專利名稱：用于拉伸聚烯烴纖維的加熱設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于拉伸聚烯烴纖維的加熱設(shè)備和用于拉伸這類纖 維的方法。
相關(guān)技術(shù)的說(shuō)明
高韌度聚烯烴纖維如凝膠紡(gel-spun)聚乙烯纖維在本領(lǐng)域是公 知的。超高分子量聚烯烴包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁-l-烯、聚4-甲基 -戊-l-烯、它們的共聚物、混合物以及加合物。它們由超高分子量的 聚烯烴制備，且就聚乙烯來(lái)說(shuō)，由超高分子量聚乙烯(UHMWPE)制備。 這類纖維的制備和拉伸已在各種專利公布中進(jìn)行了描述，這些公布包 括美國(guó)專利4413110; 4430383; 4436689; 4536536; 4545950; 4551296; 4612148; 4617233; 4663101; 5032338; 5246657; 5286435; 5342567; 5578374; 5736244; 5741451; 5958582; 5972498; 6448359; 6969553 以及美國(guó)專利申請(qǐng)公布2005/0093200,上述公布的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)同此 非不相容程度的引用而清楚地結(jié)合在本文中。在美國(guó)專利申請(qǐng)公布 2004/0040176中還^^開(kāi)了 一種用于^^立伸纖維的爐。
UHMWPE紗線在許多應(yīng)用如耐沖擊性和防彈產(chǎn)品中使用。這些 產(chǎn)品包括防彈衣、頭盔、航空器防護(hù)物以及復(fù)合材料運(yùn)動(dòng)裝備。它們 還可用于釣絲、帆、繩索、縫合線以及織物。
在典型的拉伸構(gòu)造中，通過(guò)將超高分子量聚乙烯的溶液紡絲、將'然
后將紡絲纖維拉伸至高度定向狀態(tài)。在拉伸操作中，典型地首先將紡 絲纖維進(jìn)給到第 一堆已加熱輥上，隨后穿過(guò)一個(gè)或多個(gè)爐(典型地為四 個(gè))，然后進(jìn)給到第二堆已加熱輥上，之后又進(jìn)給到一個(gè)或多個(gè)另外的 爐中(典型地為兩個(gè))，且在巻繞纖維或紗線之前最終進(jìn)給到第三堆已 加熱輥上。按照爐中的溫度和溫度曲線調(diào)節(jié)輥的速度和溫度，以獲得 纖維或紗線的所需的拉伸比和產(chǎn)品特性。根據(jù)此構(gòu)造，纖維經(jīng)受兩級(jí) 拉伸操作。
盡管這樣的構(gòu)造已產(chǎn)生了優(yōu)良品質(zhì)的纖維和紗線，但總體運(yùn)行由 于多個(gè)加熱區(qū)和輥組而昂貴，并且限制了生產(chǎn)量。值得期望的將是提 供一種用于聚乙烯纖維的爐構(gòu)造，該種爐構(gòu)造運(yùn)行較為低廉并且能以 更高的速率提供拉伸的纖維或紗線。
發(fā)明概述
根據(jù)本發(fā)明，提供了 一種用于拉伸超高分子量聚烯烴纖維的加熱
設(shè)備，所述加熱設(shè)備包括 第一輥組；
多個(gè)對(duì)齊的爐，該多個(gè)爐具有鄰近第一輥組的一端以及相反端；
和
鄰近該多個(gè)爐的相反端的第二輥組，該第一輥組和第二輥組適于 提供所需的對(duì)聚烯烴纖維的拉伸。
此外根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于拉伸超高分子量聚烯烴纖維的 方法，該方法包括使纖維經(jīng)過(guò)加熱設(shè)備，該加熱設(shè)備包括
多個(gè)對(duì)齊的爐，該多個(gè)爐具有鄰近第一輥組的一端以及相反端；
和
鄰近該多個(gè)爐的相反端的第二輥組，該第一輥組和第二輥組在一 定條件下運(yùn)行，以提供所需的對(duì)聚烯烴纖維的拉伸以及
在第 一輥組和第二輥組之間將該纖維拉伸至預(yù)定的拉伸比。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)除去第二輥組并提供一 系列水平的爐來(lái)改變先前 的拉伸構(gòu)造，可以以較低的資本費(fèi)用、較低的運(yùn)行費(fèi)用以及較高的生 產(chǎn)量獲得具有合乎需要的屬性的聚烯烴纖維如聚乙烯纖維。這類纖維 還具有改善的屬性。
