NL1010413C1 - Hooggeoriënteerde polyolefinevezel. - Google Patents

Description

- 1 - HOOGGEORIËNTEERDE POLYOLEFINEVEZEL 5

De uitvinding heeft betrekking op een hooggeoriënteerde polyolefinevezel bevattende polyolefine met een intrinsieke viscositeit van 10 tenminste 5 dl/g, welke vezel een treksterkte van tenminste 26 cN/dtex en een trekmodulus van tenminste 700 cN/dtex heeft, een werkwijze ter vervaardiging daarvan en het gebruik in touwen of anti-ballistische vormdelen. Tevens heeft de uitvinding betrekking op 15 verbeterde touwen en anti-ballistische vormdelen.

De genoemde hooggeoriënteerde polyolefinevezels zijn bekend uit EP-A-0.205.960. De daar beschreven hooggeoriënteerde polyolefinevezels hebben een zeer hoge treksterkte en trekmodulus en een 20 lage kruipsnelheid waardoor ze bijzonder geschikt zijn voor toepassing in onder meer touwen en anti-ballistische vormdelen. De vezels worden bereid door een oplossing van een polyolefine te verspinnen tot een gelvezel, het oplosmiddel uit de vezel te extraheren en 25 de geëxtraheerde en gedroogde vezel in één of meer stappen te verstrekken.

Er bestaat evenwel een voortdurende behoefte de kwaliteit van dergelijke vezels verder te verbeteren, of althans om de eigenschappen van de 30 vezels zodanig te optimaliseren dat de kwaliteit van de produkten, zoals touwen en anti-ballistische vormdelen, gemaakt van deze vezels kan worden verbeterd. Het doel van de uitvinding is daarom het verschaffen van hooggeoriënteerde polyolefinevezels met verbeterde 35 eigenschappen in de genoemde toepassingen.

Λ - 2 -

Verrassenderwijze wordt dat doel bereikt doordat de vezel 0,05 - 5 gew.% van een oplosmiddel voor het polyolefine bevat (betrokken op het totaalgewicht van de vezel).

5 Gebleken is dat de vezels volgens de uitvinding uitermate geschikt zijn voor toepassing in anti-ballistische vormdelen doordat vormdelen op basis van deze vezels een hoge Specifieke Energie Absorptie (SEA) hebben, dat wil zeggen dat minder vezel en dus 10 minder gewicht nodig is om eenzelfde beschermingsnivo te bereiken. Ook is gebleken dat de vezels volgens de uitvinding geschikt zijn voor toepassing in touwen ondermeer doordat de compactheid beter is bij behoud van flexibiliteit en dat de sterkte van de touwen 15 verbetert.

De verbeterde kwaliteit van de vezels is met name verrassend omdat de aanwezigheid van een significante hoeveelheid oplosmiddel in de vezel tot nu toe als ongewenst werd beschouwd omdat het de 20 mechanische eigenschappen van de vezel verlaagt, in het bijzonder doordat de kruipsnelheid van de vezel hoger en de sterkte en modulus lager zijn. Ook is het verrassend dat oplosmiddelhoudende vezels een hogere anti-ballistische kwaliteit hebben dan "droge" vezels 25 met vergelijkbare sterkte en modulus omdat het oplosmiddel op zichzelf niet kan bijdragen tot het beschermingsnivo, terwijl het wel het oppervlaktegewicht verhoogt.

In de stand der techniek zijn vezels bekend 30 die oplosmiddel bevatten. Deze vezels zijn echter niet hooggeoriënteerd en ongeschikt voor de beoogde toepassingen omdat ze onvoldoende mechanische eigenschappen hebben. Binnen de context van deze aanvrage wordt onder hooggeoriënteerd verstaan dat de - 3 - vezel een trekmodulus heeft van tenminste 700 cN/dtex en een treksterkte van tenminste 26 cN/dtex (zoals bepaald volgens de hierna omschreven methode). De bekende oplosmiddelhoudende vezels zijn tussenproducten 5 in een proces waarin de vezel uit een oplossing wordt vervaardigd. Uit de beschrijving wordt duidelijk dat het oplosmiddel in het eindprodukt ongewenst is en dus nog moet worden verwijderd. Zo worden in US-A-5.213.745 optimale extractiemiddelen beschreven voor het 10 verwijderen van minerale olie als oplosmiddel uit een onverstrekte gelvezel. Deze publikatie beschrijft geen oplosmiddelhoudende hooggeoriënteerde polyolefinevezels. In EP-A-0.115.192 worden vezels beschreven met hoge oplosmiddelgehaltes en een lage 15 treksterkte en trekmodulus. Ook deze vezels zijn tussenprodukten en als zodanig ongeschikt voor gebruik in de genoemde toepassingen.

