聚合物塑料材料及其製造方法
2023-06-09 22:25:51 1
專利名稱：聚合物塑料材料及其製造方法
技術領域：
本發明涉及聚合物塑料材料及其製造方法。該材料適合作為單絲、纖維和織物用於一般商業和工業用途，包括暴露於包括水分的環境要素下的覆蓋物、窗簾、蒙蔽物、標牌(signage)和防水帽，並在下文中公開與那些示例性應用有關的本發明將是適宜地。然而，應該理解本發明不限於那些應用。
背景技術：
以下發明背景的討論旨在促進對本發明的理解。然而，應該理解的是，該討論不是確認或承認所涉及的任何材料截至本申請優先日期止是公開的、已知的或構成公知常識的一部分。
一種先前通用的覆蓋織物具有由聚丙烯纖維機織的材料基底，將聚丙烯塗料施加到該基底的每側以賦予該織物包括液體阻隔性的各種特性和印刷用表面。該織物的纖維由許多擠出和加捻單絲組成。
該織物的一個問題是該材料基底具有經由毛細管作用而迅速吸收水分(如水)的傾向。為了促進後續加工成纖維，在該單絲的擠出之後將聚甘油脂肪酸酯表面活性劑的塗料施塗於其上使該作用獲得提高。該表面活性劑具有降低該單絲表面張力從而輔助水分吸收的效果。
水分吸收通常發生在該織物的切邊處，和在該完整的表面塗層中的任何裂縫或破裂部位，並且水分即使進入該材料基底的微細部分也能導致水分快速並顯著的滲透進入該材料基底。該水分吸收有時夾帶汙垢顆粒和其它雜質，導致該基底的受到玷汙以及引發細菌在該材料基底內的繁殖。結果，該織物變得難看並最後導致該織物的惡化。
此外，該水分吸收使該織物的重量顯著增加。因此，當用於懸吊或懸掛的應用時，要求更加結實的配件來確保該織物的適當支撐。在任何情況下，該潤溼織物是更重並更難以處理的。
發明內容
本發明目的是提供具有降低的水分(如水)吸收傾向的聚合物塑料材料。
本發明的另一個目的是提供製造改進的聚合物塑料材料的方法。
考慮到那些目的，在一個廣泛方面中，本發明提供具有包括蠟的組合物的聚合物塑料材料，其中該材料具有降低的水分吸收傾向。
在本發明的一個特定方面中，上述聚合物塑料材料以細絲形式存在。
在另一個特定方面中，本發明提供由許多單絲製成的纖維。
在另一個廣泛方面中，本發明提供製造聚合物塑料材料的方法，包括製備包括蠟的聚合物塑料組合物；和，將該組合物形成材料；其中該材料具有降低的水分吸收傾向。
在另一個特定方面中，本發明提供製造聚合物塑料材料的方法，包括製備包括蠟的聚合物塑料組合物；將該組合物形成材料；和，潤滑所形成的材料，其中該材料具有降低的水分吸收傾向。
在另外的其它方面中，本發明提供當根據上述方法製造時的單絲和纖維。
優選，該蠟處於該材料的表面。這優選當該組合物形成材料時通過允許該蠟遷移到該表面來實現。在至少一個優選形式中，該蠟間歇性分布於該材料表面上。
優選，該蠟以至少基本上阻止該材料通過毛細管作用吸收水分的量存在。在至少一個優選形式中，該蠟的量佔該材料的0.5wt％到5wt％，並且更優選為大約1wt％。
優選，該蠟是烴化合物或混合物。在至少一個優選形式中，該化合物或混合物選自一種或多種Fischer-Tropsch範圍的烴。
優選，該塑料材料在該材料的表面上包括潤滑劑。該潤滑劑優選在材料形成之後施加到該材料表面上。
優選，該潤滑劑存在量佔該材料的0.5體積％到5體積％，並更優選為大約2體積％。
該潤滑劑優選是作為薄膜存在於該材料表面上的油料。
