CN113260746A - 聚乙烯复丝交织纱线及其制造方法 - Google Patents

Abstract

在本发明中公开了一种聚乙烯复丝交织纱线及其制造方法，其中聚乙烯复丝交织纱线具有赋予聚乙烯复丝纱线的充分的缠结性，因此能够生产具有高耐切割性和所需的穿着舒适度的防护产品，并且还展现出所需的可织性。

Description

聚乙烯复丝交织纱线及其制造方法

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年12月28日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2018-0171614号和于2019年12月24日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2019-0174354号的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

本发明涉及一种聚乙烯复丝交织纱线及其制造方法。更具体地，本发明涉及一种具有优异的可织性并且能够制造具有高韧性和高耐切割性的防护产品的聚乙烯复丝交织纱线及其制造方法。

背景技术

在各行业中使用锋利的切削工具的人以及诸如警察和军事人员的在安全领域中的人总是有受伤的风险。应提供诸如手套或衣服的防护产品来使受伤风险降到最低。

防护产品需要具有耐切割性以充分保护人体免受诸如刀或锋利的切削工具的武器的伤害。

为了提供高耐切割性，在防护产品的制造中使用了高韧性的聚乙烯纱线。例如，可以单独使用高韧性的乙烯纱线来进行制造，或者缆线可以由高韧性的聚乙烯纱线和其他类型的纱线一起形成，然后用于制造。

超高分子量聚乙烯(以下称为“UHMWPE”)纱线是一种高韧性的聚乙烯纱线，通常是由重均分子量为600000g/mol以上的线性聚乙烯形成的纱线，并且由于UHMWPE的高熔体粘度而只能通过凝胶纺丝法生产。例如，通过在催化剂的存在下在有机溶剂中使乙烯聚合，并对溶液纺丝并淬火以形成纤维凝胶，并拉伸纤维凝胶以形成具有高韧性和高模量的聚乙烯纱线，来制备UHMWPE溶液。然而，由于该凝胶纺丝法需要使用有机溶剂，因此不仅产生环境问题，而且需要巨大的成本来回收有机溶剂。

另外，通常为具有20000至600000g/mol的重均分子量的线性聚乙烯的高密度聚乙烯与UHMWPE相比具有相对较低的熔体粘度，因此可以进行熔融纺丝(melt spinning)。由此，可以解决凝胶纺丝法中不可避免的环境问题和高成本问题。然而，为具有20000至600000g/mol的重均分子量的线性聚乙烯的高密度聚乙烯与UHMWPE相比具有相对较低的分子量，因此高密度聚乙烯纱线的韧性不可避免地低于UHMWPE纱线的韧性。

因此，已经试图提高高密度聚乙烯纱线的韧性，结果是，即使使用通过熔融纺丝制造的聚乙烯纱线，也可以制造具有令人满意的耐切割性的防护产品。

同时，由于由聚乙烯形成的细丝不仅具有光滑的表面，而且具有引起细丝之间的排斥力的静电表面性质，所以细丝之间的内聚强度通常较低。因此，必须进行交织工序(interlacing process)以增加聚乙烯细丝之间的内聚强度。

然而，目前开发的用于制造防护产品的高密度聚乙烯纱线仍不能提供足够的缠结。在此，高压气流可以改变细丝的形状，使它们缠结在一起。然而，存在这样的问题：传统的高密度聚乙烯纱线本身难以变形，并且即使细丝由于高压气流而瞬间缠结，缠结也很脆弱并且缠结迅速释放。

总之，现有的仅为了提高韧性开发的高密度聚乙烯纱线能够为防护产品提供令人满意的耐切割性，但是不能提供足够的缠结，因此构成纱线的细丝之间的内聚强度不可避免地较低。其结果是，在编织防护产品的织物的过程中和/或在与其他类型的纱线并线的过程中，一些细丝由于摩擦而被切断，因此经常发生起毛(fluffing)的问题(即，纱线的可织性低)。这种起毛的发生不仅导致织物生产率的降低和生产成本的增加，而且还导致防护产品的质量下降。

发明内容

技术问题

因此，本发明涉及一种高韧性的聚乙烯复丝交织纱线及其制造方法，其能够防止由于如上所述的相关技术的局限性和缺点引起的问题。

在本发明中，提供一种聚乙烯复丝交织纱线，该聚乙烯复丝交织纱线具有优异的可织性，并且能够通过使起毛的发生最小化来制造具有高耐切割性和优异的贴合性的防护产品。

在本发明中，还提供一种制造具有优异的可织性并且能够通过使起毛的发生最小化来制造具有高耐切割性和优异的贴合性的防护产品的聚乙烯复丝交织纱线的方法。

除了上面提到的本发明的观点之外，下面将描述本发明的其他特征和优点，或者本发明所属领域的普通技术人员将根据这些描述清楚地理解本发明。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供一种聚乙烯复丝交织纱线，该聚乙烯复丝交织纱线包括重均分子量为90000g/mol至300000g/mol、韧度为12g/d至20g/d并且缠结度为10nodes/m(节点/米)以上的细丝。

