專(zhuān)利名稱(chēng)：：牽拉繩索的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種牽拉繩索，特別涉及一種用于滑翔降落傘，滑水橇或類(lèi)似場(chǎng)合的牽拉繩索，它具有重量輕，對(duì)人體安全和耐氣候等特點(diǎn)。金屬繩索和金屬絲一直被用作滑翔降落傘、滑水橇或類(lèi)似場(chǎng)合的牽引索。然而，由于金屬繩索很重，它會(huì)沉入水中，不易操作。而且，由于在拉伸應(yīng)力下，它們只有較小的伸長(zhǎng)量，因而牽拉時(shí)的沖擊直接影響被拉的物體，使物體有可能會(huì)由于突然的沖擊而受損傷，另外，由于它們吸收沖擊的性能很差，繩索本身會(huì)受損傷而斷裂。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中的這些問(wèn)題。本發(fā)明的目的是提供一種牽拉繩索，它具有重量輕、在水上可浮起、便于操作、對(duì)人體安全及耐氣候等特點(diǎn)。本發(fā)明的牽拉繩索具有一種在一個(gè)芯子部件上包有一外層部件的雙重結(jié)構(gòu)，其中所述的芯子部件包括由超高分子量聚烯烴制成的定向分子成形制件，所述的外層部件包括編織物。本發(fā)明的牽拉繩索具有一種在一個(gè)芯子部件上包有一層外層部件的雙重結(jié)構(gòu)，其中，所述芯子部件包括由超高分子量聚烯烴制成的高強(qiáng)度有彈性的定向分子成形制件，所述的外層部件包括編織物，它具有在水中可浮起，便于操作，對(duì)人體安全及耐氣候等特性。尤其是，當(dāng)本發(fā)明的繩索的芯子部件包括由超高分子量的乙烯與一種或多種α-烯烴共聚物制成的定向分子成形制件時(shí)，這種定向分子成形制件在負(fù)載作用下有較大的伸長(zhǎng)量和較大的斷裂能量，同時(shí)也有較高的抗沖擊力和抗蠕變性能，因此，突然的沖擊可以被芯子部件有效地吸收而不會(huì)損傷被拉的物體，而且也可以防止繩索本身的撕裂。下面參考附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述，其中圖1是本發(fā)明的繩索的一個(gè)部分切開(kāi)的透視圖。如圖1所示，本發(fā)明的牽拉繩索具有一種包括一芯子部件2和一包住芯子部件2的外層部件3的雙重結(jié)構(gòu)。芯子部件2包括一由超高分子量聚烯烴制成的一定向分子成形制件?？梢圆捎玫某叻肿恿烤巯N包括由乙烯或一個(gè)帶有3到20個(gè)碳原子的α-烯烴的超高分子量均聚物，例如超高分子量聚乙烯，超高分子量聚丙烯和超高分子量聚-1-丁烯，至少兩個(gè)帶有3到20個(gè)碳原子的α-烯烴的超高分子量共聚物;乙烯與至少一個(gè)帶有3到20個(gè)碳原子的α-烯烴的共聚物，最好是4到10個(gè)碳原子，例如乙烯與丙烯的超高分子量共聚物，乙烯與1-丁烯的超高分子量共聚物，乙烯與4-甲基-1-戊烯的超高分子量共聚物，乙烯與1-己烯的超高分子量共聚物，乙烯與1-辛烯的超高分子量共聚物及乙烯與1-癸烯的超高分子量共聚物。在這些共聚物中，上述乙烯與至少一個(gè)α-烯烴的超高分子量共聚物尤為可取。該共聚物中平均每100個(gè)碳原子包含有0.1到20個(gè)α-烯烴分子，以0.5到10個(gè)為較好，最好是1到7個(gè)α-烯烴分子。這里所用的超高分子量共聚物烯烴具有至少5dl/g的固有粘度(η)。這里“超高分子量”是指聚烯烴具有至少5dl/g的固有粘度(η)，這里采用的聚烯烴最好具有7到30dl/g的固有粘度。這樣的超高分子量聚烯烴可以由擠壓和強(qiáng)力拉撥而成為一定向分子成形制件，例如成為細(xì)絲和帶材，這種制件重量輕，有較高的彈性模量和拉伸強(qiáng)度，很好的耐水和耐鹽水的性能，如上所述，按照本發(fā)明的目的，優(yōu)選選擇乙烯與至少一個(gè)α-烯烴的超高分子量共聚物。因?yàn)樗梢砸?到80的拉伸率擠壓和強(qiáng)力拉撥，對(duì)一個(gè)除了上述優(yōu)越性能組給以外還具有較高抗沖擊性能和抗蠕變性能的定向分子成形制件而言，最好選擇10到50的拉伸率，另外，用乙烯與至少一個(gè)α-烯烴的超高分子量共聚物制成的定向分子成形制件還具有較高的耐熱性能。本發(fā)明的繩索的芯子部件2包括一由超高分子量聚烯烴，最好為乙烯與至少一個(gè)帶有3到20個(gè)碳原子的α-烯烴的超高分子量共聚物制成的定向分子成形制件。