含氟聚合物纤维的复合束的制作方法

专利名称：含氟聚合物纤维的复合束的制作方法
专利说明含氟聚合物纤维的复合束 发明领域 本发明涉及一种含氟聚合物的复合束，更具体地，涉及由包含如聚四氟乙烯(PTFE)的含氟聚合物的复合束制成的绳和其它纺织品。
术语的定义 如本申请中所用，术语“纤维”指如

图1的16和18所示的线状制品。本文所用的纤维包括单丝纤维和复丝纤维。可以将许多根纤维合并形成图1所示的“束”14。将不同类型的纤维合并形成束时，在本文中被称作“复合束”。许多束可以合并形成如图1所示的“集束(bundle group)”12。许多集束可以合并形成如图1所示的“绳”10(预期还有其它的绳结构，并包括在本文所述的本发明内)。
在本文中的“交变应力应用”指这样的应用，其中纤维受到张力、弯曲或扭力，或者这些力的组合，导致纤维磨损和/或压缩破坏，如在用于锚泊和重物上举应用的绳中，包括例如，海洋学、航海和近海钻井平台应用，以及在张力下依在滑轮、转鼓或槽轮上弯曲的绳中。
本文中“高强度纤维”指强度大于15g/d的纤维。
本文中“磨损率”指样品的断裂力减小与磨损试验循环次数的比值(如实施例1进一步定义)。
本文中“磨损试验后断裂强度的比值”指包含添加含氟聚合物的指定的测试制品，在磨损试验后，其断裂强度和同样结构但没有添加含氟聚合物纤维的测试制品在磨损试验后的断裂强度的比值。
本文中“低密度”指小于约1g/cc的密度。
“持久性”定义为在使用期间有效保持在原位的能力。
本文中“D:d”指槽轮直径除以绳直径。
本文中“低摩擦系数纤维”指摩擦系数小于或等于干聚丙烯在钢上的摩擦系数的聚合物材料。

背景技术：
高强度纤维可用于许多应用。例如，聚合物绳广泛用于停泊和重物上举应用，包括例如，海洋学、航海和近海钻井平台应用。在使用时受到高张力和弯曲应力以及各种环境的挑战。这些绳以各种方式由不同类型的纤维构建。例如，所述绳可以是编织的绳，夹金属丝(wire-lay)的绳或者平行加捻绳。编织的绳是通过将集束编织或打辫在一起形成的，而不是将集束捻在一起。夹金属丝的绳是按照和钢丝绳类似的方式制成的，每一层加捻的束一般在和中心轴约相同的方向上缠绕(加捻)。平行加捻绳是通过编织或挤出的外套将多个集束保持在一起的集合。在停泊和重物上举应用中使用的绳中的组成纤维包括高模量和高强度的纤维，如超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维。DYNEEMA和SPECTRA牌纤维就是这类纤维的例子。液晶聚合物(LCP)纤维如以VECTRAN商品名销售的液晶芳族聚酯也可用来构建这种绳。对芳族聚酰胺，如Kevlar纤维同样也可以用于这些应用。
这些绳的使用寿命受到三种机制中的一种或多种影响。纤维磨损是其中的一种机制。这种磨损可能是纤维与纤维的内部磨损或者是纤维与其他物体的外部磨损。这些磨损损害了纤维，因而缩短了绳的寿命。LCP纤维特别容易受到这种破坏机制的影响。第二种机制是摩擦的另一种结果。当绳的纤维在使用期间相互摩擦，如绳在张力下压在滑轮或转鼓上弯曲时，产生热量。这种内部热量严重地削弱了纤维。可看到纤维在负荷下显示加速了伸长速率或至断裂(即，蠕变破裂)。UHMWPE纤维发生这种破坏模式。另一种机制是绳在滑轮，转鼓或其他物体上牵拉时，绳或者绳的部分压缩的结果。
已经探讨了各种解决这些物体的方按。这些尝试通常涉及纤维材料的变化或者结构的改变。经常测试使用新的更高强度的纤维作为提高绳的寿命的一种方式。一种解决方案涉及在新的结构中使用多种类型的纤维。即，合并两种或更多种纤维来形成一种绳。不同类型的纤维可以特定的方式合并，以弥补每种纤维类型的缺陷。合并两种或更多种纤维可提供的性能益处的例子有，提高了抗蠕变和蠕变破裂性(不同于100％UHMWPE的绳)以及提高了抗自摩擦性(不同于100％LCP绳)。然而，所有这类绳在某些应用中仍存在不足的性能，由于上述三种机制中的一种或多种而导致失败。绳的性能很大程度上由构建绳的最基本的模块，纤维束的设计决定。这种束包括不同类型的纤维。提高束的寿命通常提高了束的寿命。这类束能用于要求低于上述重物用绳的应用中。这类应用包括起重，打包，固定等。曾经尝试在这种交变应力应用中合并纤维材料。例如，UHMWPE纤维和高强度纤维，如LCP纤维混合形成具有良好耐磨性的大直径的绳，但是这种绳仍不能达到要求的效果。
对用于升降机的绳的耐磨性已经通过使用高模量的合成纤维，用聚四氟乙烯(PTFE)浸渍一种或多种束或者用PTEF粉涂覆纤维而得到提高。通常这种涂层会相当快地磨去。在绳的外部或各个束的外部提供护套也显示能提高绳的寿命。但是，护套增加了重量、体积和刚性。
玻璃纤维和PTFE可以混合以延长玻璃纤维的寿命。这些纤维可以编织成织物。制成的制品与只要玻璃纤维的纤维相比具有优良的挠曲寿命。可热熔的含氟树脂可与纤维混合，特别是棉花类材料的纤维混合。产生的纤维已用于形成改进的织物。PTFE纤维已用于与其它纤维组合，用于牙线和其它低负荷的应用，但不能用于本文所述的交变应力的应用。
总之，已有的尝试都未能改进绳的寿命、或者索缆未能在既涉及弯曲又涉及高张力的应用中提供足够的耐久性。理想的解决方案应既能有益于重负荷绳、又有益于小直径的结构，如束。
发明概述 本发明提供了用于交变应力应用的复合束，该复合束包含至少一种高强度纤维和至少一种含氟聚合物纤维，其中含氟聚合物纤维的含量为小于或等于约40重量％。
在优选的实施方式中，高强度纤维是一种液晶聚合物或超高分子量聚乙烯，或它们的组合。
含氟聚合物纤维的优选重量百分数为小于或等于约35重量％，小于或等于约30重量％，小于或等于约25重量％，小于或等于约20重量％，小于或等于约15重量％，小于或等于约10重量％，和小于或等于约5重量％。
复合束在磨损测试后的断裂强度的比值，优选为至少1.8，更优选至少3.8，最优选至少4.0。含氟聚合物纤维优选是ePTFE纤维，这种纤维可以是单丝或复丝，它们中的任一种可以是低密度或高密度的。
在其他实施方式中，含氟聚合物纤维包含填料，如二硫化钼，石墨或润滑剂(烃或聚硅氧烷基流体)。
其他实施方式中，高强度纤维是对芳族聚酰胺，液晶聚酯，聚苯并噁唑(PBO)，高强度金属，高强度矿物或碳纤维。
另一方面，本发明提供一种方法，它减小纤维束在交变应力应用中与磨损或摩擦相关的损耗，同时基本上保持纤维束强度，该方法包括在纤维束中包含至少一种含氟聚合物丝的步骤。
在其他方面，本发明提供了绳，带，网，吊索，索缆，机织织物，非织造织物，或由本发明的复合束构成的管状织物。
另一方面，本发明提供包含高强度纤维的绳，这种绳通过优选定位在加捻绳和编织绳中的束或集束的表面或靠近这些表面的低摩擦纤维，而明显提高了耐疲劳性能。在这方面，本发明提供了有许多集束的绳，每个集束具有周边并包含许多高强度纤维，所述绳具有设置在集束之一的周边的至少一部分周围的至少一种低摩擦系数纤维。优选在集束的周边的至少一部分周围设置有许多低摩擦系数纤维。低摩擦系数纤维包括含氟聚合物(优选膨胀PTFE)、聚乙烯、聚丙烯聚乙烯氯三氟乙烯、聚四氟乙烯、聚氯三氟乙烯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚三氟乙烯、共混物和共聚物。
