CN116249804A - 后加工性得到改善的聚乙烯纱线及包含其的布料 - Google Patents

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CN116249804A CN202280006643.XA CN202280006643A CN116249804A CN 116249804 A CN116249804 A CN 116249804A CN 202280006643 A CN202280006643 A CN 202280006643A CN 116249804 A CN116249804 A CN 116249804A
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Abstract

本发明涉及一种后加工性得到改善的聚乙烯纱线,具体涉及即便在如高温等恶劣的环境下也能够保持优秀的机械物性,因此,诸如染色、涂布等后加工性得到改善的聚乙烯纱线。本发明的聚乙烯纱线能够在高温环境下保持规定水平以上的强度,因此,后加工性优秀。

Description

后加工性得到改善的聚乙烯纱线及包含其的布料
技术领域
本发明涉及一种后加工性得到改善的聚乙烯纱线及包含其的布料。
背景技术
聚乙烯树脂价格低廉,并且耐化学性、产品加工性优秀,因此,越来越多地用作工程塑料、膜纤维以及无纺布。在纤维领域中,被制成单丝及复丝,在服装、工业等中的用途正在扩大。尤其是,根据最新的纤维动态,要求高强度及高弹性模量的高功能性聚乙烯纤维正受到越来越多的关注。
在美国专利第4,228,118号中,使用数均分子量为20,000以上且重均分子量为125,000以下的聚乙烯树脂,在220~335℃的纺丝温度下,在以30m/min的最小纺丝速度卷绕之后,拉伸20倍以上,从而制造出10~20g/d的纤维。然而,这种方法在聚乙烯纤维的商业制造中,基于喷孔数及纺丝拉伸方法的纺丝速度低,因此,产量受限,并且当生产数十至数百个复丝时,难以生产均匀度及纺丝操作性优秀的聚乙烯纤维。
通常,聚乙烯纤维因高强度、轻量性以及耐化学性等固有的特性,除了安全用品、皮革以及生活用品以外,还能够用于多种用途。然而,与熔点较高的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维或聚酰胺纤维等相比,聚乙烯纤维因熔点低而存在在高温下物性容易降低的问题,因此,具有可能的后加工工序的条件受限的缺点。迫切需要解决这种问题以制造即便在较高温度下进行后加工也能够保持机械物性的聚乙烯纱线。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于,提供一种聚乙烯纱线,其即便在高温环境下也能够保持机械物性以改善后加工性。
另外,提供一种布料,其包含后加工性得到改善的聚乙烯纱线,因此,机械物性优秀。
技术方案
本发明的聚乙烯纱线的根据ASTM D1238测得的熔融指数(MI)为0.3~3g/10min,根据ASTM D885,在120℃下经30分钟的热处理之后测得的强度(B)与在常温下测得的强度(A)之比(B/A)为85%以上,并且,在50℃下经30分钟的热处理之后测得的强度(C)与所述在常温下测得的强度(A)之比(C/A)为90%以上。
在本发明的一实施例的聚乙烯纱线中,聚乙烯纱线的结晶度可以是60%~85%。
在本发明的一实施例的聚乙烯纱线中,聚乙烯纱线的通过利用CuKα射线的X射线衍射图案来测得的在与纤维轴平行的方向(002面)上的结晶尺寸可以是
Figure BDA0004146413550000021
