专利名称：可拉伸聚合物纤维、用于成形纤维的纺丝板及由它生产的制品的制作方法 本发明涉及一种可伸长合成聚合物纤维，包含含有热塑性弹性体聚合物的轴向芯，和多个附着在芯外周边上径向间隔分布、含有热塑性非弹性体聚合物的翼。翼聚合物或芯聚合物至少之一凸出到另一聚合物中以改善翼在芯上的固着。本发明还涉及生产此种纤维的方法和可用于成形该纤维的纺丝组件。本发明还涉及由该纤维成形的制品，包括纱线、服装等。相关技术人们希望赋予许多由合成纤维制成的产品，包括各种服装，如运动服和袜类，一定的伸长性。正如授予Ishii的美国专利4,861,660所公开的，已知有各种各样方法可用于赋予合成长丝以伸长性。在一种方法中，纤维被沿二维或三维卷曲。在另一种此类方法中，由弹性聚合物，例如，天然或合成橡胶，或者合成弹性体如聚氨酯弹性体，生产可拉伸长丝。此种类型可拉伸长丝的缺点在于，橡胶或聚氨酯弹性体长丝本身表现出非常差的耐磨和针织加工性和不良的染色性。于是，就通过用另一种类型具有满意加工性和染色性能的长丝包覆橡胶或弹性体长丝来克服橡胶或聚氨酯长丝的缺点。然而，此种包覆的弹性体长丝存在缺点。Ishii试图通过赋予由两种聚合物成形的长丝以不对称性来克服此种长丝的缺点。可是，此种纤维常常存在两种聚合物在加工期间频繁发生彼此脱离(剥离)的严重缺陷。所制成的分裂纤维具有低断裂强度，所制成的织物的透明轻薄程度差强人意，导热性差。还可参见授予Breen等人的美国专利3,017,686，文中公开由两种不同非弹性体聚合物成形的纤维，同样也存在这样的缺点。事实上，授予Tanner的美国专利3,418,200承认，在芯聚合物伸长到翼聚合物的某些条件下，事实上使由不同于芯的聚合物成形的翼部分和该翼的凸出部分比较容易从凸出部分上脱离。相比之下，人们可能希望改善长丝中两种不同聚合物之间的固着，正如美国专利3,458,390所公开的，利用机械互锁将两种高模量低弹性聚合物结合在一起。然而，这样的聚合物，以及Breen和Tanner所公开那些，由于弹性低，因此缺乏当今所追求的高伸长服装所要求的伸长和回复性能。含有两种聚合物的纤维可用美国专利3,418,200和美国专利5,344,297中公开的纺丝板纺丝。然而，这两篇专利公开的纺丝板，当多种聚合物流股在纺丝板前在进料通道内合并时常出现聚合物迁移的问题。这类问题在《聚合物科学杂志.物理辑》(Journal of PolymerScience[Physics Edition])卷13(5)p.863，1975做了描述，并且更具体和最近见诸于《国际纤维杂志》(International FiberJournal)(1998)，卷13(5)p.48，关于另外的一种具有旨在从芯上分裂下来的尖端的三叶形纤维的现有技术纺丝方法。可见，目前仍然需要一种纤维及由它制成的制品，它具有优异伸长和回复并且在加工和使用期间保持其强度，以及制造此种纤维和制品的便利方法。还需要用于两种聚合物纺丝的纺丝板，它克服了当多种聚合物流股在纺丝板前在进料通道内合并时常出现聚合物迁移的问题。发明概述现已发现，可拉伸两种聚合物纤维内的分裂(脱离或剥离)可大大减少或消除，只要这两种聚合物彼此插入，就是说，一个或多个翼的翼聚合物至少一部分凸出到芯聚合物中，或者芯聚合物的至少一部分凸出到翼聚合物中。此种现象是预料不到的，因为原来以为，在张力下，弹性体聚合物理应轻易地变形并被从与非弹性体聚合物互插的接合部拉出，特别是按照上面提到的Tanner的观点。根据上述发现，本发明提供一种可拉伸合成聚合物纤维，它包括含有热塑性弹性体聚合物的轴向芯和许多附着在芯上、含有热塑性非弹性体聚合物的翼，其中翼聚合物或芯聚合物至少之一凸出到另一聚合物中。在一种实施方案中，轴向芯包含外半径R1和内半径R2，且R1/R2大于约1.2。
在另一种实施方案中，本发明提供一种可拉伸合成聚合物纤维，它包括含有第一聚合物的轴向芯和许多附着在芯上、含有第二聚合物的翼，其中纤维具有低于约1的剥离等级以及至少约20％的煮沸后伸长。
另外，凭借本发明的纺丝组件，有可能将多组分聚合物流股直接计量送入到纺丝板中纤维成形孔的背面入口处特定点。这便消除了当多种聚合物流股在离纺丝孔相当距离就在进料通道内合并时常出现聚合物迁移的问题。
于是，本发明提供一种用于多种合成聚合物熔融挤出以生产纤维的纺丝组件，它包含计量板，包含适合用于接受第一聚合物熔体的第一组孔和适合用于接受第二聚合物熔体的第二组孔；纺丝板，与计量板对齐并接触，该纺丝板具有纺丝通孔并具有小于纺丝孔长度的约60％的锥口孔(counterbore)长度；以及纺丝板底板，它具有大于纺丝孔的孔，与纺丝板对齐并接触；其中各板对齐后使得多种聚合物喂入到计量板中，流经纺丝板和纺丝板底板从而成形为纤维。


图1是本发明纤维的断面视图，其中翼聚合物凸出到芯中。
图2是本发明纤维的断面视图，其中芯聚合物凸出到翼中。
图3是本发明纤维一种实施方案的断面视图，其中凸出的聚合物，例如，翼聚合物如同牙根似地凸出到被插入聚合物，例如，芯聚合物中。
图4是本发明纤维一种实施方案的断面视图，其中凸出的聚合物，例如，芯聚合物，凸出到被插入聚合物，例如，翼聚合物中，该插入聚合物如同花键似的。
图5是本发明纤维一种实施方案的断面视图，其中芯聚合物凸出到翼聚合物中并包括扩大的远端段和连接远端段与芯聚合物其余部分的缩颈段从而在其中形成至少一个缩颈部分。
图6是本发明纤维一种实施方案的断面视图，其中芯包围着一个或多个翼侧面的一部分，从而造成翼插入芯。
图7是可用于制造本发明纤维的工艺-设备示意图。
图8是可用于制造本发明纤维的重叠板纺丝组件侧视图。
图8A是垂直于图8所示重叠板纺丝组件看去并沿图8的线段8A-8A截取的细孔板A的平面视图。
图8B是垂直于图8所示重叠板纺丝组件看去并沿图8的线段8B-8B截取的细孔板B的平面视图。
图8C是垂直于图8所示重叠板纺丝组件看去并沿图8的线段8C-8C截取的细孔板C的平面视图。
图9显示现有技术纺丝板断面的部分剖视表达。
图9A和9B显示两种本发明纺丝板的部分剖视表达。
图10是可用于制造本发明纤维替换方案的重叠板纺丝组件侧视图。
图10A、10B和10C分别表示垂直于图10重叠板纺丝组件看去纺丝板、分配板和计量板的替换方案平面视图，它们每一个均可用于本发明纺丝组件中以制造本发明的替换方案纤维。
图11A、11B和11C分别表示垂直于图10重叠板纺丝组件看去纺丝板、分配板和计量板的另一替换方案平面视图，它们每一个均可用于本发明纺丝组件中以制造本发明的替换方案纤维。
图12是作为实例6中例子的本发明纤维断面视图。
图13是作为实例7中例子的本发明纤维断面视图。
发明详述本发明提供一种可拉伸合成聚合物纤维，大致如图1、2、3、4、5、6、11和12中的10所示。本发明纤维包括如图1和2中12所示轴向芯和如图1和2中14所示多个翼。该轴向芯包含热塑性弹性体聚合物；该翼含有附着在芯上的至少一种热塑性非弹性体聚合物。优选的是，热塑性非弹性体聚合物为可永久延伸(permanently drawable)。
