CN1032048A - 牵拉绳索 - Google Patents

Abstract

一种在芯子部件外包有一层外层部件的双重 (层)结构的牵拉(牵引)绳索，其中所述芯子部件由超 高分子量聚烯烃的分子定向成型制件制成，所述外层 部件由编织物制成。此牵引(牵拉)绳索具有重量轻、 能在水中浮起，易于操作，对人体安全及耐气候的特 点。

Description

本发明涉及一种牵拉绳索，特别涉及一种用于滑翔降落伞，滑水橇或类似场合的牵拉绳索，它具有重量轻，对人体安全和耐气候等特点。

金属绳索和金属丝一直被用作滑翔降落伞、滑水橇或类似场合的牵引索。然而，由于金属绳索很重，它会沉入水中，不易操作。而且，由于在拉伸应力下，它们只有较小的伸长量，因而牵拉时的冲击直接影响被拉的物体，使物体有可能会由于突然的冲击而受损伤，另外，由于它们吸收冲击的性能很差，绳索本身会受损伤而断裂。

本发明解决了现有技术中的这些问题。本发明的目的是提供一种牵拉绳索，它具有重量轻、在水上可浮起、便于操作、对人体安全及耐气候等特点。

本发明的牵拉绳索具有一种在一个芯子部件上包有一外层部件的双重结构，其中所述的芯子部件包括由超高分子量聚烯烃制成的定向分子成形制件，所述的外层部件包括编织物。

本发明的牵拉绳索具有一种在一个芯子部件上包有一层外层部件的双重结构，其中，所述芯子部件包括由超高分子量聚烯烃制成的高强度有弹性的定向分子成形制件，所述的外层部件包括编织物，它具有在水中可浮起，便于操作，对人体安全及耐气候等特性。

尤其是，当本发明的绳索的芯子部件包括由超高分子量的乙烯与一种或多种α-烯烃共聚物制成的定向分子成形制件时，这种定向分子成形制件在负载作用下有较大的伸长量和较大的断裂能量，同时也有较高的抗冲击力和抗蠕变性能，因此，突然的冲击可以被芯子部件有效地吸收而不会损伤被拉的物体，而且也可以防止绳索本身的撕裂。

下面参考附图对本发明进行详细的描述，其中：

图1是本发明的绳索的一个部分切开的透视图。

如图1所示，本发明的牵拉绳索具有一种包括一芯子部件2和一包住芯子部件2的外层部件3的双重结构。

芯子部件2包括一由超高分子量聚烯烃制成的一定向分子成形制件。

可以采用的超高分子量聚烯烃包括由乙烯或一个带有3到20个碳原子的α-烯烃的超高分子量均聚物，例如超高分子量聚乙烯，超高分子量聚丙烯和超高分子量聚-1-丁烯，至少两个带有3到20个碳原子的α-烯烃的超高分子量共聚物;乙烯与至少一个带有3到20个碳原子的α-烯烃的共聚物，最好是4到10个碳原子，例如乙烯与丙烯的超高分子量共聚物，乙烯与1-丁烯的超高分子量共聚物，乙烯与4-甲基-1-戊烯的超高分子量共聚物，乙烯与1-己烯的超高分子量共聚物，乙烯与1-辛烯的超高分子量共聚物及乙烯与1-癸烯的超高分子量共聚物。在这些共聚物中，上述乙烯与至少一个α-烯烃的超高分子量共聚物尤为可取。该共聚物中平均每100个碳原子包含有0.1到20个α-烯烃分子，以0.5到10个为较好，最好是1到7个α-烯烃分子。

这里所用的超高分子量共聚物烯烃具有至少5dl/g的固有粘度（η）。这里“超高分子量”是指聚烯烃具有至少5dl/g的固有粘度（η），这里采用的聚烯烃最好具有7到30dl/g的固有粘度。

这样的超高分子量聚烯烃可以由挤压和强力拉拨而成为一定向分子成形制件，例如成为细丝和带材，这种制件重量轻，有较高的弹性模量和拉伸强度，很好的耐水和耐盐水的性能，如上所述，按照本发明的目的，优选选择乙烯与至少一个α-烯烃的超高分子量共聚物。因为它可以以5到80的拉伸率挤压和强力拉拨，对一个除了上述优越性能组给以外还具有较高抗冲击性能和抗蠕变性能的定向分子成形制件而言，最好选择10到50的拉伸率，另外，用乙烯与至少一个α-烯烃的超高分子量共聚物制成的定向分子成形制件还具有较高的耐热性能。

