Изобретение относится к способу изготовления продукта, подобного моноволокну, из предшественника, включающего по меньшей мере одну прядь волокон, полученных из полиэтилена со сверхвысокой молярной массой, включающему a) воздействие на предшественника температуры в пределах диапазона температур плавления полиэтилена в течение периода времени, достаточного, по меньшей мере, для частичного оплавления соседних волокон, и b) одновременное растяжение предшественника, где во время оплавления предшественника подвергают механическому сжатию. Таким образом полученный продукт, подобный моноволокну, характеризуется внешним видом более гладкой поверхности и улучшенным сопротивлением истиранию, например, пониженной тенденцией к появлению пиллинга во время использования в качестве рыболовной лески, в сопоставлении с известными подобными продуктами, что делает его подходящим для использования в качестве рыболовной лески и тому подобного. Кроме того, изобретение относится к подобному моноволокну продукту, изготавливаемому в соответствии с упомянутым способом, и к полуфабрикатам и продуктам конечного использования, включающим упомянутый продукт, подобный моноволокну.

 

(57) Реферат / Формула:
относится к способу изготовления продукта, подобного моноволокну, из предшественника, включающего по меньшей мере одну прядь волокон, полученных из полиэтилена со сверхвысокой молярной массой, включающему a) воздействие на предшественника температуры в пределах диапазона температур плавления полиэтилена в течение периода времени, достаточного, по меньшей мере, для частичного оплавления соседних волокон, и b) одновременное растяжение предшественника, где во время оплавления предшественника подвергают механическому сжатию. Таким образом полученный продукт, подобный моноволокну, характеризуется внешним видом более гладкой поверхности и улучшенным сопротивлением истиранию, например, пониженной тенденцией к появлению пиллинга во время использования в качестве рыболовной лески, в сопоставлении с известными подобными продуктами, что делает его подходящим для использования в качестве рыболовной лески и тому подобного. Кроме того, изобретение относится к подобному моноволокну продукту, изготавливаемому в соответствии с упомянутым способом, и к полуфабрикатам и продуктам конечного использования, включающим упомянутый продукт, подобный моноволокну.

 

---

0710382
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОДУКТА, ПОДОБНОГО МОНОВОЛОКНУ, И ПРОДУКТ
Область техники
Изобретение относится к способу изготовления продукта, подобного моноволокну, из предшественника, включающего, по меньшей мере, одну прядь волокон, полученных из полиэтилена со сверхвысокой молярной массой, включающему а) воздействие на предшественника температуры в пределах диапазона температур плавления полиэтилена в течение периода времени, достаточного, по меньшей мере, для частичного оплавления соседних волокон, и Ь) одновременное растяжение предшественника.
Кроме того, изобретение относится к подобному моноволокну продукту, изготавливаемому в соответствии с упомянутым способом, и к применению упомянутого продукта, подобного моноволокну, при изготовлении различных полуфабрикатов и продуктов конечного использования.
Предшествующий уровень техники
Такой способ известен из документа ЕР 0740002 В1. В данной патентной публикации описывают способ изготовления рыболовной лески из нитей, обр;азованных волоконными материалами, где леску, изготовленную из плетеных, крученых или крученых и витых нитей, образованных сформованными из геля полиэтиленовыми элементарными волокнами, подвергают воздействию температуры в пределах диапазона температур плавления упомянутого полиэтилена в течение периода времени, достаточного, по меньшей мере, для частичного оплавления соседних элементарных волокон при одновременном растяжении упомянутой лески с относительным удлинением в диапазоне от 1,01 до 2,5. Использование для предшественника такого относительного удлинения во время теплового воздействия необходимо для сохранения воздействия на элементарные волокна растягивающего натяжения для того, чтобы предотвратить уменьшение прочности продукта в результате действия процессов термической релаксации молекул. Нити, используемые в данном способе, представляют собой нити, образованные высокопрочными непрерывными комплексными нитями, говоря более конкретно, такие нити, как изготовленные в результате так называемого формования волокна из геля полиэтилена со сверхвысокой молярной массой (UHMWPE), например, нити, коммерчески доступные под торговыми марками Spectra(r) или Dyneema(r). Подобные моноволокну продукты, таким образом полученные документе ЕР 0740002 В1, как утверждается, обнаруживают меньшую степень изнашивания и характеризуются
меньшим уровнем поверхностного трения в сопоставлении с соответствующими плетеными или кручеными лесками, тем не менее, одновременно демонстрируя благоприятную высокую прочность.
В документе WO 2004/033774 А1 подобный способ оплавления применяют в отношении предшественника, включающего сформованные нити, изготовленные из штапельного волокна из UHMWPE в качестве пряди.
В общем случае рыболовные лески представляют собой моноволокна, полученные из синтетических полимеров и обладающие прочной структурой с круглым поперечным сечением, что обеспечивает удобство в обращении при забрасывании наживки, вылавливании рыбы при ловле спиннингом и забрасывании крючка при ловле спиннингом. В общем случае такие лески из моноволокна характеризуются наличием жесткой природы и гладкой поверхности, что в комбинации приводит к уменьшению натяжения лески во время забрасывания крючка и обеспечению возможности достижения большей дальности забрасывания крючка при одновременном обеспечении лучшего высвобождения рыболовной лески из катушек спиннинга. Плетеные лески, включающие множество элементарных волокон, в меньшей степени пригодны для изготовления рыболовных лесок, поскольку они имеют тенденцию к изнашиванию на конце лески, могут захватывать воду, характеризуются наличием внешней поверхности, которая подвержена зацеплениям и захлестыванию, и имеют внешний вид, характеризующийся непрозрачностью, что слишком хорошо визуально обнаруживается под водой.
Способ, известный из документа ЕР 0740002 В1, делает возможным изготовление рыболовных лесок, подобных моноволокну, из плетеных или крученых лесок, изготовленных из полиэтиленовых комплексных нитей, где данные лески обладают специфическими преимуществами в сопоставлении с плетеными лесками. Эксплуатационные характеристики таких оплавленных лесок также являются более благоприятными, исходя из сопоставления с соответствующими характеристиками обычно используемого моноволокна, полученного, например, из полиамида по способу экструдирования из расплава, принимая во внимание их более высокие предел прочности при растяжении (или предел прочности на разрыв) и жесткость. Такие термически оплавленные лески, кроме того, демонстрируют преимущество в сопоставлении с подобными моноволокну продуктами, изготовленными в результате сцепления друг с другом множества элементарных волокон при помощи связующего, например, в результате проведения стадии импрегнирования в расплаве с использованием термопластичного полимера, подобного ПЭНП, как это описывается в документе US 5601775, заключающееся в том, что они в общем случае характеризуются повышенным
пределом прочности на разрыв; прочность составляющих продукт волокон не "разбавляет" присутствие полимерного связующего.
