[发明专利]聚烯烃纤维

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备聚烯烃纤维的方法以及由此可得到的聚烯烃纤维。本发明还涉及聚烯烃纤维的应用。

背景技术

聚烯烃纤维通常通过从挤出模具纺丝含有聚烯烃的流体组合物来制备。用这种方法制成的聚烯烃纤维可以通过例如使多根纤维加捻而被制成多丝纱线。聚烯烃纤维还可以用作制备进一步产品(包括单丝状纤维)的前体。这样做的一种方法是使多根前体聚烯烃纤维融合成最终产品。在EP 0740002 B1中，描述了一种用丝状材料制备钓鱼线的方法，其中用凝胶纺丝的聚烯烃丝线的纱线制成编织、加捻或加捻以及合股的钓鱼线，将该钓鱼线暴露在所述聚烯烃熔点范围内的温度下足够长的时间，使得相邻丝线至少部分融合，同时在1.01-2.5的拉伸比范围内拉伸所述钓鱼线。该方法中所用的纱线是连续的多丝纱线，更具体地，该纱线通过所谓的超高分子量聚乙烯(UHMwPE)的凝胶纺丝来制备，例如名为Spectra或Dyneema可商购的纱线。

在已知的方法中，纱线或纤维由多根纤维制成。前体纤维之间性能上可能的差异将影响最终产品的性能。此外，最终产品中的部分原来是前体纤维间的界面，这一部分的性能可能不同于产品的其他部分。

发明目的

本发明的目的是提供一种制备聚烯烃纤维的新颖方法，其中上述的局限或其他局限被减少了。

发明内容

因此，本发明提供了一种制备聚烯烃纤维的方法，其包括下列步骤：提供至少一条聚烯烃带；将至少一条聚烯烃带纵向加捻或折叠以得到前体纤维，在拉伸下将该前体纤维暴露在聚烯烃熔点范围内的温度下足够长的时间，使得前体纤维的两个或更多个部位至少部分融合。

本发明人现已认识到：聚烯烃带的横截面形状允许沿着带的纵向加捻或折叠该带，并且聚烯烃带的材料允许相邻层的融合。因为纤维是由一条带或原本在宽度方向本身相连的多条带制成，与用多根圆形横截面的丝线制成的纤维相比，通过本发明方法制成的纤维结构更加均匀并且横向上的完整性更好。制备纤维所需的带的数量可以小于当使用具有大致圆形横截面的前体丝线时的数量。此外，与用多根前体丝线制成的产品相比，产品的表面可以被制成具有更小面积的融合边界。融合边界降低了纤维的表面光滑度。通过调整带被加捻或折叠的方法以及融合条件(例如温度和压力)，可以调整纤维表面融合边界的面积，从而调整纤维表面的粗糙度。有利的是(具体是用在钓鱼线)表面粗糙度很低。此外，将带再成形为纤维期间，性能甚至可以得到改善。

本发明的另一个重要优点在于：制备纤维所用的带可以不必通过纺丝法(例如凝胶纺丝法或熔融纺丝法)来制备。例如，聚烯烃带可以通过施加足够的压力和温度由粉末聚合物制成。由粉末聚合物制成的聚合物例如可从US 4879076和5091133已知，它们都通过引用结合于此。因此，根据本发明，可以不通过纺丝法来制备纤维。

优选地，纤维由一条带制成。在这样的实施方式中本发明的优势将更加明显。聚烯烃带横截面的形状允许单一的聚烯烃带再成形为具有例如圆形横截面的纤维。这样的再成形对于具有大致圆形横截面的常规纤维是不可能的。当用一条带制备时所得纤维的结构最均匀。

本文中“带”理解为任何扁平体，包括长度尺寸远远大于横截面尺寸的物体以及与横截面的长轴相比长度尺寸不必更大的物体。术语“带”包括可以被称为丝带、条带、膜或片的物体。横截面可以具有各种各向异性的形状，例如矩形或椭圆形。横截面的长轴被称为宽度，而垂直于宽度方向的横截面的短轴被称为厚度。

本文中“前体纤维”理解为通过带的再成形制备、并通过融合转变为一个基本完整体的物体。

当在本文中使用时，“纵向加捻或折叠带”指的是弯曲带或以其它方式改变带的形状，使得带的一个侧边与带的另一部分相接触，以致带的至少一部分的宽度变小，从而得到前体纤维。当多于一条带被纵向加捻或折叠时，在本文中指的是一捆多于一条的带作为一个整体被加捻或折叠。该捆被再成形使得捆的一个侧边与捆的另一部分相接触，以使得捆的至少一部分的宽度变小，从而得到前体纤维。

带可以被加捻或折叠任意次数，以得到所期望的结果。例如，带可以被加捻2-1500匝/米(t/m)。具体地，带可以被加捻50-1000t/m，更优选100-700t/m。

本文中“纤维”理解为长度尺寸远远大于横截面尺寸的细长体。横截面可以是任意形状，例如圆形、椭圆形、矩形、正方形、U-型。

聚烯烃可以是聚乙烯、聚丙烯或能够融合在一起而机械性能没有显著降低的任何其他合适的聚合物。