盡管構(gòu)成芯子部件2的定向分子成形制件最好由一束排齊的拉拔細(xì)絲或由拉拔細(xì)絲編織物制成，它也可以由在至少一個(gè)方向拉拔的帶或薄片制成。構(gòu)成芯子部件2的定向分子成形制件的密度為0.94到0.990，特別是從0.960到0.985，密度是用常規(guī)密度梯度管方法按照ASTMD1505，在23℃溫度下，并在密度梯度管中采用四氯化碳和甲苯而測(cè)定的。這里采用的定向分子成形制件的介電常數(shù)(1千赫，23℃)一般為1.4到3.0，最好是從1.8到2.4，其介質(zhì)損耗角正切(1千赫，80℃)為0.050到0.008%，最好為0.040到0.010%。介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切的測(cè)定是將定向分子細(xì)絲和帶緊密排列成薄片按照ASTMD150進(jìn)行的。定向分子成形制件的分子定向程度可以由X-射線衍射儀，雙折射方法或熒光極化方法測(cè)定，就乙烯與至少一個(gè)α-烯烴的共聚物制成的定向分子細(xì)絲而言，從機(jī)械性能角度出發(fā)，分子定向程度F至少是0.90，最好是至少0.95，定向程度由半值寬度測(cè)定。有關(guān)分子定向程度問(wèn)題在例如YukichGO和Ki-ichiroKUBO一文中有詳細(xì)描述，該文刊入KogyoKagkuZasshi(日本化工學(xué)會(huì)雜志)，39，992(1939)，分子定向程度由下列公式計(jì)算定向程度(F)＝(90°-0.5H°)/90°其中H是赤道上最強(qiáng)的傘兵用牽引索沿德拜(Debye)環(huán)的強(qiáng)度分布曲線的半值寬度。這里采用的定向分子成形制件具有良好的機(jī)械性能。例如，拉拔成細(xì)絲狀時(shí)，它的彈性模量至少為20GPa，特別是有的至少是30GPa，拉伸強(qiáng)度至少是1.2GPa，尤其是有的至少為1.5GPa。這里采用的定向分子成形制件具有110到250KV/mm，特別是150到220KV/mm的脈沖擊穿電壓。脈沖擊穿的電壓值測(cè)定時(shí)采用的是與測(cè)定介電常數(shù)時(shí)相同的試樣，試樣放置在一銅板上，采用JIS型25mm直徑的青銅電極，以2KV/3步進(jìn)速率施加負(fù)極脈沖，使電壓逐步增加。用上述乙烯與至少一個(gè)α-烯烴超高分子量共聚物制成的定向分子成形件具有非常優(yōu)越的抗沖擊力，斷裂能量和抗蠕變性能。定向分子成形制件的斷裂能量至少為8Kg·m/g特別是有的至少為10Kg·m/g。此定向分子成形制件有很好的抗蠕變性能。在對(duì)蠕變進(jìn)行加速試驗(yàn)時(shí)，即在提高溫度條件下對(duì)蠕變進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)表明，蠕變非常小。在70℃和30%斷裂載荷作用下，用上述乙烯與至少一個(gè)α-烯烴的超高分子量共聚物制成的定向分子成形制件呈現(xiàn)的蠕變伸長(zhǎng)(90秒后伸長(zhǎng)%)不超過(guò)7%，尤其是有的不超過(guò)5%，90秒之后到270秒之間的蠕變速率ε90-180(秒-1)不快于4×10-4秒-1，尤其是有的不快于5×10-5秒-1。除了上述室溫條件下的性能以外，用乙烯與至少一個(gè)α-烯烴共聚物制成的定向分子成形制件具有下列熱性能。即，它至少具有一個(gè)在高于共聚物晶體固有熔化溫度(Tm)至少20℃的范圍內(nèi)的晶體熔化峰(Tp)，晶體熔化峰的熔化熱至少是全部熔化熱的15%，更好一點(diǎn)為至少20%，最好為至少30%。上述共聚物的晶體固有熔化溫度(Tm)可以利用差動(dòng)掃描熱量計(jì)通過(guò)所謂第二次升溫測(cè)定，其中，共聚物的定向分子成形制件一次全部熔化后冷卻以降低分子定向程度，然后再次加熱。更具體地說(shuō)，上述共聚物的定向分子成形制件在共聚物的晶體固有熔化溫度范圍內(nèi)沒(méi)有上述的晶體熔化峰，或者即使在上述溫度范圍內(nèi)觀察到熔化峰，也僅僅是一些拖尾。晶體熔化峰(Tp)一般出現(xiàn)在Tm+20℃到Tm+50℃的溫度范圍內(nèi)，尤其是有的，在Tm+20℃到Tm+100℃的溫度范圍內(nèi)，在上述溫度范圍，它經(jīng)常以多個(gè)峰的形式出現(xiàn)。