本文中使用的术语“纤维”可与术语“长丝”通用。术语“纱(线)”包括单丝组成的各种纱线。术语“复丝纱”一般指二或更多根单丝组成的纱线。术语“热塑性”是指可反复地熔融-加工(例如，熔融纺丝)的聚合物。所谓“弹性体聚合物”是指一种处于不含稀释剂的单组分纤维形式的聚合物，具有超过100％的断裂伸长并且当拉伸到其长度的两倍，保持1min，然后松开时，将在松开的1min内回缩到其原来长度的不足1.5倍。本发明纤维中的弹性体聚合物可具有小于约14,000磅每平方英寸(96,500kPa)，更典型地小于约8500磅每平方英寸(58,600kPa)的挠曲模量，其中以纺成单组分纤维存在并按照ASTM标准D790挠曲性能在室温或23℃并按照基本上如此中所述的条件测定。本文中使用的术语“非弹性体聚合物”是指任何不是弹性体聚合物的聚合物。此种聚合物也可称作“低弹性”、“硬”和“高模量”的。所谓“可永久延伸”是指该聚合物具有某一屈服点，而倘若聚合物拉伸到超过这一点，它将不回复到其原来的长度。
本发明纤维，当由至少两种沿纤维全长彼此粘附的聚合物组成，每种聚合物属于不同类别，例如，聚酰胺、聚酯或聚烯烃时，就称作“双成分”纤维。如果聚合物的弹性特征之间差异足够大，以致可以采用相同类别的聚合物，则所制成的纤维是“双组分”纤维。此种双组分纤维也在本发明范围内。
按照本发明，翼聚合物与芯聚合物至少之一凸出到另一聚合物中。图1显示翼聚合物凸出到芯聚合物中；图2显示芯聚合物凸出到翼聚合物中。芯和翼聚合物的插入可通过任何能有效减少纤维分裂的方法实现。例如，在一种实施方案中，插入聚合物(例如，翼聚合物)可如同牙根似地凸出到被插聚合物(例如，芯聚合物)中从而形成许多凸起(参见图3)。在另一种实施方案中，插入聚合物(例如，芯聚合物)可凸出到被插聚合物(例如翼聚合物)中，于是插入聚合物就像个花键似的(参见图4)。花键具有基本上一致的直径。在又一种实施方案中，至少一种聚合物可具有至少一个凸出部分，即一个翼插入芯或者芯插入翼，这包括扩大的远端段和缩颈段，后者连接该远端段与至少一种聚合物的其余部分从而形成在其中的至少一个缩颈部分。图5显示芯聚合物凸出到每个翼聚合物中，并具有这样的扩大远端段16和缩颈段18。翼与芯彼此借助这样的扩大远端段和缩颈段彼此固定，即称作“机械互锁”。为便于制造和翼与芯之间更有效附着，通常优选最后提到的具有缩颈段的实施方案。其他凸出方法是本领域技术人员可以预见的。例如，如同在图6中看到的，芯可包围着一个或多个翼侧面的一部分，于是翼便插入到芯中。
本发明纤维包括轴向芯，它具有外半径和内半径(例如，“R1”和“R2”，分别如图1和2所示)。外半径是包围芯最外部分的外接圆的半径；内半径是与翼最内部分内接的圆的半径。在本发明纤维中，R1/R2一般大于约1.2。优选的是，R1/R2介于约1.3～约2.0。抗剥离能力随着该比例的降低而下降；而在较高比例时，高含量弹性体聚合物处于翼中(或者非弹性体聚合物在芯中)，会降低纤维的伸长和回复。当芯形成翼内的花键时，R1/R2趋于2。相反，在翼或芯聚合物之一不凸出到另一种聚合物中的纤维中，R1接近R2，以致翼或芯都不插入对方中。在有众多翼的情况下，某些翼的聚合物凸出到芯聚合物中，而其他翼中的聚合物又被芯聚合物插入，此时R1和R2仅当作对应于每个翼的一对来确定，如图2所示，于是R1/R2和R1’/R2’每个比值一般都大于1.2，优选介于约1.3～2.0。在另一种实施方案中，某些翼可被芯聚合物插入，而相邻的翼则不被插入，则R1和R2根据被插翼来确定；类似地，R1和R2根据插入翼来确定，若仅一部分芯被翼聚合物插入的话。各个翼可采取芯插入翼、翼插入芯以及不插入的任意组合，只要至少一个翼插入到芯中或者被芯插入即可。
本发明纤维沿其自己的纵轴扭转(捻回)，而没有显著二-或三-维卷曲特征。(在此种较高维度的卷曲中，纤维的纵轴本身呈曲折或螺旋构型；此种纤维不属于本发明范围)。本发明纤维可表征为具有基本上螺旋形的捻回和一维螺旋形捻回。“基本上螺旋形捻回”既包括完全围绕着弹性体芯盘绕的螺旋形捻回，也包括仅部分地围绕该芯盘绕的螺旋形捻回，因为据观察，纤维要达到合乎需要的伸长性能不一定要求完整360°的螺旋形捻回。基本上螺旋形捻回可以是几乎完全沿周边的基本上螺旋形捻回也可以是几乎完全不沿周边的基本上螺旋形捻回。“一维”螺旋形捻回是指，虽然纤维的翼可以为基本上螺旋形的，但纤维的轴线即便在低张力下也基本上保持直线，以此区别于具有2-或3-维卷曲的纤维。然而，具有一定波纹的纤维则在本发明范围之内。
是否存在二-和三维卷曲可根据将纤维基本拉直(抻直存在的任何非直线部分)所需要的拉伸量来判断，同时也是判断具有螺旋形捻回的纤维的径向对称性的尺度。本发明纤维可要求小于约10％伸长，更典型地小于约7％伸长，例如约4％～约6％，便可将纤维基本拉直。
本发明纤维具有基本上径向对称断面，正如特别是可从图1和2所看到的。所谓“基本上径向对称断面”是指一种断面，其中各个翼的位置和尺寸满足如下条件当纤维围绕其纵轴旋转360/n度，其中n是代表纤维的“n-重”-对称的整数时，产生与旋转前基本相同的断面。该断面就围绕着芯在尺寸、聚合物和间隔角度等方面而言基本对称。此种基本上径向对称断面提供高伸长与高均一性和没有显著程度二-或三维卷曲出乎意料的组合。此种均一性在纤维的高速加工中具有优势，例如，在通过导丝器和针织用针时，以及在制造平滑、无花点(non-“picky”)织物，特别是透明轻薄织物如袜类等方面。具有基本径向对称断面的纤维不具有自卷曲倾向，即，它们没有明显二-或三维卷曲特性。关于一般描述可参见《纺织研究杂志》(Textile ResearchJournal)1967-06，p.449。
为达到最高的断面径向对称性，芯可具有基本上圆形或规则多边形的断面，例如，如同在图1和2中看到的。所谓“基本圆形”指的是，过纤维断面中心彼此成90°交叉的两个轴的长度比不大于约1.2∶1。采用基本圆形或规则多边形芯，不同于美国专利4,861,660中的芯，可保护弹性体，避免与辊、导丝器之类接触，正如稍后在讨论翼的数目时所描述的。多个翼可围绕芯排列成任何要求的方式，例如，如图1和2那样不连续地，即，翼聚合物不构成芯上的连续壁炉台(mantel)，也不与相邻翼在芯表面相接合，例如像美国专利3,418,200的图4和5所表示的那样。翼可以具有相同或不同的尺寸，只要保持基本径向对称性。再有，每个翼可具有与其他翼不同的聚合物，同样只要基本上径向几何和聚合物组成的对称性得到维持。然而，为制造起来简单和容易达到径向对称，优选的是，各个翼具有大致相同的尺寸，并且由相同聚合物或聚合物共混物制成。还优选的是，各个翼不连续地包围着芯，以便于制造。
虽然纤维断面就围绕芯的尺寸、聚合物和角度间隔而言为基本对称，但要知道，偏离完美对称的小波动，由于诸如骤冷的不均一或聚合物熔体流动的不完美或纺丝孔的不完美，一般在纺丝过程中在所难免。应当理解，此种波动是允许的，只要它们不大到足以偏离本发明的目的，例如，通过一维螺旋形捻回提供具有要求伸长和回复，同时最大限度降低二-和三维卷曲的纤维。就是说，纤维不故意做成如美国专利4,861,660中那样的不对称。
从芯朝外凸起的翼粘附在芯上并且构成许多至少部分地包围芯的螺旋形，尤其是在经过有效加热后。这些螺旋形之间的节距在纤维受到拉伸时可能增加。本发明纤维具有多个翼，优选3～8，更优选5或6个。采用的翼的数目可根据纤维的其他特征和纤维制造及使用条件来确定。例如，当制造单丝时，可采用5或6个翼，尤其在较高拉伸比和纤维张力情况下。在此种情况下，翼间距可围绕着芯足够密，以保护弹性体使之，与采用较少翼数的情况相比，较少与辊筒、导丝器之类接触并从而较少断丝，缠辊和磨损。较高牵伸比和纤维张力的效应是将纤维压向辊筒和导丝器的力更大，从而使各个翼外展并导致弹性体芯与辊筒或导丝器相接触；因此，在高牵伸比和纤维张力的情况下优选多于2个翼。在单丝中，常常优选5或6个翼，以达到容易制造与较少芯接触之间的最佳组合。当要求复丝纱时，可采用少到二或三个翼，因为弹性体芯与辊筒或导丝器接触的可能由于其他纤维的存在而减少。