本发明的绳索的芯子部件2包括一由超高分子量聚烯烃，最好为乙烯与至少一个带有3到20个碳原子的α-烯烃的超高分子量共聚物制成的定向分子成形制件。

尽管构成芯子部件2的定向分子成形制件最好由一束排齐的拉拔细丝或由拉拔细丝编织物制成，它也可以由在至少一个方向拉拔的带或薄片制成。

构成芯子部件2的定向分子成形制件的密度为0.94到0.990，特别是从0.960到0.985，密度是用常规密度梯度管方法按照ASTM    D    1505，在23℃温度下，并在密度梯度管中采用四氯化碳和甲苯而测定的。

这里采用的定向分子成形制件的介电常数（1千赫，23℃）一般为1.4到3.0，最好是从1.8到2.4，其介质损耗角正切（1千赫，80℃）为0.050到0.008%，最好为0.040到0.010%。介电常数和介质损耗角正切的测定是将定向分子细丝和带紧密排列成薄片按照ASTM    D    150进行的。

定向分子成形制件的分子定向程度可以由X-射线衍射仪，双折射方法或荧光极化方法测定，就乙烯与至少一个α-烯烃的共聚物制成的定向分子细丝而言，从机械性能角度出发，分子定向程度F至少是0.90，最好是至少0.95，定向程度由半值宽度测定。有关分子定向程度问题在例如Yukich    GO和Ki-ichiro    KUBO一文中有详细描述，该文刊入Kogyo    Kagku    Zasshi（日本化工学会杂志），39，992（1939），分子定向程度由下列公式计算：

定向程度（F）＝（90°-0.5H°）/90°

其中H是赤道上最强的伞兵用牵引索沿德拜（Debye）环的强度分布曲线的半值宽度。

这里采用的定向分子成形制件具有良好的机械性能。例如，拉拔成细丝状时，它的弹性模量至少为20G    Pa，特别是有的至少是30G    Pa，拉伸强度至少是1.2G    Pa，尤其是有的至少为1.5G    Pa。

这里采用的定向分子成形制件具有110到250KV/mm，特别是150到220KV/mm的脉冲击穿电压。脉冲击穿的电压值测定时采用的是与测定介电常数时相同的试样，试样放置在一铜板上，采用JIS型25mm直径的青铜电极，以2KV/3步进速率施加负极脉冲，使电压逐步增加。

用上述乙烯与至少一个α-烯烃超高分子量共聚物制成的定向分子成形件具有非常优越的抗冲击力，断裂能量和抗蠕变性能。

定向分子成形制件的断裂能量至少为8Kg·m/g特别是有的至少为10Kg·m/g。

此定向分子成形制件有很好的抗蠕变性能。在对蠕变进行加速试验时，即在提高温度条件下对蠕变进行试验时，试验表明，蠕变非常小。在70℃和30%断裂载荷作用下，用上述乙烯与至少一个α-烯烃的超高分子量共聚物制成的定向分子成形制件呈现的蠕变伸长（90秒后伸长%）不超过7%，尤其是有的不超过5%，90秒之后到270秒之间的蠕变速率ε_90-180（秒^-1）不快于4×10^-4秒^-1，尤其是有的不快于5×10^-5秒^-1。

除了上述室温条件下的性能以外，用乙烯与至少一个α-烯烃共聚物制成的定向分子成形制件具有下列热性能。

即，它至少具有一个在高于共聚物晶体固有熔化温度（Tm）至少20℃的范围内的晶体熔化峰（Tp），晶体熔化峰的熔化热至少是全部熔化热的15%，更好一点为至少20%，最好为至少30%。

上述共聚物的晶体固有熔化温度（Tm）可以利用差动扫描热量计通过所谓第二次升温测定，其中，共聚物的定向分子成形制件一次全部熔化后冷却以降低分子定向程度，然后再次加热。

更具体地说，上述共聚物的定向分子成形制件在共聚物的晶体固有熔化温度范围内没有上述的晶体熔化峰，或者即使在上述温度范围内观察到熔化峰，也仅仅是一些拖尾。晶体熔化峰（Tp）一般出现在Tm+20℃到Tm+50℃的温度范围内，尤其是有的，在Tm+20℃到Tm+100℃的温度范围内，在上述温度范围，它经常以多个峰的形式出现。晶体熔化峰（Tp）经常以两个分开的双峰的形式出现，即：一个在Tm+35℃到Tm+100℃温度范围内的高温熔化峰（Tp₁）和一个在Tm+20℃到Tm+35℃温度范围内的较低温度的熔化降（Tp₂）。根据定向肿映尚沃萍票盖榭龅牟煌惺盩p₁，有时Tp₂中含有多个峰。

