TW313596B - - Google Patents

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313596 經濟部中央楼率局員工消費合作社印裝 五、發明説明（1 ) 發明之背景及概要： 本發明闞於一種自捲性聚合物二元纖維之製造方法， 由此一方法製成之自棬性二元纖維以及該纖維之用途。 本發明尤其關於一種製造自捲性聚合物二元纖維之新 穎方法，並根據此一才法所製成新的鬆曲狀二元纖维以及 該纖維的用途。 由於纖維的自播性特徵’乃以製造並排S/S型雙成分 纖維為主。以創造二聚合纖維半部不同的收縮量為基礎可 產生立體摺縐，而此律立體摺縐與形狀呈鋸齒式彎曲的機 械填塞捲曲（stufier Crimping}比較，具有蓬鬆度增大伸 縮性與回彈性更高且予人手底更為柔軟等優點。 自捲性特徵的一個先決條件乃是由二纖維半部收縮量 ，收縮功力及彈性糢數的差所產生的—種必然的潛在捲曲 性。此外’若二成分卑以大致相等面積，即，每一成分橫 截面呈半圓形存在時，對固定聚合物組合而言摺縐能力為 最高。 然而，該二成分除了收縮差為必要條件外相互一定要 黏著良好，並非絕對必需要是不同的聚合物，因為 差 亦可由定向，結晶度或相對黏度的差而引發之^收縮差 可是，後者的可雖性乃與潛在捲曲性減弱有關係，而 潛在捲曲性減弱使誘導摺縐變得困難。儘管有困難，有關 潛在捲曲性很小的織雉問題是讓纖維均句地鬆曲。如德國 DE U 6〇 755號專利中所描述，必需利用空氣噴射嘴^開 由許多單根原纖維構成的拉伸纖維束來完成鬆曲，這樣， - 2 - 標準(CNS ( 210^7^7 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .f 装- a flftm mu (Bn· ml mu 訂 Μ 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 313596 at ___ B7 五、發明説明（2 ) 每一根原纖維可自由泰弛地焚曲而不受相鄰原織維約束。 常見的立體揮縐即由此一方法造成。然而，以現今人造織 維抽拉線的生產能力而言，要使纖維束脹起成—鹿大的蓬 鬆結構’其困難在於i在最後乾燥及热固性期間幾乎沒有 空間可讓此捲曲纖維枣穿過一正常乾螓機而致到處截住， 使得正常生產非常困年。即使拿因由兩種不同的聚合物组 成而本身就具有較高的潛在捲曲性的二元纖維來說，與摺 縐的大型纖維束，即：那些由多數個單根纖維组成者有關 到現今已知道的僅僅走立體摺縐、螺旋形自捲曲等而已。 這一點如前述的實施_中指出相似的問题來。 因此，本發明之3的是發展一種新穎的方法，可以避 開上述先前技術的問题及敘述過的各項缺點，這樣，在纖 維線上的大型織維束厚度中也同樣可控制聚合物二元纖維 的自捲性質。 ‘ 本發明之目的係利用申請專利範函第i項的方法及利 用根據申請專利範圍第9項的自捲性二元纖維來達成，至 於根據本發明的二元織維，其種種用途則是揭示於申請專 利範圍第10項中。 本發明各典範實妹例乃包含於各申請專利範圍各 項中。 J ^ 纖維=，一束織維束應瞭解為-種至少5。。◦根無端 人們驚料測定，如料請相範圍第丨項中 二個必要條件均符合的話，即可取得具用途上有利的二维 3 ( CNS ) A4MjfT2l〇X29T^ (請先閲讀背面之注意事.項再填寫本頁) (装------訂 -------------- 313596 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（3) Ω形弓（two dimensiloial Ω-bows)及可控制部分的立體 螺旋形弓的織維自捲申性質。此項梢縐類型具有新穎性， 並且極端有利的。 令人驚奇的，由|到現今為止還是不可想像的事，而 根據本發明的方法僅+單純的幾何學緣故，即已可行，在 自由度非常有限的緊+纖維束中能使單根纖維產生自捲曲 性質。