聚乙烯复丝交织纱线的缠结度可以为20nodes/m至40nodes/m。

聚乙烯复丝交织纱线的缠结度可以为30nodes/m至40nodes/m。

聚乙烯复丝交织纱线的初始模量(initial modulus)可以为100g/d至300g/d。

聚乙烯复丝交织纱线的伸长率(elongation)可以为6％至10％。

聚乙烯复丝交织纱线可以具有大于5且小于等于9的多分散指数(PDI：polydispersity index)。

聚乙烯复丝交织纱线可以包括40根至500根细丝，其中每根细丝的纤度为1旦尼尔至3旦尼尔，并且聚乙烯复丝交织纱线的总纤度为100旦尼尔至1000旦尼尔。

根据本发明的另一个方面，提供一种聚乙烯复丝交织纱线的制造方法，包括以下步骤：通过熔融多分散指数(PDI)大于5且小于等于9并且熔融指数(MI：melt index)(190℃下的MI)为0.3g/10min至3g/10min的聚乙烯切片，获得聚乙烯熔体；通过具有多个喷嘴孔的喷丝器挤出聚乙烯熔体；将聚乙烯熔体从喷嘴孔中排出时形成的多根细丝淬火；通过聚集多根淬火的细丝而形成复丝纱线；以11倍至23倍的总拉伸比拉伸复丝纱线，然后进行热定型；使拉伸的复丝纱线交织；以及卷绕交织的复丝纱线。

交织步骤可以在15psi至100psi的气压下进行。

拉伸步骤可以使用多个导丝辊(godet roller)以4级以上的多级拉伸进行，并且可以将0％至10％的松弛度施加到拉伸的复丝纱线。松弛度通过下式1计算：

[式1]

R(％)＝[(V_max-V_w)/V_max]×100

在式1中，R是松弛度，V_max是导丝辊的线速度中的最高线速度，V_w是卷绕速度。

拉伸步骤可以以4级以上且20级以下的多级拉伸进行。

可以在交织步骤和卷绕步骤的期间将0.1至0.5g/d的张力施加于复丝纱线。

可以通过多个导丝辊进行复丝纱线的热定型。

可以将多个导丝辊设定为40℃至140℃的温度，将多个导丝辊中的第一个导丝辊的温度可以为40℃至80℃，多个导丝辊中的最后一个导丝辊的温度可以为110℃至140℃，并且除第一个导丝辊和最后一个导丝辊之外的每个导丝辊的温度可以等于或高于前面的导丝辊的温度。

如上所述的本发明的一般描述仅用于说明或描述本发明，而不限制本发明的范围。

有益效果

尽管本发明的聚乙烯复丝交织纱线通过熔融纺丝制造，但是其具有高韧性，从而能够制造具有优异的耐切割性的防护产品。

此外，根据本发明，可以为聚乙烯复丝纱线提供足够的缠结，从而可以提高细丝之间的内聚强度。因此，可以防止或最小化在编织防护产品的织物的过程中和/或在与其他类型的纱线并线的过程中一些细丝由于摩擦而被切断时出现的起毛问题。当使用这种具有高可织性的聚乙烯纱线制造防护产品时，可以改善最终产品的质量并提高其生产率。

附图说明

附图旨在帮助理解本发明，附图构成本发明的一部分，示出了本发明的实施例，并且与本发明的详细说明一起描述本发明的原理。

图1示意性地示出了用于制造根据本发明的实施例的聚乙烯复丝交织纱线的设备。

具体实施方式

在下文中，将更详细地描述根据本发明的示例性实施例的聚乙烯复丝交织纱线及其制造方法。

术语仅用于指代特定实施例，而不意图限制本发明，除非另外明确地表示。

本发明的单数表述可以包括复数表述，除非它们在上下文中被不同地表述。

本发明的术语“包括”、“包含”等用于指定某些特征、区域、整数、步骤、操作、元件和/或部件，并且不排除存在或添加其他某些特征、区域、整数、步骤、操作、元件和/或部件。

根据本发明的实施例，可以提供一种聚乙烯复丝交织纱线，该聚乙烯复丝交织纱线包括重均分子量为90000至300000g/mol、韧度为12至20g/d并且缠结度为10nodes/m以上的细丝。

本发明涉及一种用于防护产品的聚乙烯复丝交织纱线及其制造方法，所述聚乙烯复丝交织纱线能够在细丝纱线的制造过程中优化缠结度并赋予优异的韧性，以防止由于起毛的发生导致的内聚强度的降低并且改善现有细丝纱线的可织性。

根据本发明的方法，在拉伸和并线过程中起毛的发生频率与现有技术相比显著降低，从而可以提供用于具有高耐切割性和优异的贴合性的防护产品的织物的聚乙烯复丝交织纱线。因此，在本发明中，可以通过改善纱线的可织性来降低生产率和生产成本。

具体地，本发明的聚乙烯复丝交织纱线可以包括一定数量的细丝束，并且这些细丝束以10nodes/m以上的缠结度交织，从而对细丝赋予内聚强度。此时，可以根据ASTMD4724(2011年)(用针刺法的无卷绕细丝纱线的缠结的标准测试方法)使用兰精公司的RAPID-500重新卷绕聚乙烯复丝交织纱线的同时测量缠结度。

