CN1450217A - 弹性疏水/亲水复合纱线和由其制成的水分控制弹性织物 - Google Patents

Abstract

一种复合纺织纱线以及由此制成的水分控制弹性织物，该纱线包括处于纱线中央并嵌入疏水性纤维基体中的弹性长丝和亲水性纤维，疏水性纤维集中在纱线的外围，在纱线中央的弹性长丝周围集中的亲水性纤维和集中在外围的疏水性纤维之间存在一个两种纤维并存的过渡区域。

Description

弹性疏水/亲水复合纱线和由其制成的水分控制弹性织物

本申请与同属于本申请人且与本申请同一天提交的申请号为No.10/112,957、发明名称为“复合纱线和由其制造的水分控制织物”的悬案申请相关。

技术领域

本发明总体上涉及一种复合弹性纱线，其用于形成由具有弹性的纤维构成的水分控制织物。更明确的讲，涉及改进的防潮纺织品的复合纱线，它包括嵌在一根或多根疏水性纤维形成的基体中的弹性长丝和亲水性纤维。此外，本发明涉及由上述复合纱线单独制成或与其它纱线复合制成的改进水分控制弹性织物和衣物。

背景技术

近年来，“结构织物”(也称为“工程织物”)在许多商品界的应用领域已变得非常普及。这样结构织物的一个特别重要的分支通常称为“水分控制”织物。一般情况下，该类型的织物在层状结构中是采用两种或者多种纤维类型而形成的，以至于织物的两侧在特性方面有显著的差异。尤其是织物的各侧相对于水和水蒸气呈现出不同的表现特性和性能。与穿着者的身体相接触的最内层或织物侧基本上由疏水性纤维构成，而外层基本是由亲水性的纤维构成。

用于水分控制应用的轻质、双面织物也可以通过一种通常被称作“双面针织”的特殊的针织技术生产。在生产双面针织的水分控制织物时，疏水纱线和亲水纱线同时被喂入到针织机的一个织针，因此两股不同的纱线穿过每一个针织织针。通过对疏水纱线和亲水纱线的进料和配置的精确控制可以使其组分维持在一个很清晰的标准上，“双面”针织织物会在一面只表现出疏水纱线，而相对的另一面则只表现出亲水纱线。

水分控制织物的最主要的应用领域是在剧烈运动用服装、工作服、内衣、体育锻炼服和鞋袜。在和运动穿着者身体接触的应用中，水分控制织物可以将人体汗液收集在与穿着者身体相邻的织物层的空隙中，以防止聚集的汗在人体上以液态存在或是将其减到最小。以液态或气态存在的汗液通过蒸发或芯吸作用离开皮肤表面，穿过疏水性纤维被织物外层的亲水性纤维吸收。汗液从皮肤表面穿过疏水性纤维被外层的亲水性纤维吸收，然后蒸发到周围的空气中。用这种方式将水分从穿着者身体传递到空气的，防止或减小了在皮肤表面或是靠近皮肤表面的织物上形成的湿度区域，提高了服装的舒适性。进一步的说，通过消除在皮肤表面或靠近皮肤表面的织物对汗液的吸收，提高了衣物的保暖性，从而使穿着者在低温时觉得更暖和，而在周围空气温度较高时由于蒸发作用的冷却效果觉得更凉快。

对于许多水分控制织物的应用，特别在剧烈运动服装和体育锻炼服装方面，都要求水分控制织物呈现有一定的具有较好的回复力弹性。弹性可以使服装更好地贴合穿着者的身体线条从而适应快速运动。

现有技术中的水分控制织物大都在经编机或圆织机上织造。疏水性纤维主要选择聚酯、尼龙或者聚丙烯。这些纤维可以是短纤维纱线、扁平连续复丝或者是变形连续复丝。在亲水性纤维方面，最常用的是改性尼龙聚合物。一般而言，这种尼龙聚合物在聚合步骤时加入亲水片断而被改良，它通过在尼龙聚合链中作为段被加入和/或作为聚合链的一个分支被加入。或者，由于受成品尼龙聚合物中加入亲水片断的化学反应的影响，尼龙可以具有亲水性。但这种方法并不常用。其它不常用的亲水性纤维主要有改性聚乙烯醇和丙烯酸聚合物。同样，亲水性纤维可以是短纤维纱线、扁平连续复丝或者是改性连续复丝。

对于水分控制弹性织物，光纱、包芯纱或氨纶包纱(一种基于氨基甲酸脂聚合物的弹性长丝)通过针织或织造成前述的结构。天然的或是人造弹性椽胶线可以用来为水分控制织物提供弹力。由于考虑到天然的或是人造弹性椽胶线较差的机械和抗老化性能，这种纱线很少被用于高档织物和衣服。

