高强度小直径钓鱼线制造技术

提供了可用作钓鱼线的由高韧度聚烯烃纤维制成的细长体以及用于制造所述线的方法。具有至少39g/旦尼尔的韧度的纤维被编织并熔合在一起以形成具有非常小的直径的编织体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高强度小直径钓鱼线背景。
该技术涉及由高韧度聚烯烃纤维制成的钓鱼线和制造所述线的方法。相关技术的描述已知由超高分子量聚乙烯(UHMWPE)形成的纤维具有优异的拉伸性能，例如韧度、拉伸模量和断裂能量。这样的高韧度纤维通常通过“凝胶纺丝”(也称为“溶液纺丝”)方法制造。在这类方法中，形成超高分子量聚乙烯(UHMWPE)和溶剂的溶液，随后通过多孔喷丝头将溶液挤出以形成溶液长丝，将溶液长丝冷却成凝胶长丝，并提取溶剂以形成干长丝。这些干长丝被集合成本领域中被称为“纤维”或“纱线”的束。然后将纤维/纱线拉伸(拖拽)至最大拉伸能力以增加其韧度。高强度聚乙烯长丝和/或复丝纤维/纱线的制备已经被描述在例如美国专利4,411,854；4,413,110；4,422,993；4,430,383；4,436,689；4,455,273；4,536,536；4,545,950；4,551,296；4,584,347；4,663,101；5,248,471；5,578,374；5,736,244；5,741,451；5,972,498；6,448,359；6,969,553；7,078,097；7,078,099；7,081,297；7,115,318；7,344,668；7,638,191；7,674,409；7,736,561；7,846,363；8,070,998；8,361,366；8,444,898；8,506,864；和8,747,715。这些专利技术中的每一个都在UHMWPE处理技术中提供了逐步的改善，并且说明了在改善UHMWPE纤维的拉伸性质方面的巨大困难。例如，当通过拉伸(拖拽)纤维来增加UHMWPE纤维的韧度和拉伸模量时，在不破裂的情况下，它们只能被拉伸至一定程度。纤维可以拉伸的最大量，以及因此针对具体纤维类型可实现的最大韧度取决于包括改善的原材料和处理能力两者在内的若干个因素。为了使纤维韧度最大化，聚乙烯溶液及其前体(即，形成该溶液的聚合物和溶剂)必须具有某些性质，例如高特性粘度(“IV”)，并且必须以特定的方式制备。例如，美国专利8,444,898教导了通过需要首先通过以下步骤形成聚乙烯溶液的专用方法来生产高韧度纤维的方法：a)形成UHMWPO颗粒于溶剂中的浆料；b)以至少2.5D2(2.5×D×D)克/分钟的量的输出速率通过挤出机处理浆料以在挤出机中形成非溶液混合物，其中D表示以厘米表示的所述挤出机的螺杆直径，其中所述混合物含有具有微观维度的尺寸的熔融聚合物和溶剂的域(domains)；c)从挤出机中排出所述非溶液混合物；和d)使所述混合物经过经加热的容器，该容器提供将所述混合物转化成UHMWPO溶解于溶剂中的均匀溶液所必需的停留时间。该方法不同于其中在挤出机中形成均匀溶液的方法，因为挤出机对混合物施加了剪切应力，这降低了最大可实现的纤维韧度。然后将如此形成的溶液通过成形孔以形成模制溶液制品，然后将该制品拉伸并冷却以获得模制凝胶制品。然后将该模制凝胶制品拉伸，随后从模制凝胶制品中除去溶剂以形成固体纤维，其中对该纤维进行另外的拉伸以将该纤维的韧度增加至40g/旦尼尔或更高。美国专利8,747,715教导了生产高韧度聚乙烯纱线的方法，其中纤维被高度取向以形成具有大于约45g/d的韧度和大于约1400g/d的拉伸模量的产品。该方法包括使超高分子量聚乙烯于溶剂中的溶液通过喷丝头以形成溶液纱线；将从喷丝头发出的溶液纱线拉伸，以形成经拉伸的溶液纱线；冷却经拉伸的溶液纱线以形成凝胶纱线；将凝胶纱线拉伸；从凝胶纱线中除去溶剂以形成干纱线；将干纱线拉伸以形成具有大于约19dl/g的特性粘度的部分取向的纱线；并将部分取向的纱线拉伸以形成具有大于约45g/d的韧度和大于约1400g/d的模量的高度取向的纱线产品。这些仅仅是示例出在对聚乙烯纤维的拉伸性质进行更加逐步改善的科学和技术方面的重大投资的两种方法。这些方法生产出可从Morristown,NJ的HoneywellInternationalInc以SPECTRA®的商标商购的纤维，一盎司的该纤维是一盎司的钢的强度的15倍，同时还轻至足以漂浮在水面上。由于这种优异的强度对重量之比，SPECTRA®纤维对于需要冲击吸收和防弹性的制品(例如防弹衣、头盔、护胸甲和防碎层以及复合运动器材)而言是非常需要的。它们还用于其他与冲击无关的应用，例如钓鱼线，获得商业成功。