TW201114959A - High strength fabrics consisting of thin gauge constant compression elastic fibers - Google Patents

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201114959 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於由薄規格定量壓縮彈性纖維製成之高強度 織物。以定量壓縮彈性纖維製成之衣物使穿著者有舒適感 。由於以彈性纖維製成高強度織物，此衣物亦抗穿刺。 【先前技術】 近年來，由於全球生活型式改變，不僅止於遮蔽之基 本功能的更高功能性織物之需求越來越高。功能性之外， 其尋求不犧牲織物之強度與完整性的較薄規格織物。此較 薄規格織物可降低塡充體積，減少「蓬鬆」感，及在內衣 之情形無法自外部衣物看穿。 合成彈性纖維（SEF)通常由具有軟與硬段之聚合物製 成以產生彈性。具有軟與硬段之聚合物一般爲聚（醚-醯胺 )(如Pebax®)、或共聚酯（如Hytrel®)、或聚胺基甲酸 酯（如Estane® )。然而非常高伸長SEF —般利用硬與軟段 聚合物’如乾紡聚胺基甲酸酯（Lycra®)、或熔紡熱塑性聚胺 基甲酸酯（Estane®)。雖然這些SEF之斷裂伸長不同（由低 至非常高），其均共通地敘述成隨仲長（應力）增加具有 指數地增加之模數（應變）。 熔紡TPU纖維提供一些優於乾紡聚胺基甲酸酯纖維之 優點’因爲在熔紡方法中不使用溶劑，而乾紡方法係將聚 合物溶於溶劑及紡絲。所有之溶劑均非常難以自乾紡纖維 完全地去除。爲了利於自乾紡纖維去除溶劑，其一般製成 小型且集束在一起以製造多纖絲狀）纖維。相較於熔 -3- 201114959 紡纖維，如此造成特定丹尼爾之較大物理大小。這些物理 特徵造成織物較蓬鬆且多纖絲束之本性促成失去舒適感。 熔紡ΤΡϋ纖維係將TPU聚合物熔紡而製造。TPU聚合 物係由三種成分之反應製成，即（a)羥基封端中間物，其一 般爲以羥基封端之聚醚或聚酯；（b)聚異氰酸酯，如二異氛 酸酯；及（c)短鏈羥基封端鏈延長劑。羥基封端中間物形成 TPU聚合物之軟段，而聚異氰酸酯與鏈延長劑形成TPU聚 合物之硬段。軟與硬段之組合對τ ρ ϋ聚合物賦與彈性性質 。TPU聚合物亦經常使用以聚異氰酸酯封端之預聚物輕微 地交聯而產生增強之性質。經交聯材料係在纖維之熔紡期 間加入熔化之TPU聚合物。 其希望得到一種在伸長零至 2 5 0 %之間具有相當定量 Μ縮之TPU彈性纖維，及製造含此TPU纖維之定量壓縮衣 物及/或織物。亦希望這些定量壓縮織物爲薄規格及具有高 穿刺抗性。由此織物製成之衣物使穿著者更舒適及信賴。 【發明內容】 本發明之一個目的爲提供一種最終伸長爲至少400% ，而且在伸長1 0 0 %至2 0 0 %間之負載與未負載循環中具有 相當平坦及/或固定之模數的薄規格、定量壓縮、高強度纖 維。此平坦及/或固定之模數如伸長1 0 0 %之負載循環中應 力爲每丹尼爾小於〇 · 〇 2 3克力，伸長1 5 0 %爲每丹尼爾小於 0.023克-力，伸長200 %爲每丹尼爾小於0.053克·力所證； 而且如伸長2 0 0 %之未負載循環中應力爲每丹尼爾小於 〇 . 〇 2 7克-力，伸長1 5 0 %爲每丹尼爾小於0.0 1 8克-力，及伸 201114959 長100%爲每丹尼爾小於0.015克-力所證。 一種例示纖維係藉由熔紡熱塑性聚胺基甲酸酯聚合物 ，較佳爲聚酯聚胺基甲酸酯聚合物而製造。此纖維因在熔 紡方法期間對聚合物熔化物加入交聯劑（較佳爲5至2 0重 Μ % )而輕微地交聯。 一種製造纖維之方法涉及使聚合物熔化物通過紡嘴而 形成纖維之熔紡方法。纖維離開紡嘴之速度及將纖維捲成 捲線之速度相當接近。即應將纖維以較纖維離開紡嘴之速 度大於不超過5 0 %，較佳爲2 0 %，而且更佳爲1 〇 %之速度 捲成捲線。 本發明之另一個目的爲以薄規格、定量壓縮纖維製造 織物。在一個例示具體實施例中，織物係藉由組合（如針 織或編織）彈性纖維與硬纖維（如耐綸及/或聚酯纖維）而 製成。以此新穎纖維製成之織物亦具有高破裂強度。 其由此彈性纖維製成衣服衣物（如內衣）。此衣物使 穿著者有非常良好之舒適感。 【實施方式】 本發明之纖維係由熱塑性彈性體製成。