如前面说述的从汗水从液态或气态的传送的传动力是通常所说的“推-拉”效应。也就是说，汗水被疏水性纤维层排斥而被“推”或是“芯吸”到亲水性纤维层，在此其汗水被吸收或“拉”走。实际上，贴着穿着者皮肤的内层和周围的空气之间的较大湿度差驱使水分从皮肤上运动到外层空气中。更进一步地说，通过疏水性纤维和亲水性纤维的结构安排可以促进和引导水分离开身体。

虽然弹性水分控制织物可以在织机上生产，但对此类织物更经济的方法是在经编机或圆织机上生产。对于前述的在非弹性织物的情况下，疏水性纤维通常可以选择聚酯、尼龙或聚丙烯的熔纺丝。这些纤维可以是短纤维纱线、连续复合扁丝或者是连续复合膨体纱。此外，和非弹性织物相比，弹性织物亲水面最常用的是基于改性尼龙聚合体。通常这种尼龙聚合体可以通过在聚合阶段对尼龙聚合链发生的化学改造使纤维具有亲水性。这通过在尼龙聚合链上化学添加具有亲水性的片段来实现，或是在聚合链上附加作为分支的亲水片断来实现。或者，尼龙纤维是由通常亲水性纤维经过化学反应以用来在纤维的表面，或者非常接近纤维表面上把亲水性部分附着到尼龙聚合物上而制成的。其它一些不常用的亲水性纤维是由改性的聚乙烯醇、丙稀酸和纤维素乙酸酯聚合物制成的。而且，亲水性纤维可以是短纤维纱线，扁平连续复丝，或变形连续复丝的形式。在某些情况下，棉花和改性棉花纱线也可用作亲水组分。

优选的弹性纱线是用干法或湿法纺的氨纶长丝，它由基于聚酯或聚醚的氨基甲酸脂聚合物在二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺中的溶液制成。

虽然现有技术的弹性水分控制结构纤维织物可以很容易地从市场上获得，但它们还有许多的不足之处，这也限制了它们在某些方面的效用。最重要的问题是，为了能由针织机或织造设备生产两面不同的织物，最少要使用三股纱线才可能织造。而对于经编，必须使用带有最少三针的针织机而不是更普遍使用更高速的2针织机。必须使用这种特殊设备导致了更高的产品生产成本。下面简述了其它的一些问题。

总的来说，应用于特别水分控制结构的弹性长丝和亲水、疏水性纤维，它们之间在可染度和色牢度上有着很重大的差异。因为这种差异，有时候很难甚至不可能制造可以染色均匀的织物。有时候为了得到满意的织物必须用3道甚至更多道的复合染色工序。这会相当大的提高水分控制织物的染色成本和成品成本。

如前所述，现有技术的弹性水分控制织物是基于这样形成的，即和穿着者皮肤接触的织物面是疏水的，而织物外层包含亲水性纤维。为了得到较好的弹力性能，弹性长丝经常必须同时在织物结构的外层和内层被针织或织造。在某些弹性水分控制结构织物的重要的应用上，这也会产生一些严重的问题。特别在运动服装和奖品方面，它们的外衣表面经常会用网印或转印上名字、标识或是其它的设计好的标志，会产生问题。由于优选的弹性长丝和基于改性尼龙的亲水性纤维其作为基体对染料和墨水表现很差，所以通常利用网印或转印会出现严重的问题。因此，在基于现有技术的水分控制织物上印制大幅颜色鲜艳的标志是不可能的或是极其昂贵的。

前述的问题可以通过应用双面针织技术而获得一定程度的避免，即三股纱线被喂入同一套针织机的织针中用以生产弹性织物。这种现有技术被称为“夹层双面针织”。在织造可印染的弹性织物时，一根亲水纱线被夹在两根疏水纱线中间。然后三股纱线集合被喂入到一套针织织针，而弹性长丝、光纱或是包纱被喂入另一个针织织针。合成织物中两面都有疏水性纤维，这可以接受丝网印或转印。虽然这种方法确实可以生产可印刷的弹性水分控制织物，但实际操作有个技术难题，因为三股纱线必须由一个针织织针导口喂入并按照固定的顺序和准确的定位穿过每一个单独的针织织针。具体地说分开的纱线很容易会在生产和使用中从定位上滑出。夹层纱线结构中定位的不足会导致模糊的印制。

基于改性尼龙聚合物的优选弹性纤维和亲水性纤维的机械性能，包括抗磨损能力，通常会低于更常用的疏水性纤维例如聚酯、非改性尼龙和聚丙烯的。这会使针织变复杂并使水分控制结构纤维在那些能被很成功应用的方面受限制

