专利名称：导电单丝及织物的制作方法迄今为止，可供用以例如静电耗散的导电织物，以大量的 导电材料诸如碳黑或金属颗粒的填料与单丝结合。典型地，这些导电 材料或者分散于基质聚合物(诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯及聚酰胺) 之中，或者结合在涂覆于定位单丝(oriented monofilaments)上的聚 合物涂层中。这些现有技术方法存在某些局限。第一，添加填充料制成 的单丝的电导率只在10—4-l(T7S/Cm范围内，这是有效耗散静电荷的 最低要求。不利之处在于，此缺点限制了织物设计的选择，而且还降 低织物性能。第二个缺点是，在产品充分添加填充料的情形下，有损 单丝物理性能，诸如模量、韧性及伸展性。这是由于超过20%的导 电填料的混入造成较高掺杂程度而导致的。这种物理性能缺陷会进一步限制织物设计的选择，并且负面影响织物性能。其它现有技术的导电织物包括导电涂层、金属线结构物、或在合成结构物中掺有金属纤维的组合设计。然而，这些织物也有相 关的缺点。例如尽管这些现有设计能够耗散静电荷，但应当注意到， 带有金属线的结构物很难制造。另一缺点是，以金属为主的织物易于 受损，特别是在使用期间会产生不期望的凹痕及折痕。另一方面，现 有技术的涂层设计耐用性不足，而且，涂层还会降低开放网眼结构的 渗透性。
所以，本发明的主要目的是提供一种纱线，其适合于在工 业织物中使用并防止出现上述问题，工业织物诸如适合于例如在气流 成网、熔喷、纺粘生产中使用的工程织物、以及造纸过程中使用的干 燥织物、以及需要或期望静电耗散的其他工业织物。本发明的另一目的是提供静电耗散纱线，其适合于在诸如 油井线缆、大功率输电线等电力电缆的建设中用作接地介质，以防止 在电缆建设期间电荷累积，否则这种电荷累积有可能放电而导致设备 损坏、人员严重伤害和/或死亡。本发明的又一目的是提供静电耗散纱线，其适合于在由各 种热塑性单丝构成的编织套管的构造中使用，以在高压领域、在航空 航天应用方面如飞行器控制、照明及娱乐、以及机动车应用方面，对 多用途电线束提供保护、接地和电磁干扰(EMI)屏蔽。本发明的又一目的是，提供静电耗散纱线，其适合于在室 内清洁应用方面所用的针织和/或织造织物中使用。本发明提供此目的和其他目的及优点。基于此，本发明涉 及一种在织物结构中使用的耐用的高电导率聚合物单丝或捻合单丝 纱线。有利的是，本发明涉及使用含有特定导电材料的涂层或膜层的 功能性单丝或捻合单丝，导电材料包括金属颗粒和粘合料。在一种实 施例中，单丝包括一个或多个纵向凹槽，涂层或膜层主要位于凹槽中。在纱线或单丝磨损时，导电材料保持在凹槽中并免遭磨损。结果，该织物具备了此前仅可由以金属为主的织物提供的静电耗散性能，同时 还具有与常规工业织物相当的物理性能和热性能。因此，本发明的织6物结构克服了与金属织物设计相关的凹痕及折痕，并且能够提供理想 的静电耗散。然而，静电耗散量，其取决于涂层厚度、所使用的涂层 材料的电导率等级、结构内(表面、内部等)的涂层的面积、单丝网 格的间隔、以及其他几个因素，这些在本发明中都予以考虑。

根据下文结合附图进行的详细描述，本发明的这些以及其它的 目的和优点将更为明了，其中
图1是根据本发明教导的单丝的横截面图2是根据本发明一个方面的织物的平面图3a是根据本发明一个方面的单丝的横截面图3b是根据本发明一个方面的单丝的横截面图；以及
图4是压模涂覆方法(die coating application method)的概略图。

