割出翼紡絲孔210，中心芯聚合物和皮層聚合物孔214以及連接狹縫212。板B，如圖7B所示，貫通地切割出翼紡絲孔220和中心芯聚合物和皮層聚合物孔222，分別對(duì)中地位于紡絲板A的上方。在板B上方對(duì)中地放置著板C，如圖7C所示，其上貫通地切割出錐形翼和皮層聚合物紡絲孔230，中心芯聚合物和皮層聚合物孔232。板234的環(huán)狀部分依然連接著板。在板C的上方對(duì)中地放置著板F，如圖7F所示，其中貫通地切割出翼紡絲孔240，和中心芯聚合物和皮層聚合物孔242。在板F上方對(duì)中地放置著板G，如圖7G所示，貫通地切割出翼紡絲孔250，錐形翼聚合物和皮層聚合物孔252，以及中心芯聚合物孔254。在板G上方對(duì)中地放置著板H，如圖7H所示，貫通地切割出翼聚合物紡絲孔260、翼聚合物和皮層聚合物孔262，和中心芯聚合物孔264。
本發(fā)明將利用下列非限定性實(shí)施例來(lái)說(shuō)明。下面的試驗(yàn)方法曾在試驗(yàn)方法術(shù)語(yǔ)煮沸后伸長(zhǎng)，在技術(shù)上與以下術(shù)語(yǔ)通用“％伸長(zhǎng)(伸長(zhǎng)百分?jǐn)?shù))”、“可回復(fù)伸長(zhǎng)”、“可回復(fù)收縮”和“潛在卷曲”。術(shù)語(yǔ)“不可回復(fù)收縮”與以下術(shù)語(yǔ)通用“％收縮”、“表觀收縮”和“絕對(duì)收縮”。
實(shí)施例中制備的纖維的伸長(zhǎng)性能(煮沸后伸長(zhǎng)、煮沸后收縮和煮沸后伸長(zhǎng)回復(fù))按如下方法測(cè)定。5000旦(5550dtex(分特))的絞紗卷繞在54英寸(137cm)紗框上。成圈的絞紗兩側(cè)都包括在總旦數(shù)中。分別量取2g重物(長(zhǎng)度CB)和1000g重物(0.2g/旦)(長(zhǎng)度LB)下的初始絞紗長(zhǎng)度。絞紗被置于95℃水中處理30min(“煮沸”)，測(cè)定2g重物(長(zhǎng)度CA初始)和1000g重物(長(zhǎng)度LA初始)下的初始(煮沸后)長(zhǎng)度。測(cè)定了1000g重物下的長(zhǎng)度之后，再測(cè)定30秒后(長(zhǎng)度CA30s)和2小時(shí)后(長(zhǎng)度CA2h)2g重物下的長(zhǎng)度。煮沸后收縮按照100×(LB-LA)/LB來(lái)計(jì)算。煮沸后伸長(zhǎng)百分率按照100×(LA-CA@30s)/CA@30s算出。煮沸后伸長(zhǎng)回復(fù)按照100×(LA-CA2h)/(LA-CA初始)算出。
按以下程序進(jìn)行20％和35％可用伸長(zhǎng)(available stretch)下的卸載力試驗(yàn)。制備煮沸后的5000(5550分特)總旦數(shù)雙成分纖維絞紗。成圈絞紗的兩側(cè)都包括在總旦數(shù)中。Instron抗張?jiān)囼?yàn)機(jī)(Canton，MA)在21℃和65％相對(duì)濕度條件下使用。將絞紗放在試驗(yàn)機(jī)夾具中、二夾具之間隔距3英寸(76mm)。試驗(yàn)機(jī)完成3次“拉伸-并-松弛(加載-并-卸載)”的周期，每個(gè)加載周期具有最大500g力(0.2克/旦)，然后測(cè)定第三次卸載周期的力。測(cè)定在第三卸載周期的20％和35％可用伸長(zhǎng)時(shí)的有效旦數(shù)(也就是，試驗(yàn)伸長(zhǎng)狀態(tài)下的實(shí)際線密度)。“20％和35％可用伸長(zhǎng)”是指，該絞紗在第三周期中已從500g力分別松弛了20％和35％。以毫克/有效旦(mg/旦)為單位記錄20％和35％可用伸長(zhǎng)時(shí)的卸載力。
