TWI336334B - Reversible, heat-set, elastic fibers, and method of making and articles made from same - Google Patents

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1336334 玖、發明說明 (發明说明應敘明：發明所屬之技術領1域、先前技術、内容*實铯方式及圈式簡單說明） t發明所屬之技術領域3 發明領域 ： 本發明涉及具有新型熱定形性能的彈力纖維、織物及 » 其他製品。一方面，本發明涉及可以熱定形的彈力纖維， 另一方面，本發明還涉及能夠可逆熱定形的彈力纖維。這 種纖維可用於生產紡織物或針織物，也可用於生產無紡材 · 料。本發明還涉及由彈力芯和非彈力包覆層構成的包覆纖 · 維，而另一方面也涉及由交聯聚合物芯（例如烯烴聚合物） 和天然纖維包覆層（例如棉花或絨毛）構成的這種纖維。本 發明的其他方面還包括包覆纖維生產方法、包覆纖維染色 方法、使用包覆纖維生產紡織物或針織物的方法以及包覆 纖維製品。 發明背景 多種織物的生產都需要有優異彈力的纖維，而這些織 · 物又用來生產運動服、家具裝飾材料、衛生用品等各種耐 ， 用。α彈力疋種性能指標，也是一個衡量織物適應穿著 者身體或物品構架的能力的指標。理想情況是，織物在& : 覆使用中（例如在人體上或洗蘇、烘乾等其他高溫場合下 反覆拉伸和收縮）能夠保持其適應能力。 一般而言，若在施加變形力後織物的彈力恢復率很高 ，則稱這種織物具有彈力。理想情況下，彈力材料同時具 有三項重要屬性··⑴永久變形率低，⑼用力拉伸時應力或 6 i 1336334 玖、發明說明 載何低，(叫應力鬆弛率或載荷鬆弛率低。換言之，彈力 材料具有如下性f:⑴拉伸時需要的應力或载荷低（即變 化力低）’（U)在材料被拉伸後沒有應力鬆他或载荷鬆弛或 者很低（m)在拉伸或變形力消除後完全還原到原始尺寸 或者恢復程度很高。 熱定形就是在尺寸約束下給纖維或織物等纖維製品施 …皿的過程，且所施加的溫度一般高於在後續工序(例 如染色)或使用(例如洗滌、烘乾，)中纖維或製品可能 經受的溫度。纖維或製品熱定形的目的是使其具有尺寸穩 定即防止或阻止伸長或收縮的能力。熱定形的結構力學

熱轉化等許多因素 條件取決於纖維形態、纖維内聚作用 在針織、編織等過程中，包覆和無包覆纖維一般都要 受到拉伸，也就是說要經受導致其伸長的變形力。即使在 至溫條件下，高度拉伸也會導致永久變形，即在消除變形 力後部份拉伸不能恢復。受拉伸纖維受熱後會增大其永久 變形率’從而產生“減形，，纖維。這種纖維放鬆後的長 度比初始長度（拉伸前的長度）要長。根據體積守恆定律， 新的旦尼爾（即纖維直徑）將隨永久伸長而縮小，即新的旦 尼爾等於初始旦尼爾除以永久伸長率。這就是所謂的“旦 尼爾調整”，它是彈力纖維和彈力纖維織物的一個重要性 能指標。在優選實施例”部份的試驗報告中更詳細地描 述了纖維或製品的熱定形和旦尼爾調整過程。 無論是一種嵌段聚氨醋彈力材料，它具有接近理想彈 7 玖、發明說明 力性能。但是，尤其在存在水的情況下，氨綸對臭氧、氯 、高溫等環境條件的耐受力較差，這些（制是缺乏耐氯 性）使氨綸在游泳衣、醫療衛生用白制服等需要用氯漂洗 滌的製品的應用方面具有明顯缺陷。 而且，其硬域/軟域嵌段結構使氨綸纖維無法進行可 逆熱疋形。對於氨綸，熱定形涉及分子鍵的斷裂和重新形 成。這種纖維不會保留有關其初始長度的任何“記憶”， 因此不存在任何恢復到受熱前狀態的驅動力其熱定形是 不可逆的。 我們所熟知的由包括均勻支鏈線性或充分線性乙稀/ V-稀互聚物在内的聚稀烴製成的彈力纖維及其他材料包括 USP 5,272,236 ^ 5,278,272 > 5,322,728 . 5,380,810 . 5,472,775、5,645,542、6，140,442 和 6,225,243 專利等。尤 其是在存在水的情況下，這些材料對臭氧、氣和高溫的耐 受性能非常好。但是，聚烯烴聚合物材料在高溫下(即高 於室溫的條件下）會收縮。 可以透過交聯處理來提高聚乙烯高溫穩定性。w〇 鴨3021和US 6,500,540描述了由經過充分熱化、輕照或 交聯的（或可熱化、可輻照或可交聯的）均句支鏈乙烯互聚 物製成的彈力製品。這種材料的密度低於〇 9〇g/cc，含有 至少-種氮穩定劑。當要求在高溫處理和絲後必須保持 良好彈力時，這種製品是很有用的。 【項h明内溶_】 發明概要 1336334 玖、發明說明 本發明描述了一種還原熱定形彈力纖維。這種纖維由 熱塑性氨基甲酸乙酯、烯烴等熱穩定聚合物製成。這種纖 維也可以由聚合物混合物製成，可以具有單組分'雙組分 或多組分結構，可以紡成紗線。 在一個實施例中，本發明是一種還原熱定形紗線的製 造方法’這種紗線由以下材料構成： A. —種由具有熔點的熱穩定聚合物製成的彈力纖維； B. —種非彈力纖維； 製造方法由以下步驟組成： (a) 對纖維施加拉伸力拉伸彈力纖維； (b) 把（a)拉伸後的彈力纖維紡成紗線； (c) 捲繞（b)得到紗線； (d) 把（c)得到的紗線加熱到至少部份聚合物晶體熔化 的溫度； (e) 把（d)得到的紗線冷卻到（句的處理溫度以下。 在另-個實施例中，本發明是一種可逆熱定形包覆纖 維’這種包覆纖維由如下部份構成： 個由充刀聯熱穩疋稀經聚合物製成的彈力纖維製 成的芯； B，一個由非彈力纖維製成的包覆層。 在另一個實施例中，纟發明是—種製造可逆熱定形包 覆纖維的方法。包覆纖維由以下部份構成： 個由充刀父聯的具有晶體熔點的熱穩定烯烴聚合 物製成的彈力纖維製成的芯； 。 9 1336334 玖、發明說明 · Β·—個由非彈力纖維製成的包覆層： . 製造方法由以下步驟組成： (a) 對包覆纖維施加拉伸力拉伸包覆纖維； (b) 把（a)得到拉伸後包覆纖維加熱到至少使烯烴聚合 . 物的部份晶體熔化的溫度並保溫足夠長的時間以至少使烯 煙聚合物部份熔化； (c) 把（b)得到的拉伸並加熱後的包覆纖維冷卻到（…的 ， 處理溫度以下足夠長的時間以使聚合物凝固； · (d) /肖除給包覆纖維施加的拉伸力。 在一個實施例中’要把可逆熱定形包覆纖維拉伸到拉 伸原長度的兩倍’而在另一個實施例中，要把拉伸後的包 覆纖維加熱到至少高於烯烴聚合物晶體炼點的溫度。 在另-個實施例中’本發明是一種由可逆熱定形或可 逆熱定形包覆纖維製成的可熱定形或熱定形織物。包覆纖 維由以下部份構成： A. -個由充分交聯熱穩定稀烴聚合物冑成的彈力纖維 φ 製成的芯； B. —個由非彈力纖維製成的包覆層。 · 在另一個實施例中，本發明是-種由還原熱定形包t ·. 纖維製成的熱定形織物。包覆纖維由以下部份構成： A · -個由充分交聯熱穩定稀烴聚合物製成的彈力纖維 製成的芯； B.—個由非彈力纖維製成的包覆層。 在另一個實施例令，本發明是一種可伸長無纺織物， 10 1336334 玖、發明說明 它由如下部份構成：