De treksterkte (sterkte) en de trekmodulus (modulus) zijn gedefinieerd en worden bepaald zoals 20 omschreven in ASTM D885M, gebruikmakend van een inspanlengte van de vezel van 500 mm, een treksnelheid van 50%/min en Instron 2714 klemmen. De vezel wordt voor de meting getwijnd met 31 toeren per meter. De modulus wordt uit de gemeten trek-rek curve bepaald als 25 de helling tussen 0,3 en 1% rek. Voor de berekening van de modulus en sterkte worden de gemeten trekkrachten gedeeld door de titer, zoals bepaald door weging van 10 meter vezel. Met kruip wordt hier en hierna bedoeld de verlenging in procenten ten opzichte van de 30 oorspronkelijke lengte na 5 uur belasting van 8,11 gr/dtex bij 50°C. De verlenging omvat ook de elastische rek.

Met vezel wordt bedoeld een eindeloos of semi-eindeloos object zoals monofilament, - 4 - multifilamentgaren, bandjes of stapelvezelgaren. De filamenten kunnen daarbij in principe een willekeurig gekozen doorsnedevorm en dikte hebben. Bij voorkeur is de filamenttiter ten hoogste 5, met meer voorkeur ten 5 hoogste 3 denier per filament. Het voordeel van een dergelijk lage filamenttiter is dat de vezel betere anti-ballistische eigenschappen heeft.

Uiteenlopende polyolefinen komen in aanmerking voor toepassing in de vezel volgens de 10 uitvinding. Als polyolefinen komen in het bijzonder in aanmerking homo- en co-polymeren van polyetheen en polypropeen. Verder kunnen de gebruikte polyolefinen kleine hoeveelheden van één of meer andere polymeren bevatten, in het bijzonder andere alkeen-1-polymeren.

15 Goede resultaten worden verkregen indien als polyolefine lineair polyetheen (PE) wordt gekozen.

Onder lineair polyetheen wordt hier verstaan polyetheen met minder dan 1 zijketen per 100 C-atomen en bij voorkeur met minder dan 1 zijketen per 300 C-atomen en 20 dat bovendien tot 5 mol.% van één of meer daarmee copolymeriseerbare andere alkenen kan bevatten zoals propeen, buteen, penteen, 4-methylpenteen of octeen. Naast het polyolefine en het oplosmiddel kan de vezel kleine hoeveelheden bevatten van de voor dergelijke 25 vezels gebruikelijke toeslagstoffen zoals anti-oxidanten, spinfinish, thermische stabilisatoren, kleurstoffen etc..

Bij voorkeur heeft de polyolefine vezel, in het bijzonder de polyetheenvezel, een intrinsieke 30 viscositeit (IV) van meer dan 5 dl/g. Polyolefinevezels met een dergelijke IV hebben door hun lange molecuulketens zeer goede mechanische eigenschappen zoals hoge treksterkte, modulus, energieabsorbtie bij breuk. Daarom ook is het polyolefine met nog meer - 5 - voorkeur een polyetheen met een IV van meer dan 10 dl/g. De IV wordt bepaald volgens voorschrift PTC-179 (Hercules Inc. Rev. Apr. 29, 1982) bij 135“C in decaline waarbij de oplostijd 16 uur is, de anti-5 oxidant DBPC is in een hoeveelheid van 2 gr/ltr oplossing en de viscositeit bij verschillende concentraties wordt geëxtrapoleerd naar concentratie nul.

In het licht van het verkrijgen van een 10 goede anti-ballistische werking is de treksterkte van de vezel tenminste 26 cN/dtex en de modulus tenminste 700 cN/dtex. Bij voorkeur is de modulus tenminste 880 cN/dtex, met meer voorkeur tenminste 1060 cN/dtex en met de meeste voorkeur tenminste 1235 cN/dtex. De 15 sterkte is bij voorkeur tenminste 31 cN/dtex, met meer voorkeur tenminste 33 cN/dtex en met de meeste voorkeur tenminste 35 cN/dtex. Verrassenderwijze werd gevonden dat de kruip van een dergelijk hooggeoriënteerde vezel bij relatief lage, maar toch voor het doel van de 20 uitvinding effectieve, oplosmiddelgehaltes slechts in zeer geringe mate nadelig beïnvloed wordt door het oplosmiddel. Bij voorkeur heeft de vezel volgens de uitvinding een treksterkte van tenminste 26 cN/dtex, een modulus van tenminste 700 cN/dtex, een 25 oplosmiddelgehalte van 0,05 - 2 gew.% en een kruip van ten hoogste 20%, met meer voorkeur ten hoogste 15%/h, met nog voorkeur ten hoogste 10%/h en met de meeste voorkeur ten hoogste 5%. Een dergelijk lage kruip is met name gunstig voor toepassing in touwen. Bij gebruik 30 van co-polymeer met meer dan 2 korte zijtakjes per 1000 koolstof atomen kan de kruip verder verlaagd worden.

