CN101068957B - 生产聚烯烃基弹性纤维的方法及纤维筒子 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于减少与聚烯烃基的弹性纤维的生产相关的模具集结的量、改进这种纤维的退绕或释放性能的方法。特别地，该方法涉及聚二甲基硅氧烷(PDMSO)在聚烯烃树脂中的使用。

Description

生产聚烯烃基弹性纤维的方法及纤维筒子
本发明涉及一种用于减少与聚烯烃基的弹性纤维的生产相关的模具集结的量、改进这种纤维的退绕或释放性能的方法。特别地，该方法涉及聚二甲基硅氧烷(PDMSO)在聚烯烃树脂中的使用。 
最近有许多关于交联聚烯烃基弹性纤维的出版物，包括由FederalTrade Commission创立的概括这种纤维的新术语“Lastol”的消息。这些纤维的生产和整理是本领域公知的，例如美国专利6,048,935、6,140,442、6,194,532、6,248,851、6,448,355、6,436,534、6,500,540和6,559,208中所述，其全部并入此处作为参考。 
在生产这些纤维中，已经观察到通常在熔融纺丝过程中沉积物逐渐集结在模具上。定期地，必须停止生产以去除这些沉积物。因此期望减少或消除这些集结。 
在纤维形成以后，通常在随后的使用时将纤维缠绕到绕线板或卷轴上。在这些纤维筒子的一些中可以观察到另一问题，即在退绕时纤维试图粘结在筒子上以致于缠结或断裂。本发明的目的是改进来自这些筒子的纤维的释放或退绕性能。 
已经发现在纤维形成以前向聚烯烃纤维中加入少量聚二甲基硅氧烷(PDMSO)可以达到上述两个目的。在通常通过计量泵或湿润辊从外部将硅氧烷加入纤维的情况下，无法预知这个结果。这样的油通常称作纺丝油剂。 
图1是表示使用不同等级的PDMSO的需要清洗的模具的频率的图。 
图2是表示PDMSO和润滑油对释放因子的影响的图。 
图3表示根据本发明的纤维的致断负荷和致断伸长。 
本发明是改进任何聚烯烃基的纤维的纤维纺丝和退绕性能的方法。用于本发明的烯烃聚合物可以是能够形成纤维的任何烯烃基材料，包括乙烯-α烯烃共聚体、基本氢化的嵌段聚合物、丙烯α烯烃共聚体(包括丙烯乙烯共聚物)、苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段聚合物、苯乙烯- 乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段聚合物、乙烯苯乙烯共聚体、聚丙烯、聚酰胺、聚氨酯及其组合。在US 6,437,014(此处并入其全部作为参考)中描述的均相支化的乙烯聚合物、特别是基本线性的乙烯聚合物特别适用于本发明中。 
本发明特别用于由线性低密度乙烯α烯烃共聚物形成的纤维，最优选具有密度为0.80-0.89g/cc(根据ASTM 1505测定)和熔融指数为0.5dg/min-10dg/min(根据ASTM D1238测定)的那些。优选的聚烯烃材料是The Dow Chemical Company以商品名AFFINITY、Exxon-MobilCompany以商品名EXACT或Mitsui Chemical Company以商品名TAFMER出售的那些。最优选的聚合物是辛烯共聚单体含量为5-30重量％、密度为约0.875g/cc和熔融指数为约3dg/min的聚乙烯。 
使用的PDMSO可以是羟基封端的超高分子量的聚(二甲基硅氧烷)。PDMSO优选具有约2百万的分子量。将PDMSO便利地加入到在聚乙烯基载体材料中的形式为母料的聚合物组合物中，其加入量使得最终的组合物含有0.1重量％-5重量％、更优选0.3重量％-2重量％的PDMSO。最优选最终的组合物应含有不低于0.5重量％的PDMSO。 
可以用本领域已知的任何方法将PDMSO加入到聚合物中。理想地将PDMSO在挤出/纤维形成之前加入，以获得减少模具集结和改进退绕性能的两个益处，但如果只期望改进退绕性能，也可以在纤维形成之后加入，例如在纺丝油剂中加入。便利地，可以通过母料将PDMSO和其他作为载体介质的聚烯烃材料加入到聚烯烃材料中。 
加入PDMSO减少了聚合物挤出中的模具集结，也改进了纤维从纤维筒子或卷轴中的释放性能。后一效果可以通过外部施用纺丝油剂来进一步改进。纺丝油剂可以任何润滑油，优选选自硅油、矿物油、粘度为1-120cSt的酯油或其混合物。 
本发明的方法能够获得具有改进退绕或释放性能的卷轴或筒子。为显示该改进，开发了释放性测试。对于该测试，将筒子/卷轴与以规定速度(由以30rpm的速度旋转给定辊提供)旋转的进料或主动滚轴(摩擦辊)接触，将长丝退绕到最初以设定为进料辊的速度3倍的速度(即拉伸为3x)旋转的绕线辊上。以该速度和拉伸，没有观察到粘结。然后逐渐减小绕线辊的旋转速度，直到退绕纤维出现粘结的点， 其中该粘结由纤维不再从筒子/卷轴中切向移除表明。然后根据下式计算释放因子(“RF”)，其中“r.s.”指的是旋转速度： 
Figure S05841628520070606D000031
在该测试中，具有最佳释放能力的纤维具有非常低的值(即他们即使在低速度时也不粘结)。优选本发明的方法减少至少20％的释放能力(例如如果对于特定纤维，不使用PDMSO时其释放能力因子为80％，则本发明的方法能够优选获得66％或更低的释放因子)。 
本发明的另一方面是具有使用上述测试获得的释放性能低于100％、更优选低于50％、最优选低于30％的弹性聚烯烃基纤维筒子。 
实施例 
对于这些实施例，从使用INSITE Constrained GeometryMetallocene催化剂制备的原料聚合物制得纤维。原料聚合物是辛烯共聚单体含量为约35％以获得密度为0.875g/cc和根据ASTM D1238测定的熔融指数为3.0+/-0.20dg/min的聚乙烯。 
制备在乙烯苯乙烯共聚体中40重量％的PDMSO的母料。然后将母料干混入原料聚合物中以获得纤维中所期望的PDMSO水平。对于这些实施例，评价3种水平的PDMSO：0％、0.5％和1％。然后将聚合物在270℃的熔融温度下熔融纺丝入纤维中。将每一聚合物配方运行8小时，并在图1中记录了喷丝头(模具)需要清洗的时间的次数。 
如图1所示，需要清洗的频率在存在PDMSO时显著下降。 
当将纤维纺丝时，其缠绕成筒子。在某些情况下在缠绕成筒子之前，将硅油润滑油的外部纺丝油剂(Takemoto DELION 9535)以1.6重量％的量施用到纤维中。然后施用上述的测试方法评价这些筒子的释放能力。与没有润滑的长丝相比，只用PDMSO(在图中表示为“Si”)能够获得35-40％的释放值的改进，而对于与外部纺丝油剂相结合的PDMSO，则获得至多70％的改进。这些试验的结果见图2。 
以100mm的夹持距离和500mm/min的分离速度测量这些纤维的 致断负荷(根据DIN 53 835 Part 1测定)和致断伸长(根据DIN 53 835Part 1测定)。如图3所示，当使用内部和外部润滑方法时，物理性能没有显著的损失。 