纖維的翼與芯的剝離(脫離)是這樣測(cè)定的，首先在1.25m紗框上卷繞5000旦(5550分特)絞紗(絞紗尺寸包括所成圈的兩側(cè))。絞紗在壓熱釜中、102℃水蒸汽條件下處理30min。從絞紗中選擇20cm長(zhǎng)度單根纖維并對(duì)折一次。所形成的圈的絲頭用膠粘帶在下邊粘貼在一起，粘貼好的絲圈垂直懸掛在鉤子上。1克/旦(25旦的絲圈懸掛50g)的重物被固定在絲圈的下(膠粘帶粘貼的)端。抬起重物至絲圈變松，然后再緩慢放下以拉伸絲圈，直至施加上全部重量。經(jīng)過(guò)10個(gè)這樣的周期之后，在放大的情況下查看絲圈的剝離情況并評(píng)級(jí)。3個(gè)樣品按如下評(píng)級(jí)0＝無(wú)翼/可見(jiàn)芯沿纖維剝離1＝在一個(gè)或多個(gè)結(jié)的拐彎處觀察到輕微剝離2＝在纖維抵住懸吊鉤子摩擦處觀察到剝離3＝邊緣出現(xiàn)剝離(呈小圈，以及僅在少數(shù)點(diǎn)處)4＝小毛圈，表明沿整個(gè)纖維剝離5＝大范圍剝離(沿纖維全長(zhǎng)到處是大圈)將3個(gè)樣品的結(jié)果平均。
測(cè)定R1和R2在纖維斷面的顯微照片上做出兩個(gè)圓，一個(gè)圓(R1)是包圍芯聚合物的大致最外范圍的外接圓，另一個(gè)圓(R2)是翼聚合物部分的大致最內(nèi)程度的內(nèi)接圓。
實(shí)例1A采用如圖5所示設(shè)備紡出具有對(duì)稱六翼斷面的本發(fā)明雙成分纖維，基本如圖1所示。單纖維40采用紡絲板35和265℃的紡絲溫度紡制。從圖5的20處，一種按常規(guī)制備并具有約45～60的相對(duì)粘度的熔融尼龍聚合物被引入到紡絲組件30中。形成雙成分長(zhǎng)絲的翼部分的該尼龍聚合物是聚(己二酰1，6-己二胺-共聚-2-甲基-1，5-戊二胺)，其中六亞甲基部分以80mol％存在(6/MPMD(80/20)-6)，其中加入了5wt％以總翼聚合物為基準(zhǔn)計(jì)，尼龍12(聚(12-十二內(nèi)酰胺))(亦稱作“12”和“N12”)(Rilsan“AMNO”，Atofina供應(yīng))。尼龍12加入的作用在于促進(jìn)翼-芯粘附。翼部分占纖維的45wt％。第二聚合物，構(gòu)成纖維的芯，從22引入到圖5的紡絲組件30中。芯聚合物是彈性體嵌段聚醚酯酰胺(PEBAXTM3533SN，Atofina供應(yīng)；撓曲模量2800psi(19,300kPa))并按體積計(jì)量加入以生產(chǎn)芯，占雙成分纖維的55wt％。
預(yù)結(jié)合紡絲組件30由圖6中標(biāo)為A～E的重疊板組成。紡絲孔貫通0.015英寸(0.038cm)厚不銹鋼紡絲板A切割，成為圍繞對(duì)稱中心以60°對(duì)稱排列的6個(gè)翼，方法按美國(guó)專利5,168,143所述。如圖6A所示，每個(gè)翼紡絲孔140為直線孔，長(zhǎng)軸中心線穿過(guò)對(duì)稱中心并具有從尖端到中心圓紡絲孔142(直徑0.012英寸
)圓周0.049英寸(0.124cm)的長(zhǎng)度，半徑的原點(diǎn)與對(duì)稱中心為同一點(diǎn)。在紡絲孔的進(jìn)口沒(méi)有錐口孔。從尖端起到0.027英寸(0.069cm)這段翼長(zhǎng)度144的寬度為0.0042英寸(0.0107cm)；其余0.022英寸(0.056cm)的長(zhǎng)度146的寬度是0.0032英寸(0.0081cm)。每個(gè)翼在尖端切割成半徑為半寬度的圓。0.015英寸(0.038cm)厚的分配板B與紡絲板A對(duì)齊，使得其分配孔與紡絲板A中的紡絲孔相適配。板B的六個(gè)翼紡絲孔為0.094英寸(0.239cm)長(zhǎng)和0.020英寸(0.051cm)寬，并且其翼尖制成半徑為其寬度一半的圓頭。如圖6B所示，分配板B的六個(gè)翼紡絲孔150每一個(gè)漸縮至圓形(0.006英寸
