CN1198979C - 整经弹性纤维的方法 - Google Patents

Abstract

一种通过将纤维拉伸到纤维断裂伸长率值的35-75%按预定经轴伸长率缠绕弹性纤维的方法。

Description

整经弹性纤维的方法

发明背景

发明领域

本发明涉及一种将弹性纤维以高伸长整经到经轴上的方法，更具体地说，涉及一种经轴伸长率为约200-400％绝对伸长率的方法，该伸长率是纤维断裂伸长率的约35％-75％。

相关领域讨论

有些织物，例如，经编或机织织物，要求在用来制造织物的纤维中有至少一种要缠绕(整经)到经轴上，在以后针织或纺织期间纤维从其上退绕下来。这种针织或纺织物中的经抄可以是弹性纤维。

在弹性纤维从卷纤经轴架上整经期间，习惯上在针织和纺织期间要将这种纤维略加拉伸，以便将它们从经轴架上退卷下来并保持足够的纤维张力，使处理更加容易。这类传统的拉伸范围一般为约10％-210％。通常在工业生产中在经轴上所施伸长率(“经轴伸长率”)范围一般为约25-105％。美国专利4,525,905公开了80％的预伸长率(在松卷(payout)辊与张力辊之间的恒定伸长)和40％的经轴伸长率。1997年7月4申请的日本专利申请JP09-194892公开了250-500％的预伸长率和50-130％的经轴伸长率。

但是，用按先有技术制备的弹性纤维的经轴制成的织物，如经纱伸长机织织物或经编物弹力(power)较高，即不容易拉伸。为了获得更舒适服装所需的低弹力，必须降低弹性纤维的编织张力。但也因此而导致较低的拉伸和较高的斯潘德克斯含量。较高的编织张力可用来提高拉伸并减少斯潘德克斯的含量，但会在织针上施以不需要的应变，从而缩短织针的使用寿命，而且针织机的运转也必须减慢。

因此仍需要有一种制备易拉伸(低弹力)和高拉伸织物而不会损害设备的方法。

发明概述

本发明的方法是一种将许多弹性纤维按预定经轴伸长率缠绕到整经轴上的方法，它包含下列步骤：

(a)从绕纤卷装上退卷纤维；

(b)将纤维拉伸到经轴伸长率为纤维断裂伸长率值的约35％-75％；以及

(c)将拉伸过的纤维缠绕到经轴上。

本发明还提供本发明制成的弹性纤维的经轴以及由这种经轴制成的经纱伸长纺织物和针织物。

发明详述

术语“弹性纤维”，如本文所用，是指一种连续长丝，其断裂伸长率超过100％，且当它受拉后松开时，能迅速且猛烈地基本回缩到其初始长度。这类纤维包括斯潘德克斯(聚氨酯弹性纤维(elastane))，聚醚酯纤维等，且能以裸纤或带涂层纤维的形式加工成织物。两种形式都能用于本发明；优选弹性体裸纤，更优选聚潘德克斯裸纤。

本文用“织物的荷载能力”作为织物应力-应变曲线平坦程度的量度。一般地说，低荷载能力对应于平坦的应力-应变曲线，因此，容易拉伸，是当代流行服装中理想的织物。

本文采用两种方法描述伸长率。绝对伸长率是指施加到弹性纤维的实际伸长率。以断裂伸长率的百分数表示的伸长率是一种相对量度，它便于比较断裂伸长率不同的纤维所受伸长率的比较。

现已发现，在弹性纤维缠绕到经轴上时进行高度拉伸(即施加高经轴伸长率)会使织物具有较低的荷载能力，即使在针织期间采用低张力也是如此。这种经轴伸长率可以用一步或多步法在纤维缠绕到经轴之前施加。因此，经轴伸长可以由一步直接施自经轴架，但优选分两步进行，例如，将纤维至少先拉伸到比整经架与整经辊之间的拟定经轴伸长率低约200％绝对伸长率，然后在整经辊与经轴之间完成经轴伸长。例如，如果希望经轴伸长率为400％绝对伸长率，则第一步中的伸长率可以为约200％-400％绝对伸长率。如果第二步中的伸长率超过第一步中所达到伸长率的约200％绝对伸长率，则会削弱第一步的有利效果，且经轴上的压力会变得不希望地高。