Claims (10)

1.一种生产弹性的聚烯烃基纤维的方法，其中将聚烯烃基材料挤出并熔融纺丝成纤维，该方法包括将0.1-5.0重量％的聚二甲基硅氧烷(PDMSO)并入到聚烯烃基材料中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中聚烯烃基材料包括使用茂金属催化剂制备的乙烯α-烯烃共聚物。
3.根据权利要求2所述的方法，其中α-烯烃是辛烯。
4.根据权利要求3所述的方法，其中聚烯烃基材料具有0.8-0.89g/cc的密度和0.5-10dg/min的熔融指数。
5.根据权利要求2所述的方法，其中PDMSO具有大约2百万的平均分子量。
6.根据权利要求1所述的方法，其中PDMSO加入的量使得PDMSO构成纤维的0.5-1重量％。
7.根据权利要求2所述的方法，其中通过母料加入PDMSO。
8.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括通过纺丝油剂将润滑油加入到形成的纤维中的另外的步骤。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于该方法获得比没有PDMSO的相似纤维低至少20％的释放因子，其中所述释放因子的定义和测试方法参见说明书第2页第26行至第3页第5行。
10.一种具有低于50％的释放因子的纤维筒子，其中所述纤维为聚烯烃基纤维且PDMSO构成纤维的0.1-5.0重量％，其中所述释放因子的定义和测试方法参见说明书第2页第26行至第3页第5行。
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