纤维束制造技术

提供了一种纤维束，所述纤维束包含围绕纵向轴线扭转的多根纤维。所述纤维的至少一部分由热塑性组合物形成，所述热塑性组合物包含含有聚烯烃基体聚合物的连续相和以离散结构域的形式分散在所述连续相中的纳米包合物添加剂。在所述组合物中限定包括多个纳米孔的多孔网络。

Fiber bundle

A fiber bundle comprising a plurality of fibers twisted around a longitudinal axis is provided. At least a portion of the fiber is made of thermoplastic composition form, the thermoplastic composition comprising a continuous phase containing polyolefin matrix polymer based on discrete domains dispersed in said continuous phase nano inclusion compound additives. A porous network including a plurality of nanopores is defined in the composition.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纤维束
技术介绍
已做出重大努力来生产低密度聚烯烃纤维，以改善成品中天然资源的使用和降低碳排放量。生产低密度聚烯烃纤维的典型方法是使用物理或化学发泡剂来使聚合物发泡，所述发泡剂产生穿过本体的气室。化学发泡剂是进行释放气体的化学反应的化合物，该气体穿过聚合物本体产生室结构。物理发泡剂通常是分散在聚合物中并膨胀产生室的压缩气体。无论如何，典型的发泡方法引起低的分子取向，因为室的形成发生在聚合物处于熔融状态时。这阻止了聚合物发生通常发生在远高于聚合物熔融温度或玻璃化转变温度的温度下的应变硬化，从而产生具有低机械强度的产品。此外，典型的发泡方法产生大的室尺寸，诸如大于100μm。这降低了熔体强度，由此导致纤维在纺丝过程中的断裂。因此，目前需要在聚烯烃纤维中产生多孔结构的改进的技术，使得它们可具有较低的密度。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例，公开了一种纤维束，该纤维束包含围绕纵向轴线扭转的多根纤维。纤维的至少一部分由热塑性组合物形成，该热塑性组合物包含含有聚烯烃基体聚合物的连续相和以离散结构域的形式分散在连续相中的纳米包合物添加剂。在所述组合物中限定包括多个纳米孔的多孔网络。根据本专利技术的另一个实施例，公开了一种形成多孔纤维的方法，该方法包括在低于基体聚合物的熔融温度的温度下牵伸如上所述的纤维束，从而形成包括多个纳米孔的多孔网络。本专利技术的其他特征和方面在下文更详细地讨论。附图说明针对本领域普通技术人员的本专利技术的完整且能够实现的公开内容(包括其最佳模式)在说明书的剩余部分中参照附图更具体地阐述，在附图中：图1是可采用本专利技术的纤维的吸收制品的一个实施例的透视图；图2是可用于本专利技术的一个实施例以形成纤维的方法的示意图；图3是可根据本专利技术的一个实施例牵伸的一束纤维的示意图；以及图4-5是实例1的纤维的SEM显微照片。具体实施方式现在将详细参照本专利技术的各种实施例，其一个或多个例子在下文示出。每个例子都以解释本专利技术而不是限制本专利技术的方式提供。事实上，对于本领域技术人员显而易见的是，在不背离本专利技术的范围或精神的情况下，可以在本专利技术中做出各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分而说明或描述的特征，可以用于另一个实施例以产生另一个实施例。因此，本专利技术打算覆盖落入所附权利要求书及其等同物的范围内的这样的修改和变化。一般来讲，本专利技术涉及包含多根纤维的纤维束。该纤维由热塑性组合物形成，该热塑性组合物包含连续相和纳米包合物添加剂，该连续相含有聚烯烃基体聚合物，该纳米包合物添加剂至少部分地与聚烯烃基体聚合物不相容以使得其变成作为离散的纳米级相结构域分散在连续相中。在某些条件下牵伸时，本专利技术人已发现，这些纳米级相结构域能够以独特的方式相互作用而在纤维的内壁中形成孔的网络。也就是说，据信，在牵伸过程中所经历的伸长应变由于材料的不相容性引起的应力集中可以在离散相结构域附近形成强局部剪切区和/或应力密集区(例如，法向应力)。这些剪切和/或应力密集区导致在邻近结构域的聚烯烃基体中的一些初始剥离。一旦形成了初步的孔，位于结构域之间的基体便可塑性变形以形成局部变窄(或颈缩)和应变硬化的内部拉伸区域。该过程使得可以形成穿过内壁本体的以拉伸方向生长的孔，从而导致形成多孔网络同时分子取向导致应变硬化，该应变硬化增加机械强度。本专利技术人还已发现，在形成多孔网络的过程中纤维的断裂程度可通过选择性控制纤维束的性质而最大程度降低。例如，纤维束通常包含约5根或更多根纤维，在一些实施例中约50根或更多根纤维，在一些实施例中从约100至约1000根纤维以及在一些实施例中从约200至约800根纤维。无论所用的数量如何，束中的纤维基本上沿着纵向轴线取向并围绕纵向轴线扭转在一起。参见图3，例如，在一个实施例中，示出了包含围绕纵向轴线“L”扭转在一起的三(3)根单独纤维310的束300。扭转的性质可根据需要而变化。