Недостаток таких оплавленных волоконных лесок заключается в их тенденции к появлению пиллинга: в результате истирания лески, например, вследствие перемещения вдоль направляющих элементов во время забрасывания крючка и вылавливания рыбы, элементарные волокна, оплавленные по поверхности, могут подвергнуться отслаиванию, а высвободившийся волоконный материал на поверхности лески перегруппируется с образованием небольших пиллей. Ясно, что леска, обнаруживающая наличие такого пиллинга, будет характеризоваться ухудшенными эксплуатационными характеристиками при забрасывании крючка и тому подобном. Поэтому желательно иметь подобный моноволокну продукт, изготовленный из предшественника, включающего волокна, полученные из UHMWPE, который объединял бы высокие способность к растяжению и прочность при наличии узла с улучшенным сопротивлением истиранию, в особенности демонстрируя наличие незначительного пиллинга.
Поэтому целью настоящего изобретения является предложение способа изготовления подобного моноволокну продукта, который не обнаруживает упомянутого недостатка или обнаруживает его, по меньшей мере, в пониженной степени.
В соответствии с изобретением достижения данной цели добиваются при использовании способа изготовления продукта, подобного моноволокну, из предшественника, включающего, по меньшей мере, одну прядь волокон, полученных из полиэтилена со сверхвысокой молярной массой, включающего а) воздействие на предшественника температуры в пределах диапазона температур плавления полиэтилена в течение периода времени, достаточного, по меньшей мере, для частичного оплавления соседних волокон, и Ь) одновременное растяжение предшественника, где во время оплавления предшественника подвергают механическому сжатию.
При использовании способа, соответствующего изобретению, из волокон из UHMWPE можно изготовить высокопрочный продукт, подобный моноволокну, где данный продукт демонстрирует наличие внешнего вида с более гладкой поверхностью и улучшенное сопротивление истиранию, например, пониженную тенденцию к появлению пиллинга во время использования в качестве рыболовной лески в сопоставлении с известными подобными продуктами; что делает его очень хорошо подходящим для использования в качестве рыболовной лески и тому подобного. Дополнительное преимущество способа, соответствующего изобретению, заключается в том, что могут быть получены очень тонкие продукты, подобные моноволокну.
Подобный моноволокну продукт, полученный по способу, соответствующему
изобретению, обладает приятным туше или грифом, он демонстрирует возможность легкого обращения и с ним и легкого связывания его в узел и демонстрирует очень высокие значения прочности при наличии узла и прочностной эффективности узла. При использовании способа, соответствующего изобретению, также можно изготовить леску, имеющую внешний вид с поверхностью, подобной поверхности моноволокна, но демонстрирующую гибкость, более походящую на гибкость структуры из комплексной нити. Такой продукт обычно обладает структурой "оболочка-ядро"; то есть, он имеет непористую оболочку, образованную оплавленными элементарными волокнами, и ядро, демонстрирующее в основном волоконную природу. Дополнительное преимущество способа, соответствующего изобретению, заключается в том, что его можно с высокой эффективностью использовать в отношении крученых и/или пневмосоединенных комплексных нитей, в отношении плетеных многонитевых предшественников, а также в отношении предшественников на основе коротких штапельных волокон; и в том, что становится возможным регулирование образования упомянутой структуры "оболочка-ядро".
При использовании способа, соответствующего изобретению, из многонитевого предшественника изготавливают продукт, подобный моноволокну. Под продуктом, подобным моноволокну, подразумевают продукт, который демонстрирует внешний вид и гриф, более напоминающие соответствующие характеристики моноволокна, а не комплексной нити или многонитевого корда, но который фактически изготавливают из множества непрерывных или коротких элементарных волокон, которые обычно имеют диаметр, меньший приблизительно 50, зачастую меньший 30 микрометров. Продукт, подобный моноволокну, может иметь диаметр, который варьируется в широком диапазоне, например, от приблизительно 0,05 вплоть до нескольких миллиметров. Для продуктов, имеющих некруглое поперечное сечение, линейная плотность или весовой номер были бы более подходящей для использования единицей измерения. Весовой номер продукта, подобного моноволокну, может варьироваться в диапазоне от, например, 5 дтекс вплоть до нескольких тысяч дтекс. Под предшественником в настоящем документе подразумевают изделие неопределенной длины, включающее, по меньшей мере, одну прядь волокон, полученных из полиэтилена со сверхвысокой молярной массой, например, одну или несколько комплексных нитей с весовым номером 25-2000 дтекс, и в способе, соответствующем изобретению, его используют в качестве исходного сырья или исходного материала. Подходящий для использования предшественник может иметь форму, например, плетеного корда, витой и крученой нити, корда или шнура, образованного несколькими прядями, включающими волокна из UHMWPE, но также
может представлять собой и однопрядную сформованную нить. Под прядью волокон, полученных из UHMWPE, подразумевается волоконное изделие, подобное нити, и оно включает как комплексные нити на основе непрерывных элементарных волокон, так и сформованную нить, изготовленную из коротких штапельных волокон. Предшественник включает преимущественно волокна из UHMWPE, то есть, 50 или более % (масс.) от совокупного количества волокон, предпочтительно предшественник включает, по меньшей мере, 70, 80, 90 % (масс.) волокон из UHMWPE или даже по существу состоит только из таких волокон. В данном случае в результате получают леску, обладающую высокими механическими эксплуатационными характеристиками, в особенности высоким пределом прочности на разрыв.
Полиэтилен со сверхвысокой молярной массой, также называемый полиэтиленом со сверхвысокой молекулярной массой и сокращенно обозначаемый как UHMWPE, демонстрирует характеристическую вязкость (IV), превышающую 5 дл/г. Величину IV определяют в соответствии со способом РТС-179 (Hercules Inc. Rev. Apr. 29, 1982) при 135°C в декалине, при этом время растворения составляет 16 часов, с использованием в качестве антиоксиданта DBPC (ди-трет-бутил-пара-крезола) в виде определенного количества раствора с концентрацией 2 г/л и вязкость при различных концентрациях экстраполируют до нулевой концентрации. Характеристическая вязкость представляет собой меру молярной массы (также называемой молекулярной массой), определять которую можно легче, чем фактические параметры молярной массы, подобные М" и Mw. Существует несколько эмпирических соотношений между IV и Mw, например, Mw = 5,37 х 104 [IV]1'37 (смотрите документ ЕР 0504954 А1), но такое соотношение очень сильно зависит от распределения по молярным массам. Нить, образованную волокнами из UHMWPE, можно изготовить в результате формования из раствора UHMWPE гелеобразного волокна и вытяжки волокна до, во время и/или после частичного или полного удаления растворителя; то есть, в результате реализации так называемого способа формования волокна из геля. Формование волокна из геля UHMWPE хорошо известно специалисту в соответствующей области; и описывается в многочисленных публикациях, в том числе в документах ЕР 0205960 А, ЕР 0213208 Al, US 4413110, GB 2042414 А, ЕР 0200547 В1, ЕР 0472114 Bl, WO 01/73173 А1 и работе Advanced Fiber Spinning Technology, Ed. Т. Nakajima, Woodhead Publ. Ltd (1994), ISBN 1-855-73182-7 и ссылках, перечисленных в них. Формование волокна из геля понимается как включающее, по меньшей мере, стадии формования, по меньшей мере, одного элементарного волокна из раствора полиэтилена со сверхвысокой молекулярной массой в растворителе прядильного раствора; охлаждения изготовленного элементарного волокна до получения гелеобразного
элементарного волокна; удаления, по меньшей мере, части растворителя прядильного раствора из гелеобразного элементарного волокна; и вытяжки элементарного волокна в ходе, по меньшей мере, одной стадии вытяжки до, во время или после удаления растворителя прядильного раствора. Принимая во внимание растворимость UHMWPE и перерабатываемость раствора, UHMWPE предпочтительно характеризуется величиной IV, равной, самое большее, 40 дл/г. Подходящие для использования растворители прядильных растворов включают, например, парафины, минеральное масло, керосин или декалин. Растворитель прядильного раствора можно удалять в результате выпаривания, экстрагирования или использования комбинации способов выпаривания и экстрагирования.