晶體熔化峰(Tp)經(jīng)常以?xún)蓚€(gè)分開(kāi)的雙峰的形式出現(xiàn)，即一個(gè)在Tm+35℃到Tm+100℃溫度范圍內(nèi)的高溫熔化峰(Tp1)和一個(gè)在Tm+20℃到Tm+35℃溫度范圍內(nèi)的較低溫度的熔化降(Tp2)。根據(jù)定向腫映尚沃萍票蓋榭齙牟煌惺盩p1，有時(shí)Tp2中含有多個(gè)峰。晶體的高熔化峰(Tp1和Tp2)顯著地提高了乙烯/α-烯烴超高分子量共聚物制成的定向分子成形制件的耐熱性能并且在高溫?zé)釡笥兄谑箯?qiáng)度或彈性模量保持率保持在一個(gè)高的水平。溫度范圍Tm+35℃到Tm+100℃內(nèi)的較高溫度熔化峰(Tp1)的熔化熱至少是全部熔化熱的1.5%，最好至少為3.0%。較高溫度熔化峰(Tp1)的熔化熱滿足上述要求時(shí)，即使(Tp1)不是突出的主峰，即，即使峰(Tp1)是若干峰的集合或一個(gè)寬峰，仍能獲得很好的抗蠕變特性，不過(guò)，有時(shí)候耐熱性能有所下降。熔化點(diǎn)可以采用一差動(dòng)掃描熱量計(jì)(Perkin-Elmes公司的DSCⅡ型熱量計(jì))測(cè)得。一個(gè)大約3mg的試樣繞在-4mm×4mm×0.2mm(厚度)的鋁板上，使其保持在約束狀態(tài)。然后將繞在鋁板上的試樣封入一鋁盤(pán)并置于容器的試樣固定件上。一個(gè)將一塊與用于試樣相等的鋁板封入一個(gè)空的鋁盤(pán)中，并將其置于容器中作為對(duì)照的固定件上，由此保持熱的平衡。容器保持在30℃1分鐘左右，然后溫度以10℃/分的速率升高到250℃，并完成第一次溫度升高時(shí)試樣的熔化點(diǎn)測(cè)定。隨后，試樣在250℃保溫10分鐘，然后，溫度以20℃/分的速率下降，試樣在30℃保溫10分鐘。然后溫度再次以10℃/分的速率升高到250℃，并完成第二次溫度升高(第二次溫升)時(shí)的熔化點(diǎn)測(cè)定。把熔化峰的最大值定為熔化點(diǎn)。當(dāng)峰出現(xiàn)臺(tái)階時(shí)，在接近臺(tái)階處的低溫側(cè)與高溫側(cè)的彎曲點(diǎn)上作出它們的切線，取其交點(diǎn)作為熔化點(diǎn)。作一連接吸熱曲線上的60℃和240℃的點(diǎn)的基線，再在高于共聚物晶體固有熔化溫度(Tm)20℃定為第二次溫度升高時(shí)的主熔化峰的點(diǎn)上作一垂直線。由這些線包圍的低溫部分，即由基線垂直線和包括60℃點(diǎn)的吸熱線包圍區(qū)域被認(rèn)為是晶體固有熔化溫度(Tm)的區(qū)域，高溫部分，即，由基線，垂直線和包括240℃點(diǎn)的吸熱線包圍的區(qū)域，被認(rèn)為是顯示分子定向成形制件共聚物的晶體熔融(Tp)的區(qū)域。晶體的熔化熱由這些區(qū)域的面積計(jì)算出來(lái)。按照上述方法，位于Tm+20℃和Tm+35℃的垂直線之間的部分被認(rèn)為是以熔化溫度Tp2為主的部分，而高溫部分被認(rèn)為是以熔化溫度Tp1為主的部分，而熔化溫度Tp1的熔化熱和熔化溫度Tp2的熔化熱可以由這些部分的面積以類(lèi)似方法算出。由乙烯與至少一個(gè)α-烯烴的上述超高分子量共聚物制成的定向分子細(xì)絲至少具有95%的強(qiáng)度保持率，和至少90%的彈性模量保持率，尤其是170℃熱滯5分鐘后至少保持95%，說(shuō)明它們具有非常優(yōu)越的耐熱性，而這種耐熱性在超高分子量聚乙烯制成的拉拔細(xì)絲上是不存在的。超高分子量聚烯烴定向分子成形制件的制備工藝具有高彈性模量和高強(qiáng)度的定向分子成形制件一般可以通過(guò)先將超高分子量聚烯烴擠壓成細(xì)絲，帶材或類(lèi)似物，然后強(qiáng)力拉拔擠壓物而制成。這種工藝在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。例如，日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)說(shuō)明書(shū)15408/81號(hào)揭示了一種包括旋轉(zhuǎn)超高分子量聚乙烯稀釋溶液和拉拔所獲得的細(xì)絲的工藝。