Bij voorkeur is daarbij de kruip ten hoogste 10% en met meer voorkeur ten hoogste 5%.

- 6 -

Met oplosmiddel wordt hier en hierna bedoeld een stof die het betreffende polyolefine kan oplossen. Geschikte oplosmiddelen voor polyolefinen zijn aan de vakman bekend. Zij kunnen bijvoorbeeld 5 worden gekozen uit het 'Polymer Handbook' van J.

Brandrup en E.H.Immergut, third edition, hoofdstuk VII, pagina's 379 - 402. Bij voorkeur wordt een oplosmiddel gebruikt met een chi-parameter voor het gebruikte polyolefine, in het bijzonder polyetheen, kleiner dan 10 0,5, met meer voorkeur kleiner dan 0,45, met nog meer voorkeur kleiner dan 0,4 en met de meeste voorkeur kleiner dan 0,35. Chi-parameters van oplosmiddelen zijn gegeven in Handbook of sol. parameters and other cohesion parameters 2e uitg. Allan Barton, P386. Het 15 voordeel hiervan is dat, bij eenzelfde oplosmiddel-gehalte, de kwaliteitsverbetering groter kan zijn, mutatis mutandis, dat er minder oplosmiddel nodig is om eenzelfde verbetering in anti-ballistische eigenschappen te verkrijgen. Voorbeelden van geschikte 20 oplosmiddelen voor polyolefine, in het bijzonder voor polyetheen zijn, afzonderlijk of in combinatie met elkaar,: decaline, tetraline, tolueen, lagere n-alkanen zoals hexaan, (para-)xyleen, paraffine olie, squalane, minerale olie, paraffine was, cyclo-octaan. Om de 25 genoemde redenen is het oplosmiddel met de meeste voorkeur een paraffine-olie of decaline.

Bij voorkeur is het oplosmiddel een niet-vluchtig oplosmiddel, zoals paraffine-olie. Het voordeel hiervan is dat de vezel een betere stabiliteit 30 heeft, dat wil zeggen dat de eigenschappen van de vezel, en van de daarmee vervaardigde produkten in de tijd niet verlopen en dat de nuttige gebruiksduur langer is. Een verder voordeel is dat de vezel niet zo stinkt en niet giftig of gezondheidsschadelijk is wat, - 7 - met name toepassing in lichaamsbescherming, relevant is. Met niet-vluchtig oplosmiddel wordt bedoeld een oplosmiddel dat nagenoeg niet verdampt bij een temperatuur beneden de smelttemperatuur van het 5 polyolefine. Bij voorkeur zijn dit oplosmiddelen met een kooktemperatuur substantieel, bij voorkeur 50 tot 100°C boven de smelttemperatuur van de vezel.

De vezel volgens de uitvinding bevat 0,05 -5 gew.% van een oplosmiddel voor polyolefine.

10 Oplosmiddelgehaltes beneden de 0,05 gew.% hebben niet of nauwelijks effect. Gehaltes hoger dan 5 gew.% hebben als nadeel dat ze niet wezenlijk meer bijdragen aan de verbetering van, of zelfs afbreuk doen op, de anti-ballistische eigenschappen. De SEA wordt hoger naarmate 15 het oplosmiddelgehalte hoger is tot aan een bepaald optimaal oplosmiddelgehalte waar de bijdrage aan de energieabsorbtie niet meer opweegt tegen de toename in oppervlaktegewicht en waarboven de SEA weer daalt. Hoewel hoger dan optimale oplosmiddelgehaltes in het 20 uiteindel-ijk verkregen vormdeel voordelig kunnen zijn, omdat oplosmiddel goedkoper is dan vezels, wordt het oplosmiddelgehalte bij voorkeur gekozen in het licht van een zo hoog mogelijke anti-ballistische kwaliteit. Het optimale oplosmiddelgehalte hangt ook af van de 25 vezelconfiguratie, de kwaliteit van het gekozen oplosmiddel, en de perscondities. De vakman kan, uitgaande van de hier genoemde richtlijnen, de optimale hoeveelheid vaststellen voor elke procesomstandigheid. Om bovengenoemde redenen is het oplosmiddelgehalte in 30 de vezel bij voorkeur van 0,1-3 gew.%, met meer voorkeur 0,2 - 2 gew.%, met nog meer voorkeur van 0,2 - 1,2 gew.% en met de meeste voorkeur 0,3 - 1,0 gew.%. Dergelijke lage oplosmiddelgehaltes worden bij voorkeur - 8 - toegepast bij goede oplosmiddelen, in het bijzonder met een chi-parameter kleiner dan 0,5, en bij toepassing in uni-directionele composieten. Bepaling van het oplosmiddelgehalte van de vezels kan plaatsvinden op 5 bekende wijze, bijvoorbeeld rechtstreeks door Infrarood technieken, C13 NMR of onrechtstreeks door verwijdering van oplosmiddel bijvoorbeeld door extractie of "head-space" chromatografie of combinaties van de genoemde technieken.