Способ, соответствующий изобретению, включает стадию воздействия на предшественника температуры в пределах диапазона температур плавления UHMWPE в течение периода времени, достаточного, по меньшей мере, для частичного оплавления соседних волокон. Условия проведения данной стадии оплавления выбирают такими, чтобы температура и время воздействия были бы достаточными для размягчения в "особенности поверхностного слоя волокон и обеспечения,-по-меньшей мере;-их-частичного оплавления, в особенности тех волокон, которые располагаются на внешней поверхности лески из предшественника. Диапазон температур плавления UHMWPE представляет собой температурный диапазон между пиковой температурой плавления неориентированного полимера и пиковой температурой плавления натянутого высокоориентированного волокна из UHMWPE в соответствии с определением по методу анализа ДСК при использовании скорости сканирования 20°С/мин. В случае элементарных волокон из UHMWPE, обычно демонстрирующих диапазон температур плавления 138-162°С, температура предпочтительно находится в пределах диапазона от приблизительно 150°С вплоть до приблизительно 157°С. Времена пребывания, в течение которых предшественник подвергают воздействию температуры плавления, могут варьироваться в широких пределах, но обычно они попадают в диапазон от приблизительно 5 секунд до приблизительно 150 секунд. Несмотря на то, что более высокие температуры имеют тенденцию к стимулированию процесса оплавления, необходимо соблюдать осторожность в применении чрезмерно высокой температуры или чрезмерно продолжительного периода времени, поскольку это может привести к потере прочности продукта, что является результатом, например, частичного плавления или других эффектов молекулярной релаксации в ядре элементарных волокон. (Постадийное) увеличение температурного профиля обеспечивает достижение преимуществ, касающихся такого регулирования температуры и оплавления. Подходящие для использования
способы реализации данного способа включают печи с точным регулированием температуры и средства вытяжки; что известно специалисту в соответствующей области, а также альтернативные средства реализации способа, соответствующего изобретению.
Во время процесса оплавления внешний вид предшественника обычно может изменяться от первоначального внешнего вида, характеризующегося непрозрачностью, например, наличием белого цвета, до внешнего вида полупрозрачной молочно-белой или даже по существу прозрачной поверхности продукта, в зависимости от степени оплавления и типа материала предшественника. Светопропускание для продукта увеличивается при увеличении степени оплавления между волокнами. Такое увеличение уровня полупрозрачности или светопропускания представляет собой определение преимущество для сферы применения в качестве подводных рыболовных лесок. Естественный белый цвет также можно отрегулировать в результате добавления красителей.
В случае подобного моноволокну продукта, демонстрирующего малую степень изнашивания на конце и наличие на поверхности незначительного пиллинга, достаточно, чтобы внешний поверхностный слой лески был бы, по меньшей мере, частично оплавленным, о чем бы свидетельствовало увеличение уровня полупрозрачности. Однако, для изготовления продукта, демонстрирующего более высокую жесткость на изгиб и более высокую степень прозрачности, который обладал бы характеристиками, в еще большей степени напоминающими характеристики моноволокна, предпочтительной является более высокая степень оплавления, например, например, также связывающая элементарные волокна в более внутренних частях предшественника или пряди.
При использовании способа, соответствующего изобретению, внешний оплавленный поверхностный слой, который является по существу непористым, можно получать контролируемым образом в результате механического сжатия волоконного предшественника во время термического оплавления, например, в результате приложения усилия по поверхности предшественника. Такой продукт демонстрирует наличие гладкой поверхности, обнаруживающей улучшенное сопротивление истиранию, например, незначительную тенденцию к возникновению эффектов отслаивания, подобных пиллингу. Оплавленный поверхностный слой может охватить ядро, которое все еще будет обладать в основном волоконной природой, придавая продукту более значительную гибкость. Степень оплавления можно регулировать в результате варьирования температуры и/или времени воздействия, а в особенности в результате варьирования усилия, прикладываемого для сжатия в способе, соответствующем изобретению.
Степень оплавления для полученного продукта можно определить, например, при
помощи визуальной оценки, например, получаемой невооруженным глазом или с использованием оптического или электронного микроскопа, поверхности и/или поперечного сечения; или в результате измерения механических свойств, подобных прочности или жесткости. Еще одной возможностью является определение количества и скорости поглощения окрашенной жидкости, например, из маркера, как это описывается в документе ЕР 0740002 В1. Степень оплавления также можно определить в испытании, в котором загруженный продукт подвергают истиранию по поверхности, например, металлического или керамического стержня, и устанавливают количество движений вплоть до того момента, когда продукт, подобный моноволокну, распадется на составляющие его элементарные волокна или начнет демонстрировать наличие пиллинга в результате разрыва некоторых элементарных волокон.
Было обнаружено, что в случае приложения по поверхности предшественника определенного сжимающего усилия эффективность термического оплавления улучшается, и происходит более однородное оплавление элементарных волокон, в особенности, во внешнем слое. Это в результате приводит к получению внешнего вида с более гладкой поверхностью и у продукта, подобного моноволокну, улучшает сопротивление истиранию. В результате приложения сжимающих усилий влияние может быть оказано также и на геометрию (поперечного сечения) продукта. По существу равные усилия, прикладываемые во время оплавления ко всей площади поверхности, в результате вероятно будут приводить к получению продукта с почти что круглым поперечным сечением; в то время как неоднородно распределенные усилия в результате привели бы к получению продуктов, демонстрирующих наличие некруглых, например, удлиненных поперечных сечений.
