双组合弹性纤维复合材料及弹性复丝纤维论文和设计-郑元隆

全文摘要

一种双组合弹性纤维复合材料，线密度为20～50丹尼，延伸性为300～600％，拉伸至400％后，变形率为0～25％。双组合弹性纤维复合材料包含内芯纤维和皮鞘外层，内芯纤维包含苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物或聚烯系弹性体的聚苯乙烯系共聚物材料，或包含聚苯乙烯系弹性体。皮鞘外层包含聚丙烯或聚乙烯。藉此，本实用新型在回收再利用时，零污染。此外，本实用新型具有优异的弹性、可染色性、耐酸碱、快干不吸水、抗菌防臭，质地轻柔。又，包含该复合材料的弹性复丝纤维具有双组合弹性纤维复合材料的全部功效。

主设计要求

1.一种双组合弹性纤维复合材料，其特征在于，为具有一芯鞘或包心的一双组合纤维结构，包括：一内芯纤维，是包含苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(styrene-butadieneblockcopolymer，SBS)、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(Styrene-Ethylene-Butylene-StyreneBlockCopolymer，SEBS)或聚烯系弹性体(Thermoplasticpolyolefinelastomer，TPO)的聚苯乙烯系共聚物材料，或是包含聚苯乙烯系弹性体(Thermoplasticpolyolefinelastomer，TPS)；以及一皮鞘外层，是披覆到该内芯纤维的表面，并包含聚丙烯(Polypropylene，PP)或聚乙烯(Polyethylene，PE)，且该皮鞘外层的一厚度对该内芯纤维的一半径之比为1：9至9：1之间；其中，该双组合弹性纤维复合材料具有20～150丹尼的线密度以及300～600％的延伸性；其中，该双组合弹性纤维复合材料在拉伸至400％以后，变形率为0～25％。

设计方案

1.一种双组合弹性纤维复合材料，其特征在于，为具有一芯鞘或包心的一双组合纤维结构，包括：

一内芯纤维，是包含苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(styrene-butadiene blockcopolymer，SBS)、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(Styrene-Ethylene-Butylene-StyreneBlock Copolymer，SEBS)或聚烯系弹性体(Thermoplastic polyolefin elastomer，TPO)的聚苯乙烯系共聚物材料，或是包含聚苯乙烯系弹性体(Thermoplastic polyolefinelastomer，TPS)；以及

一皮鞘外层，是披覆到该内芯纤维的表面，并包含聚丙烯(Polypropylene，PP)或聚乙烯(Polyethylene，PE)，且该皮鞘外层的一厚度对该内芯纤维的一半径之比为1：9至9：1之间；

其中，该双组合弹性纤维复合材料具有20～150丹尼的线密度以及300～600％的延伸性；

其中，该双组合弹性纤维复合材料在拉伸至400％以后，变形率为0～25％。

2.根据权利要求1所述的双组合弹性纤维复合材料，其特征在于，该内芯纤维具有100～600％的延伸性。

3.根据权利要求1所述的双组合弹性纤维复合材料，其特征在于，该皮鞘外层具有可染色性。

4.根据权利要求3所述的双组合弹性纤维复合材料，其特征在于，该聚丙烯具有一接枝染色基座，用以染色。

5.根据权利要求1所述的双组合弹性纤维复合材料，其特征在于，该皮鞘外层的厚度对该内芯纤维的半径之比为9：1，该双组合弹性纤维复合材料具有30丹尼的线密度以及500％的延伸性，该双组合弹性纤维复合材料拉伸至400％以后，变形率为1％。

6.一种弹性复丝纤维，其特征在于，包含一条根据权利要求1至5中任一项所述的双组合弹性纤维复合材料以及多条外围纤维，该多条外围纤维共同环绕于该双组合弹性纤维复合材料并且一起藉由多个喷结点接触该双组合弹性纤维复合材料，每一条外围纤维的弹性低于该双组合弹性纤维复合材料的弹性；

其中，所述喷结点将该弹性复丝纤维区分成多个区段，在该弹性复丝纤维的每个区段中，该双组合弹性纤维复合材料的长度等于相邻的二喷结点的距离，各该外围纤维的长度大于相邻的二喷结点的距离。

