[发明专利]制备聚合物带的方法和设备

说明书

本发明涉及一种用于制备取向、优选高取向的非纤维聚合物带的方法和设备。本发明还涉及一种取向、优选高取向的聚合物带，涉及包含所述聚合物带的材料片，并涉及包含所述材料片的制品，具体是包含所述材料片的防弹制品。

高取向的聚合物带可以有利地用于制备防弹应用所用的材料片。通过引用全部结合到本文的WO 2008/127562描述了一种制备高取向的非纤维型高分子量聚乙烯带的连续方法。所公开的方法包括：在双带压制机中形成并压缩模制聚乙烯粉末层，在双压延机单元中辊压并拉伸由此形成的片从而形成部分取向的聚乙烯卷材(web，也称“网状物”)，然后在一个或更多个拉伸单元中使部分取向的聚乙烯卷材拉伸。所公开方法的步骤是连续进行的。

术语“连续”表示一个步骤的进入线速度基本上等于前面步骤的外出线速度。也就是说，“连续”表示尽管在一个步骤中该步骤的进入线速度可能不同于该步骤本身的外出线速度，但是两个相邻的步骤之间一个步骤的进入线速度与前一步骤的线速度之比基本上为一。线速度是本领域常用的术语，表示步骤中物料加入的速度(即进入线速度)或出料速度(即外出线速度)。

WO 2008/127562中公开的连续方法看起来效率很高，因为高取向的聚乙烯带基本上可以在一次操作中制成，例如不需要临时储存中间产品。

用于制备聚合物带的其他连续方法从例如US 2008/0251960、EP 1329303、EP 1752276、US 5,693,708、US 6,589,463、GB 1275290和EP 0030548中已知。这些公开文献要么特别提到其公开的方法是连续的(即一个步骤的进入线速度基本上等于前一个步骤的外出线速度)，要么根本没有提到有关各个步骤或两个相邻的步骤之间的进入和外出线速度。

本发明的目的是提供一种制备取向的聚合物带、更具体是高取向的聚合物带的方法。本发明的另一个目的是提供一种制备取向的、具体是高取向的聚合物带的改进方法，所述方法之所以称之为改进的是因为：与已知方法相比，该方法具有甚至更高的效率和/或在选择方法参数方面更高的灵活性。本发明的另一个目的是提供一种取向的、具体是高取向的聚合物带以及包含所述聚合物带的材料片，这些是迄今为止从未被提供过的。本发明的另一个目的是提供一种易于制备且至少具有与已知的带和包含该带的材料片或基于例如高取向聚合物或聚合物纤维的其他可商购材料的性能类似(具体是防弹性能类似)的取向的或高取向的聚合物带以及包含所述聚合物带的材料片。

本发明提供了一种用于制备取向的非纤维聚合物带的方法，该方法包括：a)形成非纤维型的聚合物片；b)辊压并拉伸所述片从而形成部分取向的聚合物卷材；c)拉伸部分取向的聚合物卷材从而形成取向的非纤维聚合物带，其中该方法是不连续的，因为至少一个步骤的进入线速度(具体是该方法的步骤b)或c)的进入线速度)不同于其前面步骤的外出线速度。

优选地，所述聚合物是高分子量聚合物。

本发明方法的步骤b)和/或c)可选地重复进行从而得到更高取向(即取向度更高)的非纤维聚合物带。因此本发明涉及一种用于制备高取向的非纤维聚合物带的方法，该方法包括：a)形成非纤维型的聚合物片；b)辊压并拉伸所述片从而形成部分取向的聚合物卷材；c)拉伸部分取向的聚合物卷材从而形成取向的非纤维聚合物带；d)重复步骤b)和/或c)至少一次从而形成更高取向的非纤维聚合物带，该方法是不连续的，因为至少一个步骤的进入线速度不同于其前面步骤的外出线速度。优选地，所述聚合物是高分子量聚合物。

优选地，本发明的方法是一种用于制备高取向的非纤维聚合物带的方法，所述带中所含的聚合物优选地是高分子量聚合物，该方法包括：a)在低于聚合物熔点的温度下形成并压缩聚合物粉末层从而形成非纤维型的聚合物片；b)在低于聚合物熔点的温度下，在压延机单元中辊压并拉伸所述片从而形成部分取向的聚合物卷材；c)在低于聚合物熔点的温度下，在拉伸单元中拉伸所述部分取向的聚合物卷材从而形成取向的非纤维聚合物带；并且可选地，d)重复步骤c)从而形成更高取向的非纤维聚合物带，该方法是不连续的，因为该方法的步骤b)或c)中至少一个步骤的进入线速度不同于其前面步骤的外出线速度。

已令人惊讶地发现：与制备聚合物带的已知方法相比，本发明的不连续方法能够更经济地制备聚合物带。具体地，观察到本发明的方法与已知方法相比更经济并且能制备出至少具有与总拉伸比相同的已知聚合物带的性能类似的性能的拉伸带(即：被拉伸以制备取向或高取向的带)。