異質複合紗線及其織物和製備方法

2023-08-08 03:36:36 3

專利名稱：異質複合紗線及其織物和製備方法
技術領域：
本發明涉及具有高的拉伸恢復性的異質複合(優選自膨化的)紡織紗，它是由一種高收縮性、潛在拉伸、熔紡的雙組分纖維和一種或多種收縮性較低的纖維製成的。
背景技術：
具有良好的膨鬆、拉伸和恢復特性的紗線可通過許多方法製備，這些方法包括無彈性紗線或硬紗線的假捻變形、雙組分紗線、將一硬紗線卷纏覆蓋在一彈性紗線上、用一彈性紗線空氣覆蓋或纏繞一硬紗線、和在一彈性紗線上包芯紡紗短纖維紗覆蓋物。參見例如Ishii的美國專利號4,861,660。通過將一種或多種的這些紗線加入到織物中和/或通過使用一種彈性紗線(例如聚氨酯彈性纖維(spandex))(其被單獨加入到織物製備過程中)來製備具有改進的膨鬆、拉伸和恢復特性的織物。
拉伸和恢復特性良好的織物通常需要製備硬紗線的單獨步驟或者至少一種摻合可拉伸的彈性紗線的單獨的紗線原料。通常這些可拉伸的紗線將需要特定的拉緊設備。例如，該彈性體經常需要一覆蓋步驟，該步驟可能昂貴、緩慢且需要小心控制彈性應力或牽伸。覆蓋後(例如通過卷裝或空氣纏繞)的紗線仍然具有彈性。彈性體組分的拉伸差異可能導致質量缺陷。同樣，如果該彈性體不經過預覆蓋，可能產生其它問題，例如由於彈性體與配合紗線(companion yarns)之間染色不同引起的染色不均勻的問題，和/或韌性比配合紗線低的裸露彈性體的早期斷裂。
Ishii分別在實施例15和16中描述了可以與尼龍絲一起針織和機織的不對稱雙組分長絲紗。這些實施例教導了在織物中單獨針織和機織所述雙組分長絲紗和尼龍絲。鑑於雙組分長絲紗(它是高拉伸的紗線)的極高收縮性，Ishii意識到必需在製備織物之前鬆弛這些雙組分長絲紗以便於對所述紗線進行處理。
高拉伸紗線要求小心控制紗線張力以獲得均勻的性能，並且這些性能可能因旦尼爾變化、修整水平等等而波動。因此，Ishii偏愛將該紗線拉緊以確保原料長度以及織物結構的彈性均勻。然而，拉緊還需要投資和維護。
此外，經常希望使用在紡紗期間一點都沒有鬆弛的紗線。這樣在這些雙組分長絲中保持了最大收縮性(可恢復和不能恢復的)，以便在該複合紗線中實現拉伸和膨鬆勢能最佳化。
因此，長期以來一直希望提供具有所需的拉伸和恢復特性的紗線及其物品，特別是，在製備織物及其物品之前還未完全鬆弛的紗線。還希望設計一種紗線的製備方法，所述紗線具有所需的拉伸和恢復特性，不需要拉緊。
發明概述儘管可以使用100％雙組分紗線，但是通常在複合紗線和織物中雙組分的拉伸恢復性表現得最好，並且也最經濟。在許多織物中10-50％的雙組分紗線含量足夠提供有用的拉伸恢復性，以及其它觸覺和美學益處。本發明的紗線滿足了這一長期以來無法滿足的需要，提供了具有所需的拉伸和恢復特性的紗線及其物品，並且還克服了現有技術中與鬆弛、高拉伸的雙組分長絲紗所伴隨的問題。本發明通過提供一種異質復絲實現了這一點，其中將所述雙組分長絲紗與一種配合紗線以單一紗線結構預混合。在製備織物之前為了處理該紗線，不需要將這種異質復絲鬆弛。而是在雙組分加工階段對本發明異質復絲的「彈性勢能」進行整合。在織物加工中可以象處理硬紗線一樣對這些異質復絲進行處理。在修理織物時將該彈性勢能激活。此外，不需要s/z捻度控制。
本發明的異質復絲尤其克服了Ishii方法中的許多缺陷。例如，本發明的異質復絲在使用之前避免了熱交聯或熱鬆弛。這與Ishii方法(優選兩步熱交聯過程)相比是一個優點。通過將該雙組分紗線以硬紗線狀態加入，本發明的異質復絲也不需要拉緊，而這正是Ishii方法所優選的。如上所述，拉緊需要投資和維護。因此以硬紗線狀態加入該雙組分紗線比Ishii專利中所述的方法更經濟且可靠，前體是紗線性能能夠相容。
在許多情況下，高收縮性可用於加工或可以一個優點使用，本發明利用了這一點。申請人已發現，由本發明紗線製成的原坯織物和衣服結構可以進行調整以便能夠過度收縮。而且，可將高收縮性作為一個優點用於許多織物結構，例如用於增加異質復絲結構中的織物膨鬆，或者在厚實織物針織中用於降低或控制針織織物的孔隙率。另外，在紡紗期間在面板上輕微鬆弛(5％-20％)的紗線大大降低了修整時不能恢復的收縮性並提高了針織時的紗線韌性，同時充分保持了硬紗線卷裝遞送特性。
此外，當待合併和共變形的兩根紗線具有相似特性時，紗線合併和共變形的生產能力會更高。在本發明中，在拉伸的預鬆弛狀態下的雙組分紗線與配合使用的硬紗線具有相似的特性，並且與標準彈性纖維的差異非常大。因此，本發明的雙組分紗線可以與其它配合使用的硬紗線一起進行噴氣變形或空氣混合。
使用本發明，藉助適當的卷裝形狀和卷裝硬度可以控制過早收縮。申請人已發現，可以未活化狀態纏繞大卷裝的單長絲雙組分，並將它們貯藏幾個月，並且性能沒有明顯損失或者卷裝硬度沒有明顯改變。
此外，雙組分長絲所伴隨的高收縮性要求在收縮時，收縮較小的配合紗線必需膨化。本發明想到，可以將直的或者變形的配合紗線與雙組分紗線混合。配合使用的直紗線將趨於形成環，這樣的環在某些織物中可能是有益的(例如形成一種毛圈表面織物)，而在其它情況下可能是不利的(可能增加織物摘棉)。然而，當雙組分長絲收縮時，已立體捲曲或變形的配合紗線會自然彎曲以容納增加的體積；含有變形的配合紗線的雙組分紗線具有較光滑或棉狀表面，這些在許多衣服應用中經常是有益的。
本發明的上述益處通過提供一種異質複合紗線來實現，所述紗線包括一種混合的雙組分紗線和一種配合紗線，其中所述雙組分紗線包括至少一種雙組分長絲，該雙組分長絲包括一包含一熱塑性、彈性聚合物的軸芯和大量與所述軸芯相連並包含一熱塑性、非彈性聚合物的翼。
本發明的上述益處還通過提供一種異質複合紗線的製備方法來實現，所述方法包括將一種雙組分紗線和一種配合紗線一起紡紗，其中所述雙組分紗線包括至少一種雙組分長絲，該雙組分長絲包括一包含一熱塑性、彈性聚合物的軸芯和大量與所述軸芯相連並包含一熱塑性、非彈性聚合物的翼。


圖1是顯示本發明異質複合-複合-紗線的圖片。
圖2是本發明纖維的橫截面示意圖。
圖3是帶有突入核心的翼聚合物的本發明纖維的橫截面示意圖。
圖4是帶有突入翼的核心聚合物的本發明纖維的橫截面示意圖。
圖5是用於製備本發明纖維的一種加工設備的示意圖。
圖6是可用於製備本發明纖維的堆積板噴絲頭組件的一個代表側視圖。
圖6A是與圖6中所示的堆積式板噴絲頭組件成90°並沿圖6的線6A-6A放置的孔板A的平面示意圖。
圖6B是與圖6中所示的堆積式板噴絲頭組件成90°並沿圖6的線6B-6B放置的孔板B的平面示意圖。
圖6C是與圖8中所示的堆積式板噴絲頭組件成90°並沿圖6的線6C-6C放置的孔板C的平面示意圖。
圖7A顯示了現有技術噴絲頭板的橫截面剖視示意圖。
圖7B和7C顯示了本發明的兩個噴絲頭板的橫截面剖視示意圖。
圖8是可用於製備本發明另一實施方式纖維的堆積式板噴絲頭組件(側視圖)的一個代表。
圖8A、8B和8C分別以平面圖顯示了與圖8的堆積式板噴絲頭組件成90°的另一種噴絲頭板、分布板和限流板，它們各自可用於本發明的噴絲頭堆積板組件裝配，從而製備本發明的另一纖維。
圖9A、9B和9C分別以平面圖顯示了與圖8的堆積式板噴絲頭組件成90°的另一種噴絲頭板、分布板和限流板，它們各自可用於本發明的噴絲頭堆積板組件裝配，從而製備本發明的另一纖維。
圖10是一種紡制雙組分長絲的方法和一種紡制配合紗線的方法的示意圖。
圖11是另一種將雙組分長絲與配合紗線混合的方法的示意圖。
圖12是另一種將雙組分長絲與配合紗線混合的方法的示意圖。
具體實施例方式
本發明提供了一種異質複合紗線，它包括一混合的雙組分紗線和配合紗線。圖1是本發明異質複合組合紗線側截面的顯微照片的一個代表。雙組分紗線在圖1中用10表示，並且配合紗線在圖2中用20表示。圖2-4是雙組分纖維的橫截面圖。雙組分紗線包括至少一種長絲(通常在圖1-4中以10顯示)，它有一軸芯(12所示)和大量與該軸芯相連的翼(圖2-4中的14所示)。軸芯包括一熱塑性彈性聚合物，翼包括至少一種與所述軸芯相連的熱塑性、非彈性聚合物。優選，該熱塑性、非彈性聚合物可以持久拉伸。
本文所用的術語「纖維」可以與術語「長絲」互換。術語「紗線」包括單根長絲的紗線。術語「多長絲紗線」通常涉及含有兩根或多根長絲的紗線。術語「熱塑性」是指可以重複熔融加工(例如熔紡)的聚合物。「彈性聚合物」是指一種單組分纖維狀的聚合物，不含稀釋劑，具有超過100％的裂斷伸長率，並且當拉伸至其長度的兩倍，保持1分鐘，然後鬆開時，在鬆開之後的1分鐘內縮回至低於其最初長度的1.5倍。本發明纖維中的彈性聚合物當存在於23℃下紡紗的單組分纖維中並在基本上如本文所述的條件下時，具有小於約14,000磅/平方英寸(96,500kPa)、更優選小於約8500磅/平方英寸(58,600kPa)的彎曲模量。本文所用的「非彈性聚合物」是指不是彈性聚合物的任意聚合物。這些聚合物也可以稱之為「低彈性」、「硬」和「高的模量」。「可持久拉伸的」是指該聚合物具有一屈服點，並且如果將該聚合物拉伸至超過這一點時它將不回到其最初長度。
本發明的纖維當其沿纖維長度包括至少兩種彼此相連的聚合物時稱之為「雙組分」纖維，每一聚合物屬於不同種類，例如，聚醯胺、聚酯或聚烯烴。如果這些聚合物的彈性差異足夠大，那麼可以使用相同種類的聚合物，由此所得的纖維即是「雙組分」纖維。這種雙組分纖維也在本發明的範圍內。
根據本發明，翼聚合物和核芯聚合物中至少一種突入另一聚合物中。圖3顯示了翼聚合物突入到核芯聚合物中，並且圖4顯示了核芯聚合物突入到翼聚合物中。核芯和翼聚合物的相互嵌入可以通過有效減少纖維開裂的任意方法來實現。例如，在一個實施方式中，嵌入的聚合物(例如翼聚合物)可以象牙根一樣突入被嵌入的聚合物(例如核芯聚合物)中，這樣形成大量凸起。在另一實施方式中，嵌入聚合物(例如核芯聚合物)可以如同楔條一樣突入到被嵌入的聚合物(例如翼聚合物)中。楔條具有大致均勻的直徑。在又一實施方式中，至少一種聚合物可以具有至少一種突出部分(突入到核芯中的單翼或者突入到翼中的核芯)，它包括一遠處變大的端部和一縮少的頸部，所述頸部將所述端部與所述至少一種聚合物的剩餘部分相連以在其中形成至少一頸縮部分。彼此通過這種變大的端部和縮少的頸部相連的翼和核芯被稱為「機械鎖上」。就加工的簡易度以及翼與核芯之間更有效的粘附而言，經常優選最後提及的具有縮少的頸部的實施方式。本領域技術人員可以想到其它凸起方法。例如，核芯可以包圍一個或多個翼的一部分邊，這樣翼就突入核芯中。