虽然优选的是，翼不连续地包围着芯以便于制造，但芯也可在其外表面包括介于翼与芯接触点之间的非弹性体聚合物皮层。皮层厚度可介于纤维芯最大半径的约0.5％～约15％。皮层可通过在芯与翼聚合物之间提供更多接触点来促进翼与芯之间的粘附，这是一项当双成分纤维中聚合物之间彼此粘附得不很好时特别有用的特性。皮层还可减少芯与辊筒、导丝器等之间的磨损性接触，尤其当纤维具有少数翼时。
本发明的多翼断面的芯和/或翼可以是实心的或者是中空或包括空洞的。在典型情况下，芯和翼都是实心的。另外，翼可具有任何形状，例如椭圆、T-、C-或S-形(例如参见图4)。有用的翼形状的例子可见诸于美国专利4,385,886。T-、C-或S-形可能有助于保护弹性体芯，使之免于接触导丝器和辊筒，正如上面所述。
总翼聚合物与芯聚合物之间的重量比可有所不同，以提供所要求的性能组合，例如，由芯提供所要求的弹性并由翼聚合物提供其他性能例如低粘着性。例如，翼与芯的重量比可采用约10/90～约70/30，优选约30/70～约40/60。当在该纤维不需要与某种伴随纱线一起使用(例如，袜类)时，为达到使用中的耐用与高伸长的结合，通常优选翼/芯重量比介于约35/65～约50/50。为达到芯与翼之间的最佳粘附，就典型而言，纤维总重量的约5wt％～约30wt％可以是非弹性体聚合物插入到芯中或者弹性芯聚合物插入到翼中。
如上面所指出的，本发明纤维的芯可由任何热塑性弹性体聚合物成形。有用弹性体的例子包括热塑性聚氨酯、热塑性聚酯弹性体、热塑性聚烯烃、热塑性聚酯酰胺弹性体和热塑性聚醚酯酰胺弹性体。
有用的热塑性聚氨酯芯弹性体包括由聚合二醇、二异氰酸酯和至少一种二醇或二胺增链剂制备的那些。优选二醇增链剂，因为由它制成的聚氨酯的熔点比用二胺增链剂制成的熔点低。可用于制备弹性体聚氨酯的聚合二醇包括聚醚二醇、聚酯二醇、聚碳酸酯二醇和它们的共聚物。此类二醇的例子包括聚(亚乙基醚)二醇、聚(四亚甲基醚)二醇、聚(四亚甲基-共聚-2-甲基-四亚甲基醚)二醇、聚(乙二醇-共聚-1，4-丁二醇的己二酸酯)二醇、聚(乙二醇-共聚-1，2-丙二醇的己二酸酯)二醇、聚(1，6-己二醇-共聚-2，2-二甲基-1，3-丙二醇的己二酸酯)、聚(3-甲基-1，5-戊二醇的己二酸酯)二醇、聚(3-甲基-1，5-戊二醇的壬酸酯)二醇、聚(2，2-二甲基-1，3-丙二醇的十二烷酸酯)二醇、聚(戊烷-1，5-碳酸酯)二醇和聚(己烷-1，6-碳酸酯)二醇。有用的二异氰酸酯包括1-异氰酸根合-4-[(4-异氰酸根合苯基)甲基]苯、1-异氰酸根合-2-[(4-异氰酸根合-苯基)甲基]苯、异佛尔酮二异氰酸酯、1，6-己烷二异氰酸酯、2，2-双(4-异氰酸根合苯基)丙烷、1，4-双(对-异氰酸根合，α，α-二甲基苄基)苯、1，1’-亚甲基双(4-异氰酸根合环己烷)以及2，4-甲苯二异氰酸酯。有用的二醇增链剂包括乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、2，2-二甲基-1，3-丙二醇、二甘醇及其混合物。优选的聚二醇是聚(四亚甲基醚)二醇、聚(四亚甲基-共聚-2-甲基-四亚甲基醚)二醇、聚(乙二醇-共聚-1，4-丁二醇的己二酸酯)二醇以及聚(2，2-二甲基-1，3-丙二醇的十二烷酸酯)二醇。1-异氰酸根合-4-[(4-异氰酸根合苯基)甲基]苯是优选的二异氰酸酯。优选的二醇增链剂是1，3-丙二醇和1，4-丁二醇。单官能链终止剂如1-丁醇之类，可加入其中以控制聚合物的分子量。
有用的热塑性聚酯弹性体包括通过聚醚二醇与低分子量二醇，例如，分子量小于约250的，与二羧酸或其二酯，例如，对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯，之间的反应制备的聚醚酯。有用的聚醚二醇包括聚(亚乙基醚)二醇、聚(四亚甲基醚)二醇、聚(四亚甲基醚-共聚-2-甲基-四亚甲基醚)二醇[由四氢呋喃与3-甲基四氢呋喃之间的共聚衍生而来]和聚(亚乙基-共聚-四亚甲基醚)二醇。有用的低分子量二醇包括乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、2，2-二甲基-1，3-丙二醇及其混合物；1，3-丙二醇和1，4-丁二醇是优选的。有用的二羧酸包括对苯二甲酸，任选地与少量间苯二甲酸，及其二酯(例如，＜20mol％)共用。
可用于制造本发明纤维的芯的有用热塑性聚酯酰胺弹性体包括美国专利3,468,975中描述的那些。例如，此类弹性体的制备所用聚酯链段可通过乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、2，2-二甲基-1，3-丙二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、1，10-癸二醇、1，4-二(羟甲基)环己烷、二甘醇或三甘醇，与丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、2-甲基己二酸、3-甲基己二酸、3，4-二甲基己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸或十二烷二酸或者它们的酯之间的反应来制备。此种聚酯酰胺中的聚酰胺链段的例子包括通过六亚甲基二胺或十二亚甲基二胺与对苯二甲酸、草酸、己二酸或癸二酸之间的反应，以及通过己内酰胺的开环聚合制备的那些。
热塑性聚醚酯酰胺弹性体如美国专利4,230,838中描述的那些，也可用于制造该纤维芯。此类弹性体例如可这样制备先用以下原料制备具有二羧酸链端的聚酰胺预聚物低分子量(例如约300～约15,000)聚己内酰胺、聚庚内酰胺、聚十二内酰胺、聚十一内酰胺、聚(11-氨基十一烷酸)、聚(12-氨基十二烷酸)、聚(己二酸1，6-己二醇酯)、聚(壬二酸1，6-己二醇酯)、聚(癸二酸1，6-己二醇酯)、聚(十一烷酸己二醇酯)、聚(十二烷酸己二醇酯)、聚(己二酸1，9-壬二醇酯)之类，与琥珀酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、对苯二甲酸、十二烷二酸等。该预聚物随后可与羟基链端的聚醚，例如，聚(四亚甲基醚)二醇、聚(四亚甲基-共聚-2-甲基四亚甲基醚)二醇、聚(亚丙基醚)二醇、聚(亚乙基醚)二醇之类起反应。
如上所述，翼可由任何非弹性体或硬聚合物成形。此类聚合物的例子包括非弹性体聚酯、聚酰胺和聚烯烃。
有用的热塑性非弹性体翼聚酯包括聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(“2G-T”)及其共聚物、聚(对苯二甲酸1，3-丙二醇酯)(“3G-T”)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(“4G-T”)和聚(2，6-萘二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸1，4-环己烷二甲醇酯)、聚(丙交酯)、聚(壬二酸乙二醇酯)、聚[2，7-萘二甲酸乙二醇酯]、聚(羟基乙酸)、聚(丁二酸乙二醇酯)、聚(α，α-二甲基丙内酯)、聚(对-羟基苯甲酸酯)、聚(羟基苯甲酸-乙二醇酯)、聚(间苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸1，4-丁二醇酯)、聚(对苯二甲酸1，6-己二醇酯)、聚(对苯二甲酸1，12-十二烷二醇酯)、聚(对苯二甲酸1，4-环己烷二甲醇酯)(反式)、聚(1，5-萘二甲酸乙二醇酯)、聚(2，6-萘二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸1，4-环己烷二甲醇酯)(顺式)以及聚(对苯二甲酸1，4-环己烷二甲醇酯)(顺式)、聚(1，5-萘二甲酸乙二醇酯)、聚(2，6-萘二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸1，4-环己烷二甲醇酯)(顺式)和聚(对苯二甲酸1，4-环己烷二甲醇酯)(反式)。
