超高分子量聚乙烯复丝纱线制造技术

本发明专利技术涉及一种含有n条丝的复丝纱线，其中所述丝由超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纺丝获得，所述纱线的韧度(Ten)用cN/dtex表示，Ten(cN/dtex)＝f×n‑0.05×dpf‑0.15。其中Ten至少是39cN/dtex，n至少是25，f至少为58的因子，dpf是每条丝的dtex。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超高分子量聚乙烯复丝纱线本专利技术涉及一种含有n条丝的复丝纱线，其由超高分子量聚乙烯(UHMWPE)制成，其中，n至少是25。本专利技术还涉及包含所述纱线的各种产品。例如，由WO2005/066401已知一种在韧度、模量、蠕变和其他机械和物理性质方面具有高性能的复丝纱线。上述被公开的纱线含有多条由UHMWPE聚合物制成的丝，其韧度取决于纱线中的丝数量。特别地，由于相对大量的丝，WO2005/066401的复丝纱线具有例如超过5.5GPa(约56.4cN/dtex)的高得惊人韧度或高强度。这些纱线非常适合于在各种半成品和制成品中使用，其例子包括绳索、索具、渔网、运动装置、医疗植入物和防弹复合物。US6,969,553中公开了另一种复丝纱线，纱线强度约为40g/d(约36cN/dtex)并且含有120条丝，单条丝纤度为4.34旦尼尔(denier)(约4.8dtex)。然而根据文献众所周知，复丝纱线的韧度随纱线中丝数量的增加而减少；并且虽然如WO2005/066401或US6,969,553的已知的复丝纱线显示出良好的性能，但是仍然观察到具有大量丝的纱线的性能对于某些应用不够理想。因此观察到有空间来进一步改善大计数复丝纱线即具有大量丝的复丝纱线的韧性以及丝具有高dtex或线密度的大计数复丝纱线的韧性。因此，本专利技术的目的在于提供已知的复丝纱线的优势品和/或替代品。本专利技术目的特别在于提供用于各种
的各种应用时具有优化性能的复丝纱线。本专利技术还有一个目的是提供一种相比已知纱线在丝数量增加时的韧度具有减少程度更小韧度的复丝纱线。本专利技术提供了一种含有n条丝的复丝纱线，其中所述丝由超高分子量聚乙烯纺丝获得，所述纱线的韧度(Ten)根据式1用cN/dtex表示：Ten(cN/dtex)＝f×n-0.05×dpf-0.15式1其中Ten至少是39cN/dtex，n至少是25，f是至少为58.0的因子，dpf是每条丝的dtex。在下文中，本专利技术的复丝纱线也被称为“本专利技术纱线”。观察到当被用于各种应用时，本专利技术纱线可以具有优化的性能。特别地观察到大计数的本专利技术纱线可以具有最佳韧性，甚至在增加其丝数目的情况下。更特别地，观察到大计数的本专利技术纱线可以具有最佳强度和具有惊人高的dpf的丝。观察到，因子f至少为60.0，优选地至少为62.0，更优选地至少为64.0，最优选地至少为67.0的本专利技术纱线尤其能够实现上述优点。进一步观察到，丝数量n大的纱线，即有至少25条、优选地至少50条、更优选地至少100条、甚至更优选至少200条、甚至更优选的至少400条、最优选地至少700条丝的纱线能得到高韧度的本专利技术纱线。所述纱线还可以以高生产率制造。此外，观察到，dpf至少为0.8，优选地至少为1，最优选地至少为1.1的纱线能得到高韧度的本专利技术纱线。在一个优选的实施方案中，甚至在dpf至少为1.2，至少为1.3的情况下得到高韧度的纱线。该优点令人吃惊，因为众所周知纱线韧度随着纱线中单条丝的dpf的增加而降低。另一方面，含有高dpf的丝的纱线，所述纱线的各种性能例如丝断头、纱线产率和弹道性能也可以得到优化。因此，从纱线产率和应用性两点来看，具有高韧度并且含有大dpf的丝的纱线是令人期望的。据专利技术人所知，本专利技术第一次提供了这样的纱线。根据本专利技术，制备本专利技术纱线的丝由超高分子量聚乙烯(此前和此后简称为UHMWPE)的聚合物纺丝获得。优选地，所述丝用含有如下步骤的方法通过凝胶纺丝UHMWPE获得：a)提供在合适溶剂中的UHMWPE溶液b)将步骤a)的溶液通过含有多个喷丝孔的喷丝板来形成所述纱线的丝从来纺丝复丝纱线；c)在除去溶剂之前、期间或之后的至少一个拉伸步骤拉伸丝。注意到当UHMWPE溶液含有仔细控制的量的UHMWPE聚合物时得到了本专利技术纱线。令人惊讶的是，为了制造本专利技术纱线，UHMWPE溶液需要包含3wt％和12wt％之间的UHMWPE聚合物，优选地4wt％和10wt％之间的UHMWPE的聚合物，更优选地5wt％和9wt％之间的UHMWPE聚合物，最优选地6wt％和8wt％之间的UHMWPE聚合物。另一个参数是UHMWPE聚合物的伸长应力(ES)。只有在巧妙的实验(skillfulundertaking)之后，本专利技术人才确定了UHMWPE聚合物优选地具有至少0.4N/mm2、更优选地至少0.45N/mm2、甚至更优选地至少0.5N/mm2、甚至更优选地至少0.55N/mm2的ES。优选地，所述ES至多为0.90N/mm2，更优选地至多为0.85N/mm2，甚至更优选地至多为0.80N/mm2，最优选地至多为0.75N/mm2。