CN108137861B - 用于改进聚合性部件的耐磨耗性的组合物和方法 - Google Patents

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Abstract

此处描述的是包括聚合物树脂连同二氧化硅玻璃珠的共混物的部件组合物。在某些实施方案中，该部件证明改进的耐磨耗性，如同生产的包括本公开的至少一种部件的工业织物。

Description

用于改进聚合性部件的耐磨耗性的组合物和方法
技术领域
此处描述的本申请和公开一般讨论和涉及包括二氧化硅颗粒的聚合性组合物。更特别地，本发明涉及一种聚合物树脂组合物，其用于制造用于制自将聚合物树脂和二氧化硅颗粒添加剂混合的工业织物和带的部件以改进包括该部件的工业织物或带的耐磨耗性。
背景技术
工业织物或带是呈连续环的形式的环形结构，如成形织物(fabric)、压榨织物、干燥机织物或加工带(例如，靴形压榨带、传输带、轧光带)、卷轴带、用作压印织物的结构、用于生产薄绢和毛巾(一起被称为“造纸机用织物(clothing)”或“PMC”)的空气干燥机(“TAD”)织物。其它工业织物包括：用于生产瓦楞盒板的瓦楞机带、用于通过如熔喷、纺粘、水刺或气流成网等工艺生产无纺布的织物和带和套筒；用于淤泥过滤器或其它湿过滤工艺的织物；或用于如预缩等的织物整理工艺的织物；用于皮鞣制的带；和如用于食品加工的那些等的其它输送带。
虽然此处的讨论一般用于造纸工艺，但是本公开的应用不被认为限制于此。
在造纸工艺期间，纤维素纤维网通过在造纸机的成形区段中将纤维浆料，即纤维素纤维的水性分散液，沉积至移动的成形织物上形成。大量的水经过成形织物从浆料排出，使纤维素纤维网留在成形织物的表面上。
新形成的纤维素纤维网从成形区段进行至包括一系列压榨夹层(nips)的压榨区段。纤维素纤维网穿过通过由压榨织物支撑的压榨夹层，或，如通常的情况，在两个此类的压榨织物之间。在压榨夹层中，纤维素纤维网经受压缩力，从其挤出水，并且使网中的纤维素纤维彼此粘附以将纤维素纤维网转变为纸张。水被压榨织物或织物接受，并且理想地，没有返回至纸张。
纸张最终进行至干燥机区段，其包括至少一系列的通过蒸汽内部地加热的可旋转的干燥鼓或圆筒。新形成的纸张通过将纸张紧紧地保持靠在转鼓的表面上的干燥机织物以蜿蜒路径相继地引导围绕在一系列转鼓的每一个中。加热的鼓通过蒸发将纸张的剩余水含量降低至期望的水平。
应该理解的是，成形织物、压榨织物和干燥机织物在造纸机上全部采取环形环的形式，并且以输送机的方式作用。应该进一步理解的是，纸制造是在相当大的速度下进行的连续工艺。也就是说，纤维浆料在成形区段中连续地沉积至成形织物上，同时新制造的纸张在其从干燥机区段离开后连续地环绕至辊上。
在薄绢或毛巾的生产中，成形织物和压榨织物提供与在上面的造纸中相同的功能。也可以有其它织物，如压印织物或TAD织物，以及卷轴带。
形成上面所讨论的织物的重要部分的基底织物(base fabrics)采取许多不同的形式。例如，它们可以被环形地编织或平织，并且随后使用一层或多层机器方向(machinedirection，“MD”)和横向机器方向(cross-machine direction，“CD”)纱线而成为具有编织缝的环形形式。此外，编织的基底织物通过将一个基底织物放置在由另一个形成的环形环内而层压，并且通过本领域技术人员已知的各种方式，如通过经由两个基底织物针刺短纤维棉胎以使它们彼此接合，而接合或层压在一起。
不同的聚合性材料可以用于MD/CD纱线的形成，并且如果存在，形成这些织物的棉胎纤维。可以用于此目的的聚合性树脂的一个实例是聚酯。因为这些织物暴露至恶劣的环境，必要的是用于形成这些纱线和纤维的材料显示良好的耐磨耗性质。虽然用于纱线或纤维的纯(100％)材料，例如作为成形织物纱线的聚酯，具有优异的所需的纱线模量，但其具有相对差的耐磨耗性。虽然已经制造尝试以改进这些缺点，但是没有显示所需水平的改进。
其它结构部件如箔或膜，可以用作用于上述用途的结构中的层。此类膜包括聚合物如，但不限于，聚酯或聚氨酯。
最后，如用于制造靴形压榨带、轧光带、传输带、某些薄绢/毛巾压印织物和数个工程织物的涂层也具有抗污染或更容易除去污染物的这个要求。该涂层也可以包括聚氨酯或其它聚合物。
包括各种量的无机化合物和/或矿物填料的产品是已知的。例如，美国专利No.6,323,271涉及用于饮料容器的含有二氧化硅珠的聚酯树脂以降低表面摩擦系数。美国专利No.5,278,221、5,278,205、5,137,939和5,132,356同样地涉及含有玻璃球的聚酯的膜以降低该膜的动态摩擦系数以及添加气相法二氧化硅(fumed silica)以改进膜的静态摩擦系数。美国专利No.3,230,184涉及用于用纤维材料和硅酸盐系玻璃的中空离散球而成型的PET树脂。此外，欧洲专利No.EP648802涉及具有含有沉淀的二氧化硅颗粒和煅烧粘土的聚酯聚合物的聚酯膜。英国专利No.GB954024A公开了具有一些形式的直径小于20微米的二氧化硅颗粒的改进的聚酯丝的生产。美国专利No.3,486,266看起来公开了具有微观玻璃珠分散在其中的塑化聚氯乙烯的鞘芯材料。美国专利No.5,207,959公开了具有5和15nm之间的粒径的气相法二氧化硅混合进入熔融的聚合物中。此外，美国专利No.5,132,356涉及含有小的玻璃球和气相法二氧化硅的聚酯膜。在该公开中，聚酯膜含有具有2-3微米的平均粒径直径和99.9％低于约8微米的粒度分布的玻璃球。美国专利No.6,544,644针对耐磨耗性纺丝制品，并且公开了含有分散在树脂中的0.05-20wt％纳米颗粒的线、纤维或丝。美国专利No.6,838,173涉及聚酯纤维以及聚酯组合物的生产方法。在该公开中，聚酯纤维包括具有0.01-10微米的平均粒径直径的二氧化硅系无机颗粒(1-20wt％)。美国专利No.8,691,906公开了单丝纤维的生产方法，该单丝纤维包括脂肪族-芳香族聚酯、水解稳定剂和具有不超过100nm的平均粒径直径的硅、铝和/或钛的氧化物的球形颗粒。美国专利No.8,383,716涉及由其中的聚酯和二氧化硅纳米颗粒制成的聚酯纳米复合物，其中纳米颗粒的表面被3-[(丙烯基氧基羰基酰胺基)丙基]三烷氧基硅烷改性。最后，美国专利No.8,883,917公开了具有低摩擦系数的尼龙聚合物以及包括基本上均匀地分散进入聚酰胺基质中的微粒二氧化硅的聚酰胺系组合物的制备方法。
当织物结构用作造纸机用织物时，该部件(例如，编织结构中的单丝)通常暴露于对该织物引起磨损和撕裂有害的、磨耗的环境。因此需要显示耐磨耗性的部件。
发明内容
本公开的目的是产生用于形成用于具有改进的耐磨耗性质的工业织物的部件的聚合性组合物。
本公开针对包括至少一种聚合性树脂和至少一种二氧化硅颗粒的组合物。可以将该组合物挤出或纺丝成纤维、纱线、膜、箔、结网、筛网、结构化沉积物、和其它挤出或纺丝元件如环和螺旋线圈。该组合物可以用作工业织物如造纸机用织物(PMC)或工程织物的磨损表面，包括用作多层编织织物中的粘合纱线。发现在挤出或纺丝工艺期间向聚合物熔体添加某些微米尺寸的二氧化硅颗粒产生具有改进的耐磨耗性的部件。
“部件”包括纤维、长丝纱线、膜、箔、带、结网(筛网)、环、螺旋链线圈或其它挤出或纺丝元件、呈期望的图案的结构化沉积物或涂层(沉积物或涂层在表面上可以是连续的，或呈期望的图案(例如矩形)不连续的，或并列地连续或不连续的MD或CD条带(strips)，其中相邻条带的边缘彼此不接触，例如在相邻条带之间存在“空间”)。该条带也可以与MD成一定角度，并且形状可以是弯曲的、锯齿形的或正弦形的。在某些实施方案中，本公开的优点是改进部件的耐磨耗性质。
本公开的目的是提供包括至少一种聚合物树脂和至少一种二氧化硅颗粒的部件组合物，其适合用于生产与纯100％聚合物树脂或树脂和添加剂的其它组合的部件相比，显示出改进的耐磨耗性的纤维、丝、膜、箔、带、结网、筛网、环或其它挤出或纺丝元件、呈期望的图案的结构化沉积物或涂层。
本公开的另一目的是提供具有改进的耐磨耗性质的工业织物或带，其中该织物或带使用包括下列的至少一种的部件生产：聚酯树脂，如例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚萘二甲酸丙二醇酯(PTN)、聚(对苯二甲酸环己二甲醇酯)酸(PCTA)、聚酯的共聚物或共混物；或聚酰胺，如例如PA6；PA6,6；PA6,12；PA6,10；PA4,6；PA10；PA11；PA12；或MXD6；或芳香族聚酰胺(聚芳族酰胺(polyaramids))；或聚酰胺的共聚物或共混物；或聚苯硫醚(PPS)或其共混物；或聚醚醚酮(PEEK)或其共混物；或聚醚酮(PEK)或其共混物；或聚氨酯或其共混物。此处使用的“其共混物”是指所述的树脂可以与另一树脂共混，例如，如聚酯可以与氨基甲酸酯共混，或两聚酯或两聚酰胺共混在一起。