10 De vezel volgens de uitvinding kan worden vervaardigd door een hooggeoriënteerde "droge" polyolefinevezel in contact te brengen met een oplosmiddel voor het polyolefine waarbij de vezel 0,05 - 5 gew.% van het oplosmiddel opneemt. De 15 hooggeoriënteerde "droge" polyolefine vezel kan hierbij op bekende wijze zijn vervaardigd uit het polyolefine polymeer bijvoorbeeld door gelspinnen (Smith en Lemstra), door vaste fase verwerking van maagdelijk reactorpoeder (Chanzy en Smith), door extrusie uit de 20 smelt (Ward) of door extrusie van uit oplossing omgekristalliseerd poeder (Kanamoto) met een of meer verstrekstappen ter verhoging van de oriëntatie.

Bij voorkeur wordt de vezel rechtstreeks gemaakt in een gelspinproces. De uitvinding heeft 25 tevens betrekking op een werkwijze voor het bereiden van een hooggeoriënteerde polyolefine vezel volgens de uitvinding omvattende; het vormen van een oplossing van een polyolefine in oplosmiddel, het vormen van een gelvezel door deze oplossing te extruderen door één of 30 meer spinopeningen en vervolgens af te koelen tot een gelvezel, het verwijderen van oplosmiddel uit de gelvezel en het in één of meer stappen verstrekken van de vezel. Een dergelijke werkwijze is bekend uit EP-A- 0.205.960. Voor de vervaardiging van de vezel volgens - 9 - de uitvinding wordt deze werkwijze aangepast doordat het oplosmiddel onvolledig wordt verwijderd uit de gelvezel waarbij, na één of meer verstrekstappen, een oplosmiddelhoudende precursorvezel wordt gevormd welke 5 vervolgens, bij een temperatuur boven de evenwichtssmelttemperatuur van het polyolefine, wordt verstrekt tot de hooggeoriënteerde polyolefinevezel bevattende 0,05 tot 5 gew.% oplosmiddel.

Een voordeel van de werkwijze volgens de 10 uitvinding is dat minder stappen nodig zijn voor de vervaardiging van de vezel en dat de vezel verkregen met deze werkwijze betere anti-ballistische eigenschappen heeft dan een vezel met vergelijkbare sterkte en modulus waaraan op een andere manier 15 eenzelfde hoeveelheid oplosmiddel is toegevoegd. Een verder voordeel van de werkwijze volgens de uitvinding, bijvoorbeeld in vergelijking de werkwijzen beschreven in EP-A-0.205.960, is dat er tijdens het verstrekken van de oplosmiddelhoudende precursorvezel tot een 20 hooggeoriënteerde vezel, bij voor het overige gelijke condities, minder vezelbreuk optreedt. Hierdoor komen minder productiestops voor en kan een hogere produktiviteit worden gerealiseerd.

De precursorvezel kan zijn gevormd in een 25 enkele stap door gelijktijdige verstrekking en oplosmiddelverwijdering of door gescheiden oplosmiddelverwijdering- en verstrekstappen. Het oplosmiddelgehalte in de precursorvezel wordt zo gekozen dat het eindprodukt, de hooggeoriënteerde 30 polyolefinevezel, na verstrekking de gewenste hoeveelheid oplosmiddel tussen 0,05 tot 5 gew.% bevat. Het is daarbij niet uitgesloten dat een deel van het oplosmiddel tijdens de laatste verstrekstap wordt verwijderd. Bij voorkeur echter wordt een niet-vluchtig - 10 - oplosmiddel gebruikt waarbij het oplosmiddelgehalte tijdens verstrekking van de precursorvezel in de laatste verstrekstap nagenoeg constant is. Het voordeel hiervan is een betere controle van het verstrekproces 5 resulterend in een betere verstrekbaarheid.