附圖簡(jiǎn)述
當(dāng)參考本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的下列詳細(xì)說(shuō)明以及附圖時(shí)，將更充分 地理解本發(fā)明并且另外的優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)，附圖中


圖1為在聚乙烯纖維的拉伸中采用的典型的爐構(gòu)造的示意圖。 圖2為本發(fā)明的爐構(gòu)造的示意圖，該爐構(gòu)造可用于超高分子量聚 乙烯纖維的拉伸。
發(fā)明詳述
本發(fā)明包括一種用于拉伸超高分子量聚烯烴纖維的加熱設(shè)備和 一種用于拉伸這類纖維的方法。
對(duì)本發(fā)明而言，纖維為其長(zhǎng)度尺寸遠(yuǎn)大于寬度和厚度的橫向尺寸 的伸長(zhǎng)體。因此，用語(yǔ)"纖維"包括具有規(guī)則或不規(guī)則截面的一個(gè)或
多個(gè)單絲、復(fù)絲、絲帶、條帶、毛束(staple)及其它形式的切短、切斷 或不連續(xù)的纖維等。用語(yǔ)"纖維"包括上述任一項(xiàng)中的多個(gè)或其組合。 紗線為包括許多纖維或細(xì)絲的連續(xù)線束。
文中可用的纖維的截面可極大地變化。這些纖維在截面上可以是 圓的、扁的或拉長(zhǎng)的。它們還可以具有不規(guī)則或規(guī)則的多突起的截面， 該截面具有從纖維的線性或縱向軸線伸出的一個(gè)或多個(gè)規(guī)則或不規(guī) 則的突起部。纖維優(yōu)選具有大致圓的、扁的或拉長(zhǎng)的截面，最優(yōu)選為 大致圓的截面。
在本發(fā)明中可用的超高分子量聚烯烴包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁 -l-烯、聚4-曱基-戊-l-烯、它們的共聚物、混合物以及加合物。這些 聚合物典型地具有當(dāng)在135。C的萘烷中測(cè)量時(shí)的從大約5dl/g(分升/克)至大約45dl/g的固有粘度。
-優(yōu)選地，待拉伸的喂入絲包括在萘烷中具有從大約8dl/g至40dl/g 的固有粘度的聚乙烯，更優(yōu)選為從大約10dl/g至30dl/g,且最優(yōu)選為 從大約12dl/g至30dl/g。優(yōu)選的是，待拉伸的紗線包括具有少于大約 每一千個(gè)碳原子一個(gè)曱基的聚乙烯，更優(yōu)選為少于每一千個(gè)碳原子0.5 個(gè)曱基的聚乙烯，并且聚乙烯少于其它成分的大約1%的重量。超高 分子量聚烯烴可包含少量的、通常小于大約5%重量的且優(yōu)選為小于 大約3%重量的添加劑，例如抗氧化劑、熱穩(wěn)定劑、著色劑、流動(dòng)助 劑、溶劑等。
待拉伸的凝膠紡聚乙烯纖維在本發(fā)明的方法中可預(yù)先地拉伸，或 者它們可以處于實(shí)質(zhì)未拉伸的狀態(tài)。用于形成凝膠紡聚乙烯喂入絲的 方法可以是例如由以下美國(guó)專利號(hào)的專利所述方法中的任何方法，這 些美國(guó)專利號(hào)為4551296，4663101，5741451和6448659。
就聚乙烯來(lái)說(shuō)，適當(dāng)?shù)睦w維是那些具有至少大約150000的加權(quán) 平均分子量的纖維，優(yōu)選為至少大約一百萬(wàn)，且更優(yōu)選為在大約兩百 萬(wàn)至大約五百萬(wàn)之間。就高分子量聚丙烯纖維來(lái)說(shuō)，這些纖維可具有 至少大約200000的加權(quán)平均分子量，優(yōu)選為至少大約一百萬(wàn)且更優(yōu) 選為至少大約兩百萬(wàn)。
當(dāng)通過(guò)ASTM D2256-97以10英寸(25.4cm)的測(cè)量長(zhǎng)度和100%/ 分鐘的應(yīng)變率測(cè)量時(shí)，喂入絲的韌度可以從大約2g/d(克/但尼爾)到 76g/d變動(dòng)，優(yōu)選為從大約5g/d到66g/d，更優(yōu)選為從大約7g/d到51g/d。
在下列說(shuō)明中典型地參照聚乙烯纖維，但應(yīng)理解這樣的公開(kāi)內(nèi)容 也適用于其它的聚烯烴纖維。
