(12) Oversettelse av europeisk patentskrift

Transkript

1 (12) Oversettelse av europeisk patentskrift (11) NO/EP B1 (19) NO NORGE (1) Int Cl. D01F 6/04 (06.01) D01D /08 (06.01) D01F 1/04 (06.01) D01F 6/46 (06.01) Patentstyret (21) Oversettelse publisert (80) Dato for Den Europeiske Patentmyndighets publisering av det meddelte patentet (86) Europeisk søknadsnr (86) Europeisk innleveringsdag (87) Den europeiske søknadens Publiseringsdato () Prioritet , CN, (84) Utpekte stater AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR (73) Innehaver Shandong Icd High Performance Fibres Co., Ltd, Industrial Park Xinzhuang, Laiwu, Shandong 2718, Kina (72) Oppfinner REN, Yi, SHANDONG ICD HIGH PERFORMANCE FIBRES CO. LTDIndustrial Park Xinzhuang, Laiwu, Shandong 2718, Kina (74) Fullmektig Bryn Aarflot AS, Postboks 449 Sentrum, 04 OSLO, Norge (4) Benevnelse Farget polyetylenfiber med høy styrke og fremgangsmåte for fremstilling derav (6) Anførte publikasjoner EP-A JP-A JP-A JP-A US-A WO-A1-04/03212 WO-A1-08/14183

2 1 Farget polyetylenfiber med høy styrke og fremgangsmåte for fremstilling derav TEKNISK OMRÅDE Foreliggende oppfinnelse vedrører ikke bare en type polyetylenfiber med høy styrke, spesielt en type farget polyetylenfiber med høy styrke, men også en fremgangsmåte for fremstilling og anvendelser derav BAKGRUNNSTEKNIKK Polyetylenfiber med høy styrke (HSPE-fiber) er et velkjent kunstfiber med høy styrke og modul, som produseres fra polyetylen med ultrahøy molekylvekt (UHMWPE - UltraHigh Molecular Weight PolyEthylene) som har en molekylvekt på over I dag betraktes HSPE-fiber som ett av tre høyytelsesfibre i verden sammen med aramidfiber og karbonfiber. Som følge av sin høye styrke, høye modul og lave densitet spiller UHMWPE-fiber en viktig rolle ikke bare innen moderne krigføring, forsvarsanordninger og luftfartsindustrien, men også i sivile bruksområder. I dag blir HSPE-fibre stort sett produsert fra UHMWPE ved såkalt gelspinning og trekkeprosesser med ultrahøy varme. Under disse to prosessene har imidlertid UHMWPE, som en lang, fleksibel makromolekylkjede, en tendens til å sammenfiltre seg. For å unngå dette problemet må UHMWPE løses opp i løsningsmiddel, noe som kan øke avstanden til makromolekylekjeder ved å tynne ut konsentrasjonen av UHMWPE. HSPE-fiber med forlengede kjeder kan oppnås gjennom ultravarmtrekking og molekyltropisme av gel-prekursorfibre av UHMWPE med moderate makromolekylsammenfiltringspunkter. De viktigste teknologiprosessene i metoden består av fem trinn: (1) frembringe en spinneløsning ved å løse opp UHMWPE i et løsningsmiddel; (2) frembringe løsningsmiddel-nedsenkede våte prekursorfibre med moderat molekylkjede-sammenfiltring ved å ekstrudere løsningen fra et hull i en spinnerette og bråkjølingsherde i luft eller vann; (3) fjerne løsningsmiddelet med et bestemt ekstraksjonsløsningsmiddel; (4) tørke prekursorfiberet i en ovn; () frembringe HSPEfibre med forlenget kjedekrystall ved ultravarmtrekking av prekursorfibre. Det japanske patentet viser en fremgangsmåte for fremstilling av HSPE-fibre ved aktivt å fordampe løsningsmiddel under en tørrspinningsprosess, og dens spesifikke prosessparametere er vist som følger: UHMWPE (~0%) løses først opp i et flyktig løsningsmiddel (9~0%), og deretter overføres prekursorfibre oppnådd gjennom termisk ekstrudering gjennom en spinningsylinder. Under denne prosessen blir mer enn 40% av løsningsmiddelet fordampet ved hele tiden å blåse stabil varm luftstrømning inn i sylinderen. Restløsningsmiddel kan bli fjernet under en