本發明的纖維包括具有外半徑和內半徑(例如分別是圖3和4中的「R1」和「R2」)的軸芯。外半徑是划過核芯的最外面部分的圓的半徑，內半徑是划過翼的最內端的圓的半徑。在本發明的纖維中，R1/R2通常大於約1.2。優選R1/R2在約1.3-約2.0的範圍內。該比值較小時，耐脫離性下降，而當該比值較高時，翼中高水平的彈性聚合物(或者核芯中的非彈性聚合物)會降低纖維的拉伸和恢復特性。當核芯在翼內形成楔條時，R1/R2趨向於2。相反，當翼或核芯聚合物之一不突入另一聚合物中時，R1約等於R2，這樣翼和核芯都不突入另一個中。當多個翼中的一些翼的聚合物滲入核芯聚合物中同時核芯聚合物也滲入其它翼的聚合物中的情況下，R1和R2僅僅相應於每一翼配合測定，並且每一比例R1/R2和R1′/R2′通常大於約1.2，優選在約1.3-2.0的範圍內。在另一實施方式中，核芯聚合物可以嵌入一些翼中，而相鄰的翼不被嵌入，並且R1和R2都是相對於被嵌入的翼測定的；同樣，當僅一部分核芯被翼聚合物嵌入時，R1和R2都是相對於嵌入的翼測定的。核芯嵌入翼、翼嵌入核芯、和互不嵌入的任意組合都可用於這些翼，只要至少一個翼嵌入核芯或者被核芯嵌入。
本發明的纖維圍繞其縱軸纏繞，沒有明顯的兩維或三維捲曲特性。(在這種較高維的捲曲中，纖維的縱軸本身假定為Z字形或螺旋構型；這種纖維不在本發明內)。本發明的纖維的特徵在於可以具有大致螺旋的纏繞和一維螺旋纏繞。「大致螺旋的纏繞」既包括完全圍繞彈性核芯的螺旋纏繞，還包括僅部分圍繞核芯的螺旋纏繞，由於已發現，在纖維中獲得所需的拉伸特性，並不需要完整的360°螺旋纏繞。大致的螺旋纏繞可以是幾乎完全圓周的，或者是幾乎完全非圓周的。「一維」螺旋纏繞是指儘管纖維的翼可以大致是螺旋的，但是纖維的軸即便在低張力下也基本上是直的，與具有2-或3-維捲曲的纖維相反。然而，具有一定的捲曲度的纖維在本發明的範圍內。
由使纖維大致拉直(通過拉去任何非線性部分)所需的拉伸量可以限流有或者沒有二-和三-維捲曲並且是具有螺旋纏繞的纖維的徑向對稱的量度。本發明的纖維可能需要小於約10％的拉伸、更優選小於約7％的拉伸、例如約4％-約6％，以使纖維大致拉直。
本發明的纖維具有大致徑向對稱的橫截面，如圖1-4可以看到的。「大致徑向對稱的橫截面」是指翼所在的且圍繞其縱軸旋轉360/n度後與在旋轉之前的橫截面基本相同的橫截面，其中「n」是代表纖維「n-階」對稱的整數。該橫截面在大小、聚合物和圍繞核芯的角間距方面基本上對稱。這種基本上徑向對稱的橫截面具有出人意料的高拉伸和高均勻性的組合，沒有明顯的二-或三-維捲曲。這種均勻度在高速加工(例如通過導紗器和針織針)纖維方面，以及在製備光滑的非′挑剔′織物(特別是透明薄紗織物如襪)方面是有益的。具有大致徑向對稱的橫截面的纖維沒有自捲曲潛能，即，它們沒有明顯的二-或三-維捲曲特性。通常參見Textile Research Joumal，1967年6月，第449頁。
為了獲得最大的橫截面徑向對稱，所述核芯可以具有大致圓形或者規則多邊形橫截面，例如，參見圖1-4。「大致圓形」是指在纖維橫截面中心彼此以90°交叉的兩個軸的長度之比不大於約1.2∶1。與美國專利號4,861,660的核芯相反，使用大致圓形或規則多邊形核芯，可以防止彈性體與輥、導紗器等接觸，如後面參照翼數目所述的。多個翼可以任意所需的方式圍繞核芯排列，例如，如圖1和2中所述的不連續排列，即翼聚合物在核芯上不形成連續的罩，或者相鄰翼在核芯表面相遇，例如，如美國專利號3,418,200的圖4和5中所述的。這些翼的大小可以相同或不同，前提是保持大致徑向對稱。而且，每一翼可以是與其它翼不同的聚合物，只要再次保持大致徑向對稱，可以保持聚合物組配合稱。然而，就簡化加工並易於獲得徑向對稱而言，優選這些翼具有大致相同的尺寸並且由相同的聚合物或聚合物混合物製成。為了易於加工還優選這些翼不連續地圍繞核芯。
儘管纖維橫截面在大小、聚合物和圍繞核芯的角間距方面大致對稱，但是應理解在任何紡紗過程中由於例如驟冷不均勻或聚合物熔融流動不理想或者紡紗口不理想等因素，經常相對理想對稱發生小的偏差。應理解這種差異是可以允許的，只要它們不達到損害本發明目的的程度，例如經一維理想纏繞提供所需拉伸和恢復特性的纖維，同時使二-和三-維捲曲最小化。即，不故意將纖維製成如美國專利號4,861,660的不對稱纖維。
這些翼從它們可以粘附的核芯突出並且圍繞核芯至少部分形成大量螺旋，特別是在有效加熱之後。當將該纖維拉伸時可以增加這些螺旋的傾伏角。本發明的纖維有大量翼，優選3-8個，更有效優選5或6個。所用的翼的數量取決於纖維的其它特徵及其製備和使用的條件。例如，當製備單長絲時，特別是在較高拉伸比和纖維張力下，可以使用5或6個翼。在這種情況下，圍繞核芯可以布置足夠多的翼，以致防止彈性體與輥、導紗器等接觸，並因此不會由於翼的用量少而引起裂斷、輥纏繞和磨損。較高拉伸比和纖維張力的影響是將纖維更硬地壓向輥和導紗器，因此使翼傾斜出來並使彈性核芯與輥或導紗器接觸；因此在拉伸比和纖維張力高時，優選兩個以上的翼。在單長絲中，為了實現加工容易度和減少的核芯接觸的最佳組合，經常優選5或6個翼。當希望復絲紗線時，由於在彈性核芯和輥或導紗器之間接觸的可能性由於其它纖維的存在而降低，因此可以使用少至2個或3個翼。
儘管為了易於加工優選翼不連續地圍繞核芯，但是核芯的外表面上在翼與核芯的接觸點之間可以包括非彈性聚合物鞘。鞘厚度可以在纖維核芯最大半徑的約0.5％-約15％的範圍內。通過在核芯和翼聚合物之間提供更多的接觸點，該鞘可能對翼與核芯的粘附(如果雙組分纖維中的聚合物彼此不能很好粘合的話，它是一個特別有用的特徵)有利。該鞘還可以減少核芯和輥、導紗器等之間的磨損接觸，特別是當纖維具有少量翼時。
本發明多翼橫截面的核芯和/或翼可以是實心或者包括中空或空的。通常，這些核芯和翼都是實心的。而且，這些翼可以具有任意形狀，例如橢圓形、T-、C-、或S-形狀。有用的翼形狀的實例在美國專利號4,385,886中找到。如上所述，T、C、或S形狀可以幫助防止彈性體核芯與導紗器和輥接觸。
可以改變總的翼聚合物與核芯聚合物的重量比以賦予所需混合性能，例如，得自核芯的所需彈性和其它性能如得自翼聚合物的低的膠粘合。例如，可以使用的翼與核芯的重量比是約10/90-約70/30、優選約30/70-約40/60。在使用不需要與配合紗線一起使用的纖維(例如襪類)時，為了高耐用性和高的拉伸，翼/核芯重量比優選為約35/65-約50/50。就核芯和翼之間的最佳粘附而言，通常總纖維重量的約5重量％-約30重量％可以是嵌入核芯的無彈性聚合物、或者是嵌入翼的彈性核芯聚合物。
如上所述，本發明的纖維的核芯可以由任意熱塑性彈性聚合物形成。有用的彈性體的實例包括熱塑性聚氨酯類、熱塑性聚酯彈性體、熱塑性聚烯烴、熱塑性聚酯醯胺彈性體和熱塑性聚醚酯醯胺彈性體。
有用的熱塑性聚氨酯核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形成的熱塑性聚氨酯。由於用其製得的聚氨酯類與使用二胺增鏈劑時相比具有較低熔點，因此優選二醇增鏈劑。可用於製備彈性聚氨酯類的聚合二醇包括聚醚二醇類、聚酯二醇類、聚碳酸酯二醇類及其共聚物。這些二醇類的實例包括聚(亞乙基醚)二醇、聚(四亞甲基醚)二醇、聚(四亞甲基-共-2-甲基-四亞甲基醚)二醇、聚(亞乙基-共-1，4-亞丁基己二酸酯)二醇、聚(亞乙基-共-1，2-亞丙基己二酸酯)二醇、聚(亞己基-共-2，2-二甲基-1，3-亞丙基己二酸酯)、聚(3-甲基-1，5-亞戊基己二酸酯)二醇、聚(3-甲基-1，5-亞戊基壬酸酯)二醇、聚(2，2-二甲基-1，3-亞丙基月桂酸酯)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、2，2-二(4-異氰酸根合苯基)丙烷、1，4-二(對-異氰酸根合-α，α-二甲基苄基)苯、1，1′-亞甲基二(4-異氰酸根合環己烷)和2，4-甲苯基二異氰酸酯。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、二乙二醇及其混合物。優選的聚合二醇是聚(四亞甲基醚)二醇、聚(四亞甲基-共-2-甲基-四亞甲基醚)二醇、聚(亞乙基-共-1，4-亞丁基己二酸酯)二醇和聚(2，2-二甲基-1，3-亞丙基月桂酸酯)二醇。1-異氰酸根合-4-[(4-異氰酸根合苯基)甲基]苯是一種優選的二異氰酸酯。優選的二醇增鏈劑是1，3-丙二醇和1，4-丁二醇。可以加入單官能鏈終止劑如1-丁醇等以控制該聚合物的分子量。
有用的熱塑性聚酯彈性體包括聚醚酯類，它是通過將聚醚二醇與低分子量二醇(例如，分子量小於約250)和二羧酸或其二酯(例如，對苯二甲酸或對苯二甲酸二甲酯)反應製得的。有用的聚醚二醇類包括聚(亞乙基醚)二醇、聚(四亞甲基醚)二醇、聚(四亞甲基-共-2-甲基四亞甲基醚)二醇[它們是由四氫呋喃和3-甲基四氫呋喃共聚合獲得的]和聚(亞乙基-共-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；優選1，3-丙二醇和1，4-丁二醇。有用的二羧酸包括對苯二甲酸，任選有少量的間苯二甲酸及其二酯(例如，＜20mol％)。
可用於製備本發明纖維的核芯的有用的熱塑性聚酯醯胺彈性體包括美國專利號3,468,975中所述的那些。例如，這些彈性體可以用聚酯片段製得，所述聚酯片段是通過乙二醇、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)環己烷、二乙二醇、或三乙二醇與丙二酸、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、或十二碳二酸、或其酯反應製得的。這些聚酯醯胺中的聚醯胺片段的實例包括通過將己二胺或十二碳二胺與對苯二甲酸、草酸、己二酸、或癸二酸反應和通過己內醯胺的開環聚合製得的那些。