參看圖1,在示意圖中示出了用于超高分子量聚乙烯紗線的典型 的拉伸操作10。紗線12從源(未示出)進(jìn)給并從輥16的第一組14上經(jīng) 過(guò)。這些輥典型地被加熱到所需的溫度。離開(kāi)輥的紗線18被進(jìn)給到 四個(gè)相鄰的水平爐中，僅示出了其中的兩個(gè)爐20,22。這些爐可以是 熱空氣循環(huán)爐。離開(kāi)第一組爐的紗線24然后從輥28的第二組26上經(jīng)過(guò)并被拉伸為紗線30。紗線30然后被進(jìn)給到另兩個(gè)相鄰的爐32，34 中，這些爐也是熱空氣循環(huán)爐，離開(kāi)爐34的紗線36然后進(jìn)給到輥40 的第三組38上并被再次拉伸至所需量。然后將成品紗線42進(jìn)給到巻 繞工位(未示出)。通過(guò)采用三個(gè)輥組，纖維經(jīng)受兩級(jí)拉伸操作。
參看圖2,在示意圖中示出了本發(fā)明的加熱設(shè)備110。超高分子 量聚乙烯紗線112從源(未示出)進(jìn)給并從從動(dòng)輥116的第一組114上 穿過(guò)。這些輥不需要加熱，盡管優(yōu)選地最初幾個(gè)輥不被加熱而余下的 輥被加熱以在拉伸之前對(duì)纖維預(yù)熱。雖然圖2中示出了總共7個(gè)輥， 但根據(jù)所需的構(gòu)造，輥數(shù)可更高或更低。紗線118進(jìn)給到六個(gè)相鄰的 水平爐120，122,124,126,128,130中，所有的這些爐優(yōu)選為熱空氣循環(huán) 爐。紗線在爐中優(yōu)選未被支承。離開(kāi)末尾爐130的紗線132然后從從 動(dòng)輥136的第二組134上穿過(guò)，并被拉伸成成品紗線138。輥136的 笫二組134應(yīng)是冷的，以便將成品紗線在張力下冷卻到至少低于大約 9(TC以保持其定向和形態(tài)。第二組134中的輥數(shù)可高于或低于圖2中 所示的7個(gè)輥的數(shù)目，并且可以與第一輥組114中的輥數(shù)相同或不同。 離開(kāi)第二輥組134的紗線138然后進(jìn)給到巻繞工位(未示出)。通過(guò)采 用僅兩個(gè)輥組，纖維經(jīng)受單級(jí)拉伸操作。在第一輥組114和第二輥組 134之間拉伸纖維。調(diào)節(jié)張力以使纖維不需要在爐中進(jìn)行支承。因而， 在各爐中不需要空轉(zhuǎn)輥或其它的支承裝置。
可以看出，在如圖2中所示的本發(fā)明實(shí)施例中的是較為簡(jiǎn)單的設(shè) 計(jì)，在該設(shè)計(jì)中僅需要兩個(gè)輥組。典型設(shè)備的中間輥組已被除去并由 兩個(gè)另外的熱空氣爐所替代。另外，不是所有的入口輥組都需要被加 熱，而是僅最靠近爐進(jìn)口的輥可能被力口熱。例如，在一種帶有九個(gè)輥 組構(gòu)造的實(shí)施例中，僅優(yōu)選加熱最接近爐進(jìn)口的末尾三個(gè)輥。
在備選實(shí)施例中，中部爐(124，126)不包括在加熱設(shè)備中，而是除 去了典型構(gòu)造的中間輥組且僅采用總共四個(gè)水平的爐 (120,122,128,130)。
本發(fā)明的加熱設(shè)備中所采用的爐的數(shù)目和尺寸可以變化。優(yōu)選地有或者四個(gè)或者六個(gè)以水平方式對(duì)齊的爐。這些爐可以在長(zhǎng)度方面變
化。例如，各爐可以為大約IO英尺至大約16英尺(3,05米至4.88米) 長(zhǎng)，更優(yōu)選為大約11英尺至大約13英尺(3.35米至3.96米)長(zhǎng)。它們 的寬度可以為任何適當(dāng)?shù)膶挾取?br> 通過(guò)熱成像測(cè)量和紗線速度測(cè)量已發(fā)現(xiàn)在典型的拉伸過(guò)程中，由 第一輥組加熱的紗線在其到達(dá)第一組爐(爐20,22)之前已經(jīng)冷卻下來(lái)。 因此，第一爐組的一部分被用來(lái)加熱紗線而非拉伸紗線。盡管第二輥 組確實(shí)26再次加熱紗線，但紗線在其到達(dá)第二組爐(爐32，34)之前已 經(jīng)開(kāi)始冷卻。類似地，第二爐組的一部分被用來(lái)加熱紗線而非拉伸紗 線。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，紗線在其中經(jīng)受加熱、冷卻、加熱、冷卻步驟的此方 法在獲得所需的高拉伸比以獲得高極限抗張強(qiáng)度(UTS)、高韌度和高 模量方面不如所期望的那樣有效。