更令人騖訝的是利用根據本發明之方法及其機械裝 置所創成的自捲性型式。織維線上的發明創作過程中所發 展出來新的操作方式彳在配合大型織維束而採用德國de 176〇 755號專利時出表的諸項問題均可予以避免。 簡式圖式說明： 為了說明本案發明，圖1與圖2中將根據本發明的抽 拉和摺縐方法的最佳變型以示意圖方式表示，並配合其他 圖說明，其中： 圖1係表示，根槔本發明總共為四個柚拉裝置之示意 圖； 圖2係表示纖維專潤濕的另一較佳變型即：一輕修整 (接觸輥）之示意圖； 圖3a〜3e係根據製成自捲性纖維電境之發明程序形成 之新的欧米加（Ω)摺雄型經hi%倍放大後之例圖；及> 圖4和圖5係習幹螺旋摺縐型幾何囷與根據本發明之 新的Ω摺縐型幾何圖斗比較圖。 圖式中加註之參考號數及標誌說明如下： 1 紡絲束（未拉伸s/s型二元纖維束） 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) A4规秦（210X297公釐） ---------^裝------訂------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 五 、發明説明（ A7 B7 4 2 第一抽拉裝置 3 蒸汽槽溝 4 第二抽拉裝置丨 5 第三抽拉裝置i 6 第四抽拉裝复（冷卻滾壓機) 7 施加終端修整用之漫没横 8 壓漿輥 9 乾燥機前方之1絲束捲取裝置 10 平板運輸機乾1燥機 11 輸往切削機的1成品絲束 12 作為7之另一;選擇之輥修整 X, γ, z 立體坐標系軸； S. 螺旋招續 0 欧米加摺縐 Ps 螺旋指罐周期： ΡΩ 欧米加摺縐周i期 WQ 欧米加摺縐轉撕點 發明詳細說明： —I If I - —-I n In !- _ (請先wtl背面之注$項再填窝本頁) 訂 經濟部中央榇準局貝工消費合作社印裝 _利用從多數個罐中將絲束組合而取得未拉# / 元織維束1，其中所肴纺絲細户、中s/s型— 置在纺機上 部位上的組合魏係分別被放 未拉伸絲束仍然旅平式，因為在此狀態下僅有捲縮性 質呈潛在性。由於潛在捲縮性較高的原故，採用以兩種不 同但是類型相關聯（黏|著性足夠）的聚合物組成的二元電纜 冰張讀適用中國( CNS ) Α4*4 ( 210X297公釐） A------------ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 313596 A7 --：~~''~ -- ： 87 五 '發明説明（5 ) 一 ~~-- 為佳，例如： PA 6/PA 6e, P_/PBT,砰/冲或聚合物與共聚物對絞 ，舉例，pet/co-pe"根據本發明之方法，尤其&ρΕτ/ε 己内醯胺~co-PET的組！合而co_PET中内酯比例在4 %之間為最隹。 丨 " 為利用將紡絲配攀被覆預熱及整平方式取得緊密紡絲 束閉合，在紡絲束1未於第一抽拉裝置2上啟動前讓紡絲 束1分別穿過潤濕槽（i未示）。#pet/co_pet為例，導絲盤 溫度設定約·7〇Τ：。藉|助於一蒸汽溝（約於第一與快 速轉動的第二抽拉裝j4之間進行抽拉作業。第二抽拉裝 置中的溫度（與聚酯實!例相闞，後面的資料亦全部—樣）約 為i2〇°C。取決於紡聲速度及織維類型，抽拉率通常在大 約;3.0與3. 7間的範圍祚。正如圖i中所示，如若提供一總 共有4個抽拉裝置則第三抽拉裝置5的定型值與第二裝置 的值一樣。如果織維吟上僅裝配有總共為3個的抽拉裝置 而又原則上夠用在根蜂本發明的方法，則第三抽拉裝置必 需接管最後的抽拉裝i的工作。吾人只需記住，纖雒絲束 必要是乾燥達到末端热的（約為UOt)導絲盤，且必要是 已約達導絲盤溫度者1對引起摺縐性而言在冷卻的末端（ 即附圖中第四者）抽拉I裝置（參考號：6)上小規模後抽拉是 很重要的。冷卻的意路即指不加熱（即：約為室溫）。實際 應用時，末端抽拉裝尊為一所謂的壓延機（具有較大型導 絲盤），此一壓延機配合正常PET纖維是用來作熱固用。後 抽拉比率最好是在l，〇i〇〇與U00之間範圍内，尤以1,〇〇5 —6 — 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規争（210X297公釐） (请先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .装·

