具有改善的退卷性和增强的与热熔粘合剂的粘结特性的氨纶纤维的制造方法

摘要

本发明涉及一种具有改善的退卷性和增强的与热熔粘合剂的粘结特性的氨纶纤维的制造方法，更具体而言，涉及通过将数均分子量为20,000～500,000的聚苯乙烯聚合物引入至聚氨酯脲的纺丝溶液中而制造氨纶的方法，其能够有效地防止在退卷过程中发生的不规则的鼓胀和张力峰，并增强与热熔粘合剂的粘结特性。

权利要求

1.一种具有改善的退卷性和增强的与热熔粘合剂的粘结特性的氨纶纤维的制造方法，所述制造方法在使用聚氨酯脲纺丝溶液的卫生用氨纶的制造过程中进行，所述方法包括：通过将以下化学式1表示的聚苯乙烯聚合物添加至聚氨酯脲纺丝溶液中而制备纺丝溶液，化学式1

(-CH(C6H5)-CH2-)x；和对上述纺丝溶液进行纺丝和卷绕；

其中，上述聚苯乙烯聚合物的数均分子量为100,000～500,000，并且其中，以上述聚氨酯脲纺丝溶液的固形物总重量的3重量％～5重量％的量添加上述聚苯乙烯聚合物。

2.一种氨纶，其特征在于，其通过权利要求1所述的制造方法制得。

说明书

具有改善的退卷性和增强的与热熔粘合剂的粘结特性的氨纶

纤维的制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种具有改善的退卷性和增强的与热熔粘合剂的粘结特性的氨纶纤维的制造方法，更具体而言，涉及通过将数均分子量为20,000～500,000的聚苯乙烯聚合物引入至聚氨酯脲的纺丝溶液中而制造氨纶的方法，其能够有效地防止在退卷过程中发生的不规则的鼓胀和张力峰，并增强与热熔粘合剂(hot melt adhesive)的粘结特性。

背景技术

[0002] 氨纶保持高程度的橡胶弹性，并且由于其优异的物理性质如拉伸应力和可恢复性，其广泛地应用于内衣、袜子和运动装。如今，氨纶的应用进一步拓展，从而使其还已经应用于功能性纤维，并正在用于如尿片和医用纤维等特殊应用中。

[0003] 与通常的医用纤维相比，常规医用氨纶纤维显示出增强的粘结力以使纤维粘在一起。这导致在如遮盖、翘曲和编织等后续过程中细丝断裂，并由于退卷性较差而造成静电的产生，导致纤维张力不均匀。

[0004] 通常，为了改善这一问题，一般向聚合物中添加抗粘剂，以增强聚合物的特性。

[0005] 尽管常规上使用无机物质(Mg-st或Ca-st、Zn-st)作为抗粘剂，在用于尿片制造目的时，此种添加剂会造成氨纶退卷性质的问题，原因在于其在乳液中的不均匀分布导致纤维表面上的不均匀涂布。

[0006] 此前，为了解决与氨纶退卷相关的问题，KR 2011-0128884A提出使用聚氨酯或聚氨酯脲弹性纤维，并使用包含其量为约0.5重量％～25重量％的可溶性抗粘剂组合物的弹性纤维。此处，使用纤维素(CAB)作为抗粘剂。

[0007] 另外，JP 2001-509877A提出使用酰胺作为抗粘剂，例如包含氮的如亚乙基双油酰胺/硬脂酰胺等。CN 001291079B使用诸如磷酸锆、玻璃和沸石等抗菌性材料作为粘结剂。

[0008] 尽管在常规氨纶制造方法中使用的此种抗粘剂确实在一定程度上降低了使纤维粘在一起的粘结力，但是，其在尿片制造过程中不能恰当地防止氨纶纤维在退卷时的不规则鼓胀和张力峰现象。而且，即使抗粘剂是有机物，由于纤维滑动，与热熔体的粘结特性劣化或与氨纶聚合物的不相容问题，其也不能解决上述问题。