另外，由于需要三個(gè)輥組，故降低 了運(yùn)行產(chǎn)量并增加了資本成本。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)除去中間輥組，紗線不經(jīng)受典型方法的加熱、冷 卻、加熱、冷卻的過(guò)程步驟。相反地，紗線維持為連續(xù)拉伸紗線而所 需的熱。因此，可以以較高的速度來(lái)制造紗線并且該紗線可具有改善 的韋刃度、模量和極限抗張強(qiáng)度。直線的爐布置也提高了運(yùn)行效率。
可以看出，加熱設(shè)備允許僅利用兩個(gè)輥組來(lái)連續(xù)、單級(jí)地4i伸處 于受熱下的纖維或紗線。另外，本發(fā)明的該設(shè)備和方法可操作來(lái)遠(yuǎn)離 最大拉伸比而拉伸纖維，以降低斷裂細(xì)絲的可能性。
穿過(guò)加熱設(shè)備的紗線的溫度和速度可以如所需地變化。例如，在 爐中可存在一個(gè)或多個(gè)溫度受控區(qū)，且各區(qū)具有從大約125"至大約 16(TC的溫度，更優(yōu)選為大約13(TC至大約150°C。優(yōu)選地，區(qū)域內(nèi)的
溫度控制為變化小于士2。c(合計(jì)小于4。c)，更優(yōu)選地小于± rc(合計(jì)
小于2。C)。
紗線的拉伸產(chǎn)生熱量。在紗線和爐空氣之間具有有效的熱傳輸是 所期望的。優(yōu)選地，爐內(nèi)的空氣循環(huán)處于紊流狀態(tài)。在紗線附近的時(shí) 均氣流速度優(yōu)選為大約1米/分鐘至大約200米/分鐘，更優(yōu)選為大約2米/分鐘至大約100米/分鐘，且最優(yōu)選為大約5米/分鐘至大約100米/ 分鐘。
如上所指出，加熱設(shè)備110中的紗線通道優(yōu)選地為從各爐的入口 至出口的近似直線。通過(guò)調(diào)節(jié)各輥的速度或通過(guò)爐溫曲線，可以調(diào)節(jié) 紗線張力曲線。通過(guò)增大連續(xù)的從動(dòng)輥的速度之間的差異或降低爐內(nèi) 的溫度，可以-提高紗線張力。優(yōu)選地，爐內(nèi)的紗線張力近似恒定或穿 過(guò)爐而漸增。
典型地，將多包待拉伸的凝膠紡聚乙烯紗線放置在線軸架(creel) 上。多個(gè)紗線端并行地從線軸架穿過(guò)設(shè)定進(jìn)給速度的第一組輥進(jìn)給到 拉伸爐中，由此穿過(guò)爐并出來(lái)到第二組輥，該第二組輥設(shè)定紗線退出 速度并且冷卻處于張力下的紗線。紗線中的張力在冷卻時(shí)被足夠地維 持，以將紗線保持在它的拉伸長(zhǎng)度而忽略熱收縮。
取決于所需的纖維屬性，纖維的總體拉伸比可以變化。例如，拉 伸比可以從大約1.1:1到大約15:1變動(dòng)，更優(yōu)選地從大約1.2:1到大約 10:1，且最優(yōu)選地從大約1.5:1到大約10:1。
穿過(guò)本發(fā)明的加熱設(shè)備的纖維速度也可以變化。例如，如通過(guò)第 二輥組的速度所測(cè)量的典型的線的速度可以為大約20米/分鐘至100 米/分鐘，更優(yōu)選為大約30米/分鐘至大約50米/分鐘。線速度還取決 于所需的紗線纖度。
本發(fā)明的設(shè)備和方法可用于制造高韌度纖維。如文中所用，用語(yǔ) "高韌度纖維"指具有等于或大于大約7g/d韌度的纖維。優(yōu)選地，這 些纖維具有至少大約150g/d的初始抗張模量和至少大約8J/g的斷裂 能，如由ASTMD2256所測(cè)量。如文中所用，用語(yǔ)"初始抗張沖莫量"、 "抗張模量"和"模量"指對(duì)于紗線的如由ASTM 2256所測(cè)量的彈 性模量。
