• / 20
  • 下载费用:30 金币  

包含聚合物纤维的结构.pdf

关 键 词:
包含 聚合物 纤维 结构
  专利查询网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
摘要
申请专利号:

CN201580035723.8

申请日:

2015.06.29

公开号:

CN106536796A

公开日:

2017.03.22

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):D01F 6/04申请日:20150629|||公开
IPC分类号: D01F6/04 主分类号: D01F6/04
申请人: 帝斯曼知识产权资产管理有限公司
发明人: 里格贝特·博斯曼; 汤姆·安东尼厄斯·菲洛米娜·恩格斯; 马丁·皮耶特·瓦拉斯布鲁姆; 鲁洛夫·梅里森; 本杰明·B·阿克斯
地址: 荷兰海尔伦
优先权: 2014.07.01 EP 14175156.0
专利代理机构: 北京东方亿思知识产权代理有限责任公司 11258 代理人: 肖善强
PDF完整版下载: PDF下载
法律状态
申请(专利)号:

CN201580035723.8

授权公告号:

|||

法律状态公告日:

2017.04.19|||2017.03.22

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

本发明涉及一种结构,其包含通过相互连接的元件以形成静定结构或超静定结构的方式连接在一起的刚性元件,其中所述结构包含至少一个张力元件,所述至少一个张力元件包含具有至少0.3%且至多10%的稳定化蠕变和低于每秒1 x 10‑5%的最小蠕变速率的聚合物纤维,所述稳定化蠕变和最小蠕变是在900MPa张力和30℃温度下测量的。本发明还涉及所述结构,其是框架结构,优选地空间框架;悬置体;平台,优选地海洋平台;或包含辐条的轮子。此外,本发明涉及聚合物纤维的用途,所述聚合物纤维具有至少0.3%且至多10%的稳定化蠕变和低于每秒1 x 10‑5%的最小蠕变速率,所述稳定化蠕变和最小蠕变是在900MPa张力和30℃温度下测量的,所述用途是用于静定结构或超静定结构,优选地用于框架结构,例如空间框架;用于悬置体;用于平台,优选地用于

权利要求书

1.一种结构,其包含通过相互连接的元件以形成静定结构或超静定结构的方式连接在
一起的刚性元件,其中所述结构包含至少一个张力元件,所述至少一个张力元件包含具有
至少0.3%且至多10%的稳定化蠕变和低于每秒1x10-5%的最小蠕变速率的聚合物纤维,所
述稳定化蠕变和最小蠕变是在900MPa张力和30℃温度下测量的。
2.根据权利要求1所述的结构,其中所述至少一个张力元件包含具有至少0.5%且至多
5%的稳定化蠕变的聚合物纤维,所述稳定化蠕变是在900MPa张力和30℃温度下测量的。
3.根据权利要求1或2所述的结构,其中所述至少一个张力元件包含具有低于约每秒
4x10-6%、优选地低于约每秒2x10-6%的最小蠕变速率的聚合物纤维,所述最小蠕变速率是
在900MPa张力和30℃温度下测量的。
4.根据任何在前权利要求所述的结构,其中所述结构是2D结构或3D结构。
5.根据任何在前权利要求所述的结构,其中所述结构是框架结构,优选地空间框架结
构;悬置体;平台,优选地海洋平台;或者包含辐条的轮子。
6.根据任何在前权利要求所述的结构,其中所述结构是海洋平台,优选地海上张力腿
平台,其包含至多3个不含蠕变稳定化纤维的张力元件和至少一个含有蠕变稳定化纤维的
张力元件。
7.根据任何在前权利要求所述的结构,其中所述结构是海洋平台,其包含至多3个不含
蠕变稳定化纤维的张力元件和至少一个含有蠕变稳定化纤维的张力元件,且其中所述张力
元件的总数为至少4。
8.根据任何在前权利要求所述的结构,其中所述至少一个张力元件包含蠕变稳定化纤
维,其中所述纤维包含优选地聚烯烃、更优选地聚乙烯、最优选地超高分子量聚乙烯。
9.根据任何在前权利要求所述的结构,其中所述至少一个张力元件包含蠕变稳定化纤
维,且其中所述纤维包含氯代超高分子量聚乙烯或者含有烯属分支的超高分子量聚乙烯。
10.根据任何在前权利要求所述的结构,其中所述至少一个张力元件包含蠕变稳定化
纤维,且其中所述纤维包含含有烷基分支、优选地乙基或丁基分支的超高分子量聚乙烯。
11.聚合物纤维的用途,所述聚合物纤维具有至少0.3%且至多10%的稳定化蠕变和低
于约每秒1x10-7的最小蠕变速率,所述稳定化蠕变和最小蠕变是在900MPa张力和30℃温度
下测量的,所述用途是用于制造根据在前权利要求1-10中任一项所述的静定结构或超静定
结构,优选地用于制造框架结构,更优选地空间框架;或悬置体;或平台,优选地海洋平台;
或包含辐条的轮子。

说明书

包含聚合物纤维的结构

本发明涉及包含聚合物纤维的静定结构或超静定结构。此外,本发明涉及所述纤
维在某些应用中的用途。

这种结构在本领域通常是已知的,例如从文件US2008/0250746A1、US2010/
0005751、WO03/002830和US5125206已知。这种结构的常见元件的实例有张力元件和刚性元
件,例如通常通过相互连接的元件(例如通过将刚性元件焊接在一起或者通过接头和铰链)
相互连接的杆和梁结。通常已知刚性元件能够抵抗张力、压缩和弯曲载荷。现有技术还描述
了次静定结构(statically under-determined structure)。二维(2D)次静定结构的一个
实例在本文的示意图1a中进行了说明,其包含通过相互连接的元件(2)(即铰链)相互连接
的刚性元件(1)(即杆);不向该结构施加力。示意图1b示出了向结构施加力F(力在本文中也
可以可交换地称为载荷)的情形中的次静定结构,因此该结构在斜压力F下变形;相互连接
的元件通常允许这么大的形变。因此,次静定结构通常是不利的结构,因为其允许大的载荷
形变,而不负载刚性元件的抗张力性、抗压缩性和/或抗弯曲性。类似的考虑对于三维(3D)
次静定结构也是有效的。

示意图2中示出了本领域已知的静定结构。张力元件(3)(即杆)的添加通常防止左
下方和右上方的相互连接元件(2)(即铰链)之间的距离伸长。通过这种方式,通常能够防止
归因于力F的大形变,从而使得在所有面内载荷(包括在除了示意图2中所示的载荷F的方向
之外的其它方向上施加到结构的载荷)的情况下,结构均是稳定的(如果它不失效的话)。