維製成； B·有一層非彈力膜或無紡層。

種具有隨機交疊在一起的單根纖維或線的結 a)製造一 个货明的另一個實施例中的無紡織物製造方 紡織物。這種製造方法由如下步驟組成： 構的可逆熱定形織物； b)在對織物施加拉伸的同時將其加熱到至少使部份聚 s物a日體炼化的溫度進行熱定形； C)在b)得到的織物保持在熱定形步驟中的拉伸狀態下 將其疊壓到一個非彈力層上； d) 在保持拉伸狀態下冷卻層壓結構； e) 重新加熱層壓結構使可逆熱定形層至少部份收縮到 拉伸前狀態。 在另-個實施例中，本發明是一種可逆熱定形包覆纖 維的染色方法。包覆纖維由如下部份構成： A.由充分交聯的具有晶體熔點的熱穩定烯烴聚合物製 成的彈力纖維製成的芯； B-由非彈力纖維製成的包覆層； 染色方法由如下步驟組成： U)對包覆纖維進行熱定形； (b)將熱定形後的包覆纖維捲繞到線軸上； 11 玖、發明說明 (C)對捲繞在線轴上的熱定形後包覆纖維進行染色。 在另一個實施例中，本發明是一種把染色後的可熱定 形包覆纖料成織物的方法。包覆纖維由如下部份構成： 個由充勿交聯的具有晶體熔點的熱穩定烯烴聚合 物製成的彈力纖維製成的芯； B·—個由非彈力纖維製成的包覆層； 製造方法由如下步驟組成： (a) 對包覆纖維進行熱定形； (b) 將熱定形後的包覆纖維繞到線軸上； ⑷對捲繞在線軸上的熱定形後包覆纖維進行染色。 (d) 把染色後熱定形包覆纖維織成織物； (e) 在織物織完後還原包覆纖維的熱定形。 在該實施例的變異實施例中，本發明是—種把染色後 可逆熱定形包覆纖維織成織物的方法。包覆纖維由如下部 份構成： A. -個由充分交聯的具有晶體熔點的熱穩定烯煙聚合 物製成的彈力纖維製成的芯； B. —個由非彈力纖維製成的包覆層； 紡織方法由如下步驟組成： (a) 將熱定形後的包覆纖維捲繞到線軸上； (b) 在熱定形後包覆纖維捲繞在線軸上的狀態下將其力 熱到至少使_聚合物的部份晶體炫化的溫度並進行染色0 (0把染色後熱定形包覆纖維織成織物； 玖、發明說明 (d)在織物織完後還·原包覆纖維的熱定形。 可以用緯向、經向或兩個方向把熱定形包覆纖維織入織物 内。在針織織物的情況下，可以在有拉伸或無拉伸的情況 下把熱^形包覆纖維織人織物。在經編和緯編中都可以使 用熱定形包覆纖維。 在另個實施例中，本發明是一種還原熱定形彈力材 料（例如薄膜、無纺織物等）^這種材料由如下部份構成： A. 一種由充分交聯熱穩定烯烴聚合物製成的彈力材料 ;和 B. —種非彈力材料。 可以用來製造本發明中彈力纖維的典型烯烴聚合物是 均勻支鏈乙烯聚合物和均勻支鏈充分線性乙烯聚合物。可 用作包覆層的典型非彈力纖維是棉花、絨毛等天然纖維。 包覆纖維由芯和包覆層構成◊在本發明中，芯由一種 或多種彈力纖維構成，包覆層由一種或多種非彈力纖維構 成，在製造包覆纖維時，無拉伸狀態下包覆層一般比芯纖 維長得多。包覆層以常規方式包覆芯，一般採用螺旋纏繞 方式《無包覆纖維指沒有包覆層的纖維。在本發明中，絞 纏纖維或者說紗線不屬於包覆纖維。這裏的絞纏纖維或紗 線指由非拉伸狀態下長度相等的兩根或多根彈力或非彈力 纖維絲彼此缠繞而成的纖維。但是，這種紗線可用作包覆 纖維的芯或包覆層。在本發明中，由包裹在彈力包覆層内 的彈力芯構成的纖維不屬於包覆纖維。 能夠完全還原或基本還原的纖維或纖維織物的熱定形 13 玖、發明說明 拉伸疋-種非常有用的特性、 在染心/K^ ，卜種包覆纖維可以 不會伸得“， 則纖維在捲繞操作中就 一 、長’從而提高染色和/或紡織過程的效率。另 方面’在先把纖維捲繞在線轴上的染色和纺織工藝中， 這種特性也是非常有用的。在染色和/或紡織完成後就可 以鬆開包覆纖維或包覆纖維織物。這種方法不僅減少了特 '纺織工藝的纖維需用*’而且還能夠防止以後出現收縮 〇

在本發月的-個備選實施例中使用一種彈力可逆熱 疋形無包覆纖維和—種硬（即非彈力）纖維或紗線（例如在編 織並排使用或在紡織中的—個或兩個方向使用）編織或纺 織成種可逆熱㈣的織物。在另—個備選實施例中，可 先使用可逆熱定形纖維製造無纺層然;後將其疊壓到一個非 彈力薄膜或無纺層上。 圖式簡單說明

第1圖為由彈力芯和非彈力包覆層構成的包覆纖維拉 伸前示意圖。 第2圖為由彈力芯和非彈力包覆層構成的包覆纖維拉 伸後示意圖。 第3圖為拉伸後和放鬆後包覆纖維染色和編織過程示 意圖。 第4圖為200°C熱定形1分鐘後Lycra的負荷-伸長率曲線 第5圖說明在19〇、200和210°C、三倍拉伸率下熱定形 14 1336334 玖、發明說明 i分鐘時赋形溫度對Lyera負荷·伸長率曲線的影響。 . 第6圖為200 C熱定形1分鐘後affinity的應用拉伸率 · 曲線。 t實施方式】 較佳實施例之詳細說明 一般定義 “纖維”指長度與直徑的比大於10的材料。纖維一般 按直徑分類。長絲纖維—般指單根纖維直捏大於15旦尼_ # (通常大於30旦尼爾）的纖維。細纖度纖維通常指直徑小於 15旦尼爾的纖維。微旦尼爾纖維一般指直徑小於⑽微旦， 尼爾的纖維。 “長絲纖維”或“單絲纖維”指單根長度不確定（即 沒有預先確定）的連續絲。“長絲纖維，，與“短纖維，，相 對。“短纖維”指長度確定的不連續絲（即被切為或分選 為預定長度的絲）。“多絲纖維”指由兩根或多根單纖維 組成的纖維。 ® “光引發劑”指在受到紫外線輻照時在聚合物上產生 · 基位置的化學組分。 “光交聯劑”指在存在基引發劑時在兩個聚合物鏈之 間形成共償交聯的化學組分。 ‘‘光引發劑/交聯劑”指在受到紫外線輻照時產生可 以在兩個聚合物鏈之間形成共價交聯的2種或多種活性組 分（例如自由基、卡寶 '氤寶等）的化學組分。 ‘‘紫外線”、“紫外光”以及類似術語指電磁波頻譜 15 1336334 玖、發明說明 中波長從約150到約700納米之間的輻射線。在本發明中， 紫外線包括可見光。 熱穩疋及類似術語指纖維或者其他結構或製品在 經文200 C左右的高溫（即在纖維織物或者其他結構或製品 的製造 '加工（如染色）、洗滌中要經受的溫度）後反覆伸長 和收縮時能夠基本上保持其彈力。 彈力”指纖維在第一次拉伸後能夠恢復至少5〇%的 拉伸長度、在第四次能夠恢復100%應變（即雙倍長）^也可 以使用‘‘永久變形，，描述彈力。永久變形是彈力的反義詞 。將纖維拉伸到某一點然後鬆開使其恢復到拉伸前的位置 ，然後再次拉伸，纖維開始承受負荷的那個點就是永久變 形率。在技術上，“彈力材料”也稱為“彈力體”。彈力 材料（有時稱為彈力體）包括聚合物本身以及纖維、薄膜' 條、帶、板、塗料、模塑膠等形態的聚合物。纖維是一種 較好的彈力材料。彈办材料可以是熟化的也可以是未熟化 的可以疋經過輻照處理的也可以是未經輕照處理的，可 以是經過交聯處理的也可以是未經過交聯處理的。對於熱 可逆性應用，彈力纖維最好經過充分交聯或熟化處理。 非彈力材料”指不屬於上述彈力材料的纖維等材料 〇 熱定形’’及類似術語指把纖維、紗線或織物加熱到 最終捲縮狀態或分子構型以減小使用中外形變化的處理過 程 熱疋开/纖維或其他製品指經過熱定形處理的纖維 或製品。在一個實施例中，對熱塑性聚合物製成的“熱定 16 玖、發明說明 升二纖維或其他製品施加變形力進行拉伸後將其加熱到至 . 少使聚合物部份晶體融化的溫度（以下簡稱“熱定形溫度 )’然後將其冷卻到熱定形溫度以下後去除變形力。“ 還原熱定形纖維’，指在不施加變形力的情況下將其加熱到 t合物熱疋形溫度使其還原到或基本還原到拉伸前長度的 熱定形纖維。“可逆可熱定形纖維”或“可逆熱定形纖維 指熱定形後在不施加變形力的情況下將其加熱到纖維用 聚合物材料熔點以上的溫度時能夠還原其熱定形特性的纖 · 維（或薄膜等其他結構）。 幸备照的指彈力聚合物或聚合物組分或者彈力聚合 物或彈力組分製品接受過至少3毫拉德（或相當於3毫拉德） 的輻射劑量，而不管其二曱笨提取物含量是否明顯降低（ 即不心I·生膠體含夏是否明顯提高）。理想情況下，輻照會 導致充分交聯。“輪射的”也可以指為產生交聯而在使用 光引發劑和光交聯劑的同時應用了適宜劑量的紫外線照射 〇 ‘‘充分交聯的”及類似術語指成型聚合物或聚合物製 · σ。的一曱苯提取物含量不高於7()%重量（即膠體含量不低於 30/。重量）’最好疋—甲苯提取物含量不高於4㈣重量（即 ‘ 勝體含量不低於60%重量)。二甲笨提取物(及膠體含量)的 定義採用ASTM-2765中的定義。 熟化的# t分热化的，，指成型聚合物或聚合物 製品經過了導致充分交聯的處理。 “可熟化”和“可交聯”指成型聚合物或聚合物製品 17 1336334 玖、發明說明 沒有經過熟化或交聯，·沒有經過導致充分交聯的處理（即 使這種成型聚合物或聚合物製品中含有添加劑或功能組分 使其在經過這種處理時能夠完成充分交聯）。 ‘‘單組分纖維”指在全長都只有一個聚合物區或域的 纖維而不像雙組分纖維那樣存在其他不同聚合物區的纖維 〇 雙組分纖維指在長度方向存在兩個或多個不同聚 合物區或域的纖維。雙組分纖維也稱為共軛纖維或多組分 纖維。雖然兩種或多種組分可以由同一種聚合物構成，但 疋一般是彼此不同的。在雙組分纖維的截面上這些聚合物 分佈在完全不同的區域，並且這種結構通常連續延伸到整 個纖維長度。例如，雙組分纖維的結構可以是包覆層/芯 (或外皮芯）結構（在這種結構中一種聚合物包裹另一種聚合 物）、並排結構、餅式結構或“島式，，結構。usp 6,225,243 ' 6,140,442 ' 5,382,400、5,336,552 和 5，1〇8,820 專利文獻内進一步描述了雙組分纖維。 熔吹纖維”指透過擠壓熔融熱塑性聚合物組分使其 通過多個細模孔（通常是圓形的）成為熔融線或絲而後進入 會聚高速氧流（例如空氣）使其直徑減小而成型的纖維。絲 或線由尚速氣流攜帶，最後沈積在一個收集表面上形成一 個由隨機分佈的平均直徑—般小於1()微米的纖維構成的網 〇 “熔紡纖維”指透過至少融化-種聚合物後將溶融纖 維拉至小於模孔徑（或其他截面形狀）的直徑（或其他截面形 18 玖、發明說明 狀）而成型的纖維。 黏纖、准才曰透過擠壓-種熔融熱塑性聚合物組分 個噴絲頭的多個細模孔(通常是圓形的)成絲而成型 通過一 的纖維。錢縮小擠出絲的餘，然後將其沈積到一個收 、 形成個由奴機分佈的平均直徑約7.30微米的纖 維構成的網。