本发明还提供用于绳的集束，具有周边和许多高强度纤维和至少一种设置在集束之一的周边的至少一部分周围的低摩擦系数纤维。
最后，本发明还提供了制造具有许多集束的绳的方法，该方法包括在集束的至少一个的周围设置低摩擦系数纤维的步骤。
附图简述 图1是按照本发明制造的绳的示例的实施方式的分解图。
图2是耐磨性测试装置的示意图。
图3是用于耐磨性测试时自加捻的纤维样品的示意图。
图4是按照本发明的示例实施方式制造的绳的透视图。
图5是按照本发明示例实施方式制造的绳的截面示意图。
图6是用来制造本发明示例实施方式的绳的霍利板(Holly Board)的正视图。
发明详述 本发明人发现，在很高强度纤维束中加入相对较小重量百分含量的含氟聚合物纤维能使耐磨性和耐磨寿命有令人惊奇的显著提高。
用来形成绳，索缆和用于交变应力应用的其他拉伸部件的纤维包括超高分子量聚乙烯(UHMWPE)如牌号DYNEEMA和SPECTRA的纤维，液晶聚合物(LCP)纤维如以VECTRAN商品名销售的那些纤维，其他LCAP，PBO，高性能芳族酰胺纤维，对芳族聚酰胺纤维如Kevlar纤维，碳纤维，尼龙和钢。还包括这类纤维的组合，如UHMWPE和LCP，通常用于海洋学和其他重物起重应用中的绳。
按照本发明的优选实施方式，用于与上述任何纤维组合的含氟聚合物纤维包括但不限于聚四氟乙烯(PTFE)(包括发泡PTFE(ePTFE)和改性PTFE)，氟化乙烯丙烯(FEP)，乙烯-三氟氯乙烯(ECTFE)，乙烯-四氟乙烯(ETFE)或全氟烷氧基聚合物(PFA)。含氟聚合物纤维包括单丝纤维、复丝纤维或两者。高密度和低密度含氟聚合物纤维都可用于本发明。
虽然含氟聚合物纤维通常的强度小于高强度纤维，但是合并的束的总体强度并没有通过添加一种或多种含氟聚合物纤维(或用一种或多种含氟聚合物纤维替代高强度纤维)而受到影响。观察到在包括了含氟聚合物纤维后强度下降较好地小于10％。
含氟聚合物纤维优选与高强度纤维合并，以使复合束中有小于约40重量％的含氟聚合物纤维。更优选的范围包括小于约35％，小于约30％，小于约25％，小于约20％，小于约15％，小于约10％，小于约5％和小于约1％。
惊奇的是，即使少量添加，且强度只有适度(小于约10％)的下降，本发明的复合束仍显示耐磨性有明显的提高，因此耐磨寿命也明显提高。在某些情况，the ratio of断裂强度after磨损测试后的断裂强度的比值常规4.0，如下面的实施例所示(参见表3)。具体地，如下面实施例1-4所证实的，包含PTFE和高强度纤维的纤维束在指定次数的磨损次数循环后的断裂力某些高于只有高强度纤维的纤维束。因此，磨损率，含PTFE纤维的复合束的磨损率小于不使用PTFE纤维构建的复合束。
不受理论的限制，相信正是含氟聚合物纤维的润滑性导致提高了复合束的耐磨性。在这方面，本发明提供了通过在绳或纤维束中包含固体润滑性纤维来对绳或纤维束进行润滑的方法。
含氟聚合物纤维任选包含填料。可以使用固体润滑剂如石墨、蜡或者甚至流体润滑剂如烃油或聚硅氧烷油。这类填料提供含氟聚合物纤维其它有益的性质，并将这些有益性质最终赋予绳本身。例如，填充碳的PTFE提高了导热性，能用来提高纤维和绳的耐热性。这样能防止或者至少延缓在绳中产生热量，这些热量是导致绳发生故障的因素之一。石墨或其它润滑性填料可以用来增强由添加含氟聚合物纤维所达到的润滑益处。
可以采用任何常规已知的方法来合并含氟聚合物纤维与高强度纤维。不需要专门的处理。纤维可以进行混合，加捻，编织或者一起进行简单的共加工，而没有特定的组合加工。通常，纤维可以采用本领域技术人员已知的常规绳制造方法进行合并。
本发明人还惊奇地发现，在合成绳中添加低摩擦系数的聚合物纤维，不仅提高了疲劳寿命，而且低摩擦系数的聚合物纤维、带和/或膜在绳的特定部位，能显著影响疲劳寿命增长的量级。
虽然在绳内混合含氟聚合物纤维时不需要特别注意在绳内的特定配置也会显著提高疲劳寿命，但是本发明人发现，含氟聚合物在绳结构中的特定配置提供了更进一步提高寿命的能力。
具体参见图4，示出本发明这一方面的示例的实施方式。绳40包含许多个集束41，每个集束由纤维束形成。各集束41缠绕有低摩擦系数纤维42，优选发泡PTFE。虽然是一个集束41按所示实施方式缠绕有低摩擦系数纤维42，但是根据本发明可以有任何数量的集束41进行这种缠绕，只要至少一个集束进行了缠绕。或者，束本身可以与低摩擦系数纤维42缠绕。本发明的绳可以例如采用霍利板制造，如图6所示，按照本领域公知的方法。
虽然不希望受到理论的限制，但是可以按照多种方式来提高这些低摩擦系数纤维的疲劳寿命。这包括但不限于在关键绳部件的界面有效提供低的耐磨损性表面，所述低摩擦界面是关键，而低摩擦材料的形式并不太重要，只要这种形式能在关键的接触区域提供持久性。
本文包含的例子清楚地显示含氟聚合物纤维可用来构建低摩擦界面；但是，含氟聚合物的其它显示如带、膜等也是本发明的部分。还预期其它具有低摩擦系数的材料可以作为提高疲劳性能的有效途径，这些材料能够置于优选的位置并具有持久性。合适的低摩擦聚合物包括但不限于烃聚合物、含卤素聚合物、含氟聚合物、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯氯三氟乙烯、聚四氟乙烯、聚氯三氟乙烯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚三氟乙烯，它们的混合物和共聚物，其中优选氟化聚合物，最优选聚四氟乙烯。上述聚合物的最高强度的纤维形式具有通常是通过在纤维纵向对聚合物取向而获得的强度，这种纤维形式在高用来条件具有有效的持久性，因此，提供最大增强的疲劳性能。这些较高强度的纤维材料可以是凝胶纺丝的(gel spun)聚乙烯和发泡聚四氟乙烯。本文所用的低摩擦系数纤维或者形成为芯壳结构，或者其本身是一种复合材料。但是，不排除纺织的材料(即，纤维并是是织造结构的部分)。
虽然再次不希望受理论的限制，置于关键区域的低摩擦材料可以用来在高强度纤维和绳部件中降低、延迟或消除热量的产生，降低、延缓或消除磨损，以及降低、延缓或消除高强度纤维的强度损失。降低、延缓或消除在已知敏感的高强度纤维，例如已知芳族聚酰胺纤维中压缩和剪切引起的损害，这些也是本发明的预期效果。
由于摩擦的危害作用是一个集束相对另一个集束的法向应力的量级的函数，以及低摩擦材料还可能导致集束形状在垂直于法向应力上的调整，使得要素之间的接触面积增加，然后法向应力下降，因此，摩擦的危害作用得到进一步的调节。
这些低摩擦材料的优选位置是在绳内相互接触并在绳受到压力或弯曲时彼此相对运动或滑动的要素之间的界面。