也就是说，聚乙烯复丝交织纱线的缠结度可以为10nodes/m以上，更优选为20至40nodes/m，甚至更优选为30至40nodes/m。

如上所述，由于由聚乙烯形成的细丝不仅具有光滑的表面，而且还具有引起细丝之间的排斥力的静电表面性质，因此缠结度小于10nodes/m，细丝之间缺乏内聚强度。因此，在编织防护产品的织物的过程中和/或在与其他类型的纱线并线的过程中，一些细丝由于摩擦而被切断，发生起毛。这种起毛的发生不仅导致织物生产率的降低和生产成本的增加，而且还导致防护产品的质量下降。

另一方面，为了形成缠结度超过40nodes/m的复丝交织纱线，应在交织过程中对复丝施加过度高压的空气。在此过程中，存在切断细丝并引起起毛的高风险。

另外，根据本发明的实施例的在要求高耐切割性和/或高韧性的产品(例如防护产品)的制造中使用并且通过熔融纺丝生产的本发明的聚乙烯复丝交织纱线具有90000至300000g/mol的重均分子量(Mw)。优选地，聚乙烯复丝交织纱线可以具有90000至250000g/mol的重均分子量(Mw)。

在本发明中，重均分子量(Mw)是指通过GPC法测量并利用聚苯乙烯校准的重均分子量。在通过GPC法测量用聚苯乙烯校准的重均分子量的过程中，可以使用已知的分析仪、诸如折射率检测器的检测器和分析柱。可以应用常规的温度条件、溶剂和流速。例如，可以在160℃的温度下使用三氯苯(TCB)溶剂以1mL/min的流速进行。

另外，期望聚乙烯复丝交织纱线满足所有的以下物理性质：12至20g/d的韧度，100至300g/d的初始模量，6％至10％的伸长率，大于5且小于等于9的多分散指数(PDI)，以满足10nodes/m以上的缠结度的同时提高防护产品的质量。

作为优选示例，聚乙烯复丝交织纱线的韧度可以为13至20g/d，伸长率可以为7％至10％。

另外，聚乙烯复丝交织纱线的初始模量优选为100至250g/d，最优选为120至240g/d或150至235g/d。

另外，如果韧度超过20g/d，初始模量超过300g/d，或伸长率小于6％，则在使用聚乙烯复丝交织纱线制造织物的过程中可能产生对织机的损害。另外，生产的织物过硬，这使得防护产品的穿戴者感到不适。特别地，如果初始模量超过300g/d或伸长率小于6％，则难以改变细丝的形状，使得难以对复丝纱线赋予10nodes/m以上的缠结度。

相反，如果韧度小于12g/d，初始模量小于100g/d，或伸长率超过10％，连续使用由这种聚乙烯复丝交织纱线制成的织物，导致在织物上起球(pills)，甚至织物破损。

然而，如果聚乙烯复丝交织纱线满足上述韧度和初始模量，但不满足10nodes/m以上的缠结度，则在织造纱线的织物的过程中和/或在与其他类型的纱线并线的过程中，一些细丝由于摩擦而被切断，发生起毛。另外，通过根据以下描述调节拉伸步骤和交织步骤的配置，聚乙烯复丝交织纱线的诸如韧度和缠结度的物理性质可以在优选范围内。

本发明的聚乙烯复丝交织纱线包括40至500根细丝。每根细丝的纤度为1至3旦尼尔，并且聚乙烯复丝交织纱线的总纤度为100至1000旦尼尔。

如上所述，如果聚乙烯复丝交织纱线的物理性质不满足所有的上述配置，则在使用细丝交织纱线的并线过程中，起毛的发生频率增加，从而降低织物制造中的可加工性。另外，织物产品的外观不好，并且在使用时，容易引起起球，使得难以获得具有期望形状的产品。

具体地，当聚乙烯复丝交织纱线同时满足在上述范围内的初始模量和缠结度时，可以通过减少拉伸期间起毛的发生频率来改善产品织物的贴合性。

根据本发明的另一个实施例，可以提供一种聚乙烯复丝交织纱线的制造方法，包括以下步骤：通过熔融多分散指数(PDI)大于5且小于等于9并且熔融指数(190℃下的MI)为0.3至3g/10min的聚乙烯切片来获得聚乙烯熔体；通过具有多个喷嘴孔的喷丝器挤出聚乙烯熔体；将聚乙烯熔体从喷嘴孔中排出时形成的多根细丝淬火；通过收集多根淬火的细丝形成复丝纱线；以11至23倍的总拉伸比拉伸复丝纱线，然后进行热定型；使拉伸的复丝纱线交织；以及卷绕交织的复丝纱线。

在本发明中，当使用具有在特定范围内的多分散指数和熔融指数的聚乙烯切片时，在拉伸步骤中总拉伸比被具体地调节至11至23倍。另外，在本发明中，调节拉伸步骤中的级数和交织步骤中的气压能够提供聚乙烯复丝交织纱线的10nodes/m以上的缠结度。因此，本发明能够提供可以减少起毛的发生并改善织物的可织性和生产率的缠结度。此外，本发明的特征在于，满足能够提供缠结度的特性同时能够在使用细丝编织纱线时防止变形和对织机的损害的韧度、初始模量和伸长率的范围。

