專利名稱：包含具有碳納米管的單絲的造紙機(jī)網(wǎng)毯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及造紙機(jī)網(wǎng)毪(paper machine clothing),以及更具體地涉及用于造紙機(jī)網(wǎng)毬·中的單絲組合物(composition of monofilaments)。2.相關(guān)技術(shù)的說明造紙機(jī)網(wǎng)毯(PMC)織物因施加張力傾向于發(fā)生織物拉伸、蠕變或伸長。造紙機(jī)(Paper machine)可以包括張力輥以補(bǔ)償織物蠕變；但是，該張力輥僅可以在織物由于造紙機(jī)不能適應(yīng)織物拉伸而需要過被早移除之前補(bǔ)償織物中的一定程度的拉伸。 為了克服上述問題，需要用耐蠕變性更大的材料制造織物以減小織物的伸長傾向。先前通過用聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)替代聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)單絲來克服這個問題的嘗試失敗了，這是因為PEN紗線的耐磨性小且形成原纖維的傾向高。已知將填料例如碳納米管(CNT)引入聚合物中用于增強(qiáng)聚合物。例如，美國專利No. 6，331，265公開了一種CNT增強(qiáng)聚合物的制造方法。但是該方法將CNT和聚合物一起配混在商業(yè)上不可行，因為該方法包括使用高剪切混合機(jī)干燥混合聚合物、CNT和其他添加齊U?！?65專利示意了利用聚烯烴聚合物的實例，其具有比聚酯和聚酰胺更大的剪切穩(wěn)定性。特別是，聚酯在高剪切條件下降解以及經(jīng)歷聚合物分子量的降低，這降低了所得的增強(qiáng)聚合物的最終拉伸性能。另一方面，降低剪切混合速率使聚合物降解最小化但包括了 CNT在聚合物內(nèi)部的分布以及減小了機(jī)械性能的改進(jìn)。本領(lǐng)域所需的是如下的PMC織物用的單絲紗線，其在織物處于使用期間的張力下時具有較小的蠕變傾向性，以及具有好的耐磨性。發(fā)明概述本發(fā)明提供具有CNT增強(qiáng)的單絲紗線的PMC織物，其具有減小的伸長、更小的蠕變以及改進(jìn)的剛度以及增加的耐磨性。該材料具有比常規(guī)PET單絲更小的相對伸長，但是同時確保了材料的高原纖纖維形成和耐磨性。本發(fā)明的一個形式涉及PMC織物，其包括復(fù)數(shù)根單絲紗線，至少一些所述紗線具有以下的組合物，該組合物為90%至99. 8%PET的混合物，所述組合物的余量為0. 2%至10%CNT。紗線的組合物在15. 75cN/tex的相對伸長比PET小約5%至20%，以及具有的耐磨性比PET高約50%至500%ο本發(fā)明的另一形式涉及用于PMC織物的PMC織物紗線。PMC織物紗線包含以下的組合物，其是90%至99. 8%PET的混合物，該組合物的余量為0. 2%至10%CNT。該紗線的組合物在15. 75cN/tex (特)的相對伸長比PET小約5%至20%，以及具有的耐磨性比PET高約50% 至 500%。本發(fā)明的又一另外形式涉及用于PMC織物的PMC織物紗線的制造方法。所述方法包括以下步驟配混(compounding)聚合物混合物，其基本上由具有高固有粘度(intrinsic viscosity, IV)的CNT預(yù)混合物和具有高IV的PET組成,其中所述CNT預(yù)混合物和所述PET的IV分別大于約O. 70 ；以及將聚合物混合物成型為單絲PMC織物紗線。


通過參考下文中結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式進(jìn)行的說明，本發(fā)明以及完成本發(fā)明的方式的上述和其他特征和優(yōu)勢將更加顯然，并且可以更好地得到理解，在附圖中圖I是本發(fā)明的包括單絲紗線實施方式的部分織物的片斷透視圖；圖2是在圖I織物中的單根單絲紗線的一部分的放大片斷透視圖，顯示了嵌入在紗線中的CNT ；圖3是圖2所示CNT的放大透視圖，顯示不同層的CNT連續(xù)暴露；和圖4是說明了本發(fā)明制造單絲紗線的方法的實施方式的流程圖。