In één uitvoeringsvorm van de werkwijze is het oplosmiddel in de hooggeoriënteerde polyolefinevezel hetzelfde als het oplosmiddel van de oplossing waaruit gesponnen wordt. Het 10 oplosmiddelgehalte in de precursorvezel kan daarbij worden ingesteld door een niet volledige verwijdering van het oplosmiddel, bijvoorbeeld door verkorting van de verdampings- of extractietijd of beïnvloeding van de snelheid van verdamping of extractie.

15 In een uitvoeringsvorm van de werkwijze van de uitvinding met een bijzondere voorkeur bestaat het oplosmiddel in hoofdzaak uit een mengsel van een eerste oplosmiddel (A) en een tweede oplosmiddel (B), waarbij (A) wordt verwijderd en (B) in de vezel achterblijft.

20 Oplosmiddel (A) en (B) zijn daarbij fysisch-chemisch zodanig verschillend dat (A) bij de gebruikte oplosmiddelverwijderingstechniek wordt verwijderd, terwijl oplosmiddel (B) in hoofdzaak in de vezels achterblijft. Het voordeel van deze 25 uitvoeringsvorm is dat de hoeveelheid oplosmiddel (B) in de precursorvezel rechtstreeks en nauwkeuriger in te stellen is door keuze van de spin- oplosmiddelsamenstelling zonder grote aanpassingen van de overige procesparameters. Het is, in het licht van 30 het doel van de uitvinding, niet nodig dat de in de oplossing aanwezige hoeveelheid (B) tijdens de verwijdering van (A) en/of de verstrekking volledig in de vezel achterblijft maar het is in het licht van de procesbeheersing voordelig als (B) in ieder geval L V- - * - 11 - tijdens de verwijdering van (A) volledig in de vezel achterblijft om procesvervuiling te voorkomen. Om deze reden blijft (B) bij voorkeur ook tijdens de verstrekking nagenoeg volledig in de vezel achter. Het 5 is ook niet noodzakelijk dat (A) volledig wordt verwijderd maar in het licht van de procesbeheersing wordt (A) bij voorkeur volledig verwijderd. Bij voorkeur is het gehalte (A) in de vezel niet meer dan 0,5 gew.%, bij voorkeur minder dan 0,3 gew.%, met meer 10 voorkeur minder dan 0,2 gew.% en met de meeste voorkeur minder dan 0,1 gew.%.

In een uitvoeringsvorm van de genoemde werkwijze heeft (B) een hoger kookpunt dan (A) en wordt (A) verwijderd door verdamping bij een temperatuur 15 waarbij (B) niet of nauwelijks verdampt. Bij voorkeur is de kooktemperatuur van (B) zo gekozen dat deze ook bij de verstrektemperatuur niet of nauwelijks verdampt. Het voordeel daarvan is dat de verstrekking beter gecontroleerd is doordat de vezel tijdens de 20 verstrekking niet van samenstelling verandert en niet afgekoeld wordt door oplosmiddelverdampingswarmte-onttrekking.

In de uitvoeringsvorm met de meeste voorkeur is in de werkwijze (B) een niet-vluchtig 25 paraffine en (A) een vluchtig oplosmiddel, bij voorkeur decaline. Een extra voordeel van deze uitvoeringsvorm boven de eerder genoemde uitvoeringsvorm is dat het oplosmiddelmengsel veel minder visceus is dan alleen paraffine als oplosmiddel waardoor paraffinehoudende 30 vezels met lage filamenttiters, in het bijzonder filamenttiters kleiner dan 5 en bij voorkeur kleiner dan 3, gemakkelijker te vervaardigen zijn.

In een andere uitvoeringsvorm van de werkwijze heeft (B) een hogere smelttemperatuur dan (A) - 12 - en wordt (A) verwijderd door extractie bij een temperatuur waarbij (B) niet of nauwelijks wordt geëxtraheerd. Bij voorkeur is hierbij (B) een paraffinewas en (A) paraffine-olie.