在下文中，将参考图1详细描述根据本发明的实施例的聚乙烯复丝交织纱线的制造方法。

首先，通过将切片形式的聚乙烯注入到挤出机(100)进行熔融中来获得聚乙烯熔体。

在本发明的方法中用作原料的聚乙烯(以下称为“聚乙烯切片”)具有0.3至3g/10min的熔融指数(MI)。在本发明中，聚乙烯切片的熔融指数在190℃下测量。

如果聚乙烯切片的熔融指数(MI)小于0.3g/10min，则由于聚乙烯熔体的高粘度和低流动性而难以确保挤出机(100)中的适当的流动性，这会导致纺丝装置上的过载。因此，不能适当地进行过程控制，并且难以确保纱线特性的均匀性。另一方面，如果聚乙烯切片的熔融指数(MI)超过3g/10min，则聚乙烯熔体在挤出机(100)中的流动性相对良好，但是由于聚乙烯的低分子量而难以获得具有12g/d以上的高韧度的纱线。

聚乙烯切片可以具有90000g/mol以上的重均分子量(Mw)。如果重均分子量(Mw)小于90000g/mol，则最终获得的纱线难以具有12g/d以上的韧度。

另一方面，如果通常与熔融指数(MI)成反比的重均分子量(Mw)太大，则由于高熔体粘度导致过大负载施加于纺丝装置，并且过程控制被不当地进行，使得难以确保纱线的优异物理性质。因此，聚乙烯切片的重均分子量(Mw)的上限优选为320000，其略高于目标分子量(即，聚乙烯纱线的重均分子量，其在本发明中为90000至300000g/mol)的上限，因为在纺丝过程中聚乙烯的热分解可能引起分子量的一定程度降低。

本发明的聚乙烯切片具有大于5且小于等于9的多分散指数(PDI)。多分散指数(PDI)是重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)之比(Mw/Mn)，也被称为分子量分布指数(MWD)。

公开了通过熔融纺丝高密度聚乙烯(HDPE)制造的高韧性的聚乙烯纱线的几乎所有的现有技术，例如韩国专利第10-0943592号(以下称为“现有技术1”)、韩国专利公开第10-2014-0075842号(以下称为“现有技术2”)等，公开了聚乙烯应该具有4.0以下(现有技术1：参见“摘要”)或甚至2.5以下(现有技术2：参见[0034]和[0035]段)的多分散指数(PDI)，以使聚乙烯纱线具有高韧性。

然而，当使用如现有技术中公开的具有低多分散指数(PDI)的聚乙烯切片制造纱线时，虽然容易实现高韧性，但是由于过高的初始模量(例如，现有技术1的聚乙烯纱线具有500cN/dtex(＝约567g/d)以上的初始模量)和过低的伸长率而不能将足够的缠结性赋予纱线。

如果初始模量超过300g/d或伸长率小于6％，则即使喷射高压空气以赋予缠结，也很难改变细丝的形状并使它们缠结。并且，即使细丝被瞬间缠结，缠结也很弱并且迅速被释放，使得难以将10nodes/m以上的缠结度赋予聚乙烯纱线。具体地，当为了强制赋予缠结而过度增加气压时，可能发生起球或细丝的断裂。

根据本发明，已经发现聚乙烯纱线的初始模量和伸长率主要受用作原料的聚乙烯切片的多分散指数(PDI)影响。另外，已经发现，为了使聚乙烯纱线具有300g/d以下的初始模量和6％以上的伸长率，聚乙烯切片应该具有大于5的多分散指数(PDI)。

然而，如果聚乙烯切片的多分散指数(PDI)太高(即，如果包含太多低分子量聚乙烯)，则难以制造具有12g/d以上的高韧度的聚乙烯纱线。因此，考虑到在纺丝过程中多分散指数可能降低的事实，聚乙烯切片的多分散指数(PDI)的上限优选为9，其略高于目标多分散指数(即，聚乙烯纱线的多分散指数，其在本发明中大于5且小于等于8)的上限。

可选地，为了防止在纺丝工序和拉伸工序中细丝的断裂，可以将氟基聚合物添加到聚乙烯熔体中。添加氟基聚合物的方法可以包括：(i)将包含聚乙烯和氟基聚合物的母料(master batch)与聚乙烯切片一起注入到挤出机(100)中，然后将它们熔融在一起的方法；(ii)将聚乙烯切片注入到挤出机(100)的同时，将氟基聚合物通过侧供应器注入到挤出机(100)中，然后将它们熔融在一起的方法；等。

添加到聚乙烯熔体中的氟基聚合物例如可以是四氟乙烯共聚物。氟基聚合物可以以使得最终制造的纱线中包含50至2500ppm的氟的量添加到聚乙烯熔体中。

聚乙烯熔体通过挤出机(100)中的螺杆被传送至具有多个喷嘴孔的喷丝器(200)，然后通过喷嘴孔被挤出。喷丝器(200)的喷嘴孔的数量可以根据DPF(每根细丝的旦尼尔)和要制造的纱线的总纤度来确定。根据本发明的实施例，为了制造具有1至3的DPF和100至1000旦尼尔的总纤度的纱线，喷丝器(200)可以具有40至500个喷嘴孔。