В предпочтительном варианте реализации способа, соответствующего изобретению, предшественник подвергают сжатию во время оплавления в результате перепускания предшественника, по меньшей мере, через один направляющий элемент, обладающий поверхностью, снабженной желобком или прорезью, таким образом, чтобы по существу вся поверхность предшественника вступала бы в контакт с элементом внутри желобка, по меньшей мере, один раз, а воздействию усилия подвергалась бы по существу вся поверхность предшественника. Предпочтительно желобок имеет V-образную форму при растворе в верхней части такого размера, который делает возможным легкое введение волоконного предшественника, который может характеризоваться определенной степенью распределения по поверхности, и при этом нижняя часть желобка имеет такие размер и геометрию, которые определяют желательные размер и форму продукта, подобного моноволокну. Направляющим элементом может являться статичный
цилиндрический брусок, но предпочтительно он представляет собой свободновращающиеся колесо или валок или приводной валок. Усилие, оказываемое на леску, можно регулировать в результате изменения натяжения лески, в результате регулирования диаметра цилиндрического элемента и/или в результате изменения протяженности поверхности контакта (или угла контакта) между леской и элементом. В результате проведения определенных экспериментов специалист в соответствующей области может отыскать желательные комбинации. Дополнительное преимущество данного варианта реализации способа, соответствующего изобретению, заключается в том, что в результате выбора геометрии желобка геометрию поперечного сечения продукта, подобного моноволокну, можно регулировать и выдерживать постоянной во время изготовления большой протяженности продукта. Например, в результате использования V-образного желобка с закругленной нижней частью, радиус которой регулируют в соответствии с предшественником и желательным диаметром продукта, можно изготовить цилиндрический или овальный продукт; но возможными являются также и другие геометрии. Угол желобка (угол, практически формируемый его боковыми стенками) не является критическим моментом и может варьироваться в широких пределах. Подходящий угол, как представляется, находится в диапазоне приблизительно 50-70°. Размеры желобка также могут быть и другими у последующих элементов в случае использования более одного направляющего элемента, например, радиус закругленной нижней части может поэтапно уменьшаться для того, чтобы подвергать леску дополнительному сжатию. Обнаружено, что использование 2 или более элементов приводит к получению более воспроизводимых результатов, более предпочтительно используют, по меньшей мере, 3, 4, 5, 6 или даже 7 элементов. Использование нечетного количества направляющих элементов характеризуется тем преимуществом, что леска может следовать практически по прямому маршруту до и после прохождения элементов, что делает возможными более простые конструкцию и эксплуатацию печи. В специальном предпочтительном варианте реализации используют нечетное количество направляющих элементов, где данные элементы монтируют в виде двух групп (при этом количество элементов различается на 1; например, Зи2,4иЗ)на двух рамных частях, где данные части могут перемещаться друг по отношению к другу до достижения разомкнутого и сомкнутого положения. В разомкнутом положении леску легко можно перепускать между элементами; в то время как при последующем смыкании леска будет вступать в контакт со всеми элементами. Данный вариант реализации делает возможным легкий запуск процесса оплавления (и вытяжки), и он дополнительно проиллюстрирован на фигуре 1.
Фигура 1(a) схематически изображает две рамные части (2), снабженные прикрепленными валками в качестве направляющих элементов (3), в разомкнутом положении, при этом леска (1) будет проходить свободно; в то время как фигура 1(b) демонстрирует (полу)сомкнутое положение, при этом леска находится в контакте с валками в желобке, имеющемся на их поверхности. Обратите внимание на то, что в результате большего приближения рамных частей друг к другу протяженность контакта лески (1) с направляющими элементами (3) может быть дополнительно увеличена.
Предпочтительно температуру (поверхности) направляющего элемента также регулируют, выдерживая на уровне величины в пределах диапазона температур плавления полиэтилена, для того, чтобы обеспечить дополнительное регулирование степени оплавления и геометрии продукта, например, в результате размещения элементов внутри печи с регулированием температуры, используемой для вытяжки и оплавления. В специальном варианте реализации элемент находится при несколько более высокой температуре, например, на 1 или 2 градуса, в сопоставлении с установкой температуры (например, в используемой печи) для вытяжки и оплавления. Его преимущество заключается в том, что оплавление становится еще более эффективным, и в том, что становится возможным получение хорошо определенной оплавленной внешней оболочки.
В еще одном варианте реализации способа, соответствующего изобретению, предшественник подвергают механическому сжатию во время оплавления в результате направления и протягивания предшественника через отверстие, характеризующееся площадью поверхности в точке ее наименьшей величины, самое большее, равной совокупной площади поперечного сечения предшественника, например, сумме площадей поперечного сечения всех элементарных волокон, что, таким образом, приводит к прижиманию друг к другу элементарных волокон в предшественнике. Примеры подходящих отверстий включают конический мундштук, круг или комплект колец с уменьшающимся размером отверстий. Подобным же образом используют вышеупомянутые предпочтения для геометрии, установки температуры и тому подобного для направляющих элементов, снабженных желобком. Однако, протягивание предшественника через отверстие, может представлять определенные трудности в производстве в отношении запуска, изменения желательных размеров продукта и тому подобного. Роль некоторых из данных недостатков может быть уменьшена благодаря использованию отверстия, которое формируют, по меньшей мере, двумя подвижными сопрягающимися друг с другом частями, и формированию включенного отверстия только тогда, когда будет начато проведение процесса вытяжки, при слежении за тем, чтобы при сведении частей друг с другом не происходило бы захватывание части элементарных
волокон предшественника.
Подобный моноволокну продукт, полученный в соответствии с вышеупомянутым способом, включающим механическое сжатие во время оплавления, демонстрирует наличие по существу непористого поверхностного слоя, наблюдаемого по методу оптической или электронной микроскопии, и характеризуется геометрией и площадью поперечного сечения, которые обнаруживают незначительную вариацию по длине продукта. В зависимости от используемых условий внутренние элементарные волокна можно подвергать, а можно и не подвергать оплавлению.
Волокна, используемые в предшественнике, предпочтительно изготавливают из линейного полиэтилена, то есть, из полиэтилена, имеющего менее одной боковой цепи на 100 атомов углерода, а предпочтительно менее одной боковой цепи на 300 атомов углерода; при этом боковые цепь или ответвление содержат, по меньшей мере, 10 атомов углерода. Линейный UHMWPE предпочтительно содержит менее 1 % (моль.) сомономеров, таких как алкены, более предпочтительно менее 0,5 или даже менее 0,3 % (моль.). Преимущество применения такого гомополимера заключается в том, что может быть использована более высокая степень вытяжки, что в результате приведет к достижению улучшенной способности продукта к растяжению.
В дополнение к полимеру UHMWPE волокна могут содержать небольшие количества, например, меньшие 5 % (масс), добавок, которые являются обычными для таких волокон, таких как антиоксиданты, прядильные аппретуры, термостабилизаторы, красители и тому подобное.
Предпочтительно в качестве материала прядей для предшественника выбирают волокна из UHMWPE, характеризующиеся величиной IV в диапазоне 5-25 дл/г, более предпочтительно в диапазоне 6-20 или даже 7-15 дл/г. Несмотря на то, что в общем случае более высокие величина IV или молярная масса UHMWPE в результате приводят к получению более высокой механической прочности, достижимой для волокон, использование в настоящем способе элементарных волокон из UHMWPE, характеризующихся относительно низкой величиной IV, как было обнаружено, в результате приводит к получению продукта, демонстрирующего дополнительно улучшенное сопротивление истиранию; то есть, роль так называемого эффекта пиллинга уменьшается (например, на поверхности продукта во время его использования в качестве рыболовной лески можно видеть меньше волоконного материала).