织物。织物结构可以包括织造、机器方向(MD)或机器横向(CD)
纱线阵列、针织物、螺旋连接组件、薄膜或膜状结构、挤出网、以及 上述结构材料构成的螺旋缠绕条带。应当注意到，这些工业织物相对 较大，而且经常遭遇严酷环境。这些织物可以由单丝、捻合单丝、复 丝或捻合复丝合成纱线构成，并且可以是单层、多层、多层织造或叠 层。现在更具体地参照附图，如图1 (横截面图)所示，本发 明提供的织物由含有导电材料12的功能性单丝或纱线10构成。因此， 鉴于导电材料自身强度不足而难以形成为承载负荷的单丝10，本发 明的优选实施例将这些导电材料12主要结合在沿单丝10的纵向长度 的凹槽14中。有益的是，由这样的单丝IO构成的织物，具有此前仅 可由金属织物才具有的静电耗散性能，同时又具有与常规工业织物相 当的物理性能。此外，带有这些单丝10的织物可避免出现之前金属 丝织物易产生的凹痕及折痕。特别地，本发明在粘合料中加入导电材料12。所用材料 优选为导电墨水(ink)或粘合剂，这些可从俄亥俄州43015特拉华 市Johnson Drive路132号的Engineered Conductive Materials、 LLC、 或Engineered Material System有限公司购买。该公司提供许多种导电 墨水及粘合剂。特别有用的一种是使用银粒和粘合料制成的导电墨 水。优选具有标号CI-1020的产品。带有其他金属颗粒如铜、镍、锌 或它们的组合的其他导电墨水也适用于本目的。粘合料可以是环氧树 脂、丙烯酸树脂、偏二氯乙烯、它们的共聚物或其他任何一种适用于 本目的的粘合料。导电材料12装填于凹槽14内，但无需将凹槽14填满。 然而，导电材料12需要在凹槽14中沿纵向连续构成，以使其有效。 图3a图示优选实施例的扫描电子显微镜(SEM)图像，其中将导电 材料12以涂层或膜层形式施加于单丝10。该技术包括例如蘸涂或浸 泡涂覆、喷涂(spraying)、喷射(jetting)或其它适用于本目的的方法。 例如，如图4所示，可以使用压模涂覆方法(die coating application method),其中在涂层压模(coating die)内周与单丝外周大致相同的情况下，可以控制导电材料12和粘合料的用量，从而在单丝的表面
上尤其在凹槽区域中建立膜层。图4特别示出在此工艺中涂覆导电涂 层的示例，其中来自供给巻轴18的未涂覆的单丝经过涂层压模 (coating die) 16，同时将来自导电涂层室22的导电材料12的涂层 施加于单丝上。由涂层压模16的尺寸控制用量，而单丝10上的涂层 则使用可控的加热垫24进行干燥，该加热垫24设置于干燥室内，使 用热风鼓风机26进行加热。随后将单丝IO巻绕在输出组件(图中未 示出)上。应当注意到，基本为圆形的有槽单丝是优选的，但也可设 想使用其他形状，诸如扁平(亦即矩形)、多边形或其它非圆形。然 而，这些当中优选的是，成形的单丝带有一个或多个凹槽，以使涂层 位于凹槽内。在有槽单丝中，带有粘合料的导电材料均匀地涂覆凹槽 14，这样在凹槽14中提供了导电涂层或膜层的连续通道。图l中示 出的三个凹槽仅仅用于说明，也可以使用一个或多个凹槽。应当注意到，在染料施加过程中，将压模大小调整为单丝 的尺寸。这样带来的益处是由于只需要较少量的材料，所以只需较 低的涂层重量和较低的成本。由于导电材料位于可能出现磨损的纤维 丝的磨损面之下，因此使凹槽14具有保护导电材料12的增加的功能。
在其他应用中，涂层可以位于外表面上。结果是，由稳定结合的、耐挠曲的、薄层、低成本且受保 护的导电涂层构成的单丝，具有与金属纱线相当的电导率。根据所 需最终用途，该单丝可以作为单股使用，或者可以使其捻合或缠绕 以形成捻合单丝结构。图2示出根据本发明的一个实施例在横机器 方向具有单丝10的织物20。应当注意到，在织物中结合这些单丝，不需要使构成织物 的所有纱线具有这些单丝，而只是部分纱线具有这些单丝。对于不 同应用，为了耗散静电，可以将它们用在机器方向和/或横机器方向 以及任意一种编织图案中。在图3b的SEM图像中横截面方式示出的实施例，示出了 使用导电材料12涂覆带有凹槽的单丝10。有利的是，这样提高了单丝的电导率，同时保持了单丝的物理特性和功能特性。导电材料 12沿单丝外周且至少在凹槽的周边之内结合于单丝的表面。即使在 单丝IO磨损时，这种有槽纱线的布置方式也能够起到保护导电材料
12的作用，同时也能够遮蔽并保护导电材料12。如果涂层的耐磨性 比单丝自身的耐磨性低，则导电材料12所处的这种保护位置减少了 电导率随时间的流失。应当注意到，单丝可以由任何一种适用于本目的的材料制 成，包括聚合物诸如聚酯或聚酰胺或本领域技术人员周知的其他材 料。还应当注意到，具有接近或相当于金属纱线的电导率的导电材 料可以反复挠曲，同时保持所需的电导率(静电耗散)，并且具有 对聚合物的良好的附着力，这些聚合物为诸如聚酯、尼龙、聚苯硫 醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)等。因此，通过本发明可实现其目的及优点，虽然本文详细披 露描述了优选实施例，但本发明的范围和目的并不受限于此；本发 明范围应由所附权利要求限定。


本发明公开了一种导电单丝和具有导电单丝的静电耗散织物，其中单丝包括导电材料和粘合料，并具有静电耗散性能。