用于拉伸聚烯烃纤维的加热设备和方法技术

一种加热设备和方法，用于拉伸超高分子量聚烯烃纤维如聚乙烯纤维。加热设备包括第一辊组和多个对齐的炉。该设备包括位于炉出口处的第二辊组，该第二辊组的辊适于提供所需的对聚烯烃纤维的拉伸。该设备和方法通过利用优选为四个或六个水平的炉而提供了在已加热环境中的单一拉伸步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于拉伸聚烯烃纤维的加热设备和用于拉伸这类纤 维的方法。相关技术的说明高韧度聚烯烃纤维如凝胶纺(gel-spun)聚乙烯纤维在本领域是公 知的。超高分子量聚烯烃包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁-l-烯、聚4-甲基 -戊-l-烯、它们的共聚物、混合物以及加合物。它们由超高分子量的 聚烯烃制备，且就聚乙烯来说，由超高分子量聚乙烯(UHMWPE)制备。 这类纤维的制备和拉伸已在各种专利公布中进行了描述，这些公布包 括美国专利4413110; 4430383; 4436689; 4536536; 4545950; 4551296; 4612148; 4617233; 4663101; 5032338; 5246657; 5286435; 5342567; 5578374; 5736244; 5741451; 5958582; 5972498; 6448359; 6969553 以及美国专利申请公布2005/0093200,上述公布的公开内容通过同此 非不相容程度的引用而清楚地结合在本文中。在美国专利申请公布 2004/0040176中还^^开了 一种用于^^立伸纤维的炉。UHMWPE纱线在许多应用如耐沖击性和防弹产品中使用。这些 产品包括防弹衣、头盔、航空器防护物以及复合材料运动装备。它们 还可用于钓丝、帆、绳索、缝合线以及织物。在典型的拉伸构造中，通过将超高分子量聚乙烯的溶液纺丝、将'然后将纺丝纤维拉伸至高度定向状态。在拉伸操作中，典型地首先将纺 丝纤维进给到第 一堆已加热辊上，随后穿过一个或多个炉(典型地为四 个)，然后进给到第二堆已加热辊上，之后又进给到一个或多个另外的 炉中(典型地为两个)，且在巻绕纤维或纱线之前最终进给到第三堆已 加热辊上。按照炉中的温度和温度曲线调节辊的速度和温度，以获得 纤维或纱线的所需的拉伸比和产品特性。根据此构造，纤维经受两级 拉伸操作。尽管这样的构造已产生了优良品质的纤维和纱线，但总体运行由 于多个加热区和辊组而昂贵，并且限制了生产量。值得期望的将是提 供一种用于聚乙烯纤维的炉构造，该种炉构造运行较为低廉并且能以 更高的速率提供拉伸的纤维或纱线。专利技术概述根据本专利技术，提供了 一种用于拉伸超高分子量聚烯烃纤维的加热设备，所述加热设备包括 第一辊组；多个对齐的炉，该多个炉具有邻近第一辊组的一端以及相反端；和邻近该多个炉的相反端的第二辊组，该第一辊组和第二辊组适于 提供所需的对聚烯烃纤维的拉伸。此外根据本专利技术，提供了一种用于拉伸超高分子量聚烯烃纤维的 方法，该方法包括使纤维经过加热设备，该加热设备包括多个对齐的炉，该多个炉具有邻近第一辊组的一端以及相反端；和邻近该多个炉的相反端的第二辊组，该第一辊组和第二辊组在一 定条件下运行，以提供所需的对聚烯烃纤维的拉伸以及在第 一辊组和第二辊组之间将该纤维拉伸至预定的拉伸比。已经发现，通过除去第二辊组并提供一 系列水平的炉来改变先前 的拉伸构造，可以以较低的资本费用、较低的运行费用以及较高的生 产量获得具有合乎需要的属性的聚烯烃纤维如聚乙烯纤维。这类纤维 还具有改善的属性。附图简述当参考本专利技术优选实施例的下列详细说明以及附图时，将更充分 地理解本专利技术并且另外的优点将变得显而易见，附图中附图说明图1为在聚乙烯纤维的拉伸中采用的典型的炉构造的示意图。 图2为本专利技术的炉构造的示意图，该炉构造可用于超高分子量聚 乙烯纤维的拉伸。专利技术详述本专利技术包括一种用于拉伸超高分子量聚烯烃纤维的加热设备和 一种用于拉伸这类纤维的方法。对本专利技术而言，纤维为其长度尺寸远大于宽度和厚度的横向尺寸 的伸长体。因此，用语"纤维"包括具有规则或不规则截面的一个或多个单丝、复丝、丝带、条带、毛束(staple)及其它形式的切短、切断 或不连续的纤维等。