[0009] 另外，在一些情况中，在乳液中使用粘结增强剂，或者将聚氨酯或松香化合物引入聚合物中，从而在氨纶纤维制造过程中增强与热熔粘合剂的粘结特性。不过，当将粘结增强剂引入乳液时，会造成在乳液中不均匀分布的问题，导致纤维表面上的不均匀涂布。另外，在聚合物中使用热塑性聚氨酯不会有增强粘结力的作用。同样，如果引入松香化合物，会造成退卷性较差的问题，其原因在于氨纶纤维具有较高退卷张力。

发明内容

[0010] 技术问题

[0011] 本发明致力于解决现有技术的上述问题，并且目的在于有效地防止退卷过程中发生的不规则鼓胀和张力峰，并且还在于增强与热熔粘合剂的粘结特性，而不造成其他物理性质的问题。

[0012] 因此，本发明涉及提供一种具有改善的退卷性和增强的与热熔粘合剂的粘结特性的氨纶纤维的制造方法。

[0013] 技术方案

[0014] 为了提供本发明的上述问题的解决方案，本发明涉及提供一种在使用聚氨酯脲纺丝溶液的卫生用氨纶的制造过程中，具有改善的退卷性和增强的与热熔粘合剂的粘结特性的氨纶纤维的制造方法。该氨纶纤维的制造方法包括两个步骤：通过将以下化学式1表示的聚苯乙烯聚合物添加至聚氨酯脲纺丝溶液中而制备纺丝溶液；和对上述纺丝溶液进行纺丝和卷绕。

[0015] 化学式1

[0016] (-CH(C6H5)-CH2-)x

[0017] 此处，优选的是，上述聚苯乙烯聚合物的分子量为20,000～500,000。

[0018] 另外，优选的是，上述聚苯乙烯聚合物以上述聚氨酯脲纺丝溶液的固形物总重量的0.1重量％～20重量％的量添加在聚氨酯脲纺丝溶液中。

[0019] 另外，本发明涉及提供一种使用上述制造方法制得的氨纶。

[0020] 有益效果

[0021] 本发明涉及通过将数均分子量为20,000～500,000的聚苯乙烯聚合物引入浆体状的氨纶纤维的纺丝溶液中的方法制备氨纶，这能够在尿片制造过程中有效地防止此前由引入无机抗粘剂(Mg-st、Ca-st、Zn-st)的常规方法导致的在氨纶纤维退卷过程中发生的不规则鼓胀和张力峰的问题。另外，本发明能够增强与热熔粘合剂的粘结特性。

[0022] 此种添加剂具有与占热熔粘合剂成分的60％～70％的基质聚合物和增粘剂树脂相似或相同的化学结构，由此在160℃～200℃的高温状态下应用时具有优异的相容性。另外，当高温热熔粘合剂涂布在氨纶的表面上时，该添加剂的存在提高了玻璃化转变温度，由此促进了粘结。

附图说明

[0023] 图1显示了片材的制造方法的示意图，该片材通过在排布第1层和第2层从而使它们相互之间呈直角后，在上述第1层和第2层之间设置聚乙烯膜而制造。

[0024] 图2是评价标准图，显示了本发明实验例4中评价退卷性的方法。

具体实施方式

[0025] 下面，对本发明的实施方式进行以下详细说明。

[0026] 本发明涉及一种制备氨纶的新方法，其通过在氨纶制造过程中将数均分子量为20,000～500,000的聚苯乙烯聚合物添加到浆体状的聚氨酯脲溶液的纺丝溶液中而改善退卷性质，并且还增强与热熔粘合剂的粘结特性。

[0027] 现将更详细地描述依照本发明的氨纶的制造方法。

[0028] 本发明提供了一种聚氨酯脲弹性纤维的制造方法，其包括以下步骤：通过多元醇与过量的二异氰酸酯化合物之间的反应而产生在多元醇的两个端部具有异氰酸酯基的加合预聚物的制造工序；和在通过将由以下化学式1表示的聚苯乙烯聚合物添加至上述聚氨酯脲纺丝溶液中制得纺丝溶液后，对上述纺丝溶液进行纺丝和卷绕。

[0029] 化学式1

[0030] (-CH(C6H5)-CH2-)x

[0031] 此处，优选的是，上述聚苯乙烯聚合物的分子量为20,000～500,000。当上述聚苯乙烯聚合物的分子量小于20,000时，可能发生与热熔粘合剂的粘结特性劣化的问题。相反，如果上述聚苯乙烯聚合物的分子量超过500,000时，可能发生在浆体制备期间在溶剂中不均匀分布的问题，以及在氨纶制造过程期间影响物理性质的问题。