直徑)開(kāi)口端156，然后以0.013英寸(0.033cm)長(zhǎng)和0.0018英寸(0.0046cm)長(zhǎng)的狹縫154延伸至中心孔156。中心孔156在該板中的直徑是0.0125英寸(0.032cm)。狹縫154連接中心孔與每個(gè)翼分配孔的一端。計(jì)量板C為0.010英寸(0.025cm)厚(參見(jiàn)圖6C)。每計(jì)量孔對(duì)中地布置在分配板B翼長(zhǎng)軸中心線上方或者在對(duì)稱中心的上方。中心計(jì)量孔152和每個(gè)翼的一個(gè)孔160直徑都是0.010英寸(0.025cm)；孔160的中心距離孔162的中心0.120英寸(0.305cm)。向中心計(jì)量孔喂入的是過(guò)濾的熔融彈性體聚合物，它來(lái)自傳統(tǒng)熔體匯集板D(參見(jiàn)圖6)并形成最終纖維內(nèi)的芯要素。板C的外面6個(gè)計(jì)量孔喂入的是非彈性體聚合物，來(lái)自熔體匯集板D，將成為聚合物翼。紡絲組件底板E中的大孔(典型地，0.1875英寸(0.4763cm)直徑)(參見(jiàn)圖6)，與紡絲板A中的紡絲孔對(duì)齊并以45°錐角擴(kuò)大。紡絲板A、分配板B和計(jì)量板C被夾在熔體匯集板D與紡絲組件底板E之間。就典型而言，板E為0.2～0.5英寸(0.4～1.3cm)厚；板D為0.02～0.03英寸(0.05～0.08cm)厚。
初生的單絲40(參見(jiàn)圖5)在流動(dòng)空氣50的作用下冷卻至固化，并在60處施涂包含硅油和硬脂酸金屬鹽的整理劑(約5wt％，以纖維為基準(zhǔn))。纖維繼續(xù)前進(jìn)到喂絲輥80與牽伸輥90之間的牽伸區(qū)，其中在每個(gè)輥上各纏繞幾圈。牽伸輥90的速度是喂絲輥80的4倍，以達(dá)到4倍的牽伸比；后者的速度是350m/min。隨后，纖維在腔110內(nèi)接受6psi(0.87kPa)水蒸汽的處理；卷繞機(jī)130以比牽伸輥90低20％的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，以使纖維得到部分(20％)松弛，借此減少最終纖維的收縮。牽伸并部分松弛的纖維120在卷繞機(jī)130上卷繞并具有27旦(30分特)的線密度。
實(shí)例1B采用如圖5所示設(shè)備紡出具有10根纖維的雙成分紗線，每根纖維具有6個(gè)由尼龍6-12(聚(十二烷酰己二胺))(特性粘度1.18)，Zytel158，美國(guó)杜邦公司的商品名，撓曲模量為295,000psi(2百萬(wàn)kPa)構(gòu)成的徑向?qū)ΨQ翼，和PEBAXTM3533SA的芯，采用的方法與實(shí)例1A中的基本相同，所不同的是紡絲板溫度是240℃，分配板B沒(méi)有狹縫154，施加4wt％聚醚酯為主要成分的整理劑，而不是實(shí)例1A中施加的整理劑，牽伸比是3.75倍，紗線松弛15％。牽伸并部分松弛的紗線具有80旦(88分特)的線密度。制成纖維的斷面顯微照片示于圖8。
實(shí)例1C按照類似于實(shí)例1A的方法制備一種10根絲組成的本發(fā)明雙成分紗線，每根絲具有5個(gè)由聚(對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)(4G-T)(Crastin型號(hào)6129，杜邦公司注冊(cè)商標(biāo)；350,000psi撓曲模量(2.4百萬(wàn)kPa))組成的徑向?qū)ΨQ翼，并具有HYTREL(杜邦公司注冊(cè)商標(biāo))3078彈性體聚醚酯芯，不同的是每塊板具有5個(gè)相距72°對(duì)稱排列的翼聚合物供應(yīng)孔；計(jì)量板C具有額外的一組孔，在翼的中心線上每個(gè)翼一個(gè)；該4G-T翼不具有內(nèi)聚添加劑；采用4wt％含如同美國(guó)專利4,999,120中描述的含聚硅氧烷整理劑以替代實(shí)例1A中施加的整理劑；喂絲輥速度為250m/min；牽伸比是3.6倍；松弛用蒸汽壓力是20psi(2.9kPa)。牽伸并部分松弛的紗線具有150旦(165分特)的線密度。
關(guān)于在計(jì)量板C的翼中心線上每個(gè)翼一個(gè)的額外一組孔，每孔為0.005英寸(0.013cm)直徑，并距離孔的對(duì)稱中心0.0475英寸(0.121cm)。然而，該額外的孔不由熔體匯集板D供應(yīng)熔融聚合物。
