高强度耐化学品薄皮纤维和制造方法技术

该组合物和方法涉及一种有一个芯和一个包含一种氟聚合物的皮的皮芯型纤维。所期待的皮材料包括ＰＶＤＦ、ＥＣＴＦＥ、和ＥＴＦＥ，而且可以有等于或低于该芯材料的表观剪切粘度的表观剪切粘度。尤其期待的皮有该纤维重量的３０％或以下的重量。较好的纤维是用一种有皮材料导管的喷丝头组件纺制的，该导管的开放体积与皮材料质量流量之比，对于有３０ｗｔ％皮的纤维来说小于０．７５、对于有２０ｗｔ％皮的纤维来说小于１．１５、对于有１０ｗｔ％皮的纤维来说小于２．３０。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的领域是多组分薄皮纤维。
技术介绍
多组分纤维已经在包括地毯纤维、暴露于机械应力的纤维和暴露于环境应力的纤维在内的各种产品中得到许多应用，在这样的纤维中，皮芯型纤维(即，有一个被一个皮包围的芯的纤维)在很多情况下可以以相对大规模制造。然而，随着该皮厚度变薄，此类纤维的生产变得日益困难。例如，皮厚度变薄往往导致各种皮芯型纤维中总体皮厚度的不均匀性。减少皮的不均匀性的一种思路见Perkin的EP 0011954B1，该专利公开了提高纤维群内部及其之间皮厚度的均匀性程度的构型和纺丝条件。尽管Perkin的纺丝装置改善了均匀性程度(例如，该纤维的大约15％有所希望的15％皮含量，而其余纤维的皮含量在5％～15％和15％～30％之间不等)，但皮均匀性仍然是有问题的。在另一种思路中，Lijten等人采用了一种工艺，其中，至少在围绕芯组分流的区域中使皮组分遭遇一种流动阻力，如美国专利No.5,618,479中所述。尽管与Perkin的纤维相比，Lijten的工艺显著改善了皮厚度的均匀性，但皮厚度的均匀性仍然是有问题的，尤其在皮厚度小于10％(例如60％纤维有9％±1％的皮含量)的情况下。皮芯型纤维生产的已知纺丝工艺的一个进一步问题是，这样的工艺典型地将材料选择限定于有实质上类似流变学性能的聚合物。因此，很多皮芯型纤维采用相同或几乎相同的聚合物材料，然后可以用一种添加剂改性，以赋予该纤维以特别理想的特征(见例如Berger的美国专利No.6,174,603或Forbes的美国专利No.5,827,611)。在各种其它特征当中，对溶剂及其它相对侵蚀性化学剂的耐受性能往往是特别希望的。在一种思路中，将相对大量的一种添加剂掺入该纤维中，可以赋予该纤维以一种特别理想的特征。然而，相对高的浓度往往降低纤维强度和/或其它机械性能。替而代之，该纤维可以用该添加剂进行表面涂布，以达到该添加剂在该纤维上的特别高浓度。虽然涂布典型地允许将实质性数量的该添加剂导入该纤维上，但涂层一般容易磨蚀。为了克服与磨蚀关联的问题的至少一部分，纤维表面可以进行化学衍生，以使该添加剂偶合到该纤维表面上。尽管化学表面改性往往改善耐磨性能，但化学表面改性可能改变一种或多种物理一化学表面性能，从而潜在地干扰随后的生产步骤。尽管各种皮芯型纤维是业内已知的，但它们全部或几乎全部蒙受一种或多种问题，尤其当皮厚度变薄时。因此，仍有提供改善皮芯型纤维之需要。
技术实现思路
本专利技术涉及有一个从一种芯材料形成的芯和一个从一种包含一种氟聚合物的皮材料形成的皮的皮芯型纤维的制造方法和组成，其中，该皮至少部分地围绕该芯。在本专利技术主题的一个方面，该皮材料的表观剪切粘度Vs等于或低于该芯材料的表观剪切粘度Vc，其中，Vc至少1.3倍于Vs、较好1.6倍于Vs。进一步较好的皮材料包括可熔融加工的氟聚合物，尤其期待的氟聚合物是聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯-氯三氟乙烯(ECTFE)、和乙烯-四氟乙烯(ETFE)。在本专利技术主题的另一个方面，期待的芯材料包含一种有机聚合物，较好聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、一种聚酰胺、或一种聚烯烃。特别好的皮芯型纤维的芯是该纤维的至少70wt％、更好至少80wt％、最好至少90wt％。在本专利技术主题的一个又进一步方面，纤维生产方法有一个提供一种芯材料和一种包含可熔融加工含氟聚合物的皮材料的步骤。在一个又进一步的步骤中，提供一种喷丝头组件，和使用该喷丝头组件从该皮材料和该芯材料形成一种有一个皮和一个芯的皮芯型纤维。