根据本公开的聚合物组合物适合用于生产如纤维和长丝纱线等的部件。更具体地，聚合物树脂组合物适合用于制造制自至少一种聚合物树脂、至少一种类型的二氧化硅颗粒和任选地用于工业织物的其它添加剂的共混物的纱线、纤维、膜、箔、带、结网、筛网、环或其它挤出或纺丝元件、呈期望的图案的结构化沉积物或涂层，及其制造方法。
在某些实施方案中，适合用于生产显示上面讨论的性质的上述部件的组合物通过将至少一种类型的二氧化硅颗粒与至少一种聚合物树脂共混和挤出获得。
如此处所描述的，本发明涉及包括至少一种聚合物树脂和至少一种类型的二氧化硅玻璃珠的树脂部件组合物。在某些实施方案中，二氧化硅玻璃珠包括金属氧化物。在进一步的实施方案中，二氧化硅玻璃珠选自A-玻璃珠和E-玻璃珠。在一些实施方案中，组合物包括约1重量％至约4重量％的二氧化硅玻璃珠。在一些实施方案中，二氧化硅玻璃珠的平均粒径直径在0.01-10微米之间。在某些实施方案中，二氧化硅玻璃珠的平均粒径直径在0.1-10微米之间。在其它实施方案中，二氧化硅玻璃珠的平均粒径直径在1-10微米之间。
在一些实施方案中，组合物包括约4重量％至约98重量％的聚合物树脂。在某些实施方案中，组合物进一步包括约1重量％至约4重量％的二氧化硅玻璃珠。在进一步的实施方案中，组合物包括约0.5重量％至约5重量％的硅氧烷成分添加剂(siloxane contentadditive)。在特定的实施方案中，硅氧烷成分添加剂包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)。在某些实施方案中，所述组合物的约1重量％至约5重量％包括硅氧烷成分添加剂。在一些实施方案中，二氧化硅玻璃珠基本上为圆形或球形。在一些实施方案中，二氧化硅玻璃珠的平均粒径直径在0.01-10微米之间。在一些实施方案中，二氧化硅玻璃珠的平均粒径直径在0.1-10微米之间。在其它实施方案中，二氧化硅玻璃珠的平均粒径直径在1-10微米之间。
在一些实施方案中，组合物的聚合物树脂包括选自由以下组成的组的至少一种聚合物：聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚萘二甲酸丙二醇酯(PTN)、聚(对苯二甲酸环己二甲醇酯)酸(PCTA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酰胺(PA6；PA6,6；PA6,12；PA6,10；PA4,6；PA10；PA11；PA12；MXD6，及其芳香族衍生物)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)和聚(对苯硫醚)
Figure GDA0001619399800000061
聚氨酯、聚硅氧烷，及其共聚物。在某些实施方案中，聚合物树脂包括选自由以下组成的组的至少一种聚酯：聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚萘二甲酸丙二醇酯(PTN)、聚(对苯二甲酸环己二甲醇酯)酸(PCTA)、和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。
在一些实施方案中，组合物包括至少两种聚合物树脂。在进一步的实施方案中，组合物包括选自由以下组成的组的两种以上的聚合物：聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚萘二甲酸丙二醇酯(PTN)、聚(对苯二甲酸环己二甲醇酯)酸(PCTA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酰胺(PA6；PA6,6；PA6,12；PA6,10；PA4,6；PA10；PA11；PA12；MXD6，及其芳香族衍生物)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)和聚(对苯硫醚)
Figure GDA0001619399800000071
聚氨酯、聚硅氧烷、及其共聚物。
在一些实施方案中，组合物的聚合物树脂包括PET。
在一些实施方案中，组合物包括A-玻璃珠。在其它实施方案中，组合物包括E-玻璃珠。在又其它的实施方案中，组合物包括A-玻璃珠和E-玻璃珠两者。在某些实施方案中，组合物进一步包括硅氧烷成分添加剂PDMS。
在一些实施方案中，组合物包括约4重量％至约98重量％的聚合物树脂。在某些实施方案中，组合物以所述组合物的约20重量％至约98重量％的量包括一种聚合物树脂。在一些实施方案中，组合物包括至少两种聚合物树脂。在进一步的实施方案中，组合物的约20重量％至约98重量％包括两种以上的聚合物树脂。
在一些实施方案中，组合物包括约4重量％至约98重量％的聚合物树脂和约1重量％至约4重量％的二氧化硅玻璃珠。在某些实施方案中，组合物的约20重量％至约98重量％包括聚合物树脂。在进一步的实施方案中，组合物的约20重量％至约98重量％包括两种以上的聚合物树脂。
在一些实施方案中，组合物包括约4重量％至约98重量％的聚合物树脂和约1重量％至约4重量％的二氧化硅玻璃珠，其中至少一种聚合物树脂是PET以及二氧化硅玻璃珠是A-玻璃珠。在其它实施方案中，至少一种聚合物树脂是PET以及二氧化硅玻璃珠是E-玻璃珠。在又其它实施方案中，至少一种聚合物树脂是PET以及二氧化硅玻璃珠是A-玻璃珠和E-玻璃珠两者。
在特别的实施方案中，组合物包括(a)89重量％的PET；(b)6重量％的PBT；(c)2重量％的硅氧烷添加剂；(d)1重量％的碳二亚胺；和(e)2重量％的二氧化硅玻璃珠。
在一些实施方案中，本发明的组合物包括选自由以下组成的组的一种以上的添加剂：稳定剂、增容剂、耐水解或耐氧化添加剂(hydrolysis or oxidation-resistantadditive)、染料和颜料。
本发明进一步涉及单丝纱线，其包括包含至少一种聚合物树脂和至少一种类型的二氧化硅玻璃珠的树脂部件组合物，其中组合物的约4重量％至约98重量％包括聚合物树脂以及组合物的约1重量％至约4重量％包括二氧化硅玻璃珠，任选地其中该树脂部件组合物包括约0.5重量％至约5重量％的硅氧烷成分添加剂。在某些实施方案中，单丝纱线表面上的水接触角大于74度。在一些实施方案中，单丝纱线具有圆形或非圆形截面。在某些实施方案中，单丝纱线的耐磨耗性与没有二氧化硅玻璃珠所制造的所述单丝纱线相比改进至少5％。在一些实施方案中，单丝纱线的耐磨耗性与没有二氧化硅玻璃珠所制造的所述单丝纱线相比改进至少10％。在其它实施方案中，单丝纱线的耐磨耗性与没有二氧化硅玻璃珠所制造的所述单丝纱线相比改进至少15％。在又其它实施方案中，单丝纱线的耐磨耗性与纯聚合物树脂单丝纱线相比改进至少20％。
在一些实施方案中，本发明涉及包括聚合物树脂、二氧化硅玻璃珠的树脂部件组合物的制造方法，其中将所述二氧化硅玻璃珠同时地添加至所述聚合物树脂，然后挤出或纺丝。在其它实施方案中，树脂部件组合物制造方法进一步包括硅氧烷添加剂，其中将硅氧烷添加剂和二氧化硅玻璃珠同时地添加至聚合物树脂，然后挤出或纺丝。
在一些实施方案中，组合物的制造方法包括选自由以下组成的组的一种以上的聚合物：聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚萘二甲酸丙二醇酯(PTN)、聚(对苯二甲酸环己二甲醇酯)酸(PCTA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酰胺(PA6、PA6,6、PA6,12、PA6,10、PA4,6、PA10、PA11、PA12；MXD6，及其芳香族衍生物)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚(对苯硫醚)
Figure GDA0001619399800000091
聚氨酯、聚硅氧烷、及其共聚物。