[0032] 另外，在聚氨酯脲纺丝溶液中添加相对于固形物的总重量为0.1重量％～20重量％的上述聚苯乙烯聚合物。

[0033] 如果上述聚苯乙烯聚合物的含量低于0.1重量％，将没有增强与热熔粘合剂的粘结特性和改善退卷性的效果，且如果上述聚苯乙烯聚合物的含量超过20重量％，则存在能力减小(其是纤维的物理性质的一部分)的不良效果。

[0034] 另外，将聚苯乙烯聚合物添加到浆体状纺丝溶液中，从而仅带来退卷性和与热熔粘合剂的粘结特性的改善。这是因为，将其引入聚合物中引起聚合物的基本物理性质的改变。此处，更好的是，通过制备为DMA中的溶液状，而利用浆体状态。

[0035] 另一方面，用于制备本发明的氨纶的二异氰酸酯的非限制性实例为：4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、1,5'-萘二异氰酸酯、1,4'-亚苯基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、1,4'-环己烷二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯等。不过，在这些二异氰酸酯中，可以使用4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯，且优选的是使用以上列出的一种或多种。

[0036] 本发明使用的高分子二醇的实例为：聚四亚甲基醚二醇、聚三亚甲基醚二醇、聚丙二醇、聚碳酸酯二醇、氧化亚烷基和内酯单体和聚(四亚甲基醚)二醇的混合物的聚合物，以及3-甲基-四氢呋喃和四氢呋喃的共聚物。在以上列出的那些实例中，可以使用一种或多种的混合物，不过并不一定限于这些实例。

[0037] 不过，作为上述增链剂，可以使用二胺，并且优选的是，在本发明中使用乙二胺。

[0038] 另外，即使可以使用具有官能团的伯胺(如二乙胺、单乙醇胺和二甲胺等)作为聚氨酯脲的链终止剂，但其不限于此。

[0039] 此外，在本发明中，为了防止聚氨酯脲因在氨纶制造过程中涉及的UV光、气氛烟雾和热处理过程而致的颜色变化和物理性质劣化，可以适当地组合位阻型酚类化合物、苯并呋喃类化合物、半咔唑类化合物、苯并三唑类化合物或聚合型叔胺稳定剂，并将其添加至纺丝溶液中。

[0040] 此外，除了上述组分，本发明的聚氨酯脲弹性弹性纤维还可以包括如二氧化钛和硬脂酸镁等添加剂。

[0041] 当利用如上所述的本发明方法制备氨纶时，不仅可以修复不规则的鼓胀和张力峰现象，还可以增强与尿片制造应用中所必需的热熔粘合剂的粘结特性。

[0042] 下面，将通过实施例详细描述本发明。不过，以下描述的实施例和实验例仅示出了本发明的一种形式，并且本发明的范围不受该实施例和实验例的限制。

[0043] 实施例1

[0044] 两端均具有异氰酸酯基的聚氨酯聚合物由601.1g 4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯和2664.5g聚四亚甲基醚二醇(分子量为1800)在90℃的氮气流中的反应(同时搅拌95分钟)制得。

[0045] 将4811g二甲基乙酰胺添加到并溶解在冷却至室温的上述预聚物中，并制得聚氨酯聚合物溶液。

[0046] 然后，将43.3g乙二胺和13.4g 1,2-丙二胺和5.7g二乙胺溶解在829g二甲基乙酰胺中，并在低于90度添加到上述预聚物中。这产生了聚氨酯溶液。引入1重量％的三乙二醇-双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯作为聚合物添加剂的固体制剂和1％的二氧化钛作为光捕获剂，以生成纺丝溶液。相对于固形物的重量，使用3重量％的在纺丝溶液中为浆体状的数均分子量为10,000的聚苯乙烯聚合物来产生纺丝溶液。

[0047] 在干燥纺丝过程中，将纺丝温度保持高于260℃，并以500m/分钟的卷绕速度完成卷绕。

[0048] 实施例2

[0049] 以与实施例1描述相同的方式制造氨纶纤维，不同之处在于，将相对于固形物的总重量为聚合物的5重量％的聚苯乙烯聚合物(分子量为100,000)作为添加剂引入纺丝溶液中。