較佳之熱塑性 彈性體爲熱塑性聚胺基甲酸酯聚合物（T P U)。本發明係使用 TPU敘述’但是應了解其僅爲一個具體實施例，而且熟悉 此技藝者可使用其他之熱塑性彈性體。 用於本發明之TPU聚合物型式可爲此技藝及文獻中已 知之任何習知tpu聚合物，只要τρϋ聚合物具有合適之分 子量。TPU聚合物通常藉由反應聚異氰酸酯與中間物（如 201114959 羥基封端聚酯、羥基封端聚醚、羥基封端聚碳酸酯、或其 混合物）與一或多種鏈延長劑而製備，其對熟悉此技藝者 均爲已知的。 羥基封端聚酯中間物通常爲數量平均分子量（Μη)爲約 5 0 0至約1 0，0 0 0，希望爲約7 0 0至約5，0 0 0，而且較佳爲約 700至約4,000，酸數通常小於1.3，而且較佳爲小於0.8 之線形聚酯。分子量係由終端官能碁之分析測定，而且與 數量平均分子量相關。聚合物係藉（1) 一或多種二醇與一或 多種二羧酸或酐之酯化反應，或（2)轉酯化反應（即一或多 種二醇與二羧酸之酯之反應）製造。通常超過一莫耳二醇 對酸之莫耳比例較佳，如此得到具有大量終端羥基之線形 鏈。合適之聚酯中間物亦包括各種內酯，如一般由ε -己內 酯與二官能基引發劑（如二乙二醇）製成之聚己内酯。所 需聚酯之二羧酸可爲脂族、環脂族、芳族、或其組合。可 單獨或以混合物使用之合適二羧酸通常具有總共4至15個 碳原子，而且包括：琥珀酸、戊二_、己二酸、庚二酸、 辛二酸 '壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、異酞酸、對駄酸 、環己烷二羧酸等。亦可使用以上二羧酸之酐，如酞酸酐 、四氫酞酸酐等。己二酸爲較佳之酸。反應形成所需聚酯 中間物之二醇可爲脂族、芳族、或其組合，及具有總共2 至12個碳原子，而且包括乙二醇、丨，2-丙二醇、1,3-丙二 醇、1,3-丁 二醇、1,4-丁 二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、 2,2-二甲基-1，3-丙二醇、1,4-環己院二甲醇、癸二醇、十二 烷二醇等。1，4-丁二醇爲較佳之二醇。 -6 " 201114959 羥基封端聚醚中間物爲衍生自具有總共2至1 5個碳原 子之二醇或多醇（較佳爲烷基二醇或二醇），其與醚成分（ 包含具有2至6個碳原子之環氧烷，一般爲環氧乙烷或環 氧丙烷或其混合物）反應的聚醚多醇。例如羥基官能基聚 醚可藉由首先反應丙二醇與環氧丙烷，繼而爲環氧乙烷之 後續反應而製造。得自環氧乙烷之一級羥基較二級羥基具 反應性，因此較佳。可用之市售聚醚多醇包括包含環氧乙 烷與乙二醇反應之聚（乙二醇）、包食環氧丙烷與丙二醇反 應之聚（丙二醇）、包含水與四氫呋喃反應之聚（四甲基二 醇）（PTMEG)。聚伸丁醚二醇（PTMEG)爲較佳之聚醚中間 物。聚醚多醇進一步包括環氧烷之聚醯胺加成物，而且可 包括例如包含乙二胺與環氧丙烷之反應產物的乙二胺加成 物、包含二伸乙三胺與環氧丙烷之反應產物的二伸乙三胺 加成物、及類似之聚醯胺型聚醚多醇。共聚醚亦可用於本 發明。典型之共聚醚包括THF與環氧乙烷、或THF與環氧 丙烷之反應產物。其可得自BASF之Poly THF B(—種嵌 段共聚物）、及poly THF R (—種無規共聚物）。各種聚醚 中間物通常具有由終端官能基之分析所測定之數量平均分 子量（Μη)，其爲大於約7 00之平均分子量，如約7 00至約 10,000，希望爲約1000至約5000，而且較佳爲約1〇〇〇至 約2500。特別希望之聚醚中間物爲二或更多種分子量不同 聚醚之摻合物，如2000 Μη與1000 Mn PTMEG之摻合物。 本發明之最佳具體實施例使用由己二酸與1,4-丁二醇 及1,6-己二醇之5 0/50摻合物的反應製成之聚酯中間物。 -7- 201114959 本發明之聚碳酸酯爲主的聚胺基甲酸酯樹脂係 應二異氰酸酯與羥基封端聚碳酸酯及鏈延長劑之摻 製備。羥基封端聚碳酸酯可藉由反應二醇與碳酸酯 〇 美國專利第4,13 1，731號揭示羥基封端聚碳酸 製備，其在此倂入作爲參考。此聚碳酸酯爲線形且 質上排除其他終端基之終端羥基。載要之反應物爲 碳酸酯。合適之二醇係選自含4至40個，而且較佳 12個碳原子之環脂族與脂族二醇，及每分子含2 3 烷氧基（各烷氧基含2至4個碳原子）之聚氧伸二 合用於本發明之二醇包括含4至12個碳原子之脂想 如丁二醇-1，4、戊二醇-1,4、新戊二醇、己二醇-1，6 三甲基己二醇-1，6、癸二醇-1，10、氫化二亞麻二醇 二油二醇；及環脂族二醇，如環己烷二醇-I ,3、二 環己烷-1，4、環己烷二醇-1,4、二羥甲基環己烷-1， 內亞甲基-2-羥基-5-羥甲基環己烷、與聚烷二醇。 羥基封端之聚碳酸酯中間物通常爲此技藝及文 知者。合適之碳酸酯係選自具有以下通式之由5至 組成之碳酸伸烷酯： 藉由反 合物而 而製備 酯及其 具有本 二醇與 爲4至 :20個 醇。適 i二醇， ' 2,2,4- 、氫化 羥甲基 3 ' 1,4- 獻中已 7員環