熱塑性聚醚酯醯胺彈性體，例如美國專利號4,230,838中所述的，也可用於製備纖維核芯。這些彈性體例如可以通過如下製得由低分子量(例如，約300-約15,000)聚己內醯胺、聚庚內醯胺、聚十二內醯胺、聚十一內醯胺、聚(11-氨基十一酸)、聚(12-氨基十二酸)、聚(己二酸酯己二酯)、聚(壬二酸己二酯)、聚(癸二酸己二酯)、聚(十一酸己二酯)、聚(月桂酸己二酯)、聚(己二酸壬二酯)等和琥珀酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一碳二酸、對苯二甲酸、十二碳二酸等製備二羧酸結束的聚醯胺預聚物。然後將該預聚物與羥基結束的聚醚(例如聚(四亞甲基醚)二醇、聚(四亞甲基-共-2-甲基四亞甲基醚)二醇、聚(亞丙基醚)二醇、聚(亞乙基醚)二醇等)反應。
如上所述，這些翼可以由任意的非彈性的、或硬的聚合物形成。這些聚合物的實例包括非彈性聚酯、聚醯胺和聚烯烴。
有用的熱塑性非彈性翼聚酯包括聚(對苯二甲酸乙二酯)(「2G-T」)及其共聚物、聚(對苯二甲酸丙二酯)(「3G-T」)、聚對苯二甲酸丁二酯(「4G-T」)和聚(2，6-萘二酸乙二酯)、聚(1，4-環亞己基二亞甲基對苯二甲酸酯)、聚(交酯)、聚(壬二酸乙二酯)、聚[2，7-萘二酸乙二酯]、聚(乙醇酸)、聚(琥珀酸乙二酯)、聚(α，α-二甲基丙內酯)、聚(對-羥基苯甲酸酯)、聚(水楊酸乙二酯)、聚(間苯二甲酸乙二酯)、聚(對苯二甲酸丁二酯、聚(對苯二甲酸己二酯)、聚(對苯二甲酸癸二酯)、聚(1，4-環己二亞甲基對苯二甲酸酯)(反式)、聚(1，5-萘酸乙二酯)、聚(2，6-萘酸乙二酯)、聚(1，4-亞環己基二亞甲基對苯二甲酸酯)(順式)、和聚(1，4-亞環己基二亞甲基對苯二甲酸酯)(反式)。
優選的非彈性聚酯包括聚(對苯二甲酸乙二酯)、聚(對苯二甲酸丙二酯)和聚(對苯二甲酸1，4-丁二酯)及其共聚物。當使用相對高熔融的聚酯如聚(對苯二甲酸乙二酯)時，可以向該聚酯中加入一共聚單體，以便它可以在較低溫度下紡紗。這些共聚單體可以包括具有4-12個碳原子的直鏈、環狀和支鏈的脂肪族二羧酸(例如戊二酸)；除對苯二甲酸之外且具有8-12個碳原子的芳族二羧酸(例如間苯二甲酸)；具有3-8個碳原子的直鏈、環狀和支鏈脂肪族二醇(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)；和具有4-10個碳原子的脂肪族和芳基脂肪族醚二醇(例如氫醌二(2-羥基乙基)醚)。該共聚單體可以約0.5-15mol％的量存在於該共聚酯中。由於間苯二甲酸、戊二酸、己二酸、1，3-丙二醇和1，4-丁二醇易於商購獲得並且不貴，因此它們是聚(對苯二甲酸乙二酯)的優選共聚單體。
所述翼聚酯也可以含有少量其它共聚單體，只要這些共聚單體對纖維性能沒有副作用。這些其它的共聚單體包括磺基間苯二甲酸5-鈉，例如以約0.2-5mol％的量。為了控制粘合，可以加入非常少量，例如，以所有組分為基礎約0.1重量％-約0.5重量％的三官能共聚單體，例如均苯三酸。
有用的熱塑性非彈性翼聚醯胺包括聚(亞己基己二醯二胺)(尼龍6，6)；聚己內醯胺(尼龍6)；聚庚醯胺(尼龍7)；尼龍10；聚(12-十二烷內醯胺)(尼龍12)；聚(四亞甲基己二醯二胺)(尼龍4，6)；聚(亞己基癸二醯二胺)(尼龍6，10)；聚(亞己基十二碳醯胺)(尼龍6，12)；十二碳二胺和正十二碳二酸的聚醯胺(尼龍12，12)、得自二(4-氨基環己基)甲烷和十二碳二酸的PACM-12聚醯胺、30％亞己基間苯二甲酸二銨和70％亞己基己二酸二銨的共聚醯胺、高達30％的二-(對-醯氨基環己基)亞甲基與對苯二甲酸和己內醯胺的共聚醯胺、聚(4-氨基丁酸)(尼龍4)、聚(8-氨基辛酸)(尼龍8)、聚(七亞甲基庚二醯二胺)(尼龍7，7)、聚(八亞甲基辛二醯二胺)(尼龍8，8)、聚(九亞甲基壬二醯二胺)(尼龍9，9)、聚(十亞甲基壬二醯二胺)(尼龍10，9)、聚(十亞甲基癸二醯二胺)(尼龍10，10)、聚[二(4-氨基-環己基)甲烷-1，10-癸二羧醯胺]、聚(間二甲苯己二醯二胺)、聚(對二甲苯癸二醯二胺)、聚(2，2，2-三甲基亞己基庚二醯二胺)、聚(哌嗪癸二醯二胺)、聚(11-氨基-十一酸)(尼龍11)、聚亞己基間苯二甲醯二胺、聚亞己基對苯二甲醯二胺、和聚(9-氨基壬酸)(尼龍9)聚內醯胺。也可以使用共聚醯胺，例如聚(亞己基-共-2-甲基亞戊基己二醯二胺)，其中亞己基部分可以所有得自二胺的部分的約75-90mol％的量存在。
有用的聚烯烴包括聚丙烯、聚乙烯、聚甲基戊烷以及乙烯或丙烯中一種或多種與其它不飽和單體的共聚物和三聚物。例如，包括非彈性聚丙烯翼和彈性聚丙烯核芯的纖維在本發明的範圍內；這些纖維是雙組分纖維。
彈性和非彈性聚合物的組合可以包括聚醚醯胺，例如，聚醚酯醯胺彈性體核芯與聚醯胺翼以及聚醚酯彈性體核芯與聚酯翼。例如翼聚合物可以包括尼龍6-6及其共聚物，例如，聚(亞己基-共-2-甲基亞戊基己二醯二胺)，其中亞己基部分以約80mol％存在，它任選與約1重量％至高達約15重量％的尼龍-12混合，並且核芯聚合物可以包括一彈性片段化聚醚酯醯胺。「片段化聚醚酯醯胺」是指一種具有與硬片段(短鏈聚醯胺)(通過酯基)共價鍵合的軟片段(長鏈聚醚)的聚合物。類似的定義還有片段化聚醚酯、片段化聚氨酯等。尼龍12可以促進翼與核芯的粘合，特別是當核芯是以得自Atofina的PEBAXTM3533SN為主時。另一優選的翼聚合物可以包括一選自聚(對苯二甲酸乙二酯)及其共聚物，聚(對苯二甲酸丙二酯)和聚(對苯二甲酸丁二酯)的非彈性聚酯；一種適用於與其一起使用的彈性核芯可以包括一種聚醚酯，所述聚醚酯包括選自聚(四亞甲基醚)二醇和聚(四亞甲基-共-2-甲基-四亞甲基醚)二醇的聚醚二醇與對苯二甲酸或對苯二甲酸二甲酯和選自1，3-丙二醇和1，4-丁二醇的低分子量二醇的反應產物。
彈性聚醚酯核芯也可以與非彈性聚醯胺翼一起使用，特別是當使用促進粘合的添加劑時，如本文其它地方所述的。例如，這種纖維的翼可以選自(a)聚(亞己基己二醯二胺)及其與2-甲基亞戊基二胺的共聚物和(b)聚己內醯胺，並且這種纖維的核芯可以選自(a)聚醚酯醯胺和(b)聚(四亞甲基醚)二醇或聚(四亞甲基-共-2-甲基四亞甲基醚)二醇與對苯二甲酸或對苯二甲酸二甲酯和選自1，3-丙二醇和1，4-丁二醇的二醇的反應產物。
上述聚合物的製備方法在本領域為已知並且可以包括使用本領域已知的催化劑、助催化劑和鏈支化劑。
當纖維受拉伸和鬆弛時隨著核芯通過所附著的翼扭曲，核芯的高彈性使其能夠吸收壓縮力和拉伸力。如果它們的附著太弱的話，這些力可以造成這兩種聚合物脫離。本發明任選使用翼和核芯聚合物的機械鎖來增強這種附著，並在纖維加工和使用時進一步使脫離最小化。可以通過選擇翼和核芯組成和/或使用這兩種聚合物之一或者二者的促進粘合的添加劑使核芯和翼之間的結合進一步得到強化。粘合促進劑可以在這些翼各自中或者僅一部分中使用。因此，單個翼與核芯可以有不同程度的層壓，例如，可以有意使一些翼脫落。這些添加劑的一個實例是尼龍12(例如，以所有翼聚合物為基礎為5重量％)，即聚(12-十二烷內醯胺)，也稱之為「12」或「N12」，可以Rilsane「AMNO」從Atofina商購獲得。同樣，馬來酸酐衍生物(例如BynelCXA(E.I.du Pont de Nemours and Company的登記商標)或得自Atofina的Loader乙烯/丙烯酸酯/馬來酸酐三聚物)可用於改性聚醚-醯胺彈性體以促進其與聚醯胺的粘合。
作為另一實例，可以將一熱塑性酚醛清漆樹脂，例如HRJ12700(Schenectady International)，數均分子量在約400-約5000的範圍內，加入到一彈性(共)聚醚酯核芯中以促進其與(共)聚醯胺翼的粘合。酚醛清漆樹脂的量應在1-20重量％的範圍內，更優選的範圍是2-10重量％。可用於本文的酚醛清漆樹脂的實例包括，但不限於，苯酚-甲醛、間苯二酚-甲醛、對-丁基苯酚-甲醛、對-乙基苯酚-甲醛、對-己基苯酚-甲醛、對-丙基苯酚-甲醛、對-戊基苯酚-甲醛、對-辛基苯酚-甲醛、對-庚基苯酚-甲醛、對-壬基苯酚-甲醛、雙酚-A-甲醛、羥基萘甲醛和松香(特別是部分馬來酸化的松香)的烷基-(例如叔丁基-)苯酚改性的酯(例如季戊四醇酯)。參見1999年8月27日申請的美國專利申請序列號09/384,605，例如促進共聚酯彈性體和聚醯胺之間的粘合的技術。
用馬來酸酐(「MA」)官能化的聚酯也可以用作促進粘合的添加劑。例如，聚(對苯二甲酸丁二酯)(「PBT」)可以用MA在雙螺杆擠出機中經自由基接枝來官能化(J.M.Bhattacharya，PolymerIntemational(2000年8月)，498，pp.860-866(加入本文作為參考))，該文獻還報導了使用幾個重量百分比的所得PBT-g-MA作為聚(對苯二甲酸丁二酯)與尼龍66以及聚(對苯二甲酸乙二酯)與尼龍66的二元混合物的相容劑。例如，這種添加劑可用於將本發明纖維的(共)聚醯胺翼與(共)聚醚酯核芯更牢固地粘合在一起。
這些聚合物和最終纖維、紗線、以及本發明所用的物品可以包括常規添加劑，在聚合期間將它們加入或者將它們加入到成型的聚合物或物品中，並且可以用於提高聚合物或纖維的性能。這些添加劑的實例包括抗靜電劑、抗氧化劑、抗微生物劑、防火劑、染料、光穩定劑、聚合催化劑和輔料、粘合促進劑、褪光劑，例如二氧化鈦、消光劑和有機磷酸鹽。
在紡紗和/或拉伸期間可用於這些纖維的其它添加劑例如包括抗靜電劑、光滑劑、粘合促進劑、親水劑、抗氧化劑、抗微生物劑、防火劑、潤滑劑及其組合。此外，這些附加的添加劑可以在該方法的不同步驟中加入，這在本領域是已知的。
上面的描述集中在纖維具有大致徑向對稱的橫截面時的益處，儘管經常需要這種對稱，但是對本發明的實施方式這並不是必需的，其中(a)所述可拉伸的合成聚合物纖維具有小於約1的脫離比(delamination rating)，並且蒸煮後收縮為至少約20％。
(b)所述可拉伸的合成聚合物纖維具有至少約20％的蒸煮後收縮並且將纖維大致拉直所需的拉伸小於約10％；(c)所述可拉伸的合成聚合物纖維包括一種包含一彈性聚合物的軸芯和大量包含與核芯相連的非彈性聚合物的翼，其中所述核芯的外表面上在翼與核芯的接觸點之間包括一非彈性聚合物鞘；(d)所述可拉伸的合成聚合物纖維包括一種包含一彈性聚合物的軸芯和大量包含與核芯相連的非彈性聚合物的翼，其中所述核芯具有大致圓形或者規則的多邊形橫截面；或(e)所述可拉伸的合成聚合物纖維包括一種包含一彈性聚合物的軸芯和大量包括與核芯相連的非彈性聚合物的翼，其中至少一個翼具有T、C或S形狀。