超静定结构通常包含比承载外部载荷严格必需的结构元件更多的结构元件,因此
这种结构可负载内力,即便在所述结构未外部载荷的情况下亦是如此。向这种结构施加外
部载荷时,所述外力通常增加增大内力。内力与外力之和可高于单个结构元件的载荷能力,
因此可引起所述元件过早失效,从而导致随后整个结构过早失效。载荷能力在本文中被定
义为:在结构不能抵抗所施加的载荷的情况下,施加到该结构或者该结构的元件上的力。本
文的示意图3中示出了本领域已知的超静定结构的实例。示意图3示出了向示意图2中所示
的结构中添加另一种张力元件(即,杆(4))以形成超静定结构。这种结构通常耐受施加到其
的任何载荷。然而,为了成为有效的结构,杆(4)的长度应该与左上侧和右下侧的铰链之间
的距离大体相同,因为该距离已通过添加杆(3)被确定,如示意图2中所示。在杆(4)比所述
距离长或者短的情况下,所述杆和所述结构必须发生形变以适合所述距离。这种形变通常
需要在结构上(包括在刚性元件上)施加力。这种力通常是当结构在使用中时仍然加于其上
的不期望的内力。

在现有技术中,机械装置(例如液压装置)通常用于可能减少导致过早失效的静定
结构或超静定结构中元件上的内力。这些机械装置一般通过改变元件的有效长度来减小元
件上的内力。现有技术还公开了在包含不同材料的结构中的张力元件,使用不同材料的目
的是使内部载荷稳定。这种材料的实例包括钢、聚酯纤维、聚乙烯纤维、芳纶纤维。然而,钢
重量大且有腐蚀;此外,在使用钢的结构中,需要通过凭借使用昂贵的液压装置主动调节张
力元件的末端固定装置的高度来消除不同张力元件(例如海洋平台中的钢筋束)之间的初
始长度差异。聚酯纤维显示出较低的强度,因此需要非常厚的张力元件,例如含聚酯的缆
索,从而导致操作问题。芳纶纤维展示出低耐磨性并缺少耐化学性,当用在碱性环境中(例
如,含盐的海水中)中时尤其如此。聚乙烯纤维,尤其是超高分子量聚乙烯纤维(例如,
)展示出过多最小蠕变,这导致结构蠕变失效。这种UHMWPE材料例
如由M.P.Vlasblom和R.L.M.Bosman在Ocean 2006会议摘要,Boston MA,2006年9月,出版
者:IEEE,印刷ISBN:1-4244-0114-3中公开的Predicting the Creep Lifetime of HMPE
Mooring Rope Applications中描述。

此外,结构通常被设计用于非常长的时间工作负载,且在此期间通常出现变化的
载荷。载荷的大小可以是统计分布,例如归因于暴风雨中的阵风的载荷。此外,通常通过采
用在使用寿命期间超过结构的设计强度水平的很小可能性来设计结构,例如对于海上平
台,可以采用的是在结构的操作寿命(例如,20年)期间出现暴风雨的可能性仅为例如1/
1000,其中所述暴风雨的强度如此之高以至于超过结构耐受的设计载荷水平。这种高载荷
的统计期望可能在这种结构的使用寿命中期附近,其在这种结构的使用寿命的第一周中出
现的可能性极其低。此外,目前的天气预报模型一般允许在通常未预料这种暴风雨的时机
架设这种结构。一种有吸引力的策略可以是在恶劣天气条件非常罕见(例如,在夏天)时架
设这种平台。因此,在架设这种结构之后的第一周或者甚至数月期间暂时性的强度降低是
可接受的,但期望地,强度降低仅仅是暂时性的。

因此,本发明的目标是提供避免现有技术的缺点的结构,特别地提供这样的结构,
其非常稳定,允许内部载荷减小并因此在内力和/或外力施加到所述结构时避免过早失效,
而不需要使用昂贵的机械装置且同时可以为轻量型并具有高机械强度。

出乎意料地,通过以下结构实现了该目标,所述结构包含通过相互连接的元件以
形成静定结构或超静定结构的方式连接在一起的刚性元件,其中所述结构包含至少一个张
力元件,所述张力元件包含具有至少0.3%且至多10%的稳定化蠕变和低于每秒1x 10-5
的最小蠕变速率的聚合物纤维,所述稳定化蠕变和最小蠕变是在900MPa张力和30℃温度下
测量的。虽然根据本发明的结构在架设后的第一周期间可能经历可接受的暂时性强度降
低,但出乎意料地,根据本发明的结构的强度降低仅仅是暂时性的,因此所述结构在其大部
分使用寿命期间将显示出改善的安全性。

文件DE102008005051B3确实公开了这种结构。具体地,该文件公开了用于缆索张
拉的空间框架的缆索结构,所述结构具有可旋转支撑的套筒并且被固定在节点元件中的纵
向中轴周围以使得缆索在运送方向的纵向和横向受压。然而,该文件中所述的结构包含由
与根据本发明的聚合物纤维不同的聚合物纤维(即即对芳纶合成纤维)制成的缆
索,因此该文件中所述的结构在载荷施加于其时将过早失效。文件WO2014/210026A2描述了
用于拴水下防喷器的结构,其包含锚、张力系统和张力构件。该文件中所述的张力构件可包
括链、钢索或可获自North Carolina USA,Stanley的DSM Dyneema LLC的
索。所述绳索由具有与根据本发明的纤维的性质不同的性质的纤维制成,因此
该文件中所述的结构在载荷施加于其时将过早失效。

在本发明的上下文中,静定结构是这样一种结构,其包含用于结构的基本机能所
需的最小数目的结构元件。

在本发明的语境中,超静定结构是这样一种结构,其包含的结构元件比所述结构
的基本机能所需的结构元件要多,或者所述结构元件以这样一种方式构建,使得在存在或
不存在任何外力的情况下,结构元件中存在内力。例如WO2014/210026A2文件中描述的静定
结构和超静定结构的实例,该文件通过引用并入本文中。或者,超静定结构可被定义为这样
一种结构:当经受载荷时,不同结构张力元件中的载荷可不同时出现(例如,较短张力元件
中的载荷将比较长张力元件中的载荷出现的早)且载荷之后的载荷差异在达到最终载荷之
前保持存在。当多个结构元件经受在一个载荷方向上的力时,本发明中的“超静定的”这一
概念优选地仅限于一个载荷方向。然而,即使结构在除了所述一个载荷方向之外的其它方
向是超静定的,本发明也仍然适用。

根据本发明的结构可以是刚性结构或者半刚性结构。在本文中,半刚性结构是这
样一种结构,其仅在一个载荷方向上是刚性的,例如当压缩张力元件时,所述元件仅耐受张
力而不耐受压缩载荷。