優選，該組合物包括丙烯的聚合物或共聚物。製備該組合物優選包括製備聚丙烯母料並向該母料中添加烴化合物或混合物蠟。優選擠出所製備的組合物來形成該材料。該擠出優選形成細絲材料。
具體實施例方式
在至少一個優選實施方案中，本發明的聚合物塑料材料具有包括丙烯聚合物或共聚合物的組合物。然而，應該理解的是，取決於該材料想要的應用，其它的聚合物和共聚合物也可以是適合的，例如包括尼龍的聚醯胺、和聚酯。
在這個實施方案中，在該組合物中的蠟是選自Fischer-Tropsch範圍內的烴的烴化合物或混合物。尤其適合與聚丙烯一起用於製造該材料和單絲的那些烴由Sasol在產品名稱AdSperse下銷售。一種優選的產品稱為AdSperse 868。具體來說，該產品開發作為分散助劑用於製造聚烯烴母料和著色母料。
該聚合物塑料組合物在形成該材料之前作為母料製備。然後，將該蠟添加到該聚丙烯母料中。該蠟以佔該組合物大約2體積％的量存在。
在該優選實施方案中，該聚合物塑料組合物形成該材料導致該蠟遷移到該材料的表面，其中該蠟間歇地分布於該材料表面上。該蠟優選以小球形式以佔該材料大約1wt％的量分布於該材料表面上。
在這個實施方案中，該聚合物塑料材料通過擠出該母料形成單絲來形成。該擠出按照相關領域技術人員熟知的任何方式進行。通常，該組合物經由多絲模孔擠出以同時生產大約120到130根單絲用於隨後形成纖維。
在該優選實施方案中，該聚合物塑料材料在形成之後立即加以潤滑。因此，在這個實施方案中，該單絲在經由該多絲纖維模孔擠出之後立即加以潤滑。潤滑通過使該擠出的單絲通過潤滑劑來實現，以致該潤滑劑施加到它們的表面上。
該潤滑劑呈液態，並以液滴形式提供給該擠出的單絲。因此，該擠出單絲通過該潤滑劑液滴從而使它們的表面塗有潤滑劑的薄膜。
在該優選實施方案中，該潤滑劑以佔單絲大約2體積％的量塗覆於該材料上。
取決於該材料想要的應用，該潤滑劑可以具有任何適合的組成。在該聚合物塑料單絲的示例性應用中，該潤滑劑具有包括透明性的特性以致不影響該單絲的外觀。此外，該潤滑劑不應幹擾該單絲的後續加工(包括加捻成纖維和機織成織物)以及該織物的任何後續處理，如塗覆。優選，該潤滑劑通過將該單絲保持在一起，並且在後續加熱，拉伸和加捻成纖維的過程中發揮抗靜電劑的作用來促進該單絲形成纖維。
在這個實施方案中，該潤滑劑是高粘度烴白油。這樣一種適合的油料由Exxon-Mobil Corporation在產品名稱N172下銷售。
在這一優選實施方案中，該潤滑劑可以包括添加到該油料中的抗靜電劑以降低在後續加工期間該擠出單絲之間的靜電。
該聚合物塑料材料，尤其以單絲和纖維形式存在，可以使用任何適合的包括用來製造當前聚丙烯單絲和纖維的常規設備的設備來製造。該設備能使用與已知製造技術相同的參數來操作。由本發明聚合物塑料材料組成的單絲和纖維製成的織物能以類似的方式塗覆到預先塗覆的機織聚丙烯材料基底上。
本發明的聚合物塑料材料具有降低的經由毛細管作用的吸溼(如水)傾向。該耐吸溼性的原因沒有完全地理解。然而，在某種程度上相信，分布於該材料表面上的蠟小球起到水沿著該表面進行毛細流動的阻擋層的作用。所抑制的水流傾向於在該小球處聚集成水滴，後者最終克服該液滴和材料之間的表面張力，並在它們的自重下下落。
實施例為了進一步理解本發明，現在將描述實施例材料。