优选的非弹性体聚酯包括聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸1，3-丙二醇酯)和聚(对苯二甲酸1，4-丁二醇酯)以及它们的共聚物。当采用较高熔点聚酯如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)时，可在聚酯中加入共聚单体以便能够在较低温度下纺丝。此类共聚单体可包括4～12个碳原子的线型、环状和支化脂族二羧酸(例如，戊二酸)；对苯二甲酸以外的8～12个碳原子的芳族二羧酸(例如，间苯二甲酸)；3～8个碳原子的线型、环状和支化脂族二醇(例如，1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇和2，2-二甲基-1，3-丙二醇)；以及4～10个碳原子的脂族和芳脂族醚二醇(例如，氢醌双(2-羟乙基)醚)。共聚单体在共聚聚酯中可以约0.5～15mol％的数量存在。间苯二甲酸、戊二酸、己二酸、1，3-丙二醇和1，4-丁二醇为用于聚(对苯二甲酸乙二醇酯)的优选共聚单体，因为它们商业上易得且便宜。
翼聚酯还可包含少量其他共聚单体，只要这些共聚单体对纤维性能不具有负面影响。此类其他共聚单体包括5-磺基间苯二甲酸钠，用量例如介于约0.2～5mol％。可加入非常少量，例如约0.1～约0.5重量％，以全部组分为基准计，三官能共聚单体，例如偏苯三酸，用于控制粘度。
有用的热塑性非弹性体翼聚酰胺包括聚(己二酰己二胺)(尼龙6，6)；聚己内酰胺(尼龙6)；聚庚内酰胺(尼龙7)；尼龙10；聚(12-十二内酰胺)(尼龙12)；聚己二酰丁二胺(尼龙4，6)；聚癸二酰己二胺(尼龙6，10)；聚(十二烷二酰己二胺)(尼龙6，12)；十二烷二胺与正十二烷二酸的聚酰胺(尼龙12，12)、由双(4-氨基环己基)甲烷和十二烷二酸衍生的PACM-12聚酰胺、30％间苯二甲酸-己二铵盐与70％己二酸己二铵盐的共聚酰胺、最高30％双(对-酰氨基环己基)亚甲基与对苯二甲酸和己内酰胺的共聚酰胺、聚(4-氨基丁酸)(尼龙4)、聚(8-氨基辛酸)(尼龙8)、聚(庚二酰庚二胺)(尼龙7，7)、聚(辛二酰辛二胺)(尼龙8，8)、聚(壬二酰壬二胺)(尼龙9，9)、聚(壬二酰癸二胺)(尼龙10，9)、聚(癸二酰癸二胺)(尼龙10，10)、聚[1，10-癸烷二甲酰双(4-氨基-环己基)甲烷]、聚(己二酰间苯二甲胺)、聚(癸二酰对苯二甲胺)、聚(庚二酰2，2，2-三甲基己二胺)、聚(癸二酰哌嗪)、聚(11-氨基十一烷酸)(尼龙11)、聚间苯二甲酰己二胺、聚对苯二甲酰己二胺和聚(9-氨基壬酸)(尼龙9)、聚己内酰胺。共聚酰胺也可使用，例如，聚(己二酰己二胺-共聚-2-甲基戊二胺)，其中六亚甲基部分可占到二胺衍生部分的约75～90mol％。
有用的聚烯烃包括聚丙烯、聚乙烯、聚甲基戊烯以及一种或多种乙烯或丙烯与其他不饱和单体的共聚物和三元共聚物。例如，包含非弹性体聚丙烯翼和弹性体聚丙烯芯的纤维属于本发明范围内；此种纤维是双组分纤维。
弹性体与非弹性体聚合物的组合可包括聚醚酰胺，例如，聚醚酯酰胺弹性体芯与聚酰胺翼，以及聚醚酯弹性体芯与聚酯翼。例如，翼聚合物可包含尼龙6-6及其共聚物，例如，聚(己二酰己二胺-共聚-2-甲基戊二胺)，其中六亚甲基部分占到约80mol％，任选地混以约1％～约15wt％尼龙-12，而芯聚合物可包含具有弹性体嵌段的聚醚酯酰胺。“嵌段的聚醚酯酰胺”是指聚合物具有软链段(长链聚醚)，共价地(由酯基团)键合到硬链段(短链聚酰胺)上。类似的定义对应于嵌段聚醚酯、嵌段聚氨酯以及诸如此类。尼龙12可改善翼与芯的粘附力，尤其当芯主要由PEBAXTM3533SN(Atofina供应)构成时。另一种优选的翼聚合物可包含选自下列的非弹性体聚酯聚(对苯二甲酸乙二醇酯)及其共聚物、聚(对苯二甲酸1，3-丙二醇酯)和聚(对苯二甲酸1，4-丁二醇酯)；适合与之配合使用的弹性体芯可包含聚醚酯，后者包含选自聚(四亚甲基醚)二醇与聚(四亚甲基-共聚-2-甲基四亚甲基醚)二醇的聚醚二醇，与对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯以及选自1，3-丙二醇和1，4-丁二醇的低分子量二醇的反应产物。
弹性体聚醚酯芯也可与非弹性体聚酰胺翼配合使用，尤其当使用增粘剂时，正如本文其他地方所描述的。例如，此种纤维的翼可选自(a)聚(己二酰己二胺)及其与2-甲基戊二胺的共聚物和(b)聚己内酰胺；而此种纤维的芯可选自(a)聚醚酯酰胺和(b)聚(四亚甲基醚)二醇或聚(四亚甲基-共聚-2-甲基四亚甲基醚)二醇与对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯以及选自1，3-丙二醇和1，4-丁二醇的二醇的反应产物。
制造上面描述的聚合物的方法是技术上已知的，且可包括催化剂、助催化剂和链支化剂的采用，正如技术上已知的。
由于芯具有高弹性，故它能够吸收当纤维拉长并松弛时附着的翼导致其扭转过程中的压缩和拉伸力。这些力有可能导致翼与芯聚合物的剥离，倘若它们的附着力太弱的话。本发明任选地采用翼与芯聚合物的机械互锁来提高固着并进一步大大减少纤维加工和使用后的剥离。翼与芯之间的结合力甚至可通过翼与芯组成的选择和/或采用增强聚合物之一或二者粘附力的添加剂来提高。增粘剂可加入到每一个或某些翼中。于是每个翼可具有相对于芯的不同程度的层合。例如，其中一些翼可以制备成故意分层。此种添加剂的一例是尼龙12，例如，5wt％，以总翼聚合物为基准，即，聚(12-十二内酰胺)，亦称作“12”或“N12”，由Atofina按商品名Rilsan“AMNO”市售供应。还有，马来酐衍生物(例如，Bynel?CXA，杜邦公司的一种注册商标，或Lotader?乙烯/丙烯酸酯/马来酐三元共聚物，由Atofina供应)也可用来改性聚醚酰胺弹性体，以改善其对聚酰胺的粘附力。
作为另一个例子，热塑性线型酚醛树脂，例如，HRJ12700(Schenectady International)，数均分子量介于约400～约5000，可加入到弹性体(共)聚醚酯芯中以改善其与(共)聚酰胺翼的粘附力。线型酚醛树脂的用量应介于1～20wt％，更优选2～10wt％。可用于本发明的线型酚醛树脂的例子包括但不限于，苯酚-甲醛、间苯二酚-甲醛、对丁基苯酚-甲醛、对乙基苯酚甲醛、对己基苯酚-甲醛、对丙基苯酚-甲醛、对戊基苯酚-甲醛、对辛基苯酚-甲醛、对庚基苯酚-甲醛、对壬基苯酚-甲醛、双酚-A-甲醛、萘酚甲醛和松香(特别是部分马来酸化的松香)的烷基-(例如，叔丁基-)苯酚改性的酯(例如，季戊四醇酯)。参见批准的美国专利申请序列号09/384,605，申请日1999-08-27，关于改进共聚聚酯弹性体与聚酰胺之间粘附力的技术的以马来酐(“MA”)官能化的聚酯也可用作增粘添加剂。例如，聚(对苯二甲酸丁二醇酯)(“PBT”)可通过在双螺杆挤塑机中的自由基接枝来达到用MA的官能化，参见J.M.Bhattacharya，《PolymerInternational(2000-08)，498，pp.860～866，文中还报道，生成少数重量百分数的PBT-接枝-MA作为分别由聚(对苯二甲酸丁二醇酯)与尼龙66和聚(对苯二甲酸乙二醇酯)与尼龙66组成的二元共混物的相容剂的应用。例如，此种添加剂可用来更牢固地将本发明纤维的(共)聚酰胺翼粘附到(共)聚醚酯芯上。