‘無紡’’指-種具有隨機交叠單根纖維或線的結構而 不像針織物那樣有明確交織方式的網或織物。本發明中的 彈力纖維可用於製造無紡製品，也可以用於和非彈力材料 一起製造複合彈力無紡織物。

^線m纖維、絲或適於用來針織、纺織或其 他方式製成織物的其他材料形式的連續束。連續長度可以 =兩根或多根互相纏繞的纖維構成。“包覆”紗、線或纖維 才曰種具有明顯内芯（》芯”)和外層（“包覆層，，)纖維組分的複 合結構。這種結構的兩個組成部份可以不同。在本發明中 包覆纖維的芯和包覆層中的一個可以是紗線也可以二者 都是紗線，也可以都不是紗線。若芯是紗線，則構成芯紗 線的所有單絲纖維都應該是彈力的。 所有具有可逆熱定形的熱穩定彈力聚合物都可以用於 本發明的應用。用於本發明的聚合物還應該具有晶體熔點 。最適用的聚合物為交聯熱塑性聚烯烴。 雖然有多種烯烴聚合物都可用於本發明的應用，例如 聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯共聚物、乙烯/苯乙烯互聚物 19 1336334 玖、發明說明 (ESI) '催化改性聚合物（CMp)(如部份或全部氫化聚苯乙 烯或笨乙烯/丁二烯/笨乙烯嵌段共聚物、聚乙烯環己烷 EPDM) ’但疋乙稀共聚物是最適用的烯煙聚合物，其中 均勻支鏈乙烯聚合物較好，均勻支鏈充分線性乙烯互聚物 則最好。 聚合物’’指透過單體聚合（單體類型可以相同也可 以不同）製造的聚合物。通稱“聚合物”中也含“均聚物 、共聚物”、“三元共聚物”以及“互聚物”。 互聚物’’指透過至少兩種不同單體聚合製造的聚合 物。通稱“互聚物”中包含“共聚物，，（通常用於表示使 用兩種不同單體製造的聚合物）和“三元共聚物，，（通常用 於表示由三種不同單體製造的聚合物）。 烯烴聚合物”指從一種或多種簡單烯烴製成的熱塑 性聚合物。烯烴聚合物可以由一種或多種取代基，例如羰 基 '硫化物等功能團。在本發明中，“烯烴，，包含有一種 或多種雙鍵的脂肪族、脂環族及芳香族化合物。典型烯烴 有乙稀、丙烯、i-丁稀、卜己稀、i•辛稀、4•甲基小戍婦 、丁二烯、環己烯、二環戊二烯、苯乙烯、甲苯、^甲 基苯乙烯等。 “催化改性聚合物，，指氫化芳族聚合物，例如鞭 6，172，165所描述的聚合物。典κΜρ有乙烯基芳族化合物 及共耗二稀的氫化欲段共聚物，例如苯乙烯和共耗二稀的 氧化嵌段共聚物。 最適用於本發明的聚合物是含有 ^ 裡 I3-L2。α -烯 20 1336334 玖、發明說明 和/或二烯和或烯基笨·的乙歸的乙烯共聚物。乙稀和一種

Wa，的共聚物最好。適用於和w聚合物的不飽和 共聚用車體有稀不飽和單體、共耗或非共概二稀、多稀、 稀基苯等。這種共聚單體的例子有丙稀、異丁稀、】丁婦 、1_己烯、戊婦、4·甲基小戊歸、卜庚㈣辛烯、“ 壬稀、1-癸稀等C3-C2〇a_烯。較好的共聚單體有丙烯卜 丁稀、1韻、卜己烯、4-甲基-1-戊稀、卜庚烯、！-辛稀

專，其tl-辛稀是最好的。其他適用單體還有苯乙稀、函 代或炫基取代苯乙烯'笨乙締環丁院、14•己二稀、a 辛二稀、環烴（例如環戊烯、環己燁 '環辛婦）等。 在190C/2.16kg的條件下按照ASTMD i238測定的乙稀 互聚物溶融指數最好小於5〇克/1〇分鐘，小於1〇克/1〇分鐘 則更好。

用差示掃描量熱法（DSC)測定的乙締互聚物結晶度最 好小於26%重量，小於等於15%収好。在差示掃描量熱 法測試結果中，均勻支鏈乙婦聚合物（例如充分線性乙稀 聚合物）最好在·_15η：之間有一個單炫融峰，而傳統齊 格勒催化劑聚合不均勻支鏈乙烯聚合物（如lldpe、 ULDPE、VLDPE)則有兩個以上的熔融峰。單炫融峰是使 用經銦和去離子水標定的差示掃描量熱法測定的。差示掃 描量熱法使用約5-7mg樣品，“第一次加熱，，至18(rc左右 ，保溫4分鐘，然後以⑺艺/分鐘的速度冷卻到川亡並保溫 3刀4里，然後以1 〇 c /分鐘的速度加熱到15〇。〇得到“第二 _人加熱的熱流量-溫度曲線。根據曲線下面的面積計算

