TWI285688B - Polyether ester elastic fiber and fabrics and clothes made by using the same - Google Patents

Description

1285688 p (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關，吸放濕性優異，藉由吸放 伸縮，尤其在運動用途、內衣用途等，可獲得 無之舒適性的布料之聚醚酯彈性纖維者。 【先前技術】 以往衣料用、工業材料用之彈性纖維，雖 主而使用，但有耐熱性、耐藥品性、耐候（光 缺點；又，製造上必要乾式紡絲製程之故，必 ，有低生產性、能量多消耗性的問題；而且， 纖維回收困難，燃燒時產生有害氣體等，面對 社會的到來，有甚多的課題。 在如此之背景下，可熔融紡絲之以聚烯基 酯爲硬段節、以聚烯基二醇爲軟段節的聚醚酯 有高生產性’活用其優越之耐熱性、耐熱固定 而實用化；甚至，可回收、不產生有害氣體之 合於循環型社會的彈性纖維，期待其今後之發 公昭47- 14054號公報、特開昭48- 1 0346號公 57-773 1 7號公報等）。 如此之聚醚酯彈性纖維，彈性性能可與聚 維相匹敵者，係使用以聚對苯二甲酸丁二醇酯 以聚環氧乙二醇爲軟段節之聚醚酯彈性纖維等 等硬段節及軟段節一般均爲疏水性者，具有吸 水能可逆的 顯現以往所 以聚氨酯爲 )性不佳的 須回收溶劑 聚氨酯彈性 今後循環型 對苯二甲酸 彈性纖維具 性等的優點 故，做爲適 展（例如特 報、特開昭 氨酯彈性纖 爲硬段節、 ;不過，此 濕性、吸水 (2) 1285688 性等之親水性聚醚酯彈性纖維而實用化者，幾乎沒有。 另一方面，國際公開第00/47802號說明書上，雖有 賦予吸濕性能之彈性纖維的提案，但是並沒有記載含有吸 水率500〜4000重量％之吸水性樹脂的聚氨酯彈性纖維之 具體例。 又，僅僅依賴以往提案曾提及之纖維本身所具有的吸 濕性，做爲布料或衣服，提升其舒適性有極限，期待具有 更新之功能的彈性纖維出現。 【發明內容】 [發明之揭示] 本發明鑑於上述先前技術之背景，其目的爲提供吸濕 性優異，藉由吸放水能可逆的大伸縮，而獲得舒適性優越 之布料，且可以回收的聚醚酯彈性纖維，以及使用其之布 料、衣料。 本發明之工作同仁，經深入採討，不斷硏究之結果發 現，本發明之目的以下述之聚醚酯彈性纖維可達成。 (1 ) 一種聚醚酯彈性纖維，其特徵爲’以聚對苯 二甲酸丁二醇酯爲硬段節，以聚環氧乙二醇爲軟段節之聚 醚酯彈性體所成之彈性纖維，在3 5 °C 95%相對濕度下之 吸濕率爲5%以上，吸水伸長率爲10%以上。 (2 ) 如（1 )記載之聚醚酯彈性纖維，其中聚醚酯 彈性體中，共聚有以下述一般式（1)所表示的有機磺酸 金屬鹽，而且彈性纖維之固有黏度爲0.9以上。 -6 - ··· (1) (3)1285688 X1-R1-χΓ

I S Ο 3 Ml (式中，R1爲芳香族烴基或脂肪族烴基；XI爲酯形 成性功能基；X2爲與XI相同或相異之酯形成性功能基、 或氫原子；Ml爲鹼金屬或鹼土金屬；j爲1或2。） (3 ) 如（2 )記載之聚醚酯彈性纖維，其中彈性纖 維的沸水收縮率爲10%以上。 (4) 如（2 )記載之聚醚酯彈性纖維，其中有機磺 酸金屬鹽爲下述一般式（2)所示的化合物。

H〇-CH2-CH2 — OCO — R2 — COO — CH2 —CH2-〇H …（2)

J S03-M2 (式中，R2爲芳香族烴基或脂肪族烴基；M2爲鹼金 屬或鹼土金屬。） (5 ) 如（2 )記載之聚醚酯彈性纖維，其中有機磺 酸金屬鹽之共聚量’對構成聚醚酯彈性體的酸成份’爲 0.1〜20莫耳％之範圍。 (6) 如（1 )記載之聚醚酯彈性纖維，其中彈性纖 (4) 1285688 維以差示掃描型熱量計所得的DSC曲線中，具有二個結 晶熔化尖峰，低溫側之結晶熔化尖峰高度H m 1，與高溫側 的結晶熔化尖峰高度Hm2之比，Hml/Hm2爲〇·6〜1.2之 範圍，斷裂延伸度爲400 %以上。 (7) 如（6 )記載之聚醚酯彈性纖維，其中二個結 晶熔化尖峰之，低溫側的結晶熔化尖峰溫度Tm 1，與高溫 側的結晶熔化尖峰溫度Tm2，爲滿足下述式者。