日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)說(shuō)明書(shū)130313/84號(hào)揭示了一種工藝，這種工藝包括熔化攪拌與蠟混合的超高分子量聚乙烯，擠壓混合物，將擠壓混合物冷卻并固化，然后，拉拔固化擠壓物。另外，日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)說(shuō)明書(shū)187614/84號(hào)揭示了一種工藝，這種工藝包括擠壓上述的熔化混合物，牽伸擠壓物，將擠壓物冷卻并固化，然后，拉撥固化的擠壓物。下面詳細(xì)說(shuō)明一種最好的超高分子量聚烯烴，即乙烯與至少一個(gè)α-烯烴的超高分子量共聚物的定向分子成形制件的制備工藝。共聚物的制備例如，通過(guò)在一帶有齊格勒催化劑的有機(jī)溶劑中，對(duì)乙烯與帶有3到20，最好是4到10個(gè)碳原子的至少一個(gè)α-烯烴進(jìn)行淤漿聚合，可以得到超高分子量的乙烯/α-烯烴共聚物。最好的α-烯烴的例子包括，例如，丁烯-1、戊烯-1、4-甲基戊烯-1、己烯-1、庚烯-1和辛烯-1。其中，4-甲基戊烯-1，己烯-1，和辛烯-1最好。α-烯烴共聚單體的使用量應(yīng)該使每1000個(gè)碳原子中α-烯烴的含量在上述范圍內(nèi)。而且，超高分子量乙烯/α-烯烴共聚物應(yīng)具有與上述固有粘度[η]相對(duì)應(yīng)的分子量。在這里采用的超高分子量乙烯/α-烯烴共聚物中，α-烯烴成份的測(cè)定是利用紅外分光光度計(jì)(由NipponBunkoKogxo提供)進(jìn)行的。即，測(cè)定振蕩的1378cm的吸收率，1378cm的吸收率表示在乙烯鏈中的α-烯烴甲基團(tuán)的變形振蕩。利用事先由13c核磁共振分光儀通過(guò)典型化合物得出的標(biāo)定曲線可以將上述測(cè)得值轉(zhuǎn)換為每1000個(gè)碳原子中的甲基分支數(shù)。定向分子成形制件的制備在制備超高分子量乙烯/α-烯烴共聚物的定向分子成形制件時(shí)，在共聚物中加入稀釋劑。一種超高分子量乙烯共聚物溶劑或具有與超高分子量乙烯共聚物相容性的蠟可以用作稀釋劑。最好用一種沸點(diǎn)比上述共聚物的熔點(diǎn)至少高20℃的溶劑。作為溶劑的例子，可以提出脂肪族的烴類(lèi)溶劑。如正壬烷、正癸烷、正十一烷、正十二烷、正十四烷、正十八烷，液態(tài)石蠟和煤油，芳香烴溶劑和它的氫化物。如，二甲苯，萘，1，2，3，4四氫化萘，丁基苯，對(duì)異丙基苯，環(huán)己基苯，二乙基苯，芐基苯，十二基苯，雙環(huán)己烷，萘烷，甲基萘，乙基萘，鹵代烴溶劑如，1，1，2，2四氯乙烷，五氯乙烷，六氯苯，1，2，3三氫丙烷，二氯苯，1，2，4三氯苯和溴苯，礦物油如，石蠟族工藝油，環(huán)烷族工藝油，芳香族工藝油。脂肪烴復(fù)合物及其衍生物可以用作蠟。一種主要由飽和脂肪烴復(fù)合物組成的石蠟，其分子量小于2000，最好小于1000，更好地小于800，可作為脂肪烴復(fù)合物。作為脂肪烴復(fù)合物的舉例，可以提一下帶有至少22個(gè)碳原子的正烷烴，例如二十二烷、二十三烷、二十四烷，和三十烷，包括作為主要成分的上述正烷烴的混合物和被稱(chēng)作石蠟和乙烯共聚蠟的較低的正烷烴，它們都是由均聚乙烯或共聚乙烯與α-烯烴獲得的低分子量聚合物，通過(guò)熱降解降低聚乙烯例如中壓，低壓或高壓聚乙烯的分子量而形成的蠟，氧化蠟及通過(guò)氧化前述的蠟或用順丁烯二酸使前述的蠟改性而獲得的順丁烯二酸蠟。作為脂肪烴復(fù)合衍生物的例子，可以提一下脂肪酸，脂肪醇，脂肪酸酰胺，脂肪酸酯，脂肪硫醇，脂肪醛和帶有至少8個(gè)最好是12到50個(gè)碳原子的脂肪酮，和一分子量為130到2000，最好是200到800，其中至少是一個(gè)，最好是1或2個(gè)，更好是一個(gè)功能團(tuán)，例如羧基團(tuán)，羥基團(tuán)，氨基甲基團(tuán)，酯團(tuán)，氫硫基團(tuán)或羰基團(tuán)被包含在一個(gè)脂肪烴團(tuán)例如烷基團(tuán)或烯基團(tuán)的一端或內(nèi)部。作為例子，可以提一下脂肪酸，例如，癸酸，十二烷酸，十四烷酸，棕櫚酸，硬脂酸和油酸，脂肪醇例如，十二醇，十四醇，十六醇，硬脂醇，脂肪酸酰胺例如，癸酰胺，十二酰胺，棕櫚酰胺和硬脂酰胺，脂肪酸酯例如硬脂酰乙酸酯。超高分子量乙烯共聚物/稀釋劑的混合比隨這些組分的種類(lèi)而有所變化，但一般最好是混合比為3/97到80/20，特別是15/75到60/40。