5 De oplosmiddelhoudende precursorvezel wordt bij een temperatuur boven ongeveer de evenwichtssmélttemperatuur van het polyolefine verstrekt tot een hooggeoriënteerde polyolefinevezel. Met evenwichtssmelttemperatuur van het polyolefine 10 wordt bedoeld de piektemperatuur van de smeltcurve van het polyolefine poeder gemeten met een DSC bij een opwarmsnelheid van ioeC per minuut. Voor polyetheenvezels is dat bij voorkeur boven ongeveer 140°C. De verstrektemperatuur wordt vanzelfsprekend 15 niet zo hoog gekozen dat er geen effectieve verstrekking meer plaats kan vinden. Met de meeste voorkeur is de verstrektemperatuur tussen de 145 en de 160°C en is het oplosmiddelgehalte in de precursorvezel tijdens de laatste verstrekstap overal tussen 0,05 en 5 20 gew.%. Het voordeel hiervan is een goede produktiviteit in combinatie met een zeer goede sterkte en modulus.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een hooggeoriënteerde polyolefinevezel verkrijgbaar met de bovenomschreven werkwijze. Deze vezel heeft betere 25 anti-ballistische eigenschappen dan een vezel, met voor het overige vergelijkbare eigenschappen, waaraan op een andere manier eenzelfde hoeveelheid oplosmiddel is toegevoegd.

De uitvinding heeft tevens betrekking op 30 het gebruik van hooggeoriënteerde polyolefinevezels volgens de uitvinding voor de vervaardiging van touwen en op touwen bevattende hooggeoriënteerde polyolefinevezels volgens de uitvinding. De - 13 - oplosmiddelhoudende vezels zijn, in vergelijking met oplosmiddelvrije vezels met vergelijkbare mechanische eigenschappen, gemakkelijker te verwerken tot touwen.

De touwen hebben een betere compactheid, ze voelen 5 minder wollig aan en hebben toch een goede flexibiliteit. Gebleken is dat het touw ook sterker is.

De uitvinding heeft tevens betrekking op het gebruik van bovenomschreven hooggeoriënteerde vezels volgens de uitvinding voor de vervaardiging van 10 anti-ballistische vormdelen. Het voordeel van het gebruik van deze vezels is met name dat het normaal gebruikte proces voor de vervaardiging van deze vormdelen kan worden gebruikt zonder wezenlijke aanpassingen. Dergelijke processen zijn bijvoorbeeld 15 omschreven in W097/00766 en W095/00318. Een bijkomend groot voordeel is dat, bijvoorbeeld in tegenstelling tot achteraf bevochtigde vezels of vezellagen, de procesinstallatie niet vervuilt raakt met oplosmiddel.

De uitvinding heeft tevens betrekking op 20 anti-ballistische vormdelen bevattende hooggeoriënteerde polyolefinevezels volgens de uitvinding. Deze vormdelen hebben, in vergelijking met vormdelen op basis van oplosmiddelvrije vezels, een hoger anti-ballistisch beschermingsnivo bij een 25 vergelijkbaar oppervlaktegewicht. Bij voorkeur heeft het anti-ballistisch vormdeel volgens de uitvinding een specifieke energieabsorptie (SEA) bij inslag van een AK47 MSC punt van tenminste 115 J/kg/m2, bij voorkeur meer dan 12 0 J/kg/m2 en met nog meer voorkeur meer dan 30 135 J/kg/m2 en met de meeste voorkeur meer dan 145 J/kg/m2.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de volgende voorbeelden.

- 14 -

Weefsel: Vergelijkend experiment A

SK76 Dyneema garen zonder paraffine, werd geweven in een eenvoudig weefsel met 8 garens/cm in de schering en in de inslag. Het oppervlaktegewicht van 5 het weefsel was 318 gr/mz. Twintig lagen van dit doek werden tot vlakke panelen geperst met 60 micron Stamylex (IldPE) film tussen elke laag. De persdruk was 10 bar, de temperatuur was 125°C en de perstijd was 20 min. Na deze perstijd werden de panelen onder 10 handhaving van de druk afgekoeld. De V50 werd bepaald volgens de Stanag 2920 standaard test gebruikmakend van 17 grain FSP. De V50 was 532 m/s, overeenkomend met een energie-absorptie (SEA) van 21.4 J/kg/m2.

De gareneigenschappen van het gebruikte 15 SK76 garen zijn:

Sterkte: 36,0 cN/dtex Modulus: 1180 cN/dtex Kruip: 4,1% 20

Weefsel: Voorbeeld! SK76 Dyneema garen met een bepaald paraffinegehalte werd vervaardigd door gelspinnen, bij voor SK76 garens gebruikelijke condities, uitgaande van 25 een oplossing van UHMWPE en een vluchtig oplosmiddel waaraan een hoeveelheid paraffine olie was toegevoegd. Als paraffine werd gebruikt paraffine Dünflussig van Fa. Merck met een dynamische viscositeit van 25-80 MPa/.sec en een dichtheid van 0,818-0,875 gr/cm3. Het 30 vermelde paraffine gehalte is berekend op basis van het aan het oplosmiddel toegevoegd percentage paraffine bij volledige retentie van het paraffine in de vezel tijdens het vezelproduktieproces.