3 varmtrekkingsprosess. I dette patentet kan adhesjonsproblemet ved spinning løses ved å danne halvtørre prekursorfibre ved aktivt å fjerne delvis løsningsmiddel i spinningprosessen. Siden løsningsmiddelfordampning finner sted både i spinne- og varmtrekkingsprosessen må imidlertid brannsikring og eksplosjonssikker disposisjon (disposals) og løsningsmiddelgjenvinning utføres separat under spinne- og trekkeprosessene. Disse operasjonene vil åpenbart øke den nødvendige investeringen i utstyr og vanskeliggjøre løsningsmiddelgjenvinning, noe som ikke er behørig for storskala industriell produksjon. Høy styrke er hovedmålet med dagens bearbeidingsteknologi og strekkstyrken til HSPE-fibre, som vanligvis er hvite, er stort sett høyere enn cn/dtex. Som følge av den komplekse produksjonsprosessen og den høye prisen blir HSPE-fiber vanligvis anvendt til militære formål. Polyetylenfibre med en strekkstyrke i området fra 1 til cn/dtex kan imidlertid være tilstrekkelig til å oppfylle kravene i sivile anvendelser. Det er derfor bortkasting av ikke bare fiberytelse, men også ressurser å anvende polyetylenfiber med en strekkstyrke som er høyere enn cn/dtex til sivile formål. I tillegg begrenser økningen i kostnad dets anvendelse til sivile formål. Videre, innen bestemte bruksområder, så som tauverk, er det vanligvis krav om bestemte farger. Imidlertid er det vanskelig å fargesette disse fibrene med generelle metoder siden det ikke finnes andre funksjonelle grupper i makromolekylkjedene til UHMWPE enn C-Hbinding, som er vanskelig å kombinere fargemolekyler med fibre. Lite arbeid har vært rapportert om fremgangsmåter for fremstilling av fargede HSPE-fibre. WO 04/03212 A1 beskriver en fremgangsmåte for fremstilling av polyolefinfibre gjennom en gelspinningprosess som resulterer i et garn med høy strekkstyrke og høye strekkelastisitetsmoduler. Fibrene kan med det inkludere fargestoffer med ustabil fargingsoppførsel. EP A2 beskriver en termoplastisk harpiksfilm omfattende høydensitetspolyetylen blandet med 1 vekt% pigment. Filmen har høy strekkstyrke og høy strekkelastisitetsmodul. US A beskriver et farget fiber med høy tenasitet av polyetylen med ultrahøy molekylvekt som har en strekkstyrke på minst 28 g/d og en strekkmodul på minst 700 g/d. Fiberet er dannet av en løsning av polyetylen med ultrahøy molekylvekt og en farge. JP A beskriver et polyolefinfiber med høy styrke som har en strekkfasthet på omtrent 1 cn/dtex og en elastisitetsmodul på omtrent 00 cn/dtex. Fiberet er dannet av en blanding av polyolefin og fargingspigment. Med utgangspunkt i den omtalte kjente teknikken er det et formål med denne søknaden å tilveiebringe et farget polyetylenfiber med høy styrke som er farget

4 3 uniformt flerfarget, grått eller sort, uten å redusere strekkstyrken og strekkelastisitetsmodulene sammenliknet med et fiber som ikke er farget SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN Det ovennevnte formålet oppnås av det fargede polyetylenfiberet med høy styrke og ultrahøy molekylvekt ifølge krav 1, samt fremgangsmåtene for fremstilling av et farget polyetylenfiber ifølge kravene og 7. Fordelaktige forbedringer av oppfinnelsen er beskrevet i de tilhørende uselvstendige kravene. Ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en type fargede HSPE-fibre (polyetylenfibre med høy styrke og ultrahøy molekylvekt), overflatene til hvilke kan være dekket med flerfarge, grått eller sort. HSPE-fiberet kan ha en strekkstyrke i området fra 1 til 0 cn/dtex, idet strekkelastisitetsmodulen er fra 400 til 00 cn/dtex, antallet filamenter er fra 4 til dtex og bruddforlengelsen er mindre enn 3,%. Når strekkstyrken til det fargede HSPE-fiberet som vises i foreliggende oppfinnelse er i området fra 1 til cn/dtex, kan det i alminnelighet anvendes innenfor, men er ikke begrenset til de sivile bruksområdene beskrevet nedenfor: (1) Marin teknikk: tauverk, kabel, seil og fiskeutstyr, og annet; (2) Sportsutstyr: sikkerhetshjelmer, snøbrett, seilbrett, fiskestenger, racketer, superlette sykkeldeler, surfbrett og glidefly, og annet; (3) Biologisk materiale: protesemateriale, medisinsk transplantasjon, plastiske operasjoner og annet. Som følge av fordelene, så som god biokompabilitet og slitestyrke, høy stabilitet og allergifrihet, har fiberforsterkede kompositter blitt brukt til kliniske formål. I tillegg blir de anvendt i medisinske hansker og andre medisinske hjelpemidler; (4) Industrielle materialer: fiberet og komposittmaterialer av dette kan bli anvendt som trykktanker, transportører, filtermaterialer, bilstøtfangere og annet. I tillegg kan fiberet og komposittmaterialer av dette bli anvendt som vegger, skillestrukturer og andre byggematerialer. Fastheten til betong kan forbedres når fiberet blir anvendt som sementforsterkende komposittmaterialer. Når strekkstyrken til det fargede HSPE-fiberet som vises i foreliggende oppfinnelse er i området fra til 0 cn/dtex, kan det i alminnelighet anvendes innenfor, men ikke begrenset til de militære bruksområdene beskrevet nedenfor: (1) Militært forsvarsutstyr: beskyttelsesklær, hjelmer, skuddsikre materialer, helikoptere, beskyttelsesplater for tanks og pansrede skip, beskyttelseskledninger for radar, missilskjold, skuddsikre vester, piggtrådbeskyttelsesklær, avskjerminger og annet; (2) Luftsfartsanvendelser: Nesestrukturer for romfartøy og luftfartøy, vannfly og annet.