如果稀釋劑太少，低于上述范圍，熔融粘度變得太高使得熔融捏和和熔融成形都變得困難，而且成形制件的表面粗糙，在拉拔步序中經(jīng)常斷裂。如果稀釋劑的量太多，超過(guò)了上述范圍，熔融捏和變得困難，而且成形制件沒(méi)有足夠的可拉拔性能。通常，在150℃到300℃，特別是170℃到270℃的溫度下進(jìn)行熔化捏和是最好的。如果捏和溫度太低，超過(guò)上述范圍，則熔化粘度太高使得熔化成形變得困難。如果捏和溫度太高，超過(guò)上述范圍，則超高分子量乙烯共聚物的分子量會(huì)因?yàn)闊峤到舛档?，這樣就難以獲得具有高彈性模量和高強(qiáng)度的成形制件?；旌献詈糜?Henschel混合器或V混合器進(jìn)行干混和，或采用單螺桿或多螺桿擠壓器進(jìn)行熔化混合。一種包括共聚物和稀釋劑的粘稠物的熔化成形一般最好采用熔化擠壓法，例如，將這種粘稠物通過(guò)噴絲頭熔化擠壓以獲得細(xì)絲。通過(guò)該噴絲頭擠壓的細(xì)絲可以被伸長(zhǎng)，即在熔融狀態(tài)進(jìn)行伸長(zhǎng)。伸長(zhǎng)比可以由下式得出伸長(zhǎng)比＝V/VO這里V0表示模孔中熔融樹(shù)脂的擠出速度，V表示冷卻和凝固的未經(jīng)拉伸的細(xì)絲的卷繞速度。雖然伸長(zhǎng)比視混和物的溫度和超高分子量乙烯共聚物的分子量而定，但至少可以是3，甚至最好時(shí)至少是6。對(duì)這樣得到的超高分子量乙烯共聚物未經(jīng)拉伸的制件進(jìn)行拉伸處理。當(dāng)然，拉伸處理的程度是要使共聚物分子至少在一個(gè)軸線方向上有效地定向。超高分子量乙烯共聚物分子定向成形制件的拉伸一般在40℃到160℃的溫度下進(jìn)行，最好是在80℃到145℃的溫度下進(jìn)行?？諝馑羝鸵后w媒質(zhì)的任何一種都可以用作加熱和保持未經(jīng)拉伸的成形件于上述溫度的加熱媒質(zhì)。如果能夠洗提和除去上述稀釋劑的溶劑，其沸點(diǎn)比成形制件成分的熔點(diǎn)高，例如萘烷、癸烷、煤油或類(lèi)似的溶劑用作拉伸操作的加熱媒質(zhì)，則上述稀釋劑的分離即可實(shí)現(xiàn)且在拉伸步驟中可以消除拉伸不均勻現(xiàn)象和獲得高的拉伸比。當(dāng)然，用于從超高分子量乙烯共聚物中除去過(guò)量的稀釋劑的方法不局限于上述方法。例如，可以采用的另一種方法是，用諸如己烷、庚烷、熱乙醇、三氯甲烷或苯這樣的溶劑處理未經(jīng)拉伸成形制件，然后再拉伸;也可以用諸如己烷、庚烷、熱乙醇、三氯甲烷或苯處理拉伸成形后的制件。根據(jù)這些方法，可以有效地除去過(guò)量的稀釋劑，得到具有高彈性模量和高強(qiáng)度的拉伸制件。拉伸操作可以一步或分成多步進(jìn)行，拉伸比決定于所期望的分子定向和熔融溫度的提高程度，但一般來(lái)說(shuō)，如果拉伸處理時(shí)的拉伸比在5到80之間，尤其是在10到50之間，則都能得到良好的結(jié)果。一般來(lái)說(shuō)，多步拉伸是比較有利的，較好的方法是，第一步，在80℃到120℃的較低溫度下進(jìn)行拉伸操作，與此同時(shí)從擠出的成形制件中提取稀釋劑;在第二步和以后的步驟中，在120℃到160℃的溫度下進(jìn)行拉伸操作，該溫度比第一步采用的拉伸溫度高。絲或帶的單向拉伸，在圓周速度不同的羅拉之間進(jìn)行。如果需要的話，這樣得到的分子定向成形制件可以在約束條件下進(jìn)行熱處理，上述熱處理在140℃到170℃的溫度下進(jìn)行，最好是在150℃到175℃的溫度下，持續(xù)時(shí)間從1到20分鐘，最好是從3到10分鐘。通過(guò)這種熱處理進(jìn)一步提高定向結(jié)晶部分的晶化作用，結(jié)晶熔融溫度向高溫側(cè)轉(zhuǎn)移，強(qiáng)度和彈性模量得到提高，高溫度時(shí)的抗蠕變性能也有改進(jìn)。根據(jù)本發(fā)明用于牽拉的繩索1具有在一個(gè)芯子部件2上包有一層外層部件3的雙層結(jié)構(gòu)，其中芯子部件2向由如超高分子量聚烯烴，最好是乙烯和至少一種α-烯烴的超高分子量共聚物絲或帶的定向成形件制成，外層部件3由編織物組成。芯子部件2最好由一束超高分子量聚烯烴的排齊的拉伸絲或由此制成的編織物組成，編織物可以由一束拉伸絲制成?；蛘?