以上,在与纤维轴垂直的方向(110面)上的结晶尺寸可以是/>
Figure BDA0004146413550000022
以上。
在本发明的一实施例的聚乙烯纱线中,聚乙烯纱线的熔融温度可以是130~140℃。
在本发明的一实施例的聚乙烯纱线中,聚乙烯纱线的密度可以是0.93~0.97g/cm3
在本发明的一实施例的聚乙烯纱线中,聚乙烯纱线的干热收缩率可以是2.5%以上。
在本发明的一实施例的聚乙烯纱线中,聚乙烯纱线的根据ASTM D2256测得的强度可以是1~20g/d。
在本发明的一实施例的聚乙烯纱线中,聚乙烯纱线的根据ASTM D2256测得的剪切伸长率可以是20%以下。
本发明的布料包含上述的聚乙烯纱线。
在本发明的一实施例的布料中,所述布料的耐磨度(cycles)可以是500以上。
有益效果
本发明的聚乙烯纱线能够在高温环境下保持规定水平以上的强度,因此,后加工性优秀。
另外,本发明的布料包含后加工性优秀的聚乙烯纱线,因此,能够保持聚乙烯特有的优秀的机械物性,并且能够应用于安全用品、休闲用品、生活用品或凉感材料等多种领域。
附图说明
图1是测量本发明的一实施例的聚乙烯纱线的强度的示意图。
具体实施方式
以下,参照本发明的附图对本发明的一优选实施例进行详细说明。在对本发明进行说明时,省略对于相关公知功能或构成的具体说明,以免混淆本发明的要点。
后述的具体例或实施例仅为一个用于对本发明进行详细说明的参照,本发明不限于此,而是能够实现为多种形态。
在本发明中,除非另作定义,否则所有的技术术语以及科学术语就均具有本领域技术人员常规理解的含义。本发明的说明中使用的术语仅用于有效地记载特定的实施例,而不旨在限制本发明。
另外,除非在文中另作特别指示,否则说明书中使用的单数形态就可表示包括复数形态。
另外,当某个部分“包括”某个构成要素时,除非有特别相反的记载,否则就不是排除其他的构成要素,而是表示可进一步包括其他的构成要素。
以下,未另作特别说明而使用的单位以重量为基准,作为一例,%或比的单位是重量%或重量份。
本发明的发明人关注到聚乙烯纱线不仅具有高强度、轻量性以及耐化学性等固有的特性,而且通过高结晶性而具备优秀的凉感特性,但由于熔点低而对高温较为脆弱,从而十分难以实施后加工工序。由此,进行深入研究,发现随着聚乙烯纱线满足特定的熔融指数及强度的条件,即便经过后加工也能够保持高结晶性并保持机械物性,从而完成了本发明。
在本说明书中,聚乙烯纱线是指以聚乙烯切片为原料并通过纺丝及拉伸等工序制成的单丝及复丝。作为一例,聚乙烯纱线可包含40~500个纤度分别为1~3旦的长丝,并且总纤度可以是100~1,000旦。
本发明的聚乙烯纱线的根据ASTM D1238在190℃、2.16kg下测得的熔融指数(meltindex;MI,@190℃)为0.3~3g/10min,根据ASTM D885,在120℃下经30分钟的热处理之后测得的强度(B)与在常温下测得的强度(A)之比(B/A)为85%以上,并且,在50℃下经30分钟的热处理之后测得的强度(C)与所述在常温下测得的强度(A)之比(C/A)为90%以上。
具体地,在120℃下经30分钟的热处理之后测得的强度(B)与所述在常温下测得的强度(A)之比(B/A)可以是87%以上,优选为90%以上。另外,在50℃下经30分钟的热处理之后测得的强度(C)与在常温下测得的强度(A)之比(C/A)可以是92%以上,优选为95%以上。
另外,熔融指数(MI)可优选为0.4~3g/mol,更优选为0.7~3g/mol。
满足这样的强度比和熔融指数的聚乙烯纱线即便长时间暴露在高温下,物性也几乎不会降低,因此,具有有利于梭织、捻线等后加工的优点。