晶体的高熔化峰（Tp₁和Tp₂）显著地提高了乙烯/α-烯烃超高分子量共聚物制成的定向分子成形制件的耐热性能并且在高温热滞后有助于使强度或弹性模量保持率保持在一个高的水平。

温度范围Tm+35℃到Tm+100℃内的较高温度熔化峰（Tp₁）的熔化热至少是全部熔化热的1.5%，最好至少为3.0%。

较高温度熔化峰（Tp₁）的熔化热满足上述要求时，即使（Tp₁）不是突出的主峰，即，即使峰（Tp₁）是若干峰的集合或一个宽峰，仍能获得很好的抗蠕变特性，不过，有时候耐热性能有所下降。

熔化点可以采用一差动扫描热量计（Perkin-Elmes公司的DSCⅡ型热量计）测得。一个大约3mg的试样绕在-4mm×4mm×0.2mm（厚度）的铝板上，使其保持在约束状态。然后将绕在铝板上的试样封入一铝盘并置于容器的试样固定件上。一个将一块与用于试样相等的铝板封入一个空的铝盘中，并将其置于容器中作为对照的固定件上，由此保持热的平衡。容器保持在30℃1分钟左右，然后温度以10℃/分的速率升高到250℃，并完成第一次温度升高时试样的熔化点测定。随后，试样在250℃保温10分钟，然后，温度以20℃/分的速率下降，试样在30℃保温10分钟。然后温度再次以10℃/分的速率升高到250℃，并完成第二次温度升高（第二次温升）时的熔化点测定。把熔化峰的最大值定为熔化点。当峰出现台阶时，在接近台阶处的低温侧与高温侧的弯曲点上作出它们的切线，取其交点作为熔化点。

作一连接吸热曲线上的60℃和240℃的点的基线，再在高于共聚物晶体固有熔化温度（Tm）20℃定为第二次温度升高时的主熔化峰的点上作一垂直线。由这些线包围的低温部分，即由基线垂直线和包括60℃点的吸热线包围区域被认为是晶体固有熔化温度（Tm）的区域，高温部分，即，由基线，垂直线和包括240℃点的吸热线包围的区域，被认为是显示分子定向成形制件共聚物的晶体熔融（Tp）的区域。晶体的熔化热由这些区域的面积计算出来。按照上述方法，位于Tm+20℃和Tm+35℃的垂直线之间的部分被认为是以熔化温度Tp₂为主的部分，而高温部分被认为是以熔化温度Tp₁为主的部分，而熔化温度Tp₁的熔化热和熔化温度Tp₂的熔化热可以由这些部分的面积以类似方法算出。

由乙烯与至少一个α-烯烃的上述超高分子量共聚物制成的定向分子细丝至少具有95%的强度保持率，和至少90%的弹性模量保持率，尤其是170℃热滞5分钟后至少保持95%，说明它们具有非常优越的耐热性，而这种耐热性在超高分子量聚乙烯制成的拉拔细丝上是不存在的。

超高分子量聚烯烃定向分子成形制件的制备工艺

具有高弹性模量和高强度的定向分子成形制件一般可以通过先将超高分子量聚烯烃挤压成细丝，带材或类似物，然后强力拉拔挤压物而制成。这种工艺在现有技术中是已知的。

例如，日本专利申请公开说明书15408/81号揭示了一种包括旋转超高分子量聚乙烯稀释溶液和拉拔所获得的细丝的工艺。

日本专利申请公开说明书130313/84号揭示了一种工艺，这种工艺包括熔化搅拌与蜡混合的超高分子量聚乙烯，挤压混合物，将挤压混合物冷却并固化，然后，拉拔固化挤压物。另外，日本专利申请公开说明书187614/84号揭示了一种工艺，这种工艺包括挤压上述的熔化混合物，牵伸挤压物，将挤压物冷却并固化，然后，拉拨固化的挤压物。