现在也已发现，弹性纤维的高度预伸长(例如，在经轴架与整经辊之间)再加上高的经轴伸长率还有利于减少弹性纤维施在经轴上的压力。

如本文所用，“预伸长”是指一种任选的伸长，它高于经轴伸长，这样使纤维先伸长，然后在松回到所需的经轴伸长率之后再缠绕到经轴上。预拉伸在经轴架与整经辊之间进行。应该理解，当进行预拉伸时，经轴伸长率不能在上述两步法中进行。采用预拉伸是本发明最优选的方法。

预伸长率，按定义，必须超过经轴伸长率，但不能超过约200％绝对伸长率。如果预伸长率比经轴伸长率高即超过约200％绝对伸长率以上，则整经机上所受的力可能变得不平衡。也就是说，与整经辊和正在绕纤的经轴之间的力相比，在安装弹性纤维卷装的经轴架与整经辊之间的收缩力会变得过大，以致使整经机的力学整体性受到威胁。

经轴上的高压会产生安全问题，因为经轴可能发生灾难性失效。同时也会使某些粘性弹性纤维难以从经轴上退绕下来。高预拉伸或两步经轴拉伸的工艺步骤能缓解这类问题，特别用很高的经轴伸长率时。

本发明方法中所用的经轴伸长率为弹性纤维断裂伸长率的约35％-75％，优选约45％-60％。例如，Lycra902C型斯潘德克斯(杜邦公司注册商标)的断裂伸长率为约700％，这种纤维能以约245％-525％绝对伸长率，优选约315％-420％绝对伸长率的经轴伸长率用在本发明中。

在本发明的一个优选实施方案中，预伸长率与经轴伸长率的组合为弹性纤维断裂伸长率的约35％-75％，更优选45％-60％。例如，Lycra162B型的断裂伸长率为约450％，能以约160％-340％，优选约200％-270％的预伸长率用在本发明中。当进行预拉伸时，必须让纤维有时间至少松弛到经轴伸长率，这要求预拉伸辊与经轴间有一定的距离。在这种情况下，预伸长率与经轴伸长率之间的差别越大，则在辊与经轴间的所需的时闸和距离就越大，这样才能使纤维得以松弛。经轴缠绕速度越快，则松弛区所需的距离就越大。

                         实施例

在实施例中，整经机是22E型整经机(Arican Liba公司，Piedmont，SC)。用一块平分经，将1340丝Lycra斯潘德克斯以50或100码/分钟(46或91米/分钟)的经轴架速度整经到High-StrengthNo.21TN42锻造经轴上(购自Briggs Shaffner公司，Winston-Salem，NC)。以合适的相对每分钟转速(rpm)操纵预拉伸辊和经轴进行拉伸。整经速度受所采用的高伸长率和马达速度上限的限制；在工业生产上，可在整经机上重新安装较高速的马达来获得更高的整经速度。经轴架是一个购自American Liba的6型滚动退卷装置。经轴宽42英寸(107cm)，有21英寸(53cm)凸缘。测量每根经轴左、中、右的周长，发现基本相同。

用三经轴组，在具有复合织针和126英寸(320cm)针织幅宽的RACOP型4E 64-号Raschel针织机上进行针织，该针织机也由American Liba公司制造。在从经轴上退卷斯潘德克斯时没发生困难。经纱是100％的斯潘德克斯裸纤。非弹性纤维是40旦(44分特)13丝865型Antron尼龙(杜邦公司注册商标)。在所有实施例中，尼龙导轮长度为62.5英寸(158.8cm)。织物是标准Jersey Tricot织构，尼龙按2-3/1-0针织(经编链标记)，而斯潘德克斯按1-0/1-2钟织。

本色织物通过在一个设计成蒸汽加热最高至250°F和电加热至250°F以上的三箱Krantz针框干燥器上进行热定形而被整理。热定形条件是380°F(193℃)30秒，同时按超过自然宽度5％超喂10％。浴组分的“重量百分数”是指以相对于织物重量百分数表示的组分重量。浴组分的g/l是指每升浴液中组分的重量。