製備具有以下大致組成的母料10％UV穩定劑40％AdSperse蠟
50％聚丙烯載體以大約4.5％的比率將該母料添加到聚丙烯中並完全地混合該組合物。具體來說，該混合將使該蠟分布在整個組合物中。
然後，經由多-單絲模孔擠出該混合的組合物以同時生產大約120根單絲。
該單絲向下通過Exxon-Mobil Corporation的烴白油N172從而用該油料膜塗該單絲。
然後，將該單絲加捻成多單絲纖維，後者繞成束或輥用於後續的使用。
在一個測試中，用已知的聚丙烯纖維與根據上述實施例製造的聚丙烯纖維進行比較以量化它們的通過毛細管作用的耐吸溼性，尤其是耐大氣吸溼性。該測試包括懸掛數段兩類聚丙烯纖維在自來水容器之上，其中該纖維的端部浸在水中。該纖維具有相同的標稱尺寸，並且該測試在環境條件中進行。可以觀察到水由於毛細管作用而被吸收或通過毛細作用沿著該已知的纖維以大約1cm/分鐘的速度上升。該吸收沿著該整段纖維繼續進行。相比之下，沿著根據本發明的纖維通過毛細作用移動的水於更長的時段內上升到該水表面之上大約1釐米處，然後停止。即，該水沒有繼續通過毛細作用沿著該纖維上升。
在另一個測試中，水平地支撐由根據上述實施例製造的纖維機織的1.5平方米織物片。在該織物片的中心切割大約50mm的孔，並經由管子以大約5升/分鐘的速度向界定該孔的織物的邊緣施加水。該水從小水槽供給該管子。同樣，該測試是在環境條件中進行。
最初，將具有零壓頭的水施加到該織物24小時。沒有觀察到吸收進入該孔周圍的織物。該織物顯示顯著的疏水性。
然後，提高該水槽在該織物片之上使得以1英尺的壓頭施加該水。在該壓頭下，觀察到水由於毛細管作用以大約0.01升/分鐘的速度吸收進入該織物片中。
為了對比，用由已知的聚丙烯纖維機織的1.5平方米織物片進行相同的測試。在零壓頭下，該織物以大約0.05升/分鐘的速度吸收水，而在1英尺的壓頭下該吸水速度增加到大約0.1升/分鐘。
該油潤滑劑產生的材料表面張力要高於該未潤滑的材料顯示出的表面張力，並因此降低了該材料和水之間的毛細管作用。
本發明的材料適合於廣泛範圍內的用途和應用。由於該降低的水分吸收能力，由該材料組成的纖維，並機織或針織成織物，將更適於外部和暴露的環境。具體來說，該織物將有更少的沾汙和細菌侵襲傾向，並在此類環境中還將更容易處理。
最後，應該理解的是，在不脫離所附權利要求書所限定的本發明範圍的情況下，可以對該材料及其製造方法作出各種各樣的變化、修改和/或增補。
權利要求
1.一種具有包括蠟的組合物的聚合物塑料材料，其中該材料具有降低的水分吸收傾向。
2.根據權利要求1的材料，其中該蠟處於該材料的表面。
3.根據權利要求1或2的材料，其中該蠟間歇地分布於該材料的表面上。
4.根據任何前述權利要求的材料，其中該蠟以小球形式分布於該材料的表面上。
5.根據任何前述權利要求的材料，其中該蠟以至少基本上防止該材料通過毛細管作用吸收水分的量存在。
6.根據任何前述權利要求的材料，其中該蠟以佔該材料0.5wt％到5wt％的量存在。
7.根據任何前述權利要求的材料，其中該蠟以佔該材料大約1wt％的量存在。
8.根據任何前述權利要求的材料，其中該蠟是烴化合物或混合物。
9.根據權利要求8的材料，其中該化合物或混合物選自一種或多種Fischer-Tropsch範圍內的烴。