下面详细说明一种最好的超高分子量聚烯烃，即乙烯与至少一个α-烯烃的超高分子量共聚物的定向分子成形制件的制备工艺。

共聚物的制备

例如，通过在一带有齐格勒催化剂的有机溶剂中，对乙烯与带有3到20，最好是4到10个碳原子的至少一个α-烯烃进行淤浆聚合，可以得到超高分子量的乙烯/α-烯烃共聚物。

最好的α-烯烃的例子包括，例如，丁烯-1、戊烯-1、4-甲基戊烯-1、己烯-1、庚烯-1和辛烯-1。其中，4-甲基戊烯-1，己烯-1，和辛烯-1最好。α-烯烃共聚单体的使用量应该使每1000个碳原子中α-烯烃的含量在上述范围内。而且，超高分子量乙烯/α-烯烃共聚物应具有与上述固有粘度[η]相对应的分子量。

在这里采用的超高分子量乙烯/α-烯烃共聚物中，α-烯烃成份的测定是利用红外分光光度计（由Nippon    Bunko    Kogxo提供）进行的。即，测定振荡的1378cm的吸收率，1378cm的吸收率表示在乙烯链中的α-烯烃甲基团的变形振荡。利用事先由13c核磁共振分光仪通过典型化合物得出的标定曲线可以将上述测得值转换为每1000个碳原子中的甲基分支数。

定向分子成形制件的制备

在制备超高分子量乙烯/α-烯烃共聚物的定向分子成形制件时，在共聚物中加入稀释剂。一种超高分子量乙烯共聚物溶剂或具有与超高分子量乙烯共聚物相容性的蜡可以用作稀释剂。

最好用一种沸点比上述共聚物的熔点至少高20℃的溶剂。

作为溶剂的例子，可以提出脂肪族的烃类溶剂。如正壬烷、正癸烷、正十一烷、正十二烷、正十四烷、正十八烷，液态石蜡和煤油，芳香烃溶剂和它的氢化物。如，二甲苯，萘，1，2，3，4四氢化萘，丁基苯，对异丙基苯，环己基苯，二乙基苯，苄基苯，十二基苯，双环己烷，萘烷，甲基萘，乙基萘，卤代烃溶剂如，1，1，2，2四氯乙烷，五氯乙烷，六氯苯，1，2，3三氢丙烷，二氯苯，1，2，4三氯苯和溴苯，矿物油如，石蜡族工艺油，环烷族工艺油，芳香族工艺油。

脂肪烃复合物及其衍生物可以用作蜡。

一种主要由饱和脂肪烃复合物组成的石蜡，其分子量小于2000，最好小于1000，更好地小于800，可作为脂肪烃复合物。作为脂肪烃复合物的举例，可以提一下带有至少22个碳原子的正烷烃，例如二十二烷、二十三烷、二十四烷，和三十烷，包括作为主要成分的上述正烷烃的混合物和被称作石蜡和乙烯共聚蜡的较低的正烷烃，它们都是由均聚乙烯或共聚乙烯与α-烯烃获得的低分子量聚合物，通过热降解降低聚乙烯例如中压，低压或高压聚乙烯的分子量而形成的蜡，氧化蜡及通过氧化前述的蜡或用顺丁烯二酸使前述的蜡改性而获得的顺丁烯二酸蜡。

作为脂肪烃复合衍生物的例子，可以提一下脂肪酸，脂肪醇，脂肪酸酰胺，脂肪酸酯，脂肪硫醇，脂肪醛和带有至少8个最好是12到50个碳原子的脂肪酮，和一分子量为130到2000，最好是200到800，其中至少是一个，最好是1或2个，更好是一个功能团，例如羧基团，羟基团，氨基甲基团，酯团，氢硫基团或羰基团被包含在一个脂肪烃团例如烷基团或烯基团的一端或内部。

作为例子，可以提一下脂肪酸，例如，癸酸，十二烷酸，十四烷酸，棕榈酸，硬脂酸和油酸，脂肪醇例如，十二醇，十四醇，十六醇，硬脂醇，脂肪酸酰胺例如，癸酰胺，十二酰胺，棕榈酰胺和硬脂酰胺，脂肪酸酯例如硬脂酰乙酸酯。

超高分子量乙烯共聚物/稀释剂的混合比随这些组分的种类而有所变化，但一般最好是混合比为3/97到80/20，特别是15/75到60/40。如果稀释剂太少，低于上述范围，熔融粘度变得太高使得熔融捏和和熔融成形都变得困难，而且成形制件的表面粗糙，在拉拔步序中经常断裂。如果稀释剂的量太多，超过了上述范围，熔融捏和变得困难，而且成形制件没有足够的可拉拔性能。

