專利名稱：一種彈性纖維及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種彈性纖維及其制造方法。
背景技術(shù)：
彈性體材料的應(yīng)用范圍很廣，特別是在個(gè)人衛(wèi)生用品、泳裝及其他領(lǐng)域都得到各種應(yīng)用。本發(fā)明中提到的苯乙烯類嵌段共聚物在彈性方面具有極其優(yōu)越的特性，但是此種材料在熔融狀態(tài)時(shí)具有高粘性，導(dǎo)致熔體紡絲纖維在加工期間往往會粘結(jié)在一起或者粘結(jié)在設(shè)備上。由于這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，苯乙烯類嵌段共聚物在用于彈性纖維制備時(shí)遭到了各種挑戰(zhàn)。在以往的專利中，也涉及到此類纖維。例如美國專利US4892903中公開了一種使用三嵌段/ 二嵌段共聚物共混物作為制備彈性纖維的方法。但是此種材料具有很高的熔體粘性，因此可以推斷出其紡絲性的惡劣。例如專利CN100569849中公開了包含具有高流動性的嵌段共聚物的彈性體雙組分纖維，此種纖維的核成分所采用的是苯乙烯類嵌段共聚物，而殼成分則是聚丙烯，這很好地解決了彈性纖維制備時(shí)由于熔體粘性高導(dǎo)致的粘結(jié)。但由于殼成分是由PP組成的，在彈性性能上并不是很理想，彈性回復(fù)率僅僅只能達(dá)到80%。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有極其優(yōu)良彈性的彈性纖維以及這種彈性纖維的制造方法。本發(fā)明的技術(shù)手段是采用苯乙烯類嵌段共聚物(SEBS)作為彈性纖維的原料，在紡絲過程中選用一種硅油作為紡絲油劑，使其表面不再具有高的粘性，很好地解決了紡絲性以及彈性纖維絲卷退繞的問題。同時(shí)由于原料具有的優(yōu)異的彈性性能，所以又賦予纖維極高的彈性回復(fù)率和較低的滯后損失率。本發(fā)明的技術(shù)解決方案一種彈性纖維，其原料為苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯的線性三嵌段共聚物，該嵌段共聚物中苯乙烯占13wt% 40wt% ；該彈性纖維在100%拉伸條件下的彈性回復(fù)率為 97%以上，200%拉伸條件下的彈性回復(fù)率為96%以上。該彈性纖維原料苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯的線性三嵌段共聚物，是一種苯乙烯熱塑性彈性體，該苯乙烯熱塑性彈性體構(gòu)造為S-EB-S，是以苯乙烯S為末端段，以聚丁二烯加氫得到的乙烯(E)-丁烯(B)共聚物為中間彈性嵌段的線性三嵌段共聚物。其中該嵌段共聚物中苯乙烯(S)占13wt% 40wt%。苯乙烯作為剛性鏈段，具有較高的熔點(diǎn)，具有維持纖維形態(tài)、防止塑性形變的功效。如果苯乙烯含量過低，所得到的彈性纖維在拉伸后彈性將大大降低；但是如果作為剛性鏈段的苯乙烯含量過高，又會導(dǎo)致柔性鏈段部分含量減少， 導(dǎo)致柔軟性和伸縮性下降。因此控制原料中苯乙烯的含量在上述的范圍內(nèi)是得到本發(fā)明的彈性纖維所必須的。
本發(fā)明的彈性纖維在100%拉伸條件下的滯后損失率小于12%，200%拉伸條件下滯后損失率小于15%。本發(fā)明的彈性纖維的彈性回復(fù)率接近了完全理想彈性狀態(tài)的100%，而滯后損失率也小于本發(fā)明中所提及的聚氨酯彈性纖維。彈性纖維單絲纖度可為Idtex 200dtex。本發(fā)明的彈性纖維的制造方法，具體是選用苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯的線性三嵌段共聚物為原料，該嵌段共聚物中苯乙烯占13wt % 40wt %，由熔融紡絲制得彈性纖維，熔融紡絲過程中選擇甲基硅油作為紡絲油劑，控制彈性纖維的油劑附著率為0. 