专利名称：弹性复合纱线、由其制成的纺织织物以及它们的制造方法和装置的制作方法例如由美国专利4， 470， 250、4， 998， 403、5， 560， 192、6， 460， 322和7， 134， 265所证 实的，复合弹性纱线本质上及其本身是已知的，其中，这些被引用的每一篇美国专利以及此 后引用的每一篇美国专利中的全部内容通过引用明确地插入本文中，就像在此记载了它们 中的每一篇的全文内容一样。 一般而言，传统的复合弹性纱线包含一根或多根弹性细丝作 为芯，该芯被相对非弹性的纤维或细丝鞘包覆。上述弹性复合纱线具有各种有益用途，包括 作为用于制备可拉伸纺织织物的组成细丝(参见例如美国专利5， 478， 514)。例如由美国专 利5， 735， 110还已知这样的复合纱线，其具有相对高强度的非弹性细丝作为芯，该芯由其 它细丝材料组成的鞘围绕。 由上述纱线(具体为具有弹性芯的环锭纺纱纱线)制成的纺织织物可被用于制造 纺织伸縮织物。通常，这些织物通常仅在纬纱方向上具有15_40%的伸长率，但有时在经纱 方向上也有。这些织物的典型问题在于，恢复特性很差，通常低至约90% (ASTM D3107)。 由具有"非弹性细丝"(其由于人造褶铍(如elasterell-p、PPT/PET双组分纤维 中的变形或自变形)而具有回縮力)的纱线制成的织物通常具有在10至20%范围内的低 伸长率。 一般而言，当利用ASTM D3107测试这些织物时，其具有优异的恢复特性。III.
因此，非常希望在同一条环锭纺纱包芯丝中组合具有优异的非弹性细丝的恢复性质以及优异的弹性细丝的伸长或拉伸性质。如果可以得到上述环锭纺纱包芯纱，那么将解决若干问题。例如，由这种环锭纺纱包芯纱制成的织物具有优良的拉伸性和优异的恢复性(根据ASTM D3107)，能够被热定型而具有更好控制的拉伸性质，能够被制成服装，并且随后
经树脂处理而处理后仍保持非常良好的恢复性。本发明旨在满足上述需求。 广义上，本发明具体体现为一种环锭纺纱纱线，该纱线满足上述该领域中的要求。
本发明的一个优选实施方式提供了如下复合纱线，该复合纱线包含由弹性性能细丝和非弹
性控制细丝组成的细丝芯以及围绕该细丝芯的纤维鞘，优选基本上沿着细丝芯的整个长度
围绕。纤维鞘优选由短切纤维粗纱进行环锭纺纱，从而形成缠结纺纱短切纤维的非内聚物
质，其作为围绕所述弹性细丝和非弹性细丝的鞘。 本发明的一些优选实施方式提供了这样的弹性复合纱线，该弹性复合纱线中，至 少一条弹性性能细丝包括斯潘德克斯(spandex)细丝和/或Lastol细丝，并且其中至少一
5条非弹性控制细丝包括由聚酰胺、聚酯、聚烯烃的聚合物或共聚物及其混合物形成的细丝。 优选地，纤维鞘包含合成的短切纤维和/或天然的短切纤维。在尤其优选的实施方式中，纤 维鞘包含短切棉纤维。 发现本发明的弹性复合纤维特别适于作为纺织织物的组成部分。因此，根据本发 明的一些实施方式，复合弹性细丝被纺织成纺织织物，优选被纺织成粗斜纹布织物(denim fabric)。 复合弹性纱线可以通过如下制成提供由至少一条弹性性能细丝和至少一条非弹 性控制细丝组成的细丝芯，其中所述至少一条弹性性能细丝的拉伸比是所述至少一条非弹 性控制细丝的拉伸比的至少两倍，优选至少三倍；此后围绕所述细丝芯纺出纤维鞘。可以例 如通过如下将细丝芯供应到作为预成型单元的纺纱部分上预先将弹性纤维和非弹性纤维 结合起来，然后将上述细丝芯原料提供到待供应到纺纱部分的包装体上。或者可以通过如 下在纺纱部分前即刻形成细丝芯分别从单独的供应包装体上解下弹性性能细丝和非弹性
控制细丝，并使这些细丝合在一起，然后纺出围绕这些细丝的纤维鞘。由此，弹性性能细丝 和非弹性控制细丝可以由各自的拉伸比控制器施加作用，从而实现所需要的上述二者之间
