具有LLDPE和LDPE的人造草皮纤维的制作方法

本发明涉及人造草皮及人造草皮的生产，所述人造草皮还被称作合成草皮(syntheticturf)。本发明进一步涉及模仿草的纤维的生产，和特别是基于聚合物共混物(polymerblends)的人造草皮纤维和由这些人造草皮纤维制成的人造草皮毯(artificialturfcarpet)的产品和生产方法。

背景技术

人造草皮(artificialturf)或人造草坪(artificialgrass)为由用于代替草的纤维制成的表面。人造草皮的结构被设计为使得人造草皮具有类似草的外观。典型地，人造草皮用作如英式足球、美式足球、橄榄球、网球、高尔夫球等的运动，比赛场或锻炼场的表面。此外人造草皮通常用于景观应用。

将人造草皮场地定期地刷洗，以帮助纤维在比赛或锻炼期间被踩倒后直立。在整个5-15年的通常使用时间内，如果人造草皮运动场可以经受高机械磨损、可以抵抗紫外线、可以经受热循环或热老化、可以抵抗与化学品的相互作用和各种环境条件，则是有益的。因此如果人造草皮具有长的使用寿命、耐久，并且在其整个使用时间内保持其比赛和表面特征以及外观，则是有益的。

ep1378592a1描述包括塑性体和聚乙烯的混合物的合成纤维的生产方法。聚乙烯可以为llpe或hdpe。

2012年6月13日的专利申请cn102493011a(taishansportsindustrygroup；leungtaishanartificialturfindustry)描述了耐磨人造草丝。一个实施方案包括85％lldpe和6％耐磨母粒(masterbatch)，其中约50％的母粒由ldpe组成。

2012年1月12日的wo2012/005974a1(dowglobaltechnologiesllc[us]sandkuehlerpeter[es]；martinjill)描述了取向制品(orientedarticle)，例如由三组分聚合物共混物制成的纱线、带或丝。共混物包括：(a)20至50份第一组分(a)，其包含密度在0.85和0.90gm/cm³之间、和mw/mn小于3、和熔体指数(12)在0.5和5gm/10分钟之间的均相乙烯聚合物；和(b)30至80份第二组分(b)，其包含密度在0.91和0.945gm/cm³之间、和mw/mn大于3.5、和熔体指数(12)在0.5和10gm/10分钟之间的非均相支化乙烯聚合物；和(c)2至25份第三组分(c)，其包含密度大于0.945gm/cm³、和熔体指数(12)在0.01和10gm/10分钟之间的乙烯聚合物。可以期望制造具有一组期望性质的人造草皮纤维，例如，关于纤维的光滑度、拉伸强度、耐剪切力、和/或耐开裂性(resistancetosplicing)。

技术实现要素：

本发明提供独立权利要求中的人造草皮的制造方法。在从属权利要求中给出实施方案。如果实施方案不相互排斥，则可以自由地彼此组合。

一方面，本发明涉及人造草皮纤维的制造方法。该方法包括：

-生成聚合物混合物，该聚合物混合物包括：

·lldpe聚合物，其量为聚合物混合物的60-99重量％；

·ldpe聚合物，其量为聚合物混合物的1-15重量％；

-将聚合物混合物挤出为单丝；

-将单丝骤冷；

-将单丝重新加热；

-将重新加热的单丝拉伸以将单丝形成为人造草皮纤维。

“低密度聚乙烯”(ldpe)是由密度在0.910-0.940g/cm³范围内的单体乙烯制成的热塑性塑料。本发明的实施方案基于其密度范围在上述指定的子范围内的ldpe。

如本文所用的“线性低密度聚乙烯”(lldpe)为具有相当数量的短支链的基本上线性的聚合物(聚乙烯)。lldpe因为没有长链支化而在结构上与常规ldpe不同。lldpe的线性度产生于lldpe和ldpe的不同制造过程。通常，lldpe通过乙烯和α-烯烃的共聚合在较低温度和压力下而生产。由于多种原因，制造包括用于在挤出和拉伸过程中生成单丝的在上述指定的量范围内的lldpe和ldpe的混合物的人造草皮会是有利的。

该方法使得制造同时为柔软、挠性、耐剪切力(例如在挤出期间或拉伸期间施加的)、具有高拉伸强度并且耐开裂的人造草皮纤维。如本文所用的“开裂”涉及沿其纵轴使纤维裂开。

与塑性体和lldpe或hdpe的组合相比，包括指定量范围的lldpe和ldpe的组合的聚合物混合物在显示相同或者甚至改进的耐裂开性的同时，令人惊讶地显示增加的柔软性、挠性和改进的拉伸强度。已经观察到并非所有塑性体都非常适合用于防止人造草皮纤维的裂开，推测是因为塑性体-至少如果以某特定量范围提供和/或具有特定密度-似乎不产生可以可靠地防止开裂的链缠结和/或似乎具有负面影响，例如制成具有降低的拉伸强度或挠性和/或增加的脆性的纤维。

申请人意外地观察到，一方面高耐开裂性和另一方面高拉伸强度之间的最佳折中可以通过组合用于产生人造草皮纤维的指定量的lldpe和ldpe聚合物来实现。所述纤维可以另外具有降低的脆性和增加的挠性。

申请人还观察到所用ldpe的量应该相对较低，优选在聚合物混合物的1重量％-15重量％的范围内，更优选在5-8重量％的范围内，以确保所产生纤维的高耐开裂性与高拉伸强度和高挠性的组合。