『、1T 經濟部中央梂準局負工消费合作社印製 五、發明説明（6 ) 與i划之間的範圍㈣佳。對根據本發明之方法而言， = 步命是在抽拉遇程後，當紡絲束仍在拉 緊狀時就给辛較高、均勻分佈的水分。舆水份給 予的同時，將通常填_織維為-種秒化合物（於水中乳化） 的成品精整施加到絲+上。利用通過一漫入浴器7中的方 式實現賴絲束是最料。於絲輥8之間將過量水分掛 出到一程度，這樣對舉本發明的方法是最佳的水塗膜仍留 在絲束上。最佳範圍牟10%與3〇%水塗膜之間，尤以15% 與2〇%之間的範圍為命。明顯地，明顯地，此一水塗膜比 德國第DE 17 60 755未專利中所主張的範圍（<6%)要高 。有關絲束澗溼的另丁個有利的變式係表示於圖2中一輥 修整（接觸輥）。此一牵式可代替浸入浴器而加以採用，雖 然正確水分量在理論上，應該是藉由輥修整可直接加以調 整者’在這種情形下彳照例還是建議施予過量水分並随後 將水分擠出，因為唯布這種方式才能確保讓水分均句潤溼 進入到絲束内部核心本故。最後，為依本發明纖維線上之 方法所必要的第三及未端處理步驟發生：即，鬆弛及自捲 性。在捲取裝置9滾捧對之後出現鬆弛作用。與習知的進 行方式正好相反，根蜂本發明的方法的項特徵要點為，絲 束的鬆弛是在一個又又緊密的閉合狀態下進行且絲束非 開鬆者，如此，密實蜂構裏的單根纖維相互觸及且相互之 間有一定程度的黏著ci 令人驚訝的是，在上述與先前技術大大不同的條件下 可以出現自捲性。在連入平板運輸機乾燥機10的入口處的 ) A4aiT2i〇X297^ ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 装------訂

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經濟部中央楼準局員工消費合作社印I 五、發明説明（ 捲取裝置9岐管上纖_自捲性就已開始。.該岐管是用來將 絲束呈蛇形捲繞在平参運輸機乾燥機寬度上。採用密捲方 式（利用乾燥機能量）寸非強制性地利用岐管端部與平板（ Plate belt )間附加$辅助裝置以便觀察到捲曲時不帶扭 絞、重疊。在很大程令上，進入第一乾燥室之前摺縐即已 出現。因為採用根據牛發明的操作方式，絲束即使在摺縐 狀態下比較開鬆、吹丰的絲束體積運是要小得多，且仍然 操作處理上沒有問题f平板運輸機乾燥機1〇最好設定溫度 在I45與185°C間的範_内及滯留時間5與丄2分鐘之間而以 約7.5分鐘為佳。同+，代替平板運輸機乾燥機亦可採用 一篩鼓乾燥機。一些今燥條件對在纖维表面上硬化矽成品 是需要的，而同時應_來乾燥及熱固摺縐絲束。經修整過 的摺縐絲束在平板的丰端處冷卻，之後，照例是被供應到 一切削機m，未示於|圖中）裏。然而，亦有一些應用方法 ’其中將未切割絲束_一步加工處理。 利用根據本發明丰製造自捲性纖維電纜的程序，令人 驚訝地，一種新的摺_型形成，這·種摺縐型已經不再是如 習知方式呈蝸線或螺料。仙稱此輯的㈣型為欧米 加（Ω)摺縐（〇mega Cr|imping),這個取名描述適當這—點 可在圓3中的特徵圖#看到（#註··為了讓摺續結 清楚，圖3中插圖全#是經過放大。至今，像這種 積巧呈K形且正規的軸絲束賴似型，僅只賴利用— 種複雜的機械方法（_亦稱為縮捲方法（erinkie腕 )或針織摺縐法）來製4 ,諸如由例如：R Bauer及h 了 8 — 本紙張χϋ用中國國家梯準f^y^^j2_!