的拉伸比不同。 在仔细考虑了以下详细描述的本发明优选示意性实施方式后，这些以及其它方面 和优点更加显而易见。


此后将参照所附附图，其中在各个附图中的类似标号表示类似结构元件，并且其 中 图1是根据本发明的复合纱线的纱线包装体的示意图。 图2是松弛(未张紧)状态下的图1所示复合纱线的一段的放大图。 图3是张紧状态下的与图2类似的复合纱线的一段的放大图。 图4是用于制备本发明的复合纱线的方法和装置的示意图。

如图l-3所述，本发明最优选的实施方式为复合纱线IO，其可以缠绕线轴BC从而 形成其纱线包装体YP。该纱线包装体因此可被用在下游加工中，从而根据本领域已知技术 形成纺织织物，优选形成编织织物。 根据本发明的复合纱线10必要地包含至少由弹性性能细丝12和非弹性控制细丝 14组成的细丝芯10-1。该细丝芯10-1被由大量纺纱短切纤维16组成的纤维鞘10-2围绕， 优选沿其整个长度围绕。 尽管图2-3中未示出，但是细丝芯10-1可以包含被认为对复合细丝10预期的具 体最终用途有利的额外的细丝。而且，细丝12和14在图2-3中被描述为单丝，这仅仅是为 了容易描述。因此，弹性性能细丝12和/或非弹性控制细丝14可以由多条细丝组成。在 本发明的一个尤其优选的实施方式中，弹性性能细丝是单条细丝，而非弹性控制细丝是多 丝。更具体地，优选的弹性性能细丝可以有利地由多条弹性单丝形成，这些单丝彼此结合从 而基本上形成单条细丝。另一方面，非弹性控制细丝由多条单丝形成以及/或者由纺纱短切纤维的多丝形成。 正如附图2示意性描述的，当复合纱线10处于未张紧状态时，非弹性控制细丝14 相对松弛地围绕弹性性能细丝12缠绕。因此，这样的非弹性控制细丝14相对松弛地围绕 弹性性能细丝12缠绕允许弹性细丝在张力下可伸长，直到非弹性控制细丝14达到其伸长 极限的时刻(即非弹性细丝的相对松弛性连同由可能存在的细丝变形(褶皱)而允许的任 何可伸长性一起被除去，使得任何进一步的张紧都会导致永久形变或破裂的时刻)。这样的 张紧状态被示意性描绘于附图3中。 将会被理解的是，因为纤维鞘10-2由经缠结的、无规取向的纺纱短切纤维的非内 聚物质组成，所以其允许弹性性能细丝12伸长直到达到上述非弹性控制细丝的极限而没 有物理分离。此外，纤维鞘本身也起到限制弹性性能细丝12的伸长性能的作用，但是与非 弹性控制细丝14相比作用程度远远更小。因此，在整个重复张紧和松弛的循环中，纤维鞘 10-2继续明显地遮盖细丝核芯10-1。 基本上，任何可商购的弹性细丝都可以令人满意地用作本发明的弹性性能细丝 12。优选的是由斯潘德克斯聚合物或Lastol聚合物制成的弹性细丝。众所周知，斯潘德 克斯细丝是由长链合成弹性体形成的合成细丝，该合成弹性体的至少85重量％由聚氨酯 链段组成。斯潘德克斯细丝中的聚氨酯链段通常与相对柔软的聚醚、聚酯、聚碳酸酯等等 链段相间存在。正如美国专利6， 500， 540和6， 709， 742更充分公开的，Lastol是一种具有 交联聚合物网络结构的弹性聚烯烃。其它适当的弹性聚烯烃也可以用在本发明的实践中， 其包括均相的支化、线性或基本上线性的乙烯/ a -烯烃互聚物，例如美国专利5， 272， 236、 5， 278， 272、5， 322， 728、5， 380， 810、5， 472， 775、5， 645， 542、6， 140， 442和6， 225， 243中公开 的那些。 特别优选的斯潘德克斯细丝可从Invista(前身为DuPont Textiles&Interiors) 以商品名LYCRA⑧购买，其具有约40或约70旦尼尔(deniers)。优选的Lastol细丝可 从Dow Fiber Solutions以商品名XLA 购买，其具有约70、 105或140旦尼尔。