根据本发明的结构中的张力元件是这样一种元件,其在张力下最低程度地变形;
但在弯曲和/或压缩力F下大幅度变形。张力在本文中被定义为:作用于一个物体、沿着同一
条线、朝着相反方向、彼此远离的至少两个力,以拉伸该物体。压缩力在本文中被定义为:作
用于一个物体、沿着同一条线、朝着相反方向、朝向彼此的至少两个力,以压缩该物体或使
其变形。弯曲在本文中可被定义为:不沿着同一条线作用的一些力对结构元件的影响;这些
力引起弯曲力矩(有时表示为扭矩)。张力倾向于使元件伸长。压缩力倾向于缩短元件。弯曲
倾向于改变元件的曲率。

根据本发明的结构中的刚性元件是本领域中的任何已知刚性元件,其可包含任何
材料如金属,例如钢和铝;玻璃;陶瓷;混凝土;石头;复合材料和/或其任意组合。这些刚性
元件的实例包括杆和梁结。

根据本发明的结构中的相互连接的元件是本领域已知的任何相互连接的元件,其
可包含任何材料如金属,例如钢和铝;玻璃;陶瓷;混凝土;石头;复合材料和/或其任意组
合。这些相互连接的元件可以是可移动的,即它们可允许刚性元件之间的相对转动;或者它
们可被固定到刚性元件上,例如如通过焊接所获得的那样。这些相互连接的元件的实例包
括接头和铰链。

“纤维”在本文中被理解为指的是细长体,其长度尺寸远远大于其横向尺寸,例如
直径、宽度和/或厚度。术语“纤维”还包括例如长丝、丝带、条、条带、带、膜、缆索以及类似
物。纤维可具有规则的横截面,例如椭圆形、圆环形、矩形、正方形、平行四边形;或不规则的
横截面,例如叶状、C-形、U-形。纤维可以具有连续的长度(在本领域中也称为长丝)或者不
连续的长度(在本领域中称为短切纤维)。短切纤维通常可以通过切割或拉伸断裂长丝来获
得。纤维可以具有各种横截面,例如圆形、豆形、椭圆形或矩形的规则或不规则横截面且它
们可以是加捻的或未加捻的。为了本发明的目的,纱线是含有多根纤维的细长体。本领域技
术人员可以分辨含有许多连续的长丝纤维的长丝纱线或者连续长丝纱线和含短长丝纤维
(也被称为短切纤维)的短纤纱或纺丝纱线。

还可以用材料包覆多根加捻的或未加捻的纤维以形成缆索。这种护套材料的实例
包括任何聚合物基材料,例如弹性体、热塑性聚合物、热塑性弹性体以及金属。优选地,拉紧
所述缆索以避免松弛和因此根据本发明的结构中的不稳定结构现象。

根据本发明的结构中的至少一个张力元件优选地包含聚合物纤维,所述聚合物纤
维的稳定化蠕变为至少0.3%、更优选地至少0.5%、仍然更至少1%、最优选地至少1.2%、
甚至最优选地至少1.5%且优选地至多8%、更优选地至多7%、仍然更优选地至多6%、最优
选地至多5%、仍然最优选地至多2.5%、仍然最优选地至多2%,所述稳定化蠕变是在
900MPa张力和30℃温度下测量的。另外,本发明的结构中的至少一个张力元件中的纤维的
最小蠕变速率低于每秒约1x 10-5%、优选地低于每秒约4x 10-6%、最优选地低于每秒约2x
10-6%,所述最小蠕变速率是在900MPa张力和30℃温度下测量的。最优选地,最小蠕变速率
为至多每秒约0%。当根据本发明的结构经受工作载荷时,所述结构中的所述至少一个张力
元件减小内力并因此分别控制各个刚性元件的所有不期望长度差异的调整,从而在内力
和/或外力作用于所述结构时避免过早失效,而不需要使用机械装置且同时可以为轻量型
并具有高机械强度。此外,所述至少一个刚性元件显示没有腐蚀并具有高耐磨性和耐化学
性。

根据本发明的结构中的聚合物纤维的稳定化蠕变和最小蠕变可以通过本发明的
实施例-表征方法部分中所述的方法来测量。特别地,根据本发明的结构中的纤维的蠕变性
质在本文中由下述应用于复丝纱线的蠕变测量获得:在900MPa恒定载荷和30℃温度下应用
ASTM D885M标准方法,然后作为时间的函数测量蠕变响应(即伸长率,%)。最小蠕变速率在
本文中由作为时间的函数的蠕变的一阶导数确定,其中该一阶导数具有最低值。稳定化蠕
变在本文中被定义为由在最小蠕变速率点的蠕变曲线的切线与纵轴的交叉点确定的蠕变
量(伸长率,%)。针对弹性应变值校正如此获得的稳定化蠕变值的第一近似值(即,必须从
稳定化蠕变值的第一估值中减去弹性应变值)以获得实际的稳定化蠕变值。

根据本发明的结构中的聚合物纤维在本文中也可被可交换地称为“蠕变稳定化纤
维”,所述聚合物纤维具有至少0.3%且至多10%的稳定化蠕变和低于每秒1x 10-5%的最小
蠕变速率,所述稳定化蠕变和最小蠕变是在900MPa张力和30℃温度下测量的。蠕变是本领
域中已知的参数,其通常取决于应用于材料的温度和张力。高张力和高温度值通常促进快
速蠕变行为。因此,随着蠕变量增加,蠕变稳定化纤维具有降低至可忽略值、优选地降低至0
的蠕变速率。具有一定稳定化蠕变的纤维在本文中指的是显示出时间依赖行为(例如,蠕变
和/或应力松弛)的纤维,且其在本文中还可被称为显示粘弹性行为或粘塑性行为的纤维,
粘弹性行为或粘塑性行为是本领域技术人员已知的术语。具有稳定化蠕变行为的纤维还可
替代性地表示这样一种纤维,当向所述纤维施加载荷时,其显示出弹性形变和蠕变形变。卸
载之后,蠕变可以是可逆的或者不可逆的。时间依赖性形变的速率被称为蠕变速率,其是对
纤维经受所述形变的速度的量度。初始蠕变速率可以较高,但在恒定载荷期间蠕变形变可
降低至可忽略(例如接近于零值)或甚至为0的最终蠕变速率。

根据本发明的结构中的至少一个张力元件中的蠕变稳定化纤维可包含任何聚合
物和/或聚合物组合物。优选地,聚合物纤维包括高性能聚合物纤维。在本发明的上下文中,
高性能聚合物纤维被理解为包括选自包含以下物质或者由以下物质组成的组的纤维(优选
地包含半结晶聚合物):聚烯烃,例如α-烯烃(例如乙烯和/或丙烯)的均聚物和/或共聚物;
聚甲醛;聚(偏氟乙烯);聚(甲基戊烯);聚(乙烯-氯三氟乙烯);聚酰胺;聚芳酯;聚(四氟乙
烯)(PTFE);聚(己二酰己二胺)(又名尼龙6,6);聚丁烯;聚酯,例如聚(对苯二甲酸乙二醇
酯),聚(对苯二甲酸丁二醇酯)和聚(对苯二甲酸1,4亚环己基二亚甲基酯);聚丙烯腈;聚乙
烯醇;以及从例如US4,384,016已知的热致液晶聚合物(LCP)。制造这些聚合物及其纤维的
方法对本领域技术人员而言是已知的且已在现有技术中进行了广泛描述。通过本领域中已
知的任何方法由这种聚合物材料制成的纤维的组合也可用于制造根据本发明的结构中的
蠕变稳定化纤维。