，由多束拉伸絲組成，如3、4、6、8束拉伸絲絞合在一起，然后編織成芯子部件2。芯子部件也可以是平行放置的繩索。絞合在一起的拉伸絲束的直徑和數(shù)目可以根據(jù)繩索預(yù)定的用途和目的加以選擇。根據(jù)本發(fā)明的繩索的、編織形式的芯子部件2，直徑范圍最好從2到15mm，斷裂能至少是3kg.m/g，最好至少是4kg.m/g。這里所用的分子定向成形件的優(yōu)點(diǎn)之一是編織在強(qiáng)度方面的損失(紡織損失)是較低的。外層部件3由線或天然或合成纖維股線編織物制成，可以采用的纖維包括聚酯纖維、聚丙烯纖維、棉纖維、聚丙烯纖維、聚乙烯纖維、聚酰胺纖維、人造纖維(粘膠和銅銨嫘縈)、亞麻和維尼龍纖維。用于編織外層部件3的紗線或股線的數(shù)目和外層部件3的厚度可以根據(jù)繩索的預(yù)定用途選擇。通常，外層部件的厚度最好是0.1到2mm的數(shù)量級(jí)。根據(jù)本發(fā)明的繩索可以通過(guò)雙編織法制成，例如，在芯子部件2的形成期間或以后，通過(guò)排齊或編織一束或多束超高分子量聚烯烴分子定向絲制成。用交叉股線螺旋地繞在芯子部件上，從而編織成外層部件3。根據(jù)本發(fā)明用于牽引的繩索具有在芯子部件上包有一外層部件的雙層結(jié)構(gòu)，其中芯子部件由重量輕、強(qiáng)度高和有彈性的超高分子量聚烯烴的分子定向成形件制成，外層部件由編織物組成，因而，它可以浮在水上便于操作，且具有對(duì)人體安全及經(jīng)久耐用的優(yōu)點(diǎn)。例1(超高分子量乙烯/丁烯-1共聚物制備中的聚合)形成超高分子量乙烯/丁烯-1共聚物的懸浮聚合以1升n-癸烷作為聚物溶劑在齊格勒催化劑的催化作用下進(jìn)行。包含乙烯和丁烯-1的單體混合氣體(摩爾比97.2/2.35)連續(xù)送到反應(yīng)器內(nèi)，使反應(yīng)器內(nèi)部的壓力恒定保持在5kg/cm2，在70℃的反應(yīng)溫度下進(jìn)行的懸浮聚合在2小時(shí)內(nèi)完成。所得的粉末狀的超高分子量乙烯/丁烯-1共聚物是160克，共聚物的固有粘度(135℃，在萘烷中)是8.2dl/g，丁烯-1的含量是每1000碳原子中1.5丁烯-1分子，由紅外攝譜儀測(cè)定。(超高分子量乙烯/丁烯-1共聚物的拉伸和定向制件的制備)由通過(guò)上述聚合得到的粉末狀超高分子量乙烯/丁烯-1共聚物20份(按重量計(jì))和石蠟(熔點(diǎn)69℃，分子量490)的80份(按重量計(jì))組成的混合物在下述條件下熔融拉制。上述100份混合物(按重量計(jì))中加入作為過(guò)程穩(wěn)定劑的3，5-二-叔-丁基-4-羥基-甲苯0.1份(按重量計(jì))，然后混合物在190℃的溫度下熔融混合，混合使用螺桿擠壓機(jī)(螺桿直徑25mm，長(zhǎng)徑比25，由熱塑塑料公司制造和銷(xiāo)售)。其后，熔融的混合物通過(guò)具有2mm小孔直徑的紡絲模熔融紡絲，所述的紡絲模與擠壓機(jī)相連。在180cm空氣隙內(nèi)擠壓熔體以36倍為伸長(zhǎng)比伸長(zhǎng)，在空氣中冷卻和凝固，以形成未經(jīng)拉伸的細(xì)絲。然后未經(jīng)拉伸的細(xì)絲在下述條件下拉伸。分成二步的拉伸用3個(gè)導(dǎo)絲輪進(jìn)行。在第一拉伸槽中使用的加熱媒質(zhì)是n-癸烷，溫度為110℃;在第二拉伸槽中使用的加熱媒質(zhì)是三甘醇，溫度是145℃，每個(gè)槽的有效長(zhǎng)度是50cm。用以0.5m/min轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的第一導(dǎo)絲輪拉伸細(xì)絲，調(diào)整第三導(dǎo)絲輪的轉(zhuǎn)速以提供具有期望的拉伸比的定向細(xì)絲，第二導(dǎo)絲輪的轉(zhuǎn)速則選擇得可以得到穩(wěn)定的拉伸操作。最初加入的石蠟在n-癸烷中在細(xì)絲拉伸的步驟中從細(xì)絲中分離出來(lái)，然后用水洗滌定向的細(xì)絲并在室溫下和減壓的狀態(tài)下干燥一晝夜，接著測(cè)定其物理性能。附帶說(shuō)一下，拉伸比可以從第一和第三導(dǎo)絲輪之間的轉(zhuǎn)速比計(jì)算出來(lái)。