Способ, соответствующий изобретению, можно реализовать при использовании предшественника с различными структурами, например, с плетеной структурой или витой (или складчатой) и крученой структурой, при использовании пневмосс единенных
комплексных нитей, а также при использовании предшественников на основе короткого штапельного волокна. Подходящие для использования структуры, полученные из непрерывных элементарных волокон, например, описываются в документе ЕР 0740002 В1, в то время как подходящие для использования композиции и структуры сформованной нити описываются в документе WO 2004/033774 А1. Отчетливое преимущество способа, соответствующего изобретению, заключается в том, что продукты, демонстрирующие очень хорошие эксплуатационные характеристики, можно изготавливать из крученых и/или пневмосоединенных нитей, выступающих в роли предшественника, даже из нитей, характеризующихся очень малым весовым номером; в то время как известный способ для таких предшественников использовать нельзя, или он, по меньшей мере, в результате приведет к получению продуктов, обладающих не такими хорошими эксплуатационными характеристиками. Использованию крученых и/или пневмосоединенных предшественников, характеризующихся весовыми номерами, превышающими приблизительно 200 дтекс, вместо плетеных структур или структур из сформованных нитей свойственно преимущество, заключающееся в том, что предшественника и продукт, подобный моноволокну, можно изготавливать легко и эффективно с точки зрения затрат. В случае желательности получения продуктов, характеризующихся малым весовым номером, необходимо использование предшественника, характеризующегося меньшим весовым номером, и в таких случаях с учетом экономических преимуществ предпочтителен предшественник на основе сформованной нити.
Способ, соответствующий изобретению, одновременно включает растяжение предшественника при степени вытяжки, также называемой относительным удлинением, равной, по меньшей мере, 1,0, что, таким образом, обеспечивает выдерживание воздействия на элементарные волокна натяжения и предотвращает уменьшение прочности продукта в результате действия процессов термической релаксации молекул. Для дополнительного улучшения свойств, в особенности предела прочности при растяжении (как до, так и после формирования узла на леске), предпочтительно используют степень вытяжки, равную, по меньшей мере, 1,1, 1,5, 2,0 или более предпочтительно даже, по меньшей мере, 2,5, 2,8 или 3,0. В дополнение к этому, использование повышенной степени вытяжки будет приводить к уменьшению весового номера получгнощегося в результате продукта и увеличению гибкости производства. Выше определенной степени вытяжки эффект улучшения свойств запределивается, или свойства могут даже ухудшиться в результате частичных повреждения или разрушения волокон. Таким образом, максимальная степень вытяжки зависит от типа предшественника и его
элементарных волокон и в общем случае составляет, самое большее, приблизительно 10 или, самое большее, 8 или 6.
Предпочтительно продукт, полученный при использовании способа, соответствующего изобретению, охлаждают при одновременном воздействии на него натяжения. В данном случае имеет место преимущество, заключающееся в том, что ориентация в продукте, полученная во время оплавления и растяжения, сохраняется лучше как на уровне элементарных волокон, так и на молекулярном уровне. Такое натяжение может получаться в результате, например, сматывания продукта в паковки по завершении предшествующих стадий способа.
Способ, соответствующий изобретению, дополнительно может включать предшествующую стадию предварительной обработки предшественника, или одной или нескольких прядей в нем, в целях улучшения сцепления между элементарными волокнами во время стадии оплавления. Такая стадия предварительной обработки может включать нанесение на предшественника покрытия из компонента или композиции; промывку предшественника, то есть, вымывание с поверхности компонентов, подобных прядильным аппретурам и тому подобному; или использование обработки плазмой высокого напряжения или коронным разрядом, или любую их комбинацию. Предпочтительно предшественник включает волокна из UHMWPE, которые по существу не содержат прядильной аппретуры; в том смысле, что во время их изготовления никакой прядильной аппретуры не использовали или присутствующую прядильную аппретуру удаляли на стадии предварительной обработки. В данном случае имеет место преимущество, заключающееся в том, что дополнительно улучшается сопротивление истиранию у продукта, подобного моноволокну, и в том, что во время его использования в качестве рыболовной лески пиллинг наблюдается в еще меньшей степени.
В еще одном варианте реализации предшественника подвергают предварительной обработке благодаря нанесению; например, в результате погружения и смачивания, эффективного количества минерального масла (например, минерального масла марки, используемой при теплопередаче, характеризующегося средней молярной массой, равной приблизительно 250-700), растительного масла (например, кокосового масла) или, предпочтительно нелетучего, растворителя для полиэтилена; подобного парафину. Данную стадию предварительной обработки можно проводить в условиях окружающей среды или при повышенной температуре вплоть до температуры, меньшей величины из диапазона температур плавления волокна из полиэтилена, и она может даже совпадать с растяжением и оплавлением. Преимущество стадии данного варианта реализации заключается в том, что дополнительно повышается эффективность способа оплавления, то
есть, могут быть достигнуты более высокая степень оплавления в одних и тех же условиях, или подобная степень при несколько меньшей температуре, более коротком периоде времени или меньшем усилии сжатия. Масло или растворитель могут дополнительно содержать другие добавки, подобные красителям или стабилизаторам. Количество масла или растворителя может варьироваться в широких пределах, например, в диапазоне от 0,1 до 25 % (масс.) при расчете на волокна из UHMWPE. В медицинских сферах применения предпочтительно никаких количеств не используют или используют только очень малые количества; в сферах применения, подобных рыболовным лескам, предпочтительные количества составляют 2-20, более предпочтительно 5-15 % (масс).
Способ, соответствующий изобретению, дополнительно может включать стадию, где после оплавления и вытяжки на продукт наносят композицию покрытия до получения слоя покрытия. Такая композиция покрытия может включать типичную прядильную аппретуру, которая позволяет облегчить манипуляции с продуктом и его переработку во время проведения последующих операций; соединение или композицию, модифицирующие адгезию в ходе последующего изготовления композитных изделий, составляющих продукт; или композицию связующего, которая дополнительно улучшает целостность и прочность продукта. Типичные примеры последней включают композиции связующего на основе полиуретана или полиэтилена, подобные этилен-акриловым сополимерам. Композиция покрытия может иметь форму раствора или дисперсии. Такая композиция дополнительно может содержать компоненты, которые у продукта, подобного моноволокну, дополнительно улучшают сопротивление истиранию или резанию. Примерами компонентов, которые улучшают сопротивление резанию, являются небольшие дисперсные частицы с высокой твердостью поверхности, подобные частицам различных минералов или керамики. Композиция покрытия дополнительно может включать и другие добавки, подобные красителям, стабилизаторам и тому подобному.