- 15 -

Een paneel werd vervaardigd volgens vergelijkend experiment A, maar dan uitgaande van SK76 garens met ongeveer 0,8% paraffine oplosmiddel. De sterkte, modulus en kruip van het garen waren gelijk 5 aan die van het oplosmiddelvrije garen. Het oppervlaktegewicht van het weefsel was 302 g/m2. De resulterende V50 van het oplosmiddelhoudende paneel was 560 m/s overeenkomend met een energieabsorptie van 24 J/kg/m2.

10

Twill weefselVergelijkend experiments

Dyneema SK75 garens zonder oplosmiddel werden geweven tot een twill 3/1 stijl weefsel met 3,75 garens/cm in schering en inslag en een AD van 276 g/m2 15 22 lagen van dit weefsel werden met 30 micron Stamylex (lldPE) film tussen de lagen tot panelen geperst en getest op een wijze zoals omschreven in voorbeeld 4. De V50 was 534 m/s overeenkomend met een SEA van 23,8 J/kg/m2.

20 De gareneigenschappen van het gebruikte SK75 garen (gemeten zoals in vergelijkend experiment A) :

Sterkte: 35,1 CN/dtex 25 Modulus: 1130 CN/dtex

Twill weefsel: „Voorbeeld 2

Eenzelfde twill weefsel als in vergelijkend experiment B werd vervaardigd, nu met SK75 vezels die 30 ongeveer 2000 ppm decaline bevatten. Hoewel de gareneigenschappen hetzelfde waren was de V50 van de panelen hoger, namelijk 600 m/s corresponderend met een SEA van 28 J/kg/m2.

- 16 - UD-Composiet: Veraeli-ikend experiment C en voorbeelden Izl SK76 en SK75 Dyneema garens met verschillende concentraties paraffine, vervaardigd 5 zoals omschreven in voorbeeld 1, werden verwerkt tot monolagen van uni-directioneel gerichte garens gebonden in een Kraton matrix (isopropeen-styreen copolymeer van Shell). Vier monolagen werden tot een UD-pakket gevormd waarin de vezelrichting in elke monolaag een hoek van 10 90 graden maakt ten opzichte van de vezelrichting in de naburige laag. 75 van dergelijke UD pakketten werden samengeperst tot een anti-ballistisch vormdeel bij een temperatuur van 125°C, een druk van 165 bar en gedurende 35 minuten. Het afkoelen van het vormdeel 15 werd uitgevoerd met water onder handhaving van de persdruk. De vormdelen werden getest volgens de Stanag 2920 standaard met AK47 rondjes. De gareneigenschappen waren niet beïnvloedt door de toevoeging van de paraffine.

20 vezel Paraffine(%) V50 (m/s) | C =SK75 0 <710 " 1 SK75 574 730 ~4 SK75 ÖT» 780 ~5 SK76 574 750 ~6 SK76 Ö7Ö 780 ~1 SK76 ÏT2 8ÏÖ

_J_=_... —........__ _ — . I

Touw; Voorbeeld 8. 9 en 10

Van SK76 Dyneema garens met verschillend 25 paraffinegehaltes (vervaardigd volgens voorbeeld 1, met gelijke titer van 1760 dtex per garen) werden drie - 17 - vlechten (resp. vl, v2 en v3) vervaardigd op een 16 positie Herzog vlechtmachine. De resulterende vlecht had 2.75 steken/cm. De vlechten waren zeer compact maar waren toch heel soepel. De vlechten werden getest op 5 een Zwick 1484 trekbank met Zwick 8465 type klemmen en een testsnelheid van 150 mm/min. Op deze klemmen is de inspanlengte 2600 mm (zie onderstaande tabel).

% paraffine Treksterkte CN/dtex 0,4 = = = =!TJ " _ _ _ _ 10

Claims (22)

1. Hooggeoriënteerde polyolefinevezel bevattende polyolefine met een intrinsieke viscositeit (in 5 decaline bij 135°C) van tenminste 5 dl/g, welke vezel een treksterkte van tenminste 26 cN/dtex en een trekmodulus van tenminste 700 cN/dtex heeft, met het kenmerk, dat de vezel 0,05 - 5 gew.% van een oplosmiddel voor het polyolefine bevat 10 (betrokken op het totaalgewicht van de vezel).

