用于由弹性材料制成的物品的、优选用于车辆充气轮胎的加强层以及车辆充气轮胎的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于由弹性材料制成的物品的、优选用于车辆轮胎的用涂有橡胶 的加强层，其中该加强层包括多个平行且相互间隔开而设置的强度构件，其中每个强度构 件由至少一种加捻的粘胶复丝纱线组成。本发明进一步涉及一种包含这种加强层的车辆充 气轮胎。
【背景技术】
[0002] 用于由弹性材料制成的物品（例如像工业橡胶产品和车辆（充气）轮胎）的加强 层具有极度的重要性并且对于本领域技术人员是熟知的。这些加强层具有多个加强线形元 件，即，所谓的强度构件。这些强度构件完全嵌入至弹性材料中。这些加强层的强度构件具 有例如编织物的形式或压延的、连续缠绕的强度构件的形式。
[0003] 使具有合适尺寸和构型的涂有橡胶的加强层与另外的构件结合以形成一种工业 橡胶产品或车辆充气轮胎。这些涂有橡胶的加强层对相应产品进行加强。
[0004] 纤维素是世界范围最常见且最重要的、天然的、可再生的并且因此对环境无害的 聚合物。纤维素纤维、单丝和复丝能够以多种途径并以不同的形式而获得，这些同样对于本 领域技术人员是已知并且熟悉的。最常用的方法是所谓的再生纤维素的方法，其中首先将 纤维素转化为可溶不稳定的衍生物或易于皂化的衍生物并且使其溶解。作为可溶衍生物 (纤维素可从其再生）而熟知的实例包括纤维素乙酸酯、纤维素甲酸酯和纤维素碳酸酯。在 最重要的方法（粘胶法）中，该不稳定的衍生物是一种黄原酸纤维素，并且使用该粘胶法制 成的纱线被称为粘胶纱或人造纱。在该粘胶法中，将溶液通过喷丝头模头泵送，在一种凝固 浴中再生为粘胶单丝，在一个或多个后处理步骤中这些粘胶单丝被洗涤并且上胶（并且视 需要功能性地涂层）并且最终或者在连续单丝包上卷起来或被加工成短切纤维。
[0005] 根据前序部分的加强层是例如从US 2010 015 43 77 Al已知的。这种加强层的 强度构件具有444dtex至10 OOOdtex之间细度的Lyocell复丝纱线。在一种具体的实例 中给出具有约1670dtex的细度和约53cN/tex的抗拉强度的复丝纱线。
[0006] EP 0 908 329 Bl披露了一种加强层，该加强层具有由PET或PEN的合成复丝纱线 构成的织物帘线（Textil-Korde)。由于这些织物帘线的构造和所使用的纱线的线密度，这 些织物帘线是相对细的，因此该涂有橡胶的加强层的层厚度是相对低的。这具有以下优点： 一方面，为了给这些强度构件涂上橡胶，而需要使用更少的橡胶材料，这导致材料上的成本 节省。另一方面，在产品中的（例如在车辆轮胎中的）薄的用涂有橡胶的加强层的优点在于 减少了轮胎的重量并且还因此引起较低的滞后，这在该轮胎的滚动阻力上具有正面效应。
[0007] 具有低纱线线密度的高强度纤维素复丝纱线同样是已知的。例如从一种甲醛改 性的粘胶法中由纤维素甲酸酯而获得的、具有低的总线密度的超高强度的纱线是已知的并 且。在专利US 6, 261，689中这样描述了纤维素甲酸酯纤维，即，这些纤维素甲酸酯纤维根 据在EN ISO 20139(目前：DIN EN ISO 139)中定义的标准大气压，在（20±2)°C的温度和 (65±2) %的相对湿度下得到一定湿度并且具有460dtex的总线密度和76cN/tex的强度。
[0008] 专利US 3, 388, 117描述了一种利用甲醛改性的粘胶法，由此来生产粘胶复丝 纱线，该粘胶复丝纱线由500根单独的单丝组成并且具有485dtex的总线密度。在20°C 和65%相对湿度下调节之后，测得了 78cN/tex的强度，其中所述的强度不是在该复丝纱 线上测定的，而是在从该复丝取出的、未提及数目的单独单丝上测定的。因为已知的是在 一种复丝纱线上测量的强度要比在从该复丝纱线取出的一定数量的单独单丝上测量的强 度显著更低，在US 3, 388, 117中描述的复丝纱线的韧度显著地小于78cN/teX。对此而言 的一个原因在于，20mm至50mm的较低的常用标距而不是在复丝纱线的情况下的250mm至 500mm的标距。进一步已知的是，在凝固浴中甲醛的使用极大地提高了粘胶纤维的强度，从 而在US 3, 388, 117中所描述的不用甲醛的方法导致显著低于78cN/tex的强度。由作者 A. Kh. Khakimova、N. B. Sokolova 和 N. S. Nikolaeva 在"纤维化学（Fiber Chemistry) " ISSN 157-8493, ZDB-ID 2037141X第1卷，（6. 1971)，第631-33页中描述了通过甲醛的使用而对 强度的提高的影响。所述的这些作者进一步描述到，甲醛的使用导致甲醛与该粘胶的分解 产物所产生的不可溶的反应产物。这些不可溶的反应产物导致在纺丝浴回路中的问题。此 外，通过甲醛的使用对制造人员的健康也具有不利后果。使用甲醛生产的这种上述的粘胶 复丝纱线的结晶度是45%。