Изобретение также относится к подобному моноволокну продукту, включающему, по меньшей мере, частично оплавленные волокна из UHMWPE, где данный продукт можно изготавливать по способу, соответствующему изобретению. Подобный моноволокну продукт, соответствующий изобретению, объединяет высокие предел прочности и модуль упругости при растяжении и превосходное сопротивление истиранию; его легко можно завязывать в узел, а завязанный в узел продукт демонстрирует высокую прочность при наличии узла. Данный новый продукт, подобный моноволокну, обладает сопротивлением истиранию, превышающим соответствующую характеристику известных подобных моноволокну продуктов, включающих, по меньшей мере, частичное оплавленные элементарные волокна из UHMWPE. Предпочтительно
изобретение относится к продукту, характеризующемуся весовым номером, равным, по меньшей мере, 400 дтекс, предпочтительно находящимся в диапазоне 400-1000 дтекс, и сопротивлением истиранию (или пиллингу), соответствующим, по меньшей мере, 1800, предпочтительно, по меньшей мере, 2000 или 2200 циклам. Сопротивление истиранию определяют как количество циклов вплоть до того момента, когда образец начнет обнаруживать первые признаки пиллинга согласно определению по методике, где образец подвергают истиранию при комнатной температуре (21±2°С) в результате размещения его поверх петельки из нержавеющей стали с диаметром 1,5 мм под углом 90°, где данную петельку погружают в воду, и воздействия на образец колебательных перемещений с частотой 0,5 Гц при длине хода (длине перемещения образца по поверхности) 200 мм с постоянной нагрузкой на образец 0,5 кг. Такой продукт также обнаруживает высокий предел прочности при растяжении, то есть, равный, по меньшей мере, 15 сн/дтекс, предпочтительно, по меньшей мере, 20, 25, 30 или даже 35 сн/дтекс.
В специальном варианте реализации продукт, подобный моноволокну, обладает структурой "оболочка-ядро"; то есть, продукт включает по существу непористые слой оболочки или внешний слой из UHMWPE и элементарные волокна из UHMWPE, которые характеризуются отсутствием или едва ли наличием признаков оплавления внутри. Под являющейся по существу непористой оболочкой из UHMWPE подразумевается обозначение того, что на поверхности элемента нельзя или едва ли можно обнаружить какие-либо поры или пустоты, например, при использовании оптического или электронного микроскопа.
Относительная толщина по существу непористой оболочки из UHMWPE у продукта, соответствующего изобретению, может варьироваться в широких пределах. Было обнаружено, что слой оболочки, который является относительно толстым в сопоставлении с ядром, включающим элементарные волокна из UHMWPE, в результате позволяет получить элемент, характеризующийся пониженной гибкостью, но данный эффект в общем случае будет зависеть от размера или размеров продукта; тонкий продукт как таковой является более гибким и, таким образом, менее восприимчивым к варьированию толщины слоя оболочки. Для того чтобы обнаруживать желательное улучшенное сопротивление истиранию, слой оболочки предпочтительно имеет определенную минимальную толщину. Подходящая минимальная толщина для оболочки, как было обнаружено, имеет порядок приблизительно 20 микрометров, предпочтительно она составляет, по меньшей мере, 25 микронов; но слой оболочки может быть намного более толстым. Оболочка составляет, по меньшей мере, приблизительно 5 % (масс.) от продукта, подобного моноволокну, предпочтительно, по меньшей мере, 10, 15, 20, 25 или
30 % (масс). С другой стороны, для достижения большей гибкости оболочка предпочтительно составляет, самое большее, 95 % (масс), более предпочтительно, самое большее, 90, 80, 70, 60 или даже, самое большее, 50 % (масс). Несмотря на то, что в случае продукта, имеющего малый диаметр, например, диаметр, меньший 150 микрометров, непористая оболочка может составлять 100 % от продукта, для оптимизации прочности и прочности при наличии узла у продукта, как было обнаружено, выгодным является более высокое относительное содержание элементарных волокон из UHMWPE, демонстрирующих малую степень оплавления.
Подобный моноволокну продукт, изготавливаемый по способу, соответствующему изобретению, характеризуется линейной плотностью, также называемой весовым номером, которая может варьироваться в широких пределах, например, от 5 до 15000 дтекс Изобретение также конкретно относится к подобным моноволокну продуктам, изготовленным из волокон из UHMWPE и характеризующимся весовым номером в диапазоне 5-100 дтекс; поскольку такие тонкие продукты нельзя было изготовить при использовании известных способов. Предпочтительно продукт изготавливают из крученых и/или пневмосоединенных волокон из UHMWPE, а не из плетеных структур. Данные продукты обычно характеризуются пределом прочности на разрыв, равным, по меньшей мере, 25, предпочтительно, самое большее, 30, 35, 38 или даже 40 сн/дтекс. Максимальную прочность способ конкретно не ограничивает, и она также зависит от типа и прочности предшественника. Несмотря на то, что теоретическая прочность волокон из UHMWPE даже может быть значительно более высокой, при использовании настоящего способа могут быть получены подобные моноволокну продукты, характеризующиеся пределом прочности на разрыв, равным 55, 60 или даже 65 сн/дтекс. Такие продукты, характеризующиеся высокой прочностью и малым весовым номером, являются очень хорошо подходящими для использования в медицинских приспособлениях и имплантантах, таких как хирургические нити и тому подобное. В таких медицинских сферах применения предпочитается, чтобы продукт состоял бы по существу из UHMWPE и содержал бы только незначительные количества, например, меньшие 5 % (масс), более предпочтительно меньшие 3 % (масс.) других компонентов, где данные компоненты одобрены соответствующими органами власти для использования в тав:их сферах применения.
Принимая во внимание сферы применения, подобные рыболовным лескам или лескам для воздушных змеев или защитной и специальной одежде, весовой номер продуктов, подобных моноволокну, предпочтительно находится в диапазоне от 100 до 2000 дтекс, еще более предпочтительно от 200 до 1600 или от 400 до 1000 дтекс.
Кроме того, изобретение относится к применению подобного моноволокну продукта, соответствующего изобретению, при изготовлении различных полуфабрикатов и различных продуктов конечного использования, подобных рыболовным лескам; лескам для воздушных змеев; хирургическим нитям; различным тканям, кордам и шнурам, нитям смешанной пряжи, и к их применению, например, в изделиях, демонстрирующих сопротивление резанию.
Изобретение также относится к полуфабрикатам и продуктам конечного использования, включающим подобный моноволокну продукт, соответствующий изобретению.
Далее изобретение будет дополнительно проиллюстрировано при использовании следующих экспериментов. Сравнительный эксперимент А
В качестве материала предшественника (исходного сырья) использовали крученую и витую структуру, которую изготавливали из 6 прядей сформованной из геля комплексной нити из UHMWPE, характеризующуюся весовым номером нити 224 дтекс, пределом прочности при растяжении 39 сн/дтекс, модулем упругости при растяжении 1250 сн/дтекс, при наличии крутки по часовой стрелке в виде 400 оборотов/м.