用语"纤维"包括上述任一项中的多个或其组合。 纱线为包括许多纤维或细丝的连续线束。文中可用的纤维的截面可极大地变化。这些纤维在截面上可以是 圆的、扁的或拉长的。它们还可以具有不规则或规则的多突起的截面， 该截面具有从纤维的线性或纵向轴线伸出的一个或多个规则或不规 则的突起部。纤维优选具有大致圆的、扁的或拉长的截面，最优选为 大致圆的截面。在本专利技术中可用的超高分子量聚烯烃包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁 -l-烯、聚4-曱基-戊-l-烯、它们的共聚物、混合物以及加合物。这些 聚合物典型地具有当在135。C的萘烷中测量时的从大约5dl/g(分升/克)至大约45dl/g的固有粘度。-优选地，待拉伸的喂入丝包括在萘烷中具有从大约8dl/g至40dl/g 的固有粘度的聚乙烯，更优选为从大约10dl/g至30dl/g,且最优选为 从大约12dl/g至30dl/g。优选的是，待拉伸的纱线包括具有少于大约 每一千个碳原子一个曱基的聚乙烯，更优选为少于每一千个碳原子0.5 个曱基的聚乙烯，并且聚乙烯少于其它成分的大约1%的重量。超高 分子量聚烯烃可包含少量的、通常小于大约5%重量的且优选为小于 大约3%重量的添加剂，例如抗氧化剂、热稳定剂、着色剂、流动助 剂、溶剂等。待拉伸的凝胶纺聚乙烯纤维在本专利技术的方法中可预先地拉伸，或 者它们可以处于实质未拉伸的状态。用于形成凝胶纺聚乙烯喂入丝的 方法可以是例如由以下美国专利号的专利所述方法中的任何方法，这 些美国专利号为4551296，4663101，5741451和6448659。就聚乙烯来说，适当的纤维是那些具有至少大约150000的加权 平均分子量的纤维，优选为至少大约一百万，且更优选为在大约两百 万至大约五百万之间。就高分子量聚丙烯纤维来说，这些纤维可具有 至少大约200000的加权平均分子量，优选为至少大约一百万且更优 选为至少大约两百万。当通过ASTM D2256-97以10英寸(25.4cm)的测量长度和100%/ 分钟的应变率测量时，喂入丝的韧度可以从大约2g/d(克/但尼尔)到 76g/d变动，优选为从大约5g/d到66g/d，更优选为从大约7g/d到51g/d。在下列说明中典型地参照聚乙烯纤维，但应理解这样的公开内容 也适用于其它的聚烯烃纤维。参看图1,在示意图中示出了用于超高分子量聚乙烯纱线的典型 的拉伸操作10。纱线12从源(未示出)进给并从辊16的第一组14上经 过。这些辊典型地被加热到所需的温度。离开辊的纱线18被进给到 四个相邻的水平炉中，仅示出了其中的两个炉20,22。这些炉可以是 热空气循环炉。离开第一組炉的纱线24然后从辊28的第二组26上经过并被拉伸为纱线30。纱线30然后被进给到另两个相邻的炉32，34 中，这些炉也是热空气循环炉，离开炉34的纱线36然后进给到辊40 的第三组38上并被再次拉伸至所需量。然后将成品纱线42进给到巻 绕工位(未示出)。通过采用三个辊组，纤维经受两级拉伸操作。参看图2,在示意图中示出了本专利技术的加热设备110。超高分子 量聚乙烯纱线112从源(未示出)进给并从从动辊116的第一组114上 穿过。这些辊不需要加热，尽管优选地最初几个辊不被加热而余下的 辊被加热以在拉伸之前对纤维预热。虽然图2中示出了总共7个辊， 但根据所需的构造，辊数可更高或更低。纱线118进给到六个相邻的 水平炉120，122,124,126,128,130中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于拉伸超高分子量聚烯烃纤维的加热设备，所述加热设备包括：　第一辊组；　多个对齐的炉，所述多个炉具有邻近所述第一辊组的一端以及相反端；和　邻近所述多个炉的所述相反端的第二辊组，所述第一辊组和所述第二辊组适于提供所需的对 所述聚烯烃纤维的拉伸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭耀泰，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]