在實(shí)例1A～C中制備的紗線，就它們的煮沸后伸長(zhǎng)、煮沸后收縮和煮沸后伸長(zhǎng)回復(fù)，做了比較。試驗(yàn)程序是，首先制備卷繞在54英寸(137cm)紗框上的5000旦(5550分特)絞紗。成圈絞紗的兩側(cè)包括在總旦數(shù)中。用一種輕的和一種重的重物分別測(cè)定初始絞紗長(zhǎng)度并記錄到以下測(cè)定結(jié)果CB＝加2g重物測(cè)定的絞紗長(zhǎng)度LB＝加1000g重物(0.2克/旦)測(cè)定的絞紗長(zhǎng)度。
熱水處理，或“煮沸”，即，將絞紗放在95℃水中浸泡30min之后測(cè)定下列初始和最終長(zhǎng)度CA(初始)＝加2g重物，測(cè)定的處理后絞紗長(zhǎng)度LA＝加1000g重物(0.2克/旦)，測(cè)定的處理后絞紗長(zhǎng)度。
CA(30s)＝在從LA測(cè)定后取下1000g重物并加載上2g重物之后，30秒時(shí)測(cè)定的絞紗長(zhǎng)度CA(2h)＝LA測(cè)定后加上2g重物2小時(shí)測(cè)定的絞紗長(zhǎng)度這些測(cè)定結(jié)果按如下公式用于計(jì)算紗線特性煮沸后伸長(zhǎng)百分?jǐn)?shù)＝10×(LA-CA@30s)/CA@30s煮沸后收縮＝100×(LB-LA)/LB煮沸后回復(fù)百分?jǐn)?shù)＝100×(LA-CA@2h)/(LA-CA@初始)表1所載實(shí)例1A～1C紗線的煮沸后收縮、煮沸后伸長(zhǎng)百分率和伸長(zhǎng)回復(fù)的紗線性質(zhì)，都適合襪類和服裝應(yīng)用。
表1

實(shí)例2用實(shí)例1A中制備的4根纖維編織(針織)透明輕薄襪腿毛坯。采用一種四吃線襪機(jī)(Lanoti 400型，402號(hào)針)。纖維按商業(yè)褲襪采用的典型四路進(jìn)線，每橫列平針襪腿組織編織。長(zhǎng)絲是直接從性狀如同“硬”紗線似的，也就是不帶彈性體特性的卷繞絲餅上進(jìn)行針織的。這四路長(zhǎng)絲直接通過(guò)筒子架導(dǎo)絲器獨(dú)立地喂入到機(jī)器針中的，其中每個(gè)導(dǎo)絲器具有通常襪機(jī)非彈性體紗線采用的典型傳統(tǒng)跳動(dòng)環(huán)松緊調(diào)節(jié)器。該襪腿毛坯是，在大腿處采用700rpm，并在踝部用800rpm編織的。每種毛坯編織約2min，包括標(biāo)準(zhǔn)尼龍-氨綸褲襪款式中的腿部。
褲襪的毛坯尺寸按傳統(tǒng)方式調(diào)節(jié)以滿足標(biāo)準(zhǔn)尺寸規(guī)格。接著，襪腿毛坯接受熱處理以激活雙成分纖維中的潛在伸長(zhǎng)特性。這用兩種方法之一來(lái)完成。在一種方法中，褲襪毛坯放在布袋中并在室溫水浴中攪動(dòng)。水浴以水蒸汽加熱在45min內(nèi)升高至85℃，然后在攪拌下用室溫水冷卻。裝在袋內(nèi)的毛坯經(jīng)離心脫水并在100℃烘箱內(nèi)干燥。在另一種方法中，毛坯利用大氣壓壓力的蒸汽通過(guò)滾筒汽蒸而收縮。在二者任何一種方法中，本發(fā)明纖維在松弛熱處理后都變得高度可拉伸但又不膨松。隨后，毛坯從袋子中取出并按傳統(tǒng)方式縫制成褲襪。隨后，該服裝再次裝入袋中并采用標(biāo)準(zhǔn)尼龍襪用酸性染料程序、99℃的最高染浴溫度進(jìn)行染色。染色的服裝脫水，干燥并在標(biāo)準(zhǔn)4英寸(10.2cm)底寬的襪板上進(jìn)行熱定形。襪定形的壓熱釜設(shè)定在102℃對(duì)襪子處理4秒，隨后在99℃干燥30秒。褲襪放在襪板上為的是在保持織物處于無(wú)褶皺狀態(tài)下又使它們盡可能保持得小。該成品服裝的外觀適合透明輕薄襪的用途，并且它們表現(xiàn)出良好伸長(zhǎng)和回復(fù)。它們?cè)诿總€(gè)整理階段的收縮按如下方法進(jìn)行測(cè)定，并發(fā)現(xiàn)成品的大小和尺寸的一致性都適合襪子產(chǎn)品的工業(yè)制造。