本发明中使用的聚合物和制成的纤维、纱线和制品可包含传统添加剂，可在聚合过程期间加入，或者加入到制成的聚合物或制品中，并可对改善聚合物或纤维的性能做出贡献。这些添加剂的例子包括抗静电剂、抗氧化剂、抗微生物剂、耐焰剂、染料、光稳定剂、聚合催化剂和各种助剂、增粘剂、去光剂(delustrants)如二氧化钛、消光剂(matting agents)和有机磷酸酯。
其他可施加到纤维上的添加剂，例如在纺丝期间和/或牵伸过程中，包括抗静电剂、滑爽剂、增粘剂、亲水剂、抗氧化剂、抗微生物剂、耐焰剂、润滑剂和它们的组合。另外，这些附加添加剂可在方法的各种不同步骤期间加入，正如技术上已知的那样。
虽然上面的描述集中在当纤维具有基本径向对称断面时的优点，但此种对称，尽管常常是希望的，在以下情况下却不是本发明实施方案所要求的(a)可拉伸合成聚合物纤维具有低于约1的剥离等级和至少约20％煮沸后收缩；(b)可拉伸合成聚合物纤维具有至少约20％煮沸后收缩且要求小于约10％伸长便可基本拉直纤维；(c)可拉伸合成聚合物纤维包含含有弹性体聚合物的轴向芯以及多个附着在芯上的含有非弹性体聚合物的翼，其中芯在其外表面包括在翼与芯接触点之间的非弹性体聚合物的皮层；(d)可拉伸合成聚合物纤维包含含有弹性体聚合物的轴向芯以及多个附着在芯上的含有非弹性体聚合物的翼，其中芯具有基本圆形或规则多边形断面；或者(e)可拉伸合成聚合物纤维包含含有弹性体聚合物的轴向芯以及多个附着在芯上的含有非弹性体聚合物的翼，其中至少一个翼具有T、C或S形状。
本发明纤维可呈连续长丝形式(复丝纱或单丝)或者短纤维(包括，例如，纤维束或短纤维纺制纱)。本发明的牵伸纤维可具有约1.5～约60的单丝旦数(约1.7～67分特)。典型的本发明具有聚酰胺翼的全牵伸纤维具有约1.5～3.0g/dtex(克/分特)的强度；而具有聚酯翼的纤维，则具有约1～2.5g/dtex，具体随翼/芯比而定。制成的本发明纤维的煮沸后伸长至少为约20％。为达到由本发明纤维制成的织物具有较大伸长和回复，纤维可具有至少约45％的煮沸后伸长。
当制造包含多根纤维的纱线时，纤维可具有任何要求的纤维支数和任何要求的单丝旦数(dpf)，并且弹性体与非弹性体聚合物的比例可从一根纤维到另一根彼此不同。复丝纱可包含许多不同纤维，例如，2～100根纤维。另外，包含本发明纤维的纱线可具有某一范围的单纤维线密度并且也可包含非本发明的纤维。
本发明合成聚合物纤维可按照已知方式制成织物，包括采用机织、经编、纬编(包括圆机)针织，或者袜类针织。此种织物具有优异伸长和回复能力。该纤维可用于纺织品和织物，例如，装饰织物，以及服装(包括女性内衣和袜类)，以制成服装的全部或一部分，包括狭幅织物(花边)。服装，例如，采用本发明纤维和纱线制造的袜类和织物，据发现平滑、质轻并且非常均一(“无花点”)，具备优良伸长和回复性能。
另外，按照本发明，提供一种用于纺制连续聚合物纤维的熔融纺丝方法。该方法将结合着图7加以描述，该图是可用于制造本发明纤维的设备示意图。然而，要知道，其他设备也可使用。本发明方法包括让包含弹性体聚合物的熔体穿过纺丝板成形为多根可拉伸合成聚合物纤维，它们包括含有弹性体聚合物的轴向芯和多个附着在芯上并含有非弹性体聚合物的翼。参见图7，热塑性硬聚合物进料(未画出)从20引入到重叠板纺丝组件35中，同时热塑性弹性体聚合物进料(未画出)从22引入到纺丝组件30中。预结合和后结合纺丝板组件均可采用。两种聚合物从具有设计成产生要求断面的纺丝孔的重叠板纺丝组件35中以未牵伸丝40的形式挤出。本发明方法还包括在丝束离开纺丝板之后将它们骤冷以便使纤维冷却，以任何已知的方式，例如借助图7中的冷空气50。任何合适的骤冷方法均可采用，例如侧吹风或径向流动风。
丝束任选地采用已知技术以整理剂如硅油，任选地辅以硬脂酸镁，在图7所示的上油辊60处进行处理。骤冷后，这些丝束接着进行牵伸，以使它们表现出至少约20％煮沸后伸长。丝束可在至少一个牵伸步骤中接受牵伸，例如在喂丝辊80(它可以150～1000m/min运转)和牵伸辊90之间，如图7示意地表示的，结果形成牵伸丝100。牵伸步骤可与纺丝偶联，从而制造出全牵伸纱，或者，若要求部分取向纱的话，按照分开进行的方法，纺丝与牵伸之间有一定时间延迟。牵伸也可在长丝卷绕成经纱的同时完成；即本领域技术人员所谓的“牵伸整经”。可赋予丝束任何要求的牵伸比(只要不因断丝而影响加工的进行)；例如，全取向纱可通过约3.0～4.5倍的牵伸比制成；部分取向纱通过约1.2～3.0倍的牵伸比制成。这里，牵伸比是牵伸辊90的圆周速度除以喂丝辊80的圆周速度。牵伸可在约15～100℃，典型值约15～40℃进行。
牵伸丝100任选地可部分地松弛，例如在图7中110处借助水蒸汽。任何程度热松弛皆可在纺丝期间实施。松弛得越多，长丝的弹性越大，在下游操作中的收缩越少。经如下所述松弛之后的最终牵伸丝可具有至少约20％煮沸后伸长。优选令刚纺出的丝束热松弛约1～35％，以牵伸丝长度为基准，然后再将其卷绕起来，以使它能够当作典型硬纱操作。
该骤冷、牵伸并任选地松弛过的长丝，随后可在图7的卷绕机130处以200～约3500m/min，最高4000m/min的速度卷绕收集。或者，倘若纺制并骤冷的是复丝，则纤维可集束并任选地接受交络处理，然后再在卷绕机130上以例如最高4000m/min，例如以约200～约3500m/min的速度范围卷绕。单丝与复丝纱可在图7的卷绕机130上按照相同方式卷绕。在复丝纺出并骤冷之后，丝束可集束并任选地交络处理，然后再按照本技术领域的通常做法卷绕。
牵伸后的任何时刻，双成分长丝可在完全松弛的状态下进行干-或湿-热处理，以发展出所要求的伸长和回复性能。此种松弛可在长丝生产期间完成，例如在上面描述的松弛步骤期间，或者在长丝已经结合到纱线或织物中以后，例如，在煮练、染色之类的处理期间。以纤维或纱线形式的热处理可采用，例如，热辊或热箱或喷射-网(jet-screen)膨化步骤来实施。优选的是，此种松弛热处理能够在纤维处于纱线或织物中以后实施，以使得在此之前它可以像非弹性体纤维一样加工；然而，希望的话，它也可以先热处理并完全松弛，接着以高伸长纤维形式卷绕。为使最终织物达到较大均一性，纤维可均一地热处理和松弛。热处理/松弛温度可介于约80℃～约120℃，若加热介质为干燥空气的话；约75℃～约100℃，当加热介质是热水时；以及约101℃～约115℃，当加热介质是超计大气压压力水蒸汽时(例如，在压热釜中)。温度不足可能导致很少或没有热处理效果，而温度过高，又会使弹性体芯聚合物熔融。热处理/松弛步骤通常可在数秒钟内完成。
如上所述，纺丝孔具有对应于本发明纤维要求断面的式样，如上所述，或者适合产生其他双成分或双组分纤维。纺丝孔可采用任何合适的方法切割，例如，采用激光打孔，正如美国专利5,168,143中所述，钻孔，电火花加工(EDM)和冲孔，正如本技术领域已知的。纺丝孔可利用激光束切割，以达到对本发明纤维断面对称性的良好控制。纺丝孔可具有任何适当尺寸并可切割成连续(预结合)或不连续(后结合)的。不连续纺丝孔可通过沿某种图案钻出许多小孔来获得，该图案将容许聚合物在纺丝板面以下合并并形成本发明的多翼断面。