在該多個視圖中，相應(yīng)的參考符號表示相應(yīng)的部分。本文所闡述的示例說明了本發(fā)明一種形式的實施方式，這樣的示例不解釋為以任何形式限制本發(fā)明的范圍。發(fā)明詳述現(xiàn)在參考附圖，以及更具體地參考圖1，其示出了 PMC織物10的實施方式的一部分，所述PMC織物10包括復(fù)數(shù)根編織單絲紗線12?？椢?0的具體結(jié)構(gòu)可以根據(jù)應(yīng)用而改變。例如，織物10的具體編織式樣可以根據(jù)應(yīng)用的不同而有變化。此外，織物10不必須是編織(woven)織物，而可以包括非編織紗線12。制造織物10的紗線12中的至少一些和優(yōu)選全部包含以下的組合物，其是90%至99. 8%PET的混合物，該組合物的余量為O. 2%至10%CNT。優(yōu)選地，紗線12具有的組合物包含O. 7%至4%CNT。紗線12還具有的直徑為約O. 05mm至O. 9mm,但是這也可以根據(jù)應(yīng)用而改變。紗線12包含上述組合物，其提供在15. 75cN/tex的相對伸長比單獨的PET小約5%至20%，優(yōu)選比單獨的PET小約10%至15%。此外，紗線12的組合物具有的耐磨性比單獨的所述PET高約50%至500%，優(yōu)選比單獨的所述PET高約90%至500%，以及更優(yōu)選比單獨的所述PET高約90%。現(xiàn)在參考圖2，更具體地示出了紗線12，包括嵌入在PET基底材料中的CNT H0CNT14的平均長度為約10微米。CNT 14的平均直徑為約5至20納米，以及優(yōu)選具有的平均直徑為約13納米。CNT 14可以是單壁CNT或多壁CNT。在示例性的實施方式中，CNT 14是多壁CNT，出于說明的目的，在圖3中以依次顯露的層更具體地示出。構(gòu)成各CNT的多重嵌套和同軸設(shè)置的壁向CNT提供了比單壁CNT更大的抗張強(qiáng)度和耐磨性。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)CNT結(jié)合入PET基體對紗線的相對伸長具有積極影響。聚合物材料的母料是預(yù)混合物或濃縮物，其進(jìn)入(let down in)最終產(chǎn)物中。然而，CNT母料僅通過低溶液IV的聚合物即低IV樹脂可獲得。(固有粘度(IV)用于測量聚合物溶液的粘度。聚合物溶液的IV涉及聚合物的體積和分子量。)向通常使用的高IV PET中添加該低IV樹脂遮掩或屏蔽了 CNT的積極影響從而導(dǎo)致紗線低劣。一旦CNT母料的基礎(chǔ)樹脂變?yōu)榕c用于PET單絲一樣的IV，該屏蔽效應(yīng)急劇減弱從而展示具有改進(jìn)性能的產(chǎn)物。在一實例中，紗線12具有以下的組合物，其基本上由聚合物混合物組成，所述聚合物混合物包含具有高固有IV的CNT預(yù)混合物以及具有高IV的PET。CNT預(yù)混合物和PET兩者的IV均大于約O. 70，優(yōu)選約O. 80至I. 10。
本發(fā)明紗線性能的研究顯示了通過添加O. 2-10重量％CNT，不僅材料的相對伸長減小了至少5%，而且還可以增加彈性(tenacity)以及顯著增加耐磨性，同時仍然保持其他性能例如收縮性和收縮力?？梢耘cPET混合以及本發(fā)明所利用的一種類型的碳納米管的一實例是Baytubes ,其由Bayer Materials制造和售賣。該特定碳納米管具有的平均長度為約10微米。該特定的碳納米管具有的平均直徑為約5nm至20nm,優(yōu)選約13nm。實施例I :以下表格，表格I和2，顯示了用于PMC編織的PET單絲的一些物理性質(zhì)，表1，以及用于制造實施例I中的單絲的一些加工條件，表2。純PET對照顯示在第一欄中以及其他欄顯示了通過添加不同量的CNT (濃度水平為O. 7%至4. 0%)的性能變化。表I-實施例I單絲的物理性質(zhì)
權(quán)利要求
1.造紙機(jī)網(wǎng)毯(PMC)織物，其包含復(fù)數(shù)根單絲紗線，至少一些所述紗線具有以下的組合物，所述組合物為90%至99. 8%的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的混合物，其中所述組合物的余量為O. 2%至10%的碳納米管(CNT)，其中所述組合物在15. 75cN/tex的相對伸長比所述PET小約5%至20%，以及具有的耐磨性比所述PET高約50%至500%。
2.權(quán)利要求I的PMC織物，其中所述組合物在15.75cN/tex的相對伸長比所述PET小約 10% 至 15%。
3.權(quán)利要求I的PMC織物，其中所述組合物具有的耐磨性比所述PET高約90%至500%。
4.權(quán)利要求I的PMC織物，其中所述組合物具有的耐磨性比所述PET高約90%。
5.權(quán)利要求I的PMC織物，其中所述組合物包含O.5%至4%CNT。
