线的缓冲层.pdf

提供一种薄缓冲层(303)，该缓冲层用于涂覆在包覆线的多根丝(401)上以填充空隙。缓冲层涂层的聚合物在涂覆过程中具有高熔体流动(低粘度)，以填充丝之间的所有空隙，所述丝通过该涂层固定在芯基材上。

1.  一种用于线的涂层，其包括：
芯丝，包覆有多根直径小于该芯丝的包覆丝；
缓冲层涂层，所述缓冲层涂层填充在包覆丝之间以及包覆丝与芯丝之间的空隙中；和
覆盖在缓冲层涂层、包覆丝和芯丝上的外涂层。

2.  如权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述缓冲层涂层包含聚合物。

3.  如权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述缓冲层涂层包含尼龙。

4.  如权利要求3所述的涂层，其特征在于，所述缓冲层涂层包含尼龙6。

5.  如权利要求3所述的涂层，其特征在于，所述缓冲层涂层包含尼龙11。

6.  如权利要求3所述的涂层，其特征在于，所述缓冲层涂层包含尼龙和粘土纳米颗粒的复合材料。

7.  如权利要求3所述的涂层，其特征在于，所述外涂层包含尼龙和碳纳米管的复合材料。

8.  如权利要求6所述的涂层，其特征在于，所述外涂层还包含改性剂。

9.  一种对线涂覆的方法，该方法包括：
用一根或多根具有第二直径的包覆丝包覆具有第一直径的芯丝，所述第二直径小于第一直径；
将熔融尼龙挤出到一根或多根包覆丝之间的空隙以及包覆丝与芯丝之间的空隙中；
将涂层挤出在线周围，使涂层覆盖一根或多根包覆丝和在所述空隙中的熔融尼龙上。

10.  如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述熔融尼龙包括尼龙6。

11.  如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述熔融尼龙包括尼龙11。

12.  如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述涂层包括尼龙和粘土纳米颗粒的复合材料。

13.  如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述涂层包括尼龙和碳纳米管的复合材料。

14.  如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述涂层包括尼龙和陶瓷颗粒的复合材料。

15.  如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述涂层包括尼龙和玻璃颗粒的复合材料。

16.  如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述涂层的厚度为1-100微米。

17.  如权利要求1所述的涂层，其特征在于，该方法还包括：
在外涂层周围包覆另一多根包覆丝；
在另一多根包覆丝之间的空隙中填充另一缓冲层涂层；和
在另一个缓冲层涂层上覆盖另一外涂层。

18.  如权利要求3所述的涂层，其特征在于，所述涂层包括尼龙和玻璃颗粒的复合材料。

19.  如权利要求3所述的涂层，其特征在于，所述涂层包括尼龙和陶瓷颗粒的复合材料。

线的缓冲层
本申请要求美国临时专利序列号No.60/866,199的优先权，该临时申请的内容通过参考结合于本文。
背景技术
用于运动器材(如网球拍(raquet))或乐器的线(弦)(string)通常在其最外表面涂覆一薄层，以改进其耐久性、旋转、触感等。过去一直使用聚酰胺(尼龙)、聚酯和其他聚合物涂覆在线上。纳米复合材料如粘土和碳纳米管增强的尼龙6纳米复合材料的物理性能优于纯尼龙6，纳米复合材料是潜在的具有其他功能的高耐久线的涂层材料。自二十世纪八十年代以来已经研究使用高长宽比的纳米级粘土颗粒的增强聚合物复合材料(参见美国专利第4,739,007号)。线通常是多层结构的聚合物材料，所述多层结构如下：芯丝，在芯丝上的包覆丝，以及涂层。对具有多层结构的线，要求涂层材料与基材匹配并且在一定温度具有良好的熔体流动性能(可接受的粘度)，使涂层材料能渗入包覆丝之间的空隙中。在同样温度条件下纳米复合材料的粘度通常高于纯尼龙6的粘度。因此，纳米复合材料不容易渗入包覆丝之间的空隙。图1示出涂覆在包覆丝上的尼龙6/粘土的纳米复合材料的截面的SEM图象。由该图象可看出纳米复合材料未能成功地填充空隙。在线中留下许多缺陷，导致线耐久性不合格。所述空隙使涂层在球体高冲击期间发生碎裂或导致涂层的耐久性不合格。此外，由于产生空隙，涂层还不能将丝固定在线的芯材料上。图2示出对线进行高冲击试验后从丝和涂层上碎裂的材料。