取決于成形技術(shù)、拉伸比和溫度以及其它條件，可以對(duì)這些纖維 賦予各種屬性。聚乙烯纖維的韌度為至少大約7g/d，優(yōu)選地為至少大 約15g/d，更優(yōu)選地為至少大約20g/d，更加優(yōu)選地為至少大約25g/d，且最優(yōu)選地為至少大約30g/d。類似地，如由英斯特朗(Instron)張力試 驗(yàn)機(jī)所測(cè)量，纖維的初始抗張模量?jī)?yōu)選地為至少大約300g/d，更優(yōu)選 地為至少大約500g/d,更加優(yōu)選地為至少大約1000g/d且最優(yōu)選地為 至少大約1200g/d。在最優(yōu)選的實(shí)施例中，纖維在拉伸后具有至少大 約35g/d的韌度和至少大約1200g/d的模量。許多細(xì)絲具有比形成這 些細(xì)絲的聚合物的熔點(diǎn)更高的熔點(diǎn)。因此，例如具有大約150000、大 約一百萬(wàn)以及大約兩百萬(wàn)分子量的高分子量聚乙烯通常具有138。C的 本體(bulk)形式熔點(diǎn)。由這些材料制成的高度定向的聚乙烯細(xì)絲具有比 其高大約7。C至大約13。C的熔點(diǎn)。因此，在熔點(diǎn)方面的細(xì)微升高反映 了細(xì)絲與本體聚合物相比的結(jié)晶完整性和較高的結(jié)晶定向。
生成的紗線或許具有任何適當(dāng)?shù)睦w度，例如大約50但尼爾至大 約3000但尼爾，更優(yōu)選地為大約75但尼爾至大約2000但尼爾。細(xì) 纖度產(chǎn)品的實(shí)例包括那些75,100,130，150,180,215，375以及435但尼爾 的產(chǎn)品。高纖度產(chǎn)品的實(shí)例包括900、 1100以及1300但尼爾。根據(jù) 所需的紗線纖度來(lái)選擇喂入絲的纖度。例如，為了制造1300但尼爾 的紗線，喂入絲可以為2400但尼爾且因此拉伸比為大約1.85:1。為了 制造375但尼爾的產(chǎn)品，喂入絲可以為650且拉伸比為大約1.73。
由本發(fā)明的設(shè)備和方法所制造的紗線可以在這類紗線所適用的 各種應(yīng)用中使用。這些紗線用在耐沖擊性性和防彈的產(chǎn)品中，例如防 彈衣(防彈背心等)、頭盔、航空器防護(hù)物和座位、復(fù)合材料運(yùn)動(dòng)裝備， 以及用在釣絲、帆、繩索、縫合線和織物(例如機(jī)織的、針織的、編織 的或非機(jī)織的)中。典型的非機(jī)織織物包括定向紗線的單向排列。由這 類紗線形成的織物可以與基質(zhì)樹(shù)脂一起使用。這些紗線可以與既包括 高強(qiáng)度的紗線又包括常規(guī)強(qiáng)度的紗線的其它類型的紗線相混合。
為提供對(duì)本發(fā)明更全面的了解，呈現(xiàn)了下列非限制性的實(shí)例。為 說(shuō)明本發(fā)明的原理而闡述的特定技術(shù)、條件、材料、比例以及所報(bào)告 的數(shù)據(jù)是示范性的，且不應(yīng)解釋為限制本發(fā)明的范圍。實(shí)例
實(shí)例1(比4交的)
超高分子量聚乙烯纖維在爐構(gòu)造中的兩級(jí)拉伸中拉伸，該爐構(gòu)造 包括第一組的四個(gè)爐和第二組的兩個(gè)爐，以圖l所描繪的方式帶有第 一輥組、中間的第二輥組和第三輥組。
各爐的長(zhǎng)度為12英尺(3.66m),因此第一組的4個(gè)爐總計(jì)48英尺 (14.63m)而第二組的爐總計(jì)24英尺(7.32m)。
輥的溫度如下第一組-125。C、第二組=125°(:而第三組=25°(3。 第一組爐和第二組爐的溫度為150。C。
開(kāi)始的纖度為2400而最終的纖度為1100。拉伸比為2:2:1。第一 輥組的速度為16m/min，第二輥組的速度為26m/min而第三輥組的速 度為34m/min。
最后得到的纖維韌度為35g/d至37g/d，且初始抗張模量為1150g/d 至1200g/d。
實(shí)例2
在此實(shí)例中，超高分子量聚乙烯纖維在爐構(gòu)造中的單級(jí)拉伸中拉 伸，該爐構(gòu)造以圖2所描繪的方式包括一組六個(gè)水平對(duì)齊的爐。僅使 用了兩個(gè)輥組，入口組(第 一組)和出口組(第二組)。
各爐的長(zhǎng)度為12英尺(3.66米)，因此六個(gè)爐的總長(zhǎng)度為72英尺 (21.95米)。
第一輥組具有125。C的溫度，而第二輥組具有25。C的溫度。各爐 的溫度為150°C。
開(kāi)始的纖度為2400但尼爾，而最終的纖度為1100但尼爾且拉伸 比為2:1:1。用于第一輥組的速度為20m/min而第二輥組的速度為 44m/min。