200°C ^ Tml<Tm2^ 225 〇C (8 ) 如（1 ) 、 （ 2 ) 、（ 6 )項中任一項記載之聚 醚酯彈性纖維，其中硬段節/軟段節之比率（重量比）爲 3 0/70〜70/30之範圍。 (9 ) 如（1 ) 、 （ 2 ) 、 （ 6 )項中任一項記載之聚 醚酯彈性纖維，其中彈性纖維表面附著有，對該纖維重量 爲0.5〜5.0重量的油劑；該油劑中，至少一種選自礦物油 、聚矽氧化合物、及脂肪族酯類所成群之平滑劑，佔該油 劑的70〜1〇〇重量％ ;醚系或酯系之非離子界面活性劑佔 該油劑的0〜3 0重量％。 (10) 如（9 )項記載之聚醚酯彈性纖維，其中油 劑在3(TC之黏度爲5xl〇·6〜4xl(T5m2/S。 (11) 一種布料，其特徵爲至少一部份使用（1) 、（2 )、（ 6 )項中任一項記載之聚醚酯彈性纖維。 (12) —種衣料，其特徵爲至少一部份使用（1 ) 、（2 ) 、（ 6 )項中任一項記載之聚醚酯彈性纖維。 (13) —種內衣、運動服裝、內襯料、長筒襪、襪 -8- (5) 1285688 • * 子，其特徵爲至少一部份使用（1 ) 、（ 2 ) 、（ 6 )項中 任一項記載之聚醚酯彈性纖維。 [用以實施發明之最佳型態] 本發明之彈性纖維係，以聚對苯二甲酸丁二醇酯爲硬 段節，以聚環氧乙二醇爲軟段節的聚醚酯彈性體所成彈性 纖維。 硬段節之聚對苯二甲酸丁二醇酯，以至少含有對苯二 甲酸丁二醇酯單位7 0莫耳°/。以上爲宜，以8 0莫耳％以上 更適合，以90莫耳％以上最理想。 上述聚對苯二甲酸丁二醇酯，在實質上不損及達成本 發明之目的的範圍內，可與其他成份共聚；其他之共聚成 份的二羧酸成份有，例如萘二羧酸、異苯二甲酸、二苯基 二羧酸、二苯氧基乙烷二羧酸、羥基乙氧基安息香酸 、對-氧安息香酸、己二酸、癸二酸、1，4 -環己烷二羧酸 等之芳香族、脂肪族、脂環族二羧酸等等；甚至，以偏苯 三酸、均苯四甲酸等之3功能性以上的聚羧酸做爲共聚成 份使用亦可；又，二醇成份有，例如丙二醇、乙二醇、環 己烷-1，4-二甲醇、季戊二醇等之脂肪族、芳香族、脂環 族的二醇成份等等；甚至，以甘油、三羥甲基丙烷、季戊 四醇等之3功能性以上的多醇做爲共聚成份使用亦可。 另一方面，軟段節之聚環氧乙二醇，以至少含有環氧 乙二醇單位70莫耳％以上爲宜，以80莫耳％以上更適合 ，以9 0莫耳％以上最理想；上述聚環氧乙二醇中，在實 (6) 1285688 質上不損及達成本發明之目的的範圍內，可與例如丙二醇 、丁二醇、甘油等共聚。 上述聚環氧乙二醇之數平均分子量，以40 0〜8 00 0較 適合，尤其以100 0〜6000最理想。 本發明中，硬段節/軟段節之重量比率，以 70/30〜3 0/70之範圍較適合，以 60/40〜40/60更佳；硬段 節之重量比率超過70%時，彈性纖維之延伸度降低，很難 使用於高拉伸用途，吸濕性有下降的傾向；又，硬段節之 重量比率低於3 0重量％時，聚對苯二甲酸丁二醇酯結晶 部份的比例降低之故，強度有下降的傾向，難以將添加之 聚環氧乙二醇全部共聚；於精煉•染色等之高度加工步驟 ，做爲製品使用時的耐洗堅牢性容易劣化。 本發明中，彈性纖維在35°C 95%相對濕度下之吸濕 率爲5 %以上，吸水伸長率爲1 0 %以上，極爲必要；藉此 ，由彈性纖維所成的編織物，於吸汗等之際，纖維伸長， 編織物之網眼張開使衣料內部的濕度放出，於乾燥之際纖 維收縮，恢復原來的長度，編織物之網眼閉塞，衣料內部 之濕度不能放出，具有所謂自適應功能，爲舒適性優異的 布料。 吸濕率低於5%時，有發黏感、濕熱感；吸水伸長率 低於1 〇%時’藉由吸放水之可逆伸長收縮特性不足，編織 物的網眼不能充分開閉，得不到舒適性優異之布料；另一 方面’在上述由聚醚酯所成的本發明之彈性纖維中，上述 之吸濕率或吸水伸長率過大時，彈性性能、耐熱性、耐候 -10_ 1285688 (光）性、耐藥品性等有惡化的傾向；因此，吸濕率以 5〜45%之範圍爲宜，以10〜40%之範圍更適合；又，吸水 伸長率以10〜100%之範圍爲宜，以10〜80%之範圍更佳， 以15〜60%之範圍最適合。 在本發明之彈性纖維的表面附著有，對該纖維重量爲 0.5〜5.0重量％之油劑；該油劑中，以至少一種選自礦物 油、聚矽氧化合物、及脂肪族類所成群之平滑劑，佔該油 劑的70〜100重量％較適合。 上述之礦物油、聚矽氧化合物、脂肪族酯類等的平滑 劑，極少使彈性纖維膨脹，無起因於此的摩擦增大及力學 特性降低之情況，於製絲步驟及後加工步驟的工程穩定性 優越；此等平滑劑之含量（使用複數種時，爲其合計含量 )爲70〜100重量％，能提升製絲時之移動穩定性，可抑 制絲之異常伸長及浮渣的發生。 上述之礦物油，30°C下的黏度以 5xl(T6〜4xl(T5m2/s 者較爲適合，在此黏度範圍之礦物油於保存中，極少由於 其揮發而引起彈性纖維上的油劑組成比率改變，能維持高 度平滑性；又，聚矽氧化合物以聚二甲基二矽氧烷較適合 ，30°C下之黏度亦以5xl(T6〜4xl0_5m2/s較爲適合；而且 ，上述之脂肪族酯類有，脂肪酸單烷基酯、脂肪族二羧酸 二烷基酯、脂肪族多價醇之單或多脂肪酸酯等的化合物， 以分子量250〜550之範圍者爲佳；於此分子量範圍’能維 持高度平滑性；適合使用之脂肪族酯類，例如脂肪酸單烷 基酯有，辛酸辛酯、硬脂酸辛酯、月桂酸異三癸酯、油酸 -11 - (8) 1285688 異三癸酯、油酸十二（烷基）酯等等；脂肪族二羧酸二烷 基酯有，己二二異辛酯等等；脂肪族多價醇之單或多脂肪 酸酯有，三羥甲基丙烷三辛酸酯等等；尤其以脂肪酸單烷 基酯最爲適合。 另一方面，醚系或酯系之非離子界面活性劑，3 0 °C下 之黏度以 8xl(T6〜5xl0_5m2/s者較適合；適合使用之醚系 非離子界面活性劑有，例如聚烯基二醇烷基醚、聚烯基二 醇芳基醚等等；酯系非離子界面活性劑有，多價醇部份酯 之環氧烷基附加等等；尤其以聚烯基二醇烷基醚較爲適合 ;此時，烷基之碳原子數爲8〜20的範圍，可使彈性纖維 難以膨脹，能同時達成高度平滑性；聚烯基二醇鏈之烯基 的碳原子數爲碳原子數2〜3，尤其以2最適合；其鏈數（ 對醇之環氧乙烷的附加莫耳數）以3〜20之範圍爲佳；於 此範圍時，與由上述之礦物油、聚矽氧化合物、或脂肪族 酯類所成的平滑劑之相溶性不會降低。 還有，上述之礦物油、聚矽氧化合物等，其30 °C下 之黏度爲 5xl(T6〜2xl(T5m2/s時，油劑中不必含有上述之 醚系或酯系的非離子界面活性劑亦可，但上述之黏度超過 2xl(T5m2/s時，含有30重量％以下該非離子界面活性劑， 從處理性而言較適合。 本發明中所用之油劑，爲由上述之成份所構成者，因 應需求在不損及本發明之目的的範圍內，少量添加其他之 配合劑亦可；例如少量添加其他之非離子界面活性劑、陰 離子性或陽離子性之離子界面活性劑、抗氧化劑、吸收紫 -12- (9) 1285688 外線劑等的穩定性提升劑等之平滑助劑亦可。 還有，本發明所用之上述的油劑，於3 0 °C下之黏度 以5xl0_6〜4xl(T5m2/s者較適合；在此黏度範圍時，彈性 纖維之保存中的油劑成份極難揮散，能維持高度平滑性； 還有，油劑之3(TC 黏度高達2xl(T5〜4xl0_5m2/s時，將 其做純油劑在紡絲賦予之際，例如加溫使其降至2 X 1 (Γ 5m2/s以下較爲適合；但是，油劑加熱至高溫時，對所得 纖維物性恐造成不良影響，以最高6(TC爲止較適合。 其次，上記油劑之彈性纖維的附著量，對該纖維重量 以0.5〜5.0重量％爲宜，以1 ·0〜4.0重量％更佳；藉此，製 絲時很難引起斷絲、產生浮渣等之障礙，而提升工程穩定 性。 如上所述之高吸濕率及高吸水伸長率，在上述之聚醚 酯彈性體中，將下述一般式（1 )所示的有機磺酸金屬鹽 共聚，而且彈性纖維之固有黏度調在0.9以上，可輕易達 成。 XI — R:L — X2 (1)