這些自由雙組分纖維(即，其上幾乎沒有抵抗力的雙組分纖維)可以具有至少約20％、優選至少約45％的蒸煮後拉伸，這樣改善了最終衣服的舒適度。織物的蒸煮後拉伸取決於其結構和纖維在織物環境中的約束度。通常，在織物中纖維擺脫約束和幹擾的自由度越大，那麼它以織物形式產生的拉伸和恢復越大。
本發明的纖維可以是連續長絲形狀(或者是復絲紗或者是單長絲)或短纖維(包括例如纖維束或紡紗線)。本發明的拉伸纖維可以具有每個纖維約1.5-約60的旦尼爾(約1.7-67dtex)。帶有聚醯胺翼的本發明的完全拉伸的纖維通常具有約1.5-3.0g/dtex的韌度，並且具有聚酯翼的纖維具有約1-2.5g/dtex的韌度，這取決於翼/核芯比。
當製備包含大量纖維的紗線時，這些纖維可以是任意所需的纖維數和任意所需的dpf，並且彈性聚合物與非彈性聚合物之比可以隨纖維不同而不同。所述復絲紗可以含有大量不同的纖維，例如，2-100根纖維。此外，包含本發明纖維的紗線可以每個纖維具有一定範圍的線性密度並且也可以包括不是本發明的纖維。
下面參照圖5描述本發明的雙組分纖維的製備方法，它是一個可用於製備本發明纖維的設備示意圖。然而，應理解的是，可以使用其它設備。本發明的方法包括將一包含彈性聚合物的熔融物通過一噴絲頭以形成大量可拉伸的合成聚合物纖維，所述纖維包括一包含彈性聚合物的軸芯和大量與所述核芯相連並包括非彈性聚合物的翼。參照圖5，一熱塑性硬聚合物原料(未顯示)在20加入到一紡紗堆積組件30中，並將一熱塑性彈性聚合物原料(未顯示)在22加入到紡紗堆積組件30中。可以使用預聚結或後聚結噴絲頭堆積板組件。這兩種聚合物可以未拉伸的長絲40的形式從一具有孔口(經設計具有所需橫截面)的堆積式板噴絲頭組件35擠出。本發明的方法還包括在長絲離開噴絲頭的毛細孔之後將它們驟冷，從而以任何已知方式將該纖維冷卻，例如藉助圖5中的冷空氣50。可以使用任何合適的驟冷方法，例如橫向流動的空氣或者徑向流動的空氣。
這些長絲任選用一整理劑(例如任選帶有硬脂酸鎂的矽油)，使用任意已知的工藝在圖5中所示的整理劑塗敷器60中進行處理。然後將這些長絲拉伸，之後驟冷，這樣它們具有至少約20％的蒸煮後拉伸。這些長絲可以在至少一個拉伸步驟中拉伸，例如在圖5中圖示的加料輥80(可以150-1000米/分鐘操作)和拉伸輥90之間形成一拉伸長絲100。該拉伸步驟可以與紡紗結合製備一完全拉伸的紗線，或者如果希望一種部分取向的紗線的話，在紡紗和拉伸之間有一個延遲的分離過程。拉伸也可以在將所述長絲卷繞成一經紗線期間實現；本領域技術人員稱之為「拉伸整經」。可以使所述長絲具有任意所需的拉伸比，(除了通過打斷長絲幹擾加工之外)，例如，由約3.0-4.5倍的拉伸比可以製得一完全取向的紗線，並且由約1.2-3.0倍的拉伸比可以製得一部分取向的紗線。這裡，拉伸比是將拉伸輥90的圓周速度除以加料輥80的圓周速度。拉伸可以在約15-100℃，通常約15-40℃下進行。
所述拉伸的長絲100任選可以部分鬆弛，例如，在圖5中110處用蒸汽處理。可以在紡紗期間進行任意量的熱-鬆弛。鬆弛越大，長絲彈性越大，在下面的操作中發生的收縮性越小。該拉伸的最終長絲，在如下所述的鬆弛之後，可以具有至少約20％的蒸煮後拉伸。以這些拉伸的長絲的卷繞前長度為基礎，優選將所述初紡長絲熱-鬆弛約1-35％，這樣它可以象典型的硬紗線那樣進行處理。
然後將這些驟冷、拉伸和任選鬆弛過的長絲以200-約3500米/分鐘和高達4000米/分鐘的速度，在圖5中的絡紗機130上卷繞收集。或者如果已將多個纖維紡紗和驟冷，那麼可以將這些纖維會聚，任選交織，然後捲起，例如以高達4000米/分鐘的速度在絡紗機130中捲起，例如在約200-約3500米/分鐘的範圍內。可以在圖5的絡紗機130中以相同方式將單長絲或復絲紗捲起。在已將復長絲紡紗和驟冷的地方，可以如本領域通常所作的那樣將該長絲會聚並在卷繞之前任選交織。
在拉伸之後的任意時間內，可以對該雙組分長絲進行幹-熱處理或溼-熱處理，同時完全鬆弛以呈現所需的拉伸和恢復特性能。這種鬆弛可以在長絲加工期間進行，例如在上述鬆弛步驟期間，或者在已將長絲加入到一紗線或織物中之後，例如在洗刷、染色期間等。纖維或紗線形式的熱處理例如可以使用熱輥或熱箱進行或者在一噴射-篩濾膨化步驟中進行。優選這種鬆弛的熱處理是在纖維已製成紗線或織物之後進行的，以便此時可以象非彈性纖維那樣對其進行加工；然而，如果需要的話，可以如高拉伸纖維那樣在捲起之前進行熱處理並完全鬆弛。為了使最終織物具有更稿的均勻性，可以將該纖維均勻地熱處理和鬆弛。該熱處理/鬆弛溫度，在加熱介質是幹空氣時可以在約80-℃約120℃的範圍內，在加熱介質是熱水時可以在約75-℃約100℃的範圍內，並且在加熱介質是超大氣壓蒸汽(例如在高壓鍋中)時可以在約101-℃約115℃的範圍內。較低溫度可以可能使得熱處理太小或者沒有熱處理，而較高溫度可能會使彈性核芯聚合物熔融。所述熱處理/鬆弛步驟通常可以在幾秒鐘內完成。
可以將這些雙組分紗線捲起成硬紗線(無彈性紗線)，由於初紡雙組分紗線顯示與其硬紗線瓣輪(lobe)組分一致的伸長率和拉伸特性。即，在彈性體核芯周圍的這些單個瓣輪部分通常是直的並且與紡紗的長絲方向平行。可以對由這些紗線構成的紗線或織物或其它物品進行熱修整。這種熱處理使得瓣輪部分圍繞彈性體核芯螺旋。雙組分紗線收縮大，長絲紡紗長度會減少1/3-1/2。結果，呈現高水平的拉伸和恢復特性。修整之後紗線的拉伸百分比將是雙組分和配合紗線的收縮性差值的函數，這是由於該雙組分紗線呈現可恢復的收縮性(蒸煮後拉伸)，但是也僅能拉伸至硬紗線完全伸展的點。通過長拉織物並觀察織物鬆弛時織物回到其原始形狀來主觀評價拉伸和恢復特性。
如上所述，噴絲頭毛細孔具有與本發明纖維的所需橫截面(如上所述)相應的設計，或者可用於產生其它雙組分或雙成分纖維。這些毛細孔或噴絲頭鑽孔可以通過任意適宜的方法切出，例如通過雷射切割(如美國專利號5,168,143中所述)、鑽孔、放電加工(EDM)和衝孔，如本領域已知的。可以使用雷射束切割該毛細孔孔口以良好地控制本發明纖維的橫截面對稱性。噴絲頭毛細孔的孔口可以具有任意適宜的直徑並且可以切割成連續的(預聚結)或非連續的(後聚結)。非連續的毛細孔可以通過以一定的圖案鑽出小孔來獲得，以使聚合物在噴絲頭面下面聚結，並形成本發明的多翼橫截面。
例如，本發明的長絲可以用如圖6、6A、6B和6C中所述的預聚結噴絲頭堆積板組件製得。圖6為圖5中所示的噴絲頭組件的堆積板的側視圖，聚合物流沿箭頭F的方向流動。噴絲頭組件中的第一板是含有聚合物熔融池的板D，並且為常規設計。板D被置於限流板C(橫截面圖示於圖6C)上，限流板C又被置於任選的分布板B(橫截面圖示於圖6B)上，分布板B被置於噴絲頭板A(橫截面圖示於圖6A)上，噴絲頭板A由噴絲頭組件支撐板E支持。限流板C與限流板下面的分布板B對齊並與之接觸，分布板B與下面的噴絲頭板A對齊並與之接觸，噴絲頭板A中貫穿有毛細孔但是沒有真正的埋頭孔，噴絲頭板A與其中孔大於毛細孔的噴絲頭支撐板(E)對齊並與之接觸。這樣的設置使得加入到限流板C的聚合物可以通過分布板B、噴絲頭板A和噴絲頭支撐板E形成一纖維。熔體池板D(為一常規板)，用於向限流板供料。聚合物熔融池板D和噴絲頭組件支撐板E足夠厚且堅實，這樣它們可以彼此可以牢固地壓在一起，以防止聚合物從噴絲頭組件的堆積板之間漏出。板A、B和C足夠薄，這樣這些孔口可以用雷射法切割。優選噴絲頭支撐板(E)中的孔經過擴口處理，例如在約45-60℃下，以避免初紡纖維接觸孔的邊緣。也優選，當希望聚合物預聚結時，在形成纖維之前將這些聚合物彼此接觸(預聚結)小於約0.30cm，通常小於0.15cm，這樣由限流板C、任選的分布板D和噴絲頭板E所設定的橫截面形狀將更精確地在纖維中呈現。如美國專利號5,168,143中所述，對貫穿這些板的孔進行切割(其中將來自固態雷射器的多模雷射束減為主要單模雷射束(例如TM00模式)並在金屬片之0.2-0.3mm處聚焦成直徑小於100微米的點)，這樣可有助於更精確地確定纖維橫截面。所得熔融金屬在與雷射束同軸的加壓液體流的作用下從金屬片的下表面排出。從最上面的分布板頂部到噴絲頭面之間的距離可以減少到小於約0.30cm。
為了製備具有任意數量的對稱放置的翼聚合物部分的長絲，將相同數量的對稱排列的孔口用於這些板的每一個上。例如在圖6A中，噴絲頭板A以與圖5的堆積板構造成90°的平面圖顯示。圖6A中的板A包括6個對稱排列的翼噴絲頭孔口140，它們與中心圓噴絲頭孔142相連。每個翼孔口140可以具有不同寬度的144和146。圖6B顯示了附加分布板B，它具有從開口端152到任選的狹縫154逐漸變細的分布孔口150，所述狹縫154將該分布孔口與中心圓孔156相連。圖6C顯示了限流板C，它包含翼聚合物的限流毛細孔160和核芯聚合物的中心限流毛細孔162。聚合物熔融池板D可以是本領域的任意常規設計。噴絲頭支撐板E具有一足夠大的通孔，並對其進行擴口(例如在45-60℃)，以避免初紡長絲與孔側面接觸，如圖7和8側視圖所示。將堆積板組件(板A-D)對齊，以便核芯聚合物從聚合物熔融池板D經限流板C的中心限流孔162流出，並經6個小毛細孔164、分布板B的中心圓毛細孔156、噴絲頭板A的中心圓毛細孔142流過，並從噴絲頭支撐板E的大擴口孔流出。與此同時，翼聚合物從聚合物熔融池板D流出，經限流板C的翼聚合物限流毛細孔160、分布板B的分布孔口150(其中，如果有任選的狹縫154的話，首先將這兩種聚合物彼此接觸)、噴絲頭板A的翼聚合物孔口140，並最終經噴絲頭組件支撐板E中的孔流出。
本發明的噴絲頭堆積板組件可用於大量合成聚合物的熔融擠出以製備纖維。在本發明的噴絲頭堆積板組件中，這些聚合物可以直接加入到噴絲頭毛細孔中，這是由於噴絲頭板不需要很長的埋頭孔。不需要很長的埋頭孔是指所有存在的埋頭孔(包括連接多個毛細孔入口的任意凹處)的長度小於噴絲頭毛細孔的約60％並優選小於約40％。參見圖7A，它顯示了現有技術的噴絲頭板的橫截面，圖7B和C，它顯示了本發明的噴絲頭板的橫截面。在噴絲頭板中的纖維形成孔口的後埠將多組分聚合物流直接限流到特定點，消除了聚合物流動中多個聚合物流在噴絲頭孔口之前在進料道內混合的問題。