最后得到的纖維韌度為37g/d至39g/d,且初始抗張模量為1250g/d 至1300g/d?？梢钥闯?，在實(shí)例2中采用的且以實(shí)例2的方式運(yùn)行的加熱設(shè)備 提供了具有比實(shí)例1的爐構(gòu)造的纖維更高韌度和模量的纖維。此外， 實(shí)例2的線速度顯著比實(shí)例1中要高，因此該方法的生產(chǎn)率方面有提 高。
可以看出，本發(fā)明提供了一種設(shè)備和方法，其用于以節(jié)省成本和 操作友好的方式形成拉伸的超高分子量聚烯烴纖維和紗線如聚乙烯 纖維和紗線。生成的紗線具有合乎需要的屬性，以用在各種高要求的 應(yīng)用中。
盡管已相當(dāng)充分詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但將要理解的是這種細(xì)節(jié) 不必嚴(yán)格地遵守，相反本領(lǐng)域技術(shù)人員可想到所有落入如由所附權(quán)利 要求限定的本發(fā)明范圍內(nèi)的其它的變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于拉伸超高分子量聚烯烴纖維的加熱設(shè)備，所述加熱設(shè)備包括第一輥組；多個(gè)對(duì)齊的爐，所述多個(gè)爐具有鄰近所述第一輥組的一端以及相反端；和鄰近所述多個(gè)爐的所述相反端的第二輥組，所述第一輥組和所述第二輥組適于提供所需的對(duì)所述聚烯烴纖維的拉伸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱設(shè)備，其特征在于，所述纖維包 括超高分子量聚乙烯纖維。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱設(shè)備，其特征在于，僅所述第一 輥組的 一部分被加熱。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱設(shè)備，其特征在于，所述爐為熱 空氣循環(huán)爐。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱設(shè)備，其特征在于，所述加熱^殳 備包括至少四個(gè)水平對(duì)齊的爐。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱設(shè)備，其特征在于，所述加熱設(shè) 備包括至少六個(gè)水平對(duì)齊的爐。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱設(shè)備，其特征在于，所述纖維在 所述加熱設(shè)備中在一個(gè)級(jí)中被拉伸。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱設(shè)備，其特征在于，所述第一輥 組和所述第二輥組的每個(gè)輥組均包括7個(gè)輥。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱設(shè)備，其特征在于，所述第一輥 組和所述第二輥組的每個(gè)輥組均包括9個(gè)輥。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱設(shè)備，其特征在于，所述加熱設(shè) 備包括用于穿過(guò)所述爐以近似的直線輸送所述纖維的機(jī)構(gòu)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱設(shè)備，其特征在于，所述第一輥組和所述第二輥組包括在所述加熱設(shè)備中僅有的輥。
12. —種用于拉伸超高分子量聚烯烴纖維的方法，所述方法包括使所述纖維穿過(guò)加熱設(shè)備，所述加熱設(shè)備包括多個(gè)對(duì)齊的爐，所述多個(gè)爐具有鄰近所述第 一輥組的一端以及相 反端；和鄰近所述多個(gè)爐的所述相反端的第二輥組，所述第 一輥組和所述 第二輥組在一定條件下運(yùn)行，以提供所需的對(duì)所述聚烯烴纖維的拉 伸，以及在所述第一輥組和所述第二輥組之間將所述纖維拉伸至預(yù)定的 拉伸比。
