CN102834555A - 具有提高的杨氏模量的聚丙烯纱及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及单丝、纱、扁丝或短纤维，其各自的单丝旦数为1-12,000，牵伸比为2.5∶1至25∶1，并且由聚丙烯组合物制成，所述聚丙烯组合物包含约93重量％的聚丙烯、约5重量％的聚丙烯/乙烯共聚物和约2重量％的添加剂的熔体共混混合物。此外，本发明公开了一种制备所述单丝、纱、扁丝或短纤维的方法。

Description

具有提高的杨氏模量的聚丙烯纱及其制备方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年4月12日提交的美国临时专利申请序列号61/323,212和2010年10月27日提交的美国临时专利申请序列号61/407,184的权益，其二者的公开内容以全文引用方式并入本文中。
技术领域
总体而言，本发明涉及聚丙烯。更具体而言，本发明涉及织造和非织造织物中采用的聚丙烯纱及制备这样的纱的方法。此外，本发明还涉及采用聚丙烯纱的织造和非织造织物。
背景技术
聚丙烯被用在纱或扁丝的制造中，所述纱和扁丝可用在纺织作业中。特别地，聚丙烯可用来形成膜和厚度小或减小的类似材料。这样的材料的一个实例为聚丙烯切膜扁丝。聚丙烯切膜扁丝被用于无数应用中。聚丙烯切膜扁丝的常见应用包括：地毯背衬；工业型袋、大袋或包；绳或索具；人工草皮；和土工织物。
通常采用挤出法来制造聚丙烯切膜扁丝。但对于某些织造织物应用例如土工织物应用来说，常规制造的聚丙烯切膜扁丝的强度可能不够。
聚丙烯膜可以由熔融的聚合物通过众多常规方法形成。例如，在流延膜挤出中，可向冷水浴中或向冷却辊上挤出平膜以便淬火。可以通过用张紧装置热牵伸和退火使膜取向在一个方向上。也可通过合适的张紧装置使膜取向在两个方向(纵向和横向)上。取向的聚丙烯膜可用于广泛的应用。
切膜扁丝可自挤出的聚丙烯膜通过用刀或其他切割装置在淬火之后、使膜取向之前或之后切开膜来制备。然后可通过用张紧装置在纵向上热牵伸并对经拉伸的扁丝退火而将所述扁丝拉伸(即单轴取向)至其初始长度的若干倍。
为节省材料并因此节省成本，期望减小扁丝的旦尼尔和膜的厚度，通常是通过增大牵伸比。然而，使用常规聚丙烯组合物时，较高的牵伸比和减小的旦尼尔可能导致物理性质如拉伸断裂载荷、韧度(拉伸断裂应力)和断裂伸长率不可接受的变差。
另外，仍存在改善切膜扁丝中使用的聚丙烯组合物的机械性质如拉伸断裂载荷、韧度和断裂伸长率的需要。本发明旨在解决该需要。
发明内容
本发明涉及单丝、纱、扁丝或短纤维及它们的制备方法。在本发明的一个方面，所述单丝、纱、扁丝或短纤维的单丝旦数为1-12,000，牵伸比为2.5∶1至25∶1。所述单丝、纱、扁丝或短纤维由聚丙烯组合物制成，所述聚丙烯组合物包含约94重量％至约95重量％的聚丙烯和约5重量％至约6重量％的乙烯含量为共聚物的约16重量％的聚丙烯共聚物的熔体共混混合物。
在本发明的另一个方面，所述单丝、纱、扁丝或短纤维由聚丙烯组合物制成，所述聚丙烯组合物包含约93重量％的聚丙烯、约5重量％的乙烯含量为共聚物的约16重量％的聚丙烯共聚物和约2重量％的添加剂的熔体共混混合物。
在本发明的又一个方面，所述单丝、纱、扁丝或短纤维包含占混合物总重量的约92重量％至约95重量％的聚丙烯和约5重量％至约8重量％的聚丙烯/乙烯共聚物的熔体共混混合物，并且杨氏模量比由聚丙烯均聚物形成的具有同样的横截面形状和旦尼尔的单丝、纱、扁丝或短纤维有至少10％的提高百分数。
一种制备切膜扁丝的方法，所述方法包括：
a)制备组合物，所述组合物包含约94重量％至约95重量％的聚丙烯和约5重量％至约6重量％的乙烯含量介于共聚物的约8重量％和约25重量％之间的聚丙烯共聚物；
b)将所述组合物形成为膜；
c)将所述膜切成扁丝；和
d)在低于所述组合物的熔点的温度及2.5∶1和25∶1之间的牵伸比下热牵伸所述扁丝以产生切膜扁丝。
在本发明的另一个方面，制备切膜扁丝的方法包括：
a)制备组合物，所述组合物包含约93重量％的聚丙烯、约5重量％的乙烯含量介于共聚物的约8重量％和约25重量％之间的聚丙烯共聚物和约2重量％的添加剂；
b)将所述组合物形成为膜；
c)将所述膜切成扁丝；和
d)在低于所述组合物的熔点的温度及2.5∶1和25∶1之间的牵伸比下热牵伸所述扁丝以产生切膜扁丝。
在本发明的又一个方面，制备单丝的方法包括：
a)制备组合物，所述组合物包含约94重量％至约95重量％的聚丙烯均聚物和约5重量％至约6重量％的乙烯含量介于共聚物的约8重量％和约25重量％之间的聚丙烯共聚物；
b)将所述组合物形成为长丝；和
c)在低于所述均聚物的熔点的温度及2.5∶1和25∶1之间的牵伸比下热牵伸所述单丝以产生单丝。
在本发明的再一个方面，制备单丝的方法包括：
a)制备组合物，所述组合物包含约93重量％的聚丙烯、约5重量％的乙烯含量介于共聚物的约8重量％和约25重量％之间的聚丙烯共聚物和约2重量％的添加剂；
b)将所述组合物形成为长丝；和
c)在低于所述均聚物的熔点的温度及2.5∶1和25∶1之间的牵伸比下热牵伸所述单丝以产生单丝。
所述添加剂包括但不限于着色剂、填料、消光剂、热稳定剂、紫外光吸收剂、紫外光稳定剂、终止剂、抗氧化剂、金属钝化剂、亚磷酸酯、亚膦酸酯、荧光增白剂、硫代增效剂、过氧化物清除剂、成核剂、增塑剂、润滑剂、乳化剂、流变添加剂、催化剂、流动控制剂、光学增白剂、阻燃剂、抗静电剂、发泡剂、苯并呋喃酮、吲哚满酮、亲水剂、疏水剂、疏油剂、亲油剂或它们的任意组合。在本发明的一个方面，所述添加剂炭黑。
附图说明
图1为根据本发明的方法的示意图。
图2为比较根据本发明的4600旦尼尔纱与常规的4600旦尼尔聚丙烯均聚物纱的拉伸强度的曲线图。
图3为比较根据本发明的1000旦尼尔纱与常规的1000旦尼尔聚丙烯均聚物纱的拉伸强度的曲线图。
图4为比较根据本发明的1360旦尼尔纱与常规的1360旦尼尔聚丙烯均聚物纱的拉伸强度曲线图。
发明详述
本发明涉及一种聚合物组合物以及由这样的聚合物组合物制得的膜、扁丝、单丝、纱或短纤维。根据本发明制得的扁丝、单丝和纱可用在织造或针织织物中。此外，根据本发明制得的短纤维可用来制造非织造织物或产品。
“纤维”指其中长径比大于约10的材料。纤维通常按其直径分类。长丝纤维通常定义为单根纤维直径大于约15单丝旦数、常常大于约30单丝旦数的纤维。细旦纤维通常指直径小于约15单丝旦数的纤维。微细旦纤维通常定义为直径小于约100微米单丝旦数的纤维。
“长丝纤维”或“单丝纤维”指不确定(即非预定)长度的材料的连续股，与“短纤维”相反。
“短纤维”为确定长度的材料的不连续股(即，已被切割或以其他方式分成预定长度段的股)。根据本发明制得的短纤维可用目前使用的或今后发现的任何方法，包括射流喷网、针刺、热粘结和梳理-粘合加工，制成非织造幅材和织物。
“熔纺纤维”为通过熔化本文所述的热塑性聚合物组合物、然后在熔体中拉伸纤维至直径(或其他横截面形状)小于模头直径(或其他横截面形状)所形成的纤维。