在特别期待的纤维和方法中，该芯有重量Wc，该皮有重量Ws，Ws/Wc不高于0.43、更好不高于0.25、最好不高于0.12，且该喷丝头组件的皮材料导管的开放体积与皮材料质量流量之比分别等于或小于1.13、1.7或3.4。从以下对本专利技术较好实施方案的详细描述连同附图一起，本专利技术的各种客体、特征、方面和优点将变得更加显而易见。附图说明图1A～1C是例示性纤维的示意横截面。图2是一种例示性喷丝头组件示意图的纵剖面，在皮/芯重量比不高于0.43的皮芯型纤维纺丝构型时，其皮材料导管的开放体积与皮材料质量流量之比小于1.13。图3是用一种按照本专利技术主题的喷丝头组件纺制的多根薄皮纤维的横截面。具体实施例方式本专利技术者等已经发现，可以纺制其芯材料显著不同于其皮材料的多组分薄皮纤维。例如，该芯材料可以在结构上和物理化学上区别于皮材料分子，因而其表观剪切粘度、平均分子量、和/或对有机溶剂、无机溶剂、酸、和碱的化学抗性是显著不同的。在本专利技术主题的一个特别好方面，纺制一种以PET为芯材料、以PVDF为皮材料的纤维，其中，该芯材料占该纤维的约90wt％且该PVDF占该纤维的约10wt％。进一步期待的是，较好的纤维是用一种有皮材料导管的喷丝头组件以喷丝孔体积与皮材料质量流体之比等于或小于3.40纺制的，而且所期待纤维的芯和皮是用同一台喷丝头组件纺制的。就芯材料而言，应当知道的是，除PET外的许多材料也是所期待的，而且适用材料包括所有已知的可熔融挤塑聚合物。然而，特别好的替代芯材料包括芳香族聚酯(例如PEN)、聚酰胺(例如尼龙6和尼龙66)、各种聚烯烃(例如聚乙烯、聚丙烯等)、及其所有合理的组合。进而，应当知道的是，所期待的芯材料可以进一步包括那些可以提高或改变一种或多种物理-化学性能的添加剂。特别期待的添加剂包括染料、紫外线吸收剂、阻燃剂、导电性添加剂、粘合增强剂、润滑剂、和影响光学性能的添加剂。在本专利技术主题的进一步期待方面，适用的纤维可以有除90wt％/10wt％外的芯/皮比。例如，所期待的纤维可以有一个占该纤维的约50wt％(含)～80wt％(含)、较好80wt％(含)～90wt％(含)、甚至更好90wt％(含)～97wt％(含)的芯，适用纤维的例示横截面显示于图1A～1C中。进而，应当知道的是，适用纤维的特定构型不限定于本专利技术主题，所期待的纤维构型包括同心构型、偏心构型、三叶形构型等。就皮材料而言，应当知道的是，所有已知的纺丝用有机聚合物都是适当的。然而，特别好的皮材料包括可熔融挤塑含氟聚合物(例如PVDF、ECTFE、和ETFE)。应当进一步知道的是，所期待的皮材料也可以是可熔融挤塑含氟聚合物的混合物、或可熔融挤塑含氟聚合物与非氟化可熔融挤塑聚合物的混合物。例如，一种适当皮材料可以包含40wt％ECTFE和60wt％ETFE。替而代之，尤其在相对低氟含量是所希望的情况下，适用皮材料可以包含80wt％PET和20wt％ETFE的混合物。更进一步期待的皮材料可以进一步包括一种或多种添加剂，且适当的添加剂同以上所述的对芯材料所期待的添加剂。因芯材料的特定数量而异，所期待纤维的皮可以有颇大差异。因此，所期待的皮将典型地在20wt％～50wt％(和以上)的范围内、更典型地在20wt％～10wt％的范围内、甚至更典型地在10wt％～5wt％(和甚至更低)的范围内。因此，期待的是，在适用纤维中的芯有重量Wc，皮有重量Ws，且Ws/Wc不高于0.43、更好不高于0.25、最好不高于0.12。虽然一般较好的是所期待纤维的皮沿着该纤维的整个长度包围该芯，但也期待的是该皮只部分地包围该芯。例如，在该纤维有偏心构型的情况下，期待的是该芯的一部分可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维，包含一个从一种芯材料形成的芯，和一个从一种皮材料形成的且至少部分地围绕该芯的皮，其中，该皮材料包含一种氟聚合物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：Q周，A罗波夫斯基，J马特鲁尼希，C托梅，B麦克格拉斯，
申请(专利权)人：性能素质公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]