1 IOwt %，紡絲速度為 200m/min 2000m/min。優(yōu)選進(jìn)一步將該彈性纖維進(jìn)行冷拉伸，拉伸倍率為1. 2 5倍，卷繞張力控制在 0. 01g/d以下，進(jìn)一步提高其彈性回復(fù)率并降低滯后損失率。由于彈性纖維原本的彈性回復(fù)率已經(jīng)很好，所以上述的冷拉伸對于彈性的改善只是0. 5 1. 5%的提高幅度，但是對滯后損失率的改善效果比較明顯，與未經(jīng)冷拉伸的彈性纖維相比，其滯后損失率減少20%以上。本發(fā)明所提供的彈性纖維和市場上的聚氨酯彈性纖維比，有著相近或更優(yōu)越的彈性回復(fù)率，即通常所說的彈性，并且其滯后損失率大大小于本發(fā)明中提到的聚氨酯彈性纖維，完全可以代替聚氨酯彈性纖維成為新一代的彈性絲。而且此種彈性纖維可以根據(jù)苯乙烯剛性結(jié)構(gòu)體的含有量來調(diào)節(jié)應(yīng)力，既可以用作應(yīng)力要求較低的衛(wèi)生用品，又可以用作高應(yīng)力要求的泳裝等，具有極其廣闊的市場前景。本發(fā)明中所提到的物性等的評價(jià)方法如下1、彈性回復(fù)率使用0RIENTEC公司制造的坦錫倫UCT-100型，在試樣長度5cm、拉伸速度5cm/min 條件下進(jìn)行拉伸，拉伸長度為100%或200%，再以5cm/min恢復(fù)后得到一張彈性圖，橫坐標(biāo)是拉伸距離，縱坐標(biāo)是強(qiáng)度，如附圖1所示，彈性的計(jì)算公式為出/仏+8)乂100%，所得結(jié)果越大，彈性回復(fù)率越好。2、滯后損失率使用0RIENTEC公司制造的坦錫倫UCT-100型，在試樣長度5cm、拉伸速度5cm/ min條件下進(jìn)行拉伸，拉伸長度為100%或200%，再以5cm/min恢復(fù)后得到一張彈性圖， 橫坐標(biāo)是拉伸距離，縱坐標(biāo)是強(qiáng)度，如附圖2所示，滯后損失率的計(jì)算公式為面積比S1/ (S1+S2) X 100%，所得結(jié)果越小，滯后損失約少。3、應(yīng)力(100%、200%拉伸時(shí))使用0RIENTEC公司制造的坦錫倫UCT-100型，在試樣長度5cm、拉伸速度5cm/min 條件下進(jìn)行拉伸，記錄拉伸長度達(dá)到100 %或200 %時(shí)的強(qiáng)度。


圖1是應(yīng)力應(yīng)變曲線，用來計(jì)算彈性回復(fù)率。圖2是應(yīng)力應(yīng)變曲線，用來計(jì)算滯后損失率。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
以 KRATON 公司的 MD6705(SraS:230°C下 MFR = 50，苯乙烯含量 20wt% )為原料進(jìn)行紡絲，紡絲油劑選擇甲基硅油，粘度為lOOcst，油劑附著率3%。紡絲速度為450m/min， 彈性纖維單絲纖度為50dtex。得到的彈性纖維測試其彈性即彈性回復(fù)率，在100%拉伸時(shí)為97. 4%，在200%拉伸時(shí)為97. 0% ；滯后損失率在100%拉伸時(shí)為12. 0%，在200%拉伸時(shí)為16. 5% ；應(yīng)力在100%拉伸時(shí)為0. 086mN/dtex，在200%拉伸時(shí)為0. 127mN/dtex。實(shí)施例2以KRATON公司的MD6705為原料進(jìn)行紡絲，紡絲條件和實(shí)施例1相同。得到的彈性纖維經(jīng)過冷拉伸，拉伸倍率為100%，得到的拉伸后彈性纖維測試其彈性即彈性回復(fù)率，在 100%拉伸時(shí)為98. 0%，在200%拉伸時(shí)為97. 5% ；滯后損失率在100%拉伸時(shí)為10. 2%，在 200%拉伸時(shí)為13. ；應(yīng)力在100%拉伸時(shí)為0. 085mN/dtex，在200%拉伸時(shí)為0. 