“纺粘纤维”为通过喷丝头(未示出)的多个细的、通常圆形的模头毛细管以长丝挤出熔融的本文所述的热塑性聚合物组合物所形成的纤维。挤出的长丝的直径快速减小，然后长丝被沉积到收集表面上以形成平均直径通常为约7至约30微米的随机分布的纤维的幅材。
“非织造”指具有单根纤维或线随机交织而非如针织或织造织物那样以可识别的方式交织的结构的幅材或织物。根据本发明的纤维可用来制备非织造结构。
“纱”指连续长度的加捻或以其他方式缠结的多根长丝(即复丝)，其可用在织造或针织织物及其他制品的制造中。纱可以是包覆的或未包覆的。包覆纱为至少部分地包绕在另一纤维或材料如棉或羊毛的外覆盖层内的纱。
可用目前使用的或今后发现的将纤维和纱制成织物的任何方法将纤维和纱制成织物，包括但不限于织造和针织。
织造织物通常具有两个主方向，一个为经向，另一个为纬向。纬向也称纬线方向(fill direction)。经向为织物的长度方向或纵向。纬线方向或纬向为从边到边跨过织物的方向或横越织机的宽度的方向。因此，经向和纬向通常彼此垂直。在每个方向上延伸的纱、线或单丝组分别称为经纱和纬纱。
可以不同的密度生产出织造织物。这常用每个方向上每英寸的经纱支数和纬纱支数来指定。此值越高，则每英寸有越多的支数，因此，织物密度越大或越高。
织物结构的组织图案为其中经纱与纬纱交织的图案。织造织物以这些纱的交织为特征。例如，平纹组织以其中各经纱编织在一根纬纱之上、然后编织在下一纬纱之下的重复图案为特征。纺织工业中通常采用的组织图案有许多变型，本领域普通技术人员熟悉大多数基本图案。虽然引入这些众多织纹图案的公开内容在本申请的范围之外，但本发明可采用基本的平纹、斜纹、缎纹织纹图案。然而，这样的图案仅是说明性的，本发明不限于这样的图案。应理解，根据本文中公开的参数，本领域普通技术人员将容易地确定在本发明的实施中可如何采用给定的组织图案。
相对于平纹组织，斜纹组织在给定的面积中具有较少的交织。斜纹为一种基本的组织类型，存在众多不同的斜纹组织。斜纹组织以单根经纱在之上走过和然后在之下走过的纬纱的数量命名。例如，在2/2斜纹组织中，单根经纱编织在两根纬纱之上、然后编织在两根纬纱之下。在3/1斜纹组织中，单根经纱编织在三根纬纱之上、然后编织在一根纬纱之下。对于自相同类型和尺寸的相同的线或单丝密度的纱构造的织物，斜纹组织比相应的平纹组织织物具有较少的单位面积交织。
相对于斜纹和平纹组织，缎纹组织在给定的面积中具有较少的交织。其为另一基本的组织类型，且自其可产生广泛的变型。缎纹组织以组织图案在其上重复的根数命名。例如，五综缎纹组织在五根上重复且单根经纱浮织在四根纬纱之上并在一根纬纱之下走过。八综缎纹组织在八根上重复且单根经纱浮织在七根纬纱之上并在一根纬纱之下经过。对于自相同类型的纱构造的具有相同纱密度的织物，缎纹组织比相应的平纹或斜纹组织织物具有较少的交织。
用于制造织物(包括土工纺织品)的方法是本领域熟知的。因此，所采用的织造方法可在适于生产所述织物的任何常规纺织操作设备上进行。此外，可采用任何前述图案组织，只要自其制得的保护层足以提供前述耐切割和撕裂性而同时保持对水、污物和空气的渗透性即可。
采用包含本文中所述的新型单丝、纱和/或扁丝的织物的产品的一个实例为降落伞，特别是降落伞的伞盖。降落伞通常包含伞盖、多条吊索(也称吊带或拉索)和连接设备(例如索具、挂钩机构、带等)以向降落伞连接载荷。伞盖限定周缘，各吊索在其上端紧邻周缘接到伞盖。各吊索的下端连接至连接设备。载荷，例如跳伞员或货物，通过固定载荷至连接设备而连接至降落伞。
通常，人员和货物的空载运输采用三种基本的降落伞设计类型。一种类型是伞盖大体半球形，吊索连接在伞盖的连续圆形下缘即周缘的周围。另一降落伞设计是冲压空气式降落伞，上下表面大体呈机翼形状，吊索连接至底面。第三类型为十字形或十字降落伞。十字形降落伞的伞盖为大体方形的冠或中部有四个翼或臂连接至四侧，吊索沿臂的外缘连接。这三种基本的降落伞设计有许多变型。对于大的重量和/或为在空中降落过程中提供附加的稳定性，采用超过一个降落伞也是常见的。
包含本文中所述的新型单丝、纱和/或扁丝的织造织物可用在降落伞设计中以形成伞盖。降落伞降落的速率和稳定性及伞盖张开的成功与否受到用来制造伞盖的织物的显著影响。期望织物是可悬垂性的并且可易于折叠以便其可缝纫或成型在所需的伞盖设计中并随后封装在紧密展开的容器或袋中。
例如，用作降落伞伞盖的采用本文中所述的新型单丝、纱和/或扁丝的织物具有下表I中所述的性质。采用所示的美国试验与材料协会(ASTM)试验方法来评价指定的性质。
表I
  材料特性   试验方法   值
  重量，盎司/码2   ASTM D 5261   至多约2.7
  经线拉伸强度，磅   ASTM D 4632   至少138
  纬线拉伸强度，磅   ASTM D 4632   至少95
  经线伸长率(％)   ASTM D 4632   至少20
  纬线伸长率(％)   ASTM D 4632   至少15
  经线撕裂强度，磅   ASTM D 4533   至少60
  纬线撕裂强度，磅   ASTM D 4533   至少50
  透气性，立方英尺每分钟每平方英尺   ASTM D 737   16-40
伞盖中采用的织物可用产生平纹组织织物的常规织造方法制造。可采用非平纹组织的组织；但由于较光滑的织物表面，因而平纹组织可产生摩擦系数较低的织物。
所述织物中采用的纱通常长、柔并且较细。其选择以提供织物预期投入的最终用途所需的强度、磨损、洗烫、耐久性和其他需要。在一个方面，采用切膜扁丝纱作为经纱和纬纱。在常规方法中，将经纱并排水平放置在织机中，交替的纱由机架系统分开。在每个织造过程中，机架将交替的纱垂直地拉开。携带纬纱的机构如梭子通过此空间，所述机构以高速横移。在经线固持机架改变位置的同时，纬纱在张力下被拉直，使得经纱包绕在单丝或切膜扁丝纱之上和之下。
在织物的生产中，可改变纬向和经向中分别使用的切膜扁丝纱的宽度及经纱或纬纱支数(即各根经线(经纱)和纬线(纬纱)中存在的纱的数量)以产生可通过织物中的开口的气流体积改变的织物。
伞盖中采用的织物的经向和纬向中使用的切膜扁丝扁平纱通常为具有高纵横比的扁平纱。例如，这样的扁平纱为切膜扁丝纱。切膜扁丝纱可通过形成所需厚度的树脂膜、然后将膜切成所需宽度的扁平纱来制备。此外还可通过将纱树脂挤出通过正方形或矩形形状的模头来制备扁平纱。
伞盖织物中采用的扁平纱的宽度在约40密耳至约150密耳范围内。在另一方面，扁平纱在约40密耳至约60密耳范围内。在又一方面，扁平纱的宽度为约40密耳、50密耳、60密耳、70密耳、80密耳、90密耳、100密耳、110密耳、120密耳、130密耳、140密耳和150密耳或在之间的范围内。在再一方面，扁平纱宽约50密耳。在此范围内的扁平纱可用较少的经纱支数以致密的方式织造。扁丝纱的厚度可为任何方便的厚度。在一个方面，伞盖织物采用厚度为约2密耳的扁丝纱，从而提供足够的耐久性以便反复使用。在另一方面，扁丝纱的厚度为约2至约3密耳。在又一方面，扁丝纱的厚度为约3密耳。扁平纱的纵横比在约16∶1至约75∶1范围内。在另一方面，纵横比在约16∶1至约36∶1范围内，因为该尺寸的纱可用前述经纱支数织造产生致密的经纱。