申请人观察到lldpe中缺少长链支化使得链在伸长时彼此滑动而不变得缠结。结果，如果在纤维表面上施加拉力，则完全由lldpe组成的纤维容易开裂。申请人还观察到lldpe具有比ldpe和许多塑性体更高的拉伸强度和更高的耐刺穿性。申请人意外地观察到，使用上述指定量范围内的ldpe和lldpe的特定组合使得制造能够耐开裂并且同时为柔软、挠性并且具有高拉伸强度的人造草皮纤维。

在另一个有益的方面，在单丝内部和表面处的聚合物晶体的拉伸诱导形成(stretching-inducedformation)增加了纤维的粗糙度，从而使得在其中单丝部分地嵌入随后凝固的液膜，例如乳胶或pu膜中的实施方案中，强机械固定在人造草皮衬底中。

申请人进一步观察到，在对包括lldpe和ldpe聚合物的聚合物混合物施加强剪切力时，例如，通过挤出包括lldpe和ldpe聚合物的聚合物混合物，ldpe分子变形，ldpe分子的侧链与其它ldpe分子的侧链和/或lldpe分子缠结。由于链缠结，粘度升高。申请人发现由特定量的ldpe和lldpe的特定混合物制造的人造草皮纤维柔软和挠性并且具有高拉伸强度(由于lldpe组分)并且同时耐开裂(由于由ldpe组分引起的链缠结)。申请人观察到，如果lldpe与ldpe的比例太大，则可能发生开裂，并且如果所述比例太低，则纤维的挠性和拉伸强度可能显著降低。

与如聚酰胺(pa)等聚合物相反，聚乙烯(pe)通常被认为是降低如皮肤灼伤等伤害的风险的相对柔软和挠性的聚合物。lldpe是由于其较短的链支化而剪切敏感的pe的一种形式。与相同熔体指数的ldpe的应力松弛相比，lldpe使得在挤出或拉伸后聚合物链的更快的应力松弛。在人造草皮纤维生产的背景下，耐应力性会是特别有益的：拉伸过程引发在拉伸的纤维的表面(和内部)上结晶部分的形成。晶体增加了表面粗糙度，因此使得纤维更好地机械固定在表面衬底中。

根据实施方案，聚合物混合物以聚合物混合物的5-8重量％的量包括ldpe聚合物，并且以聚合物混合物的60重量％-95重量％的量包括lldpe聚合物。根据优选实施方案，聚合物混合物以聚合物混合物的5-8重量％的量包括ldpe聚合物，和/或以lldpe聚合物混合物的65-75重量％的量包括lldpe聚合物。

“聚合物混合物”可以包括另外的物质，例如填充材料和/或添加剂，因此lldpe聚合物和ldpe聚合物的总量不必总计为聚合物混合物重量的100％。

根据实施方案，ldpe聚合物的密度在0.919g/cm³至0.921g/cm³的范围内。

根据一些实施方案，lldpe聚合物的密度在0.918g/cm³至0.920g/cm³的范围内。

申请人意外地观察到，纤维耐开裂和显示高拉伸强度的能力也取决于各聚合物的密度，推测是因为密度对应于与pe分子的支化相关的支链的数量和位置以及其它结构特征。已经观察到上述密度范围特别适合于提供结合耐开裂性和拉伸强度的纤维。

根据其它实施方案，lldpe聚合物包括密度在0.918g/cm³至0.920g/cm³的范围内的第一lldpe聚合物，和包括密度在0.914g/cm³至0.918g/cm³的范围内的第二lldpe聚合物。

根据实施方案，聚合物混合物以聚合物混合物的7-13重量％的量包括第二lldpe聚合物。混合物中剩余的lldpe聚合物可以由具有上述指定的、较高密度的第一lldpe组成。

除了第一、“中密度”ldpe以外，添加第二、“低密度”lldpe会是有利的，因为进一步降低开裂的风险：低密度lldpe以较不密集的方式在三维空间中折叠(参见图1)并且可因此减少在拉伸过程中生成的结晶部分的量。这降低了纤维的脆性，因此也会降低开裂的风险。因此，通过选择特定量的ldpe和lldpe，可以通过促进链缠结来防止开裂，从而可以通过添加低密度lldpe进一步降低开裂的风险。

在另一个有益的方面，添加一定量的所述“低密度”ldpe使纤维更光滑并且降低皮肤灼伤的风险。

根据实施方案，以如下形式将lldpe聚合物添加至聚合物混合物：

-缺少添加剂的“主要”lldpe聚合物组分。可以以例如聚合物混合物的47-88重量％的量，优选地，以聚合物混合物的70-75重量％的量添加“主要”或“纯”lldpe聚合物；和

-包括一种以上添加剂的另一种lldpe聚合物，例如，以聚合物混合物的7-13重量％的量，优选地，以约10重量％的量添加第二lldpe聚合物。所述含添加剂的lldpe聚合物部分也可以称为“母料”；“主要”lldpe聚合物组分和母料可以具有上述0.918g/cm³至0.920g/cm³的密度范围。

-任选地，可以优选以聚合物混合物的7-13重量％的量添加低密度lldpe聚合物。

优选地，主要lldpe组分和“母料”的lldpe聚合物类型是相同的，并且唯一的区别是母料另外包括添加剂。例如，ldpe、lldpe母料和缺少添加剂的lldpe组分可以分别以聚合物颗粒的形式添加至容器。将颗粒混合并且加热直至所有聚合物颗粒熔融并且产生用于挤出单丝的液体聚合物混合物。仅通过基于主要类型的聚合物(此处：lldpe聚合物)的单独母料添加添加剂会是有利的，因为可以独立于分别缺少添加剂的lldpe和ldpe聚合物的类型和相对量来改变一些性质，如颜色、阻燃性和其它。因此，可以改变例如颜色或阻燃剂的浓度，而不偏离lldpe和ldpe的最佳比例。同样地，可以稍微改变中密度lldpe和低密度lldpe的比例而不改变添加剂的浓度，以“微调(finetune)”单丝和纤维的物理化学性质，例如回弹性、耐剪切力和耐开裂、挠性、柔软性和拉伸强度。