125mN/ dtex0實(shí)施例3以KRATON公司的MD6705為原料進(jìn)行紡絲，紡絲條件和實(shí)施例1相同。得到的彈性纖維經(jīng)過冷拉伸，拉伸倍率為200%，得到的拉伸后彈性纖維測試其彈性即彈性回復(fù)率，在 100%拉伸時(shí)為99. 0%，在200%拉伸時(shí)為98. 5% ；滯后損失率在100%拉伸時(shí)為6. 8%，在 200%拉伸時(shí)為8. 0% ；應(yīng)力在100%拉伸時(shí)為0. 083mN/dtex，在200%拉伸時(shí)為0. 122mN/ dtex0實(shí)施例4以KRATON公司的G1643(SraS :230°C下MFR = 18，苯乙烯含量20wt% )為原料進(jìn)行紡絲，紡絲速度為500m/min，其他紡絲條件和實(shí)施例1相同。得到的彈性纖維測試其彈性即彈性回復(fù)率，在100%拉伸時(shí)為97. 0%，在200%拉伸時(shí)為97. 7%；滯后損失率在100%拉伸時(shí)為11. 0%，在200%拉伸時(shí)為13. 8% ；應(yīng)力在100%拉伸時(shí)為0. 135mN/dtex，在200% 拉伸時(shí)為 0. 157mN/dtex。實(shí)施例5以KRATON公司的G1643為原料進(jìn)行紡絲，、其他紡絲條件和實(shí)施例4相同。得到的彈性纖維進(jìn)行冷拉伸，拉伸倍率為100%，拉伸后的彈性纖維測試其彈性即彈性回復(fù)率，在 100%拉伸時(shí)為98. 0%，在200%拉伸時(shí)為98. 2% ；滯后損失率在100%拉伸時(shí)為7. 3%，在 200%拉伸時(shí)為10. ；應(yīng)力在100%拉伸時(shí)為0. 133mN/dtex，在200%拉伸時(shí)為0. 155mN/ dtex0實(shí)施例6以KRATON公司的G1643為原料進(jìn)行紡絲，其他紡絲條件和實(shí)施例4相同。得到的彈性纖維進(jìn)行冷拉伸，拉伸倍率為200%，拉伸后的彈性纖維測試其彈性即彈性回復(fù)率，在 100%拉伸時(shí)為99. 3%，在200%拉伸時(shí)為98. 8% ；滯后損失率在100%拉伸時(shí)為5. 0%，在 200%拉伸時(shí)為6. 3% ；應(yīng)力在100%拉伸時(shí)為0. 129mN/dtex，在200%拉伸時(shí)為0. 15ImN/ dtex0實(shí)施例7以KRATON公司的G1657(SEBS :230°C下MFR = 10，苯乙烯含量13wt% )為原料進(jìn)行紡絲，得到的彈性纖維測試其彈性即彈性回復(fù)率，在100%拉伸時(shí)為97.0%，在200%拉伸時(shí)為96. 0% ；滯后損失率在100%拉伸時(shí)為12. 0%，在200%拉伸時(shí)為17.0% ；應(yīng)力在100%拉伸時(shí)為 0. 063mN/dtex，在 200%拉伸時(shí)為 0. 088mN/dtex。實(shí)施例8以KRATON公司的研發(fā)及產(chǎn)品A(SraS :230°C下MFR = 55，苯乙烯含量40wt % ) 為原料進(jìn)行紡絲，得到的彈性纖維測試其彈性即彈性回復(fù)率，在100%拉伸時(shí)為98. 7%，在 200%拉伸時(shí)為97. 9% ；滯后損失率在100%拉伸時(shí)為8. 4%，在200%拉伸時(shí)為10. 0% ；應(yīng)力在100%拉伸時(shí)為0. 188mN/dtex，在200%拉伸時(shí)為0. 232mN/dtex。手感偏硬。比較例1采用聚氨酯纖維(LYCRA-127C)作為比較測試原絲，對此品種纖維測試其彈性即彈性回復(fù)率，在100%拉伸時(shí)為96. 0%，在200%拉伸時(shí)為95.0% ；滯后損失率在100%拉伸時(shí)為35. 