另外,聚乙烯纱线的多分散指数(Polydispersity Index;PDI)可以是1~20,具体为3~15,更具体为5~10,此时,重均分子量(Mw)可以是600,000g/mol以下,具体为80,000~500,000g/mol,更具体为200,000~400,000g/mol。具有上述范围的多分散指数及重均分子量的聚乙烯纱线在熔融挤出纱线时,熔体的流动性良好、防止热分解的发生、在进行拉伸时不会发生断丝等工艺性得到确保,从而能够制造物性均匀的纱线,并且能够提供耐久性优秀的纱线。此时,数均分子量只要是能够相对于上述的重均分子量满足上述的PDI值即可。
另外,聚乙烯纱线的结晶度可以是60%~90%,更优选为60%~85%,更加优选为65%~85%,但不限于此。所述聚乙烯纱线的结晶度可在利用X射线衍射分析仪进行结晶性分析时导出。在结晶度满足上述范围的范围内,热量通过被称为“声子(phonon)”的晶格振动(lattice vibration)沿聚乙烯的通过共价键连接的分子链方向快速扩散和散发,从而可具备优秀的导热性。
另外,聚乙烯纱线可满足通过利用CuKα射线的X射线衍射图案来测得的在与纤维轴平行的方向(002面)上的结晶尺寸为
Figure BDA0004146413550000041
以上,在与纤维轴垂直的方向(110面)上的结晶尺寸为/>
Figure BDA0004146413550000042
以上。具体地,在与纤维轴平行的方向上的结晶尺寸可以是/>
Figure BDA0004146413550000043
更具体为/>
Figure BDA0004146413550000044
另外,在与纤维轴垂直的方向上的结晶尺寸可以是/>
Figure BDA0004146413550000051
优选为/>
Figure BDA0004146413550000052
但不限于此。只是,在上述范围内,聚乙烯纱线能够表现出高强度和低收缩性特征,并且不仅满足优秀的耐热强度,而且吸热率得以提高,从而能够提高凉感性。
另外,聚乙烯纱线可满足熔融温度为130~140℃。具体地,可以是138~140℃,但不限于此。只是,满足上述熔融温度的纱线即便在较高的温度下也能够保持机械物性。
另外,所述聚乙烯纱线的密度可以是0.93~0.97g/cm3,具体为0.941~0.965g/cm3。满足上述密度的聚乙烯纱线即便长时间暴露在高温下,也能够保持机械物性,并且对于热量的抵抗性得以提高,从而能够降低收缩率。
具体地,聚乙烯纱线的干热收缩率可以是1.5%~3.5%,具体为2%~3%,或2.5%~3%。
并且,聚乙烯纱线的根据ASTM D2256测得的强度可以是1~25g/d。可优选为1~20g/d,更优选为7~20g/d。满足上述强度的聚乙烯纱线的柔韧性较高,从而能够具有优秀的织造性,因此,能够在后续经梭织或针织而制成布料时,得到品质更加优秀的布料。
以下,对本发明的聚乙烯纱线的制造方法进行详细说明。本发明的聚乙烯纱线只要满足PDI、强度比、强度等上述多种物性的范围,其制造方法就不受限,以下对一实施方式进行说明。
可包括如下步骤:
首先,使聚乙烯切片(chip)熔融以得到聚乙烯熔体;
通过具有多个喷孔的喷丝头对所述聚乙烯熔体进行纺丝;
对于由所述聚乙烯熔体从所述多个喷孔吐出时形成的多个长丝进行冷却并以5倍~20倍的总拉伸比进行拉伸和热定型;以及
将经拉伸和热定型的所述复丝卷绕。
对各个步骤进行详细说明,首先,将切片(chip)形态的聚乙烯投入挤出机(extruder)中并使其熔融,从而得到聚乙烯熔体。