[0050] 比较例1

[0051] 以与实施例1描述相同的方式制备氨纶纤维，不同之处在于，相对于固形物的总重量，将为聚合物的1重量％的硬脂酸镁作为添加剂，来代替聚苯乙烯聚合物(分子量为100,000)而引入纺丝溶液中。

[0052] 比较例2

[0053] 以与实施例1描述相同的方式制备氨纶纤维，不同之处在于，相对于固形物的总重量，将为聚合物的25重量％的聚苯乙烯聚合物(分子量为100,000)作为添加剂引入纺丝溶液中。

[0054] 比较例3

[0055] 以与实施例1描述相同的方式制备氨纶纤维，不同之处在于，相对于固形物的总重量，将为聚合物的3重量％的分子量为10,000的聚苯乙烯聚合物作为添加剂，来代替聚苯乙烯聚合物(分子量为100,000)而引入纺丝溶液中。

[0056] 比较例4

[0057] 以与实施例1描述相同的方式制备氨纶纤维，不同之处在于，相对于固形物的总重量，将为聚合物的3重量％的聚苯乙烯聚合物(分子量为1,000,000)作为添加剂引入纺丝溶液中，并作为分子量为1,000,000的聚合物。

[0058] 比较例5

[0059] 以与实施例1描述相同的方式制备氨纶纤维，不同之处在于，将硅酮乳液代替抗粘接剂引入纺丝溶液中，不过氨纶的表面涂布有0.5％的硅酮乳液。

[0060] 比较例6

[0061] 以与实施例1描述相同的方式制备氨纶纤维，不同之处在于，纺丝溶液中未引入抗粘接剂。

[0062] 实验例1伸展

[0063] 以与下述相同的方式测量力(g)，从而比较上述实施例和比较例中制得的氨纶纤维在重复伸展过程中的物理性质评价。

[0064] 使用来自Textechno Co.的MEL作为评价仪器，并基于ASTM D 2731-72标准进行评价。并且，在与设备彼此相隔10cm处夹住样品，并以300％重复伸展总共5次，并测量各次伸展的力值。评价结果呈现在下表1中。

[0065] 【表1】

[0066]

[0067] ※200％M：在第一次伸展时200％伸展部分的力(g)

[0068] 第5次卸荷，200％：在第5次伸展后的恢复过程中200％伸展部分的力(g)[0069] 参见表1，当引入分子量为100,000的聚苯乙烯聚合物时，除了以下方面之外，与未发生引入的比较例6相比没有区别：在引入量超过20重量％的情况下(如比较例2)，或者引入超过500,000分子量的情况下(如比较例4)，存在第5次卸荷力减小的问题。

[0070] 实验例2

[0071] 以下述方式进行抗蠕变性评价，从而评价上述实验例和比较例中制得的氨纶与热熔粘合剂的粘结特性。评价结果呈现于下表2中。

[0072] 为此，使用无纺布和氨纶纤维制造层压片。

[0073] 此处，以下述方式使用Nordson Co.的实验室用涂布机作为评价仪器(参见图1)。

[0074] (1)引入无纺布1和2，并在中心并排引入氨纶纤维。

[0075] (2)在将供给氨纶纤维期间的伸长率保持为250％的同时，以螺形喷洒形式供给Henkel Co.的热熔粘合剂，并且该热熔粘合剂用轧辊挤压通过轧辊，以与无纺布粘结。同时，胶量为60mg/m。

[0076] (3)样品生产速率为100m/分钟。

[0077] 使用所制造的层压片，以下述方式，采用日本U Co.的评价方法对抗蠕变性进行评价。

[0078] (1)使层压片部件伸展至最大，并固定在宽度为30cm且长度为50cm的塑料板上。

[0079] (2)基于中心，左侧和右侧100mm的部分(共200mm)均用永久性标记物进行标记。

[0080] (3)使用尖刀裁剪标记区域，并测量氨纶的回收的长度。

[0081] 表示粘结性质的抗蠕变性(％)由以下等式1算出。

[0082] 等式1

[0083] 粘结性质(抗蠕变性)(％)＝[200-(回收长度)]/200×100

[0084] 上述实施例1～2和比较例1～6中制得的氨纶纤维的粘结特性如上进行评价。评价结果呈现于下表2中。

[0085] 【表2】

[0086]