挤出机(100)中的熔融过程和通过喷丝器(200)的挤出过程在150至315℃下进行，优选在250至315℃下进行，更优选在280至310℃下进行。即，优选地将挤出机(100)和喷丝器(200)保持在150至315℃，优选地保持在250至315℃，更优选地保持在280至310℃。根据本发明的实施例，聚乙烯切片从输入到挤出机(100)移动直至通过喷丝器(200)的喷嘴孔排出的空间被分成多个空间，并且针对每个划分的空间控制温度。例如，在150至315℃，优选地250至315℃，更优选地280至310℃的温度范围内，每个划分的空间的温度可以被控制为使处于后端的划分的空间的温度等于或高于处于前端的划分的空间的温度。

如果纺丝温度低于150℃，则聚乙烯切片不会均匀地熔融，因此可能难以进行纺丝。另一方面，如果纺丝温度超过315℃，则可能引起聚乙烯的热分解，因此可能难以获得高韧性。

L/D是喷丝器(200)中孔的长度(L)与孔的直径(D)之比，可以为3至40。如果L/D小于3，则在熔体挤出过程中发生离模膨胀(die swell)，并且难以控制聚乙烯的弹性行为，导致可纺性差。如果L/D超过40，则因压力下降引起的不均匀放电可能与由于通过喷丝器(200)的聚乙烯熔体的颈缩而引起的细丝断裂一起发生。

当聚乙烯熔体从喷丝器(200)的喷嘴孔排出时，由于纺丝温度和室温之间的差异，聚乙烯熔体开始固化，从而形成多根半固化的细丝(11)。在本发明中，半固化的细丝和完全固化的细丝这两者统称为“细丝”。

多根细丝(11)通过在淬火区域(300)中淬火而完全固化。可以通过空气淬火来进行细丝(11)的淬火。例如，可以使用0.2至1.0m/sec的冷却空气在15至40℃下进行细丝(11)的淬火。如果淬火温度低于15℃，则由于过冷，伸长率可能不充足，因此在随后的拉伸过程中可能发生细丝的断裂。如果淬火温度超过40℃，则由于不均匀的固化，导致细丝(11)之间的纤度的偏差增大，并且在拉伸过程中可能会发生细丝的断裂。

随后，淬火和完全固化的细丝(11)被聚集区域(400)聚集以形成一根复丝纱线(10)。

如图1所示，在形成复丝纱线(10)之前，可以进一步进行使用油辊(OR)或喷油嘴将油剂涂布到细丝(11)上的上油工序。可以在MO(计量上油(Metered Oiling))方法中进行油剂的涂布。

可选地，当将细丝(11)聚集以形成复丝纱线(10)时，可以同时进行上油工序。可替代地，可以在拉伸工序的过程中和/或即将进行卷绕工序之前进一步执行附加的上油工序。

随后，以11至23倍，更优选地14至20倍的总拉伸比拉伸复丝纱线(10)。

如果总拉伸比为11倍以下，则可能难以提高聚乙烯复丝交织纱线的缠结度。即，尽管使用了多分散指数(PDI)超过5的聚乙烯切片，但是为了使最终的聚乙烯复丝交织纱线具有12g/d以上的韧度，更优选13g/d以上的韧度，应该以11倍以上的总拉伸比拉伸复丝纱线(10)。然而，如果拉伸比过低，则最终的聚乙烯细丝交织纱线可能具有12g/d以上的韧度，但初始模量超过300g/d。因此，即使在喷射高压空气以赋予缠结的情况下，也非常难以改变细丝的形状并使它们缠结。并且，即使细丝被瞬间缠结，缠结也很弱并且迅速被释放，导致起毛的发生频率增加。另外，如果总拉伸比超过23倍，则细丝(11)断裂的发生风险增加。

如图1所示，可以通过不卷绕复丝纱线(10)并将复丝纱线(10)直接传送到待拉伸的拉伸区域(500)的直接纺丝(DSD)工序来制造本发明的聚乙烯复丝交织纱线。

可替代地，复丝纱线(10)可以作为未拉伸纱线卷绕一次，然后可以将未拉伸纱线重新卷绕并拉伸。即，可以通过首先制备未拉伸纱线然后拉伸未拉伸纱线的两步法来制造本发明的聚乙烯复丝交织纱线。

具体地，无论是采用直接纺丝(DSD)工序还是采用两步法，都需要精确控制拉伸工序，以使以11倍至23倍的高的总拉伸比拉伸复丝纱线(10)时细丝(11)的断裂的风险最小化。

根据本发明的实施例，为了精确控制拉伸工序，可以通过包括多个导丝辊(GR1...GRn)的多级拉伸区域(500)对复丝纱线(10)进行多级拉伸。即，可以通过能够精确地控制拉伸条件的充足数量的导丝辊(GR1...GRn)对复丝纱线(10)进行多级拉伸。

根据实施例，使用多个导丝辊的拉伸步骤优选地以4级或更多级的多级拉伸进行。最优选地，拉伸步骤可以使用多个导丝辊以4级以上且20级以下的多级拉伸进行。如果以4级以下进行多级拉伸，则在导丝辊的每个部分(GR1和GR2...GRn-1和GRn)中发生快速拉伸，导致起毛的发生频率增加以及细丝纱线的制造过程中初始模量的增加，因此织物可能变得过硬。另外，如果以20级以上进行多级拉伸，则存在细丝纱线与导丝辊之间的摩擦增加导致细丝的损害和断裂的问题。