根据实施方案，聚合物混合物进一步包括一种以上添加剂。例如，可以通过添加母料而将添加剂添加至聚合物混合物。添加剂选自包括以下的组：蜡、消光剂、紫外线稳定剂、阻燃剂、抗氧化剂、颜料、填充材料、及其组合。填充材料也可以单独地添加至聚合物混合物，并且可以构成挤出的最终聚合物混合物的重要部分。

根据实施方案，lldpe聚合物是在齐格勒-纳塔催化剂(ziegler-nattacatalyst)存在下通过聚合反应生成的聚合物。

根据一些实施方案，齐格勒-纳塔催化剂是基于与助催化剂例如，如三乙基铝等有机铝化合物组合的钛化合物的非均相负载型催化剂。

根据其它实施方案，齐格勒-纳塔催化剂是均相催化剂。均相催化剂通常基于ti、zr或hf的配合物，并且优选地与不同的有机铝助催化剂，甲基铝氧烷(mao)组合使用。使用齐格勒-纳塔催化剂可以具有所产生的lldpe的支链更随机地分布，例如，显示无规则的取向的优点。这可以减轻与ldpe分子的支链的缠结。

根据实施方案，lldpe聚合物是在茂金属催化剂存在下通过聚合反应而生成的聚合物。使用用于催化聚合来产生lldpe聚合物的茂金属会是有利的，因为这种特定形式的催化剂确保支化以较不随机和更限制的方式发生。作为使用茂金属作为催化剂的结果，每个lldpe分子的支链数不遵循正态分布，而是遵循对于每个聚合物分子的支化频率仅具有一个或非常少(例如1-3)的峰的分布。产生其支链长度更随机地分布的lldpe聚合物可以减轻与ldpe分子的支链的缠结。

例如，茂金属催化剂可以与如mao、(al(ch3)xoy)n等助催化剂一起使用。根据一些实例，茂金属催化剂具有组成cp2mcl2(m＝ti,zr,hf)，例如二氯二茂钛。通常，有机配体为环戊二烯基的衍生物。根据它们的环戊二烯基配体的类型，例如通过使用安沙桥(ansa-bridge)，茂金属催化剂可以生产不同立构规整度和不同支化频率的聚合物。iupac定义中的有规立构大分子为其中基本上所有构型(重复)单元都相同的大分子。立构规整度、支化频率和分布将对聚合物的物理性质有影响。大分子结构的规律性影响其具有刚性、结晶长程有序或挠性、无定形长程无序的程度。根据实施方案，用于人造草皮纤维生产的用于制造lldpe或ldpe颗粒的聚合物混合物的立构规整度可以直接使用质子或碳-13nmr测量。该技术能够通过比较取决于光谱分辨率的对应于已知二单元组(r,m)、三单元组(mm,rm+mr,rr)和/或更高阶单元组的峰面积或积分范围来定量立构规整度分布。可以用于测量立构规整度的其它技术包括x射线粉末衍射、二次离子质谱(sims)、振动光谱(ftir)，尤其是二维技术。

根据实施方案，lldpe聚合物是通过使乙烯与5-12％具有3-8个碳原子的α-烯烃，例如丁烯、己烯、或辛烯共聚而生成的聚合物。所生成的lldpe的结晶度取决于共聚单体的添加量，并且通常仅在30-40％的范围内，结晶熔融范围通常在121-125℃的范围内。

lldpe的生产由催化剂t引发。实际的聚合过程可以在溶液相或气相反应器中进行。通常，在溶液相反应器中辛烯为共聚单体，而在气相反应器中丁烯和己烯与乙烯共聚。

根据实施方案，lldpe聚合物为聚合物链的每100个c原子包括0.001-10个叔c原子的聚合物。优选地，lldpe聚合物包括0.8-5个叔c原子/聚合物链的100个c原子。根据实施方案，ldpe聚合物为大于0.001个叔c原子/聚合物链的100个c原子，优选大于1个叔c原子/聚合物链的100个c原子的聚合物。叔c原子数是支化程度的量度。使用具有上述指定支化程度的lldpe和/或ldpe聚合物会是有利的，因为已观察到所述支化程度导致lldpe和ldpe聚合物分子之间的强的缠结，这保护聚合物纤维免于开裂。根据实施方案，制造人造草皮纤维包括将拉伸的单丝形成为纱线。多根，例如4至8根单丝可以形成或者加工为纱线。

根据实施方案，该方法进一步包括将拉伸的单丝编织、纺纱(spinning)、加捻(twisting)、复卷(rewinding)、和/或集束(bundling)成人造草皮纤维。例如，从美国专利申请us20120125474a1已知这种制造人造草皮的技术。

根据实施方案，聚合物混合物为液体聚合物混合物，并且包括两种以上不同的液相。这些相中的第一相包括第一染料和根据前述任意一个实施方案的聚合物混合物的组分。例如，所述第一相可以包括第一和第二lldpe聚合物和ldpe聚合物的混合物。第二相可以包括第二染料和与第一相不混溶的另外的聚合物，例如聚酰胺。第二染料可以具有与第一染料不同的颜色，另外的聚合物在第一相内形成聚合物珠。