在某些实施例中，例如，可以采用螺旋扭转(例如，圆锥螺旋、圆柱螺旋等)来形成纤维束。当采用时，螺旋扭转角可在约0.1°至约20°、在一些实施例中从约0.2°至约10°以及在一些实施例中从约0.5°至约5°之间变化。作为束围绕纵向轴线完成一个完整旋转的线性距离的间距可同样在从约1至约300转/米、在一些实施例中从约2至约200转/米以及在一些实施例中从约5至约100转/米之间变化。束的总纤维纤度也可在从约1至约30千克每9000米、在一些实施例中从约2至约20千克每9000米以及在一些实施例中从约5至约15千克每9000米的范围内。一旦形成后，纤维束之后便可被牵伸以在纤维中形成稳定的多孔网络。例如，在给定的单位体积的纤维中由孔占据的平均体积百分比可为从约15％至约80％每cm3，在一些实施例中从约20％至约70％以及在一些实施例中从约30％至约60％每立方厘米纤维。通过这样的孔体积，纤维可具有相对低的密度，诸如约0.90克/立方厘米(“g/cm3”)或更低，在一些实施例中约0.85g/cm3或更低，在一些实施例中约0.80g/cm3或更低，在一些实施例中从约0.10g/cm3至约0.75g/cm3以及在一些实施例中从约0.20g/cm3至约0.70g/cm3。该多孔网络中的大部分孔还具有“纳米级”尺寸(“纳米孔”)，诸如具有约800纳米或更小，在一些实施例中从约5至约700纳米以及在一些实施例中从约10至约500纳米的平均横截面尺寸的那些。术语“横截面尺寸”通常是指孔的特性尺寸(例如宽度或直径)，该特性尺寸与其主轴(例如长度)基本正交并且通常还与在拉伸过程中施加的应力的方向基本正交。纳米孔还可例如具有从约100至约5000纳米，在一些实施例中从约50至约2000纳米以及在一些实施例中从约100至约1000纳米范围内的平均轴向尺寸。“轴向尺寸”是主轴(例如，长度)方向上的尺寸，该方向通常为牵伸方向。这样的纳米孔可例如占纤维中的总孔体积的约15vol.％或更多，在一些实施例中约20vol.％或更多，在一些实施例中从约30vol.％至100vol.％以及在一些实施例中从约40vol.％至约90vol.％。现在将更详细地描述本专利技术的各种实施例。I.热塑性组合物A.聚烯烃基体聚烯烃通常占热塑性组合物的从约60wt.％至约99wt.％，在一些实施例中从约60wt.％至约98wt.％以及在一些实施例中从约80wt.％至约95wt.％。聚烯烃可以具有从约100℃至约220℃，在一些实施例中从约120℃至约200℃以及在一些实施例中从约140℃至约180℃的熔融温度。熔融温度可以根据ASTMD-3417采用差示扫描量热法("DSC")来测定。适合的聚烯烃可以例如包括乙烯聚合物(例如，低密度聚乙烯(“LDPE”)、高密度聚乙烯(“HDPE”)、线性低密度聚乙烯“LLDPE”)等)、丙烯均聚物(例如，间同立构、无规立构、全同立构等)、丙烯共聚物等等。在一个特定的实施例中，聚合物为丙烯聚合物，诸如均聚丙烯或丙烯共聚物。丙烯聚合物可以例如由基本上全同立构的聚丙烯均聚物或含有等于或低于约10wt.％的其他单体(即，按重量计至少约90％的丙烯)的共聚物形成。这样的均聚物可以具有从约140℃至约170℃的熔点。当然，其他聚烯烃也可用在本专利技术的组合物中。在一个实施例中，例如，聚烯烃可以是乙烯或丙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含围绕纵向轴线扭转的多根纤维的纤维束，其中所述纤维的至少一部分由热塑性组合物形成，所述热塑性组合物包含含有聚烯烃基体聚合物的连续相和以离散结构域的形式分散在所述连续相中的纳米包合物添加剂，其中在所述组合物中限定包括多个纳米孔的多孔网络。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.11 US 62/0904421.一种包含围绕纵向轴线扭转的多根纤维的纤维束，其中所述纤维的至少一部分由热塑性组合物形成，所述热塑性组合物包含含有聚烯烃基体聚合物的连续相和以离散结构域的形式分散在所述连续相中的纳米包合物添加剂，其中在所述组合物中限定包括多个纳米孔的多孔网络。2.根据权利要求1所述的纤维束，其中所述束包含约5根或更多根纤维。3.根据权利要求1所述的纤维束，其中所述纤维螺旋扭转。4.根据权利要求3所述的纤维束，其中所述纤维以从约0.1°至约20°的螺旋角和/或从约1至约300转每米的间距扭转。5.根据权利要求1所述的纤维束，其中所述纤维束具有从约1至约30千克每9000米的总纤度。6.根据权利要求1所述的纤维束，其中所述纳米孔具有约800纳米或更小的平均横截面尺寸。7.根据权利要求1所述的纤维束，其中所述聚烯烃基体聚合物在2160克的负荷和230℃下根据ASTMD1238测定时具有从约0.5至约80克/10分钟的熔体流动速率。8.根据权利要求1所述的纤维束，其中所述聚烯烃基体聚合物为包含至少约90重量％的丙烯的基本上全同立构的聚丙烯均聚物或共聚物。9.根据权利要求1所述的纤维束，其中按所述连续相的重量计，所述连续相占所述热塑性组合物的从约60wt.％至约99wt.％并且所述纳米包合物添加剂占所述组合物的从约0.05wt.％至约20wt.％。10....

【专利技术属性】
技术研发人员：V·A·托波尔卡雷夫，R·J·麦克尼尼，N·T·肖勒，A·J·卡里洛，
申请(专利权)人：金伯利克拉克环球有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US