在某些实施方案中，组合物的制造方法包括选自由以下组成的组的两种以上的聚合物：聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚萘二甲酸丙二醇酯(PTN)、聚(对苯二甲酸环己二甲醇酯)酸(PCTA)、和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。在其它实施方案中，组合物的制造方法包括至少两种聚合物树脂，其中将二氧化硅玻璃珠同时地添加至聚合物树脂，然后挤出或纺丝。在进一步实施方案中，树脂部件组合物的制造方法进一步包括硅氧烷成分添加剂，其中将硅氧烷成分添加剂和二氧化硅玻璃珠同时地添加至聚合物树脂，然后挤出或纺丝。在一些实施方案中，组合物的制造方法包括选自由以下组成的组的两种以上的聚合物：聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚萘二甲酸丙二醇酯(PTN)、聚(对苯二甲酸环己二甲醇酯)酸(PCTA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酰胺(PA6、PA6,6、PA6,12、PA6,10、PA4,6、PA10、PA11、PA12；MXD6，及其芳香族衍生物)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚(对苯硫醚)
Figure GDA0001619399800000092
聚氨酯、聚硅氧烷、及其共聚物。在进一步实施方案中，该方法包括选自由以下组成的组的两种以上的聚合物：聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚萘二甲酸丙二醇酯(PTN)、聚(对苯二甲酸环己二甲醇酯)酸(PCTA)、和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。
在一些实施方案中，本发明涉及包括聚合物树脂、二氧化硅玻璃珠的树脂部件组合物的制造方法，其中将所述二氧化硅玻璃珠同时地添加至所述聚合物树脂，然后挤出或纺丝，其中组合物包括选自由以下组成的组的一种以上的添加剂：稳定剂、增容剂、耐水解或耐氧化添加剂、染料和颜料。在其它实施方案中，将组合物挤出或纺丝成选自由纤维、纱线、环、膜、箔、带、筛网、螺旋链线圈和结网组成的组的部件；或是结构化沉积物或涂层。
在一些实施方案中，本发明涉及工业织物的部件，其中该部件包括包含至少一种聚合物树脂和至少一种类型的二氧化硅玻璃珠的树脂部件组合物，其中组合物的约4重量％至约98重量％包括聚合物树脂以及组合物的约1重量％至约4重量％包括二氧化硅玻璃珠，任选地其中树脂部件组合物包括约0.5重量％至约5重量％的硅氧烷成分添加剂。在某些实施方案中，部件选自由纱线、纤维、膜、箔、带、结网、筛网、环、螺旋链线圈、结构化沉积物和涂层组成的组。在某些实施方案中，工业织物选自由以下组成的组：PMC成形织物、压榨织物和干燥机织物、加工带、压印织物；TAD织物；eTAD织物；和ATMOS机器织物。在一些实施方案中，工业织物选自由以下组成的组：用于通过如气流成网、熔喷、纺粘等工艺生产非织物的工程织物、套筒和带；和用于淤泥过滤器或其它湿过滤工艺的织物；输送带；和瓦楞机带。在一些实施方案中，工业织物选自由以下组成的组：螺旋线圈链、它们的枢轴和填充纱线；用于织物整理工艺的织物和带；用于生产建筑产品的带和织物；鞣制带，和鞣制套筒。在一些实施方案中，织物部件选自由以下组成的组：编织自呈MD和CD的纱线的织物、MD或CD纱线阵列的非织物层、制自螺旋链的织物、或螺旋链本身、筛网、结网、环、箔、膜、和其它挤出元件。
在一些实施方案中，本发明涉及筛网、结网、环、膜、纤维或造纸机用织物，其包括包含至少一种聚合物树脂和至少一种类型的二氧化硅玻璃珠的树脂部件组合物，其中组合物的约4重量％至约98重量％包括聚合物树脂以及组合物的约1重量％至约4重量％包括二氧化硅玻璃珠，任选地其中该树脂部件组合物包括约0.5重量％至约5重量％的硅氧烷成分添加剂。在某些实施方案中，纤维适合用于工业织物的棉胎部分(batt portion)。
在又其它实施方案中，本发明涉及卷轴带、TAD、eTAD、ATMOS、DNT、PMC成形、压榨和干燥机织物；加工带、压印织物、带滤机、洗浆机罩、或生产建筑产品的带，其包括包含至少一种聚合物树脂和至少一种类型的二氧化硅玻璃珠的树脂部件组合物，其中组合物的约4重量％至约98重量％包括聚合物树脂以及组合物的约1重量％至约4重量％包括二氧化硅玻璃珠，任选地其中该树脂部件组合物包括约0.5重量％至约5重量％的硅氧烷成分添加剂。
在一些实施方案中，本发明涉及工程织物；气流成网、纺粘、熔融纺丝或水刺的织物，其包括包含至少一种聚合物树脂和至少一种类型的二氧化硅玻璃珠的树脂部件组合物，其中组合物的约4重量％至约98重量％包括聚合物树脂以及组合物的约1重量％至约4重量％包括二氧化硅玻璃珠，任选地其中该树脂部件组合物包括约0.5重量％至约5重量％的硅氧烷成分添加剂。
在其它实施方案中，本发明涉及瓦楞机带，其包括包含至少一种聚合物树脂和至少一种类型的二氧化硅玻璃珠的树脂部件组合物，其中组合物的约4重量％至约98重量％包括聚合物树脂以及组合物的约1重量％至约4重量％包括二氧化硅玻璃珠，任选地其中该树脂部件组合物包括约0.5重量％至约5重量％的硅氧烷成分添加剂。
在一些实施方案中，本发明涉及压榨织物或瓦楞机带织物的棉胎部分，其包括包含至少一种聚合物树脂和至少一种类型的二氧化硅玻璃珠的树脂部件组合物，其中组合物的约4重量％至约98重量％包括聚合物树脂以及组合物的约1重量％至约4重量％包括二氧化硅玻璃珠，任选地其中该树脂部件组合物包括约0.5重量％至约5重量％的硅氧烷成分添加剂。
在一些实施方案中，本发明涉及填充纱线或枢轴，其包括包含至少一种聚合物树脂和至少一种类型的二氧化硅玻璃珠的树脂部件组合物，其中组合物的约4重量％至约98重量％包括聚合物树脂以及组合物的约1重量％至约4重量％包括二氧化硅玻璃珠，任选地其中该树脂部件组合物包括约0.5重量％至约5重量％的硅氧烷成分添加剂。
本公开中的术语“包括(comprising)”和“包括(comprises)”是指“包括(including)”和“包括(includes)”，或可以具有美国专利法中术语“包括(comprising)”或“包括(comprises)”通常给出的含义。术语“基本上由...组成(consisting essentiallyof)”或“基本上由...组成(consists essentially of)”如果用于权利要求则具有在美国专利法中赋予它们的含义。本公开的其它方面在以下公开中描述或从(以及在本公开的范围内)以下公开是显而易见的。
附图说明
将被包括以提供本公开的进一步理解的附图引入并且构成本说明书的一部分。
图1是比较包括100％PET、分别地具有3％二氧化硅、2％二氧化硅或1％二氧化硅(各自含有二氧化硅A-玻璃珠)的相同PET；PA6对照和PET对照的不同单丝的切割深度(mm)的图。
图2示出其中嵌入二氧化硅E-玻璃珠的本发明的单丝的SEM截面图像。
图3示出两种单丝的应力对应变图：本发明的0.85mm AIX-1391(具有二氧化硅E-玻璃珠)对0.85mm HRS310聚酯(如此处所用的HR表示“耐水解”)。
图4示出本发明的0.50mm AIX-1390(具有二氧化硅A-玻璃珠)对0.50mmS-70的应力对应变图。
图5示出包括具有2％二氧化硅A-玻璃珠的本发明的0.85mmPET的本发明的纱线对0.85mm HR PET对照的水解试验结果。
图6是示出包括分别具有1.34％二氧化硅E-玻璃珠、2.0％E-玻璃珠、2.0％二氧化硅A-玻璃珠和1.34％二氧化硅A-玻璃珠的PET纱线和HR PET对照纱线的相同直径的本发明的单丝纱线与标准纱线的水解试验结果的图。
图7是示出包括分别具有1.34％二氧化硅E-玻璃珠和2％二氧化硅E-玻璃珠的PET的纱线，以及100％PET和100％PA6对照纱线(全部具有相同直径)的单丝纱线耐磨耗性的图。
图8是示出从PET标准单丝纱线与包括以下的相同直径的纱线相比的摩擦系数百分比差异的图：S-67(聚酰胺/聚氨酯共聚物)、PA6、含有1.5％硅氧烷的相同PET、含有3.0％硅氧烷的NB3850-17-4 97.0％高IV(固有粘度)PET、含有2.0％硅氧烷的NB3850-17-398.0％高IV PET、含有1.35％的二氧化硅E-玻璃珠和1.35％硅氧烷的NB 3850-17-197.7％高IV PET、含有2.0％硅氧烷的PA6以及含有2.0％的二氧化硅E-玻璃珠和2.0％硅氧烷的NB3850-17-2 96.0％高IV PET。