优选地,根据本发明的结构中的至少一个张力元件中的蠕变稳定化纤维包含聚烯
烃纤维,优选地高性能聚烯烃纤维,优选地α-聚烯烃,例如丙烯均聚物和/或乙烯均聚物和/
或包含丙烯和/或乙烯的共聚物。更优选地,所述聚烯烃是聚乙烯均聚物、甚至更优选地高
性能聚乙烯、最优选地高分子量聚乙烯(HMWPE)或超高分子量聚乙烯(UHMWPE),因为这允许
内部载荷减小并因此在内力和/或外力施加于所述结构时避免过早失效,而不需要使用机
械装置且同时为轻量型,无腐蚀,显示出高耐磨性和耐化学性,并具有高机械强度。

“高性能纱线”或“高性能纤维”在本文中可被理解为包括韧度或抗张强度为至少
1.2N/tex、更优选地至少2.5N/tex、最优选地至少3.5N/tex、仍然最优选地至少4N/tex的纱
线(或纤维),优选地聚合物纱线(或纤维)。由于实际原因,高性能纱线的韧度或抗张强度可
以为至多10N/tex。抗张强度可通过下文的“实施例”部分中所述的方法来测量。

高性能纱线或纤维的抗张模量可以为至少40GPa、更优选地至少60GPa、最优选地
至少80GPa。所述纱线中的纤维的纤度为优选地至少100dtex、甚至更优选地至少1000dtex、
仍然甚至更优选地至少2000dtex、仍然甚至更优选地至少3000dtex、仍然甚至更优选地至
少5000dtex、仍然甚至更优选地至少7000dtex、最优选地至少10000dtex。

根据本发明的结构中的至少一个张力元件可包含至少50wt%、优选地70wt%、更
优选地80wt%、最优选地90wt%或甚至100wt%的蠕变稳定化聚合物纤维。

“UHMWPE”在本文中被理解为具有至少5dl/g的固有粘度(IV)的聚乙烯,其中固有
粘度是在135℃下在十氢化萘的溶液中测量的。优选地,UHMWPE的IV为至少10dl/g、更优选
地至少15dl/g、甚至更优选地至少19dl/g、最优选地至少21dl/g。优选地,IV为至多40dl/g、
更优选地至多30dl/g、甚至更优选地至多25dl/g。固有粘度是分子量(也称为摩尔质量)的
量度,其可以比分子量参数如Mn和Mw更容易地测定。当固有粘度过低时,有时不能获得使用
由UHMWPE产生的各种制品所必需的强度;当固有粘度过高时,纤维生产后的加工性等往往
很困难。本领域技术人员可以容易地选择所述聚合物材料的平均分子量(Mw)和/或固有粘
度(IV)以获得具有期望的机械性质(例如抗张强度)的纤维。技术文献不仅对于本领域技术
人员应该使用什么样的Mw或IV值来获得坚固纤维(即,具有高抗张强度的纤维)提供了进一
步指导,而且对于如何生产这样的纤维也提供了进一步指导。

优选地,包含UHMWPE的纤维是凝胶纺丝纤维,即利用凝胶纺丝工艺制成的纤维,或
者是熔融纺丝纤维。许多出版物中描述了用于制造UHMWPE纤维的凝胶纺丝工艺的实例,所
述出版物包括EP 0205960 A、EP 0213208 A1、US 4413110、GB 2042414 A、GB-A-2051667、
EP 0200547 B1、EP 0472114B1、WO 01/73173 A1和EP 1,699,954。

最优选地,根据本发明的结构中的至少一个张力元件中的聚烯烃纤维包含聚乙
烯、优选地高性能聚乙烯、最优选地包含烯属分支(OB)的UHMWPE作为蠕变稳定化纤维。这种
UHMWPE纤维例如在文件WO2012139934中有描述,所述文件通过引用包含在本文中。OB的碳
原子数可以为1-20、更优选地2-16、甚至更优选地2-10、最优选地2-6。当所述分支为优选地
烷基分支,更优选地乙基分支、丙基分支、丁基分支或己基分支,最优选地乙基分支或丁基
分支时,获得了良好的纤维可拉性和稳定化蠕变结果。每1000个碳原子烯属分支(例如乙基
或丁基)的数目通过FTIR对厚2mm的压制薄膜通过如下测定:利用基于NMR测量结果的校准
曲线对在1375cm-1的吸收率进行量化(例如EP0269151中所述,特别是第4页)。

此外,UHMWPE中每1000个碳原子的烯属分支的量(OB/1000C)为0.01-1.30、更优选
地0.05-1.30、更优选地0.10-1.10、甚至更优选地0.30-1.05。当根据本发明使用的UHMWPE
具有乙基分支时,优选地所述UHMWPE中每1000个碳原子的乙基分支的量(C2H5/1000C)为
0.40-1.10、更优选地0.60-1.10、还更优选地0.64-0.72或0.65-0.70、最优选地0.78-1.10、
还最优选地0.90-1.08、或者1.02-1.07。当根据本发明使用的UHMWPE具有丁基分支时,优选
地所述UHMWPE中每1000个碳原子的丁分支的量(C4H9/1000C)为0.05-0.80、更优选地0.10-
0.60、甚至更优选地0.15-0.55、最优选地0.30-0.55。

优选地,包含UHMWPE的纤维是通过纺丝下述UHMWPE获得的,所述UHMWPE包含烯属
分支并具有伸长应力(ES),且每1000个碳原子的烯属分支的数目(OB/1000C)与伸长应力
(ES)之比(OB/1000C)/ES为至少0.2、更优选地至少0.5。所述比值可被测量,其中在70℃温
度下经受600MPa载荷时所述UHMWPE纤维的蠕变寿命为至少90小时,优选至少100小时,更优
选110-445小时,优选地至少110小时,甚至更优选至少120小时,最优选至少125小时。优选
地,UHMWPE的固有粘度(IV)为至少5dl/g。可根据ISO 11542-2A测量UHMWPE的伸长应力(ES,
以N/mm2计)。