對(duì)坯布進(jìn)行了橫向伸長(zhǎng)測(cè)定，也是在10min熱水處理(煮沸)之后評(píng)估收縮和符合典型尺寸標(biāo)準(zhǔn)的能力。橫向伸長(zhǎng)測(cè)定的程序是，將每個(gè)襪子毛坯套在Dinema S.R.L.儀器上，張開(kāi)夾具，并測(cè)定當(dāng)夾具上的力達(dá)到4500g時(shí)的伸長(zhǎng)百分?jǐn)?shù)。測(cè)定數(shù)據(jù)是在襠以下3英寸(7.6cm)(大腿)、趾與襠的中點(diǎn)(“膝”)以及趾以上約3.5英寸(8.9cm)(“足”)等部位取得的。襪腿的拉伸伸長(zhǎng)測(cè)定也類似，只是每個(gè)毛坯沿長(zhǎng)度方向被夾在儀器的夾具之間。伸長(zhǎng)數(shù)值為大腿處，22％；膝，21％；足，17％；全腿拉伸，138％。在大腿、膝、足和全腿拉伸中測(cè)得從毛坯到煮沸尺寸收縮約17～24％數(shù)值，且其尺寸在進(jìn)一步熱定形和染色之后很少再發(fā)生變化，表明這些襪子毛坯尺寸穩(wěn)定到滿足工業(yè)生產(chǎn)需要。
實(shí)例3從實(shí)例1B獲得的紗線被用于在梭織機(jī)上制成緯向-伸長(zhǎng)機(jī)織物，制成商品名為T(mén)ACTEL(杜邦公司注冊(cè)商標(biāo))的“Crowfoot(四經(jīng)破緞紋)”組織，其中采用70旦(78分特)尼龍6-6經(jīng)紗，每英寸102根(40/cm)。用實(shí)例1B的80旦(89分特)10根絲的雙成分紗作為緯紗，緯密100根緯紗/英寸(39/cm)。該機(jī)織坯布幅寬為62.5英寸(159cm)。該機(jī)織坯布的整理程序包括松弛狀態(tài)71℃煮練，隨后在118℃第二次松弛煮練。干燥后，織物具有松弛幅寬36英寸(91cm)?？椢锢^而在100℃以標(biāo)準(zhǔn)尼龍用酸性染料染色。染色后的濕幅寬是33英寸(84cm)。最后，織物風(fēng)干，不經(jīng)熱定形。最終幅寬是33.25英寸(84cm)。該織物僅經(jīng)風(fēng)干后不膨松而是平滑和無(wú)褶皺?？椢锉憩F(xiàn)出優(yōu)良伸長(zhǎng)和回復(fù)，以及極佳硬纖維的手感和美學(xué)品質(zhì)。在松弛的成品狀態(tài)，該織物具有以下性能基重4.45盎司/平方碼(151g/m2)；厚度0.0103英寸(0.0262cm)；緯密112根緯紗/英寸(44/cm)；經(jīng)密192根經(jīng)紗/英寸(76.8/cm)。
5cm寬乘10cm長(zhǎng)的一塊該織物接受用手沿緯向抻拽至完全伸展的評(píng)估。該織物可伸長(zhǎng)相當(dāng)于其松弛長(zhǎng)度的65％并且在手抻拽超過(guò)其伸長(zhǎng)的與松弛的長(zhǎng)度之差的95％的一段之后表現(xiàn)出回復(fù)。
實(shí)例4從實(shí)例1C獲得的紗線被用于在梭織機(jī)上制成緯向-伸長(zhǎng)機(jī)織物，織成商品名為T(mén)ACTEL(杜邦公司注冊(cè)商標(biāo))的平紋組織，采用70旦(78分特)尼龍6-6經(jīng)紗，每英寸102根(40/cm)。以實(shí)例1C的150旦(166分特)10根絲的雙成分紗作為緯紗，緯密為50根緯紗/英寸(19.7/cm)。該機(jī)織坯布的幅寬是63.5英寸(161cm)。該織物在松弛狀態(tài)在82℃煮練20min。織物繼而在100℃以標(biāo)準(zhǔn)尼龍用酸性染料染色并在93℃進(jìn)行干燥。最終干態(tài)幅寬是33.5英寸(85cm)。該織物不膨松而是平滑和無(wú)褶皺?？椢锉憩F(xiàn)出優(yōu)良伸長(zhǎng)和回復(fù)，以及極佳硬纖維的手感和美學(xué)品質(zhì)。在松弛的成品狀態(tài)，該織物具有以下性能
基重4.5盎司/平方碼(152g/m2)；厚度0.0115英寸(0.0292cm)；緯密60根緯紗/英寸(23.6/cm)；經(jīng)密204根經(jīng)紗/英寸(80/cm)。