13. 一艮據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述纖維包括 聚乙烯纖維。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，僅所述第一輥組的一部分#:加熱。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述爐為熱空 氣循環(huán)爐。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述設(shè)備包括 至少四個(gè)水平對(duì)齊的爐。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述設(shè)備包括 至少六個(gè)水平對(duì)齊的爐。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法包括 在所述加熱設(shè)備中在一個(gè)級(jí)中拉伸所述纖維。
19. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述笫一輥組 和所述第二輥組的每個(gè)輥組均包括7個(gè)輥。
20. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一輥組 和所述第二輥組的每個(gè)輥組均包括9個(gè)輥。
21. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，穿過(guò)所述爐以 近似的直線輸送所述纖維。
22. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述纖維在所 述爐中未被任何結(jié)構(gòu)支承。
23. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，將所述纖維拉 伸到大約1.1:1至大約15:1的拉伸比。
24. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，將所述纖維拉 伸到大約1.2:1至大約10:1的拉伸比。
25. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法以大 約20米/分鐘至大約100米/分鐘的線速度運(yùn)行。
26. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述爐中的溫 度為大約125'C至大約160°C。
27. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述爐中的溫 度為大約13(TC至大約15(TC。
28. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一輥組 和所述第二輥組包括在所述加熱設(shè)備中僅有的輥。
29. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，由所述方法形 成的所述纖維具有至少大約30克/但尼爾的韌度。
30. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，由所述方法形 成的所述纖維具有至少大約35克/但尼爾的韌度和至少大約1200克/ 但尼爾的初始抗張;溪量。
31. —種由根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法形成的產(chǎn)品。
全文摘要
一種加熱設(shè)備和方法，用于拉伸超高分子量聚烯烴纖維如聚乙烯纖維。加熱設(shè)備包括第一輥組和多個(gè)對(duì)齊的爐。該設(shè)備包括位于爐出口處的第二輥組，該第二輥組的輥適于提供所需的對(duì)聚烯烴纖維的拉伸。該設(shè)備和方法通過(guò)利用優(yōu)選為四個(gè)或六個(gè)水平的爐而提供了在已加熱環(huán)境中的單一拉伸步驟。
文檔編號(hào)D02J1/22GK101410561SQ200680052956
公開(kāi)日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2006年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月20日
發(fā)明者譚耀泰 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司