[0009] 专利GB 685,631描述人造纱，即，粘胶复丝纱线，该粘胶复丝纱线由100根单 独的单丝组成并且具有IOOden(IlOdt ex)的低的总线密度，但是具有的调节的强度仅 仅是2. 3g/den (20. 4cN/tex)并且具有的在烘干状态的韧度是2. 9g/den (25. 6cN/tex)。 GB685,631在另一个实例中公开了多种纱线，这些纱线具有400den(440dtex)的纱线线密 度（具有260根单丝）以及在调节的粘胶复丝纱线下为4. lg/den(36.2cN/tex)的、并且在 烘干的粘胶复丝纱线下为5. 3g/den(46. 8cN/tex)的适当强度。
[0010] 鉴于环境保护方面，人们努力尝试在工业橡胶产品和车辆（充气）轮胎中使用天 然的、可再生的并且以对环境保护的方式而处理的原料，并且还尝试提供用于上述产品的 相应的加强层。此外，这些加强层还应该减少具有这些加强层的车辆充气轮胎的滚动阻力。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的因此是提供用于由弹性材料制成的物品的加强层，该加强层相对薄 并且以一种对环境无害的方式构造并且进行处理。此类加强层的物理特性应该是在对于工 业橡胶产品或车辆充气轮胎中应用而言的最佳范围内。
[0012] 本发明的目的进一步在于提供一种以对环境无害的方式构造的、并且具有相对低 的滚动阻力的车辆充气轮胎。
[0013] 这些目的就加强层而言这样达到，即，使该粘胶复丝纱线具有在从15%至40% 的范围内的结晶度并且在根据DIN EN ISO 139-1:2005的标准大气压中调节之后具有在 ^ 150dtex至〈llOOdtex范围内的纱线线密度以及^ 45cN/tex至< 55cN/tex的强度。
[0014] 得到相对薄的加强层，该加强层的强度构件具有以一种对环境无害的方式处理 的粘胶复丝纱线。迄今在轮胎中的涂有橡胶的加强层中必须使用到相对厚的、具有高的 纱线线密度的、由粘胶复丝纱线或人造丝复丝纱线组成的强度构件，以便获得对于此应用 所必需的强度。对于本领域技术人员来说，仅由以下事实而示出本发明的粘胶复丝纱线 是多么令人吃惊的：甚至连诸位发明人也不能解释，为什么本发明的粘胶复丝纱线通过在 彡150dtex至〈llOOdtex范围内的纱线线密度与在从15%至40%范围内的结晶度的特性 结合，而具有在该粘胶复丝纱线上所测量的彡45cN/te X至< 55cN/tex的强度。该复丝纱 线的每一根单丝优选地具有一个圆形截面或颗粒状截面。一种上述的具有强度构件的加强 层特别适合用于工业橡胶产品，尤其车辆（充气）轮胎中。本发明的对环境无害的加强层 特别在致断力、抗拉强度、弹性模量、抗疲劳性和断裂伸长率方面满足特别在车辆轮胎中应 用的要求。
[0015] 在本发明的范围内，术语"调节的（konditioniert) "应理解为是指本发明的粘胶 复丝纱线在上述标准大气压中存储直到该纱线已经达到其与该标准大气压相应的13±1 重量％的平衡含水率并且因此使其重量不再发生改变。为此，需要在上述标准大气压中的 ^ 16h的调节时间。
[0016] 本发明的粘胶复丝纱线的纺织数据，即，纱线线密度、致断力、抗拉强度和断裂伸 长率，根据DIN EN ISO 2062:2009在以上描述的调节的状态中，在以下条件下进行测量：
[0017] ?具有气动夹具的 CRE 拉伸试验机[CRE :constant rate of specimen extension =konstante Pruefkoerperverformungsgeschwindigkeit],
[0018] ?具有 100t/m(t/m = turns/meter = Drehungen pro Meter)初始捻度的复丝纱 线的测试，
[0019] ?样品的标距：500mm
[0020] ?拉伸速度（横梁移动速度）：500mm/min (100% /min