图9示出显示在100％PET单丝上水的接触角测量为61-63度，以及在10％PBTXXX062813C1(在含有耐磨耗性PET单丝的PBT中的二氧化硅A-玻璃珠)上水的接触角测量为74.7度的图像。
图10是显示用本发明的耐磨耗单丝(“Hi Life PET织物”)制成的织物对用不同的标准单丝制成的织物的耐磨耗性结果的图。这些样品全部包括编织在织物中的0.25mmPET聚合物纱线和PA6对照。
图11是显示常规标准的0.85mmPET对作为本发明的耐磨耗PET的Hi-Life PET的重量和卡尺(caliper)(厚度(thickness))的百分比损失的图。这些样品具有用形成螺旋链(links)的各0.85mm纱线制成的螺旋链织物。
图12是显示断裂(撕裂)包括包含以下的单丝纱线的具有相同编织、纱线尺寸、筛网和纱线支数的四种不同织物所需的时间(分钟)的图：PET参考材料(HCR280)、具有2.0％二氧化硅A-玻璃珠的PET(AIX-1384)、
Figure GDA0001619399800000131
参考材料(AIX-1382)、和具有2.0％二氧化硅A-玻璃珠的
Figure GDA0001619399800000132
(AIX-1383)。该单丝全部是0.50mm圆形截面。
Figure GDA0001619399800000133
是COPE(共聚酯弹性体)。
图13是显示用组合物S1618 0.50mm S70PET和100％PA6的交替单丝CD(横向)纬纱纱线(横跨图像)编织的织物在1小时的外部磨损后的图像。
图14是显示图13中的织物2小时的磨损后的图像。
图15是显示除了S70PET单丝被具有组合物S1618 0.50mm AIX-1390(具有A-玻璃珠的本发明的纱线组合物)和PA6的一者取代以外，以与图13相同的方式编织的织物在1小时的外部磨损后的图像。
图16是显示图15的织物在2小时的外部磨损后的图像。
具体实施方式
本公开以协同方式将一种以上的材料组合至聚合物树脂，使得包括该树脂的部件的性质(例如断裂强度、伸长度等)至少得以维持，并且使得一种以上的添加剂材料的组合提供增加该部件的耐磨耗性质的协同正效应。一般地，添加剂材料包括二氧化硅颗粒。更具体地，添加剂材料包括二氧化硅玻璃珠。当部件存在于例如工业织物时，通过将至少一种类型的二氧化硅玻璃珠添加剂与聚合物树脂组合而看到的协同效应是本公开的令人惊讶和出乎意料的结果。
在上述的工业织物和带中，本公开的部件可以用于制作用于编织结构、MD或CD纱线阵列的挤出纱线，或用于制作用于制造用于将线圈连接在一起的螺旋线圈链、针或枢轴的纱线、或填充纱线(参见，例如，美国专利第4,567,077号)；用于制作筛网或结网(参见，例如，Johnson等人,美国专利第4,427,734号)；用于制作环(参见，例如，Hansen等人,美国专利第6,918,998号)；或其它挤出元件(参见，例如，Hansen等人,美国专利第6,630,223号)；膜或箔，如美国专利第8,388,812；8,728,280；8,764,943；和8,394,239号所教示；用于制作用于针或枢轴以将机器可缝合织物上的末端接合在一起的纱线；用于制作用于如压榨织物或瓦楞机带的棉胎部分等的结构的纤维；用于制作在带或织物的表面上的经控制的结构化沉积物；或涂布(和/或浸渍)带或套筒的一或两个表面(例如，片接触表面或机器接触表面)。
部件可以用于如下结构：PMC(成形织物、压榨织物、干燥机织物、靴形压榨带、或传输带)、卷轴带、TAD织物、压印织物、节能技术先进干燥(Energy EfficientTechnologically Advanced Drying)(“eTAD”)织物、先进薄绢成型系统(Advanced TissueMolding Systems)(“ATMOS”)织物；或工程织物，如双夹层浓缩机(double nipthickeners)(“DNT”)织物、用于生产无纺布(例如，气流成网、纺粘、熔融纺丝、水刺)的带滤机、洗浆机、带/织物/套筒、用于生产建筑产品(例如，定向刨花板(“OSB”))的带、瓦楞机带、织物整理带(例如，防缩带)、以及鞣制带或套筒。
在某些实施方案中，本公开例如通过在挤出、纺丝、沉积或涂布工艺期间或之前将至少一种聚合物与至少一种类型的二氧化硅玻璃珠添加剂共混来改进部件的耐磨耗性质。本发明人发现这些二氧化硅玻璃珠添加剂在包括如聚酯等的聚合物树脂的部件和如用于造纸机用织物的部件等的工业织物应用上的协同效应。由于对改进的耐磨耗性的需要，在至少维持该部件的其它期望的性质的同时，本公开的一个方面是生产制自如聚酯树脂等的至少一种聚合物与至少一种二氧化硅玻璃珠添加剂的用于工业织物的纱线的单丝。
在某些实施方案中，本公开涉及具有优异的耐磨耗性质的纱线或纤维，其包括组合以生产单丝纱线组合物的如聚酯树脂等的至少一种聚合物和至少一种类型的二氧化硅玻璃珠添加剂。本公开进一步涉及通过使用该聚合物树脂和二氧化硅玻璃珠组合物生产的丝、膜、箔、带、结网、筛网、环、螺旋链线圈或其它挤出或纺丝元件、呈期望的图案的结构化沉积物或涂层(沉积物或涂层在表面上可以是连续的，或不连续的呈期望的图案(例如矩形)，或并列地连续或不连续的MD或CD条带，其中相邻条带的边缘彼此不接触，例如在相邻条带之间存在“空间”)。该条带也可以与MD成一定角度，和/或形状可以是弯曲的、锯齿形的或正弦形的。
在一些实施方案中，本公开涉及将一种以上的二氧化硅玻璃珠添加剂与一种以上的聚合性材料同时组合，然后将它们全部挤出或纺丝。在混合物中可以存在另外的添加剂，如稳定剂、增容剂、耐水解或耐氧化添加剂、染料、和/或颜料。然后将聚合性材料混合物挤出或纺丝成纤维、纱线、环、膜、箔、筛网、结网、或其它元件。本发明的材料组合物也可以用作作为工业织物或带的部件的结构化沉积物或涂层(沉积物或涂层在表面上可以是连续的，或呈期望的图案(例如矩形)不连续的，或并列地连续或不连续的MD或CD条带，其中相邻条带的边缘彼此不接触，例如在相邻条带之间存在“空间”)。该条带也可以与MD成一定角度，和/或形状可以是弯曲的、锯齿形的或正弦形的。这些条带可以如0.1mm一样窄或如数毫米一样宽(如果它们是MD条带，则沿CD测量；如果它们是CD条带，则沿MD测量)。
结构化沉积物可以通过如液滴沉积(例如参见US 7,005,044)、挤出或旋转丝网印刷等技术生产。
例如，工业织物可以是在生产瓦楞盒板的机器上使用的瓦楞机带。带的表面，可以是编织结构，在片和/或机器接触侧上在棉胎纤维中具有针刺的编织结构，或在片接触表面上沉积了多个本发明的树脂组合物的MD条带的螺旋链结构。条带可以呈MD，与MD成一定角度，或呈CD。条带也可以与MD成一定角度，并且形状可以是弯曲的、锯齿形的或正弦形的。相邻的条带边缘彼此不接触，但是存在空间以允许空气和水蒸气渗透性透过带。
改进的耐磨耗性材料的使用使得沉积更耐用，并且因此带的功能性(协助拉动瓦楞板通过机器)持续更长久。
工业织物也可以是传输带。重要的是此种带显示优异的经控制的片剥离以及表面维持无污染物。传输带在两侧上涂布(并且有时也浸渍)以实现这些性质。涂层可以单独地施加至两侧，或从一侧并且允许浸渍结构，或两者的组合。机械接触侧应该典型地具有充分的粗糙度以防止打滑，因此不显示不稳定性或差的导向。粗糙度可以例如通过开槽实现。在特别的实施方案中，聚氨酯是优选的涂层树脂。带的功能性，特别是片剥离，仅持续如涂层持续一样长久，并且其耐久性(耐磨耗性质)可以利用涂层中的包括聚氨酯和二氧化硅玻璃珠成分材料的组合物来改进。
二氧化硅玻璃珠添加剂可以与任意适当的聚合物混合，如一种以上的聚酯(例如，PET、PBT、PEN、PCTA等)、聚酰胺(例如，PA6；PA6,6；PA6,12；PA6,10；PA4,6；PA10；PA11；PA12或聚芳香酰胺衍生物如
Figure GDA0001619399800000171
)、聚醚醚酮(PEEK)、和/或聚醚酮(PEK)、聚(对苯硫醚)(PPS或
Figure GDA0001619399800000172
)、或聚氨酯。二氧化硅玻璃珠添加剂也可以与两种以上的适当的聚合物混合，如两种以上的聚酯(例如，PET、PBT、PEN、PCTA等)、聚酰胺(例如，PA6；PA6,6；PA6,12；PA6,10；PA4,6；PA10；PA11；PA12或聚芳香酰胺衍生物如