7.根据权利要求6项所述的弹性复丝纤维，其特征在于，每一条外围纤维的材料为聚酯。

设计说明书

技术领域

本实用新型是有关一种纤维复合材料，尤其是利用热塑性弹性材料构成内芯纤维，并利用热塑性材料构成皮鞘外层，且由皮鞘外层披覆到内芯纤维的表面而形成具弹性的双组合弹性纤维复合材料及包含该复合材料的弹性复丝纤维。

背景技术

近年来，随着休闲运动风气盛行，机能性运动织物销量也随之增加，同时，一般消费使用者对织物机能性的要求也逐步增加。例如，除了要更轻盈、吸湿排汗、抗菌防臭以外，还进一步希望具贴身舒适感的弹性纤维织物能够降低束缚感。因此，在材料技术上，延伸与回复力之间需要有更多的移动可能性，并能在机能性与舒适感之间取得最佳平衡。

由于弹性纺纤技术在逐年改善制程步骤下，已具有更容易制造、加工、耐用、生产效率快及成本低廉的优点，并被广泛应用于许多机能性运动织物。

但是在现有技术中，一般的弹性纤维织物有以下缺点需要克服。

首先，二烯类弹性纤维(橡筋丝)所制成的弹性纤维织物为例，不适合对乳胶有严重的过敏症状的使用者。通常以氯丁橡胶、丁基橡胶等合成橡胶取而代之，以避免引起过敏反应。然而，合成橡胶的成本通常比较高，从而所制成的弹性纤维织物的竞争力较为弱势。

另外，较为广泛被使用来制成弹性纤维织物的材料还包含聚氨酯纤维 (Spandex、OP、氨纶、弹性丝)。惟，聚氨酯纤维有数种问题：其一，有回收困难的问题；其二，在燃烧时会产生戴奥辛，严重污染环境；其三，耐候性、耐光性不佳，影响使用寿限。

再者，聚醚酯弹性纤维(TPEE)亦为常见的弹性纤维织物的材料。惟，聚醚酯弹性纤维的纤维硬度较硬，影响弹性纤维织物的柔软度，同时加工条件也较窄，必须使用较为精密的加工机器，导致价格相当昂贵。

又，每根弹性纤维采单组份弹性体直接抽丝，导致弹性纤维织物的多根弹性纤维之间会有互相沾粘的问题。

尤其是，织物在染色、定型(热尺寸安定性、除皱)时对温度的要求甚高。进一步举例而言，聚氨酯纤维(Spandex、OP、氨纶)，聚酯(Polyester)、聚酰胺(Nylon)的弹性纤维，在搭配热定型时，必须承受180～240℃的高温。更且，这类聚氨酯弹性纤维的热定型温度在180℃以上，比聚丙烯(Polypropylene， PP)纤维的熔点160℃还要高，导致聚丙烯纤维包覆这类聚氨酯弹性纤维而形成纱线后，会因彼此不同材料之间玻璃转化点(glasstransition，Tg)的不同而使得热定型的功效受到影响。众所周知的是，温度过低，弹性纤维织物便无法除皱、安定尺寸；但是，温度过高时，聚丙烯纤维会变成流动态，失去其纤维型态以致无法使用。

现有聚丙烯纤维是在制造纤维的时候，即加入有色母粒而成为有颜色的纤维。但是如此一来会造成色彩多样性较传统织布后染整的工法还差。

例如，聚酯纤维的染色温度约130～135℃、耐隆纤维(Nylon66)的染色温度约110℃，而OP弹性纱的染色温度约125℃，都相当高。尤其，OP弹性纱(聚合纱)虽然具有可染性，但是却不上色，亦即，染料仅附着在表面上，所以整体的染色牢靠度极差。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种双组合弹性纤维复合材料，内芯纤维是由热塑性弹性材料构成，而皮鞘外层是由热塑性材料构成，因而本实用新型具有优异的弹性。