这些要素在绳结构内，定义为以下分级起始为纤维级，其中纤维可以彼此相对运动，束级，其中束可以彼此相对运动，集束级，其中集束可以彼此相对运动，绳本身，其中绳可以以交叉方式相对于自身运动、或相对于绳体系中的其它绳相对运动。
由于提高寿命所需的低摩擦纤维、带和/或膜的量相对于绳的体积或质量而言很小，低摩擦聚合物不必具有高强度或模量，这样，它优先贡献出最初的绳强度，过去，绳的组分纤维的选择局限为很高强度的纤维。惊奇的是，可以采用不被认为是高强度纤维的纤维来提高疲劳性能。低摩擦的滑动要素通过在关键部位配置低摩擦聚合物而形成，这些滑动要素能更好地分担负荷，使绳的抗张强度通常大于所预期的用低强度纤维和组分替代某些高强度组分的抗张强度。
绳的性能过去一直利用施用在纤维级、束级、集束级或绳级的涂层来调节。已经报道了为耐磨性配制的涂层。这些涂层中许多能够起到润滑剂的作用而降低磨损损害，便于以较小的磨损损伤进行弯曲。这些涂层以液体或粉末形式在制造绳之前，制造期间或者制造之后进行施用。预期这些涂层能够在和本发明合作下进行，很可能明显提高绳的性能和寿命，尤其在弯曲的应用中。本发明的绳特别能用于深海硬件传输系统。
实施例 在下面的实施例中，对各种纤维束测试耐磨性和耐磨寿命。结果是由本发明的束构建的束的效果的象征，如本领域技术人员所理解的。
具体地，磨损率用来说明耐磨性。而耐磨寿命在一些实施例中得到证实，这些实施例中纤维束(有按本发明合并了含氟聚合物纤维或没有按本发明进行合并)循环至发生故障。报道的结果是发生故障时的循环数。这些测试的更详细说明如下 测试方法 单位长度上的质量以及抗张强度测定 单位长度的各种单独的纤维的重量采用下面方法确定，用Denver仪器公司的型号AA160的分析天平称量所述纤维的9m长的样品，将以克表示的该质量乘以1000，因而以旦尼尔为单位表示测定结果。除了实施例6a和6b以外，所有张力试验都在环境温度下在张力测试器(Zellweger USTERTENSORAPID 4，Uster.Switzerland)上进行，该测试器配备有气动纤维夹具，使用350mm的夹持长度和330mm/min的十字头速度。因此，应变速率为94.3％/min。对实施例6a和6b，张力试验在环境温度下，在INSTRON 5567张力测试器(Canton，MA)上进行，该测试器配备有气动马蹄形纤维夹具，也使用350mm的夹持长度和330mm/min的十字头速度，因此应变速率为94.3％/min。记录峰值力，该峰值力指纤维的断裂强度。测试四个样品并计算其平均断裂强度。各个纤维样品的平均强度以g/d表示，通过将以克表示的平均断裂强度除以各纤维的旦尼尔值来计算。在测试复合束或者集束时，这些样品的平均强度是通过复合束或者集束的平均断裂强度(单位为克)除以复合束或者集束单位长度上的重量(单位为旦尼尔)来计算。复合束或者集束的旦尼尔值可以通过测定样品的质量或者对该样品的各个组分的旦尼尔值求和来确定。
密度测定 纤维的密度采用以下方法测定。由固定长度的纤维的平均厚度和宽度值计算纤维的体积，并由纤维的体积和质量计算密度。将一个2m长的纤维置于A&DFR-300天平，记录以克表示的质量(C)。然后，使用AMES(Waltham，Mass.，USA)型号LG3600的厚度量器，在沿纤维的3个点上测定厚度。纤维的宽度是使用LP-6 Profile Projector(从Ehrenreich Photo Optical Ind.Inc.Garden City，New York获得)，在沿同样的纤维样品上的个点上测定。然后，计算厚度和宽度的平均值，并确定纤维样品的体积(D)。纤维样品的密度如下计算 纤维样品的密度(g/cc)＝C/D。
耐磨性测定 磨损试验采用ASTM标准测试方法，对湿和干的纱线对纱线的耐磨性(Designation D 6611-00)进行。这种测试方法可应用于对构建绳，特别是意图用于海洋环境的绳的纱线进行测试。
测试设备示于图2，该设备有三个滑轮21，22，23，排列在一个垂直框架24上。滑轮21，22，23的直径为22.5mm。上滑轮21，23的中心线相隔140mm的距离。下滑轮22的中心线比连接上滑轮21，23的中心线的水平线低254mm。马达25和转动曲柄26如图2所示的配制。使用接杆27，该接杆由马达驱动的转动曲柄26通过轴衬28来驱动，接杆27在一个循环中向前和向后运动时将测试样品30移动50.8mm的距离。一个循环包括一个向前和向后的行程(stroke)。数字计数器(未示出)记录循环次数。转动曲柄的速度可以在65-100轮转/分钟的范围内调节。
将重物31(为塑料容器形式，其中加入不同的重物)系在样品30的一端，以施加预定的张力，该预定张力对应于测试样品30的平均断裂强度的1.5％。根据图2，样品30在不处于张力下时，在第三滑轮23上面，在第二滑轮22的下面，然后在第一滑轮21的上面穿过。然后，如图所示，通过悬挂重物31，在样品30上施加张力。然后，将样品30的另一端固定于接杆27，接杆27与马达轴衬26相连。接杆27预先设置在行程的最高点，因而确保提供张力的重物在进行测试之前位于最大高度，最大高度通常比第三滑轮23的中心线低6-8cm。小心确保将纤维样品30安全地与接杆27和重物31相连，以防止在测试期间发生滑动。
然后，从第二下滑轮22小心取下仍处于张力下的测试样品30。将直径约27mm的筒体(未示出)放在样品30形成的筒管(cradle)内，然后向右转动180°，以在样品30上绕半圈。该筒体再向右转动180°，完成一个360°的缠绕。以180°增量继续进行加捻，直到达到所需的缠绕数。在样品仍处于张力的情况下小心取下该筒体，将该样品30再放在第二滑轮22的周围。以示例的方式，在图3中示出三次完全缠绕(3×360°)的纤维样品30。只有在样品是加捻的复丝情况，缠绕期间发生与加捻方向的偏差。这种情况下，加捻的方向必须与复丝纤维固有的捻转方向相同。
在由两种或更多种单独纤维组成且包含至少一种含氟聚合物纤维的测试样品进行的试验中，按照以下改进的过程进行。将测试样品系在重物上后，将一种或多种含氟聚合物纤维与其它纤维并列放置，不进行加捻。除非另外指出，所述一种或多种含氟聚合物纤维放置在始终紧靠操作器。而随后的缠绕纤维的过程与上面所述相同。
完成该试验程序后，将循环计数器设为0，转动曲柄的速度调节到所需的速度，启动齿轮马达。完成要求的循环数后，停止该齿轮马达，从重物和接杆上取下磨损的测试样品。每一试验进行四次。
然后，对进行了磨损测试的样品进行拉伸试验，测试断裂强度，对结果进行平均。平均强度是采用纤维或复合束样品的平均断裂强度值和单位长度的总重量计算的。
一个实例中，磨损试验持续进行，直到纤维或复合束在施加的张力下完全断裂。注明循环数为样品损坏的循环数。在此实例中，测试三个样品，计算至损坏时的平均循环。
旦尼尔试验 纤维的旦尼尔由以下方式确定，在Denver仪器公司型号AA160分析天平上对9m长度的纤维样品进行称重，将以克表示的质量乘以1000。