值得注意的是，UHMWPE的ES在其加工成纤维的过程中，例如由于断链，可能会变化。因此纤维中UHMWPE的ES通常会比溶液中UHMWPE的ES更低。所述各种UHMWPE可以商购并且能从DSMN.V.或Ticona购买。同样，本领域技术人员可以按照WO2009/060044和WO2012/139934(第18页)所披露的方法制造具有各种ES的各种UHMWPE。优选地，UHMWPE是均聚物，即每100个碳原子具有一个以下支链并且优选地每300个碳原子具有一个以下支链的线型聚乙烯。在一个实施方案中，UHMWPE是另外含有最多5mol％的一种或多种共聚单体的线性聚乙烯，所述共聚单体例如是烯烃，如丙烯、1-丁烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯或1-辛烯。UHMWPE还可以含少量的，通常小于5质量％、优选地小于3质量％的常用添加剂，例如抗氧化剂、热稳定剂、着色剂、流动促进剂，等等。合适的溶剂的例子包括脂族和脂环族烃，例如辛烷、壬烷、癸烷和石蜡，包括其异构体；石油馏分；矿物油；煤油；芳族烃，例如甲苯、二甲苯和萘，包括其氢化衍生物，例如十氢化萘和四氢化萘；卤代烃，例如一氯代苯；和环烷烃或环烯烃，例如蒈烯(careen)、芴(fluorine)、莰烯、孟烷、二戊烯、萘、苊烯(acenaphtalene)、甲基环戍二烯、三环癸烷、1，2，4，5-四甲基-1，4-环己二烯、芴酮、联萘胺(naphtindane)、四甲基-对-苯并二醌、乙基芴(ethylfuorene)、荧蒽和萘酮。上面列举的纺丝溶剂的组合也可以用于UHMWPE的凝胶喷丝，所述溶剂的组合也被简称为纺丝溶剂。在一个优选的实施方案中，所选择的纺丝溶剂在室温下是非挥发性的如石蜡油。还发现本专利技术的方法对于在室温下相对挥发性的溶剂例如十氢化萘、四氢化萘和煤油是特别有利的。在最优选的实施方案中，所选择的溶剂是十氢化萘。根据本专利技术，UHMWPE溶液通过如下成丝：将所述溶液通过含有多个喷丝孔的喷丝板纺丝丝。优选地，喷丝板含有至少25个喷丝孔。在一个优选的实施方案中，本专利技术纱线是纺成纱线(as-spunyam)，即本专利技术纱线是在凝胶喷丝工艺结束时获得的。因此，由于对于纺成的本专利技术纱线来说，所述喷丝板包含的喷丝孔的数目决定了纱线的丝数目，自然喷丝孔的优选的数目由本专利技术纱线所包含的丝数目决定。在一个优选的实施方案中，喷丝板的每个喷丝孔具有包含至少一个收缩区的几何形状。收缩区在本文中被理解为这样的区域，该区域中，直径以优选地小于60°、更优选地小于50°、甚至更优选地小于40°的锥角从初始直径D本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.含有n条丝的复丝纱线，其中所述丝由超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纺丝获得，所述纱线的韧性(Ten)根据式1以cN/dtex表示：Ten(cN/dtex)＝f×n‑0.05×dpf‑0.15     式1其中Ten至少是39cN/dtex，n至少是25，f是至少为64.0的因子，dpf是每条丝的dtex。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.14 EP 11193491.51.含有n条丝的复丝纱线，其中所述丝由超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纺丝获得，所述纱线的韧性(Ten)根据式1以cN/dtex表示：Ten(cN/dtex)＝f×n-0.05×dpf-0.15式1其中Ten至少是39cN/dtex，n至少是25，f是至少为64.0的因子，dpf是每条丝的dtex。2.根据权利要求1的纱线，其中所述因子f至少为67.0。3.根据权利要求1的纱线，其中丝的数量n至少为50。4.根据前述权利要求中任意一项的纱线，其中所述dpf至少为0.8。5.包含根据权利要求1-4的任何一种纱线的绳索。6.适用于加固产品的加固元件，所述元件包含根据权利要求1-4的任何一种纱线。7.包含根据权利要求1-4的任何一种纱线的医疗设备。8.包含根据权利要求1-4的任何一种纱线的防弹制品。9.根据权利要求8的防弹制品，其含有至少一个单层，其中所述单层包含根据权利要求1-4中任意一项所述的纱线。10.含有多个单向单层的多层复合制品，所述单层包含根据权利要求1-4的任何一种纱线，其中每个单层中的纱线方向相对于相邻单层中的纱线方向旋转一定的角度。11.含有根据权利要求1-4的任何一种纱线的产品，其中所述产品选自由渔线、渔网、地网、货网、风筝线、牙线、网球拍线、帆布、无纺布、织物带、电池隔离物、电容器、压力容...

【专利技术属性】
技术研发人员：雅各布斯·约翰尼斯·门克尔，约翰内斯·亨德里克斯·玛丽·海杰伦，哈姆·范·德·威尔夫，
申请(专利权)人：帝斯曼知识产权资产管理有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL