专利名称：一种弹性纤维及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种弹性纤维及其制造方法。
背景技术：
弹性体材料的应用范围很广，特别是在个人卫生用品、泳装及其他领域都得到各种应用。本发明中提到的苯乙烯类嵌段共聚物在弹性方面具有极其优越的特性，但是此种材料在熔融状态时具有高粘性，导致熔体纺丝纤维在加工期间往往会粘结在一起或者粘结在设备上。由于这种现象的产生，苯乙烯类嵌段共聚物在用于弹性纤维制备时遭到了各种挑战。在以往的专利中，也涉及到此类纤维。例如美国专利US4892903中公开了一种使用三嵌段/ 二嵌段共聚物共混物作为制备弹性纤维的方法。但是此种材料具有很高的熔体粘性，因此可以推断出其纺丝性的恶劣。例如专利CN100569849中公开了包含具有高流动性的嵌段共聚物的弹性体双组分纤维，此种纤维的核成分所采用的是苯乙烯类嵌段共聚物，而壳成分则是聚丙烯，这很好地解决了弹性纤维制备时由于熔体粘性高导致的粘结。但由于壳成分是由PP组成的，在弹性性能上并不是很理想，弹性回复率仅仅只能达到80%。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有极其优良弹性的弹性纤维以及这种弹性纤维的制造方法。本发明的技术手段是采用苯乙烯类嵌段共聚物(SEBS)作为弹性纤维的原料，在纺丝过程中选用一种硅油作为纺丝油剂，使其表面不再具有高的粘性，很好地解决了纺丝性以及弹性纤维丝卷退绕的问题。同时由于原料具有的优异的弹性性能，所以又赋予纤维极高的弹性回复率和较低的滞后损失率。本发明的技术解决方案一种弹性纤维，其原料为苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯的线性三嵌段共聚物，该嵌段共聚物中苯乙烯占13wt% 40wt% ；该弹性纤维在100%拉伸条件下的弹性回复率为 97%以上，200%拉伸条件下的弹性回复率为96%以上。该弹性纤维原料苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯的线性三嵌段共聚物，是一种苯乙烯热塑性弹性体，该苯乙烯热塑性弹性体构造为S-EB-S，是以苯乙烯S为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯(E)-丁烯(B)共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌段共聚物。其中该嵌段共聚物中苯乙烯(S)占13wt% 40wt%。苯乙烯作为刚性链段，具有较高的熔点，具有维持纤维形态、防止塑性形变的功效。如果苯乙烯含量过低，所得到的弹性纤维在拉伸后弹性将大大降低；但是如果作为刚性链段的苯乙烯含量过高，又会导致柔性链段部分含量减少， 导致柔软性和伸缩性下降。因此控制原料中苯乙烯的含量在上述的范围内是得到本发明的弹性纤维所必须的。
本发明的弹性纤维在100%拉伸条件下的滞后损失率小于12%，200%拉伸条件下滞后损失率小于15%。本发明的弹性纤维的弹性回复率接近了完全理想弹性状态的100%，而滞后损失率也小于本发明中所提及的聚氨酯弹性纤维。弹性纤维单丝纤度可为Idtex 200dtex。本发明的弹性纤维的制造方法，具体是选用苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯的线性三嵌段共聚物为原料，该嵌段共聚物中苯乙烯占13wt % 40wt %，由熔融纺丝制得弹性纤维，熔融纺丝过程中选择甲基硅油作为纺丝油剂，控制弹性纤维的油剂附着率为0. 1 IOwt %，纺丝速度为 200m/min 2000m/min。优选进一步将该弹性纤维进行冷拉伸，拉伸倍率为1. 2 5倍，卷绕张力控制在 0. 01g/d以下，进一步提高其弹性回复率并降低滞后损失率。由于弹性纤维原本的弹性回复率已经很好，所以上述的冷拉伸对于弹性的改善只是0. 5 1. 5%的提高幅度，但是对滞后损失率的改善效果比较明显，与未经冷拉伸的弹性纤维相比，其滞后损失率减少20%以上。本发明所提供的弹性纤维和市场上的聚氨酯弹性纤维比，有着相近或更优越的弹性回复率，即通常所说的弹性，并且其滞后损失率大大小于本发明中提到的聚氨酯弹性纤维，完全可以代替聚氨酯弹性纤维成为新一代的弹性丝。而且此种弹性纤维可以根据苯乙烯刚性结构体的含有量来调节应力，既可以用作应力要求较低的卫生用品，又可以用作高应力要求的泳装等，具有极其广阔的市场前景。本发明中所提到的物性等的评价方法如下1、弹性回复率使用0RIENTEC公司制造的坦锡伦UCT-100型，在试样长度5cm、拉伸速度5cm/min 条件下进行拉伸，拉伸长度为100%或200%，再以5cm/min恢复后得到一张弹性图，横坐标是拉伸距离，纵坐标是强度，如附图1所示，弹性的计算公式为出/仏+8)乂100%，所得结果越大，弹性回复率越好。2、滞后损失率使用0RIENTEC公司制造的坦锡伦UCT-100型，在试样长度5cm、拉伸速度5cm/ min条件下进行拉伸，拉伸长度为100%或200%，再以5cm/min恢复后得到一张弹性图， 横坐标是拉伸距离，纵坐标是强度，如附图2所示，滞后损失率的计算公式为面积比S1/ (S1+S2) X 100%，所得结果越小，滞后损失约少。3、应力(100%、200%拉伸时)使用0RIENTEC公司制造的坦锡伦UCT-100型，在试样长度5cm、拉伸速度5cm/min 条件下进行拉伸，记录拉伸长度达到100 %或200 %时的强度。
图1是应力应变曲线，用来计算弹性回复率。图2是应力应变曲线，用来计算滞后损失率。
具体实施例方式实施例1
以 KRATON 公司的 MD6705(SraS:230°C下 MFR = 50，苯乙烯含量 20wt% )为原料进行纺丝，纺丝油剂选择甲基硅油，粘度为lOOcst，油剂附着率3%。纺丝速度为450m/min， 弹性纤维单丝纤度为50dtex。得到的弹性纤维测试其弹性即弹性回复率，在100%拉伸时为97. 4%，在200%拉伸时为97. 0% ；滞后损失率在100%拉伸时为12. 0%，在200%拉伸时为16. 5% ；应力在100%拉伸时为0. 086mN/dtex，在200%拉伸时为0. 127mN/dtex。实施例2以KRATON公司的MD6705为原料进行纺丝，纺丝条件和实施例1相同。得到的弹性纤维经过冷拉伸，拉伸倍率为100%，得到的拉伸后弹性纤维测试其弹性即弹性回复率，在 100%拉伸时为98. 0%，在200%拉伸时为97. 5% ；滞后损失率在100%拉伸时为10. 2%，在 200%拉伸时为13. ；应力在100%拉伸时为0. 085mN/dtex，在200%拉伸时为0. 125mN/ dtex0实施例3以KRATON公司的MD6705为原料进行纺丝，纺丝条件和实施例1相同。得到的弹性纤维经过冷拉伸，拉伸倍率为200%，得到的拉伸后弹性纤维测试其弹性即弹性回复率，在 100%拉伸时为99. 0%，在200%拉伸时为98. 5% ；滞后损失率在100%拉伸时为6. 8%，在 200%拉伸时为8. 0% ；应力在100%拉伸时为0. 083mN/dtex，在200%拉伸时为0. 122mN/ dtex0实施例4以KRATON公司的G1643(SraS :230°C下MFR = 18，苯乙烯含量20wt% )为原料进行纺丝，纺丝速度为500m/min，其他纺丝条件和实施例1相同。得到的弹性纤维测试其弹性即弹性回复率，在100%拉伸时为97. 0%，在200%拉伸时为97. 7%；滞后损失率在100%拉伸时为11. 0%，在200%拉伸时为13. 8% ；应力在100%拉伸时为0. 135mN/dtex，在200% 拉伸时为 0. 157mN/dtex。实施例5以KRATON公司的G1643为原料进行纺丝，、其他纺丝条件和实施例4相同。得到的弹性纤维进行冷拉伸，拉伸倍率为100%，拉伸后的弹性纤维测试其弹性即弹性回复率，在 100%拉伸时为98. 0%，在200%拉伸时为98. 2% ；滞后损失率在100%拉伸时为7. 3%，在 200%拉伸时为10. ；应力在100%拉伸时为0. 133mN/dtex，在200%拉伸时为0. 155mN/ dtex0实施例6以KRATON公司的G1643为原料进行纺丝，其他纺丝条件和实施例4相同。得到的弹性纤维进行冷拉伸，拉伸倍率为200%，拉伸后的弹性纤维测试其弹性即弹性回复率，在 100%拉伸时为99. 3%，在200%拉伸时为98. 8% ；滞后损失率在100%拉伸时为5. 0%，在 200%拉伸时为6. 3% ；应力在100%拉伸时为0. 129mN/dtex，在200%拉伸时为0. 