5cm寬乘10cm長(zhǎng)的一塊該織物接受用手沿緯向抻拽至完全伸展的評(píng)估。該織物可伸長(zhǎng)相當(dāng)于其松弛長(zhǎng)度的72.8％并且在手抻拽超過(guò)其伸長(zhǎng)的與松弛的長(zhǎng)度之差的97％之后表現(xiàn)出回復(fù)。
實(shí)例5本實(shí)例說(shuō)明在本發(fā)明纖維的制造中采用增粘劑(參見(jiàn)實(shí)例5B)的好處。雙成分纖維采用圖5所示設(shè)備以及類似于實(shí)例1A所描述的條件和紡絲組件進(jìn)行紡絲。每根牽伸纖維具有26旦(28.6分特)的線密度。煮沸后性能和剝離評(píng)定結(jié)果載于表2。
實(shí)例5A彈性體芯聚合物為彈性體聚醚酯酰胺(PEBAXTM3533SN，由Atofina供應(yīng))，紡絲期間按體積計(jì)量供應(yīng)從而形成占每根纖維51wt％的芯。形成6個(gè)翼的尼龍共混物是聚(己二酰1，6-己二胺-共聚-2-甲基-戊二胺)，如同實(shí)例1A中所述。制成纖維的斷面顯微照片示于圖9中。
實(shí)例5B按照基本如實(shí)例5A那樣紡制一種纖維，具有6個(gè)由6/MPMD(80/20)-6聚酰胺(聚(己二酰1，6-己二胺-共聚-2-甲基-1，5-戊二胺)，其中六亞甲基部分以80mol％存在)組成的翼，以及彈性體聚醚酯酰胺(PEBAXTM3533SN)的芯，所不同的是，如實(shí)例1A那樣，在翼聚合物中加入5wt％聚(12-十二內(nèi)酰胺)以促進(jìn)翼-芯之間的粘附。
纖維的翼與芯的剝離是這樣測(cè)定的，首先在1.25m紗框上卷繞5000旦(5550分特)絞紗(絞紗尺寸包括所成圈的兩側(cè))。絞紗在壓熱釜中、102℃水蒸汽條件下處理30min。從絞紗中選擇20cm長(zhǎng)度單根纖維并對(duì)折一次。所形成的圈的絲頭在用膠粘帶在下邊粘貼在一起，粘貼好的絲圈垂直懸掛在鉤子上。1克/旦(0.9dN/tex)(25旦[28分特]的絲圈懸掛50g)的重量固定在絲圈的下(膠粘帶粘貼的)端。抬起重物至絲圈變松，然后再緩慢放下以拉伸絲圈，直至施加上全部重量。經(jīng)過(guò)10個(gè)這樣的周期之后，在放大的情況下查看絲圈的剝離情況并評(píng)級(jí)。3個(gè)樣品按如下評(píng)級(jí)0＝無(wú)翼/可見(jiàn)芯沿纖維剝離1＝在一個(gè)或多個(gè)結(jié)的拐彎處觀察到輕微剝離2＝在纖維抵住懸吊鉤子摩擦處觀察到剝離3＝邊緣出現(xiàn)剝離(呈小圈，以及僅在少數(shù)點(diǎn)處)4＝小毛圈，表明沿整個(gè)纖維剝離5＝大范圍剝離(沿纖維到處是大圈)將3個(gè)樣品的結(jié)果平均并載于表2。
表2

該結(jié)果顯示，采用選擇的一對(duì)芯與翼聚合物可使制成的纖維抗剝離(實(shí)例5A)，而采用增粘劑可對(duì)進(jìn)一步降低纖維的剝離等級(jí)產(chǎn)生有利作用，例如，降低到約2.5等級(jí)以下(實(shí)例5B)。
實(shí)例6本實(shí)例說(shuō)明一種具有特殊二翼斷面的本發(fā)明纖維以及包含與翼相同聚合物并連續(xù)地連接翼的薄皮層的應(yīng)用。在此種情況下，每個(gè)翼的側(cè)面(不同于翼的端頭)附著在芯上，因此該翼具有T-字形(參見(jiàn)圖4)。薄皮層包裹著芯并從而避免彈性體與各種表面的接觸。
在本實(shí)例的纖維制造中，聚(十二烷酰己二胺)(Zytel158)用作翼聚合物；同時(shí)一種聚醚酯，具有聚(四亞甲基-共聚-2-甲基四亞甲基醚)二醇軟嵌段和對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(4G-T)硬嵌段，基本如美國(guó)專利4,906,721所述那樣制備，用作芯。3-甲基四氫呋喃在共聚醚二醇中的加入量是9mol％，二醇的數(shù)均分子量是2750，且4G-T與共聚醚二醇的摩爾比是4.6∶1。
聚合物紡絲采用如同7A～7C和圖7F～7H中所示紡絲板的構(gòu)型。在紡絲板A(圖7A)中，皮芯孔的直徑是0.011英寸
。第一板B(圖7B)的芯-和-皮孔的直徑是0.008英寸