Ml S〇3 式中，R1爲芳香族烴基或脂肪族烴基，以碳原子數 6〜15之芳香族烴基或或碳原子數10以下之脂肪族烴基較 爲適合，尤其R1以碳原子數6〜12之芳香族烴基，特別 -13- (10) 1285688 是苯環，最理想；Ml爲鹼金屬或鹼土金屬；j爲1或2; 尤其Μ1爲鹼金屬（例如鋰、鈉、鉀）而且j爲1，更佳 ;X1爲酯形成性功能基；X2爲與X1相同或相異之酯形 成性功能基；或氫原子；以酯形成性功能基爲佳；酯形成 性功能基，只要是聚醚酯的主鏈或末端上反應而連結之基 即可，具體的有，

C—0H C-0R， O-C-R5

II 〇

—(CH2tt-0H —Ο-fCH 扣娜 —C—E〇<CH2«a〇H 0 (上述式中，R’爲低級烷基或苯基；a及d爲1〜10 之整數；b爲2〜6之整數。） 上述一般式（1)所示之有機磺酸金屬鹽適合的具體 例有，3，5 -二甲酯基苯磺酸鈉、3，5 -二甲酯基苯磺酸鉀 、3，5-二甲酯基苯磺酸鋰、3，5-二羧基苯磺酸鈉、3, 5-二羧基苯磺酸鉀、3，5-二羧基苯磺酸鋰、3，5-二（冷-羥基乙氧基碳醯基）苯磺酸鈉、3，5-二（羥基乙氧基 碳醯基）苯磺酸鉀、3，5-二（/3-羥基乙氧基碳醯基）苯 -14- (11) 1285688 磺酸鋰、2，6-二甲酯基萘-4-磺酸鈉、2，6-二甲酯基萘-4-磺酸鉀、2，6-二甲酯基萘-4·磺酸鋰、2，6-二羧基萘-4 -擴酸納、2，6 -二甲酯基萘-1-磺酸鈉、2’ 6· 一甲酯基 萘-3-磺酸鈉、2，6-二甲酯基萘-4，8-二磺酸鈉、2，6-二 羥基萘-4，8-二磺酸鈉、2，5-雙（氫乙氧基）苯磺酸鈉 、°C -鈉磺基琥珀酸等等；上述有機磺酸金屬鹽單獨或兩 種以上倂用均可。 本發明中，將下述一般式（2)所示之有機磺酸金屬 鹽共聚，可輕易的使聚醚酯彈性體之固有黏度達到0 · 9以 上，而且所得彈性纖維的吸濕率及吸水伸長率能顯著提高 ，非常適合；依吾等之硏究，藉由有機磺酸金屬鹽之共聚 ，可達到2 0 %以上的吸水伸長率之高水準，能輕易獲得舒 適性更優異的布料。