重新加热的单丝的拉伸使聚合物珠变形为线状区(threadlikeregion)。两相聚合物混合物挤出为单丝导致包括第一染料的第一颜色和第二染料的第二颜色的大理石花纹图案的单丝的挤出和产生。

因此，可以生成液体聚合物混合物，其中两种不同的染料在两个不同的相中分离，其中两相中的一相以珠的形式在另一相中“乳化”。这会是有利的，因为它不必使用或制造机械地防止两种染料的过早混合的定制的挤出机，从而确保生成具有大理石花纹图案的单丝而不是具有第一和第二颜色的中间颜色的单丝。因此，本发明的实施方案使得使用与用于生成单色单丝相同的挤出机器来生成大理石花纹单丝。这可以降低生产成本并且可以增加可用单一熔融和挤出设备生成的人造草皮类型的多样性。

此外，为了提供精确地再现天然草坪的纹理的人造草皮，不需要要求多个挤出头以供给一个复杂的喷丝头工具的复杂的共挤出。

在另一个有益的方面，即使在两相中使用两种不同类型的聚合物的情况下，例如第一相中各种形式的pe和第二相中的聚酰胺，与第一染料一起完全地或大部分地构成第一相的聚合物混合物也可以不从与第二染料一起完全地或大部分地构成第二相的其它聚合物分层。线状区嵌入第一相的聚合物混合物中。因此，它们不可能分层。

根据实施方案，将增容剂添加至聚合物混合物并且将第一和第二相分界，从而进一步防止不同相中聚合物的分层。

另一个优点可能在于，线状区由于挤出过程期间的流体动力学，在挤出过程期间集中在单丝的中央区域，而在单丝的表面上也仍然存在很大部分的线状区以产生大理石花纹图案外观。因此，其它聚合物(其可以是比第一相中lldpe和ldpe更刚性的材料)可以集中在单丝的中央，和较大量的较软塑料集中在单丝的外部或外区域。这可以进一步导致具有在刚性、表面光滑度和表面着色和纹理方面的更多的草状性质的人造草皮纤维。

与将大理石花纹色图案印刷或涂敷在挤出的丝表面上的替代方法相比，该方法的实施方案产生不仅在其表面上而且在内部包括大理石花纹色图案的单丝。在丝应当裂开、其表面磨损或以其它方式损坏的情况下，大理石花纹色图案将不会被除去，因为它不限于单丝的表面。

根据实施方案，聚合物混合物包括0.2至35重量％的另外的聚合物，并且更优选地包括2至10重量％的另外的聚合物。根据实施方案，选择密度在0.918g/cm³至0.920g/cm³范围内的“纯”lldpe的量使得所述lldpe聚合物、lldpe母料、任选的低密度lldpe、ldpe聚合物、其它聚合物和任选的添加剂和/或填料物质总计为100％。

根据实施方案，另外的聚合物为极性聚合物。

根据实施方案，另外的聚合物为以下任意一种：聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、和聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)。

根据实施方案，单丝的大理石花纹图案再现天然草坪的颜色图案。例如，第一染料为绿色，和其它染料为黄色或浅绿色。这会是有利的，因为生产了真实地再现天然草坪的外观的人造草皮纤维。

根据实施方案，第一染料为浓度为第一相的0.001-0.3重量％，更优选为0.05-0.2重量％的酞菁绿。优选地，第一染料具有绿色或深绿色。根据实施方案，第二染料为浓度为第二相的0.5-5重量％，更优选为1.5-2重量％的偶氮-镍颜料配合物。例如，lanxess的偶氮-镍颜料“gelb5gn”可以用作第二染料。优选地，第二染料具有黄色、浅绿色或黄绿色。

根据实施方案，在40-140巴、更优选在60-100巴之间的压力下进行挤出。聚合物混合物可以通过将聚合物颗粒添加至固体聚合物组合物来生成，将其混合并且加热直至所有聚合物熔融。例如，可以将聚合物混合物加热，以在挤出时达到190-260℃、更优选210-250℃的温度。

根据实施方案，拉伸包括将重新加热的单丝根据在1.1-8范围内，更优选在3-7范围内的拉伸因子拉伸。

根据实施方案，在温度为10-60℃，更优选在25℃-45℃之间的骤冷溶液中进行骤冷。

根据实施方案，在单丝的大理石花纹图案中，两种不同颜色的出现每50-1000μm、更优选每100-700μm变化。根据实施方案，单丝的大理石花纹图案再现天然草坪的颜色图案。

根据实施方案，人造草皮纤维超出人造草皮衬底延伸预定长度。线状区具有小于预定长度的一半的长度。

根据实施方案，该方法进一步包括通过将人造草皮纤维引入人造草皮衬底中来制造人造草皮。根据实施方案，将人造草皮纤维引入人造草皮衬底中包括将人造草皮纤维栽绒(tufting)至人造草皮衬底中和将人造草皮纤维结合至人造草皮衬底。

根据实施方案，将人造草皮纤维引入人造草皮衬底中包括将人造草皮纤维编织入人造草皮衬底中。

在另一方面，本发明涉及根据本文所述的任意一个实施方案的方法制造的人造草皮纤维。

在另一方面，本发明涉及根据本文所述的任意一个实施方案的方法制造的人造草皮。

在另一方面，本发明涉及人造草皮纤维，其包括：

-60-99重量％的lldpe聚合物，例如60-95重量％；和

-1-15重量％的ldpe聚合物，例如5-8重量％。

根据实施方案，lldpe聚合物的密度在0.918g/cm³至0.920g/cm³的范围内，和/或ldpe聚合物的密度在0.919g/cm³至0.921g/cm³的范围内。