其中R爲含2至6個線形碳原子之飽和二價自由基 使用之合適碳酸酯包括碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯、 。在此 碳酸伸 -8- 201114959 丁酯、碳酸1，2-丙烯酯、碳酸1，2-伸丁酯、碳 酯、碳酸1,2-伸乙酯、碳酸1,3-伸戊酯、碳酸 '碳酸2,3-伸戊酯、與碳酸2,4-伸戊酯。 碳酸二烷酯、環脂族碳酸酯與碳酸二芳酯 。碳酸二烷酯在各烷基中含2至5個碳原子， 贲例爲碳酸二乙酯與碳酸二丙酯。環脂族碳酸 二環脂族碳酸酯）在各環形結構中可含4至7 而且可有一或兩種此結構。在一個基爲環脂族 爲烷基或芳基。另一方面，如果一個基爲芳基 爲烷基或環脂族。碳酸二芳酯之較锥實例（其 可含6至2〇個碳原子）爲碳酸二苯酯、碳酸二 酸二萘酯。 反應係藉由有或無酯交換觸媒，在1〇〇。<：至 度及在範圍爲0.1至300毫米汞之壓力，以1〇 但是較佳爲3 : 1至1 : 3之莫耳範圍反應二醇與 佳爲碳酸伸烷酯）’同時藉蒸餾去除低沸二醇而 更特定言之，羥基封端聚碳酸酯係以二階 第一階段’將二醇與碳酸伸乙酯反應形成低分 端聚碳酸酯。低沸點二醇係在1 〇至3 0毫米汞 至200毫米汞之低壓下，在1〇〇。0至3〇〇t，較 乞至250 °C蒸餾而去除。其使用分餾管柱自反 離副產物。自管柱頂部取出副產物二醇，而且 酸伸烷酯與二醇反應物如回流而回到反應容器 惰氣或惰性溶劑流以利於副產物二醇（形成時 酸2,3 -伸丁 1，4 -伸戊酯 在此亦適合 而且其指定 醋（特別是 個碳原子， 時，另一可 時，另一可 在各芳基中 甲苯酯與碳 3 〇 〇 °C之溫 :1 至 1 : 1 0， 碳酸酯（較 進行。 段製備。在 子量羥基封 ，較佳爲5 0 佳爲在1 5 0 應混合物分 使未反應碳 。其可使用 )之去除。 -9- 201114959 在所得副產物二醇之量顯示羥基封端聚碳酸酯之聚合程度 爲2至10之範圍時，將壓力逐漸降低至〇1至毫米汞 ，而且去除未反應二醇與碳酸伸烷酯。此表示反應之第二 階段開始’此時藉由在1 0 0 °C至3 0 0 °C，較佳爲在1 5 0 °C至 250 °C ’及在0.1至10毫米汞之壓力蒸餾二醇（形成時） 而縮合低分子量羥基封端聚碳酸酯，直到得到所需分子量 之羥基封端聚碳酸酯。羥基封端聚碳酸酯之分子量（Mn)可 爲約500至約1 〇,〇〇〇’但是在一個較佳具體實施例中爲500 至2500之範圍。 製造本發明TPU聚合物之第二必要成分爲聚異氰酸酯 〇 本發明之聚異氰酸酯通常具有式R(NCO)n，其中n通 常爲2至4，極佳爲2，因爲組成物爲熱塑性。如此利用非 常少量之具有3或4個官能基之聚異氰酸酯，例如按全部 聚異氰酸酯之總重量計爲小於5 %且希望爲小於2重量。/。， 因爲其造成交聯。R可爲通常具有總共2至約20個碳原子 之芳族、環脂族、與脂族、或其組合。合適芳族二異氰酸 酯之實例包括甲烷-4,4’-二異氰酸二苯酯（MDI)、Hl2 MDI 、間二甲苯二異氰酸酯（XDI)、間四甲基二甲苯二異氰酸酯 (TMXDI)、伸苯基-1,4-二異氰酸酯（PPDI)、1，5-萘二異氰酸 酯（NDI)、與二苯基甲烷-3，3’-二甲氧基-4,4’-二異氰酸酯 (TODI)。合適脂族二異氰酸酯之實例括異佛爾酮二異氰酸 酯（IPDI)、二異氰酸1，4-環己酯（CHDI)、二異氰酸伸己酯 (HDI)、1,6-二異氰酸基-2,2,4,4-四甲基己烷（TMDI)、1，1〇- 201114959 癸烷二異氰酸酯、與反-二環己基甲烷二異氰酸酯（hmdi) 。極佳之二異氰酸酯爲含小於約3簞量％之鄰-對（2,4)異構 物的MDI。 製造本發明TPU聚合物之第三必要成分爲鏈延長劑。 