10.根據任何前述權利要求的材料，其中該蠟是AdSperse 868。
11.根據任何前述權利要求的材料，並且在該材料的表面上包括潤滑劑。
12.根據權利要求11的材料，其中該潤滑劑以佔該材料0.5體積％到5體積％的量存在。
13.根據權利要求12的材料，其中該潤滑劑以佔該材料大約2體積％的量存在。
14.根據權利要求11到13中任一項的材料，其中該潤滑劑是作為薄膜存在於該材料表面上的油料。
15.根據權利要求14的材料，其中該油料是烴白油。
16.根據任何前述權利要求的材料，其中該組合物包括丙烯的聚合物或共聚物。
17.根據任何前述權利要求的材料，其中該材料以擠出單絲的形式存在。
18.一種基本上在上文中參照實施例描述的聚合物塑料材料。
19.根據權利要求1到16或18中任一項的材料的擠出單絲。
20.一種由許多根據權利要求19的單絲製成的纖維。
21.製造聚合物塑料材料的方法，包括製備包括蠟的聚合物塑料組合物；和將該組合物形成材料；並且其中該材料具有降低的水分吸收傾向。
22.根據權利要求21的方法，其中將該組合物形成材料包括允許該蠟遷移到該材料的表面。
23.根據權利要求22的方法，其中該蠟間歇地分布於該材料的表面上。
24.根據權利要求22或23的方法，其中該蠟以小球形式分布於該材料的表面上。
25.根據權利要求21到24中任一項的方法，其中該蠟以至少基本上防止該材料通過毛細管作用吸收水分的量存在於該組合物中。
26.根據權利要求21到25中任一項的方法，其中該蠟以佔該組合物0.5體積％到5體積％的量存在於該組合物中。
27.根據權利要求21到26中任一項的方法，其中該蠟以佔該組合物大約2體積％的量存在於該組合物中。
28.根據權利要求21到27中任一項的方法，其中製備該聚合物塑料組合物包括製備聚丙烯母料和將烴化合物或混合物蠟添加到該母料中。
29.根據權利要求21到28中任一項的方法，其中該材料通過擠出該組合物來形成。
30.根據權利要求29的方法，其中該組合物擠出成材料單絲。
31.根據權利要求21到30中任一項的方法，並且包括潤滑所形成的材料。
32.根據權利要求31的方法，其中潤滑所形成的材料包括將潤滑劑以佔該材料0.5體積％到5體積％的量施加到該材料的表面上。
33.根據權利要求32的方法，其中該潤滑劑以佔該材料大約2體積％的量施加。
34.根據權利要求31到33中任一項的方法，其中潤滑所形成的材料包括將油料施加到該材料的表面上。
35.根據權利要求31到34中任一項的方法，其中潤滑所形成的材料包括將烴白油施加到該材料的表面上。
36.根據權利要求31到35中任一項的方法，其中引用權利要求28時，其中該潤滑劑通過使該單絲通過潤滑劑液滴來施加，使得在該單絲的表面上形成潤滑劑膜。
37.一種基本上在上文中參照實施例描述的製造聚合物塑料材料的方法。
38.一種當根據權利要求21到37中任一項的方法製造時的聚合物塑料材料。
全文摘要
本發明涉及具有包括蠟的組合物的聚合物塑料材料，該材料具有降低的水分吸收傾向。該材料尤其以細絲形式製造。還公開了製造該聚合物塑料材料的方法。
文檔編號D01F6/46GK1898312SQ200480039001
公開日2007年1月17日 申請日期2004年12月24日 優先權日2003年12月24日
發明者安德魯·納薩茲克 申請人:戈爾太平洋有限公司