通常，在150℃到300℃，特别是170℃到270℃的温度下进行熔化捏和是最好的。如果捏和温度太低，超过上述范围，则熔化粘度太高使得熔化成形变得困难。如果捏和温度太高，超过上述范围，则超高分子量乙烯共聚物的分子量会因为热降解而降低，这样就难以获得具有高弹性模量和高强度的成形制件。混合最好用-Henschel混合器或V混合器进行干混和，或采用单螺杆或多螺杆挤压器进行熔化混合。

一种包括共聚物和稀释剂的粘稠物的熔化成形一般最好采用熔化挤压法，例如，将这种粘稠物通过喷丝头熔化挤压以获得细丝。通过该喷丝头挤压的细丝可以被伸长，即在熔融状态进行伸长。伸长比可以由下式得出：

伸长比＝V/V_O

这里V₀表示模孔中熔融树脂的挤出速度，V表示冷却和凝固的未经拉伸的细丝的卷绕速度。

虽然伸长比视混和物的温度和超高分子量乙烯共聚物的分子量而定，但至少可以是3，甚至最好时至少是6。

对这样得到的超高分子量乙烯共聚物未经拉伸的制件进行拉伸处理。当然，拉伸处理的程度是要使共聚物分子至少在一个轴线方向上有效地定向。

超高分子量乙烯共聚物分子定向成形制件的拉伸一般在40℃到160℃的温度下进行，最好是在80℃到145℃的温度下进行。空气水蒸汽和液体媒质的任何一种都可以用作加热和保持未经拉伸的成形件于上述温度的加热媒质。如果能够洗提和除去上述稀释剂的溶剂，其沸点比成形制件成分的熔点高，例如萘烷、癸烷、煤油或类似的溶剂用作拉伸操作的加热媒质，则上述稀释剂的分离即可实现且在拉伸步骤中可以消除拉伸不均匀现象和获得高的拉伸比。

当然，用于从超高分子量乙烯共聚物中除去过量的稀释剂的方法不局限于上述方法。例如，可以采用的另一种方法是，用诸如己烷、庚烷、热乙醇、三氯甲烷或苯这样的溶剂处理未经拉伸成形制件，然后再拉伸;也可以用诸如己烷、庚烷、热乙醇、三氯甲烷或苯处理拉伸成形后的制件。根据这些方法，可以有效地除去过量的稀释剂，得到具有高弹性模量和高强度的拉伸制件。

拉伸操作可以一步或分成多步进行，拉伸比决定于所期望的分子定向和熔融温度的提高程度，但一般来说，如果拉伸处理时的拉伸比在5到80之间，尤其是在10到50之间，则都能得到良好的结果。

一般来说，多步拉伸是比较有利的，较好的方法是，第一步，在80℃到120℃的较低温度下进行拉伸操作，与此同时从挤出的成形制件中提取稀释剂;在第二步和以后的步骤中，在120℃到160℃的温度下进行拉伸操作，该温度比第一步采用的拉伸温度高。

丝或带的单向拉伸，在圆周速度不同的罗拉之间进行。

如果需要的话，这样得到的分子定向成形制件可以在约束条件下进行热处理，上述热处理在140℃到170℃的温度下进行，最好是在150℃到175℃的温度下，持续时间从1到20分钟，最好是从3到10分钟。通过这种热处理进一步提高定向结晶部分的晶化作用，结晶熔融温度向高温侧转移，强度和弹性模量得到提高，高温度时的抗蠕变性能也有改进。

根据本发明用于牵拉的绳索1具有在一个芯子部件2上包有一层外层部件3的双层结构，其中芯子部件2向由如超高分子量聚烯烃，最好是乙烯和至少一种α-烯烃的超高分子量共聚物丝或带的定向成形件制成，外层部件3由编织物组成。芯子部件2最好由一束超高分子量聚烯烃的排齐的拉伸丝或由此制成的编织物组成，编织物可以由一束拉伸丝制成。或者，由多束拉伸丝组成，如3、4、6、8束拉伸丝绞合在一起，然后编织成芯子部件2。芯子部件也可以是平行放置的绳索。绞合在一起的拉伸丝束的直径和数目可以根据绳索预定的用途和目的加以选择。