一般使用的弹性长丝和疏水和亲水性纤维在手感方面通常会表现相当大的区别。这会导致水分控制结构织物的“手感”或“触感”会根据接触到的织物的表面不同而完全不同。这在某些应用上会是很严重的缺陷，例如内衣。

Hozuma Okada的美国专利4,621,489披露了一种包芯纱包含内层亲水性纤维芯纱和外层疏水性纤维的包纱。芯纱可以包括聚亚安酯弹性纱，例如缠有亲水性纤维的氨纶。

发明内容

本发明的首要目的是提供一种同时包括亲水和疏水纱线的弹性复合纱线，它可以单独使用也可以和其它的疏水纱线结合使用以生产高效的弹性水分控制织物。进一步的目的是使用一复合弹性纱线，其包括嵌入到疏水性纤维的基体中的弹性长丝和亲水性纤维，单独使用或和一根或多根疏水纱线复合使用以制成针织和织造水分控制织物。由此制成的弹性水分控制织物在水分控制上会与现有技术的织物相当或是更好，其充分克服了前述的现有技术中弹性水分控制纱线和织物的那些限制效用的缺陷。

本发明通过提供一种有三种或三种以上组分的复合纱线以满足前述的目的。复合纱线中连续弹性长丝处于中央，并直接被一亲水复合纱线环绕。弹性长丝和亲水纱线一起被完全嵌入到一基体中，基体由一根或多根亲水复合长丝或扁平纱线组成。复合弹性纱线中，在纱线的横截面上有一环形区域，在此区域有亲水性纤维和疏水性纤维混合。混合区域处于集中了疏水性纤维的外围和围绕弹性长丝集中的亲水性纤维的纱线中心区域之间。

当衣物贴着穿着者皮肤时，此特殊复合弹性纱线结构能产生高效和快速的毛细作用，其使汗水从和皮肤接触的外层疏水性纤维毛吸到纱线的内层亲水性纤维。在远离穿着者身体的衣物面上，水蒸气从内层的亲水性纤维穿过外层的疏水性纤维蒸发到空气中。

虽然各种纱线生产设备经过一定的修正都可以生产出前述的统一组分的弹性纱线，但其中喷气纺丝设备特别适用。这些设备可以使复合纱线的各组分在气室压缩空气的强力握持作用下形成复合弹性纱线。复合纱线的相对喂入速度、空气压力、气流和喷气穴的几何特性、热定型条件和卷曲张力可以控制生成的复合弹性纱线中的不同的纤维成分、疏水性纤维和亲水性纤维的混合区域、混合程度和总体的形态。在最佳控制条件下，由气流纺或混纱设备制成的复合纱线中，亲水性纤维和弹性长丝主要集中在纱线的芯部，而疏水性纤维则主要集中在其外围。在由此得到的复合纱线中，没有明确的分界或划分区域把疏水性纤维从集中于中心的亲水性纤维分隔开。而是在横截面中由亲水性纤维和疏水性纤维混合的区域把复合纱线中集中于外围的疏水性纤维和集中于复合弹性纱线中央弹性长丝周围的亲水性纤维分隔开。

已经发现在复合纱线横截面上存在疏水性纤维和亲水性纤维的完全混合区域，其会使水分穿过外围疏水性纤维进入到中央集中的亲水性纤维的转移速度快于传统的皮/芯复合纱线，例如依照前述的Okada专利的提示。类似的，亲水性纤维和疏水性纤维充分混合区域也加速了水分从内层亲水性纤维穿过疏水性纤维转移到外层大气。

在本发明的复合弹性纱线的水分控制织物中，纱线中亲水性纤维和疏水性纤维混合的区域是极其重要的。这一点通过比较现有技术的包芯水分控制纱线中亲水芯纱线被疏水纱线紧紧缠绕而可以被理解。在这类纱线中，疏水性纤维和亲水性纤维之间的分界区域与位于纱线芯部的亲水性纤维束的半径的平方成比例。对本发明的复合弹性纱线，单纱中疏水性纤维和亲水性纤维的混合导致了一个实际上更大的分界面。分界面积的提高是因为在混合区域中弹性复合纱线的分界面与半径，即疏水性纤维和亲水性纤维的更好的单纤丝半径，的平方成比例。疏水组分和亲水组分间分界面的提高不会提升复合弹性纱线的总的水分控制量。但是分界面的提高会使吸收的历程提高，因而在水分控制织物中水分的转移将会变得更快速和有效。