5 Bruken av produktet ifølge foreliggende oppfinnelse er i bunn og grunn tilsvarende produktene som oppnås av de eksisterende teknologiene når det anvendes innen de ovennevnte felter. Noen ganger er det nødvendig å lage HSPE-fiber med forskjellige farger for å lette sammenstilling, atskillelse, estetikk og markedsføring i sivile anvendelser, og for å oppnå maskeringsfunksjon ved hjelp av fargesetting i militære anvendelser. Imidlertid er HSPE-fiberet som oppnås av den eksisterende teknologien hvitt, noe som i stor grad begrenser bruken av dette i de ovennevnte bruksområdene. Dette problemet kan løses av foreliggende oppfinnelse. Farget HSPE-fiber blir produsert i en gelspinningsprosess som inkluderer svelling og oppløsning av UHMWPE i et løsningsmiddel for å fremstille prekursorfiber. Det som kjennetegner fremstillingsfremgangsmåten er tilsetting av et uorganisk pigment med partikkelstørrelse mindre enn 1 μm, i et vektforhold relativt UHMWPE som er fra 1,0 til 3,0% basert på vekten av UHMWPE. Fremgangsmåten for fremstilling av farget HSPE-fiber beskrives i detalj som følger: (1) Fremstilling av spinneløsning UHMWPE med en molekylvekt på over velges som grunnleggende fiberkomponent, og hvit mineralolje anvendes som løsningsmiddel. Disse to materialene blir først blandet, i et vektforhold i området fra 1:7 til 1:9, og deretter tildsettes uorganiske pigmenter i løsningen av UHMWPE og mineralolje. Når blandingen av råmaterialer blir uniform gjennom oppvarming og blanding, overføres den til en dobbeltskrueekstruder for varme og UHMWPE'et bevirkes til å svelle og oppløses for å oppnå spinneløsning ved temperaturer mellom 0 og 0 C. Den hvite mineraloljen som beskrives i foreliggende oppfinnelse er et kommersielt produkt tilgjengelig i markedet. (2) Fremstilling av gel-prekursorfiber Flytende filament oppnås ved å ekstrudere spinneløsningen ut fra platen, og porediameteren til platen er i området fra 0, til 1,6 mm. Deretter blir det nyfremstilte flytende filamentet overført til en spinnetank med en temperatur mellom 1 og 2 C gjennom en luftspalte. Luftspaltetrekkingsmultippelet er fra 4 til 8 ganger. Deretter oppnås gel-prekursorfiber av UHMWPE gjennom kjøling av det flytende filamentet. (3) Ekstraksjon av UHMWPE-gelfiber Ekstraksjon av UHMWPE-gelfiber utføres ved valsing av gelfiberet til et sjikt ved hjelp av en metalltråd, og ekstraksjonsmiddelet er xylen. Etter ekstraksjon gjenvinnes den hvite mineraloljen og ekstraksjonsmiddelet i en separasjonsprosess for resirkulering.

6 1 2 3 Av hensyn til kostnadsfaktorer anvendes blandet xylen i foreliggende oppfinnelse. (4) Tørking av spinnefiber Det ekstraherte fiberet plasseres i en ovn og tørkes i varm luft med temperaturer mellom 4 og C. Ekstraksjonsmiddelet inneholdt i fiberet gjenvinnes ved adsorpsjon av aktivert karbonfiber i en gjenvinningsanordning. () Uttrekking (backdrafting) og vikling (winding) for å oppnå farget HSPE-fiber For å oppnå farget HSPE-fiber trekkes det tørre fiberet 1 til 3 ganger etter uthenting fra ovnen. Trekkfaktoren er mellom 1 og 6 ganger. Det fargede HSPE-fiberet ifølge foreliggende oppfinnelse kan også frembringes ved hjelp av andre fremstillingsmetoder, som smeltespinning, der spinneløsning oppnås ved å smelte UHMWPE. Det som kjennetegner denne fremgangsmåten er tilsetting av et uorganisk pigment med partikkelstørrelse mindre enn 1 μm, i et vektforhold relativt UHMWPE på fra 1,0 til 3,0 % basert på vekten av UHMWPE. Detaljene i prosessen for fremstilling av det fargede HSPE-fiberet i en smeltespinningsmetode beskrives som følger: 1) Blanding av råmaterialene UHMWPE med en molekylvekt i området fra til blir anvendt, og omtrent 1,0 til 3,0 % av uorganiske pigmenter tilsettes basert på vekten av UHMWPE. En uniform løsning oppnås ved blanding. 2) Smelting Polyetylen-smeltemasse frembringes ved å smelte blandingsløsningen fra trinn 1) i dobbeltskrueekstruderen ved en temperatur mellom og 0 C. Under prosessen tilsettes smeltemassetynner. 3) Fremstilling av nyfiber og trekking Den frembragte polyetylen-smeltemassen blir ekstrudert ut fra en spinneplate i en spinneboks, og sprøyehastigheten er omtrent 3 til m/min. Deretter frembringes nyfiber gjennom kjøleforming av ekstrudert fibermateriale i et blåseapparat. Kjøletemperaturen holdes mellom og 3 C og blåsehastigheten er omtrent til 8 m/s. Nyfiberet trekkes i en "godet"-rulle og trekkfaktoren er 2 til 6 ganger. 4) Trekking i to oljebad Nyfiberet overføres til to oljebad fylt med glykol av godet-rullen og strekkes jevnt. Temperaturen i oljebadet er i området fra 0 til 1 C og den totale trekkfaktoren er 3 til 12 ganger. ) Fjerning av olje i vannbad Trukket fiber vaskes i vannbad som inneholder overflateaktive midler med heterogen alkohol med temperaturer mellom 80 og 9 C.