除本文中所述的新型单丝、纱和/或扁丝外，织物(包括伞盖织物)可采用包含任何合成或天然材料的单丝、纱和/或扁丝。对于在伞盖织物中的使用，这样的单丝、纱和/或扁丝选择为具有足够的拉伸强度从而在被制成织物时获得足够的织造拉伸强度。
此外，任何单丝、纱和/或扁丝(包括本文中所述的新型单丝、纱和/或扁丝)可包含添加剂，例如着色剂或紫外稳定剂。为获得耐久性，常规的扁丝纱和单丝纱包含合成的热塑性材料如聚酯、芳族聚酰胺、丙烯酸类聚合物、聚烯烃或它们的共混物或共聚物。在本发明的另一方面，常规的扁丝纱和单丝纱基本上由聚酯或聚烯烃制成。在本发明的又一方面，常规的扁丝纱和单丝纱基本上由聚丙烯制成。常规的扁平纱和单丝纱可由相同或不同的树脂制成。
伞盖织物构造为使得经纱中的经纱支数在每英寸约10支至每英寸约32支范围内。在另一方面，经纱支数在每英寸约20支至每英寸约32支范围内。在再一方面，经纱中经纱支数为每英寸约10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31和32支或在之间的范围内。在再一方面，伞盖织物构造为每英寸24支经纱。在还另一方面，伞盖织物构造为每英寸15.7支经纱。
伞盖织物的纬纱的纬纱支数通常在每英寸约6支至每英寸约20支范围内。在另一方面，纬纱支数在每英寸约11支至每英寸约16支范围内以提供足够的致密性从而限制穿过织物的气流。在又一方面，织物具有每英寸约14.2支纬纱。在再一方面，纬纱中纬纱支数为每英寸约6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5和18支或在之间的范围内。
本发明的伞盖织物重量轻，重量通常将在约2.0oz/yd2(盎司/码2)至约6.0oz/yd2范围内。在另一方面，伞盖织物的重量在约3.0oz/yd2至约6.0oz/yd2范围内。在又一方面，伞盖织物低于4.0oz/yd2。在再一方面，伞盖织物的重量为约2.7oz/yd2。还另外，伞盖织物的重量为约2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5和6oz/yd2或在之间的范围内。织物重量部分归因于所用的纱的旦尼尔。伞盖织物的纱可以具有产生足够的拉伸强度的纱的任何旦尼尔。
新型单丝、纱、扁丝或短纤维
本文中公开了一种新型单丝、纱、扁丝或短纤维及其制备方法。在一个方面，所述单丝、纱、扁丝或短纤维的单丝旦数为1-12,000，牵伸比为2.5∶1至25∶1。在另一方面，所述单丝、纱、扁丝或短纤维的牵伸比为8∶1。在又一方面，所述单丝、纱、扁丝或短纤维的牵伸比为2.5∶1、3∶1、3.5∶1、4∶1、4.5∶1、5∶1、5.5∶1、6∶1、6.5∶1、7∶1、7.5∶1、8∶1、8.5∶1、9∶1、9.5∶1、10∶1、10.5∶1、11∶1、11.5∶1、12∶1、12.5∶1、13∶1、13.5∶1、14∶1、14.5∶1、15∶1、15.5∶1、16∶1、16.5∶1、17∶1、17.5∶1、18∶1、18.5∶1、19∶1、19.5∶1、20∶1、20.5∶1、21∶1、21.5∶1、22∶1、22.5∶1、23∶1、23.5∶1、24∶1、24.5∶1和25∶1中的任何一者或在之间的范围内。
所述单丝、纱、扁丝或短纤维由聚丙烯组合物制成，所述聚丙烯组合物包含约94重量％至约95重量％的聚丙烯和约5重量％至约6重量％的聚丙烯/乙烯共聚物的熔体共混混合物。在一个方面，所述聚丙烯/乙烯共聚物的乙烯含量为共聚物的约5重量％至约20重量％。在另一方面，所述聚丙烯/乙烯共聚物的乙烯含量为约8％至约25％。此外，在另一方面，所述聚丙烯/乙烯共聚物的乙烯含量为共聚物的约5重量％至约17重量％。在又一方面，所述聚丙烯/乙烯共聚物的乙烯含量为共聚物的约5重量％、约6重量％、约7重量％、约8重量％、约9重量％、约10重量％、约11重量％、约12重量％、约13重量％、约14重量％、约15重量％、约16重量％、约17重量％、约18重量％、约19重量％、约20重量％、约21重量％、约22重量％、约23重量％、约24重量％或约25重量％或在其间的任何范围内。在又一方面，所述聚丙烯/乙烯共聚物的乙烯含量为共聚物的约16重量％。
在本发明的另一方面，所述单丝、纱、扁丝或短纤维由聚丙烯组合物制成，所述聚丙烯组合物包含约93重量％的聚丙烯、约5重量％的乙烯含量为共聚物的约16重量％的聚丙烯共聚物和约2重量％的添加剂的熔体共混混合物。
在本发明的又一方面，所述单丝、纱、扁丝或短纤维由聚丙烯组合物制成，所述聚丙烯组合物包含约94重量％至约95重量％的聚丙烯和约5重量％至约6重量％的上述聚丙烯/乙烯共聚物的熔体共混混合物，在1％应变下，其各自的韧度为至少0.75g/旦尼尔，在2％应变下，为至少1.5g/旦尼尔，在5％应变下，为至少3.75g/旦尼尔。在另一方面，在1％应变下，这样的单丝、纱、扁丝或短纤维各自的韧度为至少0.9g/旦尼尔，在2％应变下，为至少1.75g/旦尼尔，在5％应变下，为至少4g/旦尼尔。在又一方面，在1％应变下，这样的单丝、纱、扁丝或短纤维各自的韧度为约1g/旦尼尔，在2％应变下，为约1.95g/旦尼尔，在5％应变下，为约4.6g/旦尼尔。
在本发明的还另一方面，所述单丝、纱、扁丝或短纤维由聚丙烯组合物制成，所述聚丙烯组合物包含约93重量％的聚丙烯、约5重量％的上述聚丙烯/乙烯共聚物和约2重量％的添加剂的熔体共混混合物，在1％应变下，其各自的韧度为至少0.75g/旦尼尔，在2％应变下，为至少1.5g/旦尼尔，在5％应变下，为至少3.75g/旦尼尔。在另一方面，在1％应变下，这样的单丝、纱、扁丝或短纤维各自的韧度为至少0.9g/旦尼尔，在2％应变下，为至少1.75g/旦尼尔，在5％应变下，为至少4g/旦尼尔。在又一方面，在1％应变下，这样的单丝、纱、扁丝或短纤维各自的韧度为约1g/旦尼尔，在2％应变下，为约1.95g/旦尼尔，在5％应变下，为约4.6g/旦尼尔。
一种制备切膜扁丝的方法，所述方法包括：
a)制备包含约94重量％至约95重量％的聚丙烯和约5重量％至约6重量％的上述聚丙烯/乙烯共聚物的组合物；
b)将所述组合物形成为膜；
c)将所述膜切成扁丝；和
d)在低于所述组合物的熔点的温度及2.5∶1和25∶1之间的牵伸比下热牵伸所述扁丝以产生切膜扁丝。
在本发明的另一方面，制备切膜扁丝的方法包括：
a)制备包含约93重量％的聚丙烯、约5重量％的上述聚丙烯/乙烯共聚物和约2重量％的添加剂的组合物；
b)将所述组合物形成为膜；
c)将所述膜切成扁丝；和