Figure GDA0001619399800000173
)、聚醚醚酮(PEEK)、和/或聚醚酮(PEK)、聚(对苯硫醚)(PPS或
Figure GDA0001619399800000174
)、聚氨酯、其任意共聚物(例如
Figure GDA0001619399800000175
)、及其任意组合或共混物(例如，PET/聚氨酯、PET/聚硅氧烷等)。其它添加剂可以与二氧化硅玻璃珠混合，包括但不限于，聚硅氧烷(例如，聚二甲基硅氧烷(PDMS)、PDMS衍生物、聚二苯基硅氧烷、环状聚硅氧烷、氨基烷基聚硅氧烷等)。
然后可以将聚合物组合物用作工业织物结构中的部件，如PMC(成形织物、压榨织物、干燥机织物、靴形压榨带或传输带)、卷轴带、TAD织物、压印织物、eTAD织物、和ATMOS织物；和工程织物，如DNT织物、用于生产无纺布(例如，气流成网、纺粘、熔融纺丝、水刺)的带滤机、洗浆机、带/织物/套筒、用于生产建筑产品(例如，定向刨花板(“OSB”))的带、瓦楞机带、织物整理带(例如，防缩带)、以及鞣制带或套筒。
根据一种实施方案，本公开是包括以下的共混物的部件：(1)选自包括但不限于以下的组的聚酯：例如，聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚萘二甲酸丙二醇酯(PTN)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚(对苯二甲酸环己二甲醇酯)酸(PCTA)、或聚酯的共聚物和共混物；和(2)选自包括但不限于以下的组的二氧化硅颗粒添加剂：例如E-玻璃二氧化硅珠、和A-玻璃二氧化硅珠。该部件组合物任选地含有其它添加剂和成分。
任选地，可以使用稳定剂，如碳二亚胺(例如，
Figure GDA0001619399800000181
1LF、PX-100或PX-200)、填料、拉力修饰剂、增容剂、耐水解或耐氧化添加剂、染料、和/或颜料或其它添加剂。在树脂部件组合物用于生产单丝纱线的实施方案中，单丝纱线组合物于是典型地适合用于上述工业织物中使用的所有纱线类型。
作为此处公开的单丝，它可以用作如上述的造纸机用织物和工程织物等的工业织物的生产中的经纱和/或纬纱、作为用于生产螺旋链的单丝、作为用于在机器缝合织物上的枢轴或针、作为织物和螺旋连接带中的填充纱线(具有圆形或多边形截面)、作为一些多层编织织物中的粘合纱线、以及作为MD或CD纱线阵列中的纱线。作为丝，也可以将其进一步加工并且切成用于可能附着于一些这些织物的基底结构的棉胎材料的纤维。
在某些实施方案中，聚酯和二氧化硅玻璃珠成分材料的混合物提供具有改进的耐磨耗性的单丝或纤维。上面公开的组合物也可以用于生产任意的根据本公开的其它实施方案的其它上述部件。这些包括纤维、长丝纱线、膜、箔、带、结网(筛网)、环、螺旋链线圈或其它挤出或纺丝元件、结构化沉积物或涂层(沉积物或涂层在表面上可以是连续的，或不连续的呈期望的图案(例如矩形)，或并列地连续或不连续的MD或CD条带；或与MD或CD成一定角度连续或不连续的条带，和/或它可以是弯曲的、锯齿形的或正弦形的，其中相邻条带的边缘彼此不接触，例如在相邻条带之间存在“空间”)。
在其中聚酯为PET的本发明的组合物的实施方案中，PET单丝的水接触角试验显示，当与100％(的相同PET)单丝(接触角仅61-63度)相比时，在挤出工艺期间或之前向PET树脂添加二氧化硅玻璃珠导致更高的水接触角(74.7度)。参见图9。典型地，本单丝组合物的水接触角大于74度。在特别的实施方案中，二氧化硅玻璃珠添加剂的使用作用在两个方面：(1)它改进耐磨耗性(期望的结果)和(2)它增加疏水性。
在一些实施方案中，在混合物中存在另外的添加剂，如稳定剂、增容剂、耐水解或耐氧化添加剂、染料、和/或颜料。然后将聚合性材料混合物挤出或纺丝成纤维、纱线、环、膜、箔、筛网、结网或其它形式。本发明的材料组合物也可以用作作为工业织物或带的部件的结构化沉积物或涂层(沉积物或涂层在表面上可以是连续的，或不连续的呈期望的图案(例如矩形)，或并列地连续或不连续的MD或CD条带，其中相邻条带的边缘彼此不接触，例如在相邻条带之间存在“空间”)部件。
在该实施方案中，部件中的总二氧化硅玻璃珠含量为典型地至少约1％；或至少1.34％；或至少2％；或至少3％；或至少4％；或大于4％。
在该实施方案中，二氧化硅玻璃珠的平均粒径直径为典型地小于10微米。
在某些实施方案中，二氧化硅玻璃珠的平均粒径直径在0.01-10微米之间。在另外的实施方案中，二氧化硅玻璃珠的平均粒径直径在0.1-10微米之间。在进一步实施方案中，二氧化硅玻璃珠的平均粒径直径在1-10微米之间。
二氧化硅玻璃珠是包括二氧化硅的玻璃珠。任选地，二氧化硅玻璃珠也包括金属、金属氧化物、或其它金属衍生物。A-玻璃(“A”代表“碱-石灰(alkali-lime)”)是具有碱金属氧化物成分(超过约2.0％)的二氧化硅玻璃。E-玻璃(“E”代表初始电应用(initialelectrical application))是基本上无碱金属(小于约2.0％)的二氧化硅玻璃。其它类型的二氧化硅玻璃珠包括，但不限于，C-玻璃、R-玻璃、S-玻璃、和M-玻璃。参见Matinlinna,J.P.,Glass Fibers in Fiber-Reinforced Composites,Handbook of Oral Biomaterials 264(2014)。
在一些实施方案中，用于本公开的组合物的二氧化硅玻璃珠是A-玻璃珠和E-玻璃珠的任一者或两者。此外，可以添加其它类型的二氧化硅玻璃珠。在其它实施方案中，二氧化硅玻璃珠是A-玻璃二氧化硅珠和E-玻璃二氧化硅珠两者。在仍其它实施方案中，二氧化硅玻璃珠仅为A-玻璃珠。在又其它实施方案中，二氧化硅玻璃珠仅为E-玻璃珠。
在另外的实施方案中，将二氧化硅玻璃珠嵌入聚合物载体中。在某些实施方案中，将二氧化硅玻璃珠嵌入PBT载体中。
在另一个实施方案中，聚合物树脂和二氧化硅玻璃珠的组合可以与如一种以上的聚硅氧烷等的任意适当的硅氧烷混合。
在某些实施方案中，聚合物树脂和二氧化硅玻璃珠的组合可以与适当的氟聚合物混合。
在进一步实施方案中，将上述材料的组合挤出或纺丝成各种形式，包括但不限于，单丝、膜、箔、筛网、结网、片等。
在另一个实施方案中，聚合物树脂可以是任意聚酯、任意聚酰胺、PEEK、PEK、PPS、聚氨酯、和/或其共混物(例如PET/PBT共混物和PET/PU共混物)。
在另一个实施方案中，二氧化硅玻璃珠基本上是球形。
在一些实施方案中，组合物包括20％-98％的聚合物树脂。
在另一个实施方案中，组合物包括1％-5％的硅氧烷。
在又另一个实施方案中，组合物包括1％-4％的二氧化硅玻璃珠。
在特别的实施方案中，组合物包括：
(1)2％二氧化硅玻璃珠；
(2)2％硅氧烷；
(3)6％PBT；
(4)1％碳二亚胺；和
(5)89％PET
在另一个实施方案中，单丝纱线具有圆形截面。在又另一个实施方案中，单丝纱线具有非圆形截面。
在另一个实施方案中，该单丝纱线的耐磨耗性与没有二氧化硅玻璃珠所制造的所述单丝纱线相比改进了至少5％。在另一个实施方案中，该单丝纱线的耐磨耗性与没有二氧化硅玻璃珠所制造的所述单丝纱线相比改进了至少10％。在进一步实施方案中，该单丝纱线的耐磨耗性与没有二氧化硅玻璃珠所制造的所述单丝纱线相比改进了至少15％。在又另一个实施方案中，该单丝纱线的耐磨耗性与没有二氧化硅玻璃珠所制造的所述单丝纱线相比改进了至少20％。
根据本公开的组合物也适合用于生产所有其它上述部件及其制造方法，所述部件可以用于制造：PMC；用于淤泥过滤器或其它湿过滤工艺的工程织物；用于工业加工带的基础支撑结构，如用于如食品加工或采矿等工业用途的输送带；瓦楞机带；用于螺旋连接带的螺旋线圈链，它们的枢轴或任意填充纱线；或用于织物整理工艺的织物。任意包括纱线的上述结构可以是编织或不编织的，包括螺旋线圈链结构以及MD/CD纱线阵列。进一步，单丝纱线组合物可以用作用于螺旋链织物(心经线)和所有缝(例如针缝、螺旋缝等)的心经线和枢轴。
为了本公开的目的，AIX-1390是用A-玻璃二氧化硅颗粒和PET制作的耐磨耗性单丝纱线，AIX-1391用E-玻璃二氧化硅颗粒和PET制作的耐磨耗性单丝纱线，AIX-1394用E-玻璃二氧化硅颗粒和PET制作的耐磨耗性单丝纱线，以及AIX-1395用A-玻璃二氧化硅颗粒和聚酰胺制作的耐磨耗性单丝纱线。