〇x297公们 111— - »f I ι^ϋ ......... ! 一 ^〆 I........ I- -I 1 -- nn In _____ _ κ\ ^ ^ i ,------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} . . A7 B7 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印裝 五、發明説明（8 ) K〇Sl〇WSki二人於化學纖_典中㈣…心FWiag GmbH公司，法蘭克福/邁因，W79,第6〇頁（插圖）下方和 第63頁的右下方，或由B. v〇n如如氏於合成纖維中 Verlag Chemie，1981，第 148 頁下方和第 149 頁 (ΙΠ20附照片）中所描+者。然而，按本發明純正的〇絲束 並非單根纖維或纖維_中隔離式產生，而是於適當的條件 下呈緊密的較大型結這—點，在考慮代表―個^摺續 纖維絲束的平面斷面邮圖七時就變得清楚了。圖從上方觀 察時可看見一個有嚴格程序的正規式速續波結構，該連續 波結構以一呈絲束的轉方向（即左右向）而且驚訝地同時 還有橫向（即頂到底部:)精確相同步的等相連磧下去。這一 间度有序的結構在選禪條件下，乃是由自身形成者，這種 情沉若是考慮機械式修織摺縐法的話，删開始時運幾乎是 難以令人相信。如果_過圖3a的平面件製成一縱斷面並自 側面觀察圖時，又發现到具有β摺縐的單根纖維，即：圖 3b代表圖h的縱向型_。因此，這一點亦同時間接地說明 ’純正、真實的β摺,為—種二維(平面）摺縐者。如果考 慮的不僅是一種特殊技術而這種考慮的經常是由線性和單 因果方式的思考來支年的話，則對有關嚴格程的Ω摺縐在 一大的表面上延伸的球構問题的答案才會出現。在這種情 沉下，對於（1摺縐現未是一個一般稱之為自結構系統的例 子，諸如最近發現到岭在關於物理，化學、生物、社會學 、經濟學以及其他領崃裏顯然完全不同系統中的令人驚奇 的類似就變得清楚了 Θ就此一現象Hermanil

Haken 氏利用 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) M规夺（210x297公釐） (裝--—---訂--1 —---^ ** (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央襟準局員工消費合作社印裝 S13596 A7 —-------I __B7 五、發明説明（' 一 ' 一新的學科（discipUne }作為基礎取名為協同作用 (Synergetics )。此τ協作學說對從無結構的單元或部分 系統中到結楫的自發歌定能夠以數學原理提出說明。此類 的結構因相離熱動平_甚遠，只能藉由連續式給予能量及 或/用料方式（即：利用一種與環境可互換式相連接的開 環系統）予以維持或投立。因此，這些結構與一燭光火焰 類似為動態結構。對参獨單元進行協調協作是由有序參數 來控制，該有序參數未在藉由臨時觸發力（起伏現象）及確 定性連接而與相位轉輦類似的特定外部條件下（舉例除已 提到的其他必要條件^外，絲束上超遇約1〇%的水塗膜） 自無序（從雜亂）中而舉定者。因此，以自結構方法直接製 成結構，例如利用機痹式針織摺縐是不可能的，代替這個 通過在一較高的平面本需要許多本能的觸覺感的方式來使 各外部效應值之間成来佳相配，如此，即可”單獨地”產 生一結構系統。 圖4與圖5中將窜知螺旋形摺縐的幾何形狀與按本發 明新的β形摺縐的幾也形狀相互比較。各符號的意義如下： χ,γ,ζ 立耀_坐標系轴 S 螺乘形摺縐 0 欧半加形摺縐 PS 螺伞形摺縐期 ΡΩ 欧永加形摺縐期