附图简述
图1示出涂覆在包覆丝上的尼龙6/粘土的纳米复合材料的截面的SEM图象；
图2示出对线进行高冲击试验后从丝和涂层上碎裂的材料的SEM图象；
图3A图示说明被包覆丝包围的芯丝的截面；
图3B图示说明施加在包覆丝上的缓冲层；
图3C图示说明施加在缓冲层上的涂层；和
图4图示说明本发明的另一个实施方式。
发明详述
虽然聚合物纳米复合材料的物理性能/机械性能高于纯聚合物材料，但是复合材料在挤出或涂覆过程中通常具有较高的粘度或熔体流动。为解决上述问题，使用薄的缓冲层涂覆在包覆多根丝的线上以填充空隙。缓冲层涂层的聚合物在涂覆过程中具有较高的熔体流动(低粘度)，以填充丝之间的所有空隙，丝通过涂层固定在芯基材上。
实施例1：具有尼龙6缓冲层的涂层体系
图3A图示说明用于涂覆的线的截面，该线由一个单丝芯301和包覆该芯的多根更小直径的丝302组成。将从UBE工业公司获得的纯尼龙6的粒料(产品名称：UBE SF 1018 A)进行熔融。在220-270℃温度范围通过挤出工艺施加缓冲层涂层303。该缓冲层303的厚度可以为10-100微米。多根丝302之间的空隙完全被纯尼龙6涂层填充。
然后，在240-280℃温度范围，通过挤出工艺涂覆耐磨涂层304。可以使用尼龙6/粘土或尼龙6/碳纳米管纳米复合材料作为耐磨涂层材料304。通过原位聚合制得的尼龙6纳米复合材料可含有4％纳米粘土填充剂。通过熔融混料工艺制得的其他尼龙6纳米复合材料也可以用于耐磨涂层304。除了粘土外，还可以使用碳纳米管、陶瓷颗粒如SiO₂和Al₂O₃，或玻璃颗粒制备尼龙6纳米复合材料。尼龙6纳米复合材料还可以用橡胶改性剂进行改性，以改进延性和韧性。耐磨涂层的厚度可以为1-100微米。
实施例2：具有尼龙11缓冲层的涂层体系
再参见图3A，用于涂覆的线是包覆有多根更小直径的丝302的一个单丝芯。纯尼龙11可以从ARKEMA公司获得。尼龙11在220℃以上的温度具有优良的熔体流动。良好的冲击强度和剪切强度还使得尼龙11成为良好的缓冲层材料。在图3B中，在190-270℃温度范围，通过挤出工艺施加缓冲层涂层303。
缓冲层303的厚度可以为10-100微米。多根丝302之间的空隙完全被纯尼龙11涂层填充。
参见图3C，然后在240-280℃温度范围，通过挤出工艺涂覆耐磨涂层304。可以使用尼龙6/粘土或尼龙6/碳纳米管纳米复合材料作为耐磨涂层材料304。通过原位聚合制得的尼龙6纳米复合材料可含有4％纳米粘土填充剂。通过熔融混料工艺制得的其他尼龙6纳米复合材料也可以用于耐磨涂层304。尼龙6纳米复合材料还可以用橡胶改性剂进行改性，以改进延性和韧性。耐磨涂层304的厚度可以为1-100微米。
除了通过挤出工艺在线上涂覆涂层外，可以采用其他方法在线表面上涂覆涂层，例如，喷涂、浸涂、旋涂、刷涂、涂漆和浸渍的方法。尼龙6纳米复合材料在高于190℃温度熔融，并挤出，在线上涂覆涂层。尼龙6纳米复合材料可溶解于诸如甲酸的溶剂中，并在室温或升高温度下通过喷涂、浸涂、旋涂、刷涂、涂漆和浸渍，在线上涂覆涂层。然后，通过如蒸发方法的后续过程除去溶剂。
图4图示说明本发明另一个实施方式。然后基本上在图3C的涂覆线结构上再包覆更小直径的多根丝401。在190-270℃温度范围，通过挤出工艺，施加与层303类似的缓冲层涂层402。缓冲层402的厚度可以为10-100微米。多根丝401之间的空隙完全被纯尼龙11涂层填充。然后在240-280℃温度范围，通过挤出工艺涂覆耐磨涂层403。可以使用尼龙6/粘土或尼龙6/碳纳米管纳米复合材料作为耐磨涂层材料403。通过原位聚合制得的尼龙6纳米复合材料可含有4％纳米粘土填充剂。通过熔融混料工艺制得的其他尼龙6纳米复合材料也可以用于耐磨涂层403。尼龙6纳米复合材料还可以用橡胶改性剂进行改性，以改进延性和韧性。耐磨涂层403的厚度可以为1-100微米。