当应用于双面水分控制弹性织物时，本发明的复合弹性纱线将会代替现有技术中处于水分控制织物外表面的亲水纱线。由此制得的织物内层由疏水纱线制成，而外层则由本发明的复合弹性纱单独制成，或是和一疏水纱线复合制成。在和穿着者皮肤接触的水分控制弹性衣物或是其它的最终用品上，汗液水分从皮肤表面穿过位于织物内层的疏水性纤维，再穿过外围的疏水性纤维基体而到达织物外层的复合纱线内层亲水性纤维。最后在织物外层，水分从亲水性纤维穿过复合纱线外围的疏水性纤维进入空气中。弹性长丝为织物提供弹性并和水分的转移无直接关系。

通过利用本发明的特殊亲水/疏水复合弹性纱线，可以消除前述的基于现有技术的生产水分控制弹性织物和衣物时产生的问题。以下的段落将概述这些显著进步的原因。

用无色的、黯淡的或中性颜色的弹性长丝和本发明的在疏水性纤维基体上嵌入亲水性纤维制成的复合弹性纱线，可以使疏水纱线被染色而弹性长丝和亲水纱线则不被染色，因为它们将被外层的疏水性纤维直接掩盖。同样的如果疏水组分利用例如聚酯纤维，对照现有技术织物中的亲水性纤维处于外层，它也将在纱线和织物的表面从而可以比较容易丝网印或转印。更进一步的说，在现有技术的夹层针织中将不会再有寄存的问题出现。

由于上述的原因，织物的触感性能将首先依赖于复合纱线表面的疏水性纤维，而不再需要采用基于现有技术的夹层针织。同样的，织物的机械性能例如耐磨性，也将受织物结构表面的复合纱线的疏水组分所控制。

本发明优于现有技术的另一个优点是基于其上的特殊性能的复合弹性纱线，使水分控制弹性织物可以由单根复合纱线制成。本发明的此特征允许使用相对于现有技术中当需要湿可能使用的3股或更多股单纱要更简单的针织和程序。使用本发明的复合纱线制成的单纱水分控制弹性织物将在两面都呈现疏水性纤维。在衣物中，疏水性纤维将和穿着者的身体直接接触。汗液被快速毛吸到复合纱线的空隙中并被嵌于疏水性纤维基体中的亲水性纤维所吸收。水分然后通过亲水性纤维被转移到织物的外表面，在那儿水分被从亲水性纤维蒸发并穿过外层疏水性纤维到达空气中。

本发明的弹性复合纱线用于织造双面水分控制弹性织物时，将比基于现有技术的织物在简化结构上特别有用。在此织物中利用本发明的复合纱线，但和现有技术相比在成衣中远离穿着者身体的织物的外层，弹性复合纱线代替了原来使用的亲水纱线。

由于在结构水分控制弹性织物和最终用途衣物上所说的作用，本发明的弹性复合纱线可以被单独利用或和疏水纱线混合使用在双面织物的两面。当本发明的复合纱线被用于生产双面织物时，疏水性纤维处于成衣的内层表面和外层表面。结果可以在织物的任一面或两面都实现网印或转印，因此复杂图形和明亮艳丽的颜色将在成衣的任一面或是两面被印上，而不需要向主要由亲水性纤维如改性尼龙基纤维制成的表面上实施复杂的网印和转印。

本发明的这些和其它一些的目的、特征和优点，在下面的详细描述和权利要求和附图的学习后将会变得更明白。

附图说明

图1是本发明的弹性复合纱线中疏水/亲水性纤维和弹性长丝的典型分布图，是在和纱线经轴成直角时纱线横截面的放大视图。

图2给出了本发明的弹性复合纱线中疏水性纤维和亲水性纤维与弹性长丝的典型分布的放大视图，是沿着纱线结构经轴方向的侧视图。

图3是在本发明的复合弹性纱线上缠上一股疏水长丝纱线的放大视图。

图4是在本发明的复合弹性纱线上缠上两股疏水长丝纱线的放大视图。

图5是只利用一根据本发明的弹性复合纱线而制成的两面基本上相同的平针水分控制弹性织物的放大视图

图6是在喷气变形机上用弹性长丝、疏水性纤维和亲水性纤维制备本发明的复合纱线的典型工艺路线的简单示意图。

图7是在一普通细纱机上由包芯纺纱用长条形式的弹性长丝、亲水复合纱线和疏水性纤维制备本发明的复合纱线的典型工艺路线的简单示意图。

图8是在一普通的弹性纤维包纱机上由弹性长丝、亲水复合纱线和疏水复合纱线制备的典型工艺路线的简单示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种由一根弹性长丝与疏水性纤维和亲水性纤维结合而成的复合弹性纱线，以及由此制得的水分控制织物。使用传统纺丝设备对其进行最小限度的改造后的一些技术可以用于制造本发明的复合弹性纱线。其中一个优选的工艺是利用喷气变形设备。假如在精确控制条件下使用此设备，在最后得到的复合纱线中弹性长丝和亲水性纤维主要处于复合纱线的经轴附近而疏水性纤维则集中于外围。弹性长丝在复合长丝的中心或是靠近中心，并被集中在周围的亲水性纤维包围，而在纱线的中心和外围区域之间有一个既包含亲水性纤维又包含亲水性纤维的混合区域。