所述聚乙烯切片的多分散指数(PDI)可以是大于5且小于9,优选为5.5~8。另外,熔融指数(Melt Index;MI)可以是0.3~3g/10min,优选为0.4~3g/mol,更优选为0.7~3g/mol。另外,重均分子量(Mw)可以是600,000g/mol以下,更具体为80,000~600,000g/mol,优选为100,000~500,000g/mol,更优选为200,000~400,000g/mol。
熔融的聚乙烯通过所述挤出机内的螺杆经过喷丝头搬运,并通过形成于所述喷丝头的多个孔挤出。所述喷丝头的多个孔的数量可根据待制造的纱线的单丝纤度(DenierPer Filament;DPF)及纤度而决定。例如,当制造总纤度为75旦的纱线时,所述喷丝头可具有20~75个孔,当制造总纤度为450旦的纱线时,所述喷丝头可具有90~450个孔,优选为100~400个孔。
在所述挤出机内实施的熔融工序以及通过喷丝头实施的挤出工序可根据聚乙烯切片的熔融指数而变更应用,具体地,例如可在150~315℃下实施,优选在220~300℃下实施,更优选在250~290℃下实施。即,挤出机和喷丝头可保持150~315℃,优选保持220~300℃,更优选保持250~290℃。
当所述纺丝温度低于150℃时,低纺丝温度会导致聚乙烯无法均匀地熔融,从而难以进行纺丝,并且在喷嘴内产生过大的剪切应力,从而产生熔体破裂(melt fracture)现象加重的问题。相反地,当纺丝温度高于315℃时,会加速聚乙烯的热分解,从而难以表现出目标水平的物性。所述喷丝头的孔长(L)与孔径(D)之比L/D可以是3~40。当L/D小于3时,在进行熔融挤出时,会发生出模膨胀(Die Swell)现象,并且难以控制聚乙烯的弹性行为,从而导致纺丝性不佳,而当L/D大于40时,经过喷丝头的熔融聚乙烯的颈缩(necking)现象会导致断丝,并且会因压力下降而发生吐出不均匀的现象。
在熔融的聚乙烯从喷丝头的多个孔吐出时,聚乙烯因纺丝温度与室温之间的差异而开始固化,并形成多个半固化状态的长丝。在本说明书中,半固化状态的长丝和完全固化的长丝均统称为“长丝”。
所述多个长丝在冷却部(或者,“冷激区(quenching zone)”)中被冷却从而完全固化。所述多个长丝的冷却可通过空冷方式进行。
在所述冷却部中进行的所述多个长丝的冷却可优选利用风速为0.2~1m/sec的冷却风以15~40℃进行冷却。当所述冷却的温度低于15℃时,过冷却会导致伸长率不足,从而可能在拉伸过程中发生断丝,当所述冷却的温度高于40℃时,不均匀的固化会导致多个长丝之间的纤度偏差增大,从而可能在拉伸过程中发生断丝。
另外,当在冷却部中进行冷却时,可实施多级冷却以更加均匀地进行结晶化。
更具体地,所述冷却部可分为两个以上的区间。例如,当由三个冷却区间构成时,可优选设计成从第一冷却部到第三冷却部温度逐渐降低。具体地,例如,第一冷却部可被设置成40~80℃,第二冷却部可被设置成30~50℃,第三冷却部可被设置成15~30℃。
另外,可将第一冷却部中的风速设置得最高,从而制造出表面更加光滑的纤维。具体地,第一冷却部可利用风速为0.8~1m/sec的冷却风以40~80℃进行冷却,第二冷却部可利用风速为0.4~0.6m/sec的冷却风以30~50℃进行冷却,第三冷却部可利用风速为0.2~0.5m/sec的冷却风以15~30℃进行冷却,按照这样的条件进行调整,从而能够制造出结晶度更高且表面更加光滑的纱线。
接下来,利用集束机将上述经冷却和完全固化的多个长丝集束以形成复丝。
本发明的聚乙烯纱线可通过直接纺丝拉伸(DSD)工艺制成。即,所述复丝可在直接被传递到包括多个导丝辊部的多级拉伸部并以5倍~20倍,优选为8~15倍的总拉伸比进行多级拉伸之后被卷绕机卷绕。
