制造聚丙烯單絲的方法、聚丙烯單絲及其用途技術

本發明專利技術涉及一種制造２３０℃／２．１６ｋｇ下具有２至１６ｇ／１０ｍｉｎ的熔體流動指數（ＭＦＩ）及大于０．０５０ｍｍ的直徑和改進的耐磨性的聚丙烯單絲的制造方法，其包括將２０～０．１重量％的添加劑加入擠出機上游的聚丙烯中，將熔體紡絲入水浴，抽成單絲并將其卷繞。本發明專利技術還涉及一種聚丙烯單絲，其在２３０℃／２．１６ｋｇ下具有２至１６ｇ／１０ｍｉｎ的熔體流動指數（ＭＦＩ）及大于０．０５０ｍｍ的直徑和改進的耐磨性，相應于小于３０％的最大拉伸應力（斷裂伸長率），具有至少５０ｃＮ／ｔｅｘ的拉伸強度。還具有小于０．０５％的磨耗，并在１２０℃處理２４小時后相對斷裂能＞１００％。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種在230℃/2.16kg下具有2至16g/10min的熔體流動指數(MFI)和大于0.050mm的直徑以及改進的耐磨性的聚丙烯單絲的制造方法；還涉及這種聚丙烯單絲及其用途。作為耐化學和耐機械過濾裝置，二維聚丙烯紡織品在化學工業、制藥業和食品業的過濾中相當重要。在該領域中，尤其需要直徑大于0.050mm的相對較粗的單絲。純聚丙烯單絲有缺點，在編織期間由于耐磨性低而生成大量粉屑。就其它熱塑性材料而言，磨耗問題也是已知的。因而，EP-A2-0784107提到欲用作造紙機的成形織物和切邊機的絲線的聚酰胺、聚醚或聚丙烯的融紡單絲。根據該專利，用70～99重量％的成纖聚合物和1～30重量％的順丁烯二酸酐改性的聚乙烯/聚丙烯橡膠以及其它添加劑制得耐磨單絲。然而，對于成纖聚合物，實施例限于聚酰胺尼龍-6、聚對苯二甲酸乙二酯和PA-6，6/PA-6共聚聚酰胺。沒有指定紡絲速度。從EP-A-1059370還得知了一種制造聚丙烯復絲的方法，該聚丙烯復絲欲用于紡織應用。將茂金屬催化的等規聚丙烯用作原料，如果希望獲得期望的收縮率特性，聚丙烯的熔體流動指數必須大于每10分鐘19g。這是因為，為了獲得低的收縮率，需要高的MFI值。上面的專利描述了10dpf(旦尼爾每絲)的全取向紗(FOY)和2dpf(旦尼爾每絲)的部分取向紗。至于所制造的紗，僅給出了一般說明。沒有對單絲的描述。本專利技術的問題在于提供一種用于制造粗的耐磨的聚丙烯單絲的經濟的方法。本專利技術的另一個問題在于制造在編織期間表現出改進的耐磨性的粗聚丙烯單絲。再一個問題在于提供具有良好耐磨性的粗單絲用于制造二維高性能制品，特別是那些欲用于過濾的制品的用途。根據本專利技術，問題的解決是通過這樣的事實將20～0.01重量％的添加劑加入擠壓機上游的聚丙烯中，將熔體紡絲入水浴，拉伸成單絲并將其卷繞。對于聚丙烯，優選使用具有大于2g/10min，優選從6至13g/10min，尤其從12至13g/10min的熔體流動指數的均聚物。大于16g/10min的MFI具有引起機械性能不足和耐磨性差的缺點。使用由潤滑劑、填料和熱穩定劑的組合構成的添加劑是合適的。對于潤滑劑、填料和熱穩定劑的組合，已經證明0.5至1.2重量％的聚乙烯蠟、碳酸鈣和空間位阻酚是尤其適宜的。在另一實施方式中，將0.05至1.0重量％、尤其是0.3至1.0重量％的潤滑劑用作添加劑是合適的。對于潤滑劑，尤其適宜的是羧酸金屬鹽、直鏈或支鏈烴、含氟彈性體和聚二甲基硅氧烷。在又一個實施方式中，將填料作為添加劑是合適的。對于填料，已經證明0.01至0.1重量％的areosils和0.1至1.0重量％的碳酸鈣是尤其適宜的。在又一個實施方式中，將0.1至0.8重量％的熱穩定劑用作添加劑是合適的。已經證明空間位阻酚、亞磷酸鹽或亞膦酸酯是尤其適宜的。在又一個實施方式中，將1至20重量％的熔點≥140℃的聚丙烯/聚乙烯共聚物用作添加劑是合適的。相應于小于35％，優選小于30％的最大拉伸應力(斷裂伸長率)，具有至少50cN/tex的拉伸強度的單絲是合適的。這是因為編織期間小于50cN/tex的強度有增加斷紗數的缺點。對單絲來說，表現出小于0.05％的磨耗也是重要的。這是因為當磨耗大于0.05％時，由于筘被過快淤塞，在編織期間產生不規則。這意味著必須縮短清洗操作之間的間隔，從而降低織機的生產能力。對單絲來說，具有在120℃熱處理24小時后，尤其在爐內老化后，相對斷裂能＞100％的特征是合適的。