5%，在200%拉伸時(shí)為59. 6% ；應(yīng)力在100%拉伸時(shí)為0. 825mN/dtex，在200% 拉伸時(shí)為 1. 521mN/dtex。比較例2采用聚氨酯纖維(LYCRA-127C)作為比較測試原絲，對此品種纖維進(jìn)行冷拉伸，拉伸倍率為100%測試?yán)旌罄w維彈性即彈性回復(fù)率，在100%拉伸時(shí)為98. 0%，在200%拉伸時(shí)為97. 2% ；滯后損失率在100%拉伸時(shí)為12. 1%，在200%拉伸時(shí)為31. 1% ；應(yīng)力在 100%拉伸時(shí)為 0. 788mN/dtex，在 200%拉伸時(shí)為 1. 452mN/dtex。比較例3采用聚氨酯纖維(LYCRA-127C)作為比較測試原絲，對此品種纖維進(jìn)行冷拉伸，拉伸倍率為200 %，測試?yán)旌罄w維彈性即彈性回復(fù)率，在100 %拉伸時(shí)為98. 9 %，在200 % 拉伸時(shí)為98.8% ；滯后損失率在100%拉伸時(shí)為9. 7%，在200%拉伸時(shí)為沈.0% ；應(yīng)力在 100%拉伸時(shí)為 0. 733mN/dtex，在 200%拉伸時(shí)為 1. 360mN/dtex。實(shí)施例及比較例的各具體參數(shù)見表1。
權(quán)利要求
1.一種彈性纖維，其特征是該彈性纖維的原料為苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯的線性三嵌段共聚物，該嵌段共聚物中苯乙烯占13wt% 40wt% ；該彈性纖維在100%拉伸條件下的彈性回復(fù)率為97%以上，200%拉伸條件下的彈性回復(fù)率為96%以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性纖維，其特征是該彈性纖維在100%拉伸條件下的滯后損失率小于12%，200%拉伸條件下的滯后損失率小于17%。
3.—種權(quán)利要求1所述彈性纖維的制造方法，其特征是選用苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯的線性三嵌段共聚物為原料，該嵌段共聚物中苯乙烯占13wt% 40wt%，由熔融紡絲制得彈性纖維，熔融紡絲過程中選擇甲基硅油作為紡絲油劑，控制彈性纖維的油劑附著率為0. 1 IOwt%，其中紡絲速度為200m/min 2000m/min。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的彈性纖維的制造方法，其特征是將該彈性纖維進(jìn)行冷拉伸， 拉伸倍率為1.2 5倍。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種彈性纖維以及其生產(chǎn)方法，該彈性纖維的原料為苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯的線性三嵌共聚物，該嵌段共聚物中苯乙烯占13wt％～40wt％；該彈性纖維在100％拉伸條件下的彈性回復(fù)率為97％以上，200％拉伸條件下的彈性回復(fù)率為96％以上。本發(fā)明所提供的彈性纖維有著優(yōu)越彈性，并且其滯后損失率大大小于聚氨酯彈性纖維，而且此種彈性纖維可以根據(jù)苯乙烯剛性結(jié)構(gòu)體的含有量來調(diào)節(jié)應(yīng)力，即可以用作應(yīng)力要求較低的衛(wèi)生用品，又可以用作高應(yīng)力要求的泳裝等，具有極其廣闊的市場前景。
文檔編號D01D5/096GK102453971SQ20101052936
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月21日
發(fā)明者張磊, 望月克彥, 李旭 申請人:東麗纖維研究所(中國)有限公司