非弹性控制细丝基本上可以是本领域普通技术人员已知的任意非弹性细丝。合 适的非弹性控制细丝包括由基本上任何纤维形成聚合物形成的细丝，这些纤维形成聚合物 诸如为聚酰胺(例如尼龙6、尼龙6，6、尼龙6，12等等)、聚酯、聚烯烃(例如聚丙烯、聚乙 烯)等等以及它们的混合物和共聚物。目前优选用作非弹性控制细丝的是聚酯细丝，诸如 从Unifi. Inc.以1/70/34伸縮变形聚酯形式或以1/70/34定形变形聚酯形式商购的那些。
弹性性能细丝12和非弹性控制细丝14的相对旦尼尔数可以基本上相同或者基本 上不同。关于这一点，弹性性能细丝12的旦尼尔可以在约10至约140之间、更优选在约40 至约70之间变化。在施加适当的拉伸比后，张紧纱线内部的弹性细丝的旦尼尔为约5至 70，优选介于10和25之间。非弹性控制细丝14的旦尼尔可以在约40至约150之间、优选 在约70至约140之间变化。在本发明一个特别优选的实施方式中，弹性性能细丝12和非 弹性控制细丝的旦尼尔各自为约70。 正如以上所简述的，纤维鞘10-2由无规取向的经缠结纺纱合成短切纤维(例如聚 氨酯、聚酯等等)或纺纱天然短切纤维(例如棉)的相对稠密物形成。在尤其优选的实施 方式中，纤维鞘10-2由纺纱棉纤维形成。短切纤维的长度并不重要。因此可以使用的典型 短切纤维长度基本上小于1英寸至数英寸。
复合纱线10可以通过本领域普通技术人员已知的基本任何短切纤维纺纱工艺制 成，包括包芯纺纱、环锭纺纱等等。然而，最优选地，复合纱线10通过附图4示意性描绘的 环锭纺纱系统20制成。如图所示，优选的环锭纺纱系统20包括环锭纺纱部分22。将形成 细丝芯10-1的弹性性能细丝12和非弹性控制细丝14分别由安装在线轴架上的供应包装 体12a、14a取出，然后在合并环24上合到一起，接着供入环锭纺纱部分22中。类似地，将 被纺成纤维鞘10-2的短切纤维的粗纱26由安装在线轴架上的供应包装体26a取出，然后 引入环锭纺纱部分22。 粗纱的尺寸对于成功地实践本发明并不重要。因此，可以令人满意地使用等同棉 绞纱支数(cotton hank yarn count)介于约.35和约1. 00之间、优选介于约.50和约.60 之间的粗纱。在本发明的一个优选实施方式中，使用棉绞纱支数为.50的棉短切纤维的粗 纱，其适于与弹性和非弹性芯细丝一起纺纱从而实现所得等同棉纱支数为14/1。总计约90 旦尼尔的细丝芯适于与纤维鞘一起纺纱得到在20/1至8/1范围内的等同棉纱支数，而总计 170旦尼尔的细丝芯适于与纤维鞘一起纺纱得到在12/1至6/1范围内的棉纱支数。
为每条细丝12和14以及粗纱26提供各自独立可控的拉伸比控制器28、30和32。 根据本发明，设置拉伸比控制器30和32，从而将非弹性控制细丝14和短切纤维的粗纱26 以约1.0的拉伸比(+/_约.10，通常+/-约.05)供入环锭纺纱部分22。另一方面，设置拉 伸比控制器28，从而将弹性性能细丝12以至少约2. 0、优选至少约3. 0的拉伸比供应到环 锭纺纱部分22。因此，当与非弹性控制细丝14结合时，弹性性能细丝12的拉伸比是非弹性 控制细丝14的拉伸比的至少两倍，优选至少三倍。从而，弹性性能细丝12被张紧至如下程 度其与包装体12a上的状态相比伸长(拉伸)约200%，优选约300%。另一方面，与包装 体14a上的状态相比，非弹性控制细丝14基本上未伸长(未被拉伸)。