7 6 1 6) Tørking av fiberet for å oppnå HSPE-fiber Etter vasking blir fiberet tørket for å fjerne vannet og blir tvunnet til et rør for å oppnå et HSPE-fiber med en strekkstyrke i området fra til 0 cn/dtex. De uorganiske pigmentene som anvendes i foreliggende oppfinnelse er tilgjengelige i markedet og de må tåle høy temperatur opp til 0. For eksempel kan de nevnte uorganiske pigmentene inneholde, men er ikke begrenset til følgende materialer: ultramarin, ftalocyaninblå, kromoksidgrønn, blykromatgrønn, jernoksid, sot, vismutvanadat, vismutmolybdatgul, kalsium-utvekslede silikapigmenter, kromkoboltgrønn, ferrotitanbrun, kobberkromsort, alkalibestandig jernblå, lysfast mellomkromgul, lett fordelbar jernblå, sinkbariumgul, sinkbariumgrønn, sinkbariumrød, manganantimontitanatbrun, titandioksidbelagt micaperlemorpigment. Fordelene med produktet ifølge denne oppfinnelsen ligger i: 1) Fordi HSPEfiberet ifølge foreliggende oppfinnelse har forskjellige farger som grå, sort og annet er det enkelt å realisere fargesammenstillinger for å gjøre produktene mer attraktive i sivile anvendelser. I noen anvendelser kan forskjellige produkttyper skilles ved hjelp av forskjellige farger, noe som kan lette bruken av dem. I militære anvendelser kan fibre med forskjellige farger bli anvendt i henhold til endringer i terreng og klima, noe som kan bedre maskeringseffekten. 2) PE med lav molekylvekt kan bli anvendt i smeltespinningmetoden. 3) Sammenliknet med teknologien i kjent teknikk besitter foreliggende oppfinnelse fordeler som god kvalitet, høy renhet for produktet, enkel produksjonsprosess, høy produksjonseffektivitet og lavere produksjonskostnad. Beste måte for å realisere oppfinnelsen 2 3 Eksempel 1, fremstilling av et blått HSPE-fiber 1) Fremstilling av spinneløsning: Spinneløsningen fremstilles ved å velge ut et UHMWPE med en molekylvekt på over enn og anvende hvit mineralolje som løsningsmiddel. Vektforholdet mellom UHMWPE og hvit mineralolje er 1:9. 1,0% av ftalocyaninblått uorganisk pigment, basert på vekten av UHMWPE, tilsettes i løsningen av UHMWPE og hvitt mineral. Deretter blir blandingen av råmaterialer uniform gjennom oppvarming og blanding. Etter dette overføres denne blandingen til en dobbeltskrueekstruder og varmes opp. Etter svelling og oppløsning av UHMWPE ved en temperatur mellom 0 og 0 C oppnås spinneløsning. 2) Fremstilling av gel-prekursorfiber av UHMWPE: Det flytende filamentet frembringes ved å ekstrudere spinneløsningen ut fra platen, og porediameteren til platen er 1,0 mm. Etter dette overføres det frembragte flytende filamentet til en

8 7 1 spinnetank ved C. Luftspaltetrekkingmultippelet er 8 ganger. Deretter frembringes fel-prekursorfiber av UHMWPE gjennom kjøling av flytende filament. 3 ) Ekstraksjon av UHMWPE-gelfiberet utføres ved valsing av gelfiberet til et sjikt ved hjelp av en metalltråd, og ekstraksjonsmiddelet er xylen. Etter ekstraksjon gjenvinnes den hvite mineraloljen og ekstraksjonsmiddelet i en separasjonsprosess for resirkulering. 4) Tørking av spinnefiber Det ekstraherte fiberet plasseres i en ovn og tørkes med varm luft ved 0 C. Ekstraksjonsmiddelet inneholdt i fiberet gjenvinnes ved adsorbsjon av aktivert karbonfiber i en gjenvinningsanordning. ) Uttrekking og vikling for å oppnå blått HSPE-fiber For å oppnå blått HSPE-fiber trekkes det tørre fiberet 3 ganger etter uthenting fra ovnen, og disse tre trekkfaktorene er henholdsvis 2 ganger, 2 ganger og 1, gang. Etter strekking vikles fiberet til et rør for å oppnå blått HSPE-fiber. Syv strekkruller og varmeovn er involvert i trekkeprosessen. Ved testing er det funnet at det blå HSPE-fiberet som oppnås gjennom denne prosessen har en strekkstyrke på 0 cn/dtex og en strekkelastisitetsmodul på 00 cn/dtex. Andelen fibre som består testen er opptil 98%. 2 3 Eksempel 2, fremstilling av et grønt HSPE-fiber 1) Fremstilling av spinneløsning: Spinneløsningen fremstilles ved å velge ut UHMWPE med en molekylvekt på over og anvende hvit mineralolje som løsningsmiddel. Vektforholdet mellom UHMWPE og hvit mineralolje er 1:7. 3,0% kromoksidgrønt uorganisk pigment, basert på vekten av UHMWPE, tilsettes i løsningen av UHMWPE og hvitt mineral. Deretter blir blandingen av råmaterialer uniform gjennom oppvarming og blanding. Etter dette overføres denne blandingen til en dobbeltskrueekstruder og varmes opp. Etter svelling og oppløsning av UHMWPE ved en temperatur mellom 0 og 0 C oppnås spinneløsning. 2) Fremstilling av gel-prekursorfiber av UHMWPE: Det flytende filamentet frembringes ved å ekstrudere spinneløsningen ut fra platen, og porediameteren til platen er 1,6 mm. Etter dette blir frembragt flytende filamentet overført til en spinnetank ved 24 C. Luftspaltetrekkingsmultippelet er 7 ganger. Deretter oppnås gelprekursorfiber av UHMWPE gjennom kjøling av flytende filament. 3) Ekstraksjon av UHMWPE-gelfiberet utføres ved valsing av gelfiberet til et sjikt ved hjelp av en metalltråd, og ekstraksjonsmiddelet er xylen. Etter ekstraksjon gjenvinnes den hvite mineraloljen og ekstraksjonsmiddelet i en separasjonsprosess for resirkulering.