[0087] 参见上表2，可以确认，与未引入聚苯乙烯聚合物的比较例1和5相比，以及与引入较低分子量的聚苯乙烯聚合物的比较例3相比，当引入分子量为100,000的聚苯乙烯聚合物时(实施例1和2)，显示出优异的粘结性质。

[0088] 不过，甚至在如比较例2和4所示引入超过20重量％或超过500,000的添加剂时，也显示出优异的粘结性质。

[0089] 实验例3

[0090] 为了确认上述实施例和比较例中制得的氨纶纤维除粘结特性以外的退卷性质的均一性程度，进行下述评价。

[0091] 作为退卷性质的评价方法，在距固定的筒管架30cm处安装束缚纤维的导轨，并安装能够测量张力的传感器和能够控制速度的卷绕设备。

[0092] 评价仪器中使用的张力测量设备是Rothschild Co.的电子张力计。测量最大(Max.)值、最小(Min.)值、平均(Ave.)值和误差(Dev.)值。结果呈现在下表3中。

[0093] 在评价结果中，如果保证Max和Min值之间的差与Ave值为较低水平，并且随Dev值减小，则可以认为退卷性质的均一性程度是优异的。

[0094] 【表3】

[0095]

[0096] 参见表3，当引入分子量为100,000的聚苯乙烯聚合物(实施例1～2)时，可以看出，退卷张力水平保持为与将硅酮乳液或纺丝溶液引入或涂布在纤维上而不引入抗粘剂时(比较例5)相同的水平。并且，当与使用无机抗粘接剂的情况(比较例1)相比，Max值显示为低水平。另外，与不引入添加剂的情况(比较例6)相比，显示出优异的退卷张力值。

[0097] 实验例4

[0098] 对上述实施例和比较例制得的氨纶纤维进行退卷评价。

[0099] 此种评价退卷性质的OETO方法以下述方式进行。

[0100] 当在OETO方法中退卷时，根据作用在纤维上的离心力和使纤维粘接在一起的粘结力的强度，纤维卷将产生3种形式的退卷。

[0101] (a)离心力>纤维间聚结力：产生不规则鼓胀

[0102] (b)离心力≒纤维间聚结力：产生不规则鼓胀

[0103] (c)离心力<纤维间聚结力：不能退卷(细丝断裂)

[0104] 对于这些退卷性质的评价，参见图2，并且图2的附图标记表示以下条件。

[0105] 图中的附图标记1是固定导轨：在旋转时卷线通过OETO方法运动，并从此点沿直线运动；

[0106] 图中的附图标记2是纤维卷的退卷点：是指这样一个点，在该点处，纤维卷在卷线处于张力下时首次进行退卷；

[0107] 图中的附图标记3是在理想退卷形式时，连接固定导轨与纤维卷的中心的线与退卷线之间的角度；

[0108] 图中的附图标记4是在理想退卷角度之外时，对应于附图标记3的1/2的角度；

[0109] 图中的附图标记5是第一等级退卷形式：是指这样一种退卷形式，其中，卷线根据附图标记3的角度沿直线退卷；

[0110] 图中的附图标记6是第二等级退卷形式：是指这样一种退卷形式，其中，卷线根据附图标记3的角度退卷，不过发生轻微的震动；

[0111] 图中的附图标记7是第三等级退卷形式：卷线偏离附图标记3的轨迹并且发生较弱的鼓胀增大现象，不过并未偏离附图标记4的轨迹，因而不可能导致细丝的断裂；

[0112] 图中的附图标记8是第四等级退卷形式：卷线的鼓胀变得更大，并且偏离附图标记4的轨迹，并由此取决于周边环境而非常可能导致细丝断裂。

[0113] 进行上述评价退卷性质的OETO方法的结果呈现在下表4中。

[0114] 【表4】

[0115]

[0116] 参见表4所示的结果，与比较例(1～6)相比，发现本发明的实施例的情况表现出优异的退卷特性。