另外，即使使用多分散指数(PDI)大于5且小于等于9并且熔融指数(MI)为0.3至3g/10min(在190℃下)的聚乙烯切片，当不满足根据本发明的方法的11倍至23倍的高的总拉伸比、或者级数时，缠结度也可能降低。即，即使聚乙烯复丝交织纱线表现出一定水平的韧度、初始模量和伸长率，缠结度也低至10nodes/m以下。因此，具有在拉伸期间起毛的发生频率增加使得并线工序困难的问题。因此，可以看出，当以11倍至23倍的高的总拉伸比进行拉伸时，应该调节级数以进行精确控制，以使细丝断裂的风险最小化。

根据本发明的实施例，可以通过将拉伸区域(500)的导丝辊(GR1...GRn)的温度适当地设定在40至140℃，更优选地60至130℃，甚至更优选地70至120℃的范围内，使用导丝辊(GR1...GRn)同时进行复丝纱线(10)的多级拉伸和热定型。

例如，多个导丝辊(GR1...GRn)中的第一个导丝辊(GR1)的温度可以为40℃至80℃，最后一个导丝辊(GRn)的温度可以为110℃至140℃。可以将除了第一个导丝辊和最后一个导丝辊(GR1，GRn)之外的每个导丝辊的温度设定为等于或高于前面的导丝辊的温度。可以将最后一个导丝辊(GRn)的温度设定为等于或高于前面的导丝辊的温度，但是也可以设定为比前面的导丝辊的温度稍低的温度。

随后，以11倍至23倍的总拉伸比拉伸的复丝纱线(10)通过交织装置(600)交织，然后围绕卷绕机(700)被卷绕。

如上所述，由于根据本发明的纺丝并拉伸的复丝纱线(10)具有300g/d以下的相对较低的初始模量和6％以上的相对较高的伸长率，因此可以通过交织工序赋予10nodes/m以上，优选地20至40nodes/m，更优选地30至40nodes/m的缠结度。

在交织工序过程中施加到复丝纱线(10)的气压可以为15至100psi。优选地，气压可以为30至80psi或50至70psi。

如果气压小于15psi，则难以赋予10nodes/m以上的缠结度。另一方面，如果将超过100psi的过高的气压施加到复丝纱线(10)，则具有细丝断裂并引起起毛的高风险。

假设在交织工序期间施加到复丝纱线(10)的气压是相同的，则可以通过施加到复丝纱线(10)的松弛度(relax)和/或张力来进一步调节缠结度。

根据本发明的实施例，为了赋予10nodes/m以上，更优选地20至40nodes/m，最优选地30至40nodes/m的缠结度，将0至10％的松弛度施加到拉伸的复丝纱线(10)。松弛度由下式1计算：

[式1]

R(％)＝[(V_max-V_w)/V_max]×100

在式1中，R是松弛度(％)，V_max是导丝辊的线速度中的最高线速度(mpm)，V_w是卷绕速度(mpm)。

另外，根据本发明的实施例，在交织步骤和卷绕步骤期间，将0.1至0.5g/d的张力施加到复丝纱线(10)。

通过将0％以上的松弛度和0.5g/d以下的张力施加于复丝纱线(10)，可以将更高的缠结度赋予复丝纱线(10)。然而，大于10％的松弛度或小于0.1g/d的张力使聚乙烯复丝交织纱线的生产率下降。

如上制备的本发明的高韧性的聚乙烯复丝交织纱线不仅可以在防护产品的制造中使用，还可以在要求优异的耐切割性和/或高韧性的其他应用的制造中使用，例如在绳索、钓鱼线、渔网、帐篷、帐篷材料、体育用品等以及日常生活中使用的诸如床上用品和衣服的生活用品的制造中使用。

在下文中，将通过具体示例详细描述本发明。然而，以下示例仅用于帮助理解本发明，并且本发明的范围不应受到它们的限制。

示例1

使用图1所示的设备制造包括200根细丝的聚乙烯复丝交织纱线，其中聚乙烯复丝交织纱线的总纤度为400旦尼尔。

具体地，将重均分子量(Mw)为200000g/mol、熔融指数(在190℃下的MI)为1g/10min、多分散指数(Mw/Mn：PDI)为7.5的聚乙烯切片添加到挤出机(100)，并进行熔融。聚乙烯熔体通过具有200个喷嘴孔的喷丝器(200)被挤出。

从喷丝器(200)的喷嘴孔排出的同时形成的细丝(11)在淬火区域(300)中被淬火，然后通过聚集区域(400)被聚集成复丝纱线(10)。

随后，在拉伸单元(500)中通过设定在70至115℃下的多个导丝辊(后级的导丝辊被设定在比前一级的导丝辊的温度高的温度下)以16倍的总拉伸比拉伸复丝纱线，然后进行热定型。

具体地，使用7个导丝辊以7级进行拉伸步骤。

随后，拉伸的复丝纱线在交织装置(600)中以60psi的气压被交织，然后围绕卷绕机(700)被卷绕。卷绕张力为0.5g/d。

示例2

以与示例1相同的方式制备聚乙烯复丝交织纱线，不同之处在于，将由下式1表示的1％的松弛度施加到拉伸的复丝纱线。

[式1]