9 8 4) Tørking av spinnefiber Det ekstraherte fiberet plasseres i en ovn og tørkes i varm luft ved 4 C. Ekstraksjonsmiddelet inneholdt i fiberet gjenvinnes gjennom adsorpsjon av aktivert karbonfiber i en gjenvinningsanordning. ) Uttrekking og vikling for å oppnå grønt HSPE-fiber For å oppnå grønt HSPE-fiber trekkes det tørre fiberet 2 ganger etter uthenting fra ovnen og de to trekkfaktorene er henholdsvis 3 ganger og 1, gang. Etter strekking vikles fiberet til et rør for å oppnå HSPE-fiber i grønt. Syv strekkruller og varmeovn er involvert i trekkeprosessen. Ved testing er det funnet at det grønne HSPE-fiberet som oppnås i denne prosessen har en strekkstyrke på 1 cn/dtex og en strekkelastisitetsmodul på 4 cn/dtex. Andelen fibre som består testen er opptil 99% Eksempel 3, fremstilling av et rødt HSPE-fiber 1) Fremstilling av spinneløsning: Spinneløsningen fremstilles ved å velge ut UHMWPE med en molekylvekt på over og anvende hvit mineralolje som løsningsmiddel. Vektforholdet mellom UHMWPE og hvit mineralolje er 1:8. 2,0 % uorganisk jernoksidpigment, basert på vekten av UHMWPE, tilsettes i løsningen av UHMWPE og hvitt mineral. Deretter blir blandingen av råmaterialer uniform gjennom oppvarming og blanding. Etter dette overføres denne blandingen inn i en dobbeltskrueekstruder og varmes opp. Etter svelling og oppløsning av UHMWPE ved en temperatur mellom 0 og 0 C oppnås spinneløsning. 2) Fremstilling av gel-prekursorfiber av UHMWPE: Det flytende filamentet frembringes ved å ekstrudere spinneløsningen ut fra platen, og porediameteren til platen er 0, mm. Etter dette overføres frembragt flytende filament til en spinnetank med temperaturer mellom 18 og C. Luftspaltetrekkingsmultippelet er ganger. Deretter oppnås gel-prekursorfiber av UHMWPE gjennom kjøling av flytende filament. 3) Ekstraksjon av UHMWPE-gelfiberet utføres ved valsing av gelfiberet til et sjikt ved hjelp av en metalltråd, og ekstraksjonsmiddelet er xylene. Etter ekstraksjon gjenvinnes den hvite mineraloljen og ekstraksjonsmiddelet i en separasjonsprosess for resirkulering. 4) Tørking av spinnefiber Det ekstraherte fiberet plasseres i en ovn og tørkes i varm luft med temperaturer mellom 0 og 2 C. Ekstraksjonsmiddelet inneholdt i fiberet gjenvinnes gjennom adsorpsjon av aktivert karbon fiber i en gjenvinningsanordning. ) Uttrekking og vikling for å oppnå rødt HSPE-fiber

10 9 For å oppnå rødt HSPE-fiber trekkes det tørre fiberet 3 ganger etter uthenting fra ovnen, og disse tre trekkfaktorene er henholdsvis 2 ganger, 2 ganger og 1, gang. Etter strekking vikles fiberet til et rør for å oppnå HSPE-fiber i rødt. Syv strekkruller og varmeovn er involvert i trekkeprosessen. Ved testing er det funnet at det røde HSPE-fiber som oppnås i denne prosessen har en strekkstyrke på 40 cn/dtex og en strekkelastisitetsmodul på 1 cn/dtex. Andelen fibre som består testen er opptil 99% Eksempel 4, fremstilling av et sort HSPE-fiber 1) Fremstilling av spinneløsning: Spinneløsningen fremstilles ved å velge ut UHMWPE med en molekylvekt på over og anvende hvit mineralolje som løsningsmiddel. Vektforholdet mellom UHMWPE og hvit mineralolje er 1:9. 2,0% uorganisk sotpigment, basert på vekten av UHMWPE, tilsettes løsningen av UHMWPE og hvit mineralolje. Deretter blir blandingen av råmaterialer uniform gjennom oppvarming og blanding. Etter dette overføres denne blandingen til en dobbeltskrueekstruder og varmes opp. Etter svelling og oppløsning av UHMWPE ved en temperatur mellom 0 og 0 C oppnås spinneløsning. 2) Fremstilling av gel-prekursorfiber av UHMWPE: Det flytende filamentet frembringes ved å ekstrudere spinneløsningen ut fra platen, og porediameteren til platen er 1,0 mm. Etter dette overføres det frembragte flytende filamentet til en spinnetank med temperaturer mellom 18 og C. Luftspaltetrekkingsmultippelet er 8 ganger. Deretter oppnås gel-prekursorfiber av UHMWPE gjennom kjøling av flytende filament. 3) Ekstraksjon av UHMWPE-gelfiberet utføres ved valsing av gelfiberet til et sjikt ved hjelp av en metalltråd, og ekstraksjonsmiddelet er xylen. Etter ekstraksjon gjenvinnes den hvite mineraloljen og ekstraksjonsmiddelet i en separasjonsprosess for resirkulering. 4) Tørking av spinnefiber Det ekstraherte fiberet plasseres i en ovn og tørkes i varm luft ved 0 C. Ekstraksjonsmiddelet inneholdt i fiberet gjenvinnes gjennom adsorpsjon av aktivert karbonfiber i en gjenvinningsanordning. ) Uttrekking og vikling for å oppnå sort HSPE-fiber For å oppnå sort HSPE-fiber trekkes det tørre fiberet 3 ganger etter uthenting fra ovnen, og disse tre trekkfaktorene er henholdsvis 3 ganger, 3 ganger og 1, gang. Etter strekking vikles fiberet til et rør for å oppnå HSPE-fiber i sort. Syv strekkruller og varmeovn er involvert i trekkeprosessen.

