制造和转化聚烯烃纤维的方法技术

一种用于制造聚乙烯多丝纱线的方法，包括如下步骤：　　　　ａ）从处在溶剂中的超高分子量聚乙烯的溶液纺丝至少一根丝；　　　　ｂ）冷却所得到的丝，以形成凝胶丝；　　　　ｃ）从所述凝胶丝去除至少部分溶剂；　　　　ｄ）在去除溶剂之前、期间或者之后的至少一个牵伸步骤中牵伸所述丝；　　　　　ｅ）将纺丝整理剂以基于所述丝的０．１－１０质量％的量涂敷到含有小于５０质量％的溶剂的丝上至少一次；所述纺丝整理剂包括至少９５质量％的至少一种挥发性化合物，所述化合物在０．１ＭＰａ压力下的沸点从３０到２５０℃；以及　　　　ｆ）通过随后将所述丝暴露到低于所述丝的熔融温度的温度来去除所述纺丝整理剂，以得到在所述丝的表面上的至少９５％Ｃ和至多５％Ｏ的碳原子和氧原子浓度，所述原子浓度是通过ＸＰＳ分析测量的。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于制造具有低水平纺丝整理剂(spin finish)残余物的聚烯烃多丝纱线的方法，包括如下步骤纺丝至少一根丝；在至少一个牵伸步骤中牵伸所述丝；将纺丝整理剂涂敷到丝上；以及再去除所述纺丝整理剂。本专利技术还涉及用于将聚烯烃纱线转化成半成品或者最终使用产品的方法。本专利技术还涉及可由所述方法得到的聚烯烃纱线和半成品或最终使用产品，以及涉及其在生物医学应用中的用途。本专利技术还涉及包含所述纱线或者产品的生物医学产品。从US 5466406A已知这样的方法。该专利文件描述了一种方法，其中纺丝整理剂被涂敷到一根或者多根丝上，如在这些示例中的熔融纺丝聚丙烯丝，该纺丝整理剂基本由甘油和挥发性溶剂(特别是异丙醇)，以及可选的少量其他功能成分组成。在涂敷纺丝整理剂后，溶剂被迅速蒸发，例如通过加热闪蒸，由此在纱线上留下甘油和可选的其他成分。这样得到的纱线被表明可用于制造外科设备，因为甘油基纺丝整理剂是无毒的并且如果需要的话可以通过水洗从纱线上去除。在合成纤维制造工业中被普遍接受的是，纺丝整理剂(也被称为纤维整理剂或者整理油)是使高速纤维生产和随后的进一步处理可以进行的前提。在不涂敷纺丝整理剂的情况下，对从熔体或者溶液中纺丝出的纤维进行的几乎所有操作将被例如缠结或者甚至是丝的过早断裂所阻碍(参见例如Encyclopedia of Polymer Science and Engineering，Vol.6，p.828 ff，JohnWiley&Sons，Inc.New York(1986)，ISBN 0-471-80050-3；Processing ofPolyester Fibres，p.45ff，Elsevier，Amsterdam(1979)，ISBN 0-444-99870-5；或Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry，Fibers，3.General ProductionTechnology，Wiley-VCH Verlag GmbH，Weinheim(2002)，可通过http//www.mrw.interscience.wilev.com/ueic/ull subframe.html得到)。纺丝整理剂一般在纺丝过程中在将纱线缠绕成包之前被涂敷，以便减少丝对引导件的摩擦，来提高丝间内聚力，并减小静电荷的产生。更多的或者另一种整理剂可以稍后被涂敷以改变在随后的转化步骤中(例如在处理和加工成半成品或者最终产品的过程中)的纱线性能。 根据本
的纺丝整理剂通常是包括溶解或者分散在溶剂中的多种组分的混合物的组合物，所述组分如润滑剂；乳化剂；抗静电剂；抗菌剂或者防霉剂；以及抗氧化剂。用于纺丝整理剂的化合物包括烃类油、长链脂肪族酯、连接到脂肪族链上的聚氧亚烃基缩合物，长链季铵盐，长链磷酸烷基酯，和硅酮。通常，纺丝整理剂组合物包含至少25质量％的多种组分。通过穿过浴锅、通过利用“灯芯效应”、旋转轮或者压送辊或者通过喷涂可以涂敷纺丝整理剂。对于可适合用于诸如外科设备或者植入物的医学应用的纱线或者纤维，来源于例如纺丝整理剂的残余物的存在一般是不被允许的，或者对于每一组分要求有特定的批准。一种制造基本不含残余物的纤维的方法是在某些时候大面积地清洗纤维，以便去除任何被涂敷的纺丝整理剂组分。