(抗拉強(qiáng)度的測(cè)試)在室溫(23℃)下用拉力試驗(yàn)機(jī)(由島津制作所制造和銷(xiāo)售的DCS-50M型)測(cè)試定向細(xì)絲的彈性模量和拉伸強(qiáng)度，試樣是每一細(xì)絲具有10旦尼爾粗的一束100根的細(xì)絲。在測(cè)試中，夾具之間使用的試樣長(zhǎng)度是100毫米，使用的拉伸速率是100mm/min(每分鐘延伸率100%)。彈性模量是從應(yīng)力-應(yīng)變曲線的切線梯度計(jì)算出初始彈性模量，對(duì)于計(jì)算所必需的橫截面積可從試樣的重量計(jì)算出來(lái)，假定試樣的密度是0.96g/cm3。(熱滯后拉伸彈性模量和強(qiáng)度的保持率)熱滯試驗(yàn)是將試樣保持在齒輪加熱爐(最好是用Tabai制作所制造和銷(xiāo)售的加熱爐)中進(jìn)行的。大約3m長(zhǎng)的試樣反復(fù)卷繞在不銹鋼架上，不銹鋼架兩端各有多個(gè)小塊，試樣的兩端被固定。在本例中，試樣的兩端固定到不使試樣下垂的程度，沒(méi)有正拉力施加在試樣上。熱滯試驗(yàn)以后，試樣的抗拉強(qiáng)度按照上述拉伸特性的測(cè)試中所述的程序測(cè)定。(抗蠕變性能的測(cè)試)用熱應(yīng)力變形測(cè)試裝置(由精工電子工業(yè)制造和銷(xiāo)售的TMA/SS10型)測(cè)試?yán)旌投ㄏ蚝蟮募?xì)絲的抗蠕變性能，其中試樣長(zhǎng)度是1cm，環(huán)境溫度是70℃，在加速條件及室溫下，在試樣上施加相當(dāng)于斷裂載荷的30%的載荷進(jìn)行測(cè)試。為了定量地測(cè)定蠕變，先測(cè)出下述兩個(gè)值，即加載以后90分鐘的蠕變伸長(zhǎng)CR90(%)值和在加載以后90分鐘和上述時(shí)間180分鐘以后這兩個(gè)時(shí)間之間平均蠕變速度(秒-1)的值。拉伸和定向細(xì)絲束的拉伸特性示于表1。表1試樣旦尼爾/細(xì)絲拉伸比強(qiáng)度彈性模量延伸率定向程度(GPa)(GPa)(%)(F)試樣-11000/10022.32.4605.500.975超高分子呈乙烯/丁烯-1共聚物的拉伸和定向細(xì)絲(試樣-1)的固有結(jié)晶熔融峰出現(xiàn)在126.7℃，峰(Tp)熔融熱與整個(gè)熔融熱之比是33.8%?？谷渥兞μ匦訡R90是3.1%，ε是3.03×10-5秒-1。在170℃熱滯5分鐘以后，彈性模量保持比是102.2%，強(qiáng)度保持比是102.5%，說(shuō)明在拉伸和定向細(xì)絲的過(guò)程中性能沒(méi)有降低。另外，該拉伸和定向細(xì)絲的物理特性是細(xì)絲斷裂所必需的功是10.3kg.m/g，密度是0.973g/cm3，介電常數(shù)是2.2，損耗角正切值是0.024%，脈沖擊穿電壓是180KV/mm。制備了根據(jù)本發(fā)明的包適下述芯子部件和外層部件的牽引繩索。芯子部件具有12000旦尼爾粗的8股辮編繩索由超高分子量乙烯/丁烯-1共聚物細(xì)絲(試樣-1)制成。外層部件外層部件由辮編聚酯纖維制成，每根聚酯纖維1000旦尼爾粗。這樣制得的繩索的形態(tài)和物理特性示于表2。表2</tables>例2(超高分子量乙烯/辛烯-1共聚物制備中的聚合)乙烯的懸浮液聚合以齊格勒催化劑進(jìn)行催化在作為共聚物溶劑的1升n-癸烷中進(jìn)行，在本例中，作為共聚單體的125ml辛烯-1和作為分子量調(diào)整劑的40Nml氫氣在聚合開(kāi)始以前一起加入系統(tǒng)之中，然后進(jìn)行聚合。連續(xù)將乙烯氣體送入反應(yīng)器，使反應(yīng)器內(nèi)部的壓力恒定保持在5Kg/cm2，在70℃2小時(shí)內(nèi)完成聚合。得到的粉末狀超高分子量乙烯/辛烷-1是178克，固有粘度[η](135℃，在萘烷中)是10.66dl/g，由紅外攝譜儀測(cè)定辛烯-1的含量是每1000個(gè)碳原子中有0.5個(gè)辛烯-1分子。(超高分子量乙烯/辛烯-1共聚物的拉伸和定向制件的形態(tài)和物理特性)用例1中所述的同樣方法制備乙烯和辛烯-1共聚物，用以制成的拉伸和定向細(xì)絲束的拉伸特性示于表3。表3超高分子量乙烯/辛烯-1共聚物的拉伸和定向細(xì)絲(試樣-2)的固有結(jié)晶熔融峰出現(xiàn)在132.1℃，Tp和Tp1的熔融熱和整個(gè)結(jié)晶熔融熱之比分別是97.7%和5.0%。試樣-2的蠕變阻力(抗蠕變力)特性是CR902.0%，ε9.50×10-6秒-1。