染色在Hisaka H型卧式喷射式染色机上进行。对于实施例中所用的两类Lycra斯潘德克斯，染色步骤不同，如下文所述。

将含有Lycra162B型的织物置于温度设定在100°F(38℃)的浴内。以5°F(2.8℃)/min的速率将浴温升到180°F(82℃)，然后加入15g/l Polyclear NPH(一种还原性洗净剂(clearing agent)，Henkel公司)和5g/l偏亚硫酸氢钠。让机器运转30分钟，然后让染浴冷却到170°F(77℃)并进行“洗净”(“洗净”是指让新鲜水通过含织物的浴直到出口物流不再含有所加入的试剂和染料)。将浴温定在80°F(27℃)，其中含0.5重量％Albegal B(一种非发泡匀染剂，CibaSpecialty Chemicals)，让机器运转5分钟。用乙酸把pH值调节到5.5-6.0，再让机器运转5分钟。加入1.0重量％尼恩士林Bright blue2RFF染料(Crompton and Knowles)，并让机器再运转5分钟。以3°F(1.7℃)/min的速率把浴温升到210°F(99℃)，然后让机器运转60分钟。让浴冷却到170°F(77℃)，把pH值慢慢调到5.0(如果必要)以尽染该浴，然后以3°F(1.7℃)/min的速率把浴温升到212°F(100℃)，并让机器运转30分钟。然后让该浴再冷却到170°F(77℃)并进行洗净。

将含有Lycra902C型的织物置于温度定为180°F(82℃)、内含15g/l Polyclear NPH和5g/l偏亚硫酸氢钠的染浴内。让机器运转30分钟，然后进行洗净。把浴温定在100°F(38℃)，加入0.5重量％MerpolDA(一种乙氧基化烃类非离子型表面活性剂，杜邦公司)和2.0重量％磷酸二氢钠，用乙酸将染浴的pH值调到5.0-5.5，加入3.0重量％Pborwhite CL(一种荧光增白剂；相信Cromton and knowles公司的Intrawhite CF可以代替Phorwhite CL)和0.004重量％polycronViolet 2R染料(Bezjiaan Dye/Chemical公司)。以3°F(1.7℃)/min的速率将浴温升到210°F(99℃)，然后让机器运转30分钟。让染浴冷却到170°F(77℃)并进行洗净。然后在室温下用0.5g/l柠檬酸淋洗10分钟。

最后，所有织物都在250°F(121℃)且在热定形宽度上无伸长的Krantz烘干机上烘干。

织物弹力按以下步骤测定。从织物上切割一块3英寸×8英寸(7.6cm×20.3cm)的矩形块；使其长度方向与织物的机器(经纱)方向一致。将该矩形块对折形成3英寸×4英寸(7.6cm×10.2cm)的双层织物，然后从其开口侧缝进1英寸(2.5cm)，形成一个带1英寸襟缘的3英寸×3英寸(7.6cm×7.6cm)封闭环。每种织物准备3个试样。在缝好的织物环内插进两根钢棒，钢棒安装在Instron拉伸试验机上(Canton，MA)，这样当开动试验机时，分开的钢棒就把应力施加到织物环上。以1000％/min的速率使试样伸长到100％(起始长度的2倍)，循环3次。测量并记录织物伸长到80％时的荷载能力(在机器方向上)。

以同样的方法测量织物在12磅(5.44kg)应力作用下的伸长率，除了是将样品3次循环到12磅(5.44kg)，而不是伸长到100％；测定第3次循环中的伸长百分率。

实施例1

使用120旦(133分特)的Lycra902C型斯潘德克斯。在整经期间，第一步的伸长率为100％，第二步的拉伸率为200％，总伸长率为300％。斯潘德克斯的针织张力对每3丝组成的一组是16g。针织物的织物单位重量为275g/m³，伸长到80％时的荷载能力为约1260g/cm。结果以样品1列于表1中。

实施例2

重复实施例1，但采用400％的预伸长率。结果以样品2列于表1中。

实施例3

重复实施例1，但第一步的伸长率增加到300％，而第二步伸长率变为100％，总经轴伸长率为400％。结果以样品3列于表1中。

实施例4(对比)

重复实施例1，但预伸长率仅为100％，经轴伸长率为50％。结果以样品4列于表1中。

另外还制备并试验了样品5-8(最后一个非本发明样品)，结果示于表1.对比样品用“对比”表示。

                                             表1

          第一步或      断裂                   断裂      Spandex    织物      织物   织物

          预伸长率      伸长率    经轴伸长率   伸长率    针织张力   弹力      重量   伸长率

样品    ( 绝对，％)    的％    ( 绝对，％)  的％     g/3丝     g/cm(1)  g/m ²  ％(1)

1         100                     300          43        16         1256      275    226

2         400(2)        57        300          43        16         1244      275    221

3         300                     400          57        16         1325      292    235

4(对比)   100           14        50           7         16         1728      268    182

5         100                     300          43        28         1360      278    236

6         400(2)        57        300          43        28         1279      285    228

7         300                     400          57        28         1198      285    229

4(对比)   100           14        50           7         28         1406      305    223