21 玖、發明說明 聚合物的總熔化熱。. 均勻支鏈乙烯聚合物”指共聚單體在聚合物分子内 隨機分佈並且基本上所有聚合物分子的乙烯/共聚單體摩 爾比率都相同的乙烯/V_烯互聚物。這個術語指使用齊格 勒飢、铪、锆催化劑系統、茂金屬催化劑系統、約束幾何 催化劑系統等所謂均勻或單位置催化劑系統製造的乙烯互 聚物。這種聚合物具有窄短鏈支化分佈而沒有長鏈支化。 這種線性均勻支鏈化或均勻聚合物包括XJSP3,645,992 專利文獻所述的聚合物、在較高乙烯濃度間歇反應器内使 用所明單位置催化劑製造的聚合物（如USp 5 和 5,〇55,438專利文獻所述）以及在較高烯烴濃度間歇反應器 内使用約束幾何催化劑製造的聚合物（如usp 5,〇64,8〇2和 EP 0 416 815 A2專利文獻所述）。三井化學公司在tafmer 品牌下、Exxon化學公司在EXACT和XCEED品牌下銷售本 發明適宜的均勻支鏈線性乙烯聚合物。 輪照、熟化或交聯前均勻支鏈乙烯聚合物23時的密 度應小於0.90g/cm3，最好小於等於〇 89g/cm3 ,小於等於 〇-88g/Cm3則更好。按照ASTM D792測定的輻照、熟化或 交聯前均勻支鏈乙烯聚合物23 〇c時的密度應大於 〇.855g/cm3，最好大於等於〇 86〇g/cm3，大於等於 〇.865g/cm3則更好。在密度大於〇 89g/cm3時，聚合物的高 溫（特別是低應力鬆弛或負荷鬆弛時）抗收縮力不足。密度 小於〇.855g/cm3的乙烯互聚物的韌性較差、熔點太低並且 還存在板結、黏結等問題（至少的交聯處理之前），因此不

22 1336334 玖、發明說明 太適用。 ·

本發明應用中使用的均勻支鏈乙烯聚合物中，短鏈支 化度小於等於10曱基/1000總碳的聚合物含量應低於15°/〇重 量，最好低於10，低於5%則更好，等於〇%則最佳。換言 之，根據升溫洗提分級（TREF)(也稱為分析升溫洗提分級 法（ATREF))、紅外線或13C核磁共振（NMR)分析等方法的 測定，乙烯聚合物應不含任何可測的高密度聚合物組分（ 例如不含密度大於等於0.94g/cm3的組分）。如《聚合物科 學雜誌-聚合物物理版》第20卷（1982)第441頁作者Wild等 的文章、118? 4,798,081或5,008,204專利文獻、或1985年1〇 月1 -2日在俄亥俄州阿可倫城Quaker Square Hilton召開的 SPE地區技術會議上L_ D. Cady發表的文章“共聚單體類型 和分佈對LLDPE產品性能的影響”第107-119頁所述，可 以很方便地使用上述TREF法測定乙烯互聚物的組分（單體） 分佈（CD)(也常叫做短鏈支化分佈（SCBD))。根據USP 5,292,845、5,089,321和4,798,081專利文獻、《大分子化學 物理綜述》C29第201-3 17頁J. C. Randall的文章所述，也 可以使用13C NMR測定乙烯互聚物的組分分佈。還可以使 用西班牙巴倫西亞Polycer Char公司銷售的CRYSTAF組分 分析包等結晶分析分級法測定組分分佈及其他組分數據。 本發明中使用的充分線性乙烯聚合物是一種特殊化合 物，USP 5,272,236、5,278,272、5,665,800、5,986,028和 6,025,448專利文獻中對這種化合物有詳細描述。 充分線性乙烯聚合物與上述以及USP 3,645,992專利文

23 丄⑽334 玖、發明說明 獻等所述的常規均勻支鏈線性乙烯聚合物有很大差別，其 _ 中最重要的一個差別是，與均勻支鏈線性乙烯聚合物不同 ，充分線性乙烯聚合物中沒有“線性”這個術語常規意義 上的線性聚合物骨架。 較適用於本發明的均勻支鏈、充分線性乙烯聚合物應 具備以下特點： · U)熔體流動比i1〇/i225 63 ; ’ (b)透過凝膠滲析色譜法測定的分子量分佈Mw/Mn應符 · 合如下方程式： (Mw/Mn)<(I10/i2)_4.63 ； (C)具有如下氣體擠出流變學特性：充分線性乙烯聚合 物的表面熔體破壞開始時臨界剪切速率至少比線性乙烯聚 合物的表面熔體破壞開始時臨界剪切速率大50%。這裏， 充分線性乙烯聚合物和線性乙烯聚合物由相同共聚單體構 成，線性乙烯聚合物12和Mw/Mn都小於充分線性乙烯聚合 物的10%，充分線性乙烯聚合物和線性乙烯聚合物各自的 · 臨界剪切速㈣是在才目同熔融溫度下使用氣體擠出流變儀 測定的； ~ (d) —個位於_30到15〇〇Ci間的單DSC熔融峰； - (e) 密度小於等於〇.89〇g/cm3。 熔體破壞的臨界剪切速率和臨界前切應力以及“流變加工 指數”（PI)等其他流變學性能都是使用氣體擠出流變儀 (GER)測定的。在《聚合物工程科學》第17卷⑽乃第谓 頁 M. Shida, R. N. Shroff和L. v. Canci〇的文章和 24 1336334 玖、發明說明 著、Van Nostand Reinhold公司出版的《熔融塑膠流變儀》 · (1982)第97-99頁都介紹了氣體擠出流變儀。對於充分線性 · 乙烯聚合物，pi小於等於12、Mw/Mn和密度都小於充分線 性乙烯聚合物的1 〇%的常規線性乙烯聚合物的7〇%。 . 在至少使用了一種均勻支鏈乙烯聚合物的本發明實施 例中，其Mw/Mn最好小於3.5，小於3.0則更好，小於2.5則 最佳，特別是在1.5-2.5的範圍内最好，在1.8-2.3範圍内則 尤其佳。 φ 聚烯Μ可以和其他聚合物混合。許多供應商都提供適 宜於同聚烯烴混合的聚合物，這些聚合物包括但不限於乙 烯聚合物（例如低密度聚乙烯（LDPE)、ULDPE、中密度聚 乙烯（MDPE)、LLDPE、HDPE、均勻支鏈線性乙烯聚合物 、充分線性乙烯聚合物、接枝改性乙烯聚合物ESI、乙烯 醋酸乙稀互聚物、乙稀丙稀酸互聚物、乙稀，醋酸乙g旨互 聚物、乙烯曱基丙烯酸互聚物、乙烯甲基丙烯酸離聚物等 )、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯（例如均聚聚丙烯、聚丙 · 烯共聚物、隨機嵌段聚丙烯互聚物等）、熱塑性聚氨醋、 . 聚胺、聚乳酸互聚物、熱塑性嵌段聚合物（例如苯乙稀丁 二烯共聚物、苯乙烯丁二烯苯乙烯三段共聚物、苯乙稀乙 烯-丁二烯苯乙烯三段共聚物等）、聚醚嵌段共聚物（例如 PEBAX)、共聚多醚聚合物、聚酯/聚醚嵌段聚合物（例如 HYTEL·)、乙稀一氧化碳互聚物（例如乙稀/一氧化碳（EC〇) 共聚物、乙烯/丙烯酸/ 一氧化碳（EAACO)三聚物、乙稀/曱 基丙酸烯/一氧化碳（EMAACO)三聚物、乙烯/醋酸乙烯/_ 25 1336334 玖、發明說明

氧化碳（EVACO)三聚物、苯乙烯/ 一氧化碳（SCO)等）、聚對 苯二甲酸乙酯（PET)、聚氣乙烯等其他聚烯烴及其混合物 。換言之，本發明應用中使用的聚烯烴可以是兩種或多種 聚烯烴的混合物或一種或多種聚烯烴與一種或多種非聚烯 烴聚合物的混合物。若本發明應用中使用的聚烯烴是一種 或多種聚烯烴與一種或多種非聚烯烴聚合物的混合物，則 混合物中至少應有一種聚烯烴，其重量百分比至少應為 50%，達到至少90%則更好。 在本發明的一個實施例中，乙烯互聚物與一種聚丙烯 聚合物混合在一起。適用於本發明的聚丙烯聚合物有包括 隨機嵌段丙烯乙烯聚合物在内的彈力和非彈力聚合物。 Montell Polyolefins公司、Exxon化學公司等許多廠商都提 供適用於本發明的聚丙稀聚合物。Exxon公司在 ESC0RENE和ACHIEVE品牌下供應適用的聚丙烯聚合物。