作为一例,所述利用多个导丝辊的拉伸步骤优选通过2级以上的多级拉伸进行。优选地,所述拉伸步骤可利用多个导丝辊,以2~20级的多级拉伸进行。当所述多级拉伸小于2级时,会在多个导丝辊的各个区间发生急剧的拉伸,导致在制造长丝时产生毛羽的频率增加,并且初始弹性模量增加,从而导致布料过于硬挺。另外,当所述多级拉伸以20级以上进行时,长丝与导丝辊之间的摩擦增加,从而会发生长丝损伤以及断丝。
另外,即便使用多分散指数(Polydispersity Index;PDI)为5~10以及熔融指数(Melt Index;MI)为在190℃下为0.3~3g/10min的聚乙烯切片,当不满足本发明的方法的拉伸比、拉伸温度及级数的条件时,也无法满足目标物性。例如,在进行所述拉伸时,最大拉伸温度可以是100~150℃,当拉伸温度低于100℃时,传递到纱线的热量不足,导致拉伸效率降低,从而严重发生拉伸断丝,当高于150℃时,长丝会发生熔化,从而导致纱线的强度降低。总拉伸比可以是5倍~20倍,并且可实施2级以上的多级拉伸。所述最大拉伸温度是指拉伸区间中的最高的温度,所述总拉伸比是指经最后一次拉伸之后的纤维相对于拉伸之前的纤维的最终拉伸比。
例如,所述多级拉伸可利用多个导丝辊,以2级以上,更具体为4~20级的多级拉伸进行。所述多个导丝辊(GR1…GRn)中的第一个导丝辊(GR1)的温度可以是50~80℃,最后一个导丝辊(GRn)的温度可以是100~150℃。除了所述第一个导丝辊部和最后一个导丝辊部(GR1、GRn)以外的各个导丝辊的温度可被设置成等于或高于其前一个导丝辊的温度。所述最后一个导丝辊部(GRn)的温度可被设置成等于或高于前一个导丝辊部的温度,但是也可被设置成略小于前一个导丝辊部的温度。
另外,在进行多级拉伸时,可在最后一个拉伸区间提供1%~5%的收缩拉伸(松弛),从而提供耐久性更加优秀的纱线。
更具体地,例如,所述多级拉伸可总共由四级导丝辊部实施,并且可被设置成所述第一导丝辊部在50~80℃下拉伸2~4倍,第二导丝辊部在70~100℃下拉伸3~10倍,第三导丝辊部在80~110℃下拉伸1.1~3倍,第四导丝辊部在100~150℃下收缩拉伸(松弛)1%~5%。所述第一导丝辊部至第四导丝辊部可分别由多个导丝辊构成。具体地,例如,可由两个以上,更具体为2~10个导丝辊构成。
作为替代方案,也可以先卷绕所述复丝作为未拉伸丝之后,对所述未拉伸丝进行拉伸,从而制造出本发明的聚乙烯纱线。即,本发明的聚乙烯纱线也可以先通过对聚乙烯进行熔融纺丝以制造未拉伸丝之后对所述未拉伸丝进行拉伸的两步骤工艺制成。
当在拉伸工序中应用的总拉伸比小于5时,纤维取向度低,因而聚乙烯纱线无法具有60%以上的结晶度,并且难以表达强度。
相反地,当所述总拉伸比大于20倍时,可能会发生断丝,并且最终得到的聚乙烯纱线的强度不适当,因此,不仅所述聚乙烯纱线的织造性不佳,而且由此制造的布料过于硬挺,会使用户感到不适。
当确定用于决定本发明的熔融纺丝的纺丝速度的第一个导丝辊部(GR1)的线速度时,能够以在所述多级拉伸部中向所述复丝应用5~20倍,优选为8~15倍的总拉伸比的方式适当地确定其余多个导丝辊部的线速度。
通过所述多级拉伸部同时进行所述复丝的多级拉伸和热定型,并且经多级拉伸的复丝被卷绕机卷绕,从而完成本发明的聚乙烯纱线。
即便在高温下应用以上述方式制造的本发明的聚乙烯纱线,也是强度保持率高,并且表现出低收缩性,耐热强度保持性出色,因此,能够用于需要后加工工序的物品。例如,可用作通常的服装的材料。
本发明的布料包含上述的聚乙烯纱线,包含后加工性得到改善的纱线,因此即便经过诸如针织及梭织等布料制造工序,也能够保持高强度、低收缩性、凉感性以及耐热强度等聚乙烯特有的优秀的机械物性,因此,能够应用于安全用品、休闲用品、生活用品或凉感材料等多种领域。