R(％)＝[(V_max-V_w)/V_max]×100

在式1中，R是松弛度，V_max是导丝辊的线速度中的最高线速度，V_w是卷绕速度。

示例3

以与示例1相同的方式制备聚乙烯复丝交织纱线，不同之处在于，卷绕张力为0.16g/d。

示例4

以与示例3相同的方式制备聚乙烯复丝交织纱线，不同之处在于，将3％的松弛度施加到拉伸的复丝纱线。

示例5

以与示例1相同的方式制备聚乙烯复丝交织纱线，不同之处在于，使用了重均分子量(Mw)为170000g/mol、熔融指数(在190℃下的MI)为1g/10min、多分散指数(Mw/Mn：PDI)为7.5的聚乙烯切片，并且卷绕张力为0.35g/d。

示例6

以与示例1相同的方式制备聚乙烯复丝交织纱线，不同之处在于，使用5个导丝辊以11倍的总拉伸比以5级进行拉伸步骤，然后进行热定型，并且卷绕张力为0.35g/d。

示例7

以与示例1相同的方式制备聚乙烯复丝交织纱线，不同之处在于，使用14个导丝辊以23倍的总拉伸比以14级进行拉伸步骤，然后进行热定型，并且卷绕张力为0.35g/d。

比较例1

以与示例1相同的方式制备聚乙烯复丝交织纱线，不同之处在于，使用了重均分子量(Mw)为200000g/mol、熔融指数(在190℃下的MI)为1g/10min、多分散指数(Mw/Mn：PDI)为4.5的聚乙烯切片。

比较例2

以与比较例1相同的方式制备聚乙烯复丝交织纱线，不同之处在于，将3％的松弛度施加于拉伸的复丝纱线，并且卷绕张力为0.35g/d。

比较例3

以与示例2相同的方式制备聚乙烯复丝交织纱线，不同之处在于，使用2个导丝辊以6倍的总拉伸比以2级进行拉伸步骤，然后进行热定型，并且卷绕张力为0.35g/d。

比较例4

以与示例2相同的方式制备聚乙烯复丝交织纱线，不同之处在于，使用3个导丝辊以8倍的总拉伸比以3级进行拉伸步骤，然后进行热定型，并且卷绕张力为0.35g/d。

比较例5

以与示例2相同的方式制备聚乙烯复丝交织纱线，不同之处在于，使用3个导丝辊以16倍的总拉伸比以3级进行拉伸步骤，然后进行热定型，并且卷绕张力为0.35g/d。

比较例6

以与示例2相同的方式制备聚乙烯复丝交织纱线，不同之处在于，使用14个导丝辊以25倍的总拉伸比以14级进行拉伸步骤，然后进行热定型，并且卷绕张力为0.35g/d。

比较例7

以与示例2相同的方式制备聚乙烯复丝交织纱线，不同之处在于，在150psi的气压下进行交织工序。

比较例8

以与示例2相同的方式制备聚乙烯复丝交织纱线，不同之处在于，在10psi的气压下进行交织工序。

[实验例]

通过以下方法测量在示例和比较例中制备的聚乙烯复丝交织纱线的韧度、初始模量、伸长率、重均分子量(Mw)、多分散指数(Mw/Mn：PDI)和缠结度，并且结果示于下面的表1和表2中。

*韧度(g/d)，初始模量(g/d)，伸长率(％)

根据ASTM D885，使用由英斯特朗工程公司(Instron Engineering Corp)(马萨诸塞州，坎顿)制造的万能拉伸试验机，获得聚乙烯复丝交织纱线的应变-应力曲线。样品长250mm，拉伸速度为300mm/min，初始载荷设定为0.05g/d。从断裂点处的应力和伸长率获得韧度(g/d)和伸长率(％)，并且从提供曲线原点附近的最大梯度的切线获得初始模量(g/d)。在对每根交织的纱线测量五次之后，计算平均值。

*重均分子量(Mw，g/mol)，多分散指数(PDI)

在将聚乙烯复丝交织纱线完全溶解在以下溶剂中之后，通过以下凝胶渗透色谱法(GPC)测量重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)和多分散指数(Mw/Mn：PDI)。

-分析仪：PL-GPC 220系统

-柱：2×PLGEL MIXED-B(7.5×300mm)

-柱温：160℃

-溶剂：三氯苯(TCB)+0.04wt％二丁基羟基甲苯(BHT，用0.1％CaCl₂干燥后)

-溶解条件：160℃，1至4小时，测量溶解后通过玻璃过滤器(0.7μm)的溶液

-喷射器、检测器的温度：160℃

-检测器：RI检测器

-流速：1.0ml/min

-注射量：200μl

-标准样品：聚苯乙烯

*缠结度(nodes/m)

根据ASTM D4724(2011年)(用针刺法的无卷绕细丝纱线的缠结的标准测试方法)，使用兰精公司的RAPID-500重复卷绕聚乙烯复丝交织纱线时测量缠结度。当将要测量的交织纱线的纤度(此处为400旦尼尔)被输入至装置时，将与该纤度相对应的规定载荷(此处约为29g)施加到交织的纱线的同时测量交织的纱线的缠结度。