11 Ved testing er det funnet at det sorte HSPE-fiberet som oppnås i denne prosessen har en strekkstyrke på cn/dtex og en strekkelastisitetsmodul på 970 cn/dtex. Andelen fibre som består testen er opptil 98%. 1 2 Eksempel, fremstilling av et blått HSPE-fiber 1) Fremstilling av spinneløsning: Spinneløsningen fremstilles ved å velge ut UHMWPE med en molekylvekt på over og anvende hvit mineralolje som løsningsmiddel. Vektforholdet mellom UHMWPE og hvit mineralolje er 1:8. 2,0% ultramarint og ftalocyaninblått uorganisk pigment, basert på vekten av UHMWPE, tilsettes i løsningen av UHMWPE og hvitt mineral. Deretter blir blandingen av råmaterialer uniform gjennom oppvarming og blanding. Etter dette overføres denne blandingen til en dobbeltskrueekstruder og varmes opp. Etter svelling og oppløsning av UHMWPE ved en temperatur mellom 0 og 0 C oppnås spinneløsning. 2) Fremstilling av gel-prekursorfiber av UHMWPE: Det flytende filamentet frembringes ved å ekstrudere spinneløsningen ut fra platen, og porediameteren til platen er 0, mm. Etter dette overføres frembragt flytende filament til en spinnetank med temperaturer mellom og 24 C. Luftspaltetrekkingsmultippelet er 6 ganger. Deretter oppnås gel-prekursorfiber av UHMWPE gjennom kjøling av flytende filament. 3) Ekstraksjonen av UHMWPE-gelfiberet utføres ved valsing av gelfiberet til et sjikt ved hjelp av en metalltråd, og ekstraksjonsmiddelet er xylen. Etter ekstraksjon gjenvinnes den hvite mineraloljen og ekstraksjonsmiddelet i en separasjonsprosess for resirkulering. 4) Tørking av spinnefiber Det ekstraherte fiberet plasseres i en ovn og tørkes i varm luft med temperaturer mellom 46 og 0 C. Ekstraksjonsmiddelet inneholdt i fiberet gjenvinnes gjennom adsorpsjon av aktivert karbonfiber i en gjenvinningsanordning. ) Uttrekking og vikling for å oppnå blått HSPE-fiber For å oppnå blått HSPE-fiber trekkes det tørre fiberet 3 ganger etter uthenting fra ovnen, og disse tre trekkfaktorene er henholdsvis 2, ganger, 2, ganger og 1, gang. Etter strekking vikles fiberet til et rør for å oppnå blått HSPE-fiber. Syv strekkruller og varmeovn er involvert i trekkeprosessen. Ved testing er det funnet at det blå HSPE-fiberet som oppnås i denne prosessen har en strekkstyrke på 38 cn/dtex og en strekkelastisitetsmodul på 1 cn/dtex. Andelen fibre som består testen er opptil 99%. 3 Eksempel 6, fremstilling av et grønt HSPE-fiber

12 ) Fremstilling av spinneløsning: Spinneløsningen fremstilles ved å velge ut UHMWPE med en molekylvekt på over og anvende hvit mineralolje som løsningsmiddel. Vektforholdet mellom UHMWPE og hvit mineralolje er 1:9. 2,0% kromoksidgrønt og blykromgrønt uorganisk pigment, basert på vekten av UHMWPE, tilsettes i løsningen. Blandingen av råmaterialer blir uniform gjennom oppvarming og blanding. Etter dette overføres denne blandingen til en dobbeltskrueekstruder og varmes opp. Etter svelling og oppløsning av UHMWPE med temperaturer mellom 0 og 0 C oppnås spinneløsning. 2) Fremstilling av gel-prekursorfiber av UHMWPE: Det flytende filamentet frembringes ved å ekstrudere spinneløsningen ut fra platen, og porediameteren til platen er 1,0 mm. Etter dette overføres frembragt flytende filament til en spinnetank med temperaturer mellom og 22 C. Luftspaltetrekkingsmultippelet er 6 ganger. Deretter oppnås gel-prekursorfiber av UHMWPE gjennom kjøling av flytende filament. 3) Ekstraksjon av UHMWPE-gelfiberet utføres ved valsing av gelfiberet til et sjikt ved hjelp av en metalltråd, og ekstraksjonsmiddelet er xylen. Etter ekstraksjon gjenvinnes den hvite mineraloljen og ekstraksjonsmiddelet i en separasjonsprosess for resirkulering. 4) Tørking av spinnefiber Det ekstraherte fiberet plasseres i en ovn og tørkes i varm luft med temperaturer mellom 48 og 0 C. Ekstraksjonsmiddelet inneholdt i fiberet gjenvinnes gjennom adsorpsjon av aktivert karbonfiber i en gjenvinningsanordning. ) Uttrekking og vikling for å oppnå grønt HSPE-fiber For å oppnå grønt HSPE-fiber trekkes det tørre fiberet 2 ganger etter uthenting fra ovnen, og disse to trekkfaktorene er henholdsvis 3 ganger og 1, gang. Etter strekking vikles fiberet til et rør for å oppnå grønt HSPE-fiber. Syv strekkruller og varmeovn er involvert i trekkeprosessen. Ved testing er det funnet at det grønne HSPE-fiberet som oppnås i denne prosessen har en strekkstyrke på 3 cn/dtex og en strekkelastisitetsmodul på 10 cn/dtex. Andelen fibre som består testen er opptil 97%. 3 Eksempel 7: Fremstilling av et farget HSPE-fiber ved smeltespinning 1) Blanding av råmaterialer UHMWPE med en molekylvekt i området fra til velges ut og omtrent 1,0 til 3,0% uorganiske pigmenter, basert på vekten av UHMWPE, som kundene krever tilsettes. En uniform løsning oppnås ved blanding. 2) Smelting