UHMWPE的(OB/1000C)/ES比值为优选地至少0.3、更优选地至少0.4、甚至更优选地
至少0.5、仍然甚至更优选地至少0.7、仍然甚至更优选地至少1.0、仍然甚至更优选地至少
1.2。当本发明中使用的UHMWPE具有乙基分支时,所述UHMWPE的(C2H5/1000C)/ES比值为优
选地至少1.00、更优选地至少1.30、甚至更优选地至少1.45、仍然甚至更优选地至少1.50、
最优选地至少2.00。优选地,所述比值为1.00-3.00、更优选地1.20-2.80、甚至更优选地
1.40-1.60、仍然甚至更优选地1.45-2.20。当本发明中使用的UHMWPE具有丁基分支时,所述
UHMWPE的(C4H9/1000C)/ES比值为优选地至少0.25、甚至更优选地至少0.30、仍然甚至更优
选地至少0.40、仍然甚至更优选地至少0.70、更优选地至少1.00、最优选地至少1.20。优选
地,所述比值为0.20-3.00、更优选地0.40-2.00、甚至更优选地1.40-1.80。

UHMWPE的ES为优选地至多0.70、更优选地至多0.50、更优选地至多0.49、甚至更优
选地至多0.45、最为优选地至多0.40。当所述UHMWPE具有乙基分支时,优选地所述UHMWPE的
ES为0.30-0.70、更优选地0.35-0.50。当所述UHMWPE具有丁基分支时,优选地所述UHMWPE的
ES为0.30-0.50、更优选地0.40-0.45。

优选地,UHMWPE纤维是通过凝胶纺丝包含乙基分支并具有伸长应力(ES)的UHMWPE
获得的,其中每1000个碳原子的乙基分支的数目(C2H5/1000C)与伸长应力(ES)之比(C2H5/
1000C)/ES为至少1.0,其中C2H5/1000C为0.60-0.80或者0.90-1.10且其中ES为0.30-0.50。
优选地,UHMWPE的IV为至少15dl/g、更优选地至少20dl/g、更优选地至少25dl/g。优选地,
UHMWPE纤维的蠕变寿命为至少90小时、优选至少150小时、更优选至少200小时、甚至更优选
至少250小时、最优选至少290小时、还最优选至少350小时。

优选地,UHMWPE纤维是通过凝胶纺丝包含丁基分支并具有伸长应力(ES)的UHMWPE
获得的,其中每1000个碳原子的丁基分支的数目(C4H9/1000C)与伸长应力(ES)之比(C4H9/
1000C)ES为至少0.5,其中C4H9/1000C为0.20-0.80且其中ES为0.30-0.50。优选地,UHMWPE
的IV为至少15dl/g、更优选地至少20dl/g。优选地,纤维的蠕变寿命为至少90小时、更优选
至少200小时、甚至更优选至少300小时、仍然甚至更优选至少400小时、最优选至少500小
时。

可用在根据本发明的结构中的至少一个张力元件中的蠕变稳定化纤维中或者可
用作所述蠕变稳定化纤维的聚烯烃、优选地聚乙烯、最优选地UHMWPE可通过本领域已知的
任何工艺获得。本领域已知的这种工艺的合适实例有:在存在烯烃聚合催化剂的情况下,在
聚合温度下的浆料聚合工艺。所述工艺可包括,例如以下步骤:a)用下列物质填充反应器,
例如不锈钢反应器:a-i)在高于聚合温度的温度下具有沸点的非极性脂族溶剂;所述聚合
温度可优选介于50℃和90℃之间,更优选介于55℃和80℃之间,最优选介于60℃和70℃之
间;所述溶剂的所述沸点介于60℃和100℃之间;所述溶剂可选自包含庚烷、己烷、五甲基庚
烷和环己烷的组;a-ii)烷基铝作为助催化剂,例如三乙基铝(TEA)或三异丁基铝(TIBA);a-
iii)压强为0.1-6bar、优选地1-4bar、最优选地1.8-3.2bar的烯烃气体,优选地乙烯气体;
a-iv)α-烯属共聚单体;和iv)适用于在a)-i)至a)-iv)的条件下生产聚烯烃、优选地聚乙
烯、最优选地UHMWPE的催化剂,所述催化剂优选地为Ziegler-Natta催化剂;Ziegler-Natta
催化剂在现有技术中是已知的且例如在WO 2008/058749或EP 1 749 574(通过引用包含在
本文中)有描述;然后b)逐渐增大反应器内烯烃气体的压强,例如通过调节气体的流速,使
得在聚合工艺期间气体的压强达到优选地至多12bar;并且c)产生聚烯烃、优选地聚乙烯、
最优选地UHMWPE,其形式可以为粉末或者颗粒,所述颗粒通过ISO 13320-1测量的平均颗粒
尺寸(D50)在80μm和300μm之间、更优选地寸在100μm和200μm之间、最优选地在140μm和160μ
m之间。

可根据所需支化的类型来选择α-烯属共聚单体。例如,为了产生具有乙基分支的
聚烯烃、优选地聚乙烯、最优选地UHMWPE,α-烯属共聚单体是丁烯、更优选地1-丁烯。如果使
用聚乙烯、优选地UHMWPE,则气体与总乙烯之比(NL∶NL)可以为至多325∶1、优选地至多150∶
1、最优选至多80∶1,其中“总乙烯”被理解为步骤a)-iii)和b)中添加的乙烯。为了产生具有
丁基(例如,正丁基)或者己基分支的聚烯烃、优选地聚乙烯、最优选地UHMWPE,烯属共聚单
体分别1-己烯或1-辛烯。优选地,“丁基分支”在本文中被理解为正丁基分支。

根据本发明的结构中的至少一个张力元件中的蠕变稳定化纤维可替代性地包含
聚合物主链上含氯侧基的聚合物、优选地聚烯烃、更优选地聚乙烯、最优选地UHMWPE。这种
纤维可通过本领域中已知的任何方法获得,例如通过聚烯烃、优选地聚乙烯、最优选地
UHMWPE的氯化获得。这种氯化方法例如在公开的学位论文H.N.A.M.Steenbakkers-
Menting,“Chlorination of ultrahigh molecular weight polyethylene”,PhD Thesis,
technical University of Eindhoven,The Netherlands(1995)中有描述,该文件通过引
用并入本文中。该文件描述了,例如,在20-40℃下氯化悬浮的PE粉末;在90℃下在转鼓中氯
化;和在溶液中氯化。该文件中描述了包含聚乙烯(例如具有可变量的氯基团的HDPE和
UHMWPE)的纤维。

根据本发明的结构包含至少一个含有根据本发明的蠕变稳定化纤维的张力元件,
并可任选地包含至少一个不含蠕变稳定化纤维的额外的张力元件。至少一个额外的张力元
件是现有技术中已知的张力元件,其通常包含含有本领域中已知待用于该目的的任何材料
的纤维(例如,芳纶纤维(例如)、钢、聚酯纤维)且不含本发明中所限
定的任何蠕变稳定化纤维(即,包含0wt%的蠕变稳定化纤维)。“至少一个张力元件”在本文
中也可被可交换地称为“至少一个张力元件A”。“至少一个额外的张力元件”在本文中也可
被可交换地称为至少一个张力元件B”。