例如，本发明长丝可采用如图8、8A、8B和8C中所示预结合纺丝组件制造。在图8中，给出如图7所示的重叠板纺丝组件的侧视图，聚合物沿着箭头F的方向流动。纺丝组件中的第一板是包含聚合物熔体池并具有传统式样的板D。板D坐落在计量板C(断面图如图8C所示)上，后者又坐落在任选的分配板B(断面图如图8B所示)上，后者又坐落在纺丝板A(断面图如图8A所示)上，后者由纺丝组件底板E支撑。计量板C与计量板底下的分配板B对齐并接触；分配板在纺丝板A上面并与之对齐和接触；纺丝板A虽开有细小通孔但缺乏实质性锥口孔；纺丝板又与纺丝板底板(E)对齐并接触，后者的孔大于纺丝孔。对齐的情况是这样的，喂入到计量板C中的聚合物可穿过分配板B、纺丝板A和纺丝板底板E，从而形成纤维。熔体汇集板D，是一种常规板，用于给计量板供料。聚合物熔体汇集板D和纺丝组件底板E的厚度和刚度足够大，以致它们可牢度地彼此相对地压紧，从而防止聚合物从纺丝组件的重叠板之间泄漏。板A、B和C足够薄，因此这些细孔可用激光方法切割。优选的是，纺丝组件底板(E)中的孔为喇叭形，例如呈约45°～60°锥角，以便让初生纤维不接触其孔边缘。还优选的是，当要求聚合物预结合时，不同的聚合物可在纤维成形之前彼此接触(预结合)小于约0.30cm，一般小于0.15cm，以便计量板C、任选的分配板D和纺丝板的式样E所预期的断面形状能更精确地表现在纤维中。纤维断面的更精确的规定也可借助于按照美国专利5,168,143所描述的板中开孔方法来实现，其中，来自固态激光器的多模式光束被还原为基本单模式光束(例如，TM00模式)并聚焦在直径小于100μm的点和金属板上方0.2～0.3mm处。产生的熔融金属由与激光束同轴流动的带压流体从金属板下表面赶出。最上面的分配板顶面到纺丝板面的距离可缩短到小于约0.30cm。
为制造具有任何数目对称分布翼聚合物部分的丝，在每一块板中将采用相同数目对称排列的细孔。例如，在图8A中，纺丝板A被表示为在垂直于图7重叠板纺丝组件的平面内的视图。图8A中的板A由6个与中心圆纺丝孔142相连、对称排列的翼纺丝孔140组成。每个翼纺丝孔140可具有不同宽度144和146。图8B表示出互补的分配板B，它具有的分配孔150从孔端152到连接分配孔与中心圆孔156的任选狭缝154之间呈锥形。图8C表示计量板C，包括用于翼聚合物的计量孔160和用于芯聚合物的中心计量孔162。聚合物熔体汇集板D可具有本技术领域已知的任何传统式样。纺丝组件底板E具有通孔，这些孔足够大并且朝外渐扩(例如沿45～60°)以便远离新生丝束的路径，使得丝束不触及孔壁，如图7和8中侧视图所示。重叠板纺丝组件，纺丝板A～D彼此对齐，使得芯聚合物从聚合物熔体汇集板D，穿过计量板C的中心计量孔162并穿过6个小纺丝孔164，穿过分配板B的中心圆纺丝孔156，穿过纺丝板A的中心圆纺丝孔142并经过纺丝组件底板E的大喇叭口孔流出。与此同时，翼聚合物从聚合物熔体汇集板D穿过计量板C的翼聚合物计量孔160，穿过分配板B的分配孔150(其中若存在任选的狭缝154，于是这两种聚合物在此首次彼此接触)，穿过纺丝板A的翼聚合物纺丝孔140，并最后经过纺丝组件底板E中的孔流出。
本发明纺丝组件可用于多种合成聚合物的熔融挤出以生产纤维。在本发明的纺丝组件中，聚合物可直接喂入到纺丝孔中，因为纺丝板没有实质的锥口孔(a substantial counterbort)。所谓没有实质的锥口孔是指，任何存在的锥口孔的长度(包括连接大量纺丝孔的任何凹陷部分)皆小于纺丝孔长度的约60％，优选小于约40％。参见图9A，图中表示现有技术纺丝板的断面；以及图9B和C，图中表示本发明纺丝板的断面。多组分聚合物流股从纺丝板的成纤纺丝孔背面入口直接计量进入特定点，消除了多个聚合物流股在距离进入纺丝孔尚有相当一段时间(或距离)就在进料通道内合并时，正如一般情况那样，所出现的聚合物迁移问题。
可能有用的是，将两块板的功能合并到一块中，具体做法可采用在单一一块板的一面或两面上做成凹槽，并借助适当的通孔连接凹槽。例如，可在纺丝板的上游侧切割出凹陷、沟槽和下沉(例如，采用电火花加工)，并让它们起到分配通道、浅沟、非实质性锥口孔等作用。
各种各样包含二或更多种聚合物的纤维可利用本发明纺丝组件制成。例如，本文没有公开和/或要求保护的其他双成分纤维和双组分纤维也可以这样制造，包括美国专利4,861,660、3,458,390和3,671,379中公开的断面。制成的纤维断面例如可以是并列、偏心皮芯、同心皮芯、翼-和-芯、翼-和-皮-和-芯以及诸如此类。另外，本发明纺丝组件还可用来纺制可分裂或非-可分裂纤维。
本发明纺丝组件可经过修改以获得不同的多翼纤维，例如，改变细孔腿数目以获得不同的要求翼数目，根据需要改变狭缝尺寸以改变几何参数生产出不同单丝旦数或纱线支数，或者按照各种不同合成聚合物的使用要求来改变。例如，在图10的实施方案中表示出一种用于制造三翼纤维的较薄纺丝组件，正如下面实例7中的例子那样。在图10A中，纺丝板为0.015英寸(0.038cm)厚并具有采用本文所公开的激光方法贯通不锈钢板全部厚度加工出来的细孔，呈三个直线翼140形式，各自具有两个宽度(分别具有长度144和146)并围绕对称中心相隔120°对称地排列；纺丝孔上方没有锥口孔。每个翼140从其尖端到直径0.012英寸(0.030cm)且中心与对称中心重合的中心圆形纺丝孔142的圆周为0.040英寸(0.102cm)。下面看图10B，0.010英寸(0.025cm)厚的分配板B同轴地从纺丝板A的上方对齐，使得每隔一个分配板B的翼纺丝孔150与纺丝板A的翼140对齐；分配板B的每个翼纺丝孔150为从其尖端到对称中心0.1375英寸(0.349cm)长。计量板C(图10C)为0.010(0.025cm)英寸厚，并具有0.025英寸(0.064cm)直径的孔160，0.015英寸(0.038cm)直径的孔162，以及0.010英寸(0.025cm)直径的中心孔164。板C与分配板B对齐，以使得在使用中，翼聚合物由熔体汇集板D(参见图10)供料给孔160，同时芯聚合物喂入分配板C的孔162和164，继而由板B分配给板A形成纤维，其中翼插入芯。在纺丝板A中不存在锥口孔，且板A、B和C的总厚度仅为约0.035英寸(0.089cm)。
在另一种纺丝组件实施方案中，未使用纺丝组件底板E(参见图8)。这是下面实例8中的例子。在图11A中，纺丝板A是0.3125英寸(0.794cm)厚，且每个纺丝孔具有0.100英寸(0.254cm)直径的锥口孔和锥口孔底部的0.015英寸(0.038cm)长毛细孔。如图11A所示，纺丝板A中的每个纺丝孔具有六个直线形翼纺丝孔170，每个翼孔的长轴中心线过对称中心且从其尖端到中心圆孔172的圆周的长度为0.035英寸(0.089cm)。从每个翼尖端到0.015英寸(0.038cm)处的长度174为0.004英寸(0.010英寸)宽；长度176为0.020英寸(0.051cm)长和0.0028英寸(0.007cm)宽。每个翼的尖端切割成半径为尖端宽度一半的圆头。分配板B(参见图11B)为0.015英寸(0.038cm)厚并具有六个翼孔，每个翼孔在纺丝板A中的对应锥口孔上方对中地布置且其取向保证板B中的每个翼孔与板A中的翼孔对齐。板B中的每个翼孔150为0.060英寸(0.152cm)长和0.020英寸(0.051cm)宽，且其尖端为半径0.010英寸(0.025cm)的圆头。板B中的中心孔152为0.100英寸(0.254cm)直径。计量板C(参见图11C)也是0.015英寸(0.038cm)厚。在板C中，孔160的直径为0.008英寸(0.020cm)并且距中心孔162的圆心为0.100英寸(0.254cm)，它联通板B和A的中心孔并形成纤维芯。非弹性体翼聚合物喂入到板C中的孔160并流过板B和A的翼孔从而形成纤维的翼。翼与芯聚合物在分配板B顶部首次接触，即在纤维挤出的纺丝板A板面的上方0.328英寸(0.833cm)处，为0.080英寸(0.203cm)直径。板C与板B对齐，使得板C的六个孔160位于板B的翼孔150中心线上方。这些板对齐后使得喂入到板C的孔162中的弹性体芯聚合物穿过中心流过。