13 12 1 Polyetylen-smeltemasse med passende viskositet for trekking frembringes ved å smelte blandingsløsningen fra trinn 1) i dobbeltskrueekstruderen med temperaturer mellom og 0 C. Under prosessen tilsettes smeltemassetynneren, som enkelt kan fremskaffes med eksisterende teknologi. 3) Fremstilling av nyfiber og trekking Den frembragte polyetylen-smeltemassen ekstruderes fra en spinneplate i en spinneboks, og sprøytehastigheten er omtrent 3 til m/min. Etter dette oppnås nyfiber gjennom kjøleforming av ekstrudert fibermateriale med et blåseapparat. Kjøletemperaturen holdes i området fra til 3 C og blåsehastigheten er omtrent til 8 m/s. Nyfiberet trekkes i en godet-rulle og trekkfaktoren er omtrent 2 til 6 ganger. 4) Trekking i to oljebad Nyfiberet overføres til to oljebad fylt med glykol av godet-rullen og strekkes jevnt. Temperaturen i oljebadet holdes mellom 0 og 1 C. Den totale trekkfaktoren er 3 til 12 ganger. ) Fjerning av olje i vannbad Trukket fiber vaskes i vannbad som inneholder overflateaktive midler med heterogen alkohol ved temperaturer mellom 80 og 9 C. 6) Tørking av fiberet for å frembringe HSPE-fiber Etter vasking tørkes fiberet for å fjerne vannet og vikles til et rør for å frembringe et HSPE-fiber med en strekkstyrke i området fra 1 til 0 cn/dtex. I samsvar med kjent teknikk, for å oppnå fargediversifisering av produktene, kan også sammensatte uorganiske pigmenter bli anvendt i foreliggende oppfinnelse. Utførelsesformene omtalt over er kun anvendt for å illustrere foreliggende oppfinnelse, ikke ment å begrense dens ramme. 2

14 13 P a t e n t k r a v 1. Farget polyetylenfiber med høy styrke og ultrahøy molekylvekt, hvor overflaten av det fargede polyetylenfiberet med høy styrke er dekket med flerfarge, grått eller sort, strekkstyrken til det fargede polyetylenfiberet med høy styrke er fra 1 til 0 cn/dtex og strekkelastisitetsmodulen til det fargede polyetylenfiberet med høy styrke og ultrahøy molekylvekt er fra 400 til 00 cn/dtex, k a r a k t e r i s e r t v e d at det fargede polyetylenfiberet med høy styrke og ultrahøy molekylvekt er fremstilt fra polyetylen med ultrahøy molekylvekt og videre inkluderer uorganiske pigmenter, idet de uorganiske pigmentene har en partikkelstørrelse mindre enn 1 μm og et vektforhold til polyetylen med ultrahøy molekylvekt i området fra 1 til 3% Farget polyetylenfiber med høy styrke og ultrahøy molekylvekt ifølge krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d at dets strekkstyrke er fra 1 til 0 cn/dtex og dets strekkelastisitetsmodul er fra 400 til 00 cn/dtex. 3. Farget polyetylenfiber med høy styrke og ultrahøy molekylvekt ifølge krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d at dets strekkstyrke er fra til 0 cn/dtex Farget polyetylenfiber med høy styrke og ultrahøy molekylvekt ifølge krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d at de uorganiske pigmentene inneholder, men ikke er begrenset til følgende materialer: ultramarin, ftalocyaninblå, kromoksidgrønn, blykromatgrønn, jernoksid, sot, vismutvanadat, vismutmolybdatgul, kalsiumutvekslede silikapigmenter, kromkoboltgrønn, ferrotitanbrun, kobberkromsort, alkalibestandig jernblå, lysfast mellomkromgul, lett fordelbar jernblå, sinkbariumgul, sinkbariumgrønn, sinkbariumrød, manganantimontitanatbrun, titandioksidbelagt micaperlemorpigment. 3. Fremgangsmåte for fremstilling av det fargede polyetylenfiberet med høy styrke og ultrahøy molekylvekt ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 4, som inkluderer en gelspinningprosess, som inkluderer en prosedyre med fremstilling av prekursorfiber ved svelling av en polyetylen med ultrahøy molekylvekt i løsningsmiddel, k a r a k t e r i s e r t v e d tilsetting av et uorganisk fargestoff med partikkelstørrelse mindre enn 1 μm, hvor vektforholdet mellom det uorganiske pigmentet og polyetylenet med ultrahøy molekylvekt er i området fra 1,0 til 3,0%.