(1)在机器方向(经)上测定

(2)预伸长率

由表1可见，与由对比经轴制备的针织物相比，在低针织张力下(16g/3丝)，两步法高经轴伸长率(样品1、3、5、7)以及高预拉伸加上高经轴伸长率结合(样品2和6)，使织物具有较低的弹力(而且意外地在恒定载荷下有较高的伸长率)。在高针织张力下(28g/3丝)，由本发明的经轴制造的织物具有较轻的织物重量和较低的弹力，但又出乎意料的是，织物伸长率基本不变。

实施例5

使用40旦(44分特)Lycra162B型斯潘德克斯。在整经期间，第一步伸长率为200％，经轴伸长率为300％。斯潘德克斯的针织张力是9g/3丝。针织物伸长到80％时的荷载能力为约740g/cm。结果以样品9列于表II中。

实施例6(对比)

重复实施例4，但预伸长率为130％，经轴伸长率为40％。结果以样品10列于表II中。

实施例7(对比)

重复实施例4，但预伸长率为300％，经轴伸长率为100％。结果以样品11列于表II中。

                            表II

            第一步或     断裂      经轴         断裂     Spandex    织物      织物

            预拉伸率     伸长率    伸长率       伸长率   针织张力   弹力      伸长率

样品       ( 绝对，％)  的％    ( 绝对，％)  的％    g/3丝     g/cm(1)  ％(1)

9           200          -         300          7        9          737       224

10(对比)    130          29        40           9        9          853       214

11(对比)    300          67        100          22       9          968       217

(1)在机器方向(经向)上测定

由表II可见，与低预伸长率和低经轴伸长率(样品10)或高预伸长率和低经轴伸长率(样品11)相比，用两步法拉伸到高经轴伸长率(样品9)使织物具有较低的弹力(较高的可拉伸性)。与表I相同，“对比”表示对比样品。

在实施例8和9中，用120旦(133分特)902C型Lycra斯潘德克斯，在Instron拉伸试验机上进行模拟预拉伸。在所有情况下，测试3个纤维样品，求平均结果。

实施例8

为显示预拉伸对纤维张力的影响，将样品拉伸到400％绝对伸长率然后松回到300％绝对“经轴伸长率”，在这一点上，样品表现出的张力为4.6g，而当样品以一步法直接拉伸到300％绝对伸长率时，张力为16.5g。同样，当样品拉伸到500％绝对伸长率然后松回到300％绝对“经轴伸长率”时，样品表现出3.5g这样更低的张力。因此，根据这些模拟整经试验结果，以高预伸长率加上高经轴伸长率制造的经轴上的压力低于以高经轴伸长率下但未经高预拉伸所制造的经轴上的压力。

实施例9

为模拟一步法拉伸，将每个样品拉伸到300％绝对伸长率，并以g为单位测量并报告张力。为模拟两步法拉伸，将每个样品拉伸到中等绝对伸长率，维持一秒钟，然后不经松弛就再拉伸到300％绝对伸长率。以g为单位测量并报告张力。结果示于表III：

                          表III

样品   步骤数   第一步伸长率    第二步拉伸率    张力，g

12     1        300％           无              17.6

13     2        100％           300％           16.0

14     2        200％           300％           15.0

结果表明，当用两步法拉伸代替一步法拉伸时，纤维张力大大减小，因此而降低了经轴上的压力。

Claims (9)

1.一种按预定经轴伸长率将许多弹性纤维缠绕到整经轴上的方法，它包括下列步骤：

(a)从绕纤卷装上退卷纤维；

(b)将纤维拉伸到经轴伸长率为纤维断裂伸长率值的35％-75％；以及

(c)将拉伸过的纤维缠绕到经轴上。

2.权利要求1的方法，其中步骤(b)是在两个拉伸步骤中完成的，其中，第一步将纤维拉伸到200％绝对伸长率以内但小于经轴伸长率。

3.权利要求1的方法，其中在步骤(a)与(b)之间将纤维预拉伸到纤维断裂伸长率值的35％-75％，其中，预伸长率大于经轴伸长率但不超过200％绝对伸长率。

4.权利要求2的方法，其中经轴伸长率为纤维断裂伸长率值的45％-60％。

5.权利要求3的方法，其中，所述预伸长率为纤维断裂伸长率值的45％-60％。

6.权利要求1的方法，其中所述弹性纤维是斯潘德克斯。

7.制备经纱伸长织物的方法，其通过由权利要求1的方法制成的弹性纤维的经轴制备。

8.权利要求7的方法，其中所述织物是机织物。

9.权利要求7的方法，其中所述织物是针织物。