本发明将利用下列非限定性实施例来说明。下面的试验方法曾在试验方法术语煮沸后伸长，在技术上与以下术语通用“％伸长(伸长百分数)”、“可回复伸长”、“可回复收缩”和“潜在卷曲”。术语“不可回复收缩”与以下术语通用“％收缩”、“表观收缩”和“绝对收缩”。
实施1A、B、C和D中制备的纤维的伸长性能(煮沸后伸长、煮沸后收缩和煮沸后伸长回复)按如下方法测定。5000旦(5550dtex(分特))的绞纱卷绕在54英寸(137cm)纱框上。成圈的绞纱两侧都包括在总旦数中。分别量取2g重物(长度CB)和1000g重物(0.2g/旦)(长度LB)下的初始绞纱长度。绞纱被置于95℃水中处理30分(“煮沸”)，测定2g重物(长度CA初始)和1000g重物(长度LA初始)下的初始(煮沸后)长度。测定了1000g重物下的长度之后，再测定30秒后(长度CA30s)和2小时后(长度CA2h)2g重物下的长度。煮沸后收缩按照100×(LB-LA)/LB来计算。煮沸后伸长百分率按照100×(LA-CA@30s)/CA@30s算出。煮沸后回复按照100×(LA-CA2h)/(LA-CA初始)算出。
按以下程序进行20％和35％可用伸长(available stretch)下的卸载力试验。制备煮沸后的5000(5550分特)总旦数双成分纤维绞纱。成圈绞纱的两侧都包括在总旦数中。Instron抗张试验机(Canton，MA)在21℃和65％相对湿度条件下使用。将绞纱放在试验机夹具中、二夹具之间隔距3英寸(76mm)。试验机完成3次“拉伸-并-松弛(加载-并-卸载)”的周期，每个加载周期具有最大500g力(0.2克/旦)，然后测定第三次卸载周期的力。测定在第三卸载周期的20％和35％可用伸长时的有效旦数(也就是，试验伸长状态下的实际线密度)。“20％和35％可用伸长”是指，该绞纱在第三周期中已从500g力分别松弛了20％和35％。记录20％和35％可用伸长下的卸载力，以“毫克/(有效)旦”为单位。
纤维的翼与芯的剥离(脱离)是这样测定的，首先在1.25m纱框上卷绕5000旦(5550分特)绞纱(绞纱尺寸包括所成圈的两侧)。绞纱在压热釜中、102℃水蒸汽条件下处理30min。从绞纱中选择20cm长度单根纤维并对折一次。所形成的圈的丝头用胶粘带在下边粘贴在一起，粘贴好的丝圈垂直悬挂在钩子上。1克/旦(25旦的丝圈悬挂50g)的重物被固定在丝圈的下(胶粘带粘贴的)端。抬起重物至丝圈变松，然后再缓慢放下以拉伸丝圈，直至施加上全部重量。经过10个这样的周期之后，在放大的情况下查看丝圈的剥离情况并评级。3个样品按如下评级0＝无翼/可见芯沿纤维剥离1＝在一个或多个结的拐弯处观察到轻微剥离2＝在纤维抵住悬吊钩子摩擦处观察到剥离3＝开始出现剥离(呈小圈，以及仅在少数点处)4＝小毛圈，表明沿整个纤维剥离
5＝大范围剥离(沿纤维全长到处是大圈)将3个样品的结果平均。
测定R1和R2在纤维断面的显微照片上做出两个圆，一个圆(R1)是包围芯聚合物的大致最外范围的外接圆，另一个圆(R2)是翼聚合物部分的大致最内程度的内接圆。
实施例实例1每根牵伸纤维具有26旦(28.6分特)的线密度并基本上径向对称。煮沸后性能见表1。
实例1A(对比例)采用如图7所示设备和图8所示的重叠板纺丝组件纺出双成分纤维。即将形成纤维芯的第一聚合物从图7的20引入到纺丝过滤组件30。芯聚合物是聚醚酯酰胺(PEBAXTM3533SN，Atofina供应)并按体积计量加入以形成占每根纤维的51wt％的芯。从图7的22，熔融尼龙共聚物引入到纺丝过滤组件30中。形成六个翼的尼龙共聚物是聚(己二酰1，6-己二胺-共聚-2-甲基-1，5-戊二胺)，其中六亚甲基部分以80mol％二胺衍生部分的形式存在。没有明显的芯插入翼或翼插入芯(R1/R2＝1.09)。
预结合纺丝组件由A～E的重叠板组成，其侧视图如图8所示。纺丝孔贯通0.015英寸(0.038cm)厚不锈钢纺丝板A切割而成，成为围绕对称中心以60°对称排列的6个翼，方法按美国专利5,168,143所述。如图8A所示，每个翼纺丝孔140为直线孔，其长轴中心线穿过对称中心并具有从尖端到中心圆纺丝孔142(直径0.012英寸
)圆周0.049英寸(0.124cm)的长度，中心圆纺丝孔半径的原点与对称中心为同一点。纺丝孔的进口没有锥口孔。从尖端起到0.027英寸(0.069cm)这段翼长度144的宽度为0.0042英寸(0.0107cm)；其余0.022英寸(0.056cm)的长度146的宽度是0.0032英寸(0.0081cm)。每个翼在尖端切割成半径为半宽度的圆。0.015英寸(0.038cm)厚的分配板B(图8B)与纺丝板A(图8A)对齐，使得其分配孔与纺丝板A中的纺丝孔相适配。板B的六个翼纺丝孔150为0.094英寸(0.239cm)长和0.020英寸(0.051cm)宽，并且其翼尖制成半径为其宽度一半的圆头。如图8B所示，分配板B的六个翼纺丝孔150每一个渐缩至圆形(0.006英寸
直径)开口端，然后以0.013英寸(0.033cm)长和0.0018英寸(0.0046cm)长的狭缝154形式延伸至中心孔156。中心孔156在该板中的直径是0.0125英寸(0.032cm)。狭缝154连接中心孔与每个翼分配孔的一端。计量板C为0.010英寸(0.025cm)厚(参见图8C)。每计量孔对中地布置在分配板B翼长轴中心线上方或者在对称中心的上方。中心计量孔162和每个翼的一个孔160直径都是0.010英寸(0.025cm)；孔160的中心距离孔162的中心0.120英寸(0.305cm)。向中心计量孔喂入的是过滤的熔融弹性体聚合物，它来自传统熔体汇集板D(参见图7)并形成最终纤维内的芯要素。板C的外面6个计量孔160喂入的是非弹性体聚合物，来自熔体汇集板D，将成为聚合物翼。纺丝组件底板E(参见图8)中的大孔(典型地，0.1875英寸(0.4763cm)直径)，与纺丝板A中的纺丝孔对齐并以45°锥角渐扩。纺丝板A、分配板B和计量板C被夹在熔体汇集板D与纺丝组件底板E之间，如图8所示。就典型而言，板E为0.2～0.5英寸(0.4～1.3cm)厚；板D为0.02～0.03英寸(0.05～0.08cm)厚。
纺丝板A中没有锥口孔，且板A、B和C的合并厚度仅为约0.040英寸(0.102cm)。翼与芯聚合物刚好在分配板B上方首次彼此接触，使得它们在纤维成形前约0.076cm(0.038cm分配板+0.038cm纺丝板)彼此预结合。