另外,包含后加工性得到改善的纱线,因此,由此制造的布料在进行染色或涂布等后加工时,也能够保持机械物性。
具体地,本发明的布料的根据ASTM D3884标准测得的耐磨度(cycles)可以是500以上,优选为530~700。
本发明的布料可单独使用上述的聚乙烯纱线,也可进一步包含异质纱线以进一步提供其他的功能性,而基于同时具备后加工性和凉感性的观点,优选单独使用所述聚乙烯纱线。
以下,基于实施例及比较例对本发明进行更详细的说明。只是,后述的实施例及比较例仅为用于对本发明进行更加详细说明的示例,本发明不限于后述的实施例及比较例。
聚乙烯纱线的物性采用如下方式测得。
<熔融指数>
根据ASTM D1238进行测量,将测量温度设为190℃,将砝码重量设为2.16kg,测量了10分钟内的流量。
<重均分子量(Mw)(g/mol)及多分散指数(PDI)>
在将聚乙烯纱线完全溶解于溶剂中之后,利用后述的凝胶渗透色谱(GPC),分别求得了所述聚乙烯纱线的重均分子量(Mw)和多分散指数(Mw/Mn;PDI)。
-分析仪器:东曹(Tosoh)公司HLC-8321GPC/HT
-柱:PLgel guard(7.5×50mm)+2×PLgel mixed-B(7.5×50mm)
-柱温:160℃
-溶剂:三氯苯(TCB)+0.04wt%的二丁基羟基甲苯(BHT)
(在用0.1%的CaCl2进行干燥之后(after drying with 0.1%CaCl2))
-注射器(Injector)、测量仪(Detector)温度:160℃
-测量仪(Detector):折射率测量仪(RT Detector)
-流速:1.0mL/min
-注入量:300mL
-试样浓度:1.5mg/mL
-标准试样:聚苯乙烯
<强度(g/d)、初始弹性模量(g/d)以及伸长率(%)>
根据ASTM D2256方法,利用英斯特朗公司(Instron Engineering Corp.,Canton,Mass)的万能拉力测试仪得到了聚乙烯纱线的变形-应力曲线。样品的长度为250mm,拉伸速度为300mm/min,初始载荷(load)设置为0.05g/d。从断裂点处的应力和拉伸长度求出强度(g/d)和伸长率(%),并且从所述曲线的在原点附近具有最大斜率的切线求出初始弹性模量(g/d)。对每个纱线进行五次测量并计算其平均值。
<测量强度>
根据ASTM D885方法,利用英斯特朗公司(Instron Engineering Corp.,Canton,Mass)的万能拉力测试仪对聚乙烯纱线的强度(g/d)进行了测量。样品的长度为250mm,拉伸速度为300mm/min,初始载荷(load)设置为0.05g/d。
如图1所示,切割聚乙烯纱线以得到长度为250mm以上的样品200,之后,使样品通过两端开放的圆柱形玻璃管100,再将样品的两端固定在玻璃管的两端。
此时,使样品不被施加荷重。之后,使用热风循环环形加热炉在实验温度(50℃,120℃)下加热30分钟,再对纱线样品的强度进行了测量。之后,从加热炉中取出样品并逐渐冷却至常温(20±5℃),再对纱线样品的强度进行了测量。总共重复测量五次强度之后求出其平均值。
然后,利用下式计算强度比。
式:
强度比(%)=(高温下聚乙烯纱线的强度(B或C))/(常温下聚乙烯纱线的强度(A))×100
在所述式中,高温为实验温度,具体地,可以是50℃或120℃。
<纱线的结晶度>