例如示意图4阐释了根据本发明的静定结构,其示出了与示意图2中相同的结构,
唯一的不同是:刚性元件(3)(即,杆)被包含如本发明中所限定的蠕变稳定化纤维的张力元
件(3a)代替,张力元件(3a)在本文中也可被称为第一张力元件。当施加力F时,示意图4中的
静定结构最低程度地变形,因为其在张力元件上强加张力。在压缩力F可能不施加在左上侧
和右下侧的相互连接元件上、而是施加在右上侧和左下侧的相互连接元件(例如,示意图4
中所示的铰链)上的情况下,张力元件可能坍塌且不耐受载荷,因此形变可出现在示意图1b
中的F的相反方向上。

为了具有更好地耐受施加于结构的所有面内力的结构,根据本发明的结构包含至
少两个张力元件,所述张力元件优选地包含根据本发明的稳定化纤维,这使得所述结构是
超静定的。虽然张力元件数目的上限没有限制,但仅仅由于实际原因,根据本发明的超静定
结构优选地包含有限数目的张力元件。该数目取决于结构类型的设计细节(即,取决于结构
的几何形状和功能)。例如示意图5中描述了这种情形,其中根据本发明的超静定结构额外
包含张力元件(4a),其在本文中还可被称为第二张力元件。由于第二张力元件,示意图5中
的结构不再限于仅耐受一个载荷方向。其还耐受右上角和左下角之间的压缩载荷。

本发明的结构优选地包含至多三个不含稳定化蠕变纤维的张力元件(即,张力元
件A)和至少一个含有蠕变稳定化纤维的额外的张力元件,所述蠕变稳定化纤维具有至少
0.3%且至多10%的稳定化蠕变和低于每秒1x 10-5%的最小蠕变速率,所述稳定化蠕变和
最小蠕变是在900MPa张力和30℃温度下测量的(即,至少一个额外的张力元件B)。

本发明的结构更优选地包含至多三个不含稳定化蠕变纤维的张力元件(即,张力
元件A)和至少一个含有蠕变稳定化纤维的额外张力元件,所述蠕变稳定化纤维具有至少
0.3%且至多10%的稳定化蠕变和低于每秒1x10-5%的最小蠕变速率,所述稳定化蠕变和最
小蠕变是在900MPa张力和30℃温度下测量的(即,张力元件B),其中张力元件的总量为至少
4、优选地至少5、更优选地至少6。这种结构是超静定结构,例如海洋平台(或水浮平台)。在
这种结构中,当所述海洋平台经受工作载荷时,内力被减小且各个刚性元件(例如各个钢筋
束)的所有不期望长度差异被分别控制和调整从而在内力和/或外力作用于所述结构时避
免过早失效,而不需要使用机械装置。此外,由于钢筋束的长度差异导致载荷不平衡而引起
的所述平台的倾斜较小。另外,所述平台是轻量型的并具有高机械强度。优选地,如果钢筋
束具有不同的长度(即,过长或过短),则将所述钢筋束邻近具有相同长度的钢筋束放置。优
选地,海洋平台包含至少4个钢筋束或至少5个钢筋束或至少6个钢筋束。

所述海洋平台可漂浮在水中或者可浸入表层水下。所述海洋平台可例如用张力元
件(例如,缆索)拴到位于海底的锚上。在2D构型中,取决于几何形状,3个张力元件(可在平
面内)可在所述平台的垂直方向引起超静定行为。在3D构型中,通常使用4个或更多个(例
如,多达10个)张力元件将平台拴到位于海底的锚上,以提供对垂直平台运动和转动平台运
动的阻力。同时,这种平台在水平方向上可以是次静定结构、静定结构或超静定结构。本发
明的结构的其它实例可以是包含至少一个含有稳定化纤维的张力元件的高杆工程,例如可
用在倾斜位置的缆索。图6-14中阐释了一些实例。

图6示出了现有技术中的2D静定结构,其由两个刚性元件(5)组成,所述刚性元件
(5)与两个细长且柔韧的张力元件(6)(例如杆或缆索)相连。元件(6)的细长意味着所述元
件的某种弯曲不在这些元件中引起相当大的应力。作用于刚性元件(5)的垂直载荷F均匀分
布在元件(6)上。元件(5)的刚度足够高,以至于所有形变可忽略不计。如果没有外部载荷,
则元件(6)也无载荷。图7示出了与图6中相似的结构,差异在于:其含有额外的张力元件
(7)。在元件(7)的长度与元件(6)的长度不同的情况下,可出现残余内力,从而导致元件(7)
的内部载荷与元件(6)的内部载荷不同且元件(7)或元件(6)上的内力将大于三个元件之间
共享的平均载荷,这可导致载荷更重的元件过早失效或者换言之,载荷分布不均匀。图7中
的2D结构是超静定结构。

在根据图7的结构的3D构型(本文未示出)中,当存在3个元件(6)(其可以是柔韧
的)时,具有两个刚性元件(5)的结构是静定结构。如果添加第四个元件(6),则所述结构变
成超静定结构。然而,在刚性体(5)之间添加4个或更多个张力元件可引起内部载荷的问题
且由于载荷,该结构可导致过早失效。如果至少一个所述张力元件包含根据本发明的蠕变
稳定化纤维,则将不会发生图6和图7中的结构的过早失效。图7的3D结构(本文未示出)的优
选实例是张力腿平台,特别地海上张力腿平台,其中下部刚性元件可以是海底,上部刚性元
件可以是平台;且力F是漂浮的上部刚性元件(例如,平台)的浮力。文件WO2014/210026中给
出了这种平台的实例,该文件通过引用并入本文中。3个张力元件可以是缆索,其平均分配
浮力。这种结构是静定结构。如果应用多个3个张力元件,例如10条缆索,则结构变成超静定
结构。然而,应用4条或更多条缆索例如对于抵抗归因于海流的位移可能是必需的,但由于
内力和浮力的组合或者换言之,由于不均匀的载荷分布,其还可导致结构过早失效。但如果
至少一个张力元件包含根据本发明的蠕变稳定化纤维,则能够防止结构过早失效。

图8中所示的静定2D结构由刚性元件(10)、刚性相互连接的元件(9)和两个张力元
件(8)(例如,缆索或者杆)组成。例如在提升情况下,刚性元件(10)通过重力经受载荷F。施
加在刚性元件上的力F与施加在相互连接的元件上的力F平衡,例如F是提升力。力F可均匀
分布在两个张力(在本文中也称为细长)元件(8)上。与图8中的结构相比,图9中的超静定结
构包含额外的张力元件(11)。如果张力元件(8)或(11)过短或过长,则会出现不均匀的载荷
分布并且可导致结构过早失效。如果至少一个所述张力元件包含根据本发明的蠕变稳定化
纤维,则将不会发生图8和图9中的结构的过早失效。