合適之鏈延長劑爲具有約2至約10個碳原子之低碳脂族或 短鏈二醇’而且包括例如乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二 丙二醇、三丙二醇、三乙二醇、環己基二羥甲基之順-反-異構物、新戊二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇' 1，3-丁二醇 、與1,5-戊二醇。芳族二醇亦可作爲鏈延長劑且爲高熱應 用之較佳選擇。苯二醇（HQEE)與二甲苯二醇爲用於製造本 發明TPU聚合物之合適選擇。二甲苯二醇爲1,4-二（羥基 甲基）苯與1,2-二（羥基甲基）苯之混合物。苯二醇爲較 佳之芳族鏈延長劑且特別地包括氫醌，即貳（β-羥基乙基 )醚亦已知爲1,4-二（2-羥基乙氧棊）苯；間苯二酚，即 贰（β-羥基乙基）醚亦已知爲1，3-二（2-羥基乙基）苯； 兒茶酚，即貳（Ρ-羥基乙基）醚亦已知爲1，2-二（2_羥基 乙基）苯；及其組合。較佳之鏈延長劑爲1,4-丁二醇。 以上三種必要成分（羥基封端中間物、聚異氰酸酯及 鏈延長劑）較佳爲在觸媒存在下反應。 · 通常可使用任何習知觸媒反應二異氰酸酯與羥基封端 中間物或鏈延長劑，其對此技藝及文獻爲已知的。合適觸 媒之實例包括鉍或錫之各種烷基醚或烷基硫醚’其中烷基 部分具有1至約2 0個碳原子’指定尊例包括辛酸秘、月桂 酸鉍等。較佳之觸媒包括各種錫觸媒’如辛酸錫、二辛酸 -11- 201114959 二丁錫、二月桂酸二丁錫等。此觸媒之量通常小，如按聚 胺基甲酸酯形成單體之總重量計爲約20至約200百萬份點 〇 本發明之TPU聚合物可藉此技藝及文獻中已知之任何 習知聚合方法製造。 本發明之熱塑性聚胺基甲酸酯較佳爲經「單次」方法 製造，其中將全部成分同時或實質上同時一起加入經加熱 擠壓器及反應形成聚胺基甲酸酯。二異氰酸酯對羥基封端 中間物與二醇鏈延長劑之總當量的當量比例通常爲約0.95 至約1.10，希望爲約0.97至約1.03，而且較佳爲約0.97 至約1.00。爲了得到完成物品之最希望性質，所形成TPU 之蕭氏A硬度應爲65A至95A，而且較佳爲約75A至約85A 。利用胺基甲酸酯觸媒之反應溫度通常爲約175 t至約245 °C ’而且較佳爲約1 8 0 °C至約2 2 0 °C。熱塑性聚胺基甲酸酯 之分子量（Mw)通常爲約〗〇〇,〇〇〇至約800, 〇〇〇,而且希望爲 約150,〇〇〇至約400,000’而且較佳爲約150, 〇〇〇至約 3 50,000，如GPC相對聚苯乙烯標準品所測量。 熱塑性聚胺基甲酸酯亦可利用預聚物方法製備。在預 聚物途徑中，其將羥基封端中間物與通常當量過量之一或 多種聚異氰酸酯反應形成其中具有自由或未反應聚異氰酸 酯之預聚物溶液。反應通常在合適胺基甲酸酯觸媒存在下 ’在約8 0 °C至約2 2 0。(：，而且較佳爲約1 5 0 °C至約2 0 0。(：之 溫度進行。繼而將上示選擇性型式之鏈延長劑以通常等於 異氰酸端基及任何自由或未反應二異氰酸酯化合物之當量 -12- 201114959 加入。全部二異氰酸酯對羥基封端中間物與鏈延長劑之總 當量的總當量比例因此爲約0.95至約1.10,希望爲約0.98 至約1.05，而且較佳爲約0.99至約1.03。其調整羥基封端 中間物對鏈延長劑之當量比例而得65A至95 A，較佳爲75 A 至85A之蕭氏A硬度。鏈延長反應溫度通常爲約180 °C至 約2 5 0°C，較佳爲約200°C至約24(TC。一般而言，預聚物 途徑可在習知裝置中進行，較佳爲擠壓器。如此在擠壓器 之第一部分中將羥基封端中間物與當量過量的.二異氰酸酯 反應形成預聚物溶液，繼而在下游部分加入鏈延長劑且與 預聚物溶液反應。其可利用任何習知擠壓器，擠壓器裝有 長度對直徑比例爲至少2 0且較佳爲至少2 5之屏障螺絲。 可用之添加劑可以合適量利用且包括失透顏料、著色 劑、礦物塡料、安定劑、潤滑劑、UV吸收劑、處理助劑、 及需要之其他添加劑。可用之乳濁顏料包括二氧化鈦、氧 化鋅與鈦酸黃，而可用之著色顏料包括碳黑、黃色氧化物 、棕色氧化物 '富鐵黃土與岱赭土或富猛棕土與燒赭土、 銘氧化物綠、鎘顏料、鉻顔料、及其他之混合金屬氧化物 與有機顏料。可用之塡料包括矽藻土（superfl〇ss)黏土、矽 石 '滑石、雲母、矽灰石、硫酸鋇、與碳酸鈣。如果需要 則可使用可用之安定劑且包括酚系抗氧化劑，而可用之光 -安定劑包括有機磷酸鹽、及有機錫硫醇鹽（硫醇鹽）。