利用本领域已知的环锭纺纱技术，环锭纺纱部分22由此形成围绕细丝芯10-1的 纤维鞘10-2。上述环锭纺纱技术还起到使非弹性控制细丝14围绕弹性性能细丝12相对缠 绕的作用。因此，将得自短切纤维的粗纱26的纤维鞘10-2以及具有不同拉伸比的一方面 的弹性性能细丝12和另一方面的非弹性控制细丝进行环锭纺纱，从而获得如先前所描述 的弹性复合纱线10。该复合纱线可由此被引导到滑环34 (traveler ring)上并缠绕在线轴 BC上，从而形成纱线包装体YP。 本发明的复合纱线10可被用作经纱和/或纬纱，以形成具有优异弹性恢复特性的
纺织织物。具体地，根据本发明，纺织织物(其中复合纱线io被纺织作为平纹纺织图案、
斜纹纺织图案和/或缎织图案中的经纱和/或纬纱)具有至少约15%或更大、更优选至少 约18%或更大、最优选至少约20%或更大的伸长率。本发明的上述织物还优选具有至少约 95.0%、更优选至少约96.0%、至多并包括100%的弹性恢复百分率(根据ASTMD3107)。
采用以下非限制性实例进一步理解本发明。
实例1 : 复合芯纱线由购自RadicciSpandex Corporation以3. 1拉伸的70旦尼尔斯潘德 克斯细丝和购自Unifi， Inc.以1. 0拉伸的70旦尼尔伸縮变形聚酯细丝(1/70/68)制成。 该复合纱线在安装有额外吊具和张紧控制器的复合芯纱线用Marzoli环锭纺纱机上纺成。 使用.50的绞粗纱尺寸，该绞粗纱被充分拉伸从而得到14/1的总纱支数。在X-3纺织机上纺织所得复合纱线，从而形成经拉伸的老式织边粗斜纹布(vintage selvage denim)。使用 14. 25的筘齿密度(reed density)(筘中57根纱线)代替通常的16. 56。对所得织物进行 重新剪裁、丝光处理并在Monforts拉幅机套件上热定型至宽30英寸。根据ASTM D3107，所 得粗斜纹织物的伸长率为18%，弹性恢复率为96. 9% 。 采用仅含40旦尼尔的斯潘德克斯细丝的14/1常规包芯纱制造对比织物。当根据 ASTM D3107测试时，弹性恢复率仅为95. 5% 。
实例2 : 在Sulzer剑杆宽织机(rapier wide loom)上采用实例1的纱线作为纬纱编织粗 斜纹布织物。该粗斜纹布织物采用14/1多芯纱线的一股纬纱、然后接着由40旦尼尔的斯 潘德克斯细丝纺成的14/1常规芯的一股纬纱来制成。采用16. 0的筘齿密度(筘中具有64 根纱线)制造该粗斜纹布。对所得织物进行重新剪裁和丝光处理，但未热定型。根据ASTM D3107，所得织物具有29%的伸长率和96. 0%的弹性恢复率。 采用由40旦尼尔的斯潘德克斯细丝纺成的14/1常规芯的全纬纱制造对比织物。 当根据ASTM 3107测试时，该对比织物具有25%的伸长率，但仅具有95. 3%的恢复率。
实例3 : 采用实例1所述装置，利用由多芯纱线组成的经纱和纬纱制造3/1斜纹双向伸縮 粗斜纹布。所述芯由以1. 00至1. 02拉伸的1/70/34变形聚酯连续细丝绳股和以3. 1拉伸 的40旦尼尔的斯潘德克斯弹力纤维(RadicciSpandex Corporation)组成。包芯纱的包裹 层或鞘由足以在经纱中提供7. 5/1Ne的总重以及在纬纱中提供14/1Ne的总重棉纤维的组 成。在低密度下纺织经纱，并且以48条纬纱/英寸纺织纬纱。丝光处理、热定型和整理后， 最终的纱线密度为64X52，这得到每平方码11. 25盎司的织物重量。热定型后，经纱方向的 伸长率为11%，平均恢复率为97%。纬纱方向的伸长率为22%，恢复率为96%。