初生的单丝40(参见图7)在流动空气50的作用下冷却至固化，并在60处施涂约5wt％(以纤维为基准)包含硅油和硬脂酸金属盐的整理剂。纤维继续前进到喂丝辊80与牵伸辊90之间的牵伸区，其中在每个辊上各缠绕几圈。牵伸辊90的速度是喂丝辊80的4倍(后者的速度是350m/min)，以达到4倍的牵伸比。随后，纤维在腔110内接受6psi(0.87kPa)水蒸汽的处理；卷绕机130以比牵伸对辊90低20％的速度运转，以便使纤维得到部分(20％)松弛，借此减少最终纤维的收缩。牵伸并部分松弛的纤维120在卷绕机130上卷绕并具有26旦(29分特)的线密度。
实例1B(对比例)按照基本上如同实例1A那样纺制具有6个由聚(己二酰1，6-己二胺-共聚-2-甲基戊二胺)构成的翼的纤维，其中六亚甲基部分以80mol％的数量存在，芯由PEBAXTM3533SN构成，所不同的是在翼聚合物中加入了5wt％，以总翼聚合物为基准，尼龙12[聚(十二内酰胺)“N12”](Rilsan?AMNO，由Atofina供应)以助于翼与芯的附着。翼/芯重量比是48/52；R1/R2是1.05。
实例1C(本发明)按照类似于实例1A的方法制备一种具有6个由聚(己二酰1，6-己二胺-共聚-2-甲基戊二胺)(20mol％2-甲基五亚甲基部分，基于二胺衍生的部分)构成的翼和PEBAXTM3533SN芯(挠曲模量2800psi(19,300kPa))的纤维，所不同的是计量板C具有另一组孔164(如图8C所示)，每个翼一个在翼中心线上，每孔0.005英寸(0.013cm)直径，距孔的对称中心0.0475英寸(0.121cm)。向这些附加孔和中心孔中喂入的是来自同一熔体池的熔融聚合物，以形成芯和在翼内的“凸出芯”要素。结果，翼被芯聚合物插入(R1/R2＝1.6，根据类似制备的纤维的比例估计)，从而改善了翼与芯的附着。纤维断面基本如图2所示。
实例1D(本发明)纤维基本上如实例1C那样纺丝，但在翼中加入5wt％尼龙12[聚(十二内酰胺)](Rilsan?AMNO)内聚添加剂。纤维的翼部分被芯聚合物插入(R1/R2＝1.5)，改善了翼与芯的附着。纤维断面基本上如图2所示。
表1

这些数据显示该纤维非常适合袜类和服装的应用。纤维在翼与芯的附着牢度上的超卓表现反映在剥离数据上。本发明纤维可具有低于约1.0的剥离等级。另外，该数据还显示诸如N12之类增粘剂在翼聚合物中的使用是有利的。
实例2A一种本发明由三根丝组成的双成分纱线基本上按照实例1D那样纺丝。区别在于，每块板具有5个每隔72°对称排列的用于翼聚合物的孔，因此每根纤维具有5个翼。5个翼中的聚合物为95wt％聚己内酰胺(3.14IV，由杜邦(巴西)制造并提供)与5wt％尼龙12添加剂。翼/芯比如表2A所示改变。整理剂是椰子油、季铵、水和非离子表面活性剂的混合物，施涂量2wt％，以纤维为基准。喂丝辊速度为420m/min；牵伸纤维在卷绕前接受15％松弛处理。断面基本如图2所示；R1/R2为约1.4，牵伸纤维是23旦(25分特)。
改变翼/芯比，按如上所述测定煮沸后伸长百分数。
表2A

表2A的结果表明，在本实例的纤维中，翼/芯重量比小于约50/50时，获得较高煮沸后伸长，这在本发明纤维不与伴随纤维使用的情况下是优选的。更低的翼/芯比(例如约20/80～约40/60)通常优选在有伴随纤维与本发明纤维配合使用时采用，以提高组合纱中的回复力。
实例2B针对袜子耐久牢度、透明轻薄性和伸长随翼的总线密度(旦，分特)的变化进行了评估。来自实例2A的纤维针织成袜子。没使用其他纤维。纤维的总旦数和翼-芯体积比做了改变。一组评判员对袜子的如下方面做了评定a)基于耐磨寿命的牢度，b)透明轻薄美学品质(以10旦莱卡(LYCRATM)氨纶用5根、共7旦(8分特)尼龙6-6的纤维包覆的部分纱按类似方法编织成的袜子作为参照标准)，以及c)煮沸后伸长百分数。若超过7日，则牢度评定为可接受；若与参照标准相等，则透明轻薄定为可接受；若介于40～120％并且杜绝了袜子的局部拱胀和灯笼裤状(“ride-down”)，则伸长百分数认为可接受。在表2B中，标星号(*)和黑体的数字标出，根据这三项指标优选的纤度(分特)和翼/芯比。表中所载数字是每种纤维的翼的总分特数。
表2B

随着总分特数超过约33，袜子的透明轻薄性下降。随着总分特数下降到约22以下以及翼总分特数下降到约11以下，牢度开始下降。随着翼/芯重量比超过约50/50，伸长百分数开始下降(如前面在实例2A中所示)。
根据试验的结果可得出以下结论，本发明优选的双成分纤维可具有介于约22～33分特的总线密度，至少约11的翼部分总分特数，介于35/65～50/50的翼与芯的重量比。
实例3A一种本发明双成分纤维基本上按照实例2A所述纺丝，不同的是，施加4wt％(以纤维为基准)聚硅氧烷为基础的整理剂(如美国专利4,999,120所述)以替代实例2A的整理剂，纤维在卷绕前松弛20％，以及松弛步骤期间所用水蒸汽为3psi(20.7kPa)。翼/芯/凸出芯重量比是38/53/9，R1/R2为约1.4。图5是纤维的断面显微照片，它是32旦(36分特，刚刚纺出)并具有108％煮沸后伸长，24％煮沸后收缩和92％煮沸后回复。
实例3B用实例3A的纤维在按照每横列典型配置的机械双层包覆氨纶腿组织用商业针织机上编织成袜子毛坯。机器是MATEC HSE4.5，在大腿区域以约700rpm，而在踝部以800rpm编织并按尺寸F配置。每条腿毛坯编织约2min。腿部纱按通常硬纱采取的方式喂入机器不使用电子松紧调节器。管状毛坯通过在大气压压力下转鼓水蒸汽汽蒸30min完成后加工。随后，服装采用标准工业自动化压热釜袜板热定形设备在102℃热定形4s，随后在95℃干燥30s。热定形的织物长度选择得尽可能小同时又保持织物没有褶皱。服装采用标准酸性染料在98℃染色45min，并采用同样尺寸的袜板和条件进行后热定形。
获得的织物具有3.38×10-4w/cm-℃的出乎意料高的导热率。
实例4一种本发明三根丝的双成分纱用聚酯翼和聚醚酯芯在如图7所示设备上制备。纤维4A的芯聚合物是HYTREL?3078聚醚酯弹性体(杜邦公司的商品名；挠曲模量4000psi(27,600kPa)。实例4B和实例4C的纤维的芯聚合物是一种聚醚酯弹性体，具有聚(四亚甲基-共聚-2-甲基四亚甲基醚)二醇软嵌段和对苯二甲酸1，4-丁二醇酯(4G-T)硬嵌段，基本如美国专利4,906,721所述那样制备。3-甲基四氢呋喃在共聚醚二醇中的加入量是9mol％，二醇的数均分子量是2750，且4G-T与共聚醚二醇的摩尔比是4.6∶1。在表4中，该聚合物被标为“2MePO4G4G-T”。实例4A和4B的纤维中的翼聚合物是聚(对苯二甲酸1，4-丁二醇酯)(4G-T，Crastin?6129；杜邦公司的商品名；挠曲模量350,000psi(2.4百万kPa))，在纤维4C中，它是聚(对苯二甲酸1，3-丙二醇酯)(3G-T)。3G-T是由1，3-丙二醇与对苯二甲酸二甲酯在二容器方法中以60ppm(以聚合物为基准)四异丙基钛，Tyzor?TPT(杜邦公司的商品名)为催化剂制备的。在酯交换容器中，185℃下，熔融DMT加入到3G和催化剂中，然后在不断移出甲醇的同时温度升高至210℃。获得的中间产物转移到缩聚容器中，在此，压力降低到1mbar(10.2kg/cm2)，温度升高到255℃。当达到要求的熔体粘度时，提高压力，然后，聚合物挤出、冷却和切成切片。切片在操作于212℃的转鼓干燥机中以固相形式进一步聚合到1.04dl/g的特性粘度。本实例的每种纤维使用的纺丝组件和纺丝条件基本与实例2A相同，不同的是，在翼中不加聚合物添加剂，翼是整个纤维的40wt％，施加了4wt％(以纤维为基准)实例3A中描述的整理剂，纤维在卷绕前借助3psi压力(20