图10中示出了3D提升的静定结构。刚性元件(100)悬置在相互连接的元件(200)
上。3个张力元件(20)(例如,缆索)分担负载而不出现内力。如图11中所示,如果添加第4个
张力元件,则获得超静定结构。如果元件(20)或(21)之一过长或过短以至于不拉伸则不能
达到到刚性元件(100)的距离,则会出现不均匀的载荷分布并且可导致结构过早失效。通过
在一个或多个所述张力元件中应用根据本发明的蠕变稳定化纤维,能够避免图10和图11中
的结构的过早失效。

图12中阐释了另一个实例,其示出了由相互连接的元件(12)(例如,轴)、刚性元件
(13)(即,边缘)和2个张力元件(16)(例如,辐条)组成的轮子。辐条的功能是将荷载由边缘
转移到轴。辐条均是垂直放置的,因此轮子将仅有效抵挡在辐条方向上的垂直载荷(在尚未
旋转轮子时是垂直的)。如果一根辐条(16)过短以至于不拉伸则不能达到到刚性元件(13)
的距离,则轮子是超静定结构,但功能不完全,因为图12中的轮子不能承载水平载荷。图13
示出了与图12中相同的轮子,但其具有优选的3根辐条(14)。然而,虽然这种轮子可抵抗在
轮子平面内的所有方向上的力,但这种结构的缺点是:当边缘在中部(两个边缘-辐条连接
处之间)荷载时,边缘中的弯曲载荷高。结构中的这种抗弯性通常不如抗张性和抗压性有效
并且可导致超静定结构过早失效。如图14中所示应用更多辐条将进一步减少边缘弯曲,但
会增大结构的超定特征。如果至少一个所述张力元件包含根据本发明的蠕变稳定化纤维,
则将不会发生图12-14中的结构的过早失效。

此外,本发明还涉及纤维,其具有至少0.3%且至多10%的稳定化蠕变和低于每秒
1x10-5%的最小蠕变速率,所述稳定化蠕变和最小蠕变是在900MPa张力和30℃温度下测量
的。当结构经受工作载荷时,具有特定的稳定化蠕变值和最小蠕变速率值的组合的这种纤
维能够减小内力并因此分别控制静定结构或超静定结构(优选地本文所定义的超静定结
构)中的刚性元件的所有不期望长度差异的调整,从而在内力和/或外力作用于所述结构时
避免过早失效,而不需要使用昂贵的机械装置。同时,包含所述纤维的结构为轻量型,具有
高机械强度,不显示腐蚀并具有高耐磨性和耐化学性。

这种纤维的特性和特征与本发明中所限定的特性和特征相同。

本发明还涉及聚合物纤维在静定结构或超静定结构中、优选地在本文所定义的超
静定结构中的用途,所述聚合物纤维具有至少0.3%且至多10%的稳定化蠕变和低于每秒
1x10-5%的最小蠕变速率,所述稳定化蠕变和最小蠕变是在900MPa张力和30℃温度下测量
的。所述结构、优选地超静定结构的合适实例包括框架结构,优选地空间框架;悬置体;平
台,优选地海洋平台;或者包含辐条的轮子。这种纤维的特性和特征与本发明中所限定的特
性和特征相同。通过在所述结构中、优选地在所述结构的至少一个张力元件中使用所述纤
维,结构非常稳定,从而允许内力减小并因此在内力和/或外力施加于所述结构时避免过早
失效,而不需要使用昂贵的机械装置。同时,通过在所述结构中使用所述纤维,所述结构为
轻量型,具有高机械强度,不显示腐蚀并具有高耐磨性和耐化学性。

应当注意,本发明涉及权利要求中所述特征的所有可能组合。说明书中描述的特
征可以进一步组合。

还应当注意,术语“包括/包含”并不排除存在其他元素。但是,还应当理解,对于包
含某些组分的产品的说明也公开了由这些组分所组成的产品。类似地,还应当理解,对于包
括某些步骤的方法的说明也公开了由这些步骤组成的方法。

将通过下面的实施例来进一步说明本发明,但本发明不限于此。

实施例

表征方法

·IV:根据ASTM D1601-99(2004)测定UHMWPE的固有粘度,测试条件为:在135℃
下,在十氢化萘中,溶解时间为16小时,采用用量为2g/l溶液的BHT(丁羟甲苯)作为抗氧化
剂。通过将在不同浓度下测量的粘度外推到零浓度下的粘度来获得IV。

·dtex:通过称重100米的纤维来测定纤维的纤度(dtex)。通过将以毫克计的重量
除以10来计算纤维的dtex。

·纤维、尤其是包含3种复丝纱线结构的根据本文中的实施例和对比实验的结构
的抗张性能:按照ASTM D885M的规定,使用名义标定长度为500mm的纤维、5%/min的十字头
速度(约25mm/min的伸长率),在室温(约23℃)和约50%相对湿度下,使用圆筒作为纱线的
末端固定装置,定义和测定三种复丝纱线的抗张强度(或强度)、抗张模量(或模量)、断裂伸
长率(或破坏伸长率)和断裂力。如下进行试验:使用2个直径为12mm的圆筒作为纱线的末端
固定装置,将所述纱线绕着每个圆筒缠绕12次(一般而言,可将所述纱线绕着每个圆筒缠绕
至少12次)然后固定(即,通过结)到每个圆筒底部的钩子上。基于测量的应力-应变曲线,由
0.3-1%应变之间的斜率来确定纤维的模量。为了计算模量和强度,将所测量的张力除以纤
度,该纤度通过称重10米长的纤维来确定;假设密度为0.97g/cm3来计算单位为GPa的值。

·DM20、SK75和单纱的抗张性能:按照ASTM
D885M的规定,使用名义标定长度为500mm的纤维、250mm/min的伸长率和“Fibre Grip
D5618C”型Instron 2714夹具,在室温(约23℃)和约50%相对湿度下,测量复丝纱线的抗张
强度(或强度)、抗张模量(或模量)和断裂伸长率(或破坏伸长率)。基于测量的应力-应变曲
线,可由0.3-1%应变之间的斜率来确定纤维的模量。为了计算模量和强度,将所测量的张
力除以纤度,该纤度通过称重10米长的纤维来确定;假设密度为0.97g/cm3来计算单位为
GPa的值。

·理论最大可达到强度是各个纱线强度值的总和。本申请中使用的破坏试验被设
计用于理论最大值的相等强度。这是通过在试验中使用近似相等长度的纱线获得的。实际
上,因为不能避免长度差异,所以通常未达到该最大理论值,因此所述最大理论值还可被称
为最大实际初始强度。如下所述在试验中模拟这种情形以达到破坏:将中间纱线的长度相
对于其他两根纱线的长度减少约1.5%,然后测量强度(实施例“B”)。在接下来的试验(实施
例“C”)中,使用相似的装置,但现在在于实施例B中测量到的载荷水平的60%下,持续2周荷
载约1.5%的纱线长度差异。2周后,测量破坏载荷,结果在本文展示于表1中。