【表1】

【表2】

参考表1和表2，可以看出，总拉伸比被调节在11倍至23倍的范围内并且使用导丝辊的多级拉伸被调节为4级以上且20级以下的示例1至7与比较例相比，具有优异的韧性的同时展现出10nodes/m以上的缠结度，从而可以提供能够减少拉伸期间中起毛的发生的聚乙烯复丝交织纱线。另外，由于交织期间中的气压也被调节在特定范围内，因此示例能够提供可减少起毛发生的交织纱线。另外，在使用具有7.5的PDI的聚乙烯切片制造复丝交织纱线的示例的情况下，可以看出，不仅施加了1％的松弛度的示例2和施加了3％的松弛度的示例4的交织纱线，而且没有施加松弛度的示例1、3和4的交织纱线，具有10nodes/m以上的高缠结度。

另一方面，在使用具有4.5的PDI的聚乙烯切片制造复丝交织纱线的比较例的情况下，可以看出，施加了3％的松弛度和0.35g/d的卷绕张力的比较例2与比较例1一样，也具有小于10nodes/m的低缠结度。另外，在比较例1和2的情况下，尽管在拉伸期间中起毛的发生不频繁，但是初始模量高并且缠结度低，导致可织性变差并且织物变硬的问题。

另外，由于比较例3和4以6倍和8倍的拉伸比以3级以下进行拉伸工序，所以即使它们具有与本发明相似的韧性，也不能提供充足的缠结，因此初始模量也很高，并且在并线工序中起毛严重发生，导致织物中的产品缺陷。在比较例5至6中，拉伸的类型和总拉伸比不在本发明的范围内，因此由于细丝的断裂而无法生产纱线。由于交织工序中过高或过低的气压，比较例7至8表现出6nodes/m以下的低缠结度，其结果，不仅拉伸期间中起毛发生的频率增加，而且并线期间中起毛的发生也增加。

【附图标记的说明】

100：挤出机

200：喷丝器

300：淬火区域

400：聚集区域

500：拉伸区域

600：交织装置

700：卷绕机

Claims (14)

1.一种聚乙烯复丝交织纱线，包括重均分子量为90000g/mol至300000g/mol、韧度为12g/d至20g/d并且缠结度为10nodes/m以上的细丝。

2.根据权利要求1所述的聚乙烯复丝交织纱线，其中，所述聚乙烯复丝交织纱线的缠结度为20nodes/m至40nodes/m。

3.根据权利要求1所述的聚乙烯复丝交织纱线，其中，所述聚乙烯复丝交织纱线的缠结度为30nodes/m至40nodes/m。

4.根据权利要求1所述的聚乙烯复丝交织纱线，其中，所述聚乙烯复丝交织纱线的初始模量为100g/d至300g/d。

5.根据权利要求1所述的聚乙烯复丝交织纱线，其中，所述聚乙烯复丝交织纱线的伸长率为6％至10％。

6.根据权利要求1所述的聚乙烯复丝交织纱线，其中，所述聚乙烯复丝交织纱线的多分散指数即PDI大于5且小于等于9。

7.根据权利要求1所述的聚乙烯复丝交织纱线，包括40根至500根细丝，其中每根细丝的纤度为1旦尼尔至3旦尼尔，并且所述聚乙烯复丝交织纱线的总纤度为100旦尼尔至1000旦尼尔。

8.一种根据权利要求1所述的聚乙烯复丝交织纱线的制造方法，包括以下步骤：

通过熔融多分散指数即PDI大于5且小于等于9并且熔融指数即190℃下的MI为0.3g/10min至3g/10min的聚乙烯切片，获得聚乙烯熔体；

通过具有多个喷嘴孔的喷丝器挤出所述聚乙烯熔体；

将从所述喷嘴孔中排出所述聚乙烯熔体时形成的多根细丝淬火；

通过聚集淬火的所述多根细丝而形成复丝纱线；

以11倍至23倍的总拉伸比拉伸所述复丝纱线，然后进行热定型；

使拉伸的所述复丝纱线交织；以及

卷绕交织的所述复丝纱线。

9.根据权利要求8所述的聚乙烯复丝交织纱线的制造方法，其中，在15psi至100psi的气压下进行交织步骤。

10.根据权利要求8所述的聚乙烯复丝交织纱线的制造方法，其中，

使用多个导丝辊以4级以上的多级拉伸进行拉伸步骤，并且

将0％至10％的松弛度施加到拉伸的所述复丝纱线，所述松弛度通过下式1计算：

[式1]

R(％)＝[(V_max-V_w)/V_max]×100

在式1中，R是松弛度，V_max是导丝辊的线速度中的最高线速度，V_w是卷绕速度。

11.根据权利要求8所述的聚乙烯复丝交织纱线的制造方法，其中，以4级以上且20级以下的多级拉伸进行拉伸步骤。

12.根据权利要求8所述的聚乙烯复丝交织纱线的制造方法，其中，在交织步骤和卷绕步骤期间，将0.1g/d至0.5g/d的张力施加于所述复丝纱线。

13.根据权利要求8所述的聚乙烯复丝交织纱线的制造方法，其中，通过多个导丝辊进行所述复丝纱线的所述热定型。

14.根据权利要求13所述的聚乙烯复丝交织纱线的制造方法，其中，

所述多个导丝辊被设定为40℃至140℃的温度，

所述多个导丝辊中的第一个导丝辊的温度为40℃至80℃，

所述多个导丝辊中的最后一个导丝辊的温度为110℃至140℃，并且

除第一个所述导丝辊和最后一个所述导丝辊之外的每个导丝辊的温度等于或高于前面的所述导丝辊的温度。

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