包含复丝凝胶纺成的聚乙烯纤维的钓鱼线通常通过将多根纤维编织在一起而制成。与由诸如聚酯或尼龙的其他聚合物形成的单丝钓鱼线相比，这些多纤维、复丝钓鱼线具有优异的强度，因此它们在使用期间具有较低的断裂倾向。由于其优异的强度，因此相对于具有相同强度的单丝钓线，可以制造具有较低线直径的编织钓鱼线。例如，因为与单丝线相比，较薄的线允许钓鱼者投掷出更长的线并将更多的线装载到他们的杆轴上，所以这一点是重要的。另外，因为它们比单丝线更耐用并因此持续更长的时间而不会因太阳或频繁使用导致破裂，并且它们比单丝线具有较少的卷曲和缠结倾向，所以编织钓鱼线是优选的。此外，编织的多纤维复丝构造优于单丝钓鱼线，这是因为单丝线类型在使用期间具有拉伸的倾向，而编织线不拉伸或拉伸非常小。就此而言，不拉伸或低拉伸的线通常优于拉伸较大的线，因为它们使钓鱼者在其鱼钩被咬时具有更好的感觉，并且它们使得在鱼钩被咬后更容易设定鱼钩。尽管存在高性能的编织钓鱼线，但是仍然持续需要具有改善的性质和性能的产品。具体而言，本领域中存在对具有较低直径而不牺牲线强度的编织线的持续需求。本专利技术技术提供了对本领域的这种需求的解决方案，将非常高韧度的SPECTRA®纤维(例如根据美国专利8,444,898和8,747,715中描述的方法制造的那些)转变成具有比现有技术中已知的任何其他钓鱼线更大的断裂强度对直径之比的高性能钓鱼线。概述提供了一种细长体，其包括多根纤维，其中所述纤维被编织在一起并形成编织体，其中形成编织体的所述纤维中的至少一根纤维包括具有至少39g/旦尼尔的韧度的超高分子量聚烯烃纤维。还提供了一种制造细长体的方法，所述方法包括以下步骤：a)提供多根聚合物纤维，其中所述聚合物纤维中的至少一根纤维包括具有至少39g/旦尼尔的韧度的超高分子量聚烯烃纤维；b)任选地用热塑性树脂或油涂覆各纤维的至少一部分；c)任选地捻结或缠结所述纤维；d)将所述聚合物纤维编织在一起以形成编织体；e)任选地拉伸所述编织体，其中任选地在拉伸期间和/或之前将所述编织体加热至低于所述纤维的熔点的温度；和f)任选地将所述纤维熔合在一起形成所述编织体。进一步提供了一种制造细长体的方法，所述方法包括以下步骤：a)提供多根纤维，其中至少一根纤维包括具有至少39g/旦尼尔的韧度的超高分子量聚烯烃纤维；b)任选地用热塑性树脂或油涂覆各纤维的至少一部分；c)任选地捻结或缠结所述纤维；d)围绕芯纤维编织所述多根纤维，从而围绕所述芯纤维形成编织体；e)任选地拉伸所述编织体和芯纤维，其中任选地在拉伸期间和/或之前加热所述编织体和芯纤维；和f)任选地将所述纤维熔合在一起形成所述编织体。附图的简要说明图1(A)是等级为80lbs.且具有0.6mm的线直径的现有技术的钓鱼线的扫描电子显微镜(SEM)图像，采用具有37.5g本文档来自技高网...

【技术保护点】
细长体，其包括多根纤维，其中所述纤维编织在一起并形成编织体，其中所述形成编织体的纤维中的至少一根包括具有至少39g/旦尼尔的韧度的超高分子量聚烯烃纤维。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.29 US 14/5267011.细长体，其包括多根纤维，其中所述纤维编织在一起并形成编织体，其中所述形成编织体的纤维中的至少一根包括具有至少39g/旦尼尔的韧度的超高分子量聚烯烃纤维。2.权利要求1的细长体，其中当在70℃下使所述编织体经受等于所述编织体的断裂强度的10%的连续应力达300分钟时，所述编织体具有约4.0%或更小的伸长率。3.权利要求1的细长体，其中所述编织体的纤维的一部分或全部是具有大于19dl/g的特性粘度的复丝超高分子量聚乙烯纤维，并且其中所述编织体具有如通过ASTMD4974在145℃下测定的小于2.5%的热收缩率。4.权利要求1的细长体，其中所述编织体具有至少约0.5纬/英寸至最高达20纬/英寸编织体长度的编织密度。5.权利要求1的细长体，其中形成所述编织体的纤维是未熔合的。6.权利要求1的细长体，其中相对于具有相同直径的对比细长体而言，所述细长体具有更大的断裂强度，其中所述对比细长体等同于所述细长体，除了形成所述对比细长体的纤维全部都具有小于39g/旦尼尔的韧度。7.权利要求1的细长体，其中所述编织体包括至少四根复丝超高分子量聚乙烯纤维，各纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：T谭，H阮，L瓦格纳，M塔伦特，C米勒，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国,US