根据本发明的绳索的、编织形式的芯子部件2，直径范围最好从2到15mm，断裂能至少是3kg.m/g，最好至少是4kg.m/g。这里所用的分子定向成形件的优点之一是编织在强度方面的损失（纺织损失）是较低的。

外层部件3由线或天然或合成纤维股线编织物制成，可以采用的纤维包括聚酯纤维、聚丙烯纤维、棉纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、聚酰胺纤维、人造纤维（粘胶和铜铵嫘萦）、亚麻和维尼龙纤维。

用于编织外层部件3的纱线或股线的数目和外层部件3的厚度可以根据绳索的预定用途选择。通常，外层部件的厚度最好是0.1到2mm的数量级。

根据本发明的绳索可以通过双编织法制成，例如，在芯子部件2的形成期间或以后，通过排齐或编织一束或多束超高分子量聚烯烃分子定向丝制成。用交叉股线螺旋地绕在芯子部件上，从而编织成外层部件3。

根据本发明用于牵引的绳索具有在芯子部件上包有一外层部件的双层结构，其中芯子部件由重量轻、强度高和有弹性的超高分子量聚烯烃的分子定向成形件制成，外层部件由编织物组成，因而，它可以浮在水上便于操作，且具有对人体安全及经久耐用的优点。

例1

（超高分子量乙烯/丁烯-1共聚物制备中的聚合）

形成超高分子量乙烯/丁烯-1共聚物的悬浮聚合以1升n-癸烷作为聚物溶剂在齐格勒催化剂的催化作用下进行。包含乙烯和丁烯-1的单体混合气体（摩尔比97.2/2.35）连续送到反应器内，使反应器内部的压力恒定保持在5kg/cm²，在70℃的反应温度下进行的悬浮聚合在2小时内完成。

所得的粉末状的超高分子量乙烯/丁烯-1共聚物是160克，共聚物的固有粘度（135℃，在萘烷中）是8.2dl/g，丁烯-1的含量是每1000碳原子中1.5丁烯-1分子，由红外摄谱仪测定。

（超高分子量乙烯/丁烯-1共聚物的拉伸和定向制件的制备）

由通过上述聚合得到的粉末状超高分子量乙烯/丁烯-1共聚物20份（按重量计）和石蜡（熔点69℃，分子量490）的80份（按重量计）组成的混合物在下述条件下熔融拉制。

上述100份混合物（按重量计）中加入作为过程稳定剂的3，5-二-叔-丁基-4-羟基-甲苯0.1份（按重量计），然后混合物在190℃的温度下熔融混合，混合使用螺杆挤压机（螺杆直径25mm，长径比25，由热塑塑料公司制造和销售）。其后，熔融的混合物通过具有2mm小孔直径的纺丝模熔融纺丝，所述的纺丝模与挤压机相连。在180cm空气隙内挤压熔体以36倍为伸长比伸长，在空气中冷却和凝固，以形成未经拉伸的细丝。然后未经拉伸的细丝在下述条件下拉伸。

分成二步的拉伸用3个导丝轮进行。在第一拉伸槽中使用的加热媒质是n-癸烷，温度为110℃;在第二拉伸槽中使用的加热媒质是三甘醇，温度是145℃，每个槽的有效长度是50cm。用以0.5m/min转速旋转的第一导丝轮拉伸细丝，调整第三导丝轮的转速以提供具有期望的拉伸比的定向细丝，第二导丝轮的转速则选择得可以得到稳定的拉伸操作。最初加入的石蜡在n-癸烷中在细丝拉伸的步骤中从细丝中分离出来，然后用水洗涤定向的细丝并在室温下和减压的状态下干燥一昼夜，接着测定其物理性能。附带说一下，拉伸比可以从第一和第三导丝轮之间的转速比计算出来。

（抗拉强度的测试）

在室温（23℃）下用拉力试验机（由岛津制作所制造和销售的DCS-50M型）测试定向细丝的弹性模量和拉伸强度，试样是每一细丝具有10旦尼尔粗的一束100根的细丝。

在测试中，夹具之间使用的试样长度是100毫米，使用的拉伸速率是100mm/min（每分钟延伸率100%）。弹性模量是从应力-应变曲线的切线梯度计算出初始弹性模量，对于计算所必需的横截面积可从试样的重量计算出来，假定试样的密度是0.96g/cm³。