在具有與凹槽相連的貫穿板的適當孔的單板的一個面或兩個面上使用這些凹槽將兩個板的功能組合起來可能是有用的。例如，可以在噴絲頭板的上遊側切出(例如通過放電加工)凹處、凹槽和低處，以起分布通道或較淺的埋頭孔的作用。
可以用本發明的噴絲頭堆積板組件製備包括兩種或多種聚合物的各種纖維。例如，可以這樣製得其它雙組分纖維和本文中沒有公開和/或要求保護的雙組分纖維，包括美國專利號4,861,660、3,458,390和3,671,379中公開的橫截面。所得纖維橫截面可以是例如並排、偏心鞘-核芯、同心鞘-核芯、翼-和-核芯、翼-和-鞘-和核芯等。此外，本發明的噴絲頭堆積板組件可用於紡制可分裂或不能分裂的纖維。
本發明的噴絲頭堆積板組件可以經過改進以獲得各種多翼的纖維，例如，為了獲得各種所需翼數而改變毛細孔的數量、改變狹縫直徑以改變生產不同旦尼爾的長絲或紗線支數所需的幾何學參數、或者達到與不同合成聚合物一起使用所需的幾何學參數。例如，在圖8的實施方式中顯示了用於製備3翼纖維的相對薄的噴絲頭堆積板組件。在圖8A中，噴絲頭板厚0.015英寸(0.038cm)並具有貫穿不鏽鋼整個厚度的(通過本文公開的雷射方法形成)以3個直翼140的形式(各自有兩個寬度不同的部分(分別具有長度144和146)，它們圍繞對稱中心以120°對稱分布)加工的孔口；在該毛細孔孔口上沒有埋頭孔。每一翼140長0.040英寸(0.102cm)(從其頂端到直徑為0.012英寸(0.030cm)的中心圓噴絲頭孔142的周圍)，噴絲頭孔142的中心與對稱中心一致。接下來參見圖8B，分布板B(厚0.010英寸(0.025cm))同軸地排列在噴絲頭板A上，使分布板B的每兩個翼孔口150中有一個與噴絲頭板A的翼140對齊；分布板B的每個翼孔口150長0.1375英寸(0.349cm)(從其頂端到對稱中心)。限流板C(圖10C)厚0.010英寸(0.025cm)並具有直徑為0.025英寸(0.064cm)的孔160、直徑為0.015英寸(0.038cm)的孔162和直徑為0.010英寸(0.025cm)的中心孔164。板C與分布板B對齊，這樣在使用時，通過熔體池板D(參見圖8)向分布板C的孔160供應的翼聚合物和向分布板C的孔162和164供應的核芯聚合物通過板B向板A分布形成一纖維，其中這些翼嵌入核芯。在噴絲頭板A內沒有埋頭孔，並且板A、B和C的總厚度僅為約0.035英寸(0.089cm)。
在另一噴絲頭堆積板組件實施方式中，未使用噴絲頭支撐板E(參見圖8)。在圖9A中，噴絲頭板A厚0.3125英寸(0.794cm)並且每一紡紗孔口具有一直徑為0.100英寸(0.254cm)的埋頭孔和一在埋頭孔底部且長為0.015英寸(0.038cm)的毛細孔。如圖9A所示，噴絲頭板A內的每一噴絲頭孔口具有6個直的翼孔口170，它們各自具有一長的軸心線，該軸心線穿過對稱中心且從其頂端到中心圓孔172周圍的距離為0.035英寸(0.089cm)。從每一翼的頂端起0.015英寸(0.038cm)的長度部分174的寬為0.004英寸(0.010cm)；長度部分176長0.020英寸(0.051cm)，寬0.0028英寸(0.007cm)。每一翼的頂端是在頂端的一半寬度處徑向切割的。分布板B(參見圖9B)厚0.015英寸(0.038cm)並具有6個翼孔口，每個孔口與噴絲頭板A中的相應埋頭孔中心對齊，以便板B中的每一翼孔口與板A的翼孔口對齊。板B中的每一翼孔口150長0.060英寸(0.152cm)並且寬0.020英寸(0.051cm)，其頂端是圓的，半徑為0.010英寸(0.025cm)。板B中的中心孔152直徑為0.100英寸(0.254cm)。限流板C(參見圖9C)厚度也是0.015英寸(0.038cm)。在板C中，孔160的直徑為0.008英寸(0.020cm)並且到中心孔162的中心的距離是0.100英寸(0.254cm)，所述中心孔也是板B和A的中心孔並且形成纖維的核芯。將非彈性翼聚合物加料到板C的孔160中並通過板B和A的翼孔口形成纖維的翼。翼和核芯聚合物首先在分布板B的上面接觸，分布板B在擠出纖維的噴絲頭板A上面0.328英寸(0.833cm)處，其直徑為0.080英寸(0.203cm)。板C與板B對齊，這樣板C的6個孔160在板B的翼孔口150的中心線的上面。將這些板對齊，以使加料到板C的孔162中的彈性核芯聚合物穿過該中心。
本發明的異質複合紗線還包括一種配合紗線，如圖1中的20所示。該異質複合紗線包括人造或天然纖維。該配合紗線是不同於雙組分紗線的任意其它紗線並優選具有比所述雙組分紗線低的收縮性。所述配合紗線可以由人造、成纖維、可熔紡的聚合物形成，這些聚合物包括，但不限於，聚醯胺類、聚烯烴類(例如聚乙烯和聚丙烯)、聚酯類、纖維膠聚合物(例如人造絲和醋酸酯)、或它們的組合。用於所述配合紗線的這些聚醯胺類、聚酯類、聚烯烴和雙組分可以選自任意已知的這些聚合物，包括上面參照雙組分長絲的翼討論的那些。用於構成所述配合紗線的聚合物可以具有任意的橫截面形狀。這些橫截面形狀，例如，可以包括圓形、橢圓形、對稱或不對稱瓣輪數較高的三葉形和狗骨頭形狀。此外，所述配合紗線可以是或包括天然纖維，例如棉、毛、和/或絲。優選的配合紗線包括尼龍、聚酯、聚烯烴、人造絲、棉和毛。可商購獲得的配合紗線的實例包括DuPont尼龍TACTEL產品(在工業上稱之為Multisoft、Microdeniers和Diablo)。同樣，特別有用的是使其本身空氣-纏繞、或空氣-噴射變形或梳理(對短纖維而言)的任意紗線。添加劑或處理，例如上面參照雙組分紗線所討論的，可用於配合紗線。配合紗線的選擇廣泛；通常根據其在織物中的美學影響來做出決定。
優選，配合紗線的彈性比核芯聚合物的低。同樣，所述配合紗線通常具有比雙組分長絲低的收縮性。該配合紗線可以是一單一完全拉伸紗線或硬紗線，或者是一雙組分紗線或另一雙組分紗線。例如，將一具有較低收縮性和較低可恢復拉伸百分比(蒸煮後拉伸)的雙組分紗線與一具有較高收縮性和較高可恢復拉伸百分比的雙組分混合可能是有益的，例如，可以提供具有某些複合拉伸和恢復特性的紗線。如果將兩種雙組分紗線混合，那麼可能沒有自膨化效果，這是由於雙組分紗線在拉伸時都不產生膨脹。
在配合紗線是單一組分的拉伸紗線時，已發現破裂伸長率小於約80％的紗線、優選破裂伸長率小於約60％的紗線，更優選破裂伸長率小於約50％的紗線(使用標準ASTM內含子技術D2256(或TRL-TM1356))，對本發明特別有用。
所述混合雙組分紗線和配合紗線可以各種比例存在於最終產品中，這取決於所需用途，例如，兩種紗線的重量比可以在約90/10至約10/90的範圍內、更優選在80/20-20/80的範圍內。可以測定最終產品中每一組分的分數，例如，按照總旦尼爾和每一長絲的旦尼爾。總旦尼爾或每一長絲旦尼爾越大，最終產品中的該組分量越大。以這些因素為基礎改進這些組分可以使最終產品具有不同功能。例如，通過在最終產品中包含較大比例的雙組分紗線可以獲得更高的拉伸和恢復力。相反，通過包含較大比例的第二種紗線可以獲得拉伸和恢復力較低的紗線，其中所述配合紗線是單組分紗線。
如上所述，本發明的雙組分紗線可以單長絲紗或由大量長絲(例如2-60根長絲)形成的。所述配合紗線可以由例如2-60根長絲形成。當所述異質複合紗線包括許多雙組分纖維時，這些雙組分纖維可以具有不同的分特，並且彈性與非彈性聚合物的比例能夠隨纖維不同而不同。
所述雙組分纖維的每一長絲的旦尼爾優選小於50，更優選小於20，最優選小於10，並且複合紗線的每一長絲的旦尼爾優選小於10，更優選小於5，最優選小於2.5，例如，約0.5-約50dpf。紗線束內長絲的dpf是柔軟度、手感和其它衣服織物品質的關鍵性決定因素；翼化雙組分紗線經常具有一明顯的dpf(以觸感和織物手感為基礎)，它小於其真正的dpf。例如，一20dpf長絲織物感覺起來可以與織物形式的5-10dpf復絲紗一樣柔軟。然而，如果觸感和均勻性是關鍵性的，那麼雙組分紗線的dpf大大超過配合紗線的dpf經常是有用的。
異質複合紗線的總旦尼爾對典型衣服應用而言可以在約20-約300旦尼爾的範圍內。對於工業、室內裝潢或地板應用，其可以在100至幾千旦尼爾的範圍內。優選的配合紗線就衣服而言為10-300總旦尼爾，就室內裝潢而言是300-3000旦尼爾；更優選20-200總旦尼爾；並且長絲數與每一長絲的旦尼爾一致，為0.5-50；就衣服而言更優選1.0-10。
當本發明的異質複合紗線具有低的旦尼爾時，它可用於製備細薄織物，而具有高旦尼爾的紗線可用於較重織物。因此，本發明的紗線可以具有適用於其最終使用產品的任意紗線旦尼爾。就細薄織物而言，紗線中雙組分旦尼爾和配合紗線的旦尼爾相加的總旦尼爾小於約60，優選小於約50，更優選小於約40-10旦尼爾。就中等重量的織物而言，所述異質複合紗線可以具有在約50-約200之間、優選約70-約150和更優選約70-約140的旦尼爾。就較重織物而言，例如負重織物，該異質複合紗線可以具有在約200-約2400之間、優選約200-約2000的旦尼爾。
本發明的異質複合紗線優選自膨化。這意味著它們是由在修整(雙組分部分)時呈現高收縮性的雙組分長絲和收縮性較低的配合長絲形成的。所述雙組分長絲通常顯示20-100％的可恢復拉伸(蒸煮後拉伸)，優選大於25％和更優選大於50％。而且，該雙組分長絲通常顯示10-30％的不能恢復收縮性、優選小於30％和更優選小於25％。所述收縮性較低的配合紗線長絲通常顯示1-15％的不能恢復收縮性。當所述雙組分、高收縮性長絲被激活(收縮)時，所述配合紗線彎曲並提高了複合紗線的膨脹性。因此，這些紗線的長度在紡織品修整過程(熱、溼處理)中收縮而體積卻立方地增加。本發明的異質複合紗線顯示高拉伸恢復性，即，在蒸煮之後拉伸其最初鬆弛長度的20％-100％之後，它們易於恢復至接近其最初鬆弛長度。
可以象處理硬紗線那樣來處理異質複合紗線，不需要特定的拉緊。在修整之後，提供真正的彈性恢復性能；即，紗線的表面完整並且可以與配合硬紗線以相同的方式染色。由於所述異質複合紗線為硬紗線形式並且具有非粘合硬紗線表面，因此它適合較大卷裝尺寸。