利用额外的喂纱精确控制，制备本发明的复合弹性纱线可以利用在弹性包纱生产时使用的传统的弹性包纱机。在使用包纱设备时，亲水纱线在张力下随着一根拉伸的弹性长丝被喂入到机器的纺锭。包纱锭在复合的亲水纱线和弹性长丝上环绕上一根或两根变形疏水包纱。根据最终用途衣物不同的需要，弹性长丝可以单独从包锭被喂入，在前段包锭喂入亲水纱线而后段包锭喂入疏水纱线。结果是弹性长丝处于复合弹性纱线的中心，亲水纱线作为第一层包纱而疏水纱线作为外层包纱。

在上文的两个实施例中，为了保证在复合弹性纱中产生一个混合区域必须使用变形亲水纱线和疏水纱线。

在复合弹性纱线横截面中有一亲水纱线和疏水纱线的混合环形区域，它处于内层集中的亲水纱线和外围集中的疏水纱线之间，这是本发明复合纱线的一个重要而又特殊的特性。传统的包芯纱的横截面中在疏水性纤维和亲水性纤维之间有一个很清晰的过渡。因此水分从疏水性纤维穿过分界面渗透到亲水性纤维会受到很大的限制。通过在复合纱线的横截面中产生一个亲水性纤维和疏水性纤维的混合区域，本发明的复合纱线会大大提高在分界面中水分渗透而被亲水性纤维吸收的每单位长度的面积。这种针织物中每单位长度面积的提高可以提高水分转移率和转移效率。

本发明也提供了一种高效水分控制织物，它可以单独由本发明的复合弹性纱线制成的，也可以是在和穿着者身体接触的衣物面使用疏水性纤维和弹性长丝，而在远离穿着者身体的织物面使用本发明的弹性复合纱线。此外，本发明提供了一种单独使用本发明的复合纱线制成的高效水分控制弹性织物，也可以在和穿着者身体接触的织物面使用疏水纱线，而在远离穿着者身体的织物面则使用缠上了一根或多根疏水纱线的本发明的复合纱线。简单地说，本发明的复合纱线缠上一根或多根疏水纱线后单独使用或和其它纱线一起生产水分控制弹性织物。

根据生产本发明复合弹性纱线的使用的工艺和预期用途的不同，复合纱线中亲水性纤维和疏水性纤维组分可以是复丝直纱、复丝变形纱或是短纤维。优选的弹性纱线是基于氨基甲酸脂聚合物的连续“熔结复丝”氨纶。

图1给出了在喷气变形机上制备的本发明的复合弹性纱线4经轴垂直方向上的一个横截面放大剖视图。靠近复合纱线中心的氨纶熔结复丝1用一个交叉排线画出阴影的圆表示。亲水性纤维2用带有阴影的开圆表示，而疏水性纤维3则由不带阴影的开圆表示。图1中我们可以看到亲水性纤维2集中在靠近横截面中心的氨纶熔结复丝1的附近，而疏水性纤维3则集中于复合纱线的外围。亲水性纤维和疏水性纤维在复合纱线中心和外围之间的中间横截面上有一个没有明确界面的混合区域。

图2给出了一个在喷气变形机上制备的本发明的复合弹性纱线4的经轴方向上的放大视图。它表明亲水性纤维2集中在处于纱线中心弹性纤维1的周围，并被一疏水性纤维3的基体所包围。简单地说，图1和图2图示出了在复合纱线的中心和外层表面之间中间区域的一个亲水性纤维和疏水性纤维的混合区域。

为生产具有最适宜的机械性能和舒适度的水分控制弹性织物，根据织物用途的不同，需要的亲水性纤维的重量百分比可以从下限8％至10％到上限50％之间变化。在形成弹性复合纱线的时候，弹性长丝的百分比和拉伸程度随着应用领域所需的回复力和延伸率的不同而改变。但总的来说在成品弹性织物重量中，使用的最小百分比的弹性纤维从3％至8％的下限到25％至30％的上限。另外从经济角度考虑，有必要避免在织物结构中使用，为达到最适宜的水分控制能力和弹性所必需的，更多的亲水性纤维或弹性长丝，因为这些纤维比疏水性纤维要贵许多。