本实用新型的另一目的在于提供一种双组合弹性纤维复合材料，具有优异的染色性。

本实用新型的再一目的在于提供一种双组合弹性纤维复合材料，耐酸碱、快干不吸水、抗菌防臭、可回收、再利用的优点，并且质地轻柔，适合应用于轻薄外套、贴身衣物或尿布，能让穿着更为舒适。

本实用新型的又一目的在于提供一种包含该复合材料的弹性复丝纤维，具有双组合弹性纤维复合材料的全部功效。

为了达成前述的目的，本实用新型将提供一种双组合弹性纤维复合材料，为具有一芯鞘或包心的一双组合纤维结构，包括：一内芯纤维以及一皮鞘外层。内芯纤维是包含苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(styrene-butadiene block copolymer，SBS)、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物 (Styrene-Ethylene-Butylene-Styrene Block Copolymer，SEBS)或聚烯系弹性体 (Thermoplastic polyolefin elastomer，TPO)的聚苯乙烯系共聚物材料，或是包含聚苯乙烯系弹性体(Thermoplastic polyolefin elastomer，TPS)。皮鞘外层是披覆到内芯纤维的表面，并包含聚丙烯(Polypropylene，PP)或聚乙烯 (Polyethylene，PE)，且皮鞘外层的一厚度对内芯纤维的一半径之比为1：9至 9：1之间。

其中，双组合弹性纤维复合材料，具有20～150丹尼的线密度以及 300～600％的延伸性。

其中，双组合弹性纤维复合材料在拉伸至400％以后，变形率为0～25％。

较佳地，内芯纤维具有100～600％的延伸性。

较佳地，皮鞘外层具有可染色性。

较佳地，聚丙烯具有一接枝染色基座，用以染色。

较佳地，皮鞘外层的厚度对内芯纤维的半径之比为9：1，双组合弹性纤维复合材料具有30丹尼的线密度以及500％的延伸性，双组合弹性纤维复合材料拉伸至400％以后，变形率为1％。

为了达成前述的目的，本实用新型将提供一种弹性复丝纤维，包含一条双组合弹性纤维复合材料以及多条外围纤维，多条外围纤维共同环绕于双组合弹性纤维复合材料并且一起藉由多个喷结点接触双组合弹性纤维复合材料，每一条外围纤维的弹性低于双组合弹性纤维复合材料的弹性。

其中，所述喷结点将弹性复丝纤维区分成多个区段，在弹性复丝纤维的每个区段中，双组合弹性纤维复合材料的长度等于相邻的二喷结点的距离，各外围纤维的长度大于相邻的二喷结点的距离。

较佳地，每一条外围纤维的材料为聚酯。

本实用新型的功效在于，内芯纤维是由热塑性弹性材料构成，而皮鞘外层是由热塑性材料构成，使得本实用新型的双组合弹性纤维复合材料和包含该复合材料的弹性复丝纤维均具有优异的弹性。

再者，本实用新型的双组合弹性纤维复合材料和包含该复合材料的弹性复丝纤维可藉由可染色性的皮鞘外层，提供优异的可染色性。

又，本实用新型的双组合弹性纤维复合材料和包含该复合材料的弹性复丝纤维均能提供耐酸碱、快干不吸水、抗菌防臭、可回收、再利用的优点，并且质地轻柔，适合应用于轻薄外套、贴身衣物或尿布，能让穿着更为舒适。

此外，构成皮鞘外层的聚丙烯(PP)本身具有低温染色的特性(熔点低于 160℃，约为70～110℃)，远低于聚酯(PET)的130～135℃、耐隆(Nylon66)的 110℃，OP弹性纱的125℃，所以能降低热能，并可缩短染色时间，达到节能功效。

进一步，本实用新型的双组合弹性纤维复合材料可利用皮鞘外层与内芯纤维进行一次性的抽纤生产，不仅生产工艺较为简单，而且原料价格也较市售的弹性丝(Spandex)还低，并能在生产过程中几乎不会产生任何的污染物且非常易于回收、再利用，达到回收、再利用之循环经济。