適用於本發明的接枝改性聚合物是大家所熟知的，其 中包括支撐順丁烯二酸酐和或其他含羰基烯不飽和有機根 的乙烯聚合物。USP 5,883，188專利文獻描述了使用順丁烯 二酸酐接枝改性的均勻支鏈乙烯聚合物等典型接枝改性聚 合物。 在文獻内經常見到適用於本發明的聚乳酸（PLA)聚合 物（例如ANTEC ’96第2028-2039百D. M. Bigg等的文章“共 聚物比率對聚乳酸共聚物的結晶度和性能的影響” ；WO 90/01521、EP 0 515203A以及EP 0 748 846 A2等專利文獻） 。Cargill Dow公司在EcoPLA品牌下銷售、供應適用的聚 26 1336334 玖、發明說明 乳酸聚合物。 陶氏化學公司在PELLATHANE品牌下銷售適用於本發 明的熱塑性聚氨酯聚合物。 可以使用大家所熟知的高壓自由基聚合法製造適用於 本發明的聚烯烴一氧化碳互聚物。不過，也可以使用傳統 的Ziegler-Natta催化法或前文提到過的所謂均勻催化劑系 統製造聚烯烴一氧化碳互聚物。

可以使用包括 Thomson 和Vaples 在 USP 3,520,861、 4,988,781、4,599,392和5,3 84,3 73專利文獻中描述的方法在 内的大家所熟知的方法製造適用於本發明的乙烯丙烯酸互 聚物等以自由基開始的高壓含羰基乙烯聚合物。 包括Exxon化學公司和杜邦化學公司在内的許多供應 商都提供適用於本發明的乙烯醋酸乙烯互聚物。

許多供應商都提供適用於本發明的乙烯/烷基丙烯酸 酯互聚物。陶氏化學公司在PRIMACOR品牌下銷售適用於 本發明的乙烯/丙烯酸互聚物。杜邦化學公司在NUCREL品 牌下銷售適用於本發明的乙烯/曱基丙烯互聚物。 可以按照眾所周知的方法透過聚乙烯氧化製造聚氯乙 烯（CPE)特別是充分線性乙烯聚合物。聚乙烯内的氯含量 最好大於或等於30%重量。陶氏化學公司在TYRIN品牌下 銷售、供應適用於本發明的聚氣乙烯。 當然，聚烯烴與一種或多種其他聚合物的混合必須使 混合物保持足夠的彈力使其具有可逆熱定形的性質。若聚 烯烴和混合聚合物具有相似的彈力，則它們的相對含量的 27 1336334 玖、發明說明 範圍就可以非常寬，例如重量百分比〇:1〇〇1〇〇:〇。若混合 聚合物的彈力很差或沒有彈力，則混合物中的混合聚合物 含量就取決於它減弱聚烯烴彈力的程度。當聚烯烴為均勻 支鏈乙稀聚合物特別是充分線性均勾支鏈乙稀聚合物且混 合聚合物為結晶聚乙稀、PLA等非彈力聚合物時聚缔煙 與混合聚合物的常見重量比為99:1到90:10。 相似地，非彈力包覆層纖維可以與一種或多種上述混 合聚合物混合，但是若要混合，則最好還要與另一種非彈 力纖維（如晶體聚乙烯或PLA)混合。若與_種彈力纖維混 合，則混合物内彈力纖維的含量須以包覆纖維所需彈力的 程度為限。 在本發明的應用中，可以使用技術上所熟知的電子束 、/5射線、Y射線、紫外線、電暈輻射、受控加熱、過氧 化氟處理、烯丙基化合物處理、矽疊氬化物偶聯等方法進 行彈力聚合物或彈力聚合物製品的交聯、熟化或輻射。肖 φ 於聚合物或聚合物製品的充分交聯或熟化，最適用的方法 · 是矽處理、電子束輻照和紫外線輻照（使用或不使用光引 發劑、光交聯劑和/或光引發劑/交聯劑）。usp 6 2u，3〇2、 . 6,284842、5,824,718、5,525,257和 5,324,576等專利文獻、 EP 0 490854專利文獻以及parvinderWalia等於2003年2月5 曰遞交的臨時美國專利申請文件中都描述了適用的交聯、 熟化和輻照技術。 添加劑 28 1336334 玖、發明說明 可以在乙烯聚合物中添加抗氧化劑（例如Ciba Geigy公 · 司生產的 Irgafos 168、Irganox 1010、Irganox 3790、 chimassorb 944等）來防止聚合物成型或加工中的斷鏈降解 和/或更好地控制接枝或交聯程度（即防止過度凝膠化）^也 _ 可以為了鈍化殘餘催化劑、提高加工性能等目的而使用一 些加工過程添加劑，如硬脂酸鈣、水、含氟聚合物等。可 以使用Ciba-Geigy公司的Tinuvin 770作光穩定劑。 聚烯烴聚合物可以是充填的也可以是未充填的。若要 φ 充填’則填充料的數量應限制在高溫下不會對聚合物的耐 熱性能或彈力產生不利影響的限度内。在使用填充料時， 填充料的數量一般是聚烯烴聚合物總重量（若是一種聚烯 fe聚合物與一種或多種其他聚合物的混合物，則為混合物 的總重置）的0_01_80%。典型填充料有高嶺土、氫氧化鎂 氧化鋅、一氧化矽、碳酸鈣等。在使用填充料時，填充 料最好塗有防止或延緩填充料對交聯反應的干擾的材料。 硬月日酸疋這種填充料塗料的代表。 · 纖維及其他製盅的^ .、冬 本發月中的心纖维可以是使用任意方法加工而成的單 、’且刀或雙組分纖維。生產單組分纖維的常規方法有使用 · USP 4’34G’563、4,663,220、4,668,566 或 4,322,027 等專利 文獻a開的系統進行的嫁纺或炫吹、使用usp⑼專 利文獻a開的系統進行的膠纺等。可以直接把纖維熔紡為 最、直k而不再拉絲，也可以將纖維熔紡到較大的直徑然 後使用¥規拉絲方法將其熱拉或冷拉到需要的直徑。 29 1336334 玖、發明說明

雙組分纖維中至少有一部份是乙烯聚合物。例如，在 外皮/芯雙組分纖維（即外皮同心包裹芯）中，可以在外皮或 芯内使用乙烯聚合物。最常見也是最好的情況是雙組分纖 維的外皮中使用乙烯聚合物。但是，若在芯内使用乙烯聚 合物，則外皮的組分必須保證不會妨礙芯的交聯。例如， 若使用紫外線輻照對芯進行交聯處理，則外皮組分就應該 是紫外線透明的或半透明的，以保證能夠有足夠的紫外線 穿過外皮使芯聚合物充分交聯。同一種纖維的外皮和芯可 以獨立使用不同的聚合物，最好兩種聚合物都是彈力的。 屬於本發明範圍的雙組分纖維還有其他一些類型，其中包 括並排共輛纖維等結構（例如，纖維具有分離的聚合物區 ，其中至少纖維表面的一部份使用本發明的聚烯烴）。 纖維的形狀不受限制。例如，常見纖維都具有圖形載 面，但是有時纖維也可能是其他形狀，例如三葉形、扁平 形（即“帶”狀）。本發明的彈力芯纖維不受纖維形狀的限制