HO — CH2 — CH2 — OCO — R2—COO — CH2 — CH2 — OH …（2)

I S〇3-M2 式中，R2爲芳香族烴基或脂肪族烴基，與上述一般 式（1)中之R1的定義相同；M2爲鹼金屬或鹼土金屬， 與上述一般式（1)中之Ml的定義相同；如此之有機磺 酸金屬鹽適合的具體例有，3，5-二（羥基乙氧基碳醯 基）苯磺酸鈉、3，5-二（/3-羥基乙氧基碳醯基）苯磺酸 鉀、3，5-二（羥基乙氧基碳醯基）苯磺酸鋰等等。 -15- (12) 1285688 上述有機磺酸金屬鹽之共聚量’過量時彈性纖維之融 點下降，耐熱性、耐候（光）性、耐藥品性等有降低的傾 向；對構成聚醚酯彈性體之全酸成份，以0· 1〜20莫耳％的 範圍較爲適合；相反的，上述共聚量過少時，吸濕率及吸 水伸長率亦有下降之傾向’以0 · 5〜1 5莫耳％的範圍更佳。 本發明中所用聚醚酯彈性體’例如將包含對苯二甲酸 二甲酯、丁二醇、及聚環氧乙二醇之原料，在酯交換催化 劑的存在下進行酯交換反應，形成雙（〇-羥基丁基）對 苯二甲酸酯及/或低聚物；其後，於聚縮合催化劑及穩定 劑之存在下，進行高溫減壓的熔融聚縮合，可製造而得。 上述之酯交換催化劑，以使用鈉等之鹼金屬鹽、鎂、 鈣等之鹼土金屬鹽、鈦、鋅、錳等之金屬化合物，較爲適 合。 聚縮合催化劑，以使用鍺化合物、銻化合物、鈦化合 物、鈷化合物、錫化合物、較適合；催化劑之使用量，只 要爲進行酯交換反應、聚縮合反應所必要之量，沒有特別 的限制；又，可倂用複數之催化劑。 又’上述之聚醚酯中，添加後述之受阻酚系化合物、 S阻胺系化合物，不僅能抑止熔融絲紡時之聚合物固有黏 度的下降’更具有抑制該彈性纖維之熱劣化、氧化劣化、 光劣化等之效果，極爲理想。 尤其’使用下述一般式（3)所示之分子中具有雙鍵 的受阻酚系化合物，具備促進本發明之聚醚酯彈性體的聚 縮合反應之效果，可輕易取得高固有黏度的彈性纖維，能 -16- (13) 1285688 簡便製造具有高吸濕性及吸水伸長性之聚_酯彈性纖維， 非常適合。 式（3)中，取代基R3及R4爲各自獨立之碳原子數 1〜6的一價有機基；於此R3及R4之任一方或雙方，爲複 數個存在時，爲相同或相異者均可；m及n爲各自獨立之 〇〜4的整數；R5爲氫原子或碳原子數1-5之有機基。 分子中具有雙鍵之受阻酚系化合物的具體例有下述式 (4)〜（7)之化合物；尤其下述式（4)所示者，可輕易 獲得上述之具高吸濕性與吸水伸長性之彈性纖維，極適合 -17- (14) 1285688

…（4) t—C5Hh C5H11

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ch3 (上述式⑷~⑺中, ?H3 t-CWs爲-|>CH3 ^ ) 0H3