附图说明

图1是本实用新型的双组合弹性纤维复合材料的结构示意图。

图2是多条本实用新型的双组合弹性纤维复合材料以复丝方式喂入织机后所制成的弹性纤维织物的剖面图。

图3是本实用新型的弹性复丝纤维的制法的流程图。

图4是本实用新型的弹性复丝纤维的制法的拉伸、环绕和喷结等步骤的示意图。

图5是本实用新型的弹性复丝纤维的制法的松开步骤的示意图。

具体实施方式

以下配合图式及元件符号对本实用新型的实施方式做更详细的说明，使熟悉本领域的技术人员在研读本说明书后能据以实施。

请参考图1，图1是本实用新型的双组合弹性纤维复合材料1的结构示意图。本实用新型提供一种双组合弹性纤维复合材料1，包括一内芯纤维10 及一皮鞘外层20。皮鞘外层20是披覆到内芯纤维10的表面，且内芯纤维10 是由热塑性弹性材料构成，而皮鞘外层20是由热塑性材料构成，因而本实用新型的双组合弹性纤维复合材料1具有优异的弹性。较佳地，皮鞘外层20是由可染色的热塑性材料构成，因此本实用新型的双组合弹性纤维复合材料1 还可具有可染色性。

具体而言，本实用新型的双组合弹性纤维复合材料1本质上为具有芯鞘或包心的双组合纤维结构。尤其是，本实用新型的双组合弹性纤维复合材料 1具有20～150丹尼的线密度以及300～600％的延伸性。本实用新型的双组合弹性纤维复合材料1在拉伸至400％以后，变形率为0～25％。

进一步，内芯纤维10含苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(styrene-butadiene blockcopolymer，SBS)、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物 (Styrene-Ethylene-Butylene-StyreneBlock Copolymer，SEBS)或聚烯系弹性体 (Thermoplastic polyolefin elastomer，TPO)的聚苯乙烯系共聚物材料，或是包含聚苯乙烯系弹性体(Thermoplastic polyolefinelastomer，TPS)。再者，内芯纤维10具有100～600％的延伸性。

众所周知的是，上述的热塑性聚苯乙烯系弹性体(TPS)，又称为苯乙烯系嵌段共聚物(Styreneic Block Copolymers)，或简称SBCs，是目前世界产量最大，且与橡胶性能最为相似的一种热塑性弹性体。目前，SBCs系列品种中主要有4种类型，亦即：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物 (SEBS)以及苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物(SEPS)，而SEBS和SEPS分别是SBS和SIS的加氢共聚物。

进一步，聚烯系弹性体(TPO)的硬质段为聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)等的聚烯类材料，且其中的软质为三元乙丙胶(EPDM)等橡胶，一般是利用茂金属 (metallocene)当作触媒而聚合形成，其中硬质段部分与软质段部分是直接以共价链结合而成，另外也被称作M-POE。

另外，皮鞘外层20可包含聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)，并具有可染色性，而且皮鞘外层20的一厚度对内芯纤维10的一半径之比可为1：9至9：1之间，用以依据实际需要而调整最佳柔软、延伸、回复率、抗拉力等特性。上述的聚丙烯可较佳的具有接枝染色基座，用以增强染色性。

在较佳实施例中，皮鞘外层20的厚度对内芯纤维10的半径之比为9：1，双组合弹性纤维复合材料1具有30丹尼的线密度以及500％的延伸性，双组合弹性纤维复合材料1拉伸至400％以后，变形率为1％。

由于构成皮鞘外层20的聚丙烯(PP)本身具有低温染色的特性(低于 160℃，约为70～110℃)，是远低于聚氨酯纤维(Spandex、OP、氨纶)的180℃，聚酯(PET)的130～135℃、耐隆(Nylon66)的110℃，OP弹性纱的125℃，所以降低热能，并可缩短染色时间，达到节能功效。

再者，本实用新型可利用皮鞘外层20与内芯纤维10进行一次性的抽纤生产，不仅生产工艺较为简单，而且原料价格也较市售的弹性丝(Spandex)还低，并能在生产过程中几乎不会产生任何的污染物且非常易于回收、再利用，达到回收、再利用之循环经济。