通过调整在生产本发明的复合弹性纱线时使用的疏水性纤维对亲水性纤维的比例不同可以改变本发明的水分控制弹性织物中亲水性纤维含量。同样，成衣中的弹性长丝要根据弹性纤维的重量对疏水性纤维加上亲水性纤维总重量的比率不同而改变。但在实际生产中，由固定亲水性纤维和弹性长丝组分来制成一定数目的本发明的标准复合纱线往往会更方便和经济，然后利用缠上一根或更多根的疏水纱线来调节在成品水分控制织物中的亲水纱线的含量和弹性。图3给出了本发明的弹性复合纱线4的一个放大侧视图，在亲水性纤维2和疏水性纤维3和弹性长丝芯纱线上缠上连续的疏水复丝5。同样的，图4给出了本发明的复合纱线4的一个放大侧视图，其中缠上了两根由100％的疏水性纤维组成的连续疏水复丝直纱线5和6。根据复合缠纱和水分控制织物的期望性能不同，两根疏水纱线5和6可以相同也可以不同。例如，疏水纱线可以基于聚酯和其它的聚丙烯。此外，为了获得具有柔软手感(也就是柔软触感)和较高的耐磨性的织物，本发明的复合纱线可以缠上由通常纤度在1.5到3旦尼尔的单丝组成的聚酯纱线，而其它则由纤度远低于1旦尼尔的微单丝组成。

在水分控制织物中亲水性纤维含量还可以通过针织交替本发明的复合纱线3的横列和一起使用的疏水纱线的横列而调整。此外，附加的弹性长丝可以在针织过程中被针织或铺设在复合纱线中。

图5给出了由单根的本发明的复合纱线4，包括亲水性纤维2和疏水性纤维3和被它们封闭的内含的看不见的弹性长丝1，来生产平针织物的一个放大的平面示意图。由于本发明复合纱线的特殊的性质，这种单纤维结构可以更有效地提供弹性，并且使从穿着者皮肤表面较高的湿度下吸收水蒸气，然后再从内层的亲水性纤维穿过位于织物反面的疏水基体纤维蒸发到较低湿度的环境条件变得更有效。此外，因为织物的两面主要都是由疏水性纤维制成，因为单根弹性复合纱线的衣物很容易在每一面或两面进行筛网印和转移印图案。

在本发明的复合弹性纱线中使用的疏水性纤维最重要的特性是较低的回潮率。在大多数现有的水分控制织物和衣物的优选的疏水性纤维是聚酯或尼龙聚合体。在本发明的复合弹性纱线中可以使用的疏水性纤维包括基于聚丙烯、聚氯乙烯和聚丙烯腈的纤维。虽然在如今商业用途的大多数的水分控制织物和衣物中，优选基于聚酯和少量尼龙聚合体的疏水性纤维，但在特殊应用中实际选用的疏水性纤维必须在经济和最终应用需要的基础上选择。

本发明的复合弹性纱线中使用的亲水性纤维必须具有较高的回潮率。优选的亲水性纤维是基于改性的尼龙6或是尼龙66聚合物。一种特别有用的改性尼龙6纤维是商品名为“Hydrofil”的纤维。AlliedSignal Co.是此产品的最早的开发商和供应商；但现在它由Universal Fiber Systems，LLC生产和供应。其它可被用于本发明复合纱线中亲水组分包括商品名为“Quup”和“Hygra”的改性尼龙的产品。日本的Toray Nylon，Ltd.通过熔纺改性尼龙6生产连续复丝。“Hygra”同样也是日本生产和提供的。这是一种双组分包芯结构纱线，其中单根连续复丝的外层由疏水的尼龙6组成，而芯纱由亲水的改性尼龙6纱线组成。这种纤维由UnitikaFibers，Ltd生产和供应。其它一些较少注意的亲水性纤维包括：棉纱、纤维素乙酸酯短纤维和长丝、人造纤维、亚麻、改性丙烯酸和改性聚乙烯醇。

虽然一些天然和合成橡胶弹性长丝更有商业价值，本发明复合纱线中优选的弹性长丝是基于聚酯或聚醚的氨基甲酸脂聚合物。这种氨基甲酸酯长丝可以从世界上许多供应商那儿获得，在美国和其它一些国家通常叫“氨纶”，而在欧共体和其它的一些地区则叫“elastane”。由于较好的机械性能和抗老化特性氨纶产品优于天然和合成橡胶弹性长丝。

如前所述，本发明的复合弹性纱线由亲水性纤维连同弹性长丝一起嵌入疏水直纱线基体所组成。根据成品期望达到的功效和生产复合纱线使用的设备的不同，亲水性纤维可以是连续扁平纱丝、连续变形丝或短纤维纱线的形式。疏水基体组分的形式可以和亲水组分相同或不同。此外，对于大多数的应用，扁平纱线不能被用于疏水组分，因为那将会导致相当低的耐磨性能。同样的，用喷气变形纺设备生产复合纱线时不能使用疏水扁平纱线，因为在此设备中喷气穴的强烈的气流往往会弄断短纤维纱线。

