比较实例D、实例3和实例7,使用含有以总共聚物单体组成计0.94摩尔％的辛 烷并且数均分子量(11〇为12,5298/111〇1、重均分子量(1?)为44，1158/111〇1、？01为3.52、固体 密度为〇. 941g/cm3的乙烯/辛烯共聚物作为聚烯烃。
[0043] 根据ASTM D2256测量纤维的韧度和纤维的伸长率。
[0044] 连续方法实例
[0045] 使用类似于图1中所示的连续熔融纺丝工艺生产线制备连续方法实例(Exs)和比 较实例(Comp Exs)。
[0046] 熔融纺丝工艺生产线包含进料给绝热齿轮栗20的单螺杆挤出机10.在经过模头孔 的挤出温度和挤出速率下，齿轮栗20经过具有143个圆孔的模头30的模头孔(尽管当每个孔 直径为350微米时，具有100个至800个孔的模头是合适的)排出聚烯烃挤出物以形成初始聚 烯烃纤维股40。将初始聚烯烃纤维股导向经过骤冷塔50,其中将保持在淬火温度的空气垂 直地吹过初始纤维股40以将其冷却成固态。在骤冷塔50之后，聚烯烃纤维股40进入纺丝油 剂处理60,其中将表面润滑剂施加到纤维上以使得纤维可滑过彼此并将纤维作为丝束保持 在一起 。
[0047] 将初始聚烯烃纤维股40作为丝束(45)从纺丝油剂60导向经过一系列辊，所述辊依 次为:旦尼尔辊70、进料辊80、拉伸辊90、松弛辊100，然后在纤维卷绕器辊110上收集最终的 纤维。
[0048]重要的是选择适当的纤维组成并管理熔融状态与固态之间的拉伸比以使得所得 纤维的韧度高并且直径为10微米或更小，同时避免引起纤维断裂。如果在熔融状态中的拉 伸比太高，那么在固态中所需的拉伸水平将太低以在所得纤维中达到足够高的韧度。如果 在熔融状态中的拉伸比太低，那么在固态中所需的拉伸水平将太高并且所得纤维将断裂。
[0049] 在骤冷塔50中熔融状态拉伸发生在挤出模头30与固化之前的纤维股40之间。熔融 状态拉伸比通过在旦尼尔辊处的纤维股40的挤出速率除以纤维股40经过模头30的孔的速 度来测定。在熔融拉伸期间的聚合物的温度等于齿轮栗温度，因为其是熔融拉伸期间纤维 股40的最热温度，当纤维股40最热且因此最弱时，拉伸将发生。
[0050] 固态拉伸发生在旦尼尔辊与卷绕器之间。通过用卷绕器速度除以旦尼尔辊速度来 测定固态拉伸比。在旦尼尔辊与卷绕器之间的纤维温度约为在那两个辊之间的辊的温度。 [0051 ]比较实例A和实例1至3的工艺参数和性质在表1中。
[0052] 表 1
[0053]
[0054] 比较实例A示出了相对低水平的熔融状态拉伸，其导致较大的最终纤维直径和相 对低的纤维韧度。
[0055] 实例1至3示出了足以得到小于10微米的纤维直径的与固态拉伸比组合的较高熔 融拉伸比。实例1进一步示出了与固态拉伸比组合的中等熔融拉伸比的益处，其得到了直径 小于10微米且具有相对高的韧度两者的纤维。实例2和实例3使用较高的熔融拉伸比，虽然 得到了小于10微米的纤维直径，但是得到的纤维比实例1的韧度低，这是由于固态拉伸小。
[0056] 不连续方法实例
[0057] 使用与热拉伸生产线组合的熔融纺丝工艺生产线制备不连续方法实例(Exs)和比 较实例(Comp Exs)。
[0058] 使用针对连续方法实例和比较实例所描述的熔融纺丝工艺生产线。然而，在制造 不连续方法实例中的辊的设置使得熔融拉伸和仅一部分最终固态拉伸发生在熔融纺丝工 艺生产线中。熔融纺丝工艺生产线参数在以下特定实例和比较实例中提供。
[0059] 将从熔融纺丝工艺生产线上收集的纤维馈入经过热拉伸生产线以完成固态拉伸。 图2示出了热拉伸生产线工艺。将来自熔融纺丝工艺的纤维丝束45馈入经过第一导丝盘组 200以适当地对齐、合并和抓紧丝束，然后经过第一调节烘箱210,经过以高于第一导丝盘组 200的速度运转的第二导丝盘组220,然后经过第二调节烘箱230,接着经过第三导丝盘组 240,最终收集在卷绕股250上以形成最终的丝束。拉伸比由第二导丝盘组220的速度除以第 一导丝盘组200的速度得出。可能的是，第三导丝盘组240比第二导丝盘组220运转得更快以 达到进一步的固态拉伸，但是这并非必需的。拉伸的加热发生在第一烘箱210,并且可能发 生在第二烘箱230中。或者第二烘箱230加热纤维以使其退火并降低内应力。
[0060] 表2包含用于比较实例B至D和实例4至7的熔融纺丝工艺和加热拉伸生产线工艺的 参数。
[0061]表 2