d)在低于所述组合物的熔点的温度及2.5∶1和25∶1之间的牵伸比下热牵伸所述扁丝以产生切膜扁丝。
在本发明的又一方面，制备单丝的方法包括：
a)制备包含约94重量％至约95重量％的聚丙烯均聚物和约5重量％至约6重量％的上述聚丙烯/乙烯共聚物的组合物；
b)将所述组合物形成为长丝；和
c)在低于所述均聚物的熔点的温度及2.5∶1和25∶1之间的牵伸比下热牵伸所述单丝以产生单丝。
在本发明的再一方面，制备单丝的方法包括：
a)制备包含约93重量％的聚丙烯、约5重量％的上述聚丙烯/乙烯共聚物和约2重量％的添加剂的组合物；
b)将所述组合物形成为长丝；和
c)在低于所述均聚物的熔点的温度及2.5∶1和25∶1之间的牵伸比下热牵伸所述单丝以产生单丝。
本发明中采用的聚丙烯均聚物可通过任何已知的方法制造。例如，PP聚合物可在基于有机金属化合物(如茂金属)和含三氯化钛的固体的齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)催化剂体系的存在下制备。
本发明中采用的聚丙烯共聚物是ExxonMobil Chemical Company制造并以商品名VistamaxxTM 6201出售的。VistamaxxTM 6201为丙烯和乙烯的无规共聚物，密度为0.862g/cm3(ASTM D1505)，熔体质量流量为3.0g/10分钟(230℃/2.16kg，ASTM D1238)，乙烯含量为约16重量％。
可用于本发明中的组合物还可任选地包含通常与聚丙烯组合物一起使用的添加剂。这样的添加剂包括但不限于着色剂、填料、消光剂、热稳定剂、紫外光吸收剂、紫外光稳定剂、终止剂、抗氧化剂、金属钝化剂、亚磷酸酯、亚膦酸酯、荧光增白剂、硫代增效剂、过氧化物清除剂、成核剂、增塑剂、润滑剂、乳化剂、流变添加剂、催化剂、流动控制剂、光学增白剂、阻燃剂、抗静电剂、发泡剂、苯并呋喃酮、吲哚满酮、亲水剂、疏水剂、疏油剂、亲油剂或它们的任意组合。这些常规的添加剂可以以通常为0.01-0.5重量％、0.01-1重量％、0.01-1.5重量％或0.01-2重量％的量存在于所述组合物中。
这类常规成分向包含聚丙烯共聚物和聚丙烯的组合物中的任选引入可通过任何已知的方法进行。此引入可例如通过干法共混、通过挤出各种组分的混合物、通过常规的母料技术、加入添加剂的浓缩物、加入添加剂如混在聚合物型载体中的填料等进行。关于合适的添加剂水平以及向聚合物组合物中引入其的方法的其他信息可在标准参考文本中找到。
本发明的膜、扁丝和纤维的力学性质如韧度、拉伸断裂载荷、断裂伸长率和旦尼尔可通过调节各种参数来平衡，这些参数包括：树脂配方设计(基础树脂；添加剂如所加CaCO3、UV稳定剂、颜料的水平和类型)；使用的乙烯共聚物的量和类型；加工设备(淬火、切膜、牵伸和退火构造)；和加工条件(挤出机螺杆构造、温度分布和聚合物生产量、拉伸和退火温度及分布、线速度等)。
本发明的组合物适于通过适用于热塑性组合物的任何加工手段制备膜。挤出加工为典型的方法。所述膜可用于广泛的封装应用(包括收缩膜)中以及用于制备切膜扁丝。
膜可为单层或为多层聚合物型膜。多层膜包含不止一个层，包括例如粘结层，其可包含或可不包含限定本发明的膜和纤维的聚丙烯和乙烯共聚物，前提条件是其他层的存在不负面影响包含所述聚丙烯和乙烯共聚物的一个或多个层的有利性质。通过例如流延或共挤出形成多层膜结构的方法是本领域熟知的。如本领域中通常采用的各种添加剂，例如上面提到的那些，可存在于多层膜结构的任何一个或多个层中，同样，前提条件是其存在不负面影响本发明的膜的性质。
膜实际上可通过本领域技术人员已知的任何挤出加工方法制备。例如，初级膜可通过用所谓的“吹塑膜”或“扁平模头”方法挤出所述组合物来制备。吹塑膜的制备是将聚合物组合物挤出通过环形模头并用气流使所得管状膜膨胀来提供吹塑膜。流延平膜通过将组合物挤出通过扁平模头来制备。离开模头的膜由至少一个含有内部循环流体的辊(冷却辊)或由水浴冷却以提供流延膜。本发明的膜的宽度为例如约60cm(两英尺)。
还可在膜的迅速淬火或流延后使膜取向。该过程包括步骤：挤出熔融聚合物的层流，对挤出物淬火和使经淬火的挤出物取向在至少一个方向上。“经淬火的”描述的是已基本上冷却至低于其熔点以获得固体膜材料的挤出物。
所述膜可以是单轴取向的或通过在膜的平面中两个相互垂直的方向上牵伸而双轴取向以获得令人满意的力学和物理性质的组合。膜可在低于纯聚丙烯的熔点的温度下牵伸。牵伸比可通常为约2.5∶1或更高、约5.5∶1或更高、约6∶1或更高、约12∶1或更高、或约25∶1或更高。牵伸比可在2.5∶1至约12∶1范围内。牵伸比可在6∶1至约12∶1范围内。
本领域技术人员清楚，一般而言，当使膜双轴取向时，不能沿两个轴均达到可能的最大牵伸比。因此，双轴取向膜的牵伸比在本文中定义为沿每个轴的牵伸比的乘积。
单轴或双轴拉伸膜的取向和拉伸设备是本领域已知的，且本领域技术人员可对其加以改造以产生本发明的膜。这样的设备和方法的实例包括例如美国专利号3,278,663、3,337,665、3,456,044、4,590,106、4,760,116、4,769,421、4,797,235和4,886,634中所公开的那些。
膜可通过挤出法形成，所述挤出法使得膜中的聚合物链大体排列在挤出方向上。在被高度地单轴取向后，线形聚合物在取向方向上具有相当大的强度，但在横向上的强度较低。这种排列可在挤出方向上增加膜的强度，所述挤出方向对应于切膜纱的长度维度。
切膜扁丝，也称作切膜纤维，可以自本文中公开的膜制备。扁丝可为自上述膜制备的那些。所述膜可在淬火后及切膜前经牵伸。切膜扁丝可用切膜设备产生，所述切膜设备包括：支承框架；多个基本上平面的刀片，每个刀片包括对置的刃口和对置的末端；用于装配刀片至支承框架的装配结构；和连接至支承框架并构造为在刀片的暴露的刃口上方朝下游方向进给膜的进料辊。所述装配结构构造为以基本上对齐、平行和间隔开的关系装配刀片，其中所述刀片装配为使得每个刀片的刃口之一是暴露的以便切割，且其中相邻刀片的刃口彼此间隔开。
在如上所述将膜切成扁丝后，可在3-6米(十至二十英尺)的跨度上在加热至有效软化膜以促进牵伸操作的温度的烘箱中进行牵伸操作。通常发生的是：膜在通过烘箱的路径的开始处是冷的，随着其通过烘箱而渐进地被加热并软化。在颈缩线处将发生颈缩现象，所述颈缩线在从距离烘箱入口的一定距离处。颈缩区的位置取决于诸多因素，包括拉伸速率、烘箱温度及膜材料的性质和厚度。典型的预拉伸扁丝可例如具有约120微米(μm)的厚度和约6cm至约8cm的宽度。拉伸后，最终扁丝的厚度为约30-50μm，宽度为约2.5cm至约3cm。可出于某些目的将扁丝制得更宽或更窄。例如，用于经纱支数减小的织造织物的纤维的最终宽度可为约4mm至约6mm；聚丙烯穿带的最终宽度可为约10mm至15mm。
在热牵伸后，所得用于织造扁丝的单丝纤维的旦尼尔通常为约700至约1700。聚丙烯穿带的旦尼尔可为约3000至约6000。在其上进行纵向牵伸的距离将随所用的技术而异。在短牵伸中，拉伸在数英寸的距离上进行，其他技术涉及大得多的距离。