现在将通过以下非限制性实施例描述本公开：
表1：
一些单丝的性质：
Figure GDA0001619399800000221
将PET单丝样品生产为直径为0.20mm，含有0％、1％、2％和3％微米尺寸的A-玻璃二氧化硅颗粒。每个样品的单丝物理性质和耐磨耗性如下。
PET/二氧化硅物理性质
Figure GDA0001619399800000222
(PBTXXX062813C1)嵌入在具有硅氧烷的PBT载体中的A-玻璃浓缩物的组合物：
一般名称 化学名称或化学式 百分比
聚对苯二甲酸丁二醇酯 聚对苯二甲酸丁二醇酯 60％
玻璃氧化物，A-玻璃珠 SiO<sub>2</sub> 20％
硅氧烷 聚二甲基硅氧烷 20％
(PBTXGB022113A1)嵌入在PBT载体中的A-玻璃浓缩物的组合物：
一般名称 化学名称或化学式 百分比
聚对苯二甲酸丁二醇酯 聚对苯二甲酸丁二醇酯 70％
玻璃氧化物，A-玻璃珠 SiO<sub>2</sub> 30％
(PBTXGB090814A1)嵌入在具有硅氧烷的PBT载体中的E-玻璃浓缩物的组合物：
一般名称 化学名称或化学式 百分比
聚对苯二甲酸丁二醇酯 聚对苯二甲酸丁二醇酯 60％
玻璃氧化物，E-玻璃珠 SiO<sub>2</sub> 20％
硅氧烷 聚二甲基硅氧烷 20％
成形织物样品的磨耗试验
使三种成形织物样品进行磨耗试验。样品标记为试样1 J5076 S-32 PET2200029、试样2 J5076 PET/二氧化硅A-玻璃珠3850-37.25 2200029、试样3 J5076 S32/AIX-1368、PA6(聚酰胺)2210932 30378896-20(使聚酯和聚酰胺交替)。一Q13(与J5076相同但是在最终织物中具有“Q13”代码)成形织物标准式样也作为参考而试验。PET是代码“J5076”的纱线类型。将试样1单丝在与本发明的单丝同一天制作为对照，并且在相同的挤出机上制作。试样1单丝不含有二氧化硅玻璃珠添加剂。试样2单丝样品J5076PET/二氧化硅3850-37.25 2200029含有2％A-玻璃珠和2％硅氧烷。试样3单丝不含有二氧化硅玻璃珠添加剂。
试验方法
在成形织物磨耗试验机中试验两片的每个样品。一Q13成形织物标准式样也运行以与试验样品比较。在该试验机中，将成形织物样品缠绕在具有陶瓷涂层的旋转辊上，并且在以8kN/m的机器方向的张力下装载。将含有1.0％(250g)的填料的水喷洒在样品上。测量由于断裂/撕裂而导致的织物破坏的运行时间。使用的填料是称为
Figure GDA0001619399800000231
FF的碳酸钙(chalk,GCC)。
结果
至撕裂的运行时间(分钟)(图10)
样品编号 运行时间(分钟)
试样1 2200029 35和35
试样2 2200029 61和67
试样3 2210932 67和68
Q13我们的标准 46和51
运行每个试验，直到样品撕裂，然后将填料溶液取代。运行两片的每个样品。试样2是根据本公开的实施方案的本发明的织物。试样1是对照样品，并且试样3是由与其它两个试样相同尺寸的聚酰胺制成的。用于这些试样的二氧化硅是A-玻璃。使用0.95IV PET树脂(90％)和以10％来自Foster Corp.的A-玻璃珠/硅氧烷添加剂的共混物(PBTXXX062813C1)将试样2样品J5076 PET/二氧化硅3850-37.25 2200029加工成单丝。
在单丝挤出工艺期间，介由将来自Foster Corporation的PBT/二氧化硅/硅氧烷浓缩物(PBTXXX062813C1)添加至聚合物熔体中，将微米尺寸的二氧化硅(<10微米)(A-玻璃)珠和硅氧烷添加至PET树脂。
从该试验，显而易见的是当将1％、2％或3％的微米尺寸的A玻璃珠共混入PET单丝中时，其它的单丝物理性质不显著地改变。参见表1。包括具有2％和3％水平A-玻璃珠的本发明的PET单丝的织物的耐磨耗性，与包括100％PET单丝的织物相比改进约20％。参见图1。这是织物耐磨耗性的显著改进，并且使耐磨耗性更接近于用聚酰胺CD单丝编织的织物，而不牺牲高CD尺寸稳定性(拉力)和聚酯单丝的低水分吸收性质。但是0.85mm PET/A-玻璃单丝的耐水解试验显示对于用于造纸机的干燥机区段的不足的耐水解性。参见图5。
在挤出工艺之前或期间，介由将来自Foster Corporation的PBT/二氧化硅浓缩物(PBTXGB022113A1)添加至聚合物熔体中，将微米尺寸的二氧化硅(<10微米)(A-玻璃)珠也添加至PET单丝。
来自Foster Corporation的不同二氧化硅浓缩物的进一步试验表明，在PET单丝中称为“E-玻璃”的特定类型的二氧化硅的使用显示改进的单丝磨耗连同足够的耐水解性，允许在不需要耐水解性的织物应用(例如造纸机的成形区段)中或在需要耐水解性的应用(例如造纸机的干燥机区段)中装载有“E-玻璃”珠的PET单丝的使用。“A玻璃”珠也可以用于不需要耐水解性的应用中。参见图6。
为了进一步改进在机器部件上耐磨耗性以及改进摩擦性质(降低在固定元件上的织物拖曳和随后的驱动装载)，产生具有二氧化硅玻璃珠和高分子量硅氧烷的聚合物共混物。通过添加硅氧烷，也改进单丝纱线的摩擦性质。在添加剂化合物中添加的硅氧烷是来自Wacker的Genioplast Pellet“S”，但是可以添加任意其它高分子量硅氧烷。
具有A或E玻璃珠形式的二氧化硅和硅氧烷的母料(masterbatch)的组成可以是：
(1)二氧化硅(A或E-玻璃)：1-30％；
(2)高分子量硅氧烷：0-4％；和
(3)聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂：20-98％
(注意，然后在挤出期间将母料添加至PET树脂)
这些二氧化硅玻璃珠在形状上可以是圆形或球形。这种母料浓缩物可以与所有热塑性塑料使用，包括但不限于，例如，聚酰胺(Nylon6、Nylon6,6、Nylon6,10、Nylon6,12等)，聚酯(PBT、PET、PEN、PTI等)，共聚酯如
Figure GDA0001619399800000251
等，以及高熔化温度聚合物如PPS、PEEK、聚氨酯等。
这些种类的单丝(或其它部件形式)可以用于需要更好的、改进的耐磨耗性的任意应用中。这将减少工业织物和带的磨损，并且改进它们的耐久性和性能。磨耗/磨损试验显示在卡尺(厚度)和重量损失两方面，在织物的寿命中至少30-40％的改进。参见图7和11。
装载二氧化硅的产品的水解试验显示特定类型的二氧化硅玻璃珠将是优选的，使得在暴露于高温蒸汽的PET单丝中的使用是可行的。水解试验结果报道来自如下的单丝：每根单丝装载有以1.34％和2.0％负载的不同类型的二氧化硅珠(E-玻璃或A-玻璃)连同防止水解的添加剂以及降低摩擦系数的硅氧烷添加剂。参见图5、6和8。
结果再次显示，装载有A-玻璃珠(3850-50-3和4)的PET单丝对单丝的耐水解性没有正面影响。样品3850-50-1和2装载有E-玻璃珠。样品3850-50-1和2(E-玻璃珠)的耐水解性显示等于适合用于如造纸机的干燥机区段等的高温蒸汽环境的PET对照单丝。
样品组合物：
·3850-50-1：在0.72IV(固有粘度)PET中1.34％E-玻璃/2％硅氧烷/1.25％碳二亚胺
·3850-50-2：在0.72IV PET中2％E-玻璃/2％硅氧烷/1.25％碳二亚胺
·3850-50-3：在0.72IV PET中2％A-玻璃/2％硅氧烷/1.25％碳二亚胺
·3850-50-4：在0.72IV PET中1.34％A-玻璃/2％硅氧烷/1.25％碳二亚胺
发现装载有E-玻璃类型二氧化硅的PET单丝的单丝耐磨耗性比100％PET对照单丝的Einlehner耐磨耗性好。例如参见图1、7和8。
含有E-玻璃珠的单丝纱线的SEM图像(显示纸侧视图和截面图)显示单丝纱线中的E-玻璃珠的分布。参见图2。
本发明的0.85mm AIX-1391(具有E-玻璃珠)对0.85mm HRS310聚酯(HR＝耐水解性)的两种单丝的应力对应变图表明两种单丝具有相似的应力/应变性质。参见图3。
本发明的0.50mm AIX-1390(具有A-玻璃珠)单丝对标准0.50mm S-70单丝的应力对应变图表明两种单丝也具有非常相似的拉力性质。参见图4。