2. Hooggeoriënteerde polyolefinevezel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het polyolefine polyetheen is.

3. Hooggeoriënteerde polyolefinevezel volgens 15 conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de chi- parameter van het oplosmiddel voor het polyolefine kleiner is dan 0,5.

4. Hooggeoriënteerde polyolefinevezel volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat het 20 oplosmiddel niet-vluchtig is.

5. Hooggeoriënteerde polyolefinevezel volgens een der conclusies 1-4, met het kenmerk, dat het oplosmiddel een paraffine olie is.

6. Hooggeoriënteerde polyolefinevezel volgens een der 25 conclusies 1 tot en met 5, met het kenmerk, dat de vezel 0,1-2 gew.% van het oplosmiddel bevat.

7. Hooggeoriënteerde polyolefinevezel volgens een der conclusies 1-6, met het kenmerk, dat de vezel een kruip heeft van ten hoogste 15%.

8. Hooggeoriënteerde polyolefinevezel volgens een der conclusies 1 tot en met 7 met het kenmerk, dat de vezel een fijnheid heeft van minder dan 5 denier per filament.

9. Werkwijze voor het bereiden van een - 19 - hooggeoriënteerde polyolefinevezel volgens een der conclusies 1 tot en met 8, met het kenmerk, dat de vezel in contact wordt gebracht met een oplosmiddel voor het polyolefine waarbij de vezel 5 0,05-5 gew.% van een oplosmiddel voor het polyolefine opneemt.

10. Werkwijze voor het bereiden van een hooggeoriënteerde polyolefinevezel volgens een der conclusies 1 tot en met 8, omvattende het vormen 10 van een oplossing van een polyolefine in oplosmiddel, het vormen van een gelvezel door deze oplossing te extruderen door één of meer spinopeningen en vervolgens af te koelen tot een gelvezel, het verwijderen van oplosmiddel uit de 15 gelvezel en het in één of meer stappen verstrekken van de vezel, met het kenmerk, dat het oplosmiddel onvolledig wordt verwijderd uit de gelvezel waarbij, na één of meer verstrekstappen, een oplosmiddelhoudende precursorvezel wordt gevormd 20 welke vervolgens, bij een temperatuur boven de evenwichtssmelttemperatuur van het polyolefine, wordt verstrekt tot een hooggeoriënteerde polyolefinevezel bevattende 0,05 tot 5 gew.% oplosmiddel.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het oplosmiddel in hoofdzaak bestaat uit een mengsel van een eerste oplosmiddel (A) en een tweede oplosmiddel (B), waarbij (A) wordt verwijderd en (B) in de vezel achterblijft.

12. Werkwijze volgens conclusie ll met het kenmerk, dat (B) een hoger kookpunt heeft dan (A) en (A) wordt verwijderd door verdamping bij een temperatuur waarbij (B) niet of nauwelijks verdampt. - 20 -

13. Werkwijze volgens conclusie 12, waarin (B) een niet-vluchtig paraffine en (A) een vluchtig oplosmiddel is.

14. Werkwijze volgens conclusie ll, met het kenmerk, 5 dat (B) een hogere smelttemperatuur heeft dan (A) en (A) wordt verwijderd door extractie bij een temperatuur waarbij (B) niet of nauwelijks wordt geëxtraheerd.

15. Werkwijze volgens conclusie 14, waarin (B) een 10 paraffinewas en (A) paraffine-olie is.

16. Werkwijze volgens een der conclusies 9 tot en met 15 met het kenmerk, dat de hooggeoriënteerde vezel 0,05 - 2 gew.% van een oplosmiddel voor polyolefine bevat.

17. Werkwijze volgens een der conclusies 10 tot en met 16 met het kenmerk, dat het polyolefine polyetheen is en de precursorvezel wordt verstrekt bij een temperatuur boven 140°C.

18. Hooggeoriënteerde polyolefinevezel verkrijgbaar 20 volgens een der conclusies 9 tot en met 17.

19. Het gebruik van hooggeoriënteerde polyolefinevezels volgens een der conclusies 1-8 of 18 voor de vervaardiging van touwen.

20. Touwen bevattende hooggeoriënteerde 25 polyolefinevezels volgens een der conclusies 1-8 of 18 .

21. Het gebruik van hooggeoriënteerde polyolefinevezels volgens een der conclusies 1-8 of 18 voor de vervaardiging van anti-ballistische 30 vormdelen.

22. Anti-ballistische vormdelen bevattende hooggeoriënteerde polyolefinevezels volgens een der conclusies 1-8 of 18.