可用 之、潤滑劑包括金屬硬脂酸鹽、石蠟油與醯胺蠟。可用之UV 吸收劑包括2 - ( 2 ’ -羥基酚）苯并三嗖與2 -羥基二苯基酮。 亦可有利地利用塑性劑添加劑降低硬度而不影響性質 -13- 201114959 在溶紡方法期間，上述TPU聚合物可與交聯劑輕微地 交聯。交聯劑爲羥基封端中間物（其爲聚醚、聚酯、聚碳 酸醋、聚己內酯、或其混合物）與聚異氰酸酯反應之預聚 物。聚酯或聚醚爲製造交聯劑之較佳羥基封端中間物，在 組合聚酯τ P U使用時最佳爲聚醚。交聯劑（預聚物）具有 大於約1 · 〇個’較佳爲約1 . 0至約3 · 0個，而且更佳爲約 1 · 8至約2 · 2個異氰酸官能基。特佳爲將羥基封端中間物之 兩端均以異氰酸基封端，如此具有2.0個異氰酸官能基。 用於製造交聯劑之聚異氰酸酯係與上述製造TPU聚合 物者相同。二異氰酸酯（如MDI )爲較佳之二異氰酸酯。 交聯劑具有約1，0 0 0至約1 0，0 〇 〇，較佳爲約1，2 0 0至 約4,000’而且更佳爲約1,500至約2,800道耳頓之數量平 均分子量（Μη)。Μη高於約1 500之交聯劑產生較佳之定型 性質。 用於TPU聚合物之交聯劑的重量百分比爲約2.0%至 約20%，較佳爲約8.0%至約15%，而且更佳爲約10%至約 1 3 %。所用交聯劑之百分比爲按TPU聚合物與交聯劑之總 重量計之重量百分比。 製造本發明TPU纖維之較佳熔紡方法涉及將預先形成 TPU聚合物進料至擠壓器，熔化TPU聚合物，而且在接近 τρυ熔化物離開擠壓器之下游、或在TPU熔化物離開擠壓 器之後連續地加入交聯劑。交聯劑可在熔化物離開擠壓器 之前、或在熔化物離開擠壓器之後加入擠壓器。如果在熔 -14- 201114959 化物離開擠壓器之後加入’則必須使用靜態或動態混合器 將交聯劑混合T P U熔化物，以確保交聯劑適當地混合至 TPU聚合物熔化物中。在離開擠壓器之後，熔化之TPU聚 合物與交聯劑流入歧管中。歧管將熔化物流分成不同之流 ，在此將各流進料至多個紡嘴。通常來自歧管之不同流各 有一個熔化泵，而各熔化泵進料數個紡嘴。紡嘴具有小孔 ’熔化物被強迫通過之及以單纖絲纖維之形式離開紡嘴。 紡嘴中之孔的大小依纖維之所需大小（丹尼爾）而定。 TPU聚合物熔化物可通過紡絲包裝組合件及離開使用 之紡絲包裝組合件成爲纖維。使用之較佳紡絲包裝組合件 爲產生TPU聚合物通過組合件之塞流者。最佳之肪絲包裝 組合件爲PCT專利申請案WO 2007/0763 80號所述者，其 全部在此倂入。 一旦纖維離開紡嘴，則在捲至捲線之前將其冷卻。使 纖維通過第一導條輥，塗佈油劑，及使纖維前進至第二導 條輥。此方法之重要態樣爲使本發明之纖維爲將纖維捲成 捲線之相對速度。相對速度表示熔化物離開紡嘴之速度（ 熔化物速度）與捲線速度之關係。在一般先行技藝TPU熔 紡方法中，纖維係以熔化物速度之4 - 6倍速度捲繞。如此 抽伸纖維。對於本發明之獨特纖維，此強化抽拉爲不希望 的。纖維必須以至少等於熔化物速度之速度捲繞以操作方 法。對於本發明之纖維，將纖維以較熔化物速度快不大於 5 0%，較佳爲不大於20%，而且更佳爲不大於10%之速度捲 繞爲必要的，不大於5%產生優良之結果。據信捲繞速度與 -15- 201114959 熔化物速度相同爲理想的，但是具有 作方法爲必要的。例如以每分鐘3 00 纖維最佳爲以每分鐘3 0 0至3 1 5米間 本發明之纖維可製成各種丹尼爾 示纖維大小之術語。丹尼爾爲9000米 。本發明之纖維一般製成範圍爲203 4〇至400丹尼爾，而且更佳爲7〇至 在藉本發明之方法製造纖維時通 ，及恰在捲繞成捲線之前，將抗黏添 例爲矽酮油）加入纖維表面。 熔紡方法之一個重要態樣爲混合 交聯劑。適當之均勻混合對於得到均 到長行進時間但纖維不斷裂爲重要的 劑之混合應爲一種得到塞流（即先進 之混合可以動態混合器或靜態混合器 難以清潔；因此動態混合器較佳。具 之動態混合器爲較佳之混合器。美國 其在此倂入作爲參考）敘述此混合器 梢。混合梢亦可於固定位置，如附著 料螺絲之中心線延伸。混合進料螺絲 之螺絲末端，而且可將混合器之外殼 動態混合器之進料螺絲應爲一種以反 動聚合物熔化物’以得到熔化物之塞 之L/D應超過3至小於3 0，較佳爲約 稍高之捲繞速度對操 米之速度離開紡嘴之 之速度捲繞。 。丹尼爾爲此技藝表 纖維長度之重量克數 :600丹尼爾，較佳爲 360丹尼爾之大小。 