常规标准的0.85mm PET单丝的重量和卡尺(厚度)的百分比损失比作为本发明的耐磨耗性PET的Hi-Life PET单丝高(差)。参见图11。
比起PET参考材料(HCR 280)、
Figure GDA0001619399800000261
参考材料(AIX-1382)、和具有2.0％A-玻璃珠的
Figure GDA0001619399800000262
(AIX-1383)，将用包括2.0％A-玻璃珠的纱线制作的PET织物(AIX-1384)断裂要花费更多的时间。然而要注意，本发明的
Figure GDA0001619399800000263
材料组合物也比标准
Figure GDA0001619399800000264
好。参见图12。该单丝是0.50mm圆形截面。
显示用组合物S1618 0.50mm S70PET和100％PA6的交替单丝纱线(横过图像)编织的织物的图像表明在1小时的外部磨损后的耐磨耗性。参见图13。
显示图13中的织物的磨损的图像表明在2小时的外部磨损后的耐磨耗性。参见图14。
显示除了S70PET单丝被具有组合物S1618 0.50mm AIX-1390(具有A-玻璃珠的本发明的纱线组合物)的一种取代以外，以与图13相同的方式编织的织物的图像表明在1小时的外部磨损后的耐磨耗性。参见图15。
显示图15的织物的图像表明在2小时的外部磨损后的耐磨耗性。参见图16。
因此，该材料组合物的主要特征是：
1.非常好的耐磨耗性。包括本发明的单丝的试验的实际织物证明在耐磨耗性方面至少20％的改进。
2.对树脂部件的其它物理性质的影响最小。
3.对树脂部件的耐水解性有正影响的E-玻璃珠。
虽然已经讨论本公开的具体实施方案，但是以上说明书是说明性的并且不是限制性的。本领域的普通技术人员将理解，可以对本公开制造许多改变和修改，并且可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下制造此类改变和修改。本公开的全部范围应该通过参考权利要求，连同它们的等同的全部范围，以及说明书，连同此类变化来确定。
同样地，虽然本发明的技术特征可能仅关于某些实施方案来描述，普通技术人员将理解，一些实施方案的特征可以与其它实施方案的特征组合，并且关于某些实施方案描述的特征的特定组合也可以与关于其它实施方案描述的其它特征或特征的其它特定的组合来组合。
在本申请中引用或描述的每个专利、专利申请和出版物因此通过引用整体并入本文，如同每个单独的专利、专利申请或出版物被具体地和单独地表明通过引用并入本文。

Claims (59)

1.一种树脂部件组合物，其包括：
至少一种聚合物树脂；和
至少一种二氧化硅玻璃珠，
其中所述至少一种二氧化硅玻璃珠选自A-玻璃珠和E-玻璃珠，并且所述至少一种二氧化硅玻璃珠的平均粒径直径在0.01-10微米之间，和
其中所述组合物的1重量％至4重量％包括多个所述至少一种二氧化硅玻璃珠。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种二氧化硅玻璃珠包括金属氧化物。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物的4重量％至98重量％包括所述至少一种聚合物树脂。
4.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物的0.5重量％至5重量％包括硅氧烷成分添加剂。
5.根据权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种二氧化硅玻璃珠的平均粒径直径在0.1-10微米之间。
6.根据权利要求5所述的组合物，其中所述至少一种二氧化硅玻璃珠的平均粒径直径在1-10微米之间。
7.根据权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种聚合物树脂包括选自由以下组成的组的至少一种聚合物：聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚萘二甲酸丙二醇酯(PTN)、聚(对苯二甲酸环己二甲醇酯)酸(PCTA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酰胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)和聚(对苯硫醚)、聚氨酯、聚硅氧烷，及其共聚物。
8.根据权利要求7所述的组合物，其中所述至少一种聚合物树脂包括选自由以下组成的组的至少一种聚酯：聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚萘二甲酸丙二醇酯(PTN)、聚(对苯二甲酸环己二甲醇酯)酸(PCTA)、和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。
9.根据权利要求4所述的组合物，其中所述硅氧烷成分添加剂包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
10.根据权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种二氧化硅玻璃珠实质上是圆形或球形。
11.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物包括至少两种聚合物树脂。
12.根据权利要求11所述的组合物，其中所述组合物包括选自由以下组成的组的两种以上的聚合物：聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚萘二甲酸丙二醇酯(PTN)、聚(对苯二甲酸环己二甲醇酯)酸(PCTA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酰胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)和聚(对苯硫醚)、聚氨酯、聚硅氧烷、及其共聚物。
13.根据权利要求7或12所述的组合物，其中所述聚酰胺选自由PA6；PA6,6；PA6,12；PA6,10；PA4,6；PA10；PA11；PA12；MXD6，及其芳香族衍生物组成的组。
14.根据权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种聚合物树脂包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
15.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物包括A-玻璃珠。
16.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物包括E-玻璃珠。
17.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物包括A-玻璃珠和E-玻璃珠两者。
18.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物进一步包括硅氧烷成分添加剂聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
19.根据权利要求3所述的组合物，其中所述组合物以所述组合物的20重量％至98重量％的量包括所述至少一种聚合物树脂。
20.根据权利要求3所述的组合物，其中所述组合物包括至少两种聚合物树脂。
21.根据权利要求20所述的组合物，其中所述组合物的20重量％至98重量％包括所述至少两种聚合物树脂。
22.根据权利要求4所述的组合物，其中所述组合物的1重量％至5重量％包括硅氧烷成分添加剂。
23.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物的20重量％至98重量％包括所述至少一种聚合物树脂。
24.根据权利要求23所述的组合物，其中所述组合物的20重量％至98重量％包括所述至少两种聚合物树脂。
25.根据权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种聚合物树脂是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)并且所述至少一种二氧化硅玻璃珠是A-玻璃珠。
