[发明专利]改进的聚丙烯纤维、用于制造该纤维的方法以及其用于生产纤维水泥产品的用途

说明书

本发明涉及改进的聚丙烯纤维、以及用于制造该聚丙烯纤维的方法和该聚丙烯纤维用于生产纤维水泥产品的用途。本发明进一步涉及包含本发明聚丙烯纤维的纤维水泥产品，例如平板或波纹纤维水泥片。与不含有本发明聚丙烯纤维的纤维水泥相比，本发明的纤维水泥产品具有改进的抗冲击性能。

技术领域

本发明涉及改进的聚丙烯纤维、以及用于制造该聚丙烯纤维的方法和该聚丙烯纤维用于生产纤维水泥产品的用途。

背景技术

聚丙烯是通过对丙烯进行聚合获得的热塑性树脂。聚丙烯纤维通过众所周知的熔融纺丝工艺生产，其中熔融聚合物通过具有大量小开口的模头泵出以生产连续纤丝的丝束(tow).所述纤丝冷却并牵拉或伸长以增加拉伸强度。所述纤丝通常进行尺寸裁剪或精修(finish)，随后如果需要，可以进行干燥和回火，并可选地切短至所期望的长度，以提供纤维束。

由于聚丙烯具有出色的性能例如低密度、高强度和出色的耐热性和耐化学系，聚丙烯纤维广泛用于各种应用，例如纺织品、包装材料、容器、汽车部件等。

欧洲专利EP1812628以及等同的US申请US2013/0302608公开了用于生产熔融纺丝聚丙烯复纤丝、以及由其形成的纱线的方法。所述方法包括：作为一个必要特征，需要在成核剂的存在下形成熔融聚合组合物，对所形成的熔融聚合组合物进行挤出，在温度为50℃～130℃的液浴中将所形成的纤丝骤冷，在加热至约120℃和约150℃的温度的同时进行牵拉，其中，成核剂的存在和纤丝在液浴中足够长的停留时间确保了纤丝的足够结晶程度。所公开的纤维确实高度结晶，呈现出超过约80％的使用WAXS和SAXS技术测定的结晶度。在EP1812628(以及US2013/0302608)中进一步公开了通过该方法生产的这些聚丙烯纤维可以用于形成绳子和编织织物或无纺织物。虽然高结晶度的聚丙烯纤维确实在某些应用中具有其优点，例如，用于生产纺织品，高结晶度实际上对于生产纤维增强水泥产品并不是有利的性能。实际上，已知具有高结晶度的聚丙烯纤维通常呈现出相对低的韧度(即，低纤维强度)。然而，为了增强纤维水泥产品，混入的纤维的韧度是有助于纤维水泥最终产品机械强度的主要且必要的性能。因此，如EP1812628(以及等同的US2013/0302608)中所公开的高结晶度纤丝和纤维不适合用于生产纤维增强水泥产品，特别是为了确保建筑工人的安全以及最终用户的高性能产品，在全世界各国家中这些纤维增强水泥产品受到规定了该产品机械性能最低要求的严格的国家法律法规监管。

尽管已经研发了EP1812628中公开的生产方法的数个其它变体，但是通过这些已知方法生产的聚丙烯纤维显示出对于适用于需要非常高纤维强度的应用(例如在纤维水泥应用)的性能不足。此外，虽然不同研究组为了获得至少具有较高纤维强度的聚丙烯纤维，尝试研发对于已知工业方法的替代方法，但是这些方法被证实在工业规模上不是可行的。实际上，从实验室到工业规模的规模扩大存在关于技术可行性和经济可行性的不同挑战。而且，甚至当仅进行半工业规模时，某实验室规模的方法导致不一致或改变纤丝或纤维质量。

发明内容

因此，本发明的目的是提供用于生产具有改进性能的聚丙烯纤维的方法、特别是工业方法，所述聚丙烯纤维适用于在生产纤维水泥产品(即，纤维增强水泥产品)中使用、更优选用于在生产平板或波纹纤维水泥片中使用。

在这方面，本发明人研发了新型工业方法，用于生产关于纤维密度和强度的性能得以改进的聚丙烯单纤丝或复纤丝以及由此衍生的纤维。与现有技术中的前述方法相反，本发明的方法不需要存在或添加成核剂。

此外，与现有技术方法相反，本发明的方法首次使得在工业生产规模上高产量生产机械性能改进的单纤丝或复纤丝和由此衍生的纤维。

特别是，发现在挤出工艺中某些参数对于获得聚丙烯纤丝和纤维是决定性的，特别是适合用于对水泥质产品(cementitious product)进行增强、并由此适用于生产纤维增强水泥产品。