由本發明的異質複合紗線可以獲得各種美感和手感。這些效果將取決於例如配合紗線的性質(例如，dpf、長絲x-截面形狀、總旦尼爾、收縮性)、特定的雙組分紗線組成、組分之比，和所用的混合方式。這些異質複合紗線具有與硬紗線類似的加工性能，並且經熱或熱/溼加工產生拉伸和彈性體驅動的恢復。如果對紗線進行選擇，以便這些雙組分翼和配合紗線得自類似的聚合物種類，那麼可以獲得優異的染色均勻性。或者，可以使用不同聚合物種類以產生與良好的拉伸和恢復特性良好相配合的heathering效果。
可以通過已知方法使用所述異質複合紗線形成織物，這些方法包括圓形、彎曲、或平針織、無縫針織、織襪、以緯線方式針織、或以經線方式針織、或者以緯線和經線方式針織。紗線可以為連續長絲的形式或者以短纖維紗的形式預混合。
本發明還提供了一種異質複合紗線的製備方法。該方法包括將雙組分紗線與配合紗線混合。所述雙組分紗線包括至少一種長絲，該長絲包括一包含一熱塑性彈性聚合物的軸芯和大量與所述軸芯相連的翼，所述翼包含一熱塑性非彈性聚合物。圖10是一種紡制雙組分紗線、紡制配合紗線和將所述雙組分紗線和配合紗線混紡的方法示意圖。
參照圖10，第一個硬熱塑性聚合物(來源未顯示)，在5處加入，並將第二個彈性熱塑性聚合物(來源未顯示)在15加入。所述第一個和第二個聚合物在紡紗堆積組件分布體25中混合併從雙組分噴絲頭35擠出形成一雙組分長絲，例如單長絲45。將該雙組分長絲驟冷，即通過橫流的空氣55冷卻並固化，然後用纖維修整組合物在65塗油並捲起成一單長絲紗卷裝95。
在圖10的右邊，將一硬熱塑性聚合物(來源未顯示)在18加入並導入紡紗堆積組件20並經多毛細孔噴絲頭板30擠出形成大量配合紗線40，它們經橫流的空氣50冷卻並固化，在60處會聚成一復絲紗60，在此用纖維整理劑將該紗線塗油並通過纏繞設備70遞送(賦予該紗線束良好的長絲內聚力)到位於加料輥80和拉伸輥90之間的拉伸區，該紗線100以等於輥90與輥80的表面速度之比的拉伸比拉伸並經絡紗機拉過紗線纏繞設備110形成一紗線卷裝120。任選紗線100可以不經拉伸，這種情況下輥90與輥80的表面速度相等。
本發明的方法可以在驟冷之後，包括將該纖維熱鬆弛的另一步驟，以便它呈現至少約20％的蒸煮後拉伸。該熱-鬆弛是用乾燥空氣、熱水或超大氣壓蒸汽作為加熱介質進行的，當加熱介質是所述的乾燥空氣時溫度在約80℃-約120℃的範圍，當加熱介質是所述熱水時溫度在約75℃-約100℃的範圍內，當加熱介質是所述超大氣壓蒸汽時溫度在約101℃-約115℃的範圍內。
所述雙組分紗線和配合紗線可以任意形式混合，以長絲或紗線形式，或者甚至在形成長絲之前在噴絲頭內或之前混合。在圖11中描述了一種使用纏繞設備將來自紗線卷裝的雙組分長絲紗與來自紗線卷裝的配合紗線混合的方法。合起來，圖11的方法(沿路徑C)和圖10的方法提供了一種以兩階段(分離)法製備本發明的異質複合紗線的方法。在圖11中使用導向輥106和108的變化將來自卷裝95的雙組分紗線45和來自卷裝120的硬紗線100混合運送紗線45和100穿過一空氣噴射纏繞設備110-形成一卷在卷裝130上的異質複合紗線112。
在圖12中描述了一種沿路徑A和B紡制雙組分長絲的方法流程圖以及一種紡制配合紗線的方法，為兩階段(分離)法。圖12中與圖10共用的元件與上面相對圖10描述的相同。在該方法變體中，將硬紗線構造的雙組分紗線單獨紡紗並從生產卷裝75或85直接合併到接著路徑A或路徑B的配合紗線的紡紗過程中。在配合紗線過程中，所述雙組分紗線與配合紗線通過配合紗線過程的混合噴嘴(未顯示)混合。將如此形成的異質複合紗線纏繞到一單紗線卷裝130上。
正如上面討論的，本發明將雙組分紗線與配合紗線混合形成單紗線。雙組分紗線和配合紗線各自可以單獨地離線製備，然後混合形成最終的合成紗線，或者一個或二者可以以連續方式在線製備。可以通過任意已知的方法將這些組分混合形成單紗線，這些方法包括摺疊、共-紡紗、空氣噴射變形、空中假捻變形和覆蓋。摺疊是在沒有混合長絲的情況下通過將紗線層疊在一起簡單混合。摺疊可以在拉伸纏繞機內將這些紗線纏繞在一起進行。通常，這些紗線可以約0-5轉/英寸(tpi)纏繞，並優選1/4-1/2tpi。在紡紗過程中通過將紗線層疊在一起進行共-紡紗；速度例如可高達4000米/分鐘。共-紡紗可以在交織噴嘴中通過將紗線混合進行。空氣纏繞是一種使雙組分的長絲和另一種紗線混合的方法；典型的前進速度是500-1000米/分鐘。空氣噴射變形是一種將兩種紗線加入到一空氣噴射變形設備的方法；通常一種紗線比另一紗線(核芯紗線)過量加料(花色線)。該花色線經捲曲和膨脹並與核芯紗線一起纏繞。典型速度是100-400米/分鐘。
空氣噴射變形可以通過過量進料雙組分紗線和配合紗線，使其以不同速度穿過一空氣噴射變形機以產生沿末端在結點處纏繞的較大膨脹紗線來進行。包芯紡紗是一種將短纖維紗紡紗並圍繞一核芯紗線卷裝以覆蓋所述核芯紗線的方法。機械覆蓋是一種將一連續紗線圍繞核芯紗線機械卷裝的方法。如果通過覆蓋將這些紗線混合，那麼可以使用雙組分紗線或配合紗線卷裝另一紗線。然而，為了使拉伸潛能最大化，優選使用雙組分作為核芯紗線。混合也可以通過假捻變形一硬紗線接著將其與雙組分紗線共-纏繞，然後卷裝卷繞的一系列方法來完成。
還可以使用WO77283中公開的共-拉伸破裂技術，或者可以使用在沿端部纏繞或扭轉時的變化來產生「奇特」膨脹紗線效果的紗線混合方法。可以使用與在「拉伸-破裂」連續長絲紗的精紡毛紗工業中所用類似的特定設備來產生短纖維混合物。可以將連續形式的雙組分和配合紗線加入到一系列軋輥(其運行速度差異相當大，且捏合力大)，這樣在一個連續操作中將紗線束內的單個長絲拉至產生短纖維紗的破裂點，同時保持整個紗線束的連續性。這些紗線可以在精紡混合機上混合產生一異質-複合-短纖維複合紗線，它可以經拉伸和扭轉成更細紗線。
在上述的本發明方法中，在加工期間雙組分紗線和配合紗線或者完全拉伸或者部分拉伸。雙組分和配合紗線的混合可以採用如下方式來進行，例如(a)將兩種部分取向的紗線(POY)混合，接著拉伸，(b)將兩種拉伸的紗線混合，或者(c)將上述兩種方式相結合。
在一個方法中，一雙組分紗線以其硬紗線初紡(as-spun)構型與配合紗線混合。分別紡制這兩種紗線都並在一單獨步驟中用纏繞噴嘴混合。將如此形成的異質複合紗線纏繞到一單紗線卷裝上。典型的混合速度可以在約600-約800米/分鐘的範圍內變化。
在第二種方法中，所述雙組分紗線以其硬紗線構型單獨紡紗並從生產卷裝直接匯集到配合紗線的紡紗過程中。該雙組分紗線藉助第二紗線過程的混合噴射與配合紗線相纏繞。將如此形成的異質複合紗線纏繞到一單紗線卷裝上。典型的捲起速度可以是約1500-約4000米/分鐘。
在第三種方法中，使用整合的單階段方法。將雙組分的絲條和配合紗線在一起混合，然後捲起一異質複合紗線。混合速度可以在約600-約800米/分鐘的範圍內。
在第四種方法中，使用二階段法，或者任選一整合的單-階段法。這裡將雙組分紗線和配合紗線在其生產過程中部分拉伸(例如，這兩種紗線在其加工期間都是部分取向的紗線(POY))，並藉助配合紗線過程中的混合噴嘴將這兩種紗線混合併纏繞。混合速度可以通過例如，將加料輥的第二紡紗速度設為約600-約1000米/分鐘，並在拉伸之後以約2000-約4000米/分鐘的捲起速度捲起來實現。
在第五種方法中，在加工期間將雙組分紗線部分拉伸(例如，POY)並將第二種紗線完全拉伸，並藉助配合紗線工藝中的混合噴嘴將這兩種紗線混合併纏繞。
在第六種方法中，在生產時將雙組分紗線完全拉伸，並在加工期間將配合紗線部分拉伸(例如，POY)。藉助配合紗線工藝中的混合噴嘴將兩種紗線混合併纏繞。
混合也可以包括通過將一種紗線卷裝在另一紗線上的覆蓋。如果這些紗線通過覆蓋混合，那麼所述雙組分紗線或配合紗線均可用於卷裝另一紗線。
所述異質複合紗線方法省去了常規織物加工中所用的彈性紗線覆蓋處理和假捻變形處理。本發明的方法提供了一種整合的熔紡紗線和美學選擇，以及對膨脹、拉伸和恢復特性的選擇。
通過以下非限制性實施例描述本發明。
測定方法如下測定在下面的這些實施例中製備的纖維的拉伸特性(蒸煮後拉伸、蒸煮後收縮性和蒸煮後拉伸恢復性)。將一5000旦尼爾(5550dtex)絞紗纏繞在一54英寸(137cm)紗槓上。環狀絞紗的兩側包括在整個旦尼爾內。測定2克重(長度CB)和1000克重(0.2g/旦尼爾)下的最初絞紗長度為(長度LB)。將該絞紗在95℃水中處理30分鐘(「蒸煮」)，並測定在2克重(長度CA最初)和1000克重(長度LA最初)下的最初(蒸煮後)長度。在1000克重下測定之後，再測定2克重下的在30秒鐘(長度CA30秒)和2小時(長度CA2小時)之後的長度。以100×(LB-LA)/LB計算蒸煮後收縮性。以100×(LA-CA30秒)/CA30秒計算蒸煮後拉伸百分比。以100×(LA-CA2小時)/(LA-CA最初)計算蒸煮後恢復性。
實施例實施例1針織織物中的空氣纏繞的雙組分複合紗線通過空氣纏繞本發明的第一單長絲雙組分紗線和第二種可商購獲得的配合紗線製得一具有潛在拉伸和恢復特性的空氣纏繞的異質複合-紗線。
雙組分紗線紡紗將所述雙組分紗線沿圖10的路徑C紡紗，製備19旦尼爾(21dtex)/長絲的長絲。其它纖維和紡紗特性如下旦尼爾 19#長絲 1翼/核芯相互嵌合 是加料輥速度(m/min) 420最初修整無最初修整％ 0第二次修整類型 K-9349第二次修整％4％
翼聚合物Camacari N6 DuPont Brazilia SA翼聚合物中的添加劑 5％尼龍12 Rilson AMNA Atofina翼體積％40翼數量 5核芯聚合物 得自Atofina的Pebax 3533SN(彈性片段化聚醚酯醯胺-彎曲模量2800psi(19,300Pa))核芯體積％ 60拉伸比 4×(以drow輥速為基礎)％面板鬆弛 20％(以絡紗機速度為基礎)鬆弛噴射蒸汽壓力系統3psi％蒸煮後拉伸95％蒸煮後的絕對收縮性21％蒸煮後的恢復性90原料第二紗線是沒有捲曲的尼龍66復-長絲紗(40旦尼爾(44dtex)和34根長絲紡紗並捲成紗線卷裝)(由E.I.DuPont de Nemours and Co.Nylon Apparel Division批量生產)。(參見圖1的120。)異質-複合-複合紗線製品使用圖2中所示的Hema-jet(311型Heberlein，可從Frank andThomas，Greenvilee，S.C獲得)空氣纏繞噴嘴(110)將所述單長絲雙組分紗線與40-34尼龍配合紗線空氣混合。將所述雙組分單長絲紗象硬原絲一樣在低的均勻張力作用下小心地加入到纏繞噴嘴中，以避免在空氣纏繞過程中翼圍繞雙組分長絲的核芯成螺旋形。使用100碼/分鐘(91米/分鐘)的纏繞速度，並將最終複合紗線捲成圖2中的卷裝130。該纏繞的紗線具有59的旦尼爾，其中雙組分長絲佔最終紗線重量的32％。彈性體含量(雙組分核芯)佔最終纏繞紗線重量的19％。纏繞之後將這些複合紗線卷在一管核芯號上。在這一加工階段複合紗線基本上顯示硬的特性，沒有常規的拉伸或恢復性能。
織物樣品使用Lawson圓管針織機製備一圓形針織單面進料長度的平針組織管狀織物。管以三種不同的縫合密度針織以檢測在染色和修整之前和之後由上面的紗線賦予修整織物的拉伸度和恢復性。用標準尼龍染料在沸騰(100℃)下將這些平針管染色30分鐘，並在盤架乾燥爐中於95℃下乾燥。
織物樣品測定評價由這些纏繞紗線製得的圓形針織織物的拉伸和恢復特性能，按照如下定義將結果示於表1。
-布置長度*原坯(LLG)和布置寬度*原坯(LWG)是以未壓制狀態平放在桌上的織物管片段的測定長度和寬度。
-鬆弛長度*修整過的(RLF)類似地為以未壓制狀態平放在桌上的修整過的織物管片段的長度和寬度。
-拉伸長度*原坯(SLG)是通過將織物以半寬狀摺疊，然後用手相對一尺子將該原坯織物拉伸至堵塞點所測得的長度。
-拉伸長度*修整過的(SLF)是通過將織物以半寬狀摺疊，然後用手相對一尺子將該修整過的織物拉伸至堵塞點所測得的長度。
-鬆弛長度*第二次(RLF2)是在一次拉伸循環之後恢復的鬆弛長度。
％長度*收縮＝100×(SLG-SLF)/SLG％織物拉伸＝100×(SLF-RLF)/RLF％彈性恢復＝100×(SLF-RLF2)/(SLF-RLF)％定形＝100×(RLF2-RLF)/(SLF-RLF)表1**所有長度和寬度(以英寸計)(1英寸＝2.54cm)

說明這些數據說明，通過纏繞適當量(本實施例中為32％)的複合雙組分長絲和典型的硬(低拉伸)復絲紗，可以製備拉伸百分比高且彈性恢復性能優異的針織織物。由於該雙組分長絲顯著地收縮，但是以可恢復拉伸(蒸煮後拉伸)保持了相當大的收縮性，因此產生高拉伸百分比(73-118％，這取決於縫合密度)和彈性恢復(85-93％)。該複合紗線中的雙組分紗線組分顯示足夠的收縮力，即，即使在適當雙組分含量下，所述配合紗線的捲曲和膨脹也可以使整修織物保持良好拉伸和恢復特性能。該修整織物顯示了均勻的外觀和柔軟的手感，同時織物膨脹相對原坯織物增加。使用平的不能拉伸的輸入紗線產生具有良好拉伸能力和真正彈性恢復性的織物的能力被看作是產生拉伸/恢復性織物的一種獨特方法。
實施例2針織應用中的噴氣變形的雙組分複合紗線通過將完全(2.a.)或部分(2.b.)由雙組分纖維組成的進料紗線與不含雙組分纖維的花色線以噴氣變形法混合，製備本發明的異質-複合-紗線組合。
原料聚合物原料與實施例1中所示的相同。在實施例2.a.中將由70旦尼爾的10根長絲雙組分紗線組成的進料紗線如下所示進行紡紗。
在實施例2.b.中，進料紗線由同時進料的30旦尼爾單長絲雙組分與70旦尼爾66長絲尼龍Tactel*工業紗線(由E.I.DuPont deNemours and Co.，Wilmington，Delaware銷售)組合而成。下面顯示了30旦尼爾雙組分單絲的性能。
用於實施例2.a.和2.b.的花色線也是70旦尼爾的66長絲DuPontTactel*。
雙組分紗線紡紗旦尼爾70 30#長絲 10 1翼/核芯相互嵌合 是 是加料輥速(m/min) 420 420最初修整 無 無最初修整％ 0 0第二次修整類型 K-9349K-9349第二次修整％4％ 4％翼聚合物Camacari N6 Camacari N6翼體積％4040翼數量 5 5核芯聚合物 Pebax 3533SN Pebax 3533SN核芯體積％ 6060拉伸比 4 4％面板鬆弛 2020鬆弛噴射蒸汽壓力系統3psi 3psi％蒸煮後拉伸9596.6％蒸煮後的絕對收縮性2120.5％蒸煮後的恢復性9092.8異質-複合-紗線製品為了獲得噴氣變形，將花色線較快地運送，即相對進料紗線略微過量地進料到變形設備中。該噴氣變形噴嘴是圖2中所示的Hema-iet(311型Heberlein，可從Frank and Thomas，Greenvilee，S.C獲得)空氣噴嘴(110)。使用338米/分鐘的核芯紗線進料速度、391米/分鐘的花色線進料速度、125psi的空氣壓力和312米/分鐘的捲起速度產生一空氣噴射變形的複合紗線。製得了表2中匯總的兩種不同的複合紗線。
表2

織物樣品使用一單面進料Lawson圓形針織機以平針組織構型採用3種縫合密度製備針織織物管。用尼龍染料在沸騰下將該圓形針織管酸染色30分鐘。
織物樣品測定在修整之前或之後評價由該共變形紗線得到的圓形針織織物的收縮性、拉伸和恢復特性，結果示於表3。
表3紗線2a.

紗線2b.

MD*＝「LAWSON管針織「機器方向」XD*＝「LAWSON管針織「橫向(垂直)方向」說明這些數據表明，通過將適量的雙組分長絲與典型的硬(低拉伸)復絲紗一起共空氣變形，可以產生拉伸比高且彈性恢復性優異的針織彈性織物。由於紗線的最初變形是在硬紗線狀態下完成的，因此產生高的拉伸百分比(參見表)和彈性恢復性。所述複合紗線中的雙組分紗線組分顯示足夠的收縮力，即，即使在適當雙組分含量下，所述配合紗線的膨脹也可以使整修織物保持良好拉伸和恢復特性能。注意到該修整織物顯示了均勻的外觀和柔軟的棉狀手感，同時織物膨脹相對原坯織物也有增加。使用平的、不能拉伸的輸入紗線產生具有良好拉伸能力和真正彈性恢復性的織物的能力被看作是產生拉伸/恢復性織物的一種獨特方法。
實施例3機織應用中的空氣噴射變形的雙組分複合紗線原料所用原料和供應紗線是實施例2.a.中所用的那些。
進料紗線花色線A.70-10雙組分70-66尼龍雙組分紗線紡紗在以下條件下將所述雙組分紗線紡紗旦尼爾 70#長絲 10翼/核芯相互嵌合 無加料輥速(m/min) 420最初修整無最初修整％ 0第二次修整類型 K-9349第二次修整％4％翼聚合物Camacari N6翼體積％40翼數量 5核芯聚合物 Pebax 3533SN核芯體積％ 60拉伸比 4％面板鬆弛 20鬆弛噴射蒸汽壓力系統3psi％蒸煮後拉伸100％蒸煮後的絕對收縮性20％蒸煮後的恢復性90異質-複合-紗線製品將兩種紗線分別作為進料和花色線採用如實施例2A中的空氣噴射變形法製得一異質-複合-空氣-變形紗線。
織物樣品在一梭織機上採用平織結構由本實施例的複合紗線機織成一織物。該機織織物結構以200旦尼爾34長絲Tactel*尼龍(可從E.I.DuPont de Nemours and Company獲得的紗線)作為每英寸有60個末端的彎曲纖維為主。將所述共-空氣噴射變形複合紗線用作緯線或填充纖維。所得原坯織物寬度為62.5英寸。將織物在160F下用鬆弛洗滌劑處理、在180F下用第二鬆弛洗滌劑處理，並在沸騰下使用標準酸染料染色，然後在沒有熱定型的情況下風乾，從而將該織物修整。鬆弛、染色和風乾之後的織物寬度是50英寸。
織物樣品測定觀察發現只經風乾處理的織物不膨脹、光滑且無收縮，並顯示了良好的拉伸和恢復特性以及優異的硬纖維手感和美感。所述鬆弛的修整過的織物顯示以下特性基本重量3.5oz/sq yd或119gr/m2厚度10.4密耳(0.0104英寸)(0.026釐米)填充數量70彎曲數量85評價一5cm寬×10cm長的織物在緯線中的％拉伸和恢復特性。使用實施例1的方法，織物在緯線方向拉伸28％，並顯示拉伸後恢復＞85％。
說明這些數據說明，本發明的雙組分複合紗線適用於製備具有有用的拉伸和恢復特性的緯線機織織物。
實施例4雙組分複合短纖維紗雙組分紗線紡紗將具有如下性能的雙組分纖維紡紗旦尼爾 30#長絲1翼/核芯相互嵌合 無加料輥速(m/min) 420最初修整 無最初修整％ 0第二次修整類型 K-9349第二次修整％ 4％翼聚合物 Camacari N6翼體積％ 40翼數量 5核芯聚合物 Pebax 3533SN核芯體積％ 60拉伸比 4％面板鬆弛 20鬆弛噴射蒸汽壓力系統 3psi％蒸煮後拉伸 96.6％蒸煮後的絕對收縮性 20.5％蒸煮後的恢復性 92.8異質-複合-紗線製品為了證實在短纖維加工中潛在拉伸紗線的潛能，進行如下試驗將兩組短纖維纖維，a)一配合短纖維纖維，由3dpf 1.5英寸切割長度尼龍捲曲短纖維紗(用於工業短纖維加工並可從E.I.DuPont deNemours and Company獲得)組成，和b)切割成4英寸長度短纖維的上述30旦尼爾單長絲雙組分纖維，首先分別手梳理部分排列該短纖維。然後將這兩種短纖維以50/50重量比手混，並進一步手梳理獲得一可手紡的粗梳條子。然後將該條子混合物手扭轉形成一紗線。再將兩個長度的該紗線手摺疊形成15,100旦尼爾的二-摺疊紗線。
紗線樣品測定為了測定短纖維紗的潛在拉伸潛能，比較未處理和蒸煮過的紗線樣品的拉伸特性旦尼爾％拉伸％拉伸的恢復性-未處理的紗線 15100 12％95％-蒸煮的樣品22700 51％99％說明這些數據說明，雙組分切割短纖維可以與典型的工業短纖維混合形成複合短纖維紗，它在熱溼修整之後顯示大大增強的拉伸和恢復特性。所述混合是使用處於平或者未激活的狀態的雙組分纖維完成的。雙組分短纖維長絲顯示足夠的收縮力，配合短纖維長絲可以隨該雙組分長絲收縮而膨脹或彎曲，使得在熱溼加工之後在最終短纖維紗中獲得優異的彈性恢復性。
實施例5雙組分複合短纖維紗、機織和針織織物雙組分紗線紡紗按照實施例1的方法將一雙組分紗線紡紗翼聚合物 N6 3.14 IV Camacari核芯聚合物Pebax*3533SN，由Atofina供應翼/核芯比 40/60以紡紗20的翼/長絲旦尼爾總數5長絲數 1幾何結構 鍵鎖拉伸比 3.5x加料輥速 500ypm加料輥鬆弛系統 無％鬆弛 0％修整類型 K-9349FOY4％紗線的張力性能如下韌性 2.4gpd破裂伸長率 28.8％模量 8.1gpd絞紗試驗證實如下性能。