當過濾器經歷相對高的熱應力和腐蝕性化學品時，這有延長過濾器壽命的優點。根據本專利技術的單絲尤其適宜于制造欲用于化學工業、制藥業和食品業中的過濾的二維制品?，F在將輔以實施例對本專利技術作非常詳細的說明。聚合物實驗中采用了五種不同的商業購得的聚丙烯作為成纖聚合物，它們在230℃/2.16kg下具有從6.0到13.0g/10min內變動的熔體流動指數(MFI)。每次，用100kg的轉筒和偏心混合器將50kg的聚丙烯微粒共混。取決于所用的添加劑，可采用兩種不同的方法進行混合。不同的方法將在實施例中說明。將微粒/添加劑的共混物直接送入擠出機并使之熔融。紡絲條件擠出機 直徑40mm；筒長L/D＝25擠出壓力80bar輸出量19.76kg/h5個加熱區；紡絲泵 排量10cm3/轉；紡絲單元電加熱；計量泵 23.19rpm；絲模直徑0.7mm毛細管長3×D；水浴模頭/水浴距離45mm溫度30℃。拉伸階段和加熱通道拉伸階段17個輥；輥直徑230mm；1個加熱通道拉伸階段27個輥；輥直徑230mm；1個加熱通道拉伸階段37個輥；輥直徑230mm；2個加熱通道拉伸階段44個輥；輥直徑230mm。紡絲制劑5％水溶液。試樣的制備實施例2，5，6和7在粉狀添加劑，如填料、潤滑劑、熱穩定劑等的情形下，在諸如BAYSILON M 100_(Bayer AG商標名)之類的粘合劑中翻滾顆粒半個小時啟動該方法，然后加入剩余的添加劑再共混1.5小時。實施例4在改性聚烯烴的情形下，共混合顆粒共混物一小時，該顆粒共混物由聚丙烯和PP/PE改性的聚烯烴且熔點＞140℃構成。實施例在表1中給出。表1 *作為初始值百分率的斷裂能；實施例1(對比例1)13.0g/10min MFI的聚丙烯；實施例26.0g/10min MFI的聚丙烯，組合作為添加劑；實施例3(對比例2)12.0g/10min MFI的聚丙烯；實施例412.0g/10min MFI的聚丙烯，熔點＞140℃的PP/PE為添加劑；實施例513.0g/10min MFI的聚丙烯，潤滑劑為添加劑；實施例613.0g/10min MFI的聚丙烯，基于熱穩定劑的組合作為添加劑；實施例713.0g/10min MFI的聚丙烯，組合作為添加劑；實施例813.0g/10min MFI的聚丙烯，抗氣體褪色穩定性；實施例9 9.0g/10min MFI的聚丙烯，抗氣體褪色穩定性。為給出更詳細的說明，用圖片和照片表示實驗結果。這些附圖表示-附圖說明圖1，指示加或不加根據實施例2的添加劑的比斷裂能、爐內老化和磨耗的柱狀圖；-圖2，加或不加根據實施例4的添加劑的比斷裂能、爐內老化和磨耗的性能；-圖3a，根據實施例1(對比實施例)的不加添加劑的作為所制碼數(yardage)的函數的磨耗性能；和-圖3b，根據實施例8(具體實施例)的加入添加劑的作為所制碼數的函數的磨耗性能。附圖1中，左邊的一對柱代表在加入和不加根據實施例2的添加劑下的比斷裂能，中間的一對柱代表爐內老化，右邊的一對柱代表磨耗。每對柱左邊的柱反映現有技術，右邊的代表根據本專利技術的單絲所得的結果。就磨耗而言，此圖表示大于100％的改進。目前，減少100％的磨耗意味著在必須清潔之前織機的運轉能夠延長至少兩倍的時間。對于相對斷裂能得到相似的結果。中間那對柱的右邊的柱表明大于50％的改進。左邊那對柱的右邊的柱子指示的比斷裂能也表明對現有技術的改進。附圖2附圖1的區別在于它表示加和不加根據實施例4的添加劑時的磨耗。附圖3a展示的照片指示由純聚丙烯單絲制造了100m，200m和300m的纖維后織機的筘的狀態。300m后聚丙烯起毛所致的淤塞如此嚴重以至必須停機。附圖3b展示的照片指示由根據本專利技術的單本文檔來自技高網...

【技術保護點】
制造聚丙烯單絲的方法，該聚丙烯單絲在２３０℃／２．１６ｋｇ下具有２至１６ｇ／１０ｍｉｎ的熔體流動指數（ＭＦＩ）及大于０．０５０ｍｍ的直徑和改進的耐磨性，特征在于將２０～０．０１重量％的添加劑加入擠壓機上游的聚丙烯中，將熔體紡絲入水浴，抽成單絲并將其卷繞。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：G舒特澤，
申請(專利權)人：羅狄亞工業紗線股份公司，
類型：發明
國別省市：CH[瑞士]