—.一 ^ ψ ^ φ 旦尼爾/絲的方式度量纖維直徑。旦尼爾是一個紡織相 ’其定義為每9GGGm纖維長度的纖維克數1於本發印 彈力芯纖維，直彳㈣範圍可⑲大而不會對纖維彈力琴 顯影響。不過，可以把纖維的旦尼_整到適應於最食 品的功能。連續纏繞絲的旦尼爾最好為12〇，_旦尼 右/絲。儘管如此，還是應首選旦尼爾大於2〇,在4〇e 爾或旦尼爾左右則更好，這是因為常見_服裝㈣ 30 玖、發明說明 旦尼爾大於40左右的纖維。 包覆孅錐 本發明的包覆纖維由一個芯和一個包覆層構成。對於 本發明，芯是由一種或多種彈力纖維製成，包覆層是由一 種或多種非彈力纖維製成。如上所述，彈力纖維是由均勻 支鏈乙烯聚合物製成。常見的包覆層纖維有棉花、黃麻、 絨毛、蠶絲等，也可以使用聚酯（例如PET和ρΒτ)或尼龍。 可以採用任意一種常見方式製造包覆纖維。 第1圖疋一種拉伸前的包覆纖維。該纖維由包裹在— 個非彈力螺旋纏繞包覆層内的一個彈力芯構成。這時的包 覆層纖維比芯纖維長得多。 第2圖是第1圖中包覆纖維的拉伸或伸長狀態。這時， 芯纖維的伸長縮小了芯纖維與包覆層纖維之間的長度差異 。雖然包覆層纖維沒有伸長足夠數量，但是芯纖維的伸長 4除了包覆應對芯的包裹的固有鬆弛。 包覆纖維的熱定形由如下步驟組成：⑴施加變形力拉 伸芯纖維；⑼把芯纖維加❹i至少使製成芯纖維所用乙 t。物的4 n炼化的溫度；㈣把芯纖維的溫度保 持在（ii)的溫度以上，直到部份或所有乙烯聚合物溶化； (W)把溶融芯纖維冷卻到低於(丨⑽溫度·⑺去除給纖維施 加的蔓形力。現在’包覆纖維處纟“放鬆”狀態。根據與 拉伸前纖維相比所消除伸長量的不同，這時的包覆纖維可 表見為《硬纖維或近硬纖維。若在不施加變形力的情況 下把拉伸熱定形的包覆纖維再次加熱到至少使稀烴聚合物 31 1336334 玖、發明說明 部份晶體熔化的溫度以上，包覆纖維就會恢復到或幾乎恢 復到其拉伸前長度。這時的纖維就是還原熱定形纖維。 對於首選聚乙烯芯纖維，第（⑴步的溫度最低應為30 t ’最低40°C更好，最低刈^則最佳。 在熱定形並放鬆後，包覆纖維的表現很像硬纖維，這 使很適合對其進行有效的染色 '整經、編織、針織等操作 . 第3圖是拉伸並放鬆後包覆纖維的一種染色與編織操作 · 不意圖。在熱定形並放鬆包覆纖維後將其捲繞到一個線軸 · 上，然後再將其捲到一個帶孔錐形筒上準備染色。染色採 傳統方法進行。染色後進行編織。一般把染色後包覆纖 維插入到緯向提供緯向伸展能力。也可以把包覆纖維放在 經向提供經向伸長能力。還可以把包覆纖維放在緯向和經 向提供雙向伸長能力。由於剛性〇結”纖維缺乏伸長 月b力因此在緯編中它們能夠部份地提高編織效率和減少 該方向的紗線浪費。在生產針織物的過程中，可以在施加 或不施加拉伸力的情況下把熱定形（或稱剛性或凍結）纖維 鲁 或紗線織入織物内。 在使用本發明的熱定形包覆紗線的織物織造完成後， 可以將其加熱到至少使熱定形包覆紗線的部份晶體炫㈣ · /皿度來還原熱定形。高溫處理最好放在退浆、洗務、絲光 處理等濕紡織加工步驟中。本色織物織造完成後第一步的 處理溫度最好低於70。。’在40-60。。之間最佳。已經發現 ’在較低溫度下還原熱定形可以使纖維最大程度地恢復到 拉伸前長度。在還原熱定形後，纖維可以經受較高的溫度 32 1336334 玖、發明說明 而不至於過分減弱其彈力。 也可以在拉伸狀態下把包覆纖維捲繞到線轴或錐形筒 上。在染色等後續處理中，染色浴的溫度要高到足夠熱定 形纖維。然後，可以把熱定形後的纖維從染色工序中 取出並直接用於編織或針織等工序。對於Lycra纖維由 於它們在染色過程中沒有經過熱定形，因此纖維可能會收 縮而使雖形筒被壓垮，因此必須先將其轉到另外的線軸上 後才能進入編織或針織β本發明的可逆熱定形纖維或紗線 的彈力可以熱定形，因此可以像加工非彈力紗線那樣對其 進行加工（染色、編織、針織等），加工完後再恢復其彈力 ’這樣就顯著提升了彈力織物的生產工藝。 下面的例子僅用於說明本發明，本發明的應用並不局 限於此。除非另有說明，下面例子的比率、配比分數、百 分數都採用重量單位。 優選擇實施例描诚 材料 使用經2000ppm Chimassorbtm 944，2000ppm Cyanoxtm 1790、500ppm Irganox 1076和 800ppm Pepq穩定處理後的 聚乙烯（0.87g/cc，5MI)。使用8線紡紗器把聚乙烯紡制為 70旦尼爾的纖維《在外部冷卻下在ν2内進行電子束輻照， 劑量22.4毫拉德。

Lycra 162C，70旦尼爾。 熱定形試驗 從線軸上截取10-20cm長的纖維樣品，用膠帶將其— 端固定在塗有Teflontm的試驗板上。相對於固定端拉伸自 33 1336334 玖、發明說明 由端至需要的拉伸量，然後用膠帶把自由端固定在試驗板 上。測量拉伸前在纖維中間部份做的兩個間隔約5cm的參 考標記之間的距離並用來計算實際拉伸率。使用下面的公 式計算所應用的拉伸率Xapp :

X app 拉伸前長度 在本試驗中，Xapp為1.5、2.3和5(相當於伸長率5〇、1〇〇、 200和300%)。然後把試驗板插進一個溫度保持在所需熱定 形溫度1 80-21 〇。(：範圍内對流烘箱内。加熱i、2或3分鐘後 ，將試驗板從爐内取出放在室溫表面上。數秒後纖維將冷 卻到室溫。在整個試驗過程中，固定纖維兩端的膠帶都應 保持完好，但是，尤其在高拉伸率的情況下拉伸纖維時纖 維可能會出現少量滑移。由於是使用參考標記計算纖維伸 長率的’因此上述滑移不會影響試驗結果。 在纖、准冷卻到至溫後，彎曲試驗板使纖維兩端距離縮 短—些以便纖維在沒有約束下進行恢復。恢復5分鐘後從 試驗板上取下纖維並測定“定形後，，拉伸率。按如下公式 β十异定形後，，拉伸率：

Xset= ^聲長度 拉伸前長度 纖維的新旦尼爾為 新旦尼爾=多始旦尼爾 x„. 下：

旦尼爾調整（％)效率計算公式如 34 1336334 玖、發明說明

EffREDEN = —^~-ΧίΟΟ

XaPp-l 對於Lycra ’還分別使用一次試驗測定另外兩種效果，即 存在水的條件下的熱定形效果和在爐内拉伸而非室溫拉伸 的效果。以上所有試驗均重複進行5次，表列結果為平均 值。按標準方法測定負荷-伸長率曲線，拉伸速度採用 500%/min。 自由收縮 透過把初始長度約2〇cm的纖維樣品放入90〇c水溶内測 定熱定形纖維和控制纖維的自由（無約束）收縮率。收縮率 的计算公式如下：

xlOO

最終長度-初始長度 初始長度 熱定形纖維的收縮後剩餘拉伸率為χ fi n a i :

Xfinal = 拉伸前原始長度 熱疋形處理的總效率（％)為：

效率=iss?LZlxi〇〇

Xapp _1 當收縮率為〇時，總效率等於旦尼爾調整效率。 計算示例 右一段初始旦尼爾為100的l〇cm長纖維被拉伸到2〇cm，則

Xapp = 2 對拉伸後纖維進行熱定形，測得恢復後長度為15cm，則 35 1336334 玖、發明說明

Xset= 1-5 新旦尼爾=66.7 EffREDEN = 50% 然後將長15cm的纖維放到90°C水中’纖維收縮到14cm， 則 S = 6.7%

Xfinal = 1 .4

Eff= 40%

盘縮力測定

使用定向收縮膜檢測儀測定約束長度纖維樣品在9(rc 水中的收縮力。在這項試驗中，把10根纖維綁在一起進行 試驗以便獲得能夠使用該儀器精確測定的收縮力。對於熱 定形樣品，將纖維保持在xapp以類比織物對彈力纖維的約 束。在浸入水中後’所有樣品的收縮力都迅速衰減到一個 穩定值。記下浸泡10秒後的收縮力。Lycra似乎存在隨時 間進一步鬆他的回縮力，而AFFINITY纖維是交聯的，因 此不可能存在這種回縮力。 結果與討論 盤定形和旦尼爾調替 表I⑷總結了 [八邙的熱定形試驗資料，表j (b)總妗 了 AFFINITY的熱定形試驗資料。從這些資料得出了如下 觀察結果： 這兩種纖維都只能進行部份旦尼爾調整。同等條件 ，AFFINITY的旦尼爾調整效率比Lycra高。 ”下 36 1336334 玖、發明說明 AFFINITY和Lycra的旦尼爾調整效率都隨著伸長率提 - 高而降低。