这样的去除步骤可以包括利用例如氯氟碳化合物的有机溶剂抽提纤维；利用如二氧化碳的超临界流体进行抽提；利用包含表面活性剂等的水溶液进行清洗；或者这些步骤的组合。此方法的缺点在于，一般难以或者甚至不可能完全去除典型的如上所述的纺丝整理剂组分，如氯氟碳化合物的溶剂至少是在环境上可疑的，并且这大大增加了制造成本。此外，这样的清洗或者抽提过程可能降低纤维的机械性能，如拉伸强度。在从US 5466406A已知的方法中，纺丝整理剂的主要组成是甘油，所述甘油被认为是无毒的，并且可以事后用水洗掉。但是，此已知方法的缺点在于，仍然需要清洗步骤来制造基本不含纺丝整理剂残余物的纤维，并且存在一定的存在残余物的风险。因此，本专利技术的一个目的是提供一种用于制造聚烯烃纱线的方法，所述聚烯烃纱线在其表面上具有低水平的或者甚至是测量不到的量的纺丝整理剂残余物，并且所述方法不需要清洗或者抽提步骤。根据本专利技术，利用包括如下步骤的制造聚乙烯多丝纱线的方法实现了此目的a)从处在溶剂中的超高分子量聚乙烯的溶液纺丝至少一根丝；b)冷却所得到的丝，以形成凝胶丝；c)从该凝胶丝去除至少部分溶剂；d)在去除溶剂之前、期间或者之后的至少一个牵伸步骤中牵伸该丝；e)将纺丝整理剂以基于该丝的0.1-l0质量％的量涂敷到含有小于50质量％的溶剂的丝上至少一次；纺丝整理剂包括至少95质量％的至少一种挥发性化合物，该化合物在0.1MPa压力下的沸点从30到250℃；以及f)通过随后将所述丝暴露到低于丝的熔融温度的温度来去除纺丝整理剂，以得到在该丝的表面上的至少95％C和至多5％O的碳原子和氧原子浓度，所述原子浓度是通过XPS分析测量的。利用本专利技术的方法，制造了在丝表面上具有非常少或者测量不到的量的残余物的聚乙烯纱线，而不需要清洗或者抽提步骤。这样的基本不含纺丝整理剂残余物的聚乙烯纱线具有高的拉伸强度，并且非常适于例如生物医学应用，而且还适于整理剂残余物可能带来问题的其他应用，例如在其中纤维和基体材料之间的粘接可能受到影响的复合材料中。通过该方法制造的聚乙烯纱线在进一步的处理过程中没有表现出过度的滑移(slip)，并且允许与带有传统的纺丝整理剂残余物的纤维相比更加顺畅的编织操作。另一优点是，利用该方法得到的纱线的染色性能没有受到整理剂残余物的妨碍。另一重要的优点是，纺丝整理剂可以在制造聚烯烃纱线的工艺中的确实需要纺丝整理剂的阶段被涂敷，并且可以随后被去除(如果对于下一阶段有利的话)。此外，如果需要的话，纺丝整理剂可以在不止一个阶段被涂敷。根据本专利技术的还在最终牵伸步骤之前涂敷纺丝整理剂的额外的优点是，丝在热牵伸之后可能因为整理剂的挥发而被更加有效的冷却，另一优点为，在随后的缠绕步骤中制得的纤维包表现出较小的温度随包厚度增大的变化，并且较小的被缠绕纤维的拉伸性能的变化。另一优点为，所使用的处理设备表现出较少的故障。还有利的是，纺丝整理剂的组分不威胁环境，是无毒和低成本的。根据本专利技术的用于制造聚乙烯纱线的方法包括如下步骤a)从处在溶剂中的超高分子量聚乙烯(UHMwPE)的溶液纺丝至少一根丝；b)冷却所得到的丝，以形成凝胶丝；c)从该凝胶丝去除至少部分溶剂；以及d)在去除溶剂之前、期间或者之后的至少一个牵伸步骤中牵伸该丝。这样的纺丝方法一般被称为凝胶纺丝方法。UHMwPE的凝胶纺丝已经在各种公开文献中被描述，包括EP 0205960 A，EP 0213208 A1，US4413110，WO 01/73173 A1，和Advanced Fiber Spinning Technology.Ed.T.Nakajima，Woodhead Publ.Ltd(1994)，ISBN 1-855-73182-7，以及在此所引用的参考文献。优选地，应用于根据本专利技术的方法中的UHMwPE是线性聚乙烯，即，每100个碳原子具有少于一个侧链或者支链的聚乙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：莱昂·史密特，约瑟夫·阿诺德·保罗·玛丽亚·斯梅林克，伦纳德·约瑟夫·阿诺德·尼兰贝，
申请(专利权)人：帝斯曼知识产权资产管理有限公司，
类型：发明
国别省市：