纤维张力试验和强度计算 该试验在环境温度下，在张力测试器(Zellweger USTERTENSORAPID 4，Uster.Switzerland)上进行，该测试器配备有气动纤维夹具，使用350mm的夹持长度和330mm/min的十字头速度。记录峰值力，该峰值力指纤维的断裂强度。测试四个样品并计算其平均断裂强度。各个纤维样品的平均强度以g/d表示，通过将以克表示的平均断裂强度除以各纤维的旦尼尔值来计算。
绳的拉伸试验 对对照的绳在液压张力试验器上进行断裂强度试验。三个样品在连续以2英寸/分钟的四字头速度进行五次预调节后，以2.15英寸/分钟的拉伸速率进行断裂测试，样品的夹持长度为128英寸。样品以一个接头终结。报道的断裂强度是三个试样的平均值。
编织的绳样品的断裂强度是在液压张力试验器上进行的。每种绳的三个样品采用10英寸/分钟拉伸速率，在循环至断裂负荷的10倍的一半保持10秒后进行测试。进行断裂测试的样品用2英寸的大头针，通过以绒头埋入的13英寸锁式线迹进行固定，样品的平均长度为200英寸。报道的断裂强度是三个试样的平均值。
密度测定 纤维密度是采用以下方法测定的。由固定测定的纤维的平均厚度和宽度计算纤维的体积，并由纤维的体积和纤维的质量计算密度。将一个2m长度的纤维放在A&D FR-300天平中，记录以克表示的质量(C)。然后，纤维样品的厚度是使用AMES(Waltham，Mass.，USA)型号LG3600的厚度量器，在沿纤维的3个点上测定。纤维的宽度是使用LP-6 Profile Projector(从Ehrenreich PhotoOptical Ind.Inc.Garden City，New York获得)，在沿同样的纤维样品上的个点上测定。然后，计算厚度和宽度的平均值，并确定纤维样品的体积(D)。纤维样品的密度如下计算 纤维样品的密度(g/cc)＝C/D。
实施例1 将单一ePTFE纤维与单一液晶聚合物(LCP)纤维(Vectran，CelaneseAcetate有限公司，北卡罗来纳州，Charlotte)合并，进行上述的磨损测试。将该试验的结果与单一LCP纤维的结果进行比较。
获得ePTFE单丝纤维(HT400d Rastex纤维，W.L.戈尔联合有限公司，马里兰州，Elkton)。这种纤维具有以下性质重量/单位长度为425d，断裂力为2.29kg，强度为5.38g/d和密度为1.78g/cc。LCP纤维的重量/单位长度为1567d，断裂力为34.55kg，强度为22.0g/d。
将两种类型的纤维通过简单把持进行合并，使它们彼此相邻。即，没有进行加捻或其它方式的缠绕。合并时这两种纤维的重量％为79％LCP和21％ePTFE。该复合束的重量/单位长度为1992d，断裂力为33.87kg，强度为17.0g/d。向LCP纤维添加单一ePTFE纤维使重量/单位长度，断裂力和强度分别发生了+27％，-2％和-23％的变化。注意到，与添加ePTFE单丝纤维相关的断裂力减小归因于纤维强度的变化性。
这些纤维的性质以及实施例2至实施例8中所有纤维的性质都示于表1。
按照前面所述的方法测试单一LCP纤维的耐磨性。在该纤维上施加五次完全缠绕。该试验以100次循环/分钟，在518g张力(对应于LCP纤维断裂力的1.5％)下进行。
单一LCP纤维和ePTFE单丝纤维的复合束按照同样方式测试了耐磨性。在该纤维上施加五次完全缠绕。该试验以100循环/分钟，在508g张力(对应于该纤维组合的断裂力的1.5％)下进行。
磨损测试进行1500次循环，之后，对该测试样品进行拉伸试验，以确定其断裂力。复合束和LCP纤维在磨损后分别具有26.38kg和13.21kg的断裂力。在单一LCP纤维中添加单一PTFE单丝纤维，使磨损后的断裂力提高了100％。因此，添加单一的ePTFE单丝纤维与测试前相比使断裂力发生-2％的变化，并且在磨损测试结束时断裂力提高100％。
断裂力减小可通过磨损试验终点时的断裂强度和最初的断裂强度的比值来计算。磨损率以样品的断裂力的减小和磨损试验的循环次数的比值来计算。单独LCP纤维和LCP纤维与ePTFE单丝纤维的复合物的磨损率分别为14.2g/循环和5.0g/循环。
该实施例的测试条件和结果以及其它实施例(实施例2至实施例8)的条件和结果分别示于表2和表3。
实施例2A 将单一的ePTFE单丝纤维与单一的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维(Dyneema纤维，DSM，荷兰，Geleen)合并。按照前面所述进行磨损试验。该复合束的测试结果与单一UHMWPE纤维的结果进行比较。
按照实施例1所述获得ePTFE单丝纤维。将两种类型的纤维通过简单把持进行合并，使它们彼此相邻。即，没有进行加捻或其它方式的缠绕。合并时这两种纤维的重量％为79％UHMWPE和21％ePTFE。UHMWPE和该复合束的重量/单位长度分别为1581d和2006d，断裂力分别为50.80kg和51.67kg，强度分别为32.1g/d和25.7g/d。向UHMWPE纤维添加ePTFE纤维使重量/单位长度，断裂力和强度分别发生了+27％，+2％和-20％的变化。
按照前面所述的方法，测试单一UHMWPE纤维的耐磨性。在该纤维上施加三次完全缠绕。该试验以65次循环/分钟，在762g张力(对应于UHMWPE纤维断裂力的1.5％)下进行。
单一UHMWPE纤维和ePTFE单丝纤维的复合束按照同样方式测试了耐磨性。在该纤维组合上施加三次完全缠绕。该试验以65循环/分钟，在775g张力(对应于该纤维组合的断裂力的1.5％)下进行。
磨损测试进行500次循环，之后，对该测试样品进行拉伸试验，以确定其断裂力。复合束和UHMWPE纤维在磨损后分别具有42.29kg和10.90kg的断裂力。在UHMWPE纤维中添加PTFE单丝纤维使磨损后的断裂力提高了288％。因此，添加单一的ePTFE单丝纤维与测试前相比使断裂力发生2％的变化，并且在磨损测试结束时，断裂力提高288％。单独UHMWPE纤维以及UHMWPE纤维和ePTFE单丝纤维的复合物的磨损率分别为79.8g/循环和18.8g/循环。
实施例2B 制备ePTFE纤维和UHMWPE纤维的组合物，并按照实施例2a所述对该组合物进行测试，除了ePTFE纤维是复丝纤维外。使用针轮(pinwheel)对400d ePTFE单丝纤维进行牵引，产生复丝的ePTFE纤维。该复丝纤维具有以下性质重量/单位长度为405d，断裂力为1.18kg，强度为2.90g/d和密度为0.72g/cc。
将一根复丝ePTFE纤维与一根UHMWPE纤维按照实施例2a所述进行合并。UHMWPE纤维的性质和产生结果示于实施例2a中。复合束由80重量％UHMWPE和20重量％ePTFE组成。
该复合束的重量/单位长度为1986d，断裂力为50.35kg，强度为25.4g/d。向UHMWPE纤维添加ePTFE纤维使重量/单位长度，断裂力和强度分别发生了+26％，-1％和-21％的变化。