实例4 : 采用实例1所述装置，利用由多芯纱线组成的经纱和纬纱制造3/1斜纹双向伸縮 粗斜纹布。该芯由以1. 00至1. 02拉伸的1/70/34变形聚酯连续细丝绳股和以3. 8拉伸的 75旦尼尔Lastol弹力纤维(Dow Chemical，XLATM)组成。包芯纱的包裹层或鞘由足以在经 纱中提供7. 5/1Ne的总重以及在纬纱中提供11. 25/1Ne的总重的棉纤维组成。在低密度下 纺织经纱，并且以42条讳纱/英寸纺织讳纱。丝光处理、热定型和整理后，最终的纱线密度 为68 X 47，这得到每平方码11. 50盎司的织物重量。整理后，经纱方向的伸长率为112.5%， 平均恢复率为97%。纬纱方向的伸长率为19%，恢复率为96%。
实例5 : 以在织机筘(loom reed)中每英寸57根纱线的密度，利用平均纱线数9. 13Ne的全 棉经纱制造3/1斜纹纬纱伸縮粗斜纹布。该纬纱由采用实例1所述装置制成的多芯纱线组 成。该芯由以1. 00至1. 02拉伸的1/70/34变形聚酯连续细丝绳股和以3. 1拉伸的40旦 尼尔的斯潘德克斯弹力纤维(RadicciSpandex Corporation)组成。包芯纱的包裹层或鞘 由足以提供14/lNe的总重的棉纤维组成。以45条纬纱/英寸的比率纺织该纱线。丝光处 理、热定型和整理后，最终的纱线密度为75X48. 5，这得到每平方码9. 75盎司的织物重量。 热定型后，伸长率为17%，平均恢复率为96.8%。该织物的总共混水平为93%棉/6%聚酯 /1%斯潘德克斯弹力纤维。
实例6 : 以在织机筘中每英寸57根纱线的密度，利用平均纱线数9. 13Ne的全棉经纱制造 3/l斜纹纬纱伸縮粗斜纹布。该纬纱由采用实例l所述装置制成的多芯纱线组成。该芯由 以1. 00至1. 02拉伸的1/70/34变形聚酯连续细丝绳股和以3. 1拉伸的40旦尼尔的斯潘 德克斯弹力纤维(RadicciSpandexCorporation)组成。包芯纱的包裹层或鞘由足以提供 14/1Ne的总重的棉纤维组成。以50条纬纱/英寸的比率纺织该纱线。丝光处理和整理后， 最终的纱线密度为77X55. 5，这得到每平方码10. 5盎司的织物重量。伸长率为26%，平均 恢复率为96%。该织物的总共混水平为92%棉/7%聚酯/1%斯潘德克斯弹力纤维。
实例7 : 以在织机筘中每英寸57根纱线的密度，利用平均纱线数9. 13Ne的全棉经纱制造 3/l斜纹纬纱伸縮粗斜纹布。该纬纱由采用实例l所述装置制成的多芯纱线组成。该芯由 以1. OO至l. 02拉伸的1/70/34变形聚酯连续细丝绳股和以4. 0拉伸的75旦尼尔的Lastol 弹力纤维(Dow Chemical XLATM)组成。包芯纱的护层或鞘由足够的棉纤维组成，从而得到 11. 25/1 Ne的总重。以46条讳纱/英寸的比率纺织该纱线。丝光处理和整理后，最终的纱 线密度为约75X 51 ，这得到每平方码11. 5盎司的织物重量。伸长率为17% ，平均恢复率为 96%。该织物的总共混水平为93%棉/6%聚酯/1% Lastol弹力纤维。
尽管结合最具有实践性和最优选的实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解 到本发明并不局限于所公开的实施方式；与此相反，该发明意欲涵盖包含在所附权利要求 书的精神和范围内的各种变形形式和修正形式。


本发明涉及一种复合纱线，其具有至少一条弹性性能细丝和至少一条非弹性控制细丝形成的细丝芯。纤维鞘优选由纺纱短切纤维形成，其围绕所述细丝芯，优选基本上沿着该芯的全部长度围绕。所述至少一条弹性性能细丝最优选包括斯潘德克斯细丝和/或Lastol细丝。所述至少一条非弹性控制细丝最优选由聚酰胺、聚酯、聚烯烃及其混合物的变形聚合物或共聚物形成。优选地，所述纤维鞘由合成短切纤维和/或天然短切纤维形成，最优选为短切棉纤维形成。发现该弹性复合纤维特别适于作为纺织织物组成部分，尤其适于作为拉伸粗斜纹布织物的组成部分，其具有至少约95.0％的有利弹性恢复率(ASTM D3107)。