（热滞后拉伸弹性模量和强度的保持率）

热滞试验是将试样保持在齿轮加热炉（最好是用Tabai制作所制造和销售的加热炉）中进行的。

大约3m长的试样反复卷绕在不锈钢架上，不锈钢架两端各有多个小块，试样的两端被固定。在本例中，试样的两端固定到不使试样下垂的程度，没有正拉力施加在试样上。热滞试验以后，试样的抗拉强度按照上述拉伸特性的测试中所述的程序测定。

（抗蠕变性能的测试）

用热应力变形测试装置（由精工电子工业制造和销售的TMA/SS10型）测试拉伸和定向后的细丝的抗蠕变性能，其中试样长度是1cm，环境温度是70℃，在加速条件及室温下，在试样上施加相当于断裂载荷的30%的载荷进行测试。为了定量地测定蠕变，先测出下述两个值，即加载以后90分钟的蠕变伸长CR₉₀（%）值和在加载以后90分钟和上述时间180分钟以后这两个时间之间平均蠕变速度（秒^-1）的值。

拉伸和定向细丝束的拉伸特性示于表1。

表1

试样    旦尼尔/细丝    拉伸比    强度    弹性模量    延伸率    定向程度

（GPa）    （GPa）    （%）    （F）

试样-1    1000/100    22.3    2.4    60    5.50    0.975

超高分子呈乙烯/丁烯-1共聚物的拉伸和定向细丝（试样-1）的固有结晶熔融峰出现在126.7℃，峰（Tp）熔融热与整个熔融热之比是33.8%。抗蠕变力特性CR₉₀是3.1%，ε是3.03×10^-5秒^-1。在170℃热滞5分钟以后，弹性模量保持比是102.2%，强度保持比是102.5%，说明在拉伸和定向细丝的过程中性能没有降低。

另外，该拉伸和定向细丝的物理特性是：细丝断裂所必需的功是10.3kg.m/g，密度是0.973g/cm³，介电常数是2.2，损耗角正切值是0.024%，脉冲击穿电压是180KV/mm。

制备了根据本发明的包适下述芯子部件和外层部件的牵引绳索。

芯子部件：

具有12000旦尼尔粗的8股辫编绳索由超高分子量乙烯/丁烯-1共聚物细丝（试样-1）制成。

外层部件：

外层部件由辫编聚酯纤维制成，每根聚酯纤维1000旦尼尔粗。

这样制得的绳索的形态和物理特性示于表2。

表2

试样	芯子  外层  单位  断裂  断裂  使之断裂所需的直径  壁厚  重量  强度  延伸率  能    量（mm)  (mm)  (g/m)  (Ton)  (%)  (Kg·m/g)
		试样－1A	4.0     0.5     12    2.0    6.5    5.40

例2

（超高分子量乙烯/辛烯-1共聚物制备中的聚合）

乙烯的悬浮液聚合以齐格勒催化剂进行催化在作为共聚物溶剂的1升n-癸烷中进行，在本例中，作为共聚单体的125ml辛烯-1和作为分子量调整剂的40Nml氢气在聚合开始以前一起加入系统之中，然后进行聚合。连续将乙烯气体送入反应器，使反应器内部的压力恒定保持在5Kg/cm²，在70℃2小时内完成聚合。得到的粉末状超高分子量乙烯/辛烷-1是178克，固有粘度[η]（135℃，在萘烷中）是10.66dl/g，由红外摄谱仪测定辛烯-1的含量是每1000个碳原子中有0.5个辛烯-1分子。

（超高分子量乙烯/辛烯-1共聚物的拉伸和定向制件的形态和物理特性）

用例1中所述的同样方法制备乙烯和辛烯-1共聚物，用以制成的拉伸和定向细丝束的拉伸特性示于表3。

表3

试样	旦尼尔  拉伸比  强度  弹性模量  延伸率  定向程度／细丝         （GPa)   (GPa)     (%)      (F)
		试样－2	1000/100  16.0   2.3    65        5.40    0.978

超高分子量乙烯/辛烯-1共聚物的拉伸和定向细丝（试样-2）的固有结晶熔融峰出现在132.1℃，Tp和Tp₁的熔融热和整个结晶熔融热之比分别是97.7%和5.0%。试样-2的蠕变阻力（抗蠕变力）特性是CR₉₀：2.0%，ε：9.50×10^-6秒^-1。在170℃热滞5分钟以后，弹性模量保持率是108.2%，强度保持率是102.1%。另外，试样-2的物理性质是：细丝断裂所必需的功是10.1Kgm/g，密度是0.971g/cm²，介电常数是2.2，损耗角正切值是0.031%，脉冲击穿电压是185Kv/mm。