·蠕变寿命和蠕变寿命期间的伸长率如文件WO2012139934中所述来测定。

·纤维的稳定化蠕变和最小蠕变速率

如上文“纤维的抗张性能”中所提到的那样,通过在900MPa张力和30℃温度下标绘
蠕变行为(如图15中所示,纤维的伸长率[%]相对于所述纤维的时间[秒])来测定稳定化蠕
变。在图15中的蠕变曲线上蠕变速率最小的位置(即,其中切线的斜率最小)作切线。该切线
与纵轴的交点(伸长率[%])提供纤维的稳定化蠕变的第一量值。稳定化蠕变被计算为:在
该交点的值减去弹性应变(%)的值。弹性应变通常是初始伸长距离(长度单位,例如mm)除
以伸长纤维的原始长度。弹性应变可以在达到蠕变荷载之后直接(例如在达到蠕变荷载几
秒之后)测量(例如,由抓具(grip)的位移,优选地测量纤维上的标记之间的位移),或者其
可以通过将施加在纤维(例如纱线)上的应力(以MPa测量)除以抗张模量(以与应力相同的
单位测量)来计算。

实施例1A

使用3根聚合物纱线,所述物纱线包含可从DSM以商品名DM20商购的
纤维,所述纤维具有1760dtex的纤度、40匝/米的捻度、32cN/dtex的初始比纱线强度以及在
900MPa张力和30℃温度下测量的每秒1.3x 10-6%的最小蠕变速率,所述纱线的长度近似相
等(每根纱线的标称长度均为约50cm)。使所有3根纱线位于平行位置并在末端固定,从而形
成超静定结构。根据本文所述的方法检验所述纱线的破坏(断裂力)。结果示于表1中。

在图15中,实施例1A的纱线样品的弹性应变为约0.8%,这表示稳定化蠕变量为约
1.6%减去约0.8%,得到约0.8%。在图15中,切线(即在蠕变速率最小的位置,即切线的斜
率最小之处)与纵轴的交点(伸长率[%])提供纤维的稳定化蠕变的第一量值,即约1.6%。

图15的图表还可被展示为所谓的Sherby和Dorn图。这示于图16中,图16阐明了图
15中所示结果的Sherby和Dom图。图16示出了:实施例1A的蠕变稳定化纤维的蠕变速率可降
低几乎5十年(decade),这是蠕变稳定化纤维的典型行为。在图16中,实施例1A的纱线样品
的最小蠕变率为约每秒1.3x 10-8(或每秒1.3x 10-6%);这是平均值。结果示于表1中。

实施例1B

通过重复实施例1A来进行实施例1B,不同之处在于:所述3根纱线之一(例如,位于
2根较长的纱线之间)比长度近似相等的另外2根纱线短1.5%。结果示于表1中。

实施例1C

通过重复实施例1B来进行实施例1C,不同之处在于:使所有纱线首先在初始载荷
值(如实施例1B中所应用)的60%的载荷下载荷2周时间。结果示于表1和表2中。

对比实验1A

通过重复实施例1A来进行对比实验1A,不同之处在于:所述3根聚合物纱线可以以
商品名SK75商购,其具有1760dtex的纤度、40匝/米的捻度、35cN/dtex的初始
比纱线强度以及在900MPa张力和30℃温度下测量的每秒2.4x 10-5%的最小蠕变速率。结果
示于表1中。

对比实验1B

通过重复对比实验1A来进行对比实验1B,不同之处在于:所述3根纱线之一比长度
近似相等的另外2根纱线短1.5%。结果示于表1中。

对比实验1C

通过重复对比实验1B按照预期进行对比实验1C,不同之处在于:使纱线在对比实
验1B中所应用的载荷值的60%的载荷下载荷2周时间。然而,8.7天后已达到15%的过量应
变。这种大应变使得结构在任何应用中均无用,因此停止实验。因此无结果示于表1中(不适
用)。

对比实验2A

通过重复实施例1A来进行对比实验2A,不同之处在于:所述3根聚合物纱线可以以
商品名商购,其具有3220dtex的纤度和22cN/dtex的初始比纱线强度并且在已经
非常低的应变下具有非常接近于0(不再可测量)的稳定化蠕变值,所述稳定化蠕变值是在
900MPa张力和30℃温度下测量的。结果示于表1中。预期另一种类型的(具有不同
的特性和/或组成)给出比得上的或更差的断裂破坏和载荷分布结果。

对比实验2B

通过重复对比实验2A来进行对比实验2B,不同之处在于:所述3根纱线之一比长度
大致相等的另外2根纱线短1.5%。结果示于表1中。

对比实验2C

通过重复对比实验2B按照预期进行对比实验2C,不同之处在于:使纱线在对比实
验2B中所应用的载荷值的60%的载荷下载荷2周时间。结果示于表1和表2中。

表1



表1中所示结果展示了:相较于对比实验1B和2B,实施例1B的结构出现最小的强度
降低。表1中的数据清楚示出了:载荷两周引起强度恢复。利用蠕变稳定化纤维的根据本发
明的试验(实施例1C)的强度恢复比关于对比实验(对比实验2C)观察到的强度恢复更大。实
际上,根据本发明的结构几乎达到理论最大强度值(实施例1C),然而对比实验2C的恢复较
小且仍然损失理论最大值的30%。此外,对比实验1A-C和2A-C的结构的蠕变不稳定。对于实
施例1C的结构,测得3%的应变(其是结构可接受的);对于已荷载8.7天之后的对比实验1C
的结构,测得15%的应变,其是结构不可接受的,因此立刻停止试验。对比实验2C的结构几
乎不显示出任何蠕变性能(0.25%应变),但显示出严重的强度降低(归因于长度差异)并仅
显示出非常有限的强度降低恢复。因此,证明了根据本发明的结构在其大部分寿命期间显
示出改善的安全性。

表2


表2示出了:根据本发明的纤维(实施例1C的结构)的载荷分布在一段时间后几乎
均等,而纤维(对比实验3C的结构)的载荷分布保持几乎与实验开始时那样不均
等。表2示出了:相较于包含的参照结构两周后保留93.9%的载荷不均等(仅
6.1%的载荷被分担),在相同条件下,根据本发明的结构两周后保留19.1%的载荷不均等
(81.9%的载荷被分担)。因此,与根据本发明的结构相比,根据对比实验3C制成的结构导致
荷载更重的元件过早失效。

关于本文
本文标题:包含聚合物纤维的结构.pdf
链接地址:http://www.zhuanlichaxun.net/p-1291473.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服 - 联系我们

copyright@ 2017-2018 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备17046363号-1 
 


收起
展开