Lycra的旦尼爾調整效率隨著熱定形時間延長而提高， 而熱定形時間對AFFINITY旦尼爾調整效率的影響則不明 . 顯。

Lycra的旦尼爾調整效率隨著溫度降低而顯著下降，而 鲁 AFFINITY則不是這樣。 水的存在對Lycra的旦尼爾調整沒有影響。在熱定形溫 φ 度進行拉伸也和在室溫下進行拉伸後進行熱定形的結果沒 有差異。表1中沒有列出這些資料。 負荷-伸長率曲線 第4-6圖是所測定的熱定形纖維負荷-伸長率曲線。第4 圖說明了所施加拉伸率對200°C熱定形1分鐘的Lycra的影 響。從圖中可以看到，熱定形一個最突出的影響是可伸長 性隨著拉伸率增大而逐漸降低。斷裂負荷也降低，而每實 際旦尼爾的負荷降低則隨著所施加拉伸率的增大而增大。 Φ 不過，從纖物性能角度看，相關量是以克為單位的每根纖 . 維負荷而與旦尼爾無關。有趣的是，初始模量隨著拉伸率 # 增大而降低，而在伸長率超過100%時則相反。 第5圖是熱定形溫度對在3X拉伸率下熱定形1分鐘Lycra 的影響。在190、200和210°C下處理的纖維的斷裂伸長率 都基本相同。斷裂負荷隨著溫度提高而降低。 最後，第6圖是所施加拉伸率對200°C熱定形1分鐘的 AFFINITY的影響。AFFINITY總的特性與Lycra(第4圖）相 37 1336334 玖、發明說明 似，只是在4x拉伸率時其斷裂伸長率降低到約1〇〇%應變 。控制AFFINITY纖維的可伸長性比Lycra低約2〇〇%，因此 上述結果是預料之中的。 雖然拉伸熱定形一般會提高AFFINITY* Lycra的模量 ，但是透過迴圈載入對纖維進行機械調整時即使僅一個迴 圈後都將會顯著降低負荷》 自由收縮試驗 纖維的無約束收縮對於說明經過或未經過熱處理的纖 維的收縮潛力很有用處。不過，前面所述的試驗與織物收 縮沒有直接聯繫。對於織物，彈力纖維受到織物結構和尺 寸的約東。在這一點上，更有意義的纖維試驗是下面的收 縮力試驗。 對AFFINITY纖維進行的試驗顯示，未交聯的 AFFINITY纖維在浸入901：水中時會收縮80%到9〇%。這種 收縮是鏈取向引起的，與纖維的紡制條件有關。由於存在 纏結，鏈向未受擾前尺寸的熵收縮在宏觀上就表現為收縮 。注意，這種纏結網路的模量是非常短暫的，必須交聯才 能在熔體内保持模量。 在浸入9(TC水中時，經過22.4毫拉德劑量輻照的纖維 只收縮35-40%(表Π a的第一行）。收縮程度的降低反映出 阻止取向鏈完全收縮的交聯結點的約束作用。換言之，處 於熵張力狀態下的取向鏈使取向狀態下形成的交聯網路進 入一種壓縮狀態。交聯熔體的放鬆程度取決於這兩個力的 平衡。文獻中經常介紹在取向狀態下交聯的橡膠的這種效 應。 38 1336334 玖、發明說明 從xfinal值來看，與未熱定形纖維相比，在卜拉伸率不 對交聯AFFINITY熔體的熱定形（表！^的第二行）。對收縮 . 程度沒有影響。這是因為交聯網路是永久性的，熱處理對 . 其沒有影響。類似地，熱定形中採用3χ拉伸率（表na的第 三行）也不會改變相對次原始纖維尺寸的最終收縮水平。 舉例來說，若一根l〇cm長的纖維在保持10(：〇1長的條件下 . (lx拉伸率）進行熱定形，然後將其放在9〇t下時其長度收 · 縮到6.5Cm(收縮率35%)，與沒有經過熱定形的纖維相同。 · 右將這根纖維拉伸至3〇cm(3x拉伸率）後對其進行熱定形， 且熱定形後的長度為25cm(2.5x定形拉伸率），再將其放在 9(TC下時其長度也收縮至6 5cm。這意味著，即使能夠進 4亍旦尼爾调整也不會發生執定形。 表Π (b)給出了 LyCra的自由收縮試驗結果。在15χ拉伸 率時收縮率很低’但是在3乂拉伸率下收縮率為熱定形尺寸 的20% ^這說明，總熱定形效率為34%，這是相當低的。 在我們的實驗室測定的熱定形效率和旦尼爾調整效率值& · 最近的AATCC論文集3中報告的效率值9〇%低得乡（假定 ^ 1.5χ拉伸率）。現在還不知道產生這種差異的原因。 收縮力試驗 · 在收縮力試驗中，在9〇t下測定了兩端固定拉伸纖維 的回縮力。由於只要織物尺寸穩定織物内彈力纖維的尺寸 就不會顯著改變，因此這些試驗是與使用中織物的收縮相 關的。雖然這項纖維試驗使我們能夠瞭解回縮力的數量級 ’但是現在還不知道這種回縮力能夠導致織物產生多大程 39 1336334 玖、發明說明 度的收縮。 . 表皿給出了試驗結果，下面是試驗結果總結： 對於3χ拉伸的交聯AFFINITY纖維，熱定形不會降低 回縮力（約2.5g/纖維）。 對於3x拉伸沒有經過熱定形的Lycra，其90°C回縮力比 AFFINITY大。與AFFINITY不同，對於Lycra，熱定形會使 回縮力降低。 對於拉伸到3x並在200°C定形1分鐘的Lycra，其回縮力 · 基本與AFFINITY相同。對於Lycra，需要更長的時間才能 降低回縮力。Lycra的趨勢與預期結果一致。旦尼爾調整 的效率越高，收縮率就越小。對於AFFINITY纖維，回縮 力是交聯網路的一種性質，只要交聯網路保持完好就不會 進一步鬆弛。 織物試驗 織物的製造方法如下： 試驗用織物結構如下（包括原紗和在80-90°C經過筒染色的 · 紗線）： λ 筘幅：168cm 善 經紗總數：6136 經向紗線支數：60/1每克棉線米數或“米數”或“Nm” (100% 棉） 經紗數/cm = 36 緯向紗線支數：4.5X時85/1 Nm+78dtex XLA™ 緯紗線/cm = 28 40 1336334玖、發明說明 結構：平織（1 : 1) 筘齒總數：1825 經紗數/筘齒：2 織造完成後，加熱織物還原熱定形。織物加熱方法可 以是l〇〇°C沸煮15分鐘之後空氣風乾，也可以是在6〇。〇洗 滌之後轉鼓烘乾。表IV為試驗結果。試驗結果表明，在中 等溫度下完成還原熱定形的織物寬度較小或者伸長程声斡 南。 表1 各種彈丸鐵的旦尼爾調替敔

熱定形 效率 旦尼爾 調整效率 溫度（°C ) 旦尼爾 調整效率 100 0.88 125 0.88 150 0.90 175 0.91 200 0.92 2 8 6 7 9 1 1 0·0·0·0·0· 1-1 I I j 2 5 2 6 5 1^ 3 4 5 0·0·0·0·0· 挪HI- 熱定形 效率

化 尼效163737789熔 / 3./=整 0·0.0·0.維 一調 纖 510.010.260.480.73 表 I (a)

41 1336334 玖、發明說明 表 I (b)

Affinity的熱定形 試驗編號 ΑΪ A2 溫度(°C) ~"200~ 200 時間 1 Xapp —Γο~~ 2 〇 Xse, ~~Γοο~ 1 QA 旦尼爾調整 無 新旦尼爾 (初始值70) 65 A3 A4 A5 200 200 200 1 1 3.0 4.0 9 Π 1.04 2.50 3.00 84 75 """^67 35 26 22 A6 A7 A8 200 175 100 3 1 1 3.0 3.0 3.0 1 .〇〇 2.55 2.50 2.30 86 ~~~78 ~ ~~Ί5 ~ 65 35 25 26 28 表 Π (a) # 交聯Affinity纖維90°C自由收縮结龄 斜 ^app ^set _#(%) Xfinal 與初始尺ϊΙΓ 比的收縮4K〇/c〇 無妓定形 1.0 ThJSL. 38 0.62 38 2〇〇〇C鼽定形_ 1.0 1.0 35 0.65 35 2〇〇。(：熱定形1如童 3.0 2.5 74 0.66 34 表 Π (b)

Lycar纖維90°C自由收縮試驗 餅 Xapp ^sei Xfinal 與初始尺寸相 比的_鞭0) 無熱定形 1.0 7 0.93 7 200。〇熱定形賴 1.0 1.37 12 135 n.a. 2(xrc熱定形_ 3.0 2.11 20 1.68 n.a.