根据本发明的牵引绳索用超高分子量乙烯/辛烯-1共聚物的拉伸和定向细丝制成，制造方法与例1相同，所得到的绳索的形态和物理特性示于表4。

表4

试样	芯子  外层  单位  断裂  断裂  使之断裂所需的直径  壁厚  重量  强度  延伸率  能    量（mm)  (mm)  (g/m)  (Ton)  (%)  (Kg·m/g)
		试样－2A	4.0     0.5     12    2.0    6.3    5.20

例3

由具有在135℃萘烷中测得的[η]＝7.42dl/g的固有粘度的超高分子量聚乙烯（均聚物）20份（按重量计）和具有熔点是69℃和分子量是490的石蜡80份（按重量计）组成的粉末状混合物用例1中所述的同样方法熔纺并且拉伸，以得到拉伸和定向的细丝。这样得到的拉伸和定向细丝束的拉伸特性示于表5。

表5

试样	旦尼尔  拉伸比  强度  弹性模量  延伸率  定向程度／细丝         （GPa)   (GPa)     (%)      (F)
		试样－3	1000/100  23.1   2.5    90        4.10    0.980

超高分子量聚乙烯的拉伸和定向细丝（试样-3）的固有结晶熔融峰是135.1℃，Tp熔融热与整个结晶熔融热之比是8.8%，而较高温度侧Tp₁的熔融热与整个结晶熔融热之比小于1%，蠕变阻力（抗蠕变力）特性：CR₉₀＝11.9%，ε＝1.07×10^-3秒^-1。在170℃热滞5分钟以后，弹性模量保持率是80.4%，强度保持率是78.2%。另外，试样-3的物理特性是：细丝断裂所必需的功是10.2Kg.m/g，密度是0.985g/cm³，介电常数2.3，损耗角正切值是0.030%，脉冲击穿电压是182KV/mm。

本发明的牵引绳索用超高分子量聚乙烯的拉伸和定向细丝（试样-3）制成，制造的方法同例1，所得到的绳索的形态和物理特性示于表6。

表6

试样	芯子  外层  单位  断裂  断裂  使之断裂所需的直径  壁厚  重量  强度  延伸率  能    量（mm)  (mm)  (g/m)  (Ton)  (%)  (Kg·m/g)
		试样－3A	4.0     0.5     13    1.9    4.7    3.51

对照例1

用Kebler    29（杜邦公司的芳族聚酰胺纤维）的8400旦尼尔拉伸细丝作为芯子代替例1中所述的芯子制成牵引绳索，这样得到的绳索的形态和物理特性示于表7。

表7

试样	芯子  外层  单位  断裂  断裂  使之断裂所需的直径  壁厚  重量  强度  延伸率  能    量（mm)  (mm)  (g/m)  (Ton)  (%)  (Kg·m/g)
		试样－4A	3.8     0.5     12    1.9    3.6    2.80

Claims (6)

1、一种具有包住芯子部件的外层部件的双层结构的牵引(牵拉)绳索，其中所述的芯子部件由超高分子量聚烯烃的分子定向成形制件组成，所述的外层部件由编织物组成。

2、根据权利要求1所述的牵引（牵拉）绳索，其特征在于，所述的超高分子量聚烯烃是超高分子量乙烯和具有从3到20个碳原子的至少一种x-烯烃的共聚物。

3、根据权利要求2所述的牵引（牵拉）绳索，其特征在于所述的乙烯和至少一种x-烯烃的共聚物平均来说所述共聚物的每1000个碳原子包含共聚x-烯烃从0.1到20摩尔和具有至少5dl/g的固有粘度。

4、根据权利要求1所述的牵引（牵拉）绳索，其特征在于，所述的构成芯子部件的分子定向成形制件由超高分子量聚烯烃的排齐的拉伸细丝束组成。

5、根据权利要求1所述的牵引（牵拉）绳索，其特征在于，所述构成芯子部件的分子定向成形制件由超高分子量聚烯烃的拉伸细丝编织物制成。

6、根据权利要求1所述的牵引（牵拉）绳索，其特征在于，所述外层部件由纺成纱线的编织物制成。

Images