如本文中所述制备的纤维，包括切膜扁丝，可用于制备索、细绳或绳。大量纤维通过例如加捻、编织、交织等结合在一起而形成索。细绳一般含较少数量的纤维且直径比绳小。这些索、细绳或绳的横截面可以是大致圆形的或扁平的。索和细绳可用于鞋带，袋子、公文包等的带子并可用于封装应用中。绳可用于广泛的工业和海上应用中。索、细绳和绳还可被进一步交织(例如通过针织)以制备具有相对开放的结构的网，例如渔网、货物网等。
本发明的切膜扁丝可用作地毯簇绒、人造草坪、席、土工合成材料等的单丝纤维。其也可用作穿带。当施加了粘合剂时，其可用作胶带用于例如家具中的穿带用途或是用以将材料粘结在一起。
可自如上所述切膜扁丝制备织造或针织纺织品。一般而言，织造织物可比针织织物具有更紧密的结构。
如本文中所述制备的聚丙烯纱可被织造成用于例如如下应用中的织物：过滤器、防水布、帆、船顶篷、盖、遮篷、帐篷、逃生滑梯、天篷、旗帜、结构(例如屋顶)膜、机器皮带、行李或封装的衬里、重型搁板货架、地毯背衬、图书封面、鞋袜、用于家具、机动车辆、船、飞机等中的装饰、服装、农用纺织品(用于种子管理、杂草控制、园艺、温室和饲料青贮中)和土工纺织品(用于侵蚀控制和土壤保持)。针织织物可用作袋以用于搬运松散物料如杂货、木柴等；及用于结构和工业用网。
添加剂
如上所述，本发明的纱/纤维中可采用着色剂。着色剂包括无机颜料、有机颜料和染料。无机颜料的实例包括但不限于二氧化钛、氧化锌、铁酸锌、炭黑、硫化镉、硒化镉、氧化铬、铁的氧化物、氧化铅、铬酸铅和钒酸铋。有机颜料的实例包括但不限于偶氮和偶氮缩合颜料、蒽醌、酞菁、四氯异吲哚满酮、喹吖啶酮、异吲哚啉、二萘嵌苯、吡咯并吡咯和金属络合物颜料。“Gachter/Muller：Plastics Additives Handbook，3rd Edition，Hanser Publishers，Munich Vienna New York”第647-659页第11.2.1.1-11.2.4.2条中描述的所有颜料均可用于本发明中。有许多本领域熟知的常规染料，其可与聚丙烯一起使用。这样的染料可见于已知的参考文献和染料生产商生产的各种产品说明书。待与聚丙烯共混或混合的各染料的量依照生产商的说明。
本领域已知的UV光吸收剂/稳定剂可用于本发明中。UV光吸收剂/稳定剂的实例包括但不限于2-(2’-羟基苯基)苯并三唑、2-羟基二苯甲酮、取代或未取代的苯甲酸的酯、丙烯酸酯、草酰胺、2-(2-羟基苯基)-1,3，5-三嗪、间苯二酚的单苯甲酸酯、甲脒、镍化合物和立体受阻胺。
本发明的纱可任选地包含抗氧化剂。这样的抗氧化剂包括但不限于：烷基化单酚；烷基硫代甲基酚；氢醌和烷基化氢醌；生育酚；羟基化硫代二苯醚；亚烷基双酚；O-、N-和S-苄基化合物；羟基苄基化丙二酸盐；芳族羟基苄基化合物；三嗪化合物；苄基膦酸盐；酰基氨基酚；β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸与一元或多元醇的酯；β-(5-叔丁基-4-羟基-3-甲基苯基)丙酸与一元或多元醇的酯；β-(3，5-二环己基-4-羟基苯基)丙酸与一元或多元醇的酯；3，5-二叔丁基-4-羟基苯基乙酸与一元或多元醇的酯；β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸的酰胺；抗坏血酸(维他命C)；和胺类抗氧化剂。这样的抗氧化剂是本领域已知的。
O-、N-和S-苄基化合物包括但不限于3，5，3′，5′-四叔丁基-4，4′-二羟基二苄基醚、十八烷基-4-羟基-3，5-二甲基苄基巯基乙酸酯、十三烷基-4-羟基-3，5-二叔丁基苄基巯基乙酸酯、三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)胺、双(4-叔丁基-3-羟基-2，6-二甲基苄基)二硫代对苯二甲酸酯、双(3，5-二叔丁基-4-羟基-苄基)硫化物和异辛基-3，5-二叔丁基-4-羟基苄基巯基乙酸酯。
芳族羟基苄基化合物包括但不限于1，3，5-三(3，5-二叔丁基-4-羟基-苄基)-2，4，6-三甲基苯、1，4-双(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)-2，3，5，6-四甲基苯和2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯酚。
三嗪化合物包括但不限于2，4-双(辛基巯基)-6-(3，5-二叔丁基-4-羟基-苯胺基)-1，3，5-三嗪、2-辛基巯基-4，6-双(3，5-二叔丁基-4-羟基苯胺基)-1，3，5-三嗪、2-辛基巯基-4，6-双(3，5-二叔丁基-4-羟基苯氧基)-1，3，5-三嗪、2，4，6-三-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯氧基)-1，2，3-三嗪、1，3，5-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰脲酸酯、1，3，5-三(4-叔丁基-3-羟基-2，6-二甲基苄基)异氰脲酸酯、2，4，6-三-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯乙基)-1，3，5-三嗪、1，3，5-三(3，5-二叔丁基-4-羟基-苯基丙酰基)-六氢-1，3，5-三嗪和1，3，5-三(3，5-二环己基-4-羟基苄基)异氰脲酸酯。
本发明的纱可任选地包含金属钝化剂。金属钝化剂包括但不限于N，N′-二苯基草酰胺、N-水杨醛-N′-水杨酰肼、N，N′-双(水杨酰)肼、N，N′-双(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酰基)肼、3-水杨酰氨基-1，2，4-三唑、双(亚苄基)草酰二肼、草酰替苯胺、间苯二酰肼、癸二酰双苯基肼、N，N′-二乙酰基己二酰二肼、N，N′-双(水杨酰)草酰二肼和N，N′-双(水杨酰)硫代丙酰二肼。
本发明的纱可任选地包含亚磷酸酯和亚膦酸酯。亚磷酸酯和亚膦酸酯包括但不限于亚磷酸三苯酯、亚磷酸二苯基烷基酯、亚磷酸苯基二烷基酯、亚磷酸三(壬基苯基)酯、亚磷酸三月桂醇酯、亚磷酸三(十八烷基)酯、二亚磷酸二硬脂基季戊四醇酯、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、二亚磷酸二异癸基季戊四醇酯、二亚磷酸双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇酯、二亚磷酸双(2，4-二枯基苯基)季戊四醇酯、二亚磷酸双(2，6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇酯、二亚磷酸二异癸氧基季戊四醇酯、二亚磷酸双(2，4-二叔丁基-6-甲基苯基)季戊四醇酯、二亚磷酸双(2，4，6-三(叔丁基苯基)季戊四醇酯、三亚磷酸三硬脂基山梨醇酯、二亚膦酸四(2，4-二叔丁基苯基)4，4′-亚联苯基酯、6-异辛氧基-2，4，8，10-四叔丁基-12H-二苯并[d，g]-1，3，2-二氧磷杂八环、亚磷酸双(2，4-二叔丁基-6-甲基苯基)甲酯、亚磷酸双(2，4-二叔丁基-6-甲基苯基)乙酯、6-氟-2，4，8，10-四叔丁基-12-甲基-二苯并[d，g]-1，3，2-二氧磷杂八环、2，2′，2″-次氮基-[亚磷酸三乙基三(3，3′，5，5′-四叔丁基-1，1′-联苯-2，2′-二基)酯]、亚磷酸2-乙基己基(3，3′，5，5′-四叔丁基-1，1′-联苯-2，2′-二基)酯和5-丁基-5-乙基-2-(2，4，6-三叔丁基苯氧基)-1，3，2-二氧磷杂环丙烷。