。第一板B(圖7B)的芯-和-皮孔的直徑是0.025英寸
。該板的環(huán)狀部分的外徑為0.100英寸
。第三板F(圖7F)的芯-和-皮孔的直徑是0.125英寸
。第四板G(圖7G)的中心芯孔的直徑是0.025英寸
，該板環(huán)狀部分的外徑為0.100英寸
。第五板H(圖7H)的中心芯孔的直徑是0.033英寸
。
各個(gè)中心孔和環(huán)狀部分的尺寸保證聚合物按如下所述流動(dòng)。芯聚合物徑直穿過(guò)每塊板的中心芯孔。翼-和-皮層聚合物分別由板B的翼紡絲孔和中心孔靠外的部分喂入到紡絲板A的翼紡絲孔和芯孔靠外部分。因此，翼與芯在紡絲板A中首次接觸。板C的錐形翼-和-皮層紡絲孔將部分聚合物向下喂入到板B的翼紡絲孔中并將部分聚合物向上喂入到板F的中心孔外邊緣，從而形成部分皮層。板C的錐形翼-和-皮層紡絲孔由板F的孔供料。板F的孔由板G的孔供料。板G的錐形孔給板F的中心孔外邊緣供料，從而形成另一部分皮層。因此皮層與芯的首次接觸發(fā)生在板F。板H中的各孔分別給板G中的各孔供料。
在本實(shí)例中制造的纖維中，翼與芯的重量比是56/44，皮層占總翼含量的約10wt％。該百分?jǐn)?shù)可在約2～約20wt％之間變動(dòng)。10根絲經(jīng)紡絲，牽伸3.6倍，不經(jīng)松弛，最后以900m/min的速度卷繞。在松弛狀態(tài)接受大氣壓壓力水蒸汽處理后，纖維立即收縮，隨后便顯示出優(yōu)良伸長(zhǎng)和回復(fù)。
實(shí)例7本實(shí)例展示，為達(dá)到本發(fā)明纖維所要求的伸長(zhǎng)和回復(fù)，不一定要求完全的周邊螺旋形捻回。
實(shí)例1C中使用的翼和芯聚合物通過(guò)類似于實(shí)例1A中使用的紡絲組件紡成絲，所不同的是紡絲板A中的翼紡絲孔長(zhǎng)度為0.023英寸(0.058cm)；中心圓孔直徑0.008英寸(0.200cm)；分配板B沒(méi)有狹縫154(參見(jiàn)圖6B)；10根纖維紡出形成一根紗線，每根纖維具有33wt％翼聚合物；紗線牽伸3.3倍，不經(jīng)松弛處理，然后以1040m/min卷繞。圖8和9是制成的紗線中的纖維的顯微照片，顯示翼既有周邊螺旋形捻回也有非周邊捻回。周邊捻回段和非周邊捻回段對(duì)完全松弛具有類似響應(yīng)10cm長(zhǎng)度(紗線)在大氣壓壓力水蒸汽處理后收縮4.8cm。反復(fù)的伸長(zhǎng)-并-松弛周期(至10cm)導(dǎo)致最終為6.5cm的長(zhǎng)度，然而，它在受到大氣壓壓力水蒸汽處理后再次收縮到4.8cm，表明是一種可逆變形。
雖然已對(duì)本發(fā)明做了詳細(xì)描述，但要知道，上面的描述不過(guò)是舉例說(shuō)明而已，旨在說(shuō)明本發(fā)明及其優(yōu)選的實(shí)施方案。通過(guò)常規(guī)實(shí)驗(yàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚地看出在不偏離本發(fā)明精神的前提下尚可做出各種修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種可伸長(zhǎng)合成聚合物纖維，具有基本上徑向?qū)ΨQ斷面并包含含有熱塑性彈性體聚合物的軸向芯，和多個(gè)附著在芯上、包含至少一種熱塑性非彈性體聚合物的翼。
2.權(quán)利要求1的纖維，它包含3～8個(gè)翼，具有至少約20％的煮沸后伸長(zhǎng)，要求小于約10％伸長(zhǎng)便可將纖維基本拉直，具有基本圓形芯斷面，并且其中非彈性體翼聚合物與彈性體芯聚合物的重量比在約10/90～約70/30范圍。
3.權(quán)利要求1的纖維，其中非彈性體聚合物選自非彈性體聚酰胺、聚烯烴和聚酯，而彈性體聚合物則選自熱塑性聚氨酯、熱塑性聚酯彈性體、熱塑性聚烯烴、熱塑性聚酯酰胺彈性體和熱塑性聚醚酯酰胺彈性體。
4.權(quán)利要求1的纖維，其中非彈性體聚合物選自a)聚(己二酰己二胺)及其與2-甲基戊二胺的共聚物，以及b)聚己內(nèi)酰胺，而彈性體聚合物是聚醚酰胺。