按照实施例2a，UHMWPE纤维和ePTFE复丝纤维的组合物在755g张力(对应于该纤维组合的断裂力的1.5％)下，采用三次完全缠绕和65次循环/分钟，测试其耐磨性。磨损测试进行500次循环，磨损后的复合ePTFE-UHMWPE束的断裂力为41.37kg。在UHMWPE纤维中添加ePTFE复丝纤维使磨损后的断裂力提高了280％。因此，添加单一的ePTFE纤维与测试前相比使断裂力发生-1％的变化，并且使磨损测试后的断裂力提高280％。该复合物的磨损率为18.0g/循环。
实施例3 将ePTFE单丝纤维与加捻的对芳族聚酰胺纤维(Kevlar纤维，E.I.DuPontdeNemours有限公司，特拉华州的Wilmington)合并，并进行磨损试验。该试验的结果再次与单一对芳族聚酰胺纤维的结果进行比较。
ePTFE单丝纤维与实施例1中所述相同。ePTFE单丝纤维的性质和测试结果示于实施例1。对芳族聚酰胺的重量/单位长度为2027d，断裂力为40.36kg，强度为19.9g/d。
按照实施例1所述，将两种类型的纤维合并，产生的复合束包含83重量％对芳族聚酰胺和17重量％ePTFE单丝纤维。该复合束的重量/单位长度为2452d，断裂力为40.41kg，强度为16.7g/d。在对芳族聚酰胺中添加单一PTFE纤维使重量/单位长度，断裂力和强度分别发生了+21％，+0％和-16％的变化。
按照前面所述的方法，测试单一对芳族聚酰胺纤维的耐磨性。应注意到由于对芳族聚酰胺纤维的捻度，缠绕方向与该对芳族聚酰胺纤维固有的捻转方向相同，在此情况下的缠绕方向与其它实施例相反。在该纤维上施加三次完全缠绕。该试验以65个循环/分钟，在605g张力(对应于对芳族聚酰胺纤维断裂力的1.5％)下进行。
对芳族聚酰胺纤维和ePTFE单丝纤维的组合物按照同样方式测试了耐磨性。在该纤维上施加三次完全缠绕。该试验以65循环/分钟，在606g张力(对应于该纤维组合的断裂力的1.5％)下进行。
磨损测试进行400次循环，之后，对该测试样品进行拉伸试验，以确定其断裂力。复合束和对芳族聚酰胺纤维在磨损后分别具有17.40kg和9.29kg的断裂力。在对芳族聚酰胺纤维中添加PTFE单丝纤维使磨损后的断裂力提高了87％。因此，添加单一的ePTFE单丝纤维与测试前相比使断裂力发生0％的变化，并且使磨损测试后的断裂力提高87％。对单独对芳族聚酰胺纤维以及对芳族聚酰胺纤维和ePTFE单丝纤维的复合物的磨损率分别为77.7g/循环和57.5g/循环。
实施例4 将单一的填充石墨的ePTFE纤维与单一的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维(Dyneema纤维)合并，进行磨损试验。将该试验的结果与单一UHMWPE纤维的结果进行比较。
填充石墨的ePTFE单丝纤维按照美国专利5,262,234(Minor等)揭示的内容制备。这种纤维具有以下性质重量/单位长度为为475d，断裂力为0.98kg断裂力，强度为2.07g/d和密度为0.94g/cc。UHMWPE纤维的性质和测试结果示于实施例2a。
按照实施例1的同样方式，将两种类型的纤维合并。合并时这两种纤维的重量％分别为77重量％UHMWPE和23重量％填充石墨的ePTFE。UHMWPE和该复合束的重量/单位长度分别为1581d和2056d。复合束的断裂力为49.35kg，强度为24.0g/d。在UHMWPE纤维中添加填充石墨的ePTFE纤维使重量/单位长度，断裂力和强度分别发生了+30％，-3％和-25％的变化。
对UHMWPE纤维和填充石墨的ePTFE单丝纤维的组合物测试耐磨性。在该纤维组合物上施加三次完全缠绕。该试验以65循环/分钟，在740g张力(对应于该纤维组合的断裂力的1.5％)下进行。对UHMWPE纤维的磨损试验结果示于实施例2a。
磨损测试进行500个循环，之后，对该测试样品进行张力试验，以确定其断裂力。复合束在磨损后具有36.73kg的断裂力。在UHMWPE纤维中添加填充石墨的ePTFE单丝纤维使磨损后的断裂力提高了237％。因此，添加这种ePTFE单丝纤维与测试前相比使断裂力发生-3％的变化，并且使磨损测试后的断裂力提高237％。单一UHMWPE纤维以及单一UHMWPE纤维和单一填充石墨的ePTFE单丝纤维的复合物的磨损率分别为79.8g/循环和25.2g/循环。
实施例5 将三种类型的纤维，UHMWPE，LCP和ePTFE单丝纤维合并，形成复合束。这些纤维具有在实施例1和2a示出的相同性质。股数量以及每种纤维类型的重量％如下UHMWPE为1和40％，LCP为1和39％，ePTFE单丝为2和21％。
对该复合束以及包含一股UHMWPE和一股LCPT纤维的复合束进行拉伸和磨损试验。两种纤维类型结构和三种纤维类型结构的重量/长度，断裂力和强度分别为3148d和3998d，73.64kg和75.09kg，23.4g/d和18.8g/d。
磨损试验的条件与前面所述相同，除了在达到一定的循环数量时没有停止该试验，而是一旦样品被破坏，就对每种结构进行三次(不是四次)试验。将纤维按照下面方式并排放置在磨损测试器中LCP纤维，PTFE纤维，UHMWPE纤维，PTFE纤维，而LCP纤维的位置最远离该操作器，PTFE纤维最靠近该操作器。破坏定义为复合束全部断裂。对该磨损试验，在该复合束上施加四次完全缠绕。该试验以65循环/分钟进行。对只有UHMWPE和LCP纤维的复合物上施加的张力为1105g，对具有所有三种纤维类型的复合物施加的张力为1126g。这两个试验中的张力对应于纤维组合物的断裂力的1.5％。
达到破坏时的平均循环数由三次磨损试验结果计算。对只有UHMWPE和LCP纤维的复合物在1263个循环时发生破坏，而对所有三种纤维类型的复合束在2761个循环时发生破坏。
在一种UHMWPE纤维和一种LCP纤维的组合中添加ePTFE单丝纤维使重量/单位长度，断裂力和强度分别发生+27％，+2％和-20％的变化。添加ePTFE纤维使破坏时的循环数增加了+119％。
实施例6 采用和实施例2a所述相同的方法和纤维，构建另外两种复合束。这两种复合束设计成具有两种不同重量％的ePTFE单丝纤维和UHMWPE纤维组分。
6a) 将单一ePTFE纤维与三根UHMWPE纤维合并，进行磨损试验。EPTFE纤维和UHMWPE纤维的重量％分别为8％和92％。三根UHMWPE纤维和该复合束的重量/单位长度分别为4743d和5168d，断裂力分别为124.44kg和120.63kg，强度分别为26.2g/d和23.3g/d。在三根UHMWPE纤维中添加ePTFE纤维使重量/单位长度，断裂力和强度分别发生+9％，-3％和-11％的变化。
对此磨损试验，在测试样品上施加二次完全缠绕。该试验以65循环/分钟进行。只有三根UHMWPE纤维以及三根UHMWPE纤维和单一ePTFE纤维的复合束上的张力分别为1867g和1810g。(这些张力对应于测试样品的断裂力的1.5％)。