本发明的纱可任选地包含硫代增效剂。硫代增效剂包括但不限于硫代二丙酸二月桂醇酯、硫代二丙酸二肉豆蔻醇酯、硫代二丙酸二硬脂醇酯或二(十八烷基)二硫化物。
本发明的纱可任选地包含过氧化物清除剂。过氧化物清除剂包括但不限于β-硫代二丙酸的酯(例如月桂醇酯、硬脂醇酯、肉豆蔻醇酯或十三烷基酯)、巯基苯并咪唑或2-巯基苯并咪唑的锌盐、二丁基二硫代氨基甲酸锌、二(十八烷基)二硫化物和四(β-十二烷基巯基)丙酸季戊四醇酯。
本发明的纱可任选地包含成核剂。成核剂包括但不限于：无机物质，例如滑石，金属氧化物如二氧化钛或氧化镁，碱土金属的磷酸盐、碳酸盐或硫酸盐；有机化合物，例如一元或多元羧酸及它们的盐，例如4-叔丁基苯甲酸、己二酸、二苯基乙酸、琥珀酸钠或苯甲酸钠；和聚合物化合物，例如离子型共聚物(离聚物)。
本发明的又一实施方案涉及一种包含如上所述复丝或纱、单丝、短纤维或扁丝的制品。这样的制品的实例包括但不限于地毯、地毯背衬、土工纺织品、人造草皮、非织造织物、织造织物和针织织物。
方法
图1示意性地示出了按照本发明制备切膜扁丝220的方法10。聚丙烯、聚丙烯共聚物和任何任选的添加剂在挤出机20内熔体共混并通过模头30以形成膜200。或者，可将共混的聚合物形成为丸粒以在以后使用。用于形成膜的模头的类型和可得性是本领域熟知的。例如，模头可具有约10-30密耳的模头开口以形成类似厚度的膜。在通过模头30挤出后，膜200通常在水浴40(通常约70-110°F)中淬火或者以另外的方式冷却，例如通过使用冷却辊(未示出)。
淬火后，沿纵向将膜200切成一条或多条扁丝段或切膜扁丝210。这通常通过使用切膜机50来完成。切膜机50可具有多个刀片，这些刀片以大体相等的距离横向间隔开。扁丝210通常被切成约0.25至约2英寸、更经常约0.5至约1英寸的宽度，但可随扁丝将用于的应用而异。
然后将切膜扁丝210在机器方向或纵向上牵伸或拉伸。这通常通过使用处于不同的旋转速度下的辊或导丝盘组来完成，以提供所需的牵伸比。可提供牵伸烘箱来加热切膜扁丝以促进此牵伸步骤。或者，可采用经加热的辊(未示出)来加热切膜扁丝210。如图1所示，切膜扁丝在进入牵伸烘箱70之前行进通过一组导丝盘60。在切膜扁丝210进入牵伸烘箱70时，导丝盘60保持切膜扁丝210的膜速。如上面所讨论的，牵伸比通常为约5.5∶1至约25∶1，更典型的是约6∶1至约12∶1。在另一方面，牵伸比为约10.5∶1至约15∶1。切膜扁丝的牵伸使得聚合物分子取向并且增大扁丝的拉伸强度。经牵伸扁丝的最终厚度通常为0.5密耳至5密耳，更典型的是1-3密耳。经牵伸扁丝的宽度通常为约0.025英寸至约0.70英寸，更典型的是约0.05英寸至约0.4英寸。
在切膜扁丝220被牵伸后，任选地，其可在退火烘箱90中或退火导丝盘(未示出)上退火。退火减小扁丝的牵伸或拉伸所致的内应力并减少扁丝的收缩。此外，如果需要，可通过原纤化器100将扁丝原纤化。不要求扁丝被原纤化。如所示，提供了另一组导丝盘110从而在卷绕之前保持基本上恒定的膜速。在切膜扁丝离开导丝盘110后，将扁丝卷绕到筒管120上。
也可在直接挤出法中单独挤出扁丝。用于挤出多根扁丝的模头是本领域熟知的。在这样的方法中，不是自膜切成多根扁丝，而是通过多个模头开口挤出多根单独的扁丝。因此，在本发明的这一方面，切膜机(splitter)50不存在。
此外，根据本发明，可在直接挤出法中挤出单丝。这样的模头是本领域熟知的。在本发明的这一方面，该方法与上面关于切膜扁丝所描述的方法基本上相似。但用于制备单丝的方法既不包括切膜机50，也不包括原纤化器100。然后可自单丝常规地形成复丝。与之类似，可通过将单丝或复丝切割成所需的长度来形成短纤维以用于非织造织物的制造中。
包含聚丙烯的取向膜可自熔融的聚合物通过本领域已知的众多方法形成。例如，在流延膜挤出中，可向冷水浴中或向冷却辊上挤出平膜以便淬火。或者，在吹塑膜挤出中，可以通过环形模头挤出管状吹塑膜并空气淬火。可通过用张紧装置热牵伸并且退火而使膜在一个方向上取向。也可通过合适的张紧装置使膜在两个方向(纵向和横向)上取向。取向的聚丙烯膜可用于广泛的封装应用。
如上面所指出的，包含本发明的聚丙烯组合物的纤维可直接由熔融的聚合物通过本领域已知的众多方法形成，包括熔体纺丝、离心纺丝和熔喷。这些方法通常产生至少部分地取向的纤维。
熔体纺丝纤维可通过许多技术结合进非织造纺织品中，包括干法成网、湿法成网、气流成网、纺粘、水刺和针刺方法。如此产生的非织造物可用在广泛的应用中，包括服装、地毯背衬、农用纺织品和土工纺织品。
熔纺纤维可通过许多技术结合进非织造纺织品中，包括干法成网、湿法成网、气流成网、纺粘、水刺和针刺方法。如此产生的非织造物可用在广泛的应用中，包括服装、地毯背衬、农用纺织品和土工纺织品。
与由纯聚丙烯均聚物制得的单丝、纱、扁丝或短纤维相比，本发明的单丝、纱、扁丝或短纤维具有提高的杨氏模量。杨氏模量(E)，也称作弹性模量，为各向同性弹性材料的刚性的量度。其定义为在虎克定律成立的应力范围内单轴应力对单轴应变的比率。这可以由在材料样品上进行的拉伸试验过程中产生的应力-应变曲线的斜率以实验方法确定。参见International Union of Pure and Applied Chemistry(国际纯粹化学和应用化学联合会)，“Modulus of Elasticity(Young's modulus)，E(弹性模量(杨氏模量)，E)”，Compendium of Chemical Terminology，Internet edition(化学术语概略，网络版)。
杨氏模量E可按照如下通过用拉伸应力除以拉伸应变来计算：
Figure BDA00002243146700191
其中：
E为杨氏模量(弹性模量)，
F为向物体施加的力，
A0为通过其施加力的初始横截面积，
ΔL为物体长度的改变量，和
L0为物体的初始长度。
本发明的单丝、纱、扁丝或短纤维的杨氏模量高于3.5。在本发明的另一方面，如按照ASTM D2256所测得，本发明的单丝、纱、扁丝或短纤维的杨氏模量为至少4GPa、至少4.5GPa、至少5GPa、至少5.5GPa、至少6GPa、至少6.5GPa或至少6.9GPa。