常在冷卻之後或期間 加劑（如油劑，其實 TPU聚合物熔化物與 勻之纖維性質，及達 。TPU熔化物與交聯 先出）之方法。適當 達成。靜態混合器較 有進料螺絲與混合梢 專利第6,709，147號（ 且具有可轉動之混合 混合器之桶且朝向進 可藉螺紋附著擠壓器 螺栓於擠壓器機械。 混極小之前進方式移 流的設計。混合螺絲 7至約20，而且更佳 -16- 201114959 爲約1 〇至約1 2。 混合TPU聚合物熔化物與交聯劑之混合區中之溫度爲 約2 0 0 c至約2 4 0 C，較佳爲約2 1 0 °c至約2 2 5。(：。這些溫 度對於不損及聚合物而達成反應爲必要的。 在溶紡方法期間使所形成T PU與交聯劑反應而使最終 纖維形式之TPU的分子量（Mw)爲約200, 〇〇〇至約800,000 ’較佳爲約250,000至約500,000’更佳爲約3〇〇,〇〇〇至約 450,000 ° 紡絲溫度（紡嘴中聚合物熔化物之溫度）應高於聚合 物之熔點，而且較佳爲較聚合物之熔點高約1(rc至約2〇 °C。可使用之紡絲溫度越高則紡絲越佳。然而如果紡絲溫 度太高，則聚合物可降解。因此爲了達成良好紡絲而不降 解聚合物之均衡，較TPU聚合物之熔點高約1〇t：至約20 °C爲最適的。如果紡絲溫度太低，則聚合物可在紡嘴中定 型且造成纖維斷裂。 本發明之獨特纖維在伸長1 〇 〇 %至2 0 0 %間之負載及未 負載循環中具有相當平坦及/或固定之模數。此平坦模數如 伸長100%之負載循環中應力爲每丹尼爾小於0.023克-力 ，伸長1 5 0 %爲每丹尼爾小於〇 . 〇 3 6克-力，伸長2 0 0 %爲每 丹尼爾小於0.053克-力所證；而且如伸長2 00%之未負載 循環中應力爲每丹尼爾小於0.027克-力，伸長150 %爲每丹 尼爾小於0.018克-力，及伸長10〇%爲每丹尼爾小於〇·〇 15 克-力所證，其中此資料均得自3 60丹尼爾纖維。 此平坦模數亦如伸長1 00%之負載循環中應力爲每丹 201114959 尼爾小於0 · 1 5 8克-力，伸長1 5 0 %爲每丹尼爾小於〇 . 2 Ο 7克 -力，伸長2 0 0 %爲每丹尼爾小於〇 · 2 6 5克-力所證；而且如 伸長200 %之未負載循環中應力爲每丹尼爾小於0.021克-力，伸長1 5 0 %爲每丹尼爾小於〇 · 〇丨2克-力，及伸長1 〇 〇 % 爲每丹尼爾小於〇 . 〇 〇 8克-力所證，其中此資料均得自7 0 丹尼爾纖維。 用於得到以上模數値之標準測試步驟爲DuPont對彈 性紗所發展者。測試使纖維接受一系列5個循環。在各循 環中使用固定伸展速率將纖維拉伸茔伸長3 00%及釋放（原 始規格長度與伸長3 0 0 %之間）。在第5次循環後測量定型％ 。然後經第6次循環取得纖維樣本及拉伸至斷裂。儀器以 每丹尼爾之克-力的單位記錄各次伸展之負載、斷裂前之最 高負載、與斷裂負載，及斷裂伸長與最大負載伸長。測試 通常在室溫（23°C ±2°C ;及50%±5%濕度）進行。 本發明之纖維具有至少400%，而且較佳爲約450至 5 00%之斷裂伸長。此纖維爲圓形單纖絲。參考第2圖可知 ，70丹尼爾單纖絲纖維之橫切面形狀爲實質上圓形。第1 圖顯示70丹尼爾單纖絲乾紡纖維，其具有較大之橫切面寬 度。 第3圖顯示比較乾紡纖維與本發明熔紡纖維之圖表。 此圖表係按丹尼爾（X軸）相對纖維寬度平方（平方微米 )繪製。此圖表顯示本發明之熔紡纖維在圖表上具有固定 之斜率，而乾紡纖維具有指數地增加之斜率。此結果爲利 用本發明較薄的纖維製成之織物，因此使穿著者感覺較舒 -18- 201114959 適。 本發明纖維之另一個重要特點釋相較於乾紡纖維，其 在織物中呈現改良之破裂強度。 此特點可依照ASTM DH1使用直徑1吋之鋼球實行鋼 球破裂穿刺強度測試而證明。此測試模擬手指穿過織物形 成孔。非常令人驚奇地，相較於乾紡聚胺基甲酸酯纖維， 本發明之纖維顯示改良約50至"75 %之破裂強度。即使纖維 之張力強度幾乎相同，仍呈現此改良破裂強度。 ' 本發明之纖維亦具有較高之熱容。平坦模數曲線、較 高熱容、與較薄規格之組合造成以本發明纖維製成之織物 使衣料穿著者感覺舒適。 使用本發明纖維製成之織物可藉針織或編織製成。其 經常較佳爲使用其他纖維與TPU纖維製造織物。特佳爲使 用硬纖維與本發明之彈性纖維。硬纖維較佳爲耐綸及/或聚 酯。硬纖維較彈性纖維織物將織物之抽絲抗性改良超過 1 〇 〇 %。