根据其它实施方案，lldpe聚合物由密度在0.918g/cm³至0.920g/cm³的范围内的第一lldpe聚合物，和密度在0.914g/cm³至0.918g/cm³的范围内的第二lldpe聚合物组成。ldpe聚合物的密度在0.919g/cm³至0.921g/cm³的范围内。

在另一方面，本发明涉及包括人造草皮纺织物衬底(artificialturftextilebacking)和如本发明实施方案所述的人造草皮纤维的人造草皮。将人造草皮纤维引入人造草皮衬底中。

根据实施方案，单丝为挤出和/或拉伸的单丝。人造草皮纤维的生成包括将聚合物混合物挤出和将单丝拉伸以将单丝形成为人造草皮纤维。

根据实施方案，增容剂为以下任意一种：接枝马来酸酐(mah)、乙烯丙烯酸乙酯(eea)、接枝在聚乙烯或聚酰胺上的马来酸；接枝在聚乙烯、sebs(苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯)、eva(乙烯-乙酸乙烯酯)、epd(乙烯-丙烯二烯)、或聚丙烯与不饱和酸或其酸酐如马来酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯、蓖麻醇噁唑啉马来酸酯(ricinoloxazolinemaleinate)的自由基引发的接枝共聚物上的马来酸酐；sebs与甲基丙烯酸缩水甘油酯的接枝共聚物，eva与巯基乙酸和马来酸酐的接枝共聚物；epdm与马来酸酐的接枝共聚物；聚丙烯与马来酸酐的接枝共聚物；聚烯烃接枝聚酰胺聚乙烯或聚酰胺；和聚丙烯酸类增容剂。

使用不同类型的聚合物的混合物，例如，如上所述第一相中的非极性聚乙烯和第二相中的极性聚酰胺，具有以下优点：生成显示大理石花纹色图案、并且由于更刚性的pa而具有增加的抗磨损和撕裂的耐久性、并且同时与纯pa系单丝相比具有更光滑的表面和增加的弹性的人造草皮纤维。增容剂防止与不同相有关的聚合物区域之间的开裂。

根据实施方案，骤冷溶液，例如，水浴的温度(紧接在挤出喷嘴或孔之后)为10-60℃，更优选在25℃-45℃之间，并且甚至更优选在32℃-40℃之间。骤冷溶液的所述温度会是有利的，因为在单丝的挤出和多个液体聚合物相的凝固之间的限定时间间隔内，它使得特定相的多个聚合物区域合成一体，从而导致在凝固阻止聚合物区域的任何进一步迁移和融合之前，第一聚合物的线具有期望的平均粗细。

此外，聚合物相为液体期间和染料可能潜在地扩散至其它相期间的所得时间间隔太短，以至于阻止了染料向其它相的显著扩散。此外，已经观察到在液体混合物中的高压和湍流条件下(如在挤出时观察到的)，给定相的多个聚合物区域没有合成一体。在这些“湍流”条件下，如果在挤出后挤出的单丝立即凝固，则第一聚合物相的线通常很细，以至于不能观察到大理石花纹结构。然而，通过使用如上所述的骤冷液体温度和挤出物质温度，在聚合物混合物流变为层流之后，相同相的不同聚合物区域具有充分的时间来合成一体，从而形成尺寸和粗细足够大的线，以便如果通过人眼，例如，在15厘米以下的距离观察时提供大理石花纹色感觉。

根据实施方案，在80巴的压力下进行挤出，挤出时的聚合物混合物的温度为230℃，拉伸因子为5，和骤冷溶液，例如水浴的温度为35℃。

根据实施方案，第一和第二染料分别是无机染料、有机染料、或其混合物。无论染料的极性或分子量如何，上述条件将基本上阻止染料扩散至各自的其它相中。

这会是有利的，因为防止了染料向各自的其它相中的扩散，因此防止了染料的混合，从而确保对于第一和第二染料的任意组合产生大理石花纹色感觉。

根据实施方案，线状区具有小于2mm的长度。

根据实施方案，选择挤出物质温度、混合器的搅拌参数，使得在挤出前熔融聚合物混合物中珠的平均直径小于50微米，优选在0.1至3微米之间，优选为1至2μm。

所述特征与一旦挤出的聚合物混合物达到层流状态、使得相同相的聚合物区域合成一体的骤冷条件组合会是有利的，因为它们将支持其中两种不同颜色的出现优选每50-1000μm、更优选每100-700μm变化的大理石花纹结构的形成。

因此，在挤出期间，第二聚合物相的聚合物区域非常微细颗粒状地分散在第一聚合物相中，并且显示第二颜色的单丝表面上的部分可以通过在挤出之后多个第二相区域的合成一体(合并)直至单丝凝固而形成为粗粒化结构。这可以使得第一和第二聚合物相更好地混合并且阻止分层。

术语“区域”、“聚合物区域”、“聚合物珠”或“珠”可以指在另一聚合物的周围相中不混溶的聚合物的局部化区域，例如液滴。在一些情况下，聚合物珠可以是圆形或球形或椭圆形，但是它们也可以是不规则形状的。

本文所使用的“相”为空间区域(热力学体系)，在整个区域中材料的许多或所有物理性质基本上是均匀的。物理性质的实例包括密度、折射率、磁化强度和化学组成。简单的描述是相为化学上均匀的、物理上有区别的、和机械地可分离的材料的区域。例如，聚合物混合物可以在熔融状态下形成第一和第二液相，因此第一相包括第一和第二lldpe聚合物和ldpe聚合物和第一染料的混合物，并且第二相可以包括另一种聚合物，例如pa，和第二染料。