虽然其它的方法也是可行的，制备本发明的复合纱线的优选的工艺是把两种纤维一起穿过一个在喷气变形纺设备中经常使用的气流喷嘴。这种工艺在大量生产低纤度纱线时特别适用。为保证亲水性纤维向中心弹性长丝的周围集中且疏水性纤维向形成的复合纱线外围集中，必须精确控制喂纱速率。此外，确保在向纱线中央集中的亲水性纤维和外围疏水性纤维之间形成混合区域是很重要的。这些目的通过在张力控制下喂入亲水性纤维和以100％或更大的延伸率喂入弹性长丝来实现的。另外，气流、喷气穴构造和空气压力都要仔细选择和精确控制。在生产本发明的复合纱线使用的喷气变形机可以由许多的纺织设备供应商提供。包括法国的ICBT、德国的Staehle和意大利的Menegatto。图6描述了弹性长丝、亲水纱线和疏水纱线在喷气变形机械中的路线。

在图6中，主动驱动器8以固定的速率和受控制的张力使亲水复丝连续纱线，通过入口导向板10，喂入喷气穴11。第二个主动驱动装置7以控制的延伸率喂入弹性长丝进入相同的入口导向板10，再进入喷气穴11。过喂装置9从供料仓的末端将疏水复丝纱线3拉出，并以比亲水纱线更高的喂入率，使之穿过入口导向板10喂入喷气穴11。在喷气穴11的出口处，复合纱线穿过一个热定型12。最后一个卷绕装置13将复合纱线4卷绕到一个纱筒上。

弹性长丝1、亲水纱线2和疏水纱线3穿过喷气穴11产生的猛烈、高速的空气流时，因为喂入控制装置7和8控制了张力和延伸率，亲水单丝和弹性熔结长丝基本可以保持它们的完整性。过喂的疏水纱线3的个别单丝受被猛烈地吹开，一些单丝被喷气穴中的高速空气流从亲水纱线上吹断。由于张力作用，亲水纱线2的单丝被集中于弹性长丝1的周围，弹性长丝处于从喷气穴11制出复合纱线的中心或靠近中心的位置，疏水性纤维则处于外围，同时在两种的纤维集中区之间产生了一个疏水性纤维和亲水性纤维的混合区域。

在喷气变形机或其它变形纺丝设备中使热塑性纤维变形时，纤维在离开机器的变形区域时被热定型。图6展示了处于喷气穴11后方的一个热定型装置或腔12。在通常用于聚酯或其它一些疏水性纤维的热定型温度时，由改性尼龙聚合物制成的亲水性纤维可能会熔化。因此，在制备本发明的复合纱线时必须把热定型的温度和停留时间减到最小。对于某些疏水性纤维和亲水性纤维复合纱线，不可能在不损伤亲水性纤维的情况下完全热定型复合纱线中的疏水组分。在这些情况下也可能生产处质量较好的复合纱线，首先变形并热定型疏水组分，然后让预变形的疏水纱线和亲水纱线通过热定型区不到适用温度的喷气变形纺设备。此外，根据在复合纱线中需要的工作特性，使未变形过的亲水纱线和疏水纱线在不带热定型的喷气变形机中通过会更好。特别是当需要获得一种特别轻质的复合纱线时。

当制备本发明复合弹性纱线的疏水性纤维是人造短纤维时，可以利用棉纺机。图7是一个附加了两个喂纱系统的棉纺机的简单示意图。在示意图中长条形式的疏水人造短纤维2被喂入到棉纺机的前牵伸皮圈中。主动驱动装置14以一个固定的牵伸率将弹性长丝1沿着长条路径喂入到前牵伸皮圈15中。长条形式的弹性长丝和疏水短纤维在棉纺机的前牵伸皮圈15和后牵伸皮圈17之间的牵伸区被牵伸。在后牵伸皮圈的入口16处，张力作用下的亲水纱线2与牵伸过的疏水纱线3和弹性长丝2组合。在加捻区18产生的力使短纤维丝线在亲水纱线和弹性长丝上卷绕。由于弹性长丝是三种组分里牵伸程度最大的，它最先移到产生的包芯纱的中央然后被亲水性纤维单丝所围绕。制成的包芯纱被卷绕装置19卷走。