5.權(quán)利要求1的纖維，其中非彈性體聚合物選自聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)及其共聚物、聚(對(duì)苯二甲酸1，3-丙二醇酯)和聚(對(duì)苯二甲酸1，4-丁二醇酯)，而彈性體聚合物選自下列原料的反應(yīng)產(chǎn)物聚(四亞甲基醚)二醇或聚(四亞甲基-共聚-2-甲基四亞甲基醚)二醇與對(duì)苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿岫柞?，以及選自1，3-丙二醇和1，4-丙二醇的二醇。
6.權(quán)利要求1的纖維，其中芯包括，在其外表面，位于翼與芯接觸點(diǎn)之間的非彈性體聚合物皮層。
7.權(quán)利要求1的纖維，還包含加入到翼的非彈性體聚合物中的添加劑，用于改善翼與芯的粘附，其中該纖維的剝離等級(jí)低于約2.5。
8.權(quán)利要求7的纖維，其中非彈性體聚合物選自a)聚(己二酰己二胺)及其與2-甲基戊二胺的共聚物以及b)聚己內(nèi)酰胺，而彈性體聚合物是聚醚酯酰胺。
9.一種可拉伸合成聚合物纖維，它具有至少約35％的煮沸后收縮，且要求小于約10％伸長(zhǎng)便可將纖維基本拉直。
10.一種可拉伸合成聚合物纖維，它包含含有彈性體聚合物的軸向芯和多個(gè)附著在芯上的、含有非彈性體聚合物的翼，其中芯包括，在其外表面，位于翼與芯接觸點(diǎn)之間的非彈性體聚合物皮層。
11.一種可拉伸合成聚合物纖維，它包含含有彈性體聚合物的軸向芯和多個(gè)附著在芯上的、含有非彈性體聚合物的翼，其中芯具有基本上圓形或規(guī)則多邊形斷面。
12.一種可拉伸合成聚合物纖維，它包含含有彈性體聚合物的軸向芯和多個(gè)附著在芯上的、含有非彈性體聚合物的翼，其中至少一個(gè)翼具有T、C或S的形狀。
13.一種包含權(quán)利要求1、9、10、11或12的纖維的服裝。
14.一種紡制連續(xù)聚合物纖維的熔融紡絲方法，包括讓包含至少一種熱塑性非彈性體聚合物的熔體和包含熱塑性彈性體聚合物的熔體穿過(guò)紡絲板成形為多根可拉伸合成聚合物纖維，該纖維具有基本徑向?qū)ΨQ斷面并包含，含有彈性體聚合物的軸向芯和多個(gè)附著在芯上、含有非彈性體聚合物的翼；纖維從紡絲孔出來(lái)后對(duì)其實(shí)施驟冷以使纖維冷卻，然后收集纖維。
15.權(quán)利要求14的方法，包括，驟冷后的附加步驟令纖維熱松弛以使它顯示至少約20％煮沸后伸長(zhǎng)。
16.權(quán)利要求15的方法，其中熱松弛在下列條件下實(shí)施以干燥空氣、熱水或超計(jì)大氣壓壓力水蒸汽作為加熱介質(zhì)；溫度當(dāng)加熱介質(zhì)是所述干燥空氣時(shí)在約80℃～約120℃范圍，當(dāng)加熱介質(zhì)是所述熱水時(shí)在約75℃～約100℃，或當(dāng)加熱介質(zhì)是所述超計(jì)大氣壓壓力水蒸汽時(shí)在約101℃～約115℃。
17.權(quán)利要求14的方法，包括，在驟冷后對(duì)纖維進(jìn)行牽伸的附加步驟，以使它表現(xiàn)出至少約20％煮沸后伸長(zhǎng)。
18.權(quán)利要求14的方法，包括，在驟冷后讓纖維松弛，以松弛前纖維長(zhǎng)度為基準(zhǔn)計(jì)，約1～35％的附加步驟。
全文摘要
一種可拉伸合成聚合物纖維，它包含由彈性體聚合物成形的軸向芯和二或更多個(gè)附著在芯上、由非彈性體聚合物成形的翼。該纖維具有基本徑向?qū)ΨQ斷面。此種纖維可用于制造服裝如襪類。
文檔編號(hào)D01F8/04GK1466635SQ01816616
公開(kāi)日2004年1月7日 申請(qǐng)日期2001年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月29日
發(fā)明者G·D·菲古利, A·J·索羅卡, G D 菲古利, 索羅卡 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司