較佳之織物爲使用交錯纖維針織者，如將—股1 4 〇 丹尼爾TPU/70丹尼爾耐綸與一股140丹尼爾TPU (稱爲 1-1織物）、或一股140丹尼爾TPU/7〇丹尼爾耐綸繼而2 股140丹尼爾TPU (稱爲1-2織物）交錯。 本發明之織物可製成衣物。織物之最佳用途因纖維提 供之舒適感而爲製造內衣或緊身衣。內衣（如胸罩與τ恤 )及活動（如跑步、滑雪 '自行車、或其他運動）用運動 服可由這些纖維之性質得益。緊鄰身體而穿著之衣物由這 些纖維之平坦模數得益，因爲一旦纖維達到體溫則模數更 -19- 201114959 低。感覺緊之衣物在纖維達到體溫後約3 〇秒 舒適。熟悉此技藝者應了解，任何衣物均可 物與纖維製成。一個例示具體實施例爲由紡 胸罩肩帶、及由針織織物製成之胸罩翼，此 物均含本發明之熔紡TPU纖維。因爲織物爲 帶不需要可調式扣環。 本發明參考以下實例而較佳地了解。 實例 用於實例之TPU聚合物係藉由反應聚酯 物（多醇）與1，4_丁二醇鏈延長劑及MDI而 醇係藉由反應己二酸與1,4-丁二醇及1，6_己 混合物而製造。多醇具有2500之Mn。TPU 製造。在紐絲方法期間加入TPU之交聯劑爲 PTMEG與MDI以製造經異氰酸酯封端之聚 醚預聚物。交聯劑係以TPU加交聯劑之組合 Μ %之程度使用。將纖維熔紡而製造用於實必 140、與360丹尼爾。 實例1 茲提出此實例以顯示本發明纖維之相當 (7〇丹尼爾），相較於現有技藝熔紡TPU纖丨 )及市售乾紡纖維（7 0丹尼爾）。 使用之測試步驟如以上測試彈性性質J Merlin軟體之Instron 5564型張力計。測試1 ± 2 °C及5 0 %± 5 %濕度。測試樣本之纖維長度;| 至5分鐘內變 由本發明之織 織織物製成之 紡織與針織織 彈性，胸罩肩 羥基封端中間 製造。聚酯多 二醇之 50/50 係藉單次方法 反應1 〇 〇 0 Μ η 醚而製造之聚 重量的10重 丨!1 之 40、70、 平坦模數曲線 睢（40丹尼爾 听述。使用具 条件爲在23°C i 50.0毫米。 -20- 201114959 測試4個樣本且結果爲4個測試樣本之平均値。結果示於 表I。

表I 單位 70丹尼爾 乾紡 先行技藝熔紡 (40丹尼爾） 本發明 70丹尼爾 第1次負載拉伸100% 克/丹尼爾 0.086 0.128 0.157 第1次負載拉伸150% 克/丹尼爾 0.127 0.201 0.206 第1次負載拉伸200% 克/丹尼爾 0.174 0.319 0.264 第1次負載拉伸300% 克/丹尼爾 0.334 0.749 0.497 第1次未負載拉伸200% 克/丹尼爾 0.028 0.035 0.020 第1次未負載拉伸150% 克/丹尼爾 0.017 0.021 0.011 第1次未負載拉伸100% 克/丹尼爾 0.015 0.015 0.007 拉伸第1次後之定型％ 克/丹尼爾 39.36% 17.46% 63.89% 第5次負載拉伸100% 克/丹尼爾 0.027 0.028 0.017 第5次負載拉伸150% 克/丹尼爾 0.042 0.043 0.028 第5次負載拉伸200% 克/丹尼爾 0.060 0.064 0.043 第5次負載拉伸300% 克/丹尼爾 0.248 0.442 0.266 第5次未負載拉伸200% 克/丹尼爾 0.028 0.036 0.020 第5次未負載拉伸150% 克/丹尼爾 0.018 0.022 0.012 第5次未負載拉伸100% 克/丹尼爾 0.016 0.017 0.009 拉伸第5次後之定型％ 克/丹尼爾 47.49% 26.76% 71.05% 第6次負載拉伸段裂負載 克/丹尼爾 1.802 1.876 1.21 第6次負載拉伸段裂伸長 克/丹尼爾 583.74% 469.31% 450.6% 以上資料均爲4個測試樣本之平均値。 由以上資料可知，本發明之熔紡纖維在第5次測試循 環期間具有相當平坦之模數曲線。第一次循環通常丟棄， 因爲其爲纖維之舒緩應力。 實例2 茲提出此實例以顯示本發明纖維之溶紡纖維的寬度， 相較於市售乾紡纖維。寬度係藉S EM測定。結果示於表11 201114959 表II 纖維寬度C微米、 丹尼爾 熔紡（本發明） 乾紡 10 34.57 20 48.32 69.32 40 73.30 117.58 70 89.23 228.43 140 127.92 — 360 198.38 — 其可見到乾紡纖維具有遠爲較高之寬度，而且差異隨 丹尼爾增加而變大。 實例3 茲提出此實例以顯示本發明熔紡T P U纖維之改良破裂 強度，相較於市售乾紡聚胺基甲酸_纖維。使用7 0丹尼爾 纖維而由各型纖維製備單件針織衫織物。依照A S T M D 7 5 1 測試織物之破裂穿刺強度。結果示於表111。結果爲5個測 試樣品之平均。