通常用于生产女用针织品和许多其它用途中使用的弹性包丝的包纱机，同样的也可以被用来制造本发明的超细复合弹性纱线。用这些设备将许多种的纤维缠到氨纶丝及天然或人造橡胶线上，已经使用了超过75年。图8的示意图给出了在弹性长丝包纱机上用氨纶丝、亲水性纤维和疏水性纤维制备本发明复合弹性纱线的典型工艺流程。图中表明弹性长丝从主动驱动装置20喂入，而亲水性纤维从第二驱动装置21喂入。由于弹性长丝以100％或更高的牵伸比牵伸，其从主动驱动装置20以亲水性纤维驱动装置21的50％或以下的线速度运行。张力作用下的弹性长丝和亲水性纤维通过一个或两个高速回转的纺锭22和23。这些纺锭装入疏水性纤维3并使其缠绕在弹性长丝1和亲水性纤维2的周围以形成包纱。如果要使用两层包纱，一个沿“S”方向(也就是逆时针方向)捻，而另一个沿“Z”方向(也就是顺时针方向)捻。这可以通过以相反方向驱动纺锭22和23实现。卷曲装置24将制成的复合弹性纱线卷绕到一个纱筒上。

在传统的包纱机上也可以生产出本发明的特殊复合弹性纱线。此纱线可以这样制备：包锭中只喂入预拉伸的氨纶丝1，在后锭22喂入亲水性纤维2，而疏水性纤维则在前锭23被喂入。卷曲装置24在纱筒上卷绕的复合纱线由弹性芯纱，内包的亲水性纤维和外层覆盖的疏水性纤维。

利用其它工艺和设备生产本发明的复合弹性纱线对本领域普通技术人员来说是显而易见的。例如可以在捻线机上，把作为包纱的疏水性纤维，与预拉伸过的弹性长丝和亲水性纤维进行编织或合股。

Claims (10)

1.一种复合纺织弹性纱线，包括基本处于复合纱线中央并嵌入疏水性纤维基体的一弹性长丝和亲水性纤维，疏水性纤维集中于纱线外围，在纱线中央的弹性长丝周围集中的亲水性纤维和集中在外围的疏水性纤维之间存在一个亲水性纤维和疏水性纤维这两种纤维并存的过渡区域。

2.一种复合纺织弹性纱线，包括相对于嵌入一根或多根的疏水性纤维基体中的弹性长丝而言重量百分比至少为8％又不超过75％的亲水性纤维和重量百分比至少为3％又不超过30％的疏水性纤维，其中疏水性纤维和弹性长丝主要处于纱线的中央，而疏水性纤维主要位于纱线的外围，在纱线中央的弹性长丝周围集中的亲水性纤维和集中在外围的疏水性纤维之间存在一个亲水性纤维和疏水性纤维这两种纤维并存的过渡区域。

3.一种根据权利要求1或2所述的复合纺织弹性纱线，其特征在于，弹性长丝包括氨纶，疏水性纤维包括聚酯纤维的连续扁平或变形连续长丝纱线，而亲水性纤维包括改性尼龙6的扁平或变形连续长丝或改性尼龙6纺制的短纤维纱线。

4.一种根据权利要求1或2所述的复合纺织弹性纱线，其特征在于，弹性长丝包括氨纶，疏水性纤维包括聚酯纤维的扁平或变形连续长丝纱线，而亲水性纤维包括改性尼龙66的扁平或变形连续长丝或短纤维纱线。

5.一种根据权利要求1或2所述的复合纺织弹性纱线，其特征在于，弹性长丝包括氨纶，疏水性纤维包括聚酯纤维的短纤维纱线，而亲水性纤维包括改性尼龙6的扁平或变形连续长丝或改性尼龙6纺制的短纤维纱线。

6.一种合股纱线，其包括一种根据权利要求1或2所述的复合纺织弹性纱线，并且还包括一种与该复合纱线合股的基本上含有100％疏水性纤维的疏水纱线。

7.一种合股纱线，其包括一种根据权利要求6所述的复合纺织弹性纱线，并且还包括多种与该复合纱线合股且分别基本上含有100％疏水性纤维的疏水纱线。

8.一种根据权利要求1或2所述的复合纺织弹性纱线，其由下述方式生产：将一种扁平或者变形连续长丝亲水纱线在张力下连同一种至少被拉伸到100％延伸率的弹性长丝一起喂入一喷气变形机中，同时将一种扁平或变形连续长丝疏水纱线以高于亲水纱线速率至少10％但不高于其50％的速率喂入该喷气变形机中。

9.一种水分控制弹性织物，其由根据权利要求1、2或3所述的复合纱线制成。

10.一种用于服装的双面水分控制弹性织物，其包括至少一种基本上含有100％疏水性纤维的疏水纱线以及一种根据权利要求1、2或3所述的复合纱线，疏水纱线集中在和身体接触的织物面中，而复合纱线集中在织物的外表面中。

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