本文所使用的“聚合物”为聚烯烃。

应当理解的是，可以组合本发明的一个以上的上述实施方案，只要组合的实施方案不相互地排斥即可。

附图说明

参照附图、仅通过实施例的方式更详细地解释本发明的下列实施方案，其中：

图1示出ldpe和lldpe分子；

图2示出一个ldpe和多个lldpe分子的缠结；

图3示出挤压期间剪切力的影响；

图4示出颗粒状聚合物混合物的截面；

图5示出说明人造草皮纤维的制造方法的实例的流程图；

图6示出多相聚合物混合物的示意图；

图7示出小部分单丝的截面；

图8说明将单丝拉伸的效果；

图9说明将聚合物混合物挤出为单丝；和

图10示出人造草皮的实例的截面的实例。

具体实施方式

这些图中相同标记的元件为等同的元件或执行相同的功能。如果功能等同，则之前已讨论的元件将不必在后续图中讨论。

图1示出如其可以用于本发明的实施方案中的单个ldpe分子102。它包括一个以上长主链和多个从任意一个主链延伸的小侧链。小侧链通常为2-8个碳原子长。另外，图1示出单个lldpe分子104。lldpe分子不包括较大的侧链。它仅包括单个的、长的聚乙烯主链和多个从主链延伸的小侧链。

申请人已经观察到在聚合反应期间使用的催化剂的类型决定了pe分子的立构规整度和支化性质(主链中支链的数量和距离、侧链的长度等)。优选地，茂金属催化剂用于生成lldpe，因为它们导致比其它催化剂(其通常引发支链的数量和距离以及各支链的长度遵循正态分布的lldpe聚合物的产生)更规则的支化模式。产生具有限定的、规则的(非正态分布的)支化模式的lldpe聚合物可以是有益的，因为由此可以更清楚地预测由此类lldpe聚合物与ldpe聚合物的混合物产生的单丝的性质。此外，密度则是立构规整度和支化模式的更准确的指标。

另外，图1的下部示出第一、“中密度”lldpe104比第二、“低密度”lldpe106更密集地折叠。

图2示出单个ldpe分子102和多个lldpe分子104之间的链缠结。通过lpde的较大和较小支链与主链和一个以上lldpe分子的较小侧链之间的范德华力来实现缠结。由于缺少较大的侧链，仅由lldpe组成的聚合物纤维容易开裂。通过以特定重量比将一些ldpe分子添加至主要由lldpe组成的聚合物混合物，并且通过选择特定密度的ldpe和lldpe聚合物，可以制造具有高耐裂开性和同时高拉伸强度的纤维。

图3示出通过圆筒形挤出喷嘴内的区域的部分。在第一区域302中，液化的聚合物混合物的聚合物大多数处于无定形状态，即，仅存在很少或不存在结晶区域，并且聚合物分子在一个维度上不显示任何优选的取向。在对应于增加的剪切力的区域的第二区域304中，聚合物分子至少部分地沿喷嘴的开口310的方向被剪切和拉动。在对应于高剪切力的区域306中，lldpe与和部分ldpe分子至少部分地解缠结、取向并且形成结晶部分308。然而，根据优选的实施方案，大部分结晶部分稍后在拉伸过程中生成。

使用根据本发明实施方案的lldpe-ldpe混合物特别有利于防止在制造过程中拉伸的人造草皮纤维中的开裂。挤出，并且特别是拉伸，导致lldpe分子的至少部分解缠结和平行取向，这再次导致纤维对开裂的增加的敏感性。通过向聚合物混合物添加适量的ldpe，特别是特定密度的ldpe，即使在制造期间拉伸的纤维中也可以阻止开裂。

图4示出根据本发明一个实施方案的颗粒状聚合物混合物470的截面。聚合物混合物包括以下组分，例如以稍后熔融的聚合物颗粒的形式：

-“纯”第一lldpe聚合物450，其密度为0.919g/cm³，和量为聚合物混合物的73重量％。第一lldpe聚合物优选缺少任何添加剂；

-“母料”452，包括密度为0.919g/cm³和量为聚合物混合物的10重量％的第一lldpe聚合物。母料可以包括添加剂。ldpe聚合物454，密度为0.920g/cm³，和量为聚合物混合物的7重量％。

-第二、低密度lldpe聚合物456，密度为0.916g/cm³，和量为聚合物混合物的10重量％。

根据各实施方案，填充材料、母料、ldpe、以及第一和第二lldpe聚合物的量可以变化。优选地，在该情况下，改变缺少添加剂的第一lldpe聚合物450的量使得聚合物混合物的所有组分总计为100％。

在所示实例中，部分450和母料452中的第一lldpe聚合物、和母料混合物中包含的添加剂可以构成聚合物混合物470的83重量％。在其它实施方案(未示出)中，聚合物混合物470可以包括达39％的填充材料。在聚合物混合物包括1％ldpe聚合物和99％lldpe聚合物(无填料或添加剂)的情况下，使用ldpe/lldpe重量比为1:99。在聚合物混合物包括15％ldpe聚合物和60％lldpe聚合物(可以使用大量填料和添加剂)的情况下，使用ldpe/lldpe重量比为15:60。优选地，ldpe/lldpe重量比在5:95和8:60之间，即在5.3％和13.3％之间。

在例如图6中所示的一些实施方案中，聚合物组分450-456一起形成可以另外包括另外的聚合物例如pa的第一液相404，所述另外的聚合物如pa可以形成在第一相内形成珠408的第二相402。在该情况下，根据其它聚合物的量减少第一lldpe的量。