利用XRD仪器(X-ray Diffractomer)[制造商:帕纳科(PANalytical)公司,型号:EMPYREAN],对聚乙烯纱线的结晶度进行了测量。具体地,将聚乙烯纱线切割以准备长度为2.5cm的样品,在将所述样品固定于样品夹持器之后,在以下条件下进行了测量。
-光源(X-ray Source):Cu-Kα射线(radiation)
-电力(Power):45kV×25mA
-模式:连续扫描模式
-扫描角度范围(2Θ):10°~40°
-扫描速度:0.1°/sec
-计算结晶度
结晶度(%)=IC/(IA+IC)×100
在利用XRD进行扫描的所述2Θ的范围内,聚乙烯的结晶区域的分率为Ic,非晶区域的分率为IA。所述结晶度由聚乙烯的结晶区域的分率与结晶区域和非晶区域的分率之比表示。
<干热收缩率>
将试样在25℃、相对湿度为65%的恒温恒湿室中放置24小时。在无张力的状态下,以150℃×30分钟的条件进行热收缩,之后,将试样在25℃、相对湿度为65%的恒温恒湿室中放置24小时。表示出纱线的收缩前后的长度变化。
收缩率(%)一(Lo-L1)/Lo×100
Lo:将热收缩前的试样在25℃、相对湿度为65%的恒温恒湿室中放置24小时之后的试样的长度
L1:将热收缩后的试样在25℃、相对湿度为65%的恒温恒湿室中放置24小时之后的试样的长度
<评价耐磨度>
根据ASTM D3884标准对使用本发明的聚乙烯纱线针织而成的针织物的耐磨度进行了测量。评价仪器使用的是马丁代尔耐磨测试仪。此时,所使用的摩擦布为320Cw的砂纸,并且将负荷设为1,000g。
[实施例1]
制造了包含240个长丝并且总纤度为500旦的聚乙烯纱线。
具体地,将密度为0.962g/cm3、重均分子量(Mw)为340,000g/mol、多分散指数(PDI)为7.5以及熔融指数(在190℃下的MI)为1.8g/10min的聚乙烯切片投入挤出机中并使其熔融。熔融的聚乙烯通过具有240个孔的喷丝头挤出。喷丝头的孔长与孔径之比L/D为5。喷丝头的温度为270℃。
从喷丝头的多个喷孔吐出并形成的多个长丝向冷却部及拉伸部移动。所述冷却部和拉伸部分别由四个区间构成,并依次对复丝进行冷却及拉伸。在第一冷却部中以50℃进行冷却,在第二冷却部和第三冷却部中以45℃进行冷却,在第四冷却部中以40℃进行冷却。所述拉伸部总共由四级导丝辊部构成,各个导丝辊部由1~10个导丝辊构成。第一导丝辊部被设置成最高温度为80℃,第二导丝辊部被设置成最高温度为90℃,第三导丝辊部被设置成最高温度为95℃,第四导丝辊部被设置成最高温度为120℃,将拉伸比设置成在第一导丝辊部中拉伸2倍,在第二导丝辊部中拉伸3倍,在第三导丝辊部中拉伸1.4倍,在第四导丝辊部中与第三导丝辊部相比收缩拉伸(松弛)4%,从而以总共8倍的总拉伸比进行拉伸并进行热定型。
接下来,上述经拉伸的复丝被卷绕机卷绕。卷绕张力为0.8g/d。
测量被制造的纱线的物性并示于表1中。
另外,在常温下测量被制造的纱线的强度(A),在120℃下对制造的纱线进行30分钟的热处理之后测量强度(B)。
计算在120℃下经30分钟的热处理之后测得的强度(B)与在常温下测得的强度(A)之比(B/A)以及在50℃下经30分钟的热处理之后测得的强度(C)与在常温下测得的强度(A)之比(C/A)并示于表1中。
<制造布料>
使用上述制造的聚乙烯纱线进行针织以制造针织物。测量被制造的针织物布料的物性并示于表2中。
[实施例2至实施例3]
除了按照表1变更条件以外,以与实施例1相同的方式制造。
另外,测量以与实施例1相同的方式制造的布料的物性并示于表2中。
[实施例4]