在170℃熱滯5分鐘以后，彈性模量保持率是108.2%，強(qiáng)度保持率是102.1%。另外，試樣-2的物理性質(zhì)是細(xì)絲斷裂所必需的功是10.1Kgm/g，密度是0.971g/cm2，介電常數(shù)是2.2，損耗角正切值是0.031%，脈沖擊穿電壓是185Kv/mm。根據(jù)本發(fā)明的牽引繩索用超高分子量乙烯/辛烯-1共聚物的拉伸和定向細(xì)絲制成，制造方法與例1相同，所得到的繩索的形態(tài)和物理特性示于表4。表4例3由具有在135℃萘烷中測(cè)得的[η]＝7.42dl/g的固有粘度的超高分子量聚乙烯(均聚物)20份(按重量計(jì))和具有熔點(diǎn)是69℃和分子量是490的石蠟80份(按重量計(jì))組成的粉末狀混合物用例1中所述的同樣方法熔紡并且拉伸，以得到拉伸和定向的細(xì)絲。這樣得到的拉伸和定向細(xì)絲束的拉伸特性示于表5。表5</tables>超高分子量聚乙烯的拉伸和定向細(xì)絲(試樣-3)的固有結(jié)晶熔融峰是135.1℃，Tp熔融熱與整個(gè)結(jié)晶熔融熱之比是8.8%，而較高溫度側(cè)Tp1的熔融熱與整個(gè)結(jié)晶熔融熱之比小于1%，蠕變阻力(抗蠕變力)特性CR90＝11.9%，ε＝1.07×10-3秒-1。在170℃熱滯5分鐘以后，彈性模量保持率是80.4%，強(qiáng)度保持率是78.2%。另外，試樣-3的物理特性是細(xì)絲斷裂所必需的功是10.2Kg.m/g，密度是0.985g/cm3，介電常數(shù)2.3，損耗角正切值是0.030%，脈沖擊穿電壓是182KV/mm。本發(fā)明的牽引繩索用超高分子量聚乙烯的拉伸和定向細(xì)絲(試樣-3)制成，制造的方法同例1，所得到的繩索的形態(tài)和物理特性示于表6。表6</tables>對(duì)照例1用Kebler29(杜邦公司的芳族聚酰胺纖維)的8400旦尼爾拉伸細(xì)絲作為芯子代替例1中所述的芯子制成牽引繩索，這樣得到的繩索的形態(tài)和物理特性示于表7。表7</tables>權(quán)利要求1.一種具有包住芯子部件的外層部件的雙層結(jié)構(gòu)的牽引(牽拉)繩索，其中所述的芯子部件由超高分子量聚烯烴的分子定向成形制件組成，所述的外層部件由編織物組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牽引(牽拉)繩索，其特征在于，所述的超高分子量聚烯烴是超高分子量乙烯和具有從3到20個(gè)碳原子的至少一種x-烯烴的共聚物。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的牽引(牽拉)繩索，其特征在于所述的乙烯和至少一種x-烯烴的共聚物平均來(lái)說(shuō)所述共聚物的每1000個(gè)碳原子包含共聚x-烯烴從0.1到20摩爾和具有至少5dl/g的固有粘度。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牽引(牽拉)繩索，其特征在于，所述的構(gòu)成芯子部件的分子定向成形制件由超高分子量聚烯烴的排齊的拉伸細(xì)絲束組成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牽引(牽拉)繩索，其特征在于，所述構(gòu)成芯子部件的分子定向成形制件由超高分子量聚烯烴的拉伸細(xì)絲編織物制成。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牽引(牽拉)繩索，其特征在于，所述外層部件由紡成紗線的編織物制成。全文摘要一種在芯子部件外包有一層外層部件的雙重(層)結(jié)構(gòu)的牽拉(牽引)繩索，其中所述芯子部件由超高分子量聚烯烴的分子定向成型制件制成，所述外層部件由編織物制成。此牽引(牽拉)繩索具有重量輕、能在水中浮起，易于操作，對(duì)人體安全及耐氣候的特點(diǎn)。文檔編號(hào)D07B1/02GK1032048SQ88106629公開(kāi)日1989年3月29日申請(qǐng)日期1988年9月7日優(yōu)先權(quán)日1987年9月8日發(fā)明者原添博文,白本博彬,八木和雄,神谷昌宏申請(qǐng)人:三井石油化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社