综上所述，本实用新型的双组合弹性纤维复合材料1特点在于，具有耐酸碱、快干不吸水、抗菌防臭、可回收、再利用的优点，并且质地轻柔，适合应用于轻薄外套、贴身衣物或尿布，能让穿着更为舒适，尤其是具高度弹性且易于染色，而染色的牢靠度也较佳，并可与其他纤维混合编织成具不同高功能性的机能织物，比如运动衣物或贴身衣物。

此外，本实用新型的双组合弹性纤维复合材料1具有较低玻璃转化点的特性，能满足聚丙烯纤维之染色及定型条件，同时改善织物在整烫定型(比如热尺寸安定性)方面的问题，进而改善与聚酯等纤维交织时因纤维无法上色而容易造成弹性纤维露白或色牢度变差的状况。

再者，利用具接枝染色基座的聚丙烯来当作皮鞘外层20，可具备比一般聚丙烯纤维更深的染色性(SDY 110℃染色)，而且是与聚酯(PET)具相同等级的水洗牢度(SDY 110℃染色)。尤其，可藉调整皮鞘外层20的厚度对内芯纤维10的半径之比以满足最佳柔软、延伸、回复率、抗拉力等特性的实际需要。

以下为利用本实用新型的双组合弹性纤维复合材料1进一步制造出两种弹性纤维织物的相关说明。

首先，请参阅图2，图2是多条本实用新型的双组合弹性纤维复合材料1 以复丝方式喂入织机后所制成的弹性纤维织物100的剖面图。本实用新型较佳实施例的双组合弹性纤维复合材料1以复丝方式直接喂入织机(图未示出)，藉以织成一条弹性纤维织物100。因此，所制成的弹性纤维织物100同样具有所述的双组合弹性纤维复合材料1的全部功效。

其次，请参阅图3至图5，图3是本实用新型的弹性复丝纤维3的制法的流程图，图4是本实用新型的弹性复丝纤维3的制法的拉伸、环绕和喷结等步骤的示意图，图5是本实用新型的弹性复丝纤维3的制法的松开步骤S40 的示意图。本实用新型提供一种弹性复丝纤维3的制法，包含拉伸步骤S10、环绕步骤S20、喷结步骤S30以及松开步骤S40。

拉伸步骤S10：将一条双组合弹性纤维复合材料1拉伸数倍。其中，以拉伸三倍为较佳。

环绕步骤S20：将多条外围纤维2共同环绕于双组合弹性纤维复合材料1 的外侧，每一条外围纤维2的弹性低于双组合弹性纤维复合材料1的弹性。较佳地，每一条外围纤维2的材料为聚酯，几乎无弹性。

喷结步骤S30：在该多条外围纤维2和双组合弹性纤维复合材料1上共同形成多个喷结点P，以形成一条弹性复丝纤维3。所述喷结点P将弹性复丝纤维3区分成多个区段31。

松开步骤S40：松开双组合弹性纤维复合材料1，使得弹性复丝纤维3藉由双组合弹性纤维复合材料1的变形率收缩回自然状态。是以，在弹性复丝纤维3的每个区段31中，双组合弹性纤维复合材料1的长度等于相邻的二喷结点P的距离，各外围纤维2的长度大于相邻的二喷结点P的距离。所制成的弹性复丝纤维3具有所述的双组合弹性纤维复合材料1的全部功效。

多条本实用新型的弹性复丝纤维3可进一步地喂入织机(图未示出)，藉以织成一条弹性纤维织物(图未示出)。因此，所制成的弹性纤维织物同样具有所述的双组合弹性纤维复合材料1的全部功效。

以上所述仅为用以解释本实用新型的较佳实施例，并非企图据以对本实用新型做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的创作精神下所作有关本实用新型的任何修饰或变更，皆仍应包括在本实用新型意图保护的范畴。

其中，附图标记说明如下：

1 双组合弹性纤维复合材料

10 内芯纤维

20 皮鞘外层

2 外围纤维

3 弹性复丝纤维

31 区段

100 弹性纤维织物

P 喷结点

S10 拉伸步骤

S20 环绕步骤

S30 喷结步骤

S40 松开步骤

设计图

双组合弹性纤维复合材料及弹性复丝纤维论文和设计

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主设计要求

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