В порядке стадии предварительной обработки предшественника перепускали через ванну из жидкого парафина, а избыточное масло вытирали в результате перепускания в промежутке между неткаными материалами. Уровень содержания парафина рассчитали равным приблизительно 12 % (масс.) в результате определения прироста массы по завершении данной стадии. После этого предшественника при постоянной скорости 2 м/мин направляли через первый комплект приводных валков в печь, выдерживаемую при постоянной температуре 153,8°С. На выходе из печи леску направляли леску перепускали через второй комплект приводных валков. Скорость вторых валков составляла 4,42 м/мин, а степень вытяжки в печи была равна приблизительно 0,8 мин"
Полученная леска характеризовалась наличием определенного уровня полупрозрачности и во время растирания между пальцами демонстрировала целостность структуры как моноволокна. Производили поперечное сечение лески и поперечное сечение исследовали по методу оптической микроскопии. Поверхность лески выглядела довольно неровной; кроме того, по длине лески несколько изменялись размеры поперечного сечения, средний диаметр составлял приблизительно 0,3 мм. Несмотря на наличие внешнего вида моноволокна все еще отчетливо можно было распознать индивидуальные первоначальные элементарные волокна.
Предел прочности при растяжении (или прочность), модуль упругости при
растяжении (также модуль) и относительное удлинение при разрыве (eab) определяли и устанавливали для комплексных нитей и для продуктов, подобных моноволокну, в соответствии с описанием в документе ASTM D885M при использовании номинальной базы измерения у волокна 500 мм, скорости перемещения траверсы 50 %/мин и зажимов Instron 2714. При вычислении прочности измеренные растягивающие усилия делили на весовой номер, определяемый в результате взвешивания 10 метров (или другой длины) волокна. Относительное удлинение представляет собой измеренное относительное удлинение при разрыве, выраженное в % от первоначальной длины после зажимания образца.
Сопротивление истиранию измеряли, следуя собственной разработанной методике, где образец подвергали истиранию в результате колебательных перемещений по поверхности керамики и определяли количество циклов вплоть до момента повреждения (разрушения) образца. Приведенное количество представляет собой среднюю величину, по меньшей мере, для 5 испытаний.
Результаты испытаний на растяжение и истирание скомпонованы в таблице 1. Пример 1
Эксперимент проводили в основном аналогично сравнительному эксперименту А при том условии, что предшественник представлял собой крученую и витую структуру, включающую 6 прядей одинаковых комплексных нитей, при наличии крутки по часовой стрелке в виде 270 оборотов/м, и что во время оплавления на предшественника воздействовало дополнительное давление. Предшественника при постоянной скорости 6 м/мин подавали через первый комплект приводных валков в печь, выдерживаемую при постоянной температуре 153,5°С. На выходе из печи леску при постоянной скорости 12,65 м/мин перепускали через второй комплект приводных валков, и степень вытяжки составляла приблизительно 0,8 мин"'. Внутри печи предшественника перепускали через 2 свободновращающихся цилиндрических металлических валка с диаметром 20 мм, каждый из которых на своей поверхности имел кольцевой V-образный желобок с закругленной нижней частью с радиусом 0,2 мм, при этом леска из предшественника находилась в контакте с каждым валком в желобке на протяжении приблизительно половины длины окружности.
Измеренный уровень содержания парафина составлял приблизительно 11 % (масс), диаметр оплавленной лески был равен 0,29 мм. Поперечные сечения, исследованные по методу оптической микроскопии, выглядели почти что цилиндрическими и имеющими вполне правильную форму по длине лески. Во внешнем слое, составляющем приблизительно 30-40 микронов, границы между элементарными
волокнами были диффузными, в то время как во внутренней части были отчетливо видны первоначальные элементарные волокна; что свидетельствует о более высокой степени оплавления элементарных волокон во внешнем слое. Рассматривание поверхности лески при помощи оптического микроскопа не выявило наличия видимых пор.
В ходе экспериментов, имитирующих спортивную ловлю рыбы, пиллинг наблюдали только по истечении более 8 часов, в то время как образец, изготовленный в сравнительном примере, демонстрировал наличие пиллинга уже по истечении нескольких часов.
Результаты дополнительных испытаний скомпонованы в таблице 1, и они демонстрируют повышенную способность к растяжению и значительно увеличенное сопротивление истиранию.
Таблица 1
Эксперимент
Средний диаметр
Способность к растяжению
Сопротивление истиранию
Прочность
Модуль
Относительное удлинение
(мм)
(сн/дтекс)
(сн/дтекс)
(%)
(Количество циклов)
Сравнительный эксперимент А
0,30
20,4
1160
2,0
6000
Пример 1
0,29
25,2
1275
2,3
127000
Сравнительный эксперимент В
В качестве материала предшественника использовали крученую и витую структуру, которую изготавливали из 4 прядей сформованной из геля комплексной нити из UHMWPE, характеризующуюся весовым номером 440 дтекс, пределом прочности на разрыв 14 сн/дтекс, при наличии крутки по часовой стрелке в виде 223 оборотов/м.
В порядке стадии предварительной обработки предшественника перепускали через ванну из жидкого парафина, а избыточное масло вытирали в результате перепускания в промежутке между неткаными материалами. Уровень содержания парафина рассчитали равным приблизительно 13 % (масс.) в результате определения прироста массы по завершении данной стадии. После этого предшественника перепускали через 3 последовательно расположенные печи при помощи комплектов приводных валков, расположенных до и после каждой печи, печи выдерживали при постоянных температурах 151, 152 и 153,2°С, соответственно. Скорость последовательно расположенных валков составляла 3,1, 5,9, 8,2 и 10,5 м/мин, а степень вытяжки в печах была равна приблизительно 0,8, 0,6 и 0,6 мин" соответственно. Таким образом,
совокупная использованная степень вытяжки была равна 3,4.
Сопротивление истиранию, или в данном случае сопротивление пиллингу, измеряли, следуя собственной разработанной методике, где образец подвергали истиранию при комнатной температуре (21±2°С) в результате размещения его поверх петельки из нержавеющей стали с диаметром 1,5 мм под углом 90°, где данную петельку погружали в воду, и воздействия на него колебательных перемещений с частотой 0,5 Гц при длине хода (длине перемещения образца по поверхности) 200 мм с постоянной нагрузкой на образец 0,5 кг и определяли количество циклов вплоть до того момента, как образец начнет демонстрировать наличие первых признаков пиллинга. Приведенное количество представляет собой среднюю величину, по меньшей мере, для 5 испытаний.
Результаты испытаний на растяжение и истирание скомпонованы в таблице 2. Эффективность узла (или сохранение прочности при наличии узла) представляет собой измеренную прочность после того, как на леске формировали узел "Паломар", в сопоставлении с пределом прочности при растяжении. Пример 2
Эксперимент проводили в основном аналогично сравнительному эксперименту В при том условии, что во время оплавления на предшественника воздействовало дополнительное механическое давление благодаря перепусканию лески через комплект из 5 свободновращающихся цилиндрических металлических валков с диаметром 23 мм, каждый из которых на своей поверхности имел кольцевой V-образный желобок с закругленной нижней частью с радиусом 0,2 мм, при этом леска находилась в контакте с первым и последним валком в желобке на протяжении приблизительно четверти длины окружности и с валками 2-4 на протяжении приблизительно половины длины окружности (комплект валков размещали внутри третьей печи).