图5示出说明人造草皮纤维的制造方法的实例的流程图。首先在步骤502中生成聚合物混合物。聚合物混合物至少包括密度为0.918g/cm³至0.920g/cm³的lldpe聚合物，和密度为0.920g/cm³、量为聚合物混合物的约5-8重量％的第一lldpe聚合物。例如，如图4所示，lldpe聚合物可以以纯lldpe颗粒450和母料lldpe颗粒452的形式添加。母料lldpe聚合物颗粒可以包括添加剂。优选地，聚合物颗粒450、452中的lldpe聚合物是相同类型的。任选地，聚合物混合物可以包括约10％的“低密度”lldpe。

根据实施方案，如图6中进一步详细描述和讨论的，可以的是聚合物混合物包括小部分另外的聚合物，例如pa，和任选的增容剂。

聚合物混合物可以首先具有聚合物颗粒混合物的形式。通过加热颗粒，生成液体聚合物混合物。因此，聚合物混合物可以任选地以适合于确保熔融聚合物和添加剂均匀地混合的搅拌速率搅拌。

在接下来的步骤504中，将聚合物混合物挤出为单丝。接下来在步骤506中，将单丝骤冷或快速冷却下来。接下来在步骤508中，将单丝重新加热。在步骤510中，将重新加热的单丝拉伸以使单丝形成为人造草皮纤维。所述步骤在图3中更详细地描述。

还可以在单丝上进行另外的步骤以形成人造草皮纤维。例如可以将单丝纺纱(spun)或编织为具有期望性质的纱线。然后将人造草皮纤维引入人造草皮衬底中。例如这可以通过将人造草皮纤维栽绒或编织至人造草皮衬底中来进行。最终，将人造草皮纤维结合至人造草皮衬底。例如通过涂料或其它材料将人造草皮纤维胶合或保持在位置上。根据一个实施方案，至少一部分人造草皮纤维延伸穿过载体，例如一片纺织物，至所述载体的背面。将流体胶乳或聚氨酯(pu)膜施加在所述衬底的背面(即，与纤维的较大部分发出的一侧相反的一侧)，使得载体背面的至少一部分纤维被所述胶乳或pu膜润湿和围绕。当膜凝固时，纤维通过机械、摩擦力固定在胶乳或pu衬中。该效果至少部分地由拉伸过程引起，在拉伸过程中在纤维的表面(和内部)产生增加表面粗糙度的聚合物晶体。根据本发明实施方案产生的单丝具有与例如通过将聚合物膜切成细条而产生的聚合物纤维相比更高的表面粗糙度，因为聚合物膜的切割破坏了与切割刀的刀片接触的区域处的晶体结构。

图6示出多相聚合物混合物400的截面的示意图。聚合物混合物400至少包括第一相404和第二相402。例如，如图4所示，第一相包括第一染料和根据本发明实施方案的ldpe-lldpe聚合物混合物。第二相402包括与第一相中的聚合物不混溶的另外的聚合物和第二染料。例如，另外的聚合物可以为可提供改进的纤维回弹性的pa。在所示实施方案中，聚合物混合物包括主要或仅包括增容剂的第三相406。第三相可以包括第一或第二或第三染料，或者根本不包括染料。第一相和第二相不混溶。另外的聚合物和第二相402比第一相(主要由lldpe-ldpe混合物组成)较不丰富。第二相402显示为被增容剂相406围绕并且分散在第一相404内。被增容剂相406围绕的第二相402形成多个聚合物珠408。聚合物珠408的形状可以为球形或椭圆形，或者取决于聚合物混合物混合的程度以及温度它们还可以为不规则形状。聚合物混合物400为三相体系的实例。增容剂相406将第一相404与第二相402分离。另外的聚合物可以比第一相中的聚合物更硬和更有回弹性，从而增加纤维的硬度和回弹性。

由于挤出期间的流动条件，珠形成为主要位于单丝的内部的线状区。该特定的位置是有利的，因为如果线状区主要位于纤维表面上，则在人的皮肤滑过一部分人造草皮的情况下，线状区增加的硬度(相对于围绕的第一聚合物相)可以增加皮肤灼伤的风险。

在制造包括另外的聚合物的线状区(优选比第一相中的聚合物更刚性)的纤维的背景下，增加第一相中的耐开裂性是特别有利的，因为它防止由于分层或其它形式的开裂而使刚性的、线状区(主要位于纤维内部)暴露于表面。

图7示出小部分单丝606的截面。单丝再次显示为包括包含根据本发明实施方案的lldpe-ldpe聚合物混合物的第一相404，如此处情况，所述单丝可以任选地包括混合在其中的聚合物珠408形式的第二相。聚合物珠408通过未示出的增容剂而与第二聚合物分离。为了形成线状结构，将单丝606的一部分加热然后沿单丝606的长度拉伸。这由示出拉伸方向的箭头700所示。第一和第二聚合物相可以包括具有不同颜色的染料。

图8说明将单丝606拉伸的效果。图8中示出拉伸的单丝606’的截面的实例。图7中的聚合物珠408已被拉伸为线状结构800。聚合物珠408的变形量将取决于单丝606’被拉伸的多少。

实例可以涉及还称作合成草皮的人造草皮的生产。特别地，本发明涉及在机械性质(挠性、表面摩擦)以及光学性质(颜色纹理)两方面模仿草的纤维的生产。根据所示实施方案的纤维由第一相和第二相组成，所述第一相和第二相不混溶并且由于两种不同的染料而材料特征例如，硬度、密度、极性和光学特征不同。在一些实施方案中，纤维可以另外包括增容剂和其它组分。在其它实施方案中，聚合物混合物仅由一种包括一种以上lldpe聚合物、一种以上ldpe聚合物和任选的一种以上添加剂的液相组成。