磨损测试进行600个循环，之后，对该测试样品进行拉伸试验，以确定其断裂力。该复合束和三根UHMWPE纤维在磨损后分别具有99.07kg和23.90kg的断裂力。因此，在三根UHMWPE纤维中添加单一ePTFE纤维与测试前相比使断裂力发生-3％的变化，并且使磨损测试后的断裂力提高314％。对三根UHMWPE纤维没有添加单一UHMWPE纤维和添加了单一ePTFE单丝纤维的复合物的磨损率分别为167.6g/循环和35.9g/循环。
6b) 五根ePTFE纤维与三根UHMWPE纤维合并，进行磨损试验。EPTFE纤维和UHMWPE纤维的重量％分别为31％和69％。三根UHMWPE纤维和该复合束的重量/单位长度分别为4743d和6868d，断裂力分别为124.44kg和122.53kg，强度分别为26.2g/d和19.0g/d。在三根UHMWPE纤维中添加五根ePTFE纤维使重量/单位长度，断裂力和强度分别发生+45％，-2％和-27％的变化。
对此磨损试验，在测试样品上施加二次完全缠绕。该试验以65循环/分钟进行。对只有三根UHMWPE纤维以及三根UHMWPE纤维和五根ePTFE纤维的复合物上的张力分别为1867g和1838g。(这些张力对应于测试样品的断裂力的1.5％)。
磨损测试进行600个循环，之后，对该测试样品进行拉伸试验，以确定其断裂力。该复合束在磨损后具有100.49kg的断裂力。因此，添加五根ePTFE纤维与测试前相比使断裂力发生-2％的变化，并且使磨损测试后的断裂力提高320％。对三根UHMWPE纤维没有添加五根UHMWPE纤维和添加了五根ePTFE单丝纤维的复合物的磨损率分别为167.6g/循环和36.7g/循环。
实施例7 采用和实施例2a所述相同的方法和UHMWPE纤维，构建另一种复合束。在此实施例中使用低密度的ePTFE单丝纤维。该纤维按照美国专利6,539,951中揭示的内容制备，并具有以下性质重量/单位长度为973d，断裂力为2.22kg，强度为2.29g/d和密度为0.51g/cc。
按照实施例2所述，将两种纤维类型的单一纤维合并。合并时两种纤维的重量％为62％UHMWPE和38％ePTFE。该复合束的重量/单位长度为2554d，断裂力为49.26kg，强度为19.3g/d。在UHMWPE纤维中添加单一PTFE纤维使重量/单位长度，断裂力和强度分别发生+62％，-3％和-40％的变化。
对单一UHMWPE的磨损试验方法和结果在实施例2a中报道。按照同样方式还对UHMWPE纤维与低密度ePTFE单丝纤维的复合物测试耐磨性。在该复合束上施加三次完全缠绕。该试验以65循环/分钟和739g张力(对应于纤维组合物的断裂力的1.5％)下进行。
磨损测试进行500次循环，之后，对该测试样品进行拉伸试验，以确定其断裂力。该复合束和UHMWPE纤维在磨损后分别具有44.26kg和10.9kg的断裂力。因此，添加单一ePTFE纤维与测试前相比使断裂力发生-3％的变化，并且使磨损测试后的断裂力提高306％。只有UHMWPE纤维以及UHMWPE纤维和低密度ePTFE单丝纤维的复合束的磨损率分别为79.80g/循环和10.00g/循环。
实施例8 采用和实施例2所述相同的方法和UHMWPE纤维，构建另一种复合束。在此实施例中使用基质纺丝型(matrix-spun)PTFE复丝纤维(E.I.DuPontdeNemours有限公司，特拉华州Wilmington)。该纤维具有以下性质重量/单位长度为407d，断裂力为0.64kg，强度为1.59g/d和密度为1.07g/cc。
按照实施例2所述将两种纤维类型的单一纤维合并。合并时两种纤维的重量％为80％UHMWPE和20％PTFE。该复合束的重量/单位长度为1988d，断裂力为49.51kg，强度为24.9g/d。在UHMWPE纤维中添加单一PTFE纤维使重量/单位长度，断裂力和强度分别发生+26％，-2％和-22％的变化。
对单一UHMWPE的磨损试验方法和结果在实施例2a中报道。按照同样方式还对UHMWPE纤维与低密度ePTFE单丝纤维的复合物测试耐磨性。在该复合束上施加三次完全缠绕。该试验以65循环/分钟和739g张力(对应于纤维组合物的断裂力的1.5％)下进行。
对单一UHMWPE的磨损试验方法和结果在实施例2a中报道。按照同样方式还对UHMWPE纤维与PTFE复丝纤维的复合束测试耐磨性。在该复合束上施加三次完全缠绕。该试验以65循环/分钟和743g张力(对应于纤维组合物的断裂力的1.5％)下进行。
磨损测试进行500个循环，之后，对该测试样品进行拉伸试验，以确定其断裂力。该复合束和UHMWPE纤维在磨损后分别具有39.64kg和10.9kg的断裂力。因此，添加单一PTFE纤维与测试前相比使断裂力发生-2％的变化，并且使磨损测试后的断裂力提高264％。对只有UHMWPE纤维以及UHMWPE纤维和PTFE复丝纤维的复合束的磨损率分别为79.80g/循环和19.74g/循环。
实施例9 采用和实施例2所述相同的方法和纤维，构建另一种复合束。在此实施例中使用ETFE(乙烯-四氟乙烯)复丝的含氟聚合物纤维(可购自从E.I.DuPontdeNemours有限公司，特拉华州Wilmington)。该纤维具有以下性质重量/单位长度为417d，断裂力为1.10kg，强度为2.64g/d和密度为1.64g/cc。
按照实施例2所述将两种纤维类型的单一纤维合并。合并时两种纤维的重量％为79％UHMWPE和21％ETFE。该复合束的重量/单位长度为1998d，断裂力为50.44kg，强度为25.2g/d。在UHMWPE中添加单一ETFE纤维使重量/单位长度，断裂力和强度分别发生+26％，-1％和-21％的变化。
对单一UHMWPE的磨损试验方法和结果在实施例2a中报道。按照同样方式还对UHMWPE纤维与ETFE复丝含氟聚合物纤维的复合束测试耐磨性。在该复合束上施加三次完全缠绕。该试验以65循环/分钟和757g张力(对应于纤维组合物的断裂力的1.5％)下进行。
磨损测试进行500个循环，之后，对该测试样品进行拉伸试验，以确定其断裂力。该复合束和UHMWPE纤维在磨损后分别具有27.87kg和10.9kg的断裂力。因此，添加单一ETFE复丝纤维与测试前相比使断裂力发生-1％的变化，并且使磨损测试后的断裂力提高156％。只有UHMWPE纤维以及UHMWPE纤维和ETFE复丝纤维的复合束的磨损率分别为79.80g/循环和45.14g/循环。
总之，上面的实施例证实了本发明的一些实施方式，具体如下 ●实施例1-3证实将单一ePTFE纤维与三种主要的高强度纤维的每一种的单一纤维的组合。
●实施例2还比较了单丝和复丝的ePTFE纤维。
●实施例4证实将填充石墨的ePTFE单丝纤维与单一UHMWPE纤维合并的效果。
●实施例5证实三纤维结构的性能，如用于制备绳；该磨损试验持续进行，直到破坏。
●实施例6证实改变两纤维结构中的单丝ePTFE纤维的量(改变ePTFE纤维数量并将它们与三根UHMWPE纤维合并)的效果。
●实施例7证实使用低密度单丝ePTFE纤维的效果[与实施例2a-b和实施例6a-b相比]。