表M 交聯Affinity和Lycra收縮六訧赔

Xapp和條件 AFFINITY ' 收縮力（克/纖維） Lycra收縮力 (克/纖維） 1，無熱定形 1.0 0.5 3，無熱定形 2.3 5.0 3，200〇C熱定形1分鐘 未測* 3.2 3，200t熱定形3分鐘 2.8 1.4 *預計在2.3到2.8g/纖維之間》 42 玖、發明說明

表IV 星原熱定形過程中的溫麿芦背 試驗編號 4-1 紗線 . . 原紗織物(cm) 60 C 洗蘇(cm) 沸煮(cm) 原紗 147 105 4-1 原紗 147 - 123 4-2 原紗 145 105 _ 4-2 原紗 145 - 121 4-3 染色 155 140 • 4-3 染色 155 - 141 4-4 染色 158 140 4-4 染色 158 _ 137 雖然在前面的具體實施例中非常詳細地描述了本發明 ’但是這些詳細描述都是為了解釋本專利。在不偏離下面 所述申請專利範圍的精神和範圍的條件下可以對本專利進 行許多變更和修改。上文引用的所有美國專利和許可的美 國專利申請經提及後並入本文作為其一部份6 【圖式簡單說明】 第1圖為由彈力芯和非彈力包覆層構成的包覆纖維拉 伸前示意圖。 第2圖為由彈力芯和非彈力包覆層構成的包覆纖維拉 伸後示意圖。 · 第3圖為拉伸後和放鬆後包覆纖維染色和編織過程示 · 意圖。 第4圖為200°C熱定形1分鐘後Lycra的負荷-伸長率曲線。 * 第5圖說明在19〇、200和2HTC、三倍拉伸率下熱定形 1刀鐘Btj·熱疋形溫度對Lyera負何·伸長率曲線的影塑。 第6圖為2001熱定形1分鐘後AFFINITY的應用拉伸率 曲線。 【圖式之主要元件代表符號表】 (無） 43

Claims (1)

13363暴492105252號專利申請案申請專利範圍修正本 —一----- rgg――7~~=-¾-公告本合、申請專利範圍 车为曰修正本 99.7.6. 5 10 15 20 1. 一種製造一還原熱定形彈性纖維之方法，其中·· a) 包3熱塑性聚合物之纖維係在一變形力下拉伸； b) 該纖維係加熱至一在該溫度時至少一部份之該聚合 物晶體係熔化的最低溫度（熱定形溫度）； c) 該纖維係冷卻至低於該熱定形溫度； d) 移除該變形力； e) -亥纖維係在無—變形力下再加熱至高於該熱定形溫 度’致使該纖維回到或接近其拉伸前長度。 2.如申請專利範圍第1項之方法，其中該纖維包含-熱穩 疋聚合物。 3‘如t請專利範圍第2項之方法，其中該聚合物係-㈣ 性氨基f酸酯聚合物。 4·如申請專利範圍第2項之方法，其中 聚合物。 初係-烯烴 5. 2請專利範圍第4項之方法，其中該 支鏈乙烯聚合物。 均 6‘ =申請專利範圍第4項之方法，其中該聚合物係— 支鍵、實質上線性之乙稀聚合物。 ―均 7+ 裡l3-C2G α _烯烴。 8.如申請專利範圍第1項之方法，其中該纖維進 或多的附加纖維以便形成—纖維混合物。 •如申請專利範圍第8項之方法，其中該至少 形彈力纖維包含一熱穩定聚合物。 乙 質 締 步包含 還 原熱定 44 ⑴6334 5

10 拾、申請專利範圍 1〇.如申請專利範圍第9項之方法，其中該聚合物係一熱塑 性氨基甲酸酯聚合物。 11 ·如申請專利範圍第9項之方法其中該聚合物係一烯烴 聚合物。 12·如申請專利範圍第1 1項之方法，其中該聚合物係一均 質支鏈乙烯聚合物。 13.如申请專利範圍第12項之方法，其中該聚合物係一均 質支鏈、實質上線性之乙烯聚合物。 4·如申明專利範圍第1項之方法，其中該纖維係為一紗線 的形式’该紗線包含彈性纖維芯與非彈性纖維包覆層 ’該彈性纖維芯包含_實f上交聯之熱穩定稀經聚合 物。 15

15. 如申請專利範圍第14 ’之方法’其中該彈性纖維係一 單組份纖維。 16. 如申請專利範圍第14 $ <万法’其中該彈性纖維係一 雙組份纖維。 17. 如申請專利範圍第14項 之方法，其f該彈性纖維係一 多組份纖維。 20 18. 如申請專利範圍第14項之方法， 一熱塑性氨基甲酸酯聚合物。 19. 如申請專利範圍第14項之方法， 一乙烯聚合物。 20. 如申請專利範圍第ι9項之方法， 質支鏈乙烯聚合物。 其尹該彈性纖維包含 其_該彈性纖維包含 其t該聚合物係一均 45 1336334 拾、申請專利範圍 21. 如申請專利範圍第20項之方法，其中該聚合物係一均 質支鏈、實質上線性之乙烯聚合物。 22. 如申請專利範圍第20項之方法，其中該非彈性纖維係 選自於由棉花、絨毛、黃麻、蠶絲、PET、PBT和尼龍 所組成的群組。 23 · —種製造一還原熱定形紗線的方法，該紗線包含：

A.—彈性纖維，其包含一具有熔點之熱穩定聚合物 :及 B _ —非彈性纖維； 該方法包含： (a) 藉由對該彈性纖維施加拉伸力而拉伸該彈性纖 維； (b) 將（a)之拉伸後彈性纖維及該非彈性纖維紡成該 紗線； (c) 將（b)之紗線捲繞於一包封件上；

(d) 將（c)之紗線加熱至超過一溫度，該溫度係至少 一部份之晶體熔化的溫度； 0)將（d)之紗線冷卻至一低於步驟之溫度的溫度 (f) 自該纖維移除該拉伸力，及 (g) 在無拉伸力下將該紗線加熱至高於一溫度，該 溫度係至少一部份晶體熔化的溫度，使得步驟 (g)獲得的紗線長度小於步驟（f)獲得的紗線長度 〇 46 1336334 拾、申請專利範圍 24. —種製造經束的方法，該方法包含併入一種如申請專 利範圍第23項所製得的紗線。 25. —種染色一包覆纖維的方法，該包覆纖維包含： A. —芯，其包含一彈性纖維，該彈性纖維包含一具 5 有晶體熔點之熱穩定烯烴聚合物；及 B. —包覆層，其包含一非彈性纖維； 該方法包含：

(a) 將包覆纖維捲繞於一線軸上； (b) 在包覆纖維在線軸上的狀態下染色該包覆纖維 10 26.如申請專利範圍第25項之方法，其中該包覆纖維係在 高於60°C的溫度下染色。 27·如申請專利範圍第25項之方法，其中：

該彈性纖維包含一具有晶體熔點之實質上交聯的熱穩 定烯烴聚合物；且其中： 該方法包含在步驟（a)之前及在步驟（b)之後熱定形該包 覆纖維， (c) 由該經染色熱定形包覆纖維針織一織物；及 (d) 在該織物針織後還原該包覆纖維之熱定形。 28.—種由可逆之熱定形包覆纖維織造一織物的方法，該 包覆纖維包含： A.—芯’其包含一彈性纖維，該彈性纖維包含一具 有晶體熔點之實質上交聯的熱穩定烯烴聚合物； 及 47 1336334 拾、申請專利範圍 B.—包覆層，其包含一非彈性纖維； 該方法包含： (a) 熱定形該包覆纖維； (b) 將該熱定形包覆纖維捲繞於一包封件上； 5 (c)由該熱定形包覆纖維織造一織物。 29. 如申請專利範圍第28項之方法，其中該熱定形包覆纖 維係在步驟（c)之前染色。 30. 如申請專利範圍第28項之方法，進一步包含（d)在該織 物織造後還原該包覆纖維之熱定形。 10 31.如申請專利範圍第28項之方法，其中該熱定形包覆纖 維係以緯向及/或經向織造入織物中。 48