纱的杨氏模量的提高百分数定义为：
％提高＝((YM本发明-YM常规)/YM常规)X 100
其中，YM本发明为本发明的单丝、纱、扁丝或短纤维的杨氏模量，YM常规为与本发明的纱具有同样的横截面形状和旦尼尔的常规纱的杨氏模量。常规纱定义为由不含聚丙烯/乙烯共聚物的聚丙烯均聚物组合物制成的单丝、纱、扁丝或短纤维。
本发明的单丝、纱、扁丝或短纤维的杨氏模量比与本发明的纱具有同样的横截面形状和旦尼尔的常规单丝、纱、扁丝或短纤维有至少10％的提高百分数。在另一方面，本发明的单丝、纱、扁丝或短纤维的杨氏模量比与本发明的纱具有同样的横截面形状和旦尼尔的常规单丝、纱、扁丝或短纤维有至少15％的提高百分数。在还一方面，本发明的单丝、纱、扁丝或短纤维的杨氏模量比与本发明的纱具有同样的横截面形状和旦尼尔的常规单丝、纱、扁丝或短纤维有至少20％的提高百分数。在再一方面，本发明的单丝、纱、扁丝或短纤维的杨氏模量比与本发明的纱具有同样的横截面形状和旦尼尔的常规单丝、纱、扁丝或短纤维有至少25％的提高百分数。在又一方面，本发明的单丝、纱、扁丝或短纤维的杨氏模量比与本发明的纱具有同样的横截面形状和旦尼尔的常规单丝、纱、扁丝或短纤维有至少30％的提高百分数。在还又一方面，本发明的单丝、纱、扁丝或短纤维的杨氏模量比与本发明的纱具有同样的横截面形状和旦尼尔的常规单丝、纱、扁丝或短纤维有至少35％的提高百分数。此外，在另一方面，本发明的单丝、纱、扁丝或短纤维的杨氏模量比与本发明的纱具有同样的横截面形状和旦尼尔的常规单丝、纱、扁丝或短纤维有至少40％的提高百分数。
实施例
实施例1
按照上面描述的方法制备包含约93重量％的聚丙烯均聚物、约5重量％的Vistamaxx 6102和约2重量％的炭黑的熔体共混混合物的4600旦尼尔原纤化切膜扁丝纱。采用的牵伸比为12.5∶1。此外，用上面描述的方法制备包含98重量％的聚丙烯均聚物和约2重量％的炭黑的常规4600旦尼尔原纤化切膜扁丝纱。采用的牵伸比为6∶1。按照ASTM D2256测定每种纱的杨氏模量。图2为示出试验的结果的曲线图。测得常规聚丙烯纱的杨氏模量为3.5GPa，而本发明的纱的杨氏模量为6.9GPa，提高了97.1％。
还在测定杨氏模量的过程中对这些纱测定拉伸强度。本发明的纱的极限伸长率为约5％。表2给出了结果：
表2
  应变％   常规纱，磅/英寸   本发明的纱，磅/英寸
  1/5   28   90
  1   50   160
  2   105   300
  4   255   500
  5   320   570
在测定杨氏模量的过程中对这些纱测定韧度。表3给出了结果。
表3
Figure BDA00002243146700211
实施例2
采用按照本发明制得的680旦尼尔扁丝纱制备平纹组织织物。以占挤出的纱的重量计，该扁丝纱包含92.8％的聚丙烯树脂、5％的VISTAMAXX6201、2％的碳酸钙和0.2％的炭黑。用8∶1的牵伸比形成扁丝，该扁丝厚0.002英寸、宽0.060英寸。在织物的经向和纬向上均采用该扁丝。该织物的每英寸经数为15.7、每英寸纬数为14.2。该织物满足表1中所列的标准。
实施例3
按照上面描述的方法制备1000旦尼尔具有椭圆形横截面的纱，其包含约93重量％的聚丙烯均聚物、约5重量％的Vistamaxx 6102和约2重量％的炭黑的熔体共混混合物。采用的牵伸比为12∶1。此外，用上面描述的方法制备包含98重量％的聚丙烯均聚物和约2重量％的炭黑的常规1000旦尼尔具有椭圆形横截面的纱。采用的牵伸比为8∶1。按照ASTMD2256测定每种纱的杨氏模量。图3为示出试验的结果的曲线图。测得该常规的1000旦尼尔聚丙烯纱的杨氏模量为4.03GPa，而本发明的1000旦尼尔纱的杨氏模量为5.73GPa，提高了42.2％。还在测定杨氏模量的过程中对这些纱测定拉伸强度。常规的1000旦尼尔纱的拉伸强度为13.9lbs，而本发明的1000旦尼尔纱的拉伸强度为17.2lbs。
在测定杨氏模量的过程中对这些纱测定韧度。表4给出了结果。
表4
Figure BDA00002243146700221
实施例4
按照上面描述的方法制备1371旦尼尔具有椭圆形横截面的纱，其包含约93重量％的聚丙烯均聚物、约5重量％的Vistamaxx 6102和约2重量％的炭黑的熔体共混混合物。采用的牵伸比为14.5∶1。此外，用上面描述的方法制备包含98重量％的聚丙烯均聚物和约2重量％的炭黑的常规1371旦尼尔具有椭圆形横截面的纱。采用的牵伸比为10∶1。按照ASTMD2256测定每种纱的杨氏模量。图4为示出试验的结果的曲线图。测得该常规的1371旦尼尔聚丙烯纱的杨氏模量为7.7GPa，而本发明的1371旦尼尔纱的杨氏模量为10.8GPa，提高了40.2％。还在测定杨氏模量的过程中对这些纱测定拉伸强度。常规的1371旦尼尔纱的拉伸强度为20.2lbs，而本发明的1371旦尼尔纱的拉伸强度为24.1lbs。
在测定杨氏模量的过程中对这些纱测定韧度。表5给出了结果。
表5
Figure BDA00002243146700222
关于上面的描述，应认识到，本发明的部件的最佳尺寸关系，包括大小、材料、形状、形式、功能和操作方式、组件和用途的变型，被认为对本领域技术人员来说是显而易见的，附图中所示及说明书中所述的那些的所有等价关系意在涵盖在本发明内。
因此，前述内容应视为仅是本发明的原理的示意。此外，可对本发明作各种改变而不偏离其范围，因此，本发明仅受附随的权利要求书的限制。

Claims (39)

1.一种单丝、纱、扁丝或短纤维，其各自的单丝旦数为1-12,000，牵伸比为2.5∶1至25∶1，并且由包含如下组分的组合物制成：
约94重量％至约95重量％的聚丙烯和约5重量％至约6重量％的聚丙烯/乙烯共聚物的熔体共混混合物。
2.根据权利要求1所述的单丝、纱、扁丝或短纤维，其中所述聚丙烯/乙烯共聚物的乙烯含量为共聚物的约8重量％至约25重量％。
3.根据权利要求1所述的单丝、纱、扁丝或短纤维，其中在1％应变下，其各自的韧度高于0.6g/旦尼尔。
4.根据权利要求1所述的单丝、纱、扁丝或短纤维，其中各自的杨氏模量高于3.5GPa。
5.一种单丝、纱、扁丝或短纤维，其各自的单丝旦数为1-12,000，牵伸比为2.5∶1至25∶1，并且由包含如下组分的组合物制成：
约93重量％的聚丙烯、约5重量％的聚丙烯/乙烯共聚物和约2重量％的添加剂的熔体共混混合物。
6.根据权利要求6所述的单丝、纱、扁丝或短纤维，其中所述聚丙烯/乙烯共聚物的乙烯含量为共聚物的约8重量％至约25重量％。
7.根据权利要求5所述的单丝、纱、扁丝或短纤维，其中在1％应变下，其各自的韧度高于0.6g/旦尼尔。
8.根据权利要求5所述的单丝、纱、扁丝或短纤维，其中各自的杨氏模量高于3.5GPa。