Измеренный уровень содержания парафина составлял приблизительно 13 % (масс). Поперечные сечения, исследованные по методу оптической микроскопии, выглядели почти что цилиндрическими (с диаметром, равным приблизительно 0,25 мм) и имеющими вполне правильную форму по длине лески. Рассматривание поверхности лески при помощи оптического микроскопа выявило отсутствие видимых пор и наличие очень ровной гладкой поверхности.
Для дополнительного сопоставления испытанию подвергали также и две коммерчески доступные рыболовные лески, подобные "оплавленному" моноволокну: сравнительный эксперимент С представляет собой продукт, имеющий обозначение FireLine(r) 14# test (6,3 кг/6 фунт); который также представляет собой продукт, изготовленный в результате термического оплавления плетеной структуры, изготовленной
из волокон из UHMWPE, в соответствии со способом, известным из документа ЕР 0740002 В1; она имела диаметр, равный приблизительно 0,25 мм. Продукт, продаваемый под наименованием Spiderwire FUSION 14# test (6,4 кг/6 фунт), по-видимому, включал крученые элементарные волокна из UHMWPE, которые подвергали импрегнированию/нанесению покрытия, используя полиэтилен, (приблизительно 51 % (масс.) при расчете на продукт), и имел диаметр, равный приблизительно 0,28 мм (сравнительный эксперимент D).
Органолептическая и визуальная оценка образов выявила пример 2 в качестве лески, характеризующейся наиболее гладкими внешним видом, туше и грифом.
Результаты дополнительных испытаний скомпонованы в таблице 2, и они демонстрируют высокую способность к растяжению и значительно увеличенное сопротивление пиллингу, обусловленному истиранием. Кроме того, в сопоставлении с другими продуктами сохранение прочности при наличии узла является повышенным.
Таблица 2
Эксперимент
Весовой
Предел
Эффективность
Сопротивление
номер
прочности на разрыв
узла
пиллингу
(дтекс)
(сн/дтекс)
(%)
(количество циклов)
Сравнительный
553
30,0
61,2
680
эксперимент В
Пример 2
592
31,6
76,3
2300
Сравнительный
576
31,2
57,0
1420
эксперимент С
Сравнительный
787
11,4
62,6
1470
эксперимент D
Пример 3
В результате реализации способа формования волокна из геля, описанного в документе WO 2005/066401 А1, получали исходную нить из UHMWPE, не содержащую прядильной аппретуры и обладающую свойствами, перечисленными в таблице 3, которую подвергали крутке до получения нити предшественника.
Подобно методике из примера 2 данную нить предшественника оплавляли до получения продукта, подобного моноволокну, но никакой предварительной обработки парафином не использовали, и степень вытяжки в печи составляла 1,5 (при 153,6°С). Без использования комплекта валков, снабженных желобками, воспроизводимое изготовление такой моноволоконной лески с круглым поперечным сечением не представлялось возможным, хотя можно было изготавливать продукт, подобный ленте, с переменными
размером и степенью оплавления.
Полученный продукт является очень тонким, гладким и, будучи полупрозрачным, едва видимым невооруженным глазом. Растирание между пальцами или перемещение по кромке не приводили в результате к отслаиванию элементарных волокон. Результаты испытания на растяжение перечислены в таблице 3. Насколько известно, данный продукт является наиболее прочным моноволокном (данного размера) из когда-либо изготовленных.
Таблица 3
Образец
Весовой номер
Предел прочности на разрыв
Модуль
Относительное удлинение при разрыве
(дтекс)
(сн/дтекс)
(сн/дтекс)
(%)
Исходная нить
42,7
1431
3,58
Нить
предшественника
38,8
1225
3,45
Пример 3
50,2
1628
3,61
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ изготовления продукта, подобного моноволокну, из предшественника, включающего, по меньшей мере, одну прядь волокон, полученных из полиэтилена со сверхвысокой молярной массой, включающий а) воздействие на предшественника температуры в пределах диапазона температур плавления полиэтилена в течение периода времени, достаточного, по меньшей мере, для частичного оплавления соседних волокон, и Ь) одновременное растяжение предшественника, где во время оплавления предшественника подвергают механическому сжатию.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предшественника подвергают сжатию в результате перепускания его, по меньшей мере, через один направляющий элемент, обладающий поверхностью, снабженной желобком.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что желобок является V-образным.
4. Способ по любому одному из пп. 2-3, отличающийся тем, что используют, по меньшей мере, 3 направляющих элемента.
5. Способ по любому одному из пп. 2-4, отличающийся тем, что регулируют температуру поверхности направляющего элемента, выдерживая на уровне величины в пределах диапазона температур плавления полиэтилена.
6. Способ по любому одному из пп. 1-5, отличающийся тем, что полиэтилен является линейным и содержит менее 1 % (моль.) сомономеров.
7. Способ по любому одному из пп. 1-6, отличающийся тем, что предшественник подвергают растяжению при степени вытяжки 1,5-10.
8. Способ по любому одному из пп. 1-7, отличающийся тем, что прядь включает крученые и/или пневмосоединенные волокна.
9. Способ по любому одному из пп. 1-7, где волокна из полиэтилена по существу не содержат прядильной аппретуры.
10. Подобный моноволокну продукт, включающий, по меньшей мере, частично оплавленные волокна, полученные из полиэтилена со сверхвысокой молярной массой, изготавливаемый по способу по любому из пп. 1-8.
11. Подобный моноволокну продукт, изготовленный из волокон из UHMWPE, характеризующийся весовым номером в диапазоне 5-100 дтекс и пределом прочности на разрыв, равным, по меньшей мере, 30 сн/дтекс.
12. Подобный моноволокну продукт, изготовленный из волокон из UHMWPE, характеризующийся весовым номером, равным, по меньшей мере, 400 дтекс, и сопротивлением истиранию, соответствующим, по меньшей мере, 1800 циклам, согласно определению по методике, где образец подвергают истиранию при комнатной
температуре в результате размещения его поверх петельки из нержавеющей стали с диаметром 1,5 мм под углом 90°, где данную петельку погружают в воду, и воздействия на образец колебательных перемещений с частотой 0,5 Гц при длине хода 200 мм с постоянной нагрузкой на образец 0,5 кг до тех пор, пока не появится пиллинг.
13. Продукт, подобный моноволокну, по п. 10, обладающий структурой "оболочка-ядро" с по существу непористой оболочкой из полиэтилена со сверхвысокой молярной массой.
14. Полупродукты и продукты конечного использования, включающие продукт, подобный моноволокну, по любому из пп. 10-13.