[发明专利]复合的长物体

说明书

本发明涉及一种用于制造包含高性能聚乙烯纤维和聚合物树脂的长物体的方法，所述方法包括以下步骤：将聚合物树脂的水性悬浮液涂覆于HPPE纤维；组装HPPE纤维；部分干燥水性悬浮液；可选地向长物体施加温度、张力和/或压力处理，其中聚合物树脂是乙烯和/或丙烯的均聚物或共聚物。本发明进一步涉及可通过所述方法获得的长物体，以及包含长物体的制品，例如网、圆形吊带、接头、带状物或合成链节。

本发明涉及一种用于制造包含高性能聚乙烯纤维和聚合物树脂的长物体的方法以及这种复合的长物体。长物体如绳索和丝带(ribbon)特别适于在许多应用中用作承重元件，例如系泊绳、起重绳索、缝线、压力容器和钓鱼线。

绳索和丝带的典型应用涉及重复弯曲，例如滑轮上弯曲应用(bend-over-sheaveapplications)。在这些应用中，绳索经常在卷筒、缆柱、托辊、滑轮等上拉拽，导致绳索的摩擦和弯曲。当暴露于如此频繁的弯曲或挠曲时，由于外部和内部磨损、摩擦热等导致的绳索和纤维损伤可使绳索失效；这种疲劳断裂通常称为弯曲疲劳(bend fatigue)或挠曲疲劳(flex fatigue)。

在例如WO2007/062803和WO2011/015485中已经描述了具有改善的弯曲疲劳的HPPE纤维绳索。WO2007/062803描述了一种由高性能聚乙烯纤维和聚四氟乙烯衍生物构建的绳索。这些绳索可以含有3-18质量％的流体聚有机硅氧烷。WO2011/015485描述了包含涂布有交联硅酮橡胶的HPPE纤维的绳索。因此，根据现有技术，已经提出单独使用有机硅酮组合物或与低摩擦纤维例如PTFE组合使用，以减少弯曲应用期间HPPE纤维的摩擦行为。WO2011/015485尤其描述了一种在高端弯曲应用领域中已经建立的技术。

如W02007/062803和WO2011/015485中所述的绳索具有若干缺点，其中在绳索中存在PTFE丝线或硅酮组合物形式的大量非承重组分。考虑到材料组合或涉及的化学反应，制造过程很复杂，并且经常导致变色的产品。其它缺点是绳索组合物的增加的润滑性导致技术处理问题，尤其是在牵引卷绕过程、绳索的拼接和打结过程中。最后但并非最不重要的是，所描述的绳索易于浸出材料，而诸如碎片、污垢、灰尘和水的绳索外来组分可能会侵入绳索结构并增强劣化。这通常通过添加保护层或附加涂层来补偿，但保护层或附加涂层会对处理产生不利影响，也会对产品的弯曲性能产生不利影响。

本发明的目的是提供一种制造工艺和由此能够获得的复合材料，该复合材料具有良好的反复弯曲性能并且至少部分地克服了上述问题。

本发明通过在包括以下步骤的方法中制造包含高性能聚乙烯纤维和聚合物树脂的长物体来解决该需求：提供高性能聚乙烯(HPPE)纤维；在组装HPPE纤维以形成长物体之前、期间或之后，将聚合物树脂的水性悬浮液涂覆于HPPE纤维；并且至少部分地干燥涂覆于HPPE纤维的聚合物树脂的水性悬浮液，以得到包含HPPE纤维和遍及长物体的聚合物树脂的长物体；可选地，在至少部分地干燥悬浮液之前、期间或之后，将介于树脂的熔融温度至153℃的温度范围内的温度施加于长物体，以使聚合物树脂至少部分熔化；并且可选地，在至少部分熔化聚合物树脂之前、期间或之后，向长物体施加压力和/或张力以使长物体至少部分地被压实和/或伸长；其中聚合物树脂是乙烯和/或丙烯的均聚物或共聚物，并且其中聚合物树脂具有根据ISO1183测量的在860至930kg/m³范围内的密度、在40至140℃范围内的峰值熔融温度以及至少5J/g的熔化热。

出乎意料地发现，根据本发明的方法制造的长物体表现出良好的在滑轮上的反复弯曲性能，比得上甚至超过交联的硅酮橡胶涂布的纤维的循环次数，同时至少部分地克服了上述问题。本发明人发现良好的弯曲性能与其他改进的机械性能相结合。所述改进例如可见于根据本发明的长物体的韧性和结滑脱力。还观察到，虽然长物体的重量因聚合物树脂的存在而增加，但断裂力增加，并且甚至长物体的韧性也增加了。此外，根据本发明的长物体可以表现出长物体本身或HPPE纱线的单一特性，这通过绳索异物降低了绳索损坏的风险。