卜 c5h” 爲卞CH2-〇V 酯交換催化劑之供給，除在原料調製時外’可在酯交 -18- (15) 1285688 換反應的初期階段進行；又，穩定劑的供給，可在聚縮合 反應初期之前進行，但以在酯交換反應完成時添加較爲適 合；而且，聚縮合催化劑可在聚縮合反應步驟的初期之前 供給。 還有，使彈性纖維之固有黏度達到0.9以上的方法， 除上述之方法以外，可以採用將聚醚酯彈性體進行固相聚 合的方法；在聚醚酯彈性體之合成階段、熔融紡絲階段使 用鏈延長劑的方法等等；此時使用之鏈延長劑適合的具體 例有，2，2 ’ -雙（2 -噁唑啉）等之噁唑啉化合物、N，N ’ -對苯二醯基雙己內醯胺等等。 如上所述，彈性纖維除由上述之聚醚酯彈性體所成以 外，彈性纖維的固有黏度以0.9以上爲佳；上述之固有黏 度在0.9以上時，可實現極高的吸濕率及吸水伸長率，能 輕易獲得舒適性優異之布料；在另一方面，固有黏度過高 時，不僅使製絲性降低，製造成本亦高漲；因此，固有黏 度以在0.9〜1.2之範圍更適合。 上述彈性纖維，其斷裂延伸度達400%以上，可使吸 濕率達5%以上，吸水伸長率達10%以上；又，編織時， 因步驟之微小的疏忽引起之斷絲極少，甚爲適合；上述之 斷裂延伸度以400〜900%的範圍更佳，以400〜800%之範圍 最理想。 又，彈性纖維之沸水收縮率達1 0%以上，吸濕率5% 以上，吸水伸長率10%以上更理想。 本發明之彈性纖維，可藉由例如將顆粒狀的聚醚酯， -19- (16) 1285688 由紡絲噴嘴熔融擠壓，自噴嘴正下方至少1 〇c，以至少 15c更佳，之間保溫；自噴嘴正下方至少5m以內，以4m 以內更佳，之位置供給油劑；拉取速度300〜1 200m/分鐘 ，以400〜980m/分鐘拉取更佳，卷取牽引率更以該拉取速 度的1.3〜1.6倍，以1.4〜1.5倍更佳，卷取而製得；但是 ，卷取牽引率低於1 . 3時，在導絲輪間、及導絲輪與卷取 機之間，纖維中之張力不足，纖維捲附於導絲輪而斷絲， 極不適合；如上所述，將噴嘴下方保溫，儘量抑制紡速在 低速，至油劑供給裝置之距離不能太長，不要定向，而且 拉取後之彈性纖維僅可能不要使纖維拉伸，將纖維卷取時 在可能範圍內儘量使卷取牽引率減小而卷取，在吸濕率達 5 %以上，吸水伸長率達1 0 %以上較爲適合；從如此之觀 點而言，彈性纖維在將其卷取後、或拉取後，連續進行拉 伸，或甚至施行熱處理，並不適合。 另一方面，由實質上不與有機磺酸金屬鹽共聚之聚醚 酯所成的彈性纖維，亦可成爲35°C 95%相對濕度下之吸 濕率爲5%以上，吸水伸長率爲10%以上的彈性纖維。 即，彈性纖維在以差示掃描型熱量計而得之D S C曲 線具有2個結晶熔化尖峰，低溫側之結晶熔化尖峰高度 Hml，與高溫側之結晶熔化尖峰高度 Hm2之比， Hml/Hm2爲0.6〜1.2的範圍，而且斷裂延伸度爲400%以 上者，能輕易達成如上所述之高吸濕率及高吸水伸長率。 聚醚酯之硬段節/軟段節的比率（重量比），以 3 0/70〜70/30較適合，前已述及；以硬段節之比率在70重 -20- (17) 1285688 量％以下，Hml/Hm2之比率在1.2以下更爲適合。 如上述，Hml/Hm2在0.6〜1.2之範圍者，顯示高吸濕 率及高吸水伸長率的理由，料必如下所述；2個結晶熔化 尖峰，想必爲尺寸大小相異之兩種型式的結晶存在者，推 測低溫側尖峰爲尺寸小的結晶之熔化溫度尖峰、高溫側尖 峰爲尺寸大的結晶之溶化溫度尖峰，此大略可由，藉由原 子力顯微鏡掃描纖維之橫截面的軟硬，考量硬部歸屬於硬 段節、軟部歸屬於軟段節，而確認；又，聚醚酯想必是， 構成軟段節之聚環氧乙二醇將水分子吸著結合而顯現吸濕 性者；因而，Hml/Hm2在1.2以下時，尺寸小的結晶數極 少，限制硬段節之結晶交聯因數亦甚少，不妨礙軟段節的 膨脹，可充分結合水，而顯著提高吸濕率及吸水伸長率； 另一方面，Hml/Hm2爲0.6以上時，結晶交聯因數不會過 於降低，可維持纖維之高度伸長彈性，能達到做爲纖維物 性的實用水準；Hml/Hm2之更適合的範圍爲0.8〜1.2。 又，2個結晶熔化尖峰之溫度Tml及Tm2以200°C以 上較爲適合，可充分維持耐熱性；另一方面，結晶熔化尖 峰溫度Tml及Tm2，以225 °C以下較爲適合，可使纖維之 彈性升高；比爲Tm 1及Tm2相關者，料想結晶之尺寸不 會過大時，結晶交聯因數不致過低。 而且，如上所述彈性纖維之斷裂延伸度以400%以上 較爲適合，以500〜1 000%之範圍更佳，以600〜900%之範 圍最理想；斷裂延伸度在400%以上，可達成更高之吸濕 率及吸水伸長率；又，編織之際，斷裂延伸度極大之故’ -21 · (18) 1285688 很難由於步驟之條件的微小疏忽引起彈性纖維之斷絲。 