●实施例8证实使用低强度，没有膨胀的PTFE纤维与UHMWPE纤维的效果。
●实施例9证实了使用另一种含氟聚合物。
这些结果总结于下面的表中。
表1 表2 表3 比较例1(Twaron对照，加捻绳) 使用有载荷芯的6×9丝-绳结构制造绳。该绳的横截面示于图5。绳的外径为0.75英寸。绳的断裂强度约为48300磅。绳由Twaron型1000，3024旦尼尔和2000长丝(Teijin Twaron Westervoortsedijk 73 P.0.Box 9600，6800TC Arnhem，The Netherlands)组装而成。
使用两种基本集束组装成该绳。在图5中标为A型的集束包含牵拉在一起的6twaron束。在图5中标为B型的集束包含牵拉在一起的9twaron束。
在图5中标为51的“束芯集束”是由三个B型集束螺旋加捻在一起的。在图5中标为52的绳芯集束然后通过将三根绳芯集束螺旋加捻在一起组装而成。
图5中标为53的“外集束”是由三股A型线螺旋加捻在一起。在图5中标为54的外集束是通过螺旋加捻6根B型集束或6根B型集束靠拢在芯周围组装而成。
然后，图5中标为55的绳通过螺旋加捻外集束或将外集束靠拢在绳芯集束周围组装而成。组装后的绳用编织的聚酯护套封装。
组装后的集束和绳芯外集束规则并股。束和束芯同向加捻。
然后，如上制备的绳采用以下试验和条件进行测试在轮槽上弯曲试验，对照绳的25％断裂负荷(12000磅)，500个循环/小时，绳速为1.1英尺/秒，行程长度为4英尺，D:d为20。
将两个绳样品循环至破坏，机器工作循环数分别为2787和3200。在一个机器工作循环内，为绳的一部分的双弯曲区进入轮槽和离开轮槽两次。
比较例2(均匀分散有PTFE的Twaron加捻绳) 绳2a按照比较例1制备，添加可商购的500旦尼尔PTFE纤维，该纤维的强度为5.1g/den，密度为2g/cc(W.L.Gore & Associates.Inc.，NewarkDelaware)。绳2b按照比较例1制备，添加250旦尼尔PTFE纤维，该纤维的强度为5.9g/den，密度为1.9g/cc。
比较例2a中，使用两个基本集束来组装绳。图1中标为A型的集束包含牵拉在一起的5twaron纱线和500旦尼尔PTFE纤维，使PTFE均匀分布。图5中标为B型的集束包含牵拉在一起的8twaron束和八根500旦尼尔PTFE纤维，使PTFE均匀分布。两个绳样品循环至破坏。
比较例2b中，使用两个基本集束来组装绳。图5中标为A型的集束包含牵拉在一起的5twaron纱线和16根250旦尼尔PTFE纤维，使PTFE均匀分布。图5中标为B型的集束包含牵拉在一起的8twaron束和16根250旦尼尔PTFE纤维，使PTFE均匀分布。两个绳样品循环至破坏。
如上制备的绳采用以下试验和条件进行测试在轮槽上弯曲试验，对照绳的25％断裂负荷(12000磅)，500个循环/小时，绳速为1.1英尺/秒，行程长度为4英尺，D:d为20。
表1 实施例10(具有PTFE周边的Twaron加捻绳) 按照比较例1制备绳，但有两个另外。在每个基本集束A和B中省去了一个twaron束。最后组装绳之前，PTFE纤维进行加捻或靠拢在该绳芯集束周围。为了完成这种组装，将六个500旦尼尔(3a)或十二个250旦尼尔(3b)PTFE纤维与一个1500旦尼尔Kevlar 39纱线缠绕在线轴上。然后，PTFE纤维和导纱器Kevlar(Dupont，5401 Jefferson Davis Highway，Richmond，VA 23234)在各集束或者芯集束外部周围螺旋加捻，捻距长度为1英寸。PTFE纤维以同样的方向在外层和芯的周围加捻。
绳10a通过添加PTFE纤维制备，该纤维具有500g/9000m旦尼尔，强度为5.1g/den，密度为2g/cc。对两种绳试样进行测试，直到破坏。
绳10b通过添加PTFE纤维制备，该纤维具有250g/9000m旦尼尔和5.9g/den的强度，密度为1.9g/cc。对两种绳试样进行测试直到破坏。
绳10c通过添加PTFE纤维制备，该纤维具有250g/9000m旦尼尔，强度为3.1g/den，密度为1.6g/cc。对两种绳试样进行测试，直到破坏。
然后，如上制备的绳采用以下试验和条件进行测试在轮槽上弯曲试验，对照绳的25％断裂负荷(12000磅)，500个循环/小时，绳速为1.1英尺/秒，行程长度为4英尺，D:d为20。
表2 比较例3(Vectran对照编织物) 绳由120个1500旦尼尔Vectran T97束(Kurary America Inc.，101 East52nd Street，26th Floor，New York，NY 10022)的12个等同集束制备。通过将vectran束从筒子架全部放还到自图6所示的237孔的孔板(holly board)的中心起最初的120个孔，来组合集束。六个集束在S方向加捻，六个集束在Z方向加捻。然后将这12个集束在12集束编织器上以1.18纬纱/英寸，按2/2规则编织物进行编织。制成的绳在100Ibs参考张力下的外径约为0.75英寸。制成的对照绳的平均断裂强度为84,500磅。
然后，如上制备的绳采用以下试验和条件进行测试在轮槽上弯曲试验，对照绳的18％断裂负荷(15,210磅)，500个循环/小时，绳速为1.1英尺/秒，行程长度为4英尺，D:d为20。对两种绳试样进行测试直到破坏，其循环数分别为1001和960。在一个机器工作循环内，为绳的一部分的双弯曲区进入轮槽和离开轮槽两次。
比较例4(均匀分布有PTFE的Braid绳) 按照比较例3制备绳，按表3所示添加PTFE纤维。Z对此实施例，只使用120根vectran纱与54根500旦尼尔的PTFE纤维或108根250旦尼尔PTFE纤维。PTFE纤维和vectran束交替绕在该孔板中孔的指定环周围。比较例4a中，500旦尼尔PTFE纤维交替填充，按vectran纱，vectran纱，PTFE纤维的顺序一次填充三个孔，两种绳进行测试。在比较例4b和4c中，250旦尼尔纤维与vectran纱交替填充孔板中其它孔。对一种4b型的绳和两种4c型的绳进行测试。制成的绳在100Ibs参考张力下的外径约为0.75英寸。
然后，如上制备的绳采用以下试验和条件进行测试 在轮槽上弯曲试验，对照绳的18％断裂负荷(15,210磅)，500个循环/小时，绳速为1.1英尺/秒，行程长度为4英尺，D:d为20。
表3 实施例11(有PTFE周边的编织绳) 按照比较例4制备绳，按表4添加PTFE纤维。对此例，只使用102个vectran束与54根500旦尼尔PTFE纤维或108根250旦尼尔PTFE纤维。孔板内部的93孔填充了vectran纱。剩余的9个vectran束平均分布在下一环的孔中。该环和接下来的外环中的空孔中，每个孔穿有一根PTFE纤维，直到使用了全部的PTFE纤维。制成的绳在100Ibs参考张力下的外径约为0.75英寸。