表III 測試 乾紡 熔紡 損壞負載（磅） 5.78 9.03 損壞位移（吋） 8.7 10.6 損壞負載/厚度（磅/吋） 705 1250 損壞能量（磅-吋） 23.0 40.8 非常令人驚奇地，雖然本發明之熔紡纖維不具有較乾 紡纖維高之張力強度，此熔紡纖維之破裂強度較高。 雖然依照專利狀態已敘述最佳模式及較佳具體實施例 ，本發明之範圍不受其限制，而是受所附申請專利範圍之 範圍限制。 【圖式簡單說明】 第1圖爲70丹尼爾多纖絲市售乾紡聚胺基甲酸酯纖維 -22- 201114959 之顯微相片。 第2圖爲本發明之70丹尼爾熔紡定量壓縮熱塑性聚胺 基甲酸酯纖維之顯微相片。 第3圖爲顯示X軸爲丹尼爾相對Y軸爲纖維寬度平方 (平方微米）之圖表。其將本發明之纖維比較市售乾紡纖 維。 【主要元件符號說明】 。 / \ \\ -23-

Claims (1)

1. 201114959 八、申請專利範圍： 1 . 一種薄規格、定量壓縮、高破裂強度彈性纖維’其具有 至少4 0 0 %之最終伸長’而且在伸長1 〇 〇 %至2 0 0 %間之負 載與未負載循環中具有相當平坦之模數。 2 ·如申請專利範圍第1項之纖維，其中4 0丹尼爾單纖絲纖 維具有小於1 0 〇微米之寬度。 3 .如申請專利範圍第1項之纖維，其中在將該70丹尼爾纖 維製成織物且依照 ASTM D751測試該織物之穿刺強度 時，該織物具有大於6磅之損壞負載。 4 .如申請專利範圍第1項之纖維，其中該纖維爲熱塑性聚 胺基甲酸酯纖維。 5 ·如申請專利範圍第4項之纖維，其中該纖維爲聚酯熱塑 性聚胺基甲酸酯。 6 ·如申請專利範圍第5項之纖維，其中將該纖維與聚醚交 聯劑交聯。 7 -如申請專利範圍第5項之纖維，其中該聚酯熱塑性聚胺 基甲酸酯具有200, 〇〇〇至700,000道耳頓之重量平均分子 量。 8 ·如申請專利範圍第6項之纖維，其中該交聯劑爲該聚酯 熱塑性聚胺基甲酸酯與該交聯劑之組合重量的5至20重 量％。 9.如申請專利範圍第8項之纖維，其中該交聯劑爲該聚酯 熱塑性聚胺基甲酸酯與該交聯劑之組合重量的8至丨2重 量％。 -2 4 - 201114959 〗〇· —種織物，其包含至少兩種不同之纖維，其中至少一種 該纖維爲熱塑性聚胺基甲酸酯纖維且至少一種該纖維爲 硬纖維，及其中該熱塑性聚胺基甲酸酯纖維在伸長1 00 至200%之間具有相當平坦之應力-應變曲線。 11.如申請專利範圍第1 0項之織物，其中該織物之每股硬 纖維係由兩股熱塑性聚胺基甲酸酯纖維製成。 1 2 .如申請專利範圍第1 〇項之織物，其中該熱塑性聚胺基 甲酸酯纖維具有20至600丹尼爾。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之織物，其中該熱塑性聚胺基 甲酸酯纖維具有70至360丹尼爾。 14.如申請專利範圍第10項之織物，其中該硬纖維係由耐 綸與聚酯所構成。 1 5 .如申請專利範圍第1 4項之織物，其中該硬纖維具有約 70丹尼爾且該熱塑性聚胺基甲酸酯纖維具有約140丹尼 爾。 1 6 · —種衣服物品，其包含如申請專利範圍第】〇項之織物 〇 1 7 .如申請專利範圍第1 6項之衣服物品，其中該物品爲內 衣。 1 8 ·如申請專利範圍第1 7項之衣服物品，其中該物品爲胸 罩。 19. 一種製造在伸長1〇〇 %至2〇〇 %間之負載與未負載循環中 具有相當平坦模數之彈性纖維的方法，該方法包含： (a)經紡嘴熔紡熱塑性彈性體聚合物；及 -25- 201114959 (b)將彈性纖維以不大於離開紡嘴之聚合物熔化物速 度的5 0 %之捲繞速度捲成捲線。 2 〇 .如申請專利範圍第1 9項之方法’其中該捲繞速度不大 於較離開紡嘴之聚合物溶化物速度之2 0 %。 2 1 .如申請專利範圍第2 0項之方法’其中該捲繞速度不大 於較離開妨嘴之聚合物溶化物速度之1 0 %。 2 2 .如申請專利範圍第1 9項之方法’其中該熱塑性彈性體 聚合物爲熱塑性聚胺基甲酸酯。 -26-