除了在所述实施例1中,冷却部和拉伸部分别由两个区间构成,具体地,在第一冷却部中以50℃进行冷却,在第二冷却部中以40℃进行冷却,所述拉伸部总共由2级导丝辊部构成,第一导丝辊部被设置成最高温度为80℃,第二导丝辊部被设置成最高温度为120℃,将拉伸比设置成在第一导丝辊部中拉伸4.4倍,在第二导丝辊部中拉伸3倍,从而将总拉伸比调整为13倍以外,以与实施例1相同的方式制造纱线。
[实施例5]
除了在所述实施例1中,使用密度为0.961g/cm3、重均分子量(Mw)为340,000g/mol、多分散指数(PDI)为5.5以及熔融指数(在190℃下的MI)为1.7g/10min的聚乙烯切片,并且将总拉伸比调整为13倍以外,以与所述实施例1相同的方式制造纱线。
[实施例6]
除了在所述实施例1中,使用密度为0.961g/cm3、重均分子量(Mw)为340,000g/mol、多分散指数(PDI)为8以及熔融指数(MI at 190℃)为1.6g/10min的聚乙烯切片,并且将总拉伸比调整为13倍以外,以与所述实施例1相同的方式制造纱线。
[比较例1]
除了在所述实施例1中,使用密度为0.960g/cm3、重均分子量(Mw)为200,000g/mol、多分散指数(PDI)为7.5以及熔融指数(在190℃下的MI)为5g/10min的聚乙烯切片,并且将总拉伸比调整为11倍以外,以与所述实施例1相同的方式制造纱线。
另外,测量以与实施例1相同的方式制造的布料的物性并示于表2中。
表1:
Figure BDA0004146413550000141
表2:
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 比较例1
耐磨度(cycles) 550 610 690 510 665 670 210

Claims (10)

1.一种聚乙烯纱线,其特征在于,
根据ASTM D1238测得的熔融指数(MI)为0.3~3g/10min,
根据ASTM D885,在120℃下经30分钟的热处理之后测得的强度(B)与在常温下测得的强度(A)之比(B/A)为85%以上,并且,在50℃下经30分钟的热处理之后测得的强度(C)与所述在常温下测得的强度(A)之比(C/A)为90%以上。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯纱线,其特征在于,
所述聚乙烯纱线的结晶度为60%~85%。
3.根据权利要求1所述的聚乙烯纱线,其特征在于,
所述聚乙烯纱线的通过利用CuKa射线的X射线衍射图案来测得的在与纤维轴平行的方向(002面)上的结晶尺寸为
Figure FDA0004146413540000011
以上,在与纤维轴垂直的方向(110面)上的结晶尺寸为
Figure FDA0004146413540000012
以上。
4.根据权利要求1所述的聚乙烯纱线,其特征在于,
所述聚乙烯纱线的熔融温度为130~140℃。
5.根据权利要求1所述的聚乙烯纱线,其特征在于,
所述聚乙烯纱线的密度为0.93~0.97g/cm3
6.根据权利要求1所述的聚乙烯纱线,其特征在于,
所述聚乙烯纱线的干热收缩率为2.5%以上。
7.根据权利要求1所述的聚乙烯纱线,其特征在于,
所述聚乙烯纱线的根据ASTM D2256测得的强度为1~20g/d。
8.根据权利要求1所述的聚乙烯纱线,其特征在于,
所述聚乙烯纱线的根据ASTM D2256测得的剪切伸长率为20%以下。
9.一种布料,其特征在于,
包含如权利要求1至8中任一项所述的聚乙烯纱线。
10.根据权利要求9所述的布料,其特征在于,
所述布料的耐磨度为500以上。
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