在第一步骤中，产生包括对应于特定立构规整度和支化模式的特定密度范围内的至少一种lldpe和一种ldpe聚合物的聚合物混合物。

在聚合物混合物进一步包括形成第二相的另外的聚合物的实施方案中，第二相的量可以为聚合物混合物的5质量％至10质量％，并且大部分或完全由增容剂组成的任选的第三相的量为聚合物混合物的5质量％至10质量％。相应地改变第一相中lldpe聚合物的量。使用挤出技术产生被增容剂围绕的第二相的液滴或珠的混合物，所述珠分散在第一聚合物相的聚合物基质中并且具有与第二相不同的颜色。

在挤出期间使用的熔融温度取决于使用的聚合物和增容剂的类型。然而熔融温度典型地在230℃和280℃之间。

通过将混合物供给至纤维生产挤出线来生产单丝，其还可以称为丝(filament)或原纤化扁丝(fibrillatedtape)。熔融混合物通过挤出工具，即喷丝板或宽缝式喷嘴(wideslotnozzle)，将熔融流形成为丝或扁丝状，在水纺丝浴(waterspinbath)中骤冷或冷却，通过具有不同旋转速度的旋转的加热导丝和/或加热炉干燥和拉伸。

然后使单丝或类型在第二步骤中经过另外的加热炉和/或一套加热导丝在线退火。

通过该程序将珠或液滴(任选地被增容剂相围绕)拉伸至纵向方向并且形成小纤维状、线性结构，也称为线状区。大部分线性结构完全地嵌入lldpe-ldpe-聚合物基质404中，但是显著的一部分线性结构也位于单丝的表面。

所得纤维可以具有多个优点，即柔软性与耐久性和长期弹性相结合，以及拉伸强度与耐开裂性相结合。大量的lldpe聚合物将确保高拉伸强度，而以指定的ldpe/lldpe比例添加的ldpe聚合物将促进链缠结并且因此保护纤维免于开裂。在聚合物相的不同硬度和弯曲性质的情况下，纤维可以显示较好的回弹性(这是指一旦纤维被踩倒将会回弹)。在硬的另外的聚合物402的情况下，在聚合物基质中建成的小线性纤维结构赋予纤维的聚合物补强。

由于另外的聚合物的线状区嵌入由lldpe-ldpe聚合物相404给出的基质中的事实而防止由于由第一和第二相中的聚合物形成的复合物引起的分界。

图9说明聚合物混合物挤出为单丝。所示出的是聚合物混合物600的量。在聚合物混合物600内，存在大量的聚合物珠408。聚合物珠408可以由与第一相404中的lldpe-ldpe聚合物混合物不混溶的一种以上的聚合物制成，并且通过增容剂与第一相分离。螺杆、活塞或其它装置用于迫使聚合物混合物600通过平板602中的孔604。这使聚合物混合物600被挤出为单丝606。单丝606显示为也包含聚合物珠408。将第一相404中的聚合物和聚合物珠408一起挤出。在一些实例中第一相的粘性比包括另外的聚合物，例如pa的聚合物珠408的粘性小，并且聚合物珠408倾向于集中在单丝606的中央。这会导致最终的人造草皮纤维的可期望性质，因为这会导致线状区在单丝606的芯区中的集中。然而，选择第一相和第二相的组成，特别是其中包含的聚合物(例如关于聚合物链长、侧链的数量和类型等)使得第一相具有比第二相更高的粘度，并且使得珠和线状区集中在单丝的芯区中。在两个不同相包括不同颜色的染料的实施方案中，选择另外的聚合物使得其粘度性质与第一相中聚合物的粘度性质相结合，确保在单丝的表面上仍然存在足够量的珠和线状区，以在单丝的表面上产生大理石花纹色纹理。

图10示出人造草皮1000的实例的截面的实例。人造草皮1000包括人造草皮衬底1002。将人造草皮纤维1004栽绒至人造草皮衬底1002中。在人造草皮衬底1002的底部上显示涂层1006。涂层可以用于将人造草皮纤维1004结合或固定至人造草皮衬底1002。涂层1006可以为任选的。例如，人造草皮纤维1004可以可选地编织至人造草皮衬底1002中。各种类型的胶水、涂料或粘合剂可以用于涂层1006。人造草皮纤维1004显示为在人造草皮衬底1002上延伸距离1008。距离1008实质上为人造草皮纤维1004的绒头(pile)的高度。线状区在人造草皮纤维1004内的长度为距离1008的一半以下。例如，涂层可以为pu或乳胶膜，其作为液膜施加在草皮衬底的底侧上，至少部分地围绕纤维的部分，并且凝固从而机械地将聚合物纤维固定在衬底中。

附图标记说明

102ldpe分子

104lldpe分子

302-306在挤出期间具有不同剪切力的区域

308结晶聚合物部分

310挤出喷嘴的开口

400聚合物混合物

402第二相

404第一相

406具有增容剂的第三相

408聚合物珠

450第一lldpe聚合物

452“母料”lldpe聚合物(具有添加剂)

454ldpe聚合物

456第二(“低密度”)lldpe聚合物

470聚合物混合物

502-510步骤

600聚合物混合物

602平板

604孔

606单丝

606’拉伸的单丝

1000人造草皮

1002人造草皮毯

1004人造草皮纤维(绒头)

1006涂层

1008绒头的高度