Wq 欧来加形摺縐轉折點 圖4中表示，從去標零點開始以z軸垂直朝上方向的 -10 - 本紙張赌逍用中國國家裸準（CNS )八4轉（210X297公釐) ·-------1-1 I-----1 1-—-. — ---1 I------ ............. - I - I .- -- - -.....- ...... ---- ...... - I t* (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（10) —纖維螺旋形摺縐，0形摺縐在朝y方向中χ γ平面上Q随 著每種類型的自捲曲牲，收縮多的s/s雙成分構型（就PET/ CO-PET共聚酯而言）的成分係分別位於摺縐弧形曲線的内 侧。由於與螺旋形摺縐形成對比，β形摺縐具有交替的相 對轉折方向的孤形曲線，Q形曲線軌道1 (與Υ袖呈交又點） 的理論轉折點亦同時與具有纖維中交換成分位置的實質轉 折點相對應。自然，由於此位置變化連續不斷進行，在考 慮到絲束結構中的立體阻礙，位置變化只能利用在纖維由 一 Ω形絲束過渡到另十形絲束時以本身軸為中心旋轉的 方式去進行。由於相友的接觸，旋轉的進行並非以個別單 獨式，而是利用鄰接的纖維分別以相對的旋轉方向（每個 彎曲過後交替的來回反復）相互軋去的方式接合在整個連 接絲束的寬度上者。固此，β形摺縐的轉折點為緊密絲束 的連絡系統，可以說难過此一連絡系統即可進行摺續的同 步作用，最後此一同步作用因而造成絲束自组織性以及高 度的序列。圖5中顯幸為什麼同一材料在Ω形摺縐型比在 S形摺縐型自動具有較大的弧形曲線，即：摺縐周期較長 或每一線性單元的弧形曲線數較少。若是將此二種摺縐型 拉伸呈部分相互疊合的線性形態時，可以看見當s弧形曲 線已經完畢時，0弧都曲線逯只是移動到轉折點長度的一 半且仍然擺到另一侧0然而，β形周期不需要寬度正好是 S形周期的兩倍（這同時取決於s形螺旋線有效螺距）， 可是較大的弧形曲線（在周期及幅度上）比起螺旋線型一 般經常會造成Ω摺縐埠。對一些特定應用而言，並非純真 -11 - 本紙張尺度適用中國國家糅準（CNS ) Α4規命（210Χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（11 ) 的S形摺罐或是純真的Ω形摺續為最佳。可是，通過依照 本發明之方法可在生泰過程中無任何缺點情沉下，於0形 及S形摺縐之間特別歡定有利的中間級。此類的織維在圖 4中會定位於γ,ζ平面|且會呈Ω形狀沿γ方向在幾處延伸， 随後又呈S形狀沿ζ參向在幾處延伸。像這類充滿著螺旋 派形曲線已不再是純年的形指續圖形表示於圖3 d和3 θ中 。圖Μ的圖形顯示一 +間級摺縐形狀，適合用來生產填充 織維，同時亦特別適舍用在小織維球（例如：註冊商標： Schlafkugeln , dreanf balls )，此中間級稽續形狀於中空 具體化中具有特別優^的蓬鬆舆回彈性質。一種有關純真 、二維α形摺縐的較隹應用為供加強專用紙Uet fleece) 用之上述方式（非中踅）捲曲處理的纖維。生產圖允至仏 中的圖形的必要條件將在以下實例中更詳細地提出討論。 實例 一種組合物為ΡΕ：Ι|/ ε -己内越;-co-peo^ co_pET中含有 8莫耳-％的己内酯部丨分以及具有s/s中空橫截面構形的未 拉伸雙成分炒絲材料為主要成分。 第一舆第二拉伸★置之間的主要拉伸比約為1:3 5〇 在一方面施加（5_%)咿塗料的方式及在另一方面對冷拉伸 裝置的後拉伸比均不相同而多變，二者對自捲曲性質均有 影響。變化當中各單秣纖維的紡織數據保持不變，即：有 關成品纖維的結果為：滴定量約為53 dtex，斷裂延伸率 約為45%以及杭拉強皮約為3.6 CN/dteX。在摺縐幾何圖 形方面上述變化具有权下效應： -12 - 本紙張；?波適用中國國家搮準（〇呢）八4规|洛（210父297公釐） ---------^装------1T------^ * (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 313596 A7 B7 五、發明説明（12 -配合後拉伸比紅006情沉下，經接下去的浸渍及 挤壓處理即產朱-出色的〇形摺續，可在圖&(疏 鬆的）纖維束取上看到 —後拉伸比，但無挤壓處理而經（配量）輥修 整處理下即產本圖3d中的摺縐圖形。