15ImN/ dtex0实施例7以KRATON公司的G1657(SEBS :230°C下MFR = 10，苯乙烯含量13wt% )为原料进行纺丝，得到的弹性纤维测试其弹性即弹性回复率，在100%拉伸时为97.0%，在200%拉伸时为96. 0% ；滞后损失率在100%拉伸时为12. 0%，在200%拉伸时为17.0% ；应力在100%拉伸时为 0. 063mN/dtex，在 200%拉伸时为 0. 088mN/dtex。实施例8以KRATON公司的研发及产品A(SraS :230°C下MFR = 55，苯乙烯含量40wt % ) 为原料进行纺丝，得到的弹性纤维测试其弹性即弹性回复率，在100%拉伸时为98. 7%，在 200%拉伸时为97. 9% ；滞后损失率在100%拉伸时为8. 4%，在200%拉伸时为10. 0% ；应力在100%拉伸时为0. 188mN/dtex，在200%拉伸时为0. 232mN/dtex。手感偏硬。比较例1采用聚氨酯纤维(LYCRA-127C)作为比较测试原丝，对此品种纤维测试其弹性即弹性回复率，在100%拉伸时为96. 0%，在200%拉伸时为95.0% ；滞后损失率在100%拉伸时为35. 5%，在200%拉伸时为59. 6% ；应力在100%拉伸时为0. 825mN/dtex，在200% 拉伸时为 1. 521mN/dtex。比较例2采用聚氨酯纤维(LYCRA-127C)作为比较测试原丝，对此品种纤维进行冷拉伸，拉伸倍率为100%测试拉伸后纤维弹性即弹性回复率，在100%拉伸时为98. 0%，在200%拉伸时为97. 2% ；滞后损失率在100%拉伸时为12. 1%，在200%拉伸时为31. 1% ；应力在 100%拉伸时为 0. 788mN/dtex，在 200%拉伸时为 1. 452mN/dtex。比较例3采用聚氨酯纤维(LYCRA-127C)作为比较测试原丝，对此品种纤维进行冷拉伸，拉伸倍率为200 %，测试拉伸后纤维弹性即弹性回复率，在100 %拉伸时为98. 9 %，在200 % 拉伸时为98.8% ；滞后损失率在100%拉伸时为9. 7%，在200%拉伸时为沈.0% ；应力在 100%拉伸时为 0. 733mN/dtex，在 200%拉伸时为 1. 360mN/dtex。实施例及比较例的各具体参数见表1。
权利要求
1.一种弹性纤维，其特征是该弹性纤维的原料为苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯的线性三嵌段共聚物，该嵌段共聚物中苯乙烯占13wt% 40wt% ；该弹性纤维在100%拉伸条件下的弹性回复率为97%以上，200%拉伸条件下的弹性回复率为96%以上。
2.根据权利要求1所述的弹性纤维，其特征是该弹性纤维在100%拉伸条件下的滞后损失率小于12%，200%拉伸条件下的滞后损失率小于17%。
3.—种权利要求1所述弹性纤维的制造方法，其特征是选用苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯的线性三嵌段共聚物为原料，该嵌段共聚物中苯乙烯占13wt% 40wt%，由熔融纺丝制得弹性纤维，熔融纺丝过程中选择甲基硅油作为纺丝油剂，控制弹性纤维的油剂附着率为0. 1 IOwt%，其中纺丝速度为200m/min 2000m/min。
4.根据权利要求3所述的弹性纤维的制造方法，其特征是将该弹性纤维进行冷拉伸， 拉伸倍率为1.2 5倍。
全文摘要
本发明公开了一种弹性纤维以及其生产方法，该弹性纤维的原料为苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯的线性三嵌共聚物，该嵌段共聚物中苯乙烯占13wt％～40wt％；该弹性纤维在100％拉伸条件下的弹性回复率为97％以上，200％拉伸条件下的弹性回复率为96％以上。本发明所提供的弹性纤维有着优越弹性，并且其滞后损失率大大小于聚氨酯弹性纤维，而且此种弹性纤维可以根据苯乙烯刚性结构体的含有量来调节应力，即可以用作应力要求较低的卫生用品，又可以用作高应力要求的泳装等，具有极其广阔的市场前景。
文档编号D01D5/096GK102453971SQ20101052936
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月21日 优先权日2010年10月21日
发明者张磊, 望月克彦, 李旭 申请人:东丽纤维研究所(中国)有限公司