％蒸煮後拉伸 99％％蒸煮後保持 91％％蒸煮後收縮 25％異質-複合-紗線製品切割使用標準切割機將連續紡紗線切割成3.0英寸或1.5英寸的短纖維。在切割過程中不向紗線施加熱量。
雙組分短纖維的預收縮在許多情況下，在初紡(硬纖維)狀態下加工短纖維，然後在後加工過程中將收縮激活(例如通過織物蒸煮、高壓鍋、或織物染色和修整步驟)是有益的。
在其它情況下，將雙組分短纖維「預收縮」，然後進一步梳理、混合、或者加工，是有益的。下面給出了雙組分短纖維的各種預收縮方法預收縮方法#1將3磅3英寸切割長度和1.5英寸切割長度雙組分短纖維分別放置在一布袋中，接著將該袋裝纖維放置在一高壓鍋中並經受240F壓力蒸汽處理持續20分鐘。然後將該袋裝纖維放置在一轉籠烘乾機中於100℃小保持30分鐘。加工之後觀察到纖維收縮接近其最初長度的一半，長度或者從3.0英寸到1.5英寸，或者從1.5英寸到0.75英寸。觀察到該纖維具有約95-105％的可恢復拉伸(蒸煮後拉伸)。為了測定高壓鍋製備的短纖維的開口和加工，進一步將一些短纖維通過Spinlab RotorRing Model#580，設置是進料7rpm；開棉機3800rpm；3″和1 1/2″都易於打開，在顯微鏡下沒有看到可見破壞。
預收縮法#2將3磅的3英寸切割長度和1.5英寸切割長度雙組分短纖維分別放置在布袋中，接著將該袋裝纖維放置在一烹調洗滌機中。使用蒸汽使水溫升至200F，並將這些袋攪拌10分鐘。然後在一脫水機中將這些溼的袋裝纖維脫水，並放置在轉籠烘乾機中於170F下保持5分鐘。打開這些袋之後，發現纖維容易打開並適用於進一步短纖維混合過程。在加工之後觀察纖維收縮接近其最初長度的一半，長度或者從3.0英寸到約1.5英寸，或者從1.5英寸到約0.75英寸。
梳理、梳條和棉紡紗將3磅的20旦尼爾雙組分纖維(預激活狀態下的初紡紡紗)切割成短纖維。將這些纖維與棉在Hamby Textile Industries混合，以便最終混合物是25％雙組分和75％棉短纖維，然後梳理、拉伸、紡成粗紗並以正常扭轉水平在工業設備中以常規方式環紡。以8/1棉數生產一密實混合的25/75雙組分/棉環紡紗線。
蒸煮和絞紗數據由該紗線製備5000旦尼爾絞紗，測定收縮性、拉伸和恢復特性。蒸煮之後，觀察紗線顯著收縮，並且幾乎所有收縮都保持為可恢復的拉伸(蒸煮後拉伸)。使用0.2克/旦尼爾重量將將該絞紗拉長，觀察蒸煮之後的以下值％收縮性7.19％；拉伸41.8％；拉伸後的恢復75.3％說明這些數據說明，雙組分切割短纖維可以與典型的工業短纖維混合形成複合短纖維紗，它在熱溼修整之後顯示大大提高的拉伸和恢復特性。而且下面的實施例顯示，使用由至少一部分雙組分短纖維組成的紗線可以製得具有有用的拉伸和彈性恢復性的針織、機織和非機織織物。
實施例5A機織織物在一框架上使用上面的紗線在緯線(12端/英寸)和經線方向(13端/英寸)製備一手織樣品。在該織物上以預蒸煮狀態做10cm×10-cm標記。然後蒸煮該織物，並測定其％收縮性和％拉伸，結果如下
(cm)標記ABO 拉伸後30秒鐘之後收縮 拉伸彎曲10 58.5 5.5 50.0％70.0％填充10 69.5 7 40.0％58.3％實施例5B針織織物將一高扭轉紗線的Lawson針織管(ATS004)由混合紗線針織單端，然後用5和36-64圓筒的刻度盤設置蒸煮。通過將該針織管放置在室溫水中並將溫度升至100℃，在強沸騰下保持10分鐘來蒸煮該機織管；然後用冷自來水將該樣品衝洗並使用脫水機脫水；最後在165F下將該織物盤式烘燥30分鐘。在原坯中標記該織物，並在最終織物中測定以下絕對收縮性和可恢復的拉伸值J-120/棉Lawson管標記(英寸)ABO 拉伸後30秒鐘收縮性恢復性之後MD107.5 11.5 8 25％ 53.3％94％XD3 2.52 4.1253.2 16％ 63.7％79％實施例6「無縫」圓形針織織物用圖4的設備如前面的實施例將兩個雙組分紗線(5a和5b)紡紗，一個是單長絲紗和一個是5長絲紗。每根紗線的每一長絲具有5個得自尼龍6聚合物(CAMACARI)的對稱翼部分並含有5重量％的尼龍12(RISLAN)。核芯是由PEBAXTM3533SN核芯聚合物製備的。所述核芯是總長絲橫截面的55體積％。這些翼部分嵌入(「鑰匙鎖定」)到核芯部分中。所述雙組分單長絲是25旦尼爾，初紡紡紗，以500米/分鐘加料輥速進料，在該單長絲上使用4重量％的最初纖維整理劑和7％卷裝整理劑。將該單長絲鬆弛20％，之後藉助蒸汽處理捲起(使用3磅/平方英寸蒸汽壓力)。總拉伸比是4X。
所述5長絲紗線具有34的總旦尼爾，在所有方面都進行類似的加工，只是進料輥速是420米/分鐘，並且不使用最初整理劑。
下表顯示了％蒸煮後拉伸、％蒸煮後收縮性和％蒸煮後拉伸的恢復性

使用SANTONI公司(SM-8 TOP型)機器將所述25旦尼爾的單長絲紗5a和34旦尼爾的5-長絲紗5b製成無縫圓形針織衣服管。將4個單長絲和4個五-長絲紗原料以一標準縫合圖案加入，其中使用單絲紗線作為浮紗紗線以產生一童褲衣服的典型圖案效果。使用Standard Memminger IRO張力機控制紗線進料張力。該織物結構是約95克/平方米的輕量透明薄紗織物。調整該SM-8機以針織管樣品，它具有15.5英寸的原坯布置寬度和7.5英寸的布置長度。該原坯無縫管在220F下於直徑為8.5英寸的圓筒多孔金屬管形上經高壓鍋板制5分鐘。觀察到在高壓鍋蒸汽處理期間該衣服管收縮以匹配這種形式的圓筒直徑。高壓鍋板制管後尺寸為布置寬度13.5英寸，布置長度7.5英寸。觀察發現最終衣服管均勻、無挑剔並且適用於無縫衣服應用(如女式連褲襪)。測定以下的手拉伸特性原坯高壓鍋板制寬度％拉伸 70％85％寬度拉伸％恢復性90％95％長度％拉伸 79％88％長度拉伸％恢復性86％95％衣服力量最小高得多本領域技術人員，具有本文上面所述的本發明教導的益處之後，可以對其進行許多改進。這些改進應解釋為包含在所附權利要求書中所述的本發明範圍內。
權利要求
1.一種異質複合紗線，其包括一種混合的雙組分紗線和一種配合紗線，其中所述雙組分紗線包括至少一種長絲，該長絲包括一包含一熱塑性彈性聚合物的軸芯和大量與所述軸芯相連並包含一熱塑性、非彈性聚合物的翼。
2.權利要求1的紗線，其中所述長絲具有大致徑向對稱的橫截面。
3.權利要求1的紗線，其中所述長絲包括3-8個翼，具有至少約20％的蒸煮後拉伸，將該纖維大致拉直所需的拉伸小於約10％，具有大致圓形的核芯橫截面，並且其中非彈性翼聚合物與彈性核芯聚合物的重量比在約10/90-約70/30的範圍內。
4.權利要求1的紗線，其中所述非彈性聚合物選自聚醯胺類、非彈性聚烯烴類和聚酯類，並且所述彈性聚合物選自熱塑性聚氨酯類、熱塑性聚酯彈性體類、熱塑性聚烯烴類、熱塑性聚酯醯胺彈性體類和熱塑性聚醚醯胺彈性體類。
5.權利要求1的紗線，其中所述非彈性聚合物選自聚(對苯二甲酸乙二酯)及其共聚物、聚(對苯二甲酸丙二酯)、和聚(對苯二甲酸丁二酯)，並且所述彈性聚合物選自聚(四亞甲基醚)二醇或聚(四亞甲基-共-2-甲基四亞甲基醚)二醇與對苯二甲酸或對苯二甲酸二甲酯以及選自1，3-丙二醇和1，4-丁二醇的二醇的反應產物。
6.權利要求1的紗線，其中所述雙組分紗線包括一促進翼對核芯的粘附的添加劑。
7.一種衣服或其部分，其包括權利要求1的紗線。
8.權利要求1的紗線，其中所述核芯具有大致圓形或規則的多邊形橫截面。
9.權利要求1的紗線，其中所述雙組分紗線的核芯具有外半徑R1、內半徑R2，並且R1/R2大於約1.2。
10.權利要求9的紗線，其中所述R1/R2在約1.3-約2.0的範圍內，非彈性翼聚合物與彈性核芯聚合物的重量比在約10/90-約70/30的範圍內，並且蒸煮後拉伸至少為約20％。
11.權利要求1的紗線，其中所述配合紗線是由一種或多種的聚醯胺、聚烯烴、聚酯、纖維膠聚合物、乙酸酯、雙組分長絲、棉、毛、絲及其組合形成的。
12.權利要求1的紗線，其中所述配合紗線選自尼龍-66、聚酯類、聚烯烴類和天然纖維。
13.權利要求1的紗線，其中所述雙組分紗線和配合紗線通過如下方式混合交織、空氣混合、假捻變形另一種配合紗線後的空氣混合、共-噴氣變形或短纖維混合。
14.一種異質複合紗線的製備方法，所述方法包括將一包含至少一種熱塑性非彈性聚合物的熔融物和一包含熱塑性彈性聚合物的熔融物通過一噴絲頭，從而形成多根可拉伸的合成聚合長絲，該長絲包括一包含所述彈性聚合物的軸芯和大量包含所述非彈性聚合物且與所述軸芯相連的翼，在離開所述噴絲頭的毛細孔之後將這些長絲驟冷以將它們冷卻，並收集這些長絲以形成一雙組分紗線，並將該雙組分紗線與一種配合紗線合併。
15.如權利要求14所述的方法，其中所述合併包括將所述雙組分紗線和配合紗線一起空氣噴射變形。
16.如權利要求14所述的方法，其中所述合併包括將所述雙組分紗線和配合紗線一起空氣纏繞。
17.如權利要求14所述的方法，其中所述雙組分紗線和第二紗線中的一種或者兩種在合併之前呈短纖維紗的形式。
18.權利要求14的方法，其在驟冷之後還包括另一步驟將所述纖維熱鬆弛，以便它呈現至少約20％的蒸煮後拉伸。
19.如權利要求18所述的方法，其中所述熱鬆弛是用幹空氣、熱水或超大氣壓蒸汽作為加熱介質進行的，在加熱介質是所述幹空氣時在約80-℃約120℃的溫度範圍內進行，在加熱介質是所述熱水時在約75-℃約100℃的溫度範圍內進行，並且在加熱介質是所述超大氣壓蒸汽時在約101-℃約115℃的溫度範圍內進行。
20.一種合成聚合物紗線的製備方法，該方法包括將一種或多種雙組分長絲與至少一種其它長絲合併，並由該合併的長絲形成一合成聚合物紗線，其中所述雙組分長絲包括一包含熱塑性彈性聚合物的軸芯和大量的翼，所述翼包含與所述核芯相連的熱塑性、非彈性聚合物。
全文摘要
一種可用於製備衣服的異質複合紗線，其包括一種混合的雙組分紗線和一種配合紗線，其中所述雙組分紗線包括一包含熱塑性彈性聚合物的軸芯和大量的與所述軸芯相連並包含熱塑性、非彈性聚合物的翼。
文檔編號D01D5/253GK1561414SQ02819208
公開日2005年1月5日 申請日期2002年9月27日 優先權日2001年9月28日
發明者加勒特·丹尼爾·菲古伊, 馬克·B.·戈德芬格, 拉凱什·H.·梅赫塔, H.·沃恩·塞繆爾森, 安東尼·J.·索羅卡, 格雷戈裡·P.·威克斯 申請人:杜邦公司