具有上述之2個結晶熔化尖峰溫度的彈性纖維，例如 將顆粒狀之聚醚酯，由紡絲噴嘴熔融擠壓，自噴嘴正下方 至少10cm，以至少15cm更佳，之間保溫；自噴嘴正下方 至少5m以內，以4m以內更佳，之位置供給油劑；拉取 速度 3 00〜1 200m/分鐘，以 400〜98 0m/分鐘拉取更佳；卷 取牽引率更以該拉取速度之1.0〜1.2倍，以1.0〜1.1倍更 佳，卷取而製得；終究，如上所述，將噴嘴下方保溫，儘 量抑制紡速在低速，至油劑供給裝置之距離不能太長，不 要定向，而且拉取後之彈性纖維儘可不要使纖維拉伸，將 纖維卷取時儘量使卷取牽引率減小而卷取，不增加小尺寸 之結晶，上述之2個結晶熔化尖峰高度在〇.6〜1.2之範圍 ’較爲適合；從如此之觀點而言，聚醚酯彈性纖維在將其 卷取後’或拉取後，連續進行拉伸、或甚至施行熱處理， 並不適合。 【實施方式】 [實施例] 以實施例具體的說明本發明如下；還有，實施例中之 各物性依下述的方法測定。 (1 ) 吸濕率 將試料調節至所定之條件，於恆溫恆濕室中調濕24 小時’由絕乾試料之重量與調濕試料之重量以下式求得吸 -22- (19) 1285688 濕率 吸濕率（％)=(調濕試料重量-絕乾試料重量）x丨〇〇/(絕乾試料 重量） (2 ) 吸水伸長率、吸濕伸長率 將纖維裁取’於無拉緊下進行3 〇分鐘沸水處理後， 在2 0 °C 6 5 %相對濕度下風乾調濕；將於非接觸之i 6 〇它 環境下’無拉緊的情況施行2分鐘乾熱處理之絲，在2 〇 °C 65%相對濕度的環境下放置24小時，測定於其上外加 0.88xl0_3cN/dtex之載重的絲長度，做爲「乾燥時之絲長 度」，其後將此絲浸漬於調節至2(TC的軟化水中1分鐘 後，自水中提起，纖維表面餘留之水分，以在2 0 °C 65% 相對濕度風乾的濾紙夾住，放置於水平台上，外加 I5g/cm2載重放置2秒鐘，拭去纖維表面之剩餘水份，1〇 秒後，測定外加〇.88xl(T3CN/dtex之載重的絲長度，做爲 「吸水時之絲長度」，以下述之式計算吸水伸長率；測定 完全在2(TC 65%相對濕度之環境下進行。 吸水伸長率（％) = (吸水時之絲長度-乾燥時之絲長度）/(乾燥 時之絲長度）X 1 0 0 又，與上述同樣的測定「乾燥時之絲長度」，其後將 此測定後之絲，在調節至35 t 95%相對濕度之®溫恆濕 室內，放置24小時調濕後，於恆溫恆濕室內測定外加 〇-88xi(r3cN/dtex之載重的長度，做爲「吸濕時之絲長度 」’依下述之式計算吸濕伸長率。 -23- (20) 1285688 吸濕伸長率（％) = (吸濕時之絲長度-乾燥時之絲長度）/(乾燥 時之絲長度）xl〇〇 (3) 斷裂強度、斷裂延伸度 在調節至20°c 65%相對濕度之恆溫恆濕室內，採用 東洋波魯多韋恩公司製之田西龍RTM-100拉伸試驗機， 以拉伸試驗測定。 (4 ) 發黏感、熱濕感 將彈性纖維，使用圓筒形編織機，爲132g/m2之尼特 ，將此貼掛於隨意選擇之5個人的手肘及膝蓋，過一天後 ，評估其發黏感、熱濕感；其結果分別以少、或大表示。 (5 ) 結晶熔化尖峰溫度Tml、Tm2 使用差示掃描型熱量計（ΤΑ儀器公司製2920型DSC )，在氮氣大氣下以20°C/分鐘之昇溫速度掃描而測定； 兩個結晶熔化尖峰之中，低溫側之尖峰溫度爲Tm 1，高溫 側之尖峰溫度爲Tm2。 (6 ) 結晶熔化尖峰高度之比，Hml/Hm2 上述之兩個結晶熔化尖峰之中，測定低溫側（尖峰溫 度Tml側）及高溫側（尖峰溫度Tm2側）之，自基線起 至尖峰頂端止的高度，分別爲Hml及Hm2，求出其比 Hml/Hm2。 -24- (21) 1285688 [實施例1 ] 將對苯二甲酸二甲酯100重量份，3，5-二（石-羥基 乙氧基碳醯基）苯磺酸鈉之40重量％乙二醇溶液23重量 份（對全酸成份5.0莫耳％ )，聚環氧乙二醇（數平均分 子量4000) 113.4重量份，1，4 -丁二醇73.5重量份（全 酸成份之1.4莫耳倍），及催化劑之四丁基胯酸酯0.4重 量份加料至反應槽，於內溫200 °C下進行酯交換反應；在 餾出理論量之約8 0 %的甲醇時，力[]0.4重量份之上述受阻 酚系化合物（4 )後，以升溫、減壓開始聚縮合反應；聚 縮合反應約經30分鐘減壓爲30mmHg，再經30分鐘調爲 3mmHg;其後在1 mm H g之真空下，施行內溫2 5 0 °C 200 分鐘之反應；其時添加1重量份之下述受阻酚系化合物（ 8 )，與2重量份之下述受阻胺系化合物（9 );其後更經 20分鐘，在ImmHg以下之真空下，進行250艺20分鐘 的反應；生成之聚醚酯彈性體的固有黏度爲1.10，聚對苯 二甲酸丁二醇酯（硬段節）/聚環氧乙二醇（軟段節）之 重量比率爲50/50。

-25- (22) 1285688

將所得聚醚酯彈性體於23 0°C熔融，藉由紡絲噴嘴以 排料3.05g/分鐘擠壓；此時，將噴嘴正下方起9cm保溫； 此熔融聚合物中，於噴嘴下方3 m之位置，供給3 0 °C黏度 爲lxl(T5m2/s，對纖維重量爲3.0重量％的由聚二甲基矽 氧烷100%所成之油劑；導絲輪以5 10m/分鐘拉取，更以 7 5 0m卷取（卷取牽引率1.47 )，即得44dtex/絲之聚醚酯 彈性纖維；結果如表1所示。 其次將上述彈性纖維，使用圓筒型編織機爲132g/m2 之尼特，將此尼特在2 0 °C 6 5 %相對濕度之環境下放置2 4 小時後；更將其浸漬於2 〇 °c軟化水中1分鐘，由水中取 出之尼特表面附著的水份，以濾紙夾住而去除後，觀察各 別之尼特的網眼開度；其結果，確認在軟化水中浸漬後， 尼特之網眼開度增大。 -26- (23) 1285688 [實施例2] 除聚環氧乙二醇（數平均分子 乙二醇（數平均分子量2000)替f 例1同樣的進行’即得固有黏度爲 果如表1所示。 [實施例3 ] 除聚環氧乙二醇（數平均分子 變更成硬段節/軟段節之重量比率爲 實施例1同樣的進行，即得固有黏 性絲，結果如表1所示。 量4000)，以聚環氧 i而使用以外，與實施 1.16之彈性纖維；結 量4000 )之共聚比例 60/40重量％以外，與 度爲1.12之聚醚酯彈 •27- 1285688 (24) 表1 實施例 實施例 實施例 實施例 實施例 比較例 比較例 比較例 1 2 3 4 5 1 2 3 軟成份(聚環氧乙二醇 50 50 40 50 50 50 50 50 )比率 聚環氧乙二醇之平均 4000 2000 4000 4000 4000 4000 4000 4000 /'下曰 yj J里 有機磺酸金屬鹽之共 5.0 5.0 5.0 2.0 5.0 5.0 5.0 5.0 聚量(莫耳％) 固有黏度 1.07 1.16 1.12 1.18 1.07 0.81 1.07 1.07 紡絲速度(m/分鐘） 510 510 510 510 770 510 600 510 卷取速度(m/分鐘） 750 750 750 750 1000 750 750 750 卷取牽引率 1.47 1.47 1.47 1.47 1.30 1.47 1.25 1.47 拉伸 迦 >frrr Mli. j \ \\ Μ y \ νν ^|||" ΤΠΤ j\ \\ 迦 j\ \\ 迦 j\ \\ 有 強度(cN/dtex) 0.60 0.65 0.74 0.63 0.64 0.58 1.20 延伸度％ 568 534 435 604 487 430 250 沸水收縮率(％) 20.8 15.3 18.8 16.5 25.3 9.7 捲入 35.4 35°C 95%相對濕度之 31.3 26.5 23.6 26.4 27.6 27.3 導絲 23.3 吸濕率(％) 輪、 吸水伸長率(％) 25.2 18.6 16.4 18.1 21.6 7.9 斷絲 8.7 吸水之網眼張開 大 大 大 大 大 小 小 發黏感 少 少 少 少 少 大 大 熱濕感 少 少 少 少 少 大 大 -28- (25) 1285688 [實施例4] 除5-Na磺基異苯二甲酸二羥基乙酯[與3’ 5·二（冷-羥基乙氧基碳醯基）苯磺酸鈉相同]之共聚量’改變成對 構成聚對苯二甲酸丁二醇酯之全酸成份’爲2 · 0莫耳％以 外，與實施例1同樣的進行，即得固有黏度爲1 · 1 8之聚 醚酯彈性絲；結果如表1所示。 [比較例1 ] 除5-Na磺基異苯二甲酸二羥基乙酯[與3，5·二（/3-羥基乙氧基碳醯基）苯磺酸鈉相同]，以5-Na磺基異苯二 甲酸二甲酯替代而使用以外，與實施例1同樣的進行合成 反應，即得固有黏度爲1 . 1 0之聚醚酯彈性體。 使用此聚醚酯彈性體，與實施例1同樣的進行熔融紡 絲；結果如表1所示。 [實施例5及比較例2] 除紡絲速度、卷取速度如表1所示變更以外，與實施 例1同樣的進行，即得彈性纖維；結果如表1所示。 [比較例3] 將與實施例1相同之方法製得的彈性纖維，在兩個非 加熱滾筒之間，以拉伸倍率2·〇倍施行拉伸，卷取得得彈 性纖維；結果如表1所示。 -29 - (26) 1285688 [實施例6] 將實施例1所得之彈性纖維，製成經密度52支 /2.54cm，緯密度60支/2.54cm之圓形編織（平順的）， 將其使用於腋下及胸部，製成男性用內衣及運動服裝（均 爲上半身）；將此內衣及運動服裝分別由5個人穿著，運 動2小時後；與不使用上述之彈性纖維者相比較，任何一 個人的發黏感及熱濕感極少，舒適性優異。 [實施例7] 將由做爲硬段節之聚對苯二甲酸丁二醇酯49.8重量 份，與做爲軟段節之分子量4000的聚環氧乙二醇50.2重 量份所成之聚醚酯，於2 3 0 °C熔融，藉由紡絲噴嘴以排料 量3.05g/分鐘熔融擠壓，此時，將噴嘴正下方起9cm保溫 ;此熔融聚合物中，於噴嘴下方3 m之位置，供給3 0 °C黏 度爲lxl(T5m2/s，纖維重量爲3.0重量％的由聚二甲基矽 氧烷100%所成之油劑；導絲輪以705m/分鐘拉取，更以 750m/分鐘卷取（卷取牽引率爲1.06)，即得40dtex/絲之 彈性纖維；結果如表2所示。 以彈性纖維做爲132g/m2之尼特，將其在20°C 65% 相對濕度之環境放置24小時後，更將其在35t 95%相 對濕度之恆溫恆濕室中放置24小時後，分別觀察尼特之 網眼開度，確認於35°C 95%相對濕度下空隙增大。 進而，將與上述不同的，另外準備之13 2g/m2的尼特 ，在20°C 65%相對濕度之環境放置24小時後，浸漬於 -30- (27) 1285688 調節至2 0 °C之軟化水中1分鐘，由水中取出，尼特表面 餘留之水份以濾紙夾住而去除，分別觀察尼特之網眼開度 ，確浸漬於軟化水中後，空隙增大。 [實施例8〜1 1、比較例4] 除聚環氧乙二醇之比率、紡絲速度、卷取速度如表2 所示變更以外，與實施例7同樣的進行，即得彈性纖維； 結果如表2所示。 進而，與實施例7同樣的進行，分別觀察吸濕前後、 吸水前後之尼特的網眼開度；確認實施例8〜1 1與實施例 7相同的空隙增大，而比較例4之空隙幾乎沒有改變。 -31 - (28) 1285688 表2 實施例 7 實施例 8 實施例 9 實施例 10 實施例 11 比較例 4 聚環氧乙二醇之比率(重量％) 50.2 59.7 69.5 65.0 50.2 10.0 紡絲溫度(。。） 230 230 230 230 230 230 糸方絲速度(m/分鐘） 705 705 705 475 925 705 卷取速度(m/分鐘） 750 750 750 500 1000 750 卷取牽引率 1.06 1.06 1.06 1.05 1.08 1.06 拉伸 J \ \\ Μ ^\\\ >fnr 1111: J \ \\ j\ w 迦 /\\\ Μ ^\\\ TmlfC ) 204 202 200 201 205 220 Tm2(°C ) 217 215 214 215 217 226 Hml/Hm2 1.01 0.95 0.82 0.61 1.19 3.56 強度(cN/dtex) 0.67 0.56 0.45 0.43 0.73 1.24 延伸度％ 816 845 915 928 745 242 2〇°C 65 %相對濕度之吸濕 率（％) 2.8 3.5 4.8 3.8 2.6 0.7 35°C 95%相對濕度之吸濕率(％) 22.9 25.4 32.3 29.5 22.3 3.6 吸濕率之差(％) 20.1 21.9 27.5 25.7 19.7 2.9 吸水伸長率(％) 17.6 18.9 19.6 19.4 16.4 1.4 吸濕伸長率(％) 12.9 13.5 17.1 14.4 13.2 0.9 發黏感 少 少 少 少 少 大 熱濕感 少 少 少 少 少 大 -32- (29) 1285688 [實施例12] 使用實施例7所得之彈性纖維，與實施例6同樣的製 作成男性用內衣及運動服裝，並進行穿著評估；與不使用 上述彈性纖維者相比較，任何一個人之發黏感及熱濕感均 極少，舒適性優異。 [產業上利用性] 本發明之彈性纖維，係由聚醚酯所成之故，回收性優 越；又’本發明之彈性纖維吸放濕性良好，藉由吸收水能 可逆的伸縮之故，顯現以吸放水改變布料之網眼開度的自 調節功能’可獲得舒適性優異之布料；因此，以上述彈性 纖維製成的布料，特別是在運動衣料、內衣、裏襯、長襪 、襪子等用途，能發揮優異之性能。 -33-

Claims (1)

1285688 ⑴ · 拾、申請專利範圍 1. 一種聚醚酯彈性纖維，其特徵爲，以聚對苯二甲 酸丁二醇酯爲硬段節，以聚環氧乙二醇爲軟段節之聚醚酯 彈性體所成之彈性纖維；在3 5 °C 9 5 %相對濕度下之吸濕 率爲5%以上，吸水伸長率爲10%以上， 在聚醚酯彈性體中，以下述一般式（1 )所示有機磺 酸金屬鹽進行共聚，且彈性纖維之固有黏度爲〇. 9以上者 X1—R1-X2 …（1) I S〇3--Ml (式中，R1爲芳香族烴基或脂肪族烴基；XI爲酯形 成性功能基；X2爲與XI相同或相異之酯形成性功能基、 或氫原子；Ml爲鹼金屬或鹼土金屬；j爲1或2)。 2.如申請專利範圍第1項之聚醚酯彈性纖維，其中 彈性纖維之沸水收縮率爲10%以上者。 3 ·如申請專利範圍第1項之聚醚酯彈性纖維，其中 有機磺酸金屬鹽爲下述一般式（2)所示化合物者， HO — CH2^CH2~OCO~R2—COO — CH2 — CH2-〇H -34- 1285688 (2) (式中，R2爲芳香族烴基或脂肪族烴基；M2爲鹼金 屬或鹼土金屬）。 4.如申請專利範圍第1項之聚醚酯彈性纖維，其中 有機磺酸金屬鹽之共聚量，以構成聚醚酯彈性體的酸成份 爲基準，在0.1〜20莫耳％之範圍者。 5 ·如申請專利範圍第1項之聚醚酯彈性纖維，其中 硬段節/軟段節之比率（重量比），爲3 0/70〜70/3 0之範圍 者。 6·如申請專利範圍第1項之聚醚酯彈性纖維，其中 在彈性纖維之表面附著有，以該纖維重量爲基準之 0.5〜5.0重量的油劑；該油劑中，至少一種選自礦物油、 聚矽氧化合物、及脂肪族酯類所成群之平滑劑，佔該油劑 的7 0〜100重量％ ;醚系或酯系之非離子界面活性劑佔該 油劑的0〜30重量。/。。 7 ·如申請專利範圍第1項之聚醚酯彈性纖維，其中 油劑在30°C的黏度爲5χ10·6〜4xl0_5m2/s者。 8 · —種布料，其特徵爲至少一部份使用申請專利範 圍第1項之聚醚酯彈性纖維者。 9 · 一種衣料，其特徵爲至少一部份使用申請專利範 圍第1項之聚醚酯彈性纖維者。 10· —種內衣、運動服裝、內襯料、長筒襪、襪子， 其特徵爲至少一部份使用申請專利範圍第1項之聚醚酯彈 性纖維者。 -35-