由於水塗膜中 凹凸不平之故卜形成較小的纖維群，其中統計學上 Ω與S弧形曲,交替。 一通過浸潰及擠秦的方式進行修整處理，但配合先前 增強過較高度的後拉伸處理亦同時出現從Ω到s形 的摺罐位移。_合圖％中的圖形，後拉伸比例為丄〇24 。配合更大的来拉伸比（1 〇5〇及更多〉時即形成單 根纖維束，此_維束中S形摺縐比β形摺縐要多。 後拉伸比愈高則β形區域的摺縐就愈精細，這—點 可從比較圖3c與如中看出。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (裝- Λ 銼濟部中央橾準局I工消费合作社印製 13 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS )八4规_ ( 210'〆297公釐）

Claims (1)

1. '申請專利範圍 (修正本 1. 其特徵在於後抽 其特徵在於採用 其特徵在於採用 其特徵在於利用 括藉由抽拉，後抽拉，修整^雙成分材科為基礎’包 —步處理纖維束，其特徵在於：、乾燥及熱固等步驟進 u抽拉處理錢在末尾的冷抽 燥的纖維束進行後抽拉處理， 上對熱又乾 緊狀態下並配合非強制性的擠壓處理，施予纖 膜及 前所測量的1_敗間重量％的水塗 —於緊密閉合狀態下在乾燦機入口 2.根捸申請專利範圍第i項之方 餘處理。 拉處理採用最高為^⑽的抽拉比。，其特徵在於後抽 3 ·根據申請專利範圍第2項之方法 拉處理採用1.〇〇5到1:〇5〇之間的抽拉比 4 ·根據申請專利範1第1項之方法 浸凟法或棍筒札故整理進行修整處理。 5.根據申請專利範圍第4項之方法 一種矽塗料進行修整處理。 6 ·根據申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於利用 非強制挤壓處理之後和鬆他處理前所測量的15到2 〇重量％ 水塗膜進行修整處理〇 7 ‘根據申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於當作 聚合物，相關種類的s/s二元纖維聚合物乃採用如同PA 6/ PA 66，ΡΕΤ/ΡΒΤ，PE/PP等或聚合物與共聚物S5對，如同 —14 — 本紙張尺度適用中國國家擦準（CNS ) A4规j格（210X297公釐〉 --------^ ^------1T------^. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標率局貝工消費合作杜印装 313596 六、申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 人物中含有統與—種eQ~PET组合物為佳，而组 U物中含有統特场佈之 產生的ω崎酸單元者。 料L己内醋改質而 二元織=^，，圍第7項之方法，其特徵在於s/s .„_. —方面自聚對酸乙二酯的聚合物，而 在另-方面以含有4㈣莫耳部分的ι己内酯的聚對 酞酸乙二酯為基礎的共聚物。 二：種自捲性二禾纖維之製法，其具有-主要比例的 入加（Q)形摺縐弧形曲線以及可能性的立體螺旋形 弧形曲線之自捲性二无織維者。 10.根據中請專利_第9項之自捲性二元纖维之製法 ，該自捲性二元織維聿作充填織维特別是呈中空形的可最 隹用來製造小纖維球泓及紙增強纖維，特別是含有純正的 β形摺縐者。 --------1^.·------ir------ (請先閲讀背面之注再填寫本頁) 經濟部中央梯準局舅工消费合作社印笨 15 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) Α4规格（210X297公鼇）