15 Fremgangsmåte for fremstilling av det fargede polyetylenfiberet med høy styrke og ultrahøy molekylvekt ifølge krav, k a r a k t e r i s e r t v e d at den omfatter følgende trinn: (1) Fremstilling av spinneløsning: Et polyetylen med ultrahøy molekylvekt som har en molekylvekt på over velges som grunnleggende fiberkomponent, og hvit mineralolje anvendes som løsningsmiddel. Disse to materialene blandes først, i et vektforhold i området fra 1:7 til 1:9, og deretter tilsettes uorganiske pigmenter i løsningen av polyetylen med ultrahøy molekylvekt og mineralolje. Når blandingen av råmaterialer blir uniform gjennom oppvarming og blanding, overføres den til dobbeltskrueekstruderen for varme og polyetylenet med ultrahøy molekylvekt bevirkes til å svelle og løses opp for å oppnå spinneløsning ved temperaturer mellom 0 og 0 C. (2) Fremstilling av gelprekursorfiber Flytende filament frembringes ved å ekstrudere spinneløsningen ut fra platen, og porediameteren til platen er omtrent 0, til 1,6 mm. Etter dette overføres frembragt flytende filament til en spinnetank med en temperatur mellom 1 og 2 C gjennom en luftspalte. Luftspaltetrekkingsmultippelet er fra 4 til 8 ganger. Deretter oppnås gelprekursorfiber av polyetylen med ultrahøy molekylvekt ved kjøling av flytende filament. (3) Ekstraksjon av gelfiber av polyetylen med ultrahøy molekylvekt Ekstraksjon av gelfiber av polyetylen med ultrahøy molekylvekt utføres ved valsing av gelfiberet til et sjikt ved hjelp av en metalltråd, og ekstraksjonsmiddelet er xylen. Etter ekstraksjon gjenvinnes den hvite mineraloljen og ekstraksjonsmiddelet i en separasjonsprosess for resirkulering. (4) Tørking av spinnefiber Det ekstraherte fiberet plasseres i en ovn og tørkes i varm luft med temperaturer mellom 4 og C. Ekstraksjonsmiddelet inneholdt i fiberet gjenvinnes gjennom adsorpsjon av aktivert karbonfiber i en gjenvinningsanordning. () Uttrekking og vikling for å oppnå farget polyetylenfiber med høy styrke og ultrahøy molekylvekt For å oppnå et farget polyetylenfiber med høy styrke og ultrahøy molekylvekt trekkes det tørre fiberet fra 1 til 3 ganger etter uthenting fra ovnen. Trekkfaktoren er mellom 1 ganger til 6 ganger Fremgangsmåte for fremstilling av det fargede polyetylenfiberet med høy styrke og ultrahøy molekylvekt ifølge ethvert av kravene 1 til 4, som inkluderer en spinnemetode hvor spinneløsning frembringes ved smelting av polyetylen med

16 1 ultrahøy molekylvekt, k a r a k t e r i s e r t v e d tilsetting av et uorganisk pigment med partikkelstørrelse mindre enn 1 μm, og masseforholdet mellom det uorganiske pigmentet og polyetylenet med ultrahøy molekylvekt er 1,0 til 3,0% Fremgangsmåte for fremstilling av det fargede polyetylenfiberet med høy styrke og ultrahøy molekylvekt ifølge krav 7, k a r a k t e r i s e r t v e d at den omfatter følgende trinn: (1) Blanding av råmaterialene Et polyetylen med ultrahøy molekylvekt med en vektmidlet molekylvekt i området fra til velges ut og omtrent 1,0 til 3,0% prosent uorganiske pigmenter tilsettes. En uniform løsning oppnås ved blanding. (2) Smelting Polyetylen-smeltemasse frembringes ved å smelte blandingsløsningen fra trinn 1) i dobbeltskrueekstruderen, og temperaturen er i området fra til 0 C. Under prosessen tilsettes smeltemassetynner. (3) Fremstilling av nyfiber og trekking Den frembragte polyetylen-smeltemassen ekstruderes ut fra en spinneplate i en spinneboks, og sprøytehastigheten er omtrent 3 til m/min. Etter dette frembringes nyfiber gjennom kjøleforming av ekstrudert fibermateriale med et blåseapparat. Kjøletemperaturen holdes mellom og 3 C og blåsehastigheten er omtrent til 8 m/s. Nyfiberet trekkes i en godet-rulle og trekkfaktoren er 2 til 6 ganger. (4) Trekking i to oljebad Nyfiberet overføres til to oljebad fylt med glykol av godet-rullen og strekkes jevnt. Temperaturen i oljebadet er i området fra 0 til 1 C og den totale trekkfaktoren er 3 til 12 ganger. () Fjerning av olje i vannbad Trukket fiber vaskes i vannbad som inneholder overflateaktive midler av heterogent alkohol med temperaturer mellom 80 og 9 C. (6) Tørking av fiberet for å oppnå polyetylenfiber med høy styrke og ultrahøy molekylvekt Etter vasking tørkes fiberet for å fjerne vannet og vikles til et rør for å frembringe et polyetylenfiber med høy styrke og ultrahøy molekylvekt der strekkstyrken er i området fra til 0 cn/dtex Fremgangsmåte for fremstilling av et farget polyetylenfiber med høy styrke og ultrahøy molekylvekt ifølge ethvert av kravene til 8, k a r a k t e r i s e r t v e d at

17 16 de uorganiske pigmentene inneholder, men ikke er begrenset til følgende materialer: ultramarin, ftalocyaninblå, kromoksidgrønn, blykromatgrønn, jernoksid, sot, vismutvanadat, vismutmolybdatgul, kalsium-utvekslede silikapigmenter, kromkoboltgrønn, ferrotitanbrun, kobberkromsort, alkalibestandig jernblå, lysfast mellomkromgul, lett fordelbar jernblå, sinkbariumgul, sinkbariumgrønn, sinkbariumrød, manganantimontitanatbrun, titandioksidbelagt micaperlemorpigment.. Anvendelse av det fargede polyetylenfiberet med høy styrke og ultrahøy molekylvekt ifølge ethvert av kravene 1 til 4 innen feltene marin teknikk, sportsutstyr, biologiske materialer, industrielle materialer og/eller andre byggematerialer. 11. Anvendelse av det fargede polyetylenfiberet med høy styrke og ultrahøy molekylvekt ifølge krav 3 innen feltene forsvarsutstyr og/eller nesestrukturer til romfartøy og luftfartøy.