26.根据权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种聚合物树脂是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)并且所述至少一种二氧化硅玻璃珠是E-玻璃珠。
27.根据权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种聚合物树脂是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)并且多种二氧化硅玻璃珠包括A-玻璃珠和E-玻璃珠两者。
28.根据权利要求23所述的组合物，其中：
(a)所述组合物的89重量％是PET；
(b)所述组合物的6重量％是PBT；
(c)所述组合物的2重量％是硅氧烷成分添加剂；
(d)所述组合物的1重量％是碳二亚胺；和
(e)所述组合物的2重量％是多种二氧化硅玻璃珠。
29.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物包括选自由以下组成的组的一种以上的添加剂：稳定剂、增容剂、耐水解或耐氧化添加剂、染料和颜料。
30.一种单丝纱线，其包括根据权利要求1或4所述的组合物，其中对于所述单丝纱线的表面测量的水接触角为大于74度。
31.一种单丝纱线，其包括根据权利要求1或4所述的组合物，其中所述单丝纱线具有圆形或非圆形截面。
32.一种单丝纱线，其包括根据权利要求1或4所述的组合物，其中所述单丝纱线的耐磨耗性与没有二氧化硅玻璃珠所制造的单丝纱线相比改进至少5％。
33.一种单丝纱线，其包括根据权利要求1或4所述的组合物，其中所述单丝纱线的耐磨耗性与没有二氧化硅玻璃珠所制造的单丝纱线相比改进至少10％。
34.一种单丝纱线，其包括根据权利要求1或4所述的组合物，其中所述单丝纱线的耐磨耗性与没有二氧化硅玻璃珠所制造的单丝纱线相比改进至少15％。
35.一种单丝纱线，其包括根据权利要求1或4所述的组合物，其中所述单丝纱线的耐磨耗性与纯聚合物树脂单丝纱线相比改进至少20％。
36.一种树脂部件组合物的制造方法，所述树脂部件组合物包括至少一种聚合物树脂、二氧化硅玻璃珠，其中将所述二氧化硅玻璃珠同时地添加至所述至少一种聚合物树脂，然后挤出或纺丝，
其中所述二氧化硅玻璃珠选自A-玻璃珠和E-玻璃珠，并且所述二氧化硅玻璃珠的平均粒径直径在0.01-10微米之间，和
其中所述组合物的1重量％至4重量％包括所述二氧化硅玻璃珠。
37.根据权利要求36所述的树脂部件组合物的制造方法，所述树脂部件组合物进一步包括硅氧烷成分添加剂，其中将硅氧烷成分添加剂和所述二氧化硅玻璃珠同时地添加至所述至少一种聚合物树脂，然后挤出或纺丝。
38.根据权利要求36所述的树脂部件组合物的制造方法，所述树脂部件组合物包括选自由以下组成的组的一种以上的聚合物：聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚萘二甲酸丙二醇酯(PTN)、聚(对苯二甲酸环己二甲醇酯)酸(PCTA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酰胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚(对苯硫醚)、聚氨酯、聚硅氧烷、及其共聚物。
39.根据权利要求38所述的树脂部件组合物的制造方法，所述树脂部件组合物包括选自由以下组成的组的两种以上的聚合物：聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚萘二甲酸丙二醇酯(PTN)、聚(对苯二甲酸环己二甲醇酯)酸(PCTA)、和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。
40.根据权利要求38所述的树脂部件组合物的制造方法，所述树脂部件组合物包括至少两种聚合物树脂，其中将所述二氧化硅玻璃珠同时地添加至所述至少两种聚合物树脂，然后挤出或纺丝。
41.根据权利要求40所述的树脂部件组合物的制造方法，所述树脂部件组合物进一步包括硅氧烷成分添加剂，其中将所述硅氧烷成分添加剂和所述二氧化硅玻璃珠同时地添加至所述至少两种聚合物树脂，然后挤出或纺丝。
42.根据权利要求41所述的树脂部件组合物的制造方法，所述组合物包括选自由以下组成的组的两种以上的聚合物：聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚萘二甲酸丙二醇酯(PTN)、聚(对苯二甲酸环己二甲醇酯)酸(PCTA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酰胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚(对苯硫醚)、聚氨酯、聚硅氧烷、及其共聚物。
43.根据权利要求38或42所述的树脂部件组合物的制造方法，其中所述聚酰胺选自由PA6；PA6,6；PA6,12；PA6,10；PA4,6；PA10；PA11；PA12；MXD6，及其芳香族衍生物组成的组。
44.根据权利要求42所述的树脂部件组合物的制造方法，所述组合物包括选自由以下组成的组的两种以上的聚合物：聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚萘二甲酸丙二醇酯(PTN)、聚(对苯二甲酸环己二甲醇酯)酸(PCTA)、和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。
45.根据权利要求36所述的树脂部件组合物的制造方法，其中所述组合物包括选自由以下组成的组的一种以上的添加剂：稳定剂、增容剂、耐水解或耐氧化添加剂、染料和颜料。
46.根据权利要求36所述的树脂部件组合物的制造方法，其中将所述组合物挤出或纺丝成选自由纤维、纱线、环、膜、箔、带、筛网、螺旋链线圈和结网组成的组的部件；或是结构化沉积物或涂层。
47.一种工业织物的部件，其中所述部件包括根据权利要求1或4所述的组合物。
48.根据权利要求47所述的部件，其中所述部件选自由纱线、纤维、膜、箔、带、结网、筛网、环、螺旋链线圈、结构化沉积物和涂层组成的组。
49.根据权利要求47所述的部件，其中所述工业织物选自由以下组成的组：造纸机用织物(PMC)成形、压榨和干燥机织物，加工带，压印织物；空气干燥机(TAD)织物；节能技术先进干燥(eTAD)织物；和先进薄绢成型系统(ATMOS)机器织物。
50.根据权利要求47所述的部件，其中所述工业织物选自由以下组成的组：用于通过包括气流成网、熔喷、纺粘和水刺的工艺生产非织物的工程织物、套筒和带；用于淤泥过滤器和其它湿过滤工艺的织物；输送带；和瓦楞机带。
51.根据权利要求47所述的部件，其中所述工业织物选自由以下组成的组：螺旋线圈链、它们的枢轴和填充纱线；用于织物整理工艺的织物和带；用于生产建筑产品的带和织物；鞣制带，和鞣制套筒。
52.根据权利要求47所述的部件，其中所述工业织物选自由以下组成的组：由纱线以MD和CD编织的织物、MD或CD纱线阵列的非织物层、制自螺旋链的织物、或螺旋链本身、筛网、结网、环、箔、膜、和其它挤出元件。
53.一种筛网、结网、环、膜、纤维或造纸机用织物，其包括权利要求1或4所述的组合物。
54.根据权利要求53所述的纤维，其中所述纤维适合用于工业织物的棉胎部分。
55.一种卷轴带、空气干燥机(TAD)、节能技术先进干燥(eTAD)、先进薄绢成型系统(ATMOS)、双夹层浓缩机(DNT)、造纸机用织物(PMC)成形、压榨和干燥机织物；加工带、压印织物、带滤机、洗浆机罩、或生产建筑产品的带，其包括权利要求1或4所述的组合物。
56.一种工程织物，其包括气流成网、纺粘、熔融纺丝或水刺的织物，所述气流成网、纺粘、熔融纺丝或水刺的织物包括权利要求1或4所述的组合物。
57.一种瓦楞机带，其包括权利要求1或4所述的组合物。
58.一种压榨织物或瓦楞机带织物的棉胎部分，其包括权利要求1或4所述的组合物。
59.一种填充纱线或枢轴，其包括权利要求1或4所述的组合物。
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