6.權(quán)利要求I的PMC織物，其中所述組合物包含聚合物混合物，其基本上由具有高固有粘度(IV)的碳納米管(CNT)預(yù)混合物和具有高IV的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)組成，其中所述CNT預(yù)混合物和所述PET的IV分別大于約O. 70。
7.權(quán)利要求6的PMC織物，其中所述CNT預(yù)混合物和所述PET的IV分別是約O.80至I. 10。
8.權(quán)利要求I的PMC織物，其中所述CNT具有的平均長度為約10微米，以及具有的平均直徑為約5至20納米。
9.權(quán)利要求8的PMC織物，其中所述CNT具有的平均直徑為約13納米。
10.權(quán)利要求I的PMC織物，其中所述CNT是多壁CNT。
11.權(quán)利要求I的PMC織物，其中所述紗線具有的直徑為約O.05mm至O. 9mm。
12.權(quán)利要求I的PMC織物，其中所述PMC織物包括復(fù)數(shù)根編織紗線。
13.用于PMC織物的造紙機(jī)網(wǎng)毯(PMC)織物紗線，所述PMC紗線具有以下的組合物，其是90%至99. 8%聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的混合物，所述組合物的余量為O. 2%至10%的碳納米管(CNT)，以及其中所述組合物在15. 75cN/tex的相對伸長比所述PET小約5%至20%，以及具有的耐磨性比所述PET高約50%至500%。
14.權(quán)利要求13的PMC織物紗線，其中所述組合物在15.75cN/tex的相對伸長比所述PET 小約 10% 至 15%。
15.權(quán)利要求13的PMC織物紗線，其中所述組合物具有的耐磨性比所述PET高約90%至 500%。
16.權(quán)利要求13的PMC織物紗線，其中所述組合物具有的耐磨性比所述PET高約90%。
17.權(quán)利要求13的PMC織物紗線，其中所述組合物包含O.5%至4%的CNT。
18.權(quán)利要求13的PMC織物紗線，其中所述組合物包含聚合物混合物，其基本上由具有高固有粘度(IV)的碳納米管(CNT)預(yù)混合物和具有高IV的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)組成，其中所述CNT預(yù)混合物和所述PET的IV分別大于約O. 70。
19.權(quán)利要求18的PMC織物紗線，其中所述CNT預(yù)混合物和所述PET的IV分別為約O.80 至 I. 10。
20.權(quán)利要求13的PMC織物紗線，其中所述CNT具有的平均長度為約10微米，以及具有的平均直徑為約5至20納米。
21.權(quán)利要求20的PMC織物紗線，其中所述CNT具有的平均直徑為約13納米。
22.權(quán)利要求13的PMC織物紗線，其中所述CNT是多壁CNT。
23.權(quán)利要求13的PMC織物紗線，其中所述紗線具有的直徑為約O.05mm至O. 9mm。
24.權(quán)利要求13的PMC織物紗線，其中所述PMC織物包括復(fù)數(shù)根編織紗線。
25.用于PMC織物的造紙機(jī)網(wǎng)毯(PMC)織物紗線的制造方法，所述方法包括以下步驟 配混聚合物混合物，所述聚合物混合物基本上由具有高固有粘度(IV)的碳納米管(CNT)預(yù)混合物和具有高IV的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)組成，其中所述CNT預(yù)混合物和所述PET的IV分別大于約O. 70 ;和 將所述聚合物混合物成型為單絲PMC織物紗線。
26.權(quán)利要求25的制造PMC織物紗線的方法，其中所述CNT預(yù)混合物和所述PET的IV分別為約O. 80至I. 10。
27.權(quán)利要求25的制造PMC織物紗線的方法，其包括將所述聚合物混合物擠出成為在所述成型步驟中使用的顆粒的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于PMC織物的PMC織物紗線。PMC織物紗線具有如下的組合物，該組合物為90%至99.8%PET的混合物，其中該組合物的余量為0.2%至10%的CNT。該紗線組合物在15.75cN/tex的相對伸長比PET小約5%至20%，以及具有的耐磨性比PET高約50%至500%。
文檔編號D21F1/00GK102812180SQ201080065048
公開日2012年12月5日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者M.施米特, J.阿布拉哈姆, A.森 申請人:沃依特專利有限責(zé)任公司