然后，如上制备的绳采用以下试验和条件进行测试 在轮槽上弯曲试验，对照绳的18％断裂负荷(15,210磅)，500个循环/小时，绳速为1.1英尺/秒，行程长度为4英尺，D:d为20。
表4 由上面的表可知，在绳的集束的周边周围添加低摩擦系数纤维明显增加了绳的寿命。绳寿命显著增加的原因是纤维的配制完全令人惊奇的。
虽然在此示出并说明了本发明的具体实施方式
，但是，本发明不应限于这些说明和描述。应理解在权利要求书范围之内的变化和修改可以结合并实施作为本发明的部分。特别地，虽然在示例的实施方式中主要给出用于交变应力应用的绳，但是本发明的复合束还可以应用于其它形式；例如带子，网状物，吊索，索缆，织造织物，非织造织物和管状织物。
权利要求
1.一种用于交变应力应用的复合束，该复合束包含
(a)至少一种高强度纤维；和
(b)至少一种含氟聚合物纤维；
所述含氟聚合物纤维的含量为小于或等于约40重量％。
2.如权利要求1所述的复合束，其特征在于，所述含氟聚合物纤维的含量为小于或等于约35重量％。
3.如权利要求1所述的复合束，其特征在于，所述含氟聚合物纤维的含量为小于或等于约30重量％。
4.如权利要求1所述的复合束，其特征在于，所述含氟聚合物纤维的含量为小于或等于约25重量％。
5.如权利要求1所述的复合束，其特征在于，所述含氟聚合物纤维的含量为小于或等于约20重量％。
6.如权利要求1所述的复合束，其特征在于，所述含氟聚合物纤维的含量为小于或等于约15重量％。
7.如权利要求1所述的复合束，其特征在于，所述含氟聚合物纤维的含量为小于或等于约10重量％。
8.如权利要求1所述的复合束，其特征在于，所述含氟聚合物纤维的含量为小于或等于约5重量％。
9.如权利要求1所述的复合束，其特征在于，所述含氟聚合物纤维是单丝。
10.如权利要求1所述的复合束，其特征在于，所述含氟聚合物纤维为低密度的。
11.如权利要求1所述的复合束，其特征在于，所述含氟聚合物纤维是复丝。
12.如权利要求1所述的复合束，其特征在于，所述含氟聚合物纤维包含填料。
13.如权利要求12所述的复合束，其特征在于，所述填料包括碳。
14.如权利要求12所述的复合束，其特征在于，所述填料选自下组二硫化钼、石墨、烃和聚硅氧烷基流体。
15.如权利要求1所述的复合束，其特征在于，高强度纤维是对芳族聚酰胺。
16.如权利要求1所述的复合束，其特征在于，高强度纤维是液晶聚合物(LCP)。
17.如权利要求1所述的复合束，其特征在于，高强度纤维是聚苯并噁唑(PBO)。
18.如权利要求1所述的复合束，其特征在于，高强度纤维是超高分子量的聚乙烯(UHMWPE)。
19.如权利要求1所述的复合束，其特征在于，存在许多高强度纤维，所述高强度纤维包括UHMWPE和LCP的组合。
20.如权利要求1所述的复合束，其特征在于，高强度纤维是高强度金属。
21.如权利要求1所述的复合束，其特征在于，高强度纤维是高强度矿物。
22.如权利要求1所述的复合束，其特征在于，所述复合束还包含磨损试验后断裂强度的比值大于约1.8。
23.如权利要求1所述的复合束，其特征在于，所述含氟聚合物纤维是PTFE。
24.如权利要求1所述的复合束，其特征在于，所述含氟聚合物纤维是ePTFE。
25.一种复合束，包含
(a)至少一种选自以下的材料的纤维液晶聚合物和超高分子量聚乙烯，以及它们的组合；
(b)至少一种含氟聚合物纤维；
所述含氟聚合物纤维的含量为小于或等于约40重量％。
26.如权利要求25所述的复合束，其特征在于，所述含氟聚合物纤维是PTFE，其含量为小于或等于约15％。
27.一种绳，包含至少一种权利要求1所述的复合束。
28.一种带子，包含至少一种权利要求1所述的复合束。
29.一种网状物，包含至少一种权利要求1所述的复合束。
30.一种吊索，包含至少一种权利要求1所述的复合束。
31.一种索缆，包含至少一种权利要求1所述的复合束。
32.一种织造织物，包含至少一种权利要求1所述的复合束。
33.一种非织造织物，包含至少一种权利要求1所述的复合束。
34.一种管状织物，包含至少一种权利要求1所述的复合束。
35.一种减小纤维束在交变应力应用中与磨损或摩擦相关的损耗、同时基本上保持纤维束强度的方法，该方法包括在纤维束中包含至少一种含氟聚合物单丝的步骤。
36.一种绳，包含
(a)多个集束，所述集束各自具有周边，包含许多高强度纤维，
(b)至少一种低摩擦系数纤维，设置在至少一个集束的周边的至少一部分的周围。
37.如权利要求36所述的绳，其特征在于，所述绳还包含许多所述的低摩擦系数纤维，所述低摩擦系数纤维设置在许多所述集束的周边的至少一部分的周围。
38.如权利要求36所述的绳，其特征在于，所述低摩擦系数纤维包括含氟聚合物。
39.如权利要求36所述的绳，其特征在于，所述低摩擦系数纤维包括发泡聚四氟乙烯。
40.如权利要求36所述的绳，其特征在于，所述低摩擦系数纤维包括聚乙烯。
41.如权利要求36所述的绳，其特征在于，所述低摩擦系数纤维包括聚丙烯。
42.如权利要求36所述的绳，其特征在于，所述低摩擦系数纤维包括聚乙烯氯三氟乙烯。
43.如权利要求36所述的绳，其特征在于，所述低摩擦系数纤维包括聚四氟乙烯。
44.如权利要求36所述的绳，其特征在于，所述低摩擦系数纤维包括聚氯化三氟乙烯。
45.如权利要求36所述的绳，其特征在于，所述低摩擦系数纤维包括聚氟乙烯。
46.如权利要求36所述的绳，其特征在于，所述低摩擦系数纤维包括聚偏二氟乙烯。
47.如权利要求36所述的绳，其特征在于，所述低摩擦系数纤维包括聚三氟乙烯。
48.如权利要求36所述的绳，其特征在于，所述高强度纤维包括超高分子量聚乙烯。
49.如权利要求36所述的绳，其特征在于，所述高强度纤维包括液晶聚合物。
50.如权利要求36所述的绳，其特征在于，所述高强度纤维包括对芳族聚酰胺。
51.如权利要求36所述的绳，其特征在于，所述绳还包含耐磨性涂层。
52.如权利要求36所述的绳，其特征在于，所述绳用于深海硬件传输系统。
53.一种用于绳的集束，包含周边、并包含许多高强度纤维和至少一种低摩擦系数纤维，该低摩擦系数纤维设置在所述集束的周边的至少一部分周围。
54.一种用于绳的束，包含周边、并包含许多高强度纤维和至少一种低摩擦系数纤维，该低摩擦系数纤维设置在所述束的周边的至少一部分周围。
55.一种制造包含许多集束的绳的方法，该方法包括这样的步骤在所述集束的至少一个的周围，设置低摩擦系数纤维。
全文摘要
一种绳，包含许多集束，所述集束各自具有周边、并包含许多高强度纤维，至少一种设置在集束中至少一个的周边的至少一部分的周围的低摩擦系数纤维。
文档编号D02G3/02GK101115873SQ200680004518
公开日2008年1月30日 申请日期2006年2月7日 优先权日2005年2月11日
发明者R·A·布赫, N·克劳夫, T·K·埃格雷斯, R·L·萨萨, D·I·鲁茨, G·哈普 申请人:戈尔企业控股股份有限公司