[0064]对于比较实例B，使用熔融纺丝工艺产生了直径为14.0的纤维，其中熔融拉伸比为 179并且固态拉伸比为2.93。这些纤维的韧度非常低，为1.99g/旦尼尔，并且断裂伸长率低， 为81 %。当使用HDL来拉伸这些纤维时，纤维可被拉细至13.1微米。进一步拉伸可引起这些 纤维断裂。纤维的断裂发生在HDL中，这是因为在熔融纺丝工艺上纤维的固态拉伸比太高， 为2.93。当在固态中将纤维拉伸至1.0 O至2.2的比率时，断裂伸长率相对高，为260 %至 340% 〇
[0065]比较实例C和比较实例D以及实例4至7示出了，使用固态拉伸比为1.0至2.2的熔融 纺丝工艺产生的纤维易于使用热拉伸工艺拉伸以产生具有相对高的韧度的纤维和最终直 径小于10微米的纤维，这取决于在热拉伸工艺期间的拉伸比。
【主权项】
1. 一种方法，其包含： (a) 经过模头的模头孔挤出熔融的聚烯烃以产生熔融的聚烯烃纤维，其中所述模头孔 直径在250微米至500微米的范围内； (b) 在200摄氏度至250摄氏度范围的温度下拉伸所述熔融的聚烯烃纤维以达到特征在 于熔融拉伸比在150至500的范围内的程度；以及 (c) 在40摄氏度至100摄氏度范围的温度下固态拉伸所述聚烯烃纤维以达到特征在于 固态拉伸比为3.0至4.0的程度以产生直径为10微米或更小的聚烯烃纤维； 其中所述聚烯烃的特征在于，其为乙烯与一种或多于一种的烯烃的聚烯烃共聚物并 且其中所述共聚物的固体密度为〇. 870或更大和0.96或更小，如根据ASTM D792所测定的。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征还在于在步骤(c)期间所述固态拉伸之后，所述 聚烯烃纤维的直径为1微米更大和10微米或更小。3. 根据任一项前述权利要求所述的方法，其特征还在于各个步骤(a)、步骤(b)和步骤 (c)发生在单个连续过程中。4. 根据任一项前述权利要求所述的方法，其特征还在于化学改性步骤(c)中所产生的 所述聚烯烃纤维以便产生直径为10微米或更小的稳定的聚烯烃纤维。5. 根据任一项前述权利要求所述的方法，其特征还在于在步骤(c)之后使所述聚合物 纤维磺化以便产生直径为10微米或更小的磺化纤维。6. 根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述α_烯烃选自由1-丁烯、1-己烯和1-辛烯组成的群组。7. 根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其还包含加热所述稳定的聚烯烃纤维以通 过使所述稳定的聚烯烃纤维碳化来产生碳纤维。8. -种聚烯烃纤维，其包含乙烯与一种或多于一种的α-烯烃的聚烯烃共聚物，并且其 中所述聚烯烃共聚物的固体密度如根据ASTM D792所测定为0.87或更大和0.96或更小，并 且其中所述纤维的直径为1 〇微米或更小。9. 根据权利要求8所述的聚烯烃纤维，其特征还在于所述α-烯烃选自由1-丁烯、1-己烯 和1-辛烯组成的群组。10. 根据权利要求8或权利要求9所述的聚烯烃纤维，其特征还在于，其进行了化学稳 定。11. 根据权利要求10所述的聚烯烃纤维，其特征还在于，其进行了磺化。
【专利摘要】通过以下方法制备直径为10微米或更小的聚烯烃纤维：经过直径在250微米至500微米范围内的模头孔挤出熔融的聚烯烃以产生熔融的聚烯烃纤维；在200摄氏度至250摄氏度范围的温度下拉伸所述熔融的聚烯烃纤维以达到在150至500的范围内的熔融拉伸比；以及在40摄氏度至100摄氏度范围的温度下固态拉伸聚烯烃纤维以达到3.0至4.0的固态拉伸比以产生直径为10微米或更小的聚烯烃纤维；其中所述聚烯烃的特征在于，其为乙烯与一种或多于一种的α-烯烃的聚烯烃共聚物并且其中所述共聚物的固体密度为0.870或更大和0.96或更小，如根据ASTM？D792所测定的。
【IPC分类】D06M11/52, D06M11/55, D01F9/21, D01F6/30
【公开号】CN105518192
【申请号】CN201480048214
【发明人】M·A·斯伯丁, W·王, C·L·帕弗里克, N·J·霍斯特曼
【申请人】陶氏环球技术有限责任公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2014年9月19日
【公告号】EP3011087A1, US20160177473, WO2015042385A1