9.根据权利要求5所述的单丝、纱、扁丝或短纤维，其中所述添加剂为着色剂、填料、消光剂、热稳定剂、紫外光吸收剂、紫外光稳定剂、终止剂、抗氧化剂、金属钝化剂、亚磷酸酯、亚膦酸酯、荧光增白剂、硫代增效剂、过氧化物清除剂、成核剂、增塑剂、润滑剂、乳化剂、流变添加剂、催化剂、流动控制剂、光学增白剂、阻燃剂、抗静电剂、发泡剂、苯并呋喃酮、吲哚满酮、亲水剂、疏水剂、疏油剂、亲油剂或它们的任意组合。
10.根据权利要求5所述的单丝、纱、扁丝或短纤维，其中所述添加剂为炭黑。
11.一种制备切膜扁丝的方法，所述方法包括：
a)制备包含约94重量％至约95重量％的聚丙烯和约5重量％至约6重量％的聚丙烯/乙烯共聚物的组合物；
b)将所述组合物形成为膜；
c)将所述膜切成扁丝；和
d)在低于所述组合物的熔点的温度及2.5∶1和25∶1之间的牵伸比下热牵伸所述扁丝以产生所述切膜扁丝。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述聚丙烯/乙烯共聚物的乙烯含量为共聚物的约8重量％至约25重量％。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述牵伸比为约12∶1。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述牵伸比为约6∶1。
15.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括对所述切膜扁丝退火。
16.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括原纤化所述切膜扁丝。
17.一种制备切膜扁丝的方法，所述方法包括：
a)制备包含约93重量％的聚丙烯、约5重量％的聚丙烯/乙烯共聚物和约2重量％的添加剂的组合物；
b)将所述组合物形成为膜；
c)将所述膜切成扁丝；和
d)在低于所述组合物的熔点的温度及2.5∶1和25∶1之间的牵伸比下热牵伸所述扁丝以产生所述切膜扁丝。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述聚丙烯/乙烯共聚物的乙烯含量为共聚物的约8重量％至约25重量％。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述牵伸比为约12∶1。
20.根据权利要求17所述的方法，其中所述牵伸比为约6∶1。
21.根据权利要求17所述的方法，所述方法还包括对所述切膜扁丝退火。
22.根据权利要求17所述的方法，所述方法还包括原纤化所述切膜扁丝。
23.根据权利要求17所述的方法，其中所述添加剂为着色剂、填料、消光剂、热稳定剂、紫外光吸收剂、紫外光稳定剂、终止剂、抗氧化剂、金属钝化剂、亚磷酸酯、亚膦酸酯、荧光增白剂、硫代增效剂、过氧化物清除剂、成核剂、增塑剂、润滑剂、乳化剂、流变添加剂、催化剂、流动控制剂、光学增白剂、阻燃剂、抗静电剂、发泡剂、苯并呋喃酮、吲哚满酮、亲水剂、疏水剂、疏油剂、亲油剂或它们的任意组合。
24.根据权利要求17所述的方法，其中所述添加剂为炭黑。
25.一种制备单丝的方法，所述方法包括：
a)制备包含约94重量％至约95重量％的聚丙烯均聚物和约5重量％至约6重量％的聚丙烯/乙烯共聚物的组合物；
b)将所述组合物形成为长丝；和
c)在低于所述均聚物的熔点的温度及2.5∶1和25∶1之间的牵伸比下热牵伸所述单丝以产生单丝。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述聚丙烯/乙烯共聚物的乙烯含量为共聚物的约8重量％至约25重量％。
27.一种制备单丝的方法，所述方法包括：
a)制备包含约93重量％的聚丙烯、约5重量％的聚丙烯/乙烯共聚物和约2重量％的添加剂的组合物；
b)将所述组合物形成为长丝；和
c)在低于所述均聚物的熔点的温度及2.5∶1和25∶1之间的牵伸比下热牵伸所述单丝以产生单丝。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述聚丙烯/乙烯共聚物的乙烯含量为共聚物的约8重量％至约25重量％。
29.根据权利要求27所述的方法，其中所述添加剂为着色剂、填料、消光剂、热稳定剂、紫外光吸收剂、紫外光稳定剂、终止剂、抗氧化剂、金属钝化剂、亚磷酸酯、亚膦酸酯、荧光增白剂、硫代增效剂、过氧化物清除剂、成核剂、增塑剂、润滑剂、乳化剂、流变添加剂、催化剂、流动控制剂、光学增白剂、阻燃剂、抗静电剂、发泡剂、苯并呋喃酮、吲哚满酮、亲水剂、疏水剂、疏油剂、亲油剂或它们的任意组合。
30.根据权利要求27所述的方法，其中所述添加剂为炭黑。
31.一种单丝、纱、扁丝或短纤维，其各自在1％应变下的韧度为至少0.75g/旦尼尔，在2％应变下的韧度为至少1.5g/旦尼尔，在5％应变下的韧度为至少3.75g/旦尼尔，并且由包含如下组分的组合物制成：
约94重量％至约95重量％的聚丙烯和约5重量％至约6重量％的乙烯含量为共聚物的约8重量％至约25重量％的聚丙烯/乙烯共聚物的熔体共混混合物。
32.根据权利要求31所述的单丝、纱、扁丝或短纤维，其中所述聚丙烯/乙烯共聚物的乙烯含量为共聚物的约8重量％至约25重量％。
33.根据权利要求31所述的单丝、纱、扁丝或短纤维，其中其各自在1％应变下的韧度为至少0.9g/旦尼尔，在2％应变下的韧度为至少1.75g/旦尼尔，在5％应变下的韧度为至少4g/旦尼尔。
34.根据权利要求31所述的单丝、纱、扁丝或短纤维，其中其各自在1％应变下的韧度为约1g/旦尼尔，在2％应变下的韧度为约1.95g/旦尼尔，在5％应变下的韧度为约4.6g/旦尼尔。
35.一种单丝、纱、扁丝或短纤维，其各自在1％应变下的韧度为至少0.75g/旦尼尔，在2％应变下的韧度为至少1.5g/旦尼尔，在5％应变下的韧度为至少3.75g/旦尼尔，并且由包含如下组分的组合物制成：
约93重量％的聚丙烯、约5重量％的聚丙烯/乙烯共聚物和约2重量％的添加剂的熔体共混混合物。
36.根据权利要求35所述的单丝、纱、扁丝或短纤维，其中所述聚丙烯/乙烯共聚物的乙烯含量为共聚物的约8重量％至约25重量％。
37.根据权利要求35所述的单丝、纱、扁丝或短纤维，其中其各自在1％应变下的韧度为至少0.9g/旦尼尔，在2％应变下的韧度为至少1.75g/旦尼尔，在5％应变下的韧度为至少4g/旦尼尔。
38.根据权利要求35所述的单丝、纱、扁丝或短纤维，其中其各自在1％应变下的韧度为约1g/旦尼尔，在2％应变下的韧度为约1.95g/旦尼尔，在5％应变下的韧度为约4.6g/旦尼尔。
39.一种单丝、纱、扁丝或短纤维，其包含占混合物总重量的约92重量％至约95重量％的聚丙烯和约5重量％至约8重量％的聚丙烯/乙烯共聚物的熔体共混混合物，并且杨氏模量比由聚丙烯均聚物形成的具有同样的横截面形状和旦尼尔的单丝、纱、扁丝或短纤维有至少10％的提高百分数。
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