一种作为胎体增强物的新型双弹性芳族聚酰胺轮胎帘线的制作方法

发明领域

本发明涉及一种新型的两股或更多股芳族聚酰胺轮胎帘线增强物，其不仅在帘线表面上而且在其股之间包含粘合剂浸渍。这种新型的股间浸渍渗透的双弹性轮胎帘线在用作充气子午线和斜交轮胎中的胎体增强物(主体帘布层(bodyply))时改进高速耐久性并消除接地点扁平化(flatspotting)。

相关技术描述

众所周知，常规的织物轮胎增强物是具有封闭股线的两股或三股帘线，这表示每单独股具有彼此接触的界面。这种织物帘线例如可以是在充气子午线和斜交轮胎中的人造丝、聚酯、尼龙和芳族聚酰胺/尼龙混合帘线。

包括高模量芳族聚酰胺和低模量尼龙纱线的具有双弹性拉伸性能的芳族聚酰胺/尼龙混合帘线，与具有可比的结构参数如总分特和捻系数的芳族聚酰胺帘线相比，具有改进的抗弯曲疲劳性。低模量尼龙的缓冲作用(帘线层之间的磨损较小)改进芳族聚酰胺/尼龙混合帘线的耐疲劳性。

美国专利号4,155,394描述了一种适用于轮胎增强物的复合(混合)帘线，其包括多股纱线，所述纱线选择性地以一定方式缆接，在施加纵向应力时，在缆的初始伸长时，主要荷重股线是聚酯或尼龙纱线，且使得在缆明显伸长后，主要荷重纱线是芳族聚酰胺纱线。本发明进一步涉及充气轮胎，工业带或软管，其具有包含这种帘线的织物作为增强构件的壳体。

美国专利号7,484,545描述了具有高模量芳族聚酰胺和低模量尼龙的重分特混合帘线，作为子午线飞机轮胎中的胎体和胎冠增强物。这种混合帘线的断裂强度高于1050n，且断裂伸长率值高于12%且低于20%。

美国专利号2014/0360648描述了一种胎体帘线，所述胎体帘线由围绕单一聚酯第二纱线螺旋加捻的单一芳族聚酰胺第一纱线组成。第一纱线和第二纱线具有不同的弹性模量。第一纱线的模量大于第二条纱线的模量。

发明概述

本发明涉及由具有双弹性拉伸性能的芳族聚酰胺纱线制成的两股或更多股帘线增强物。即，初始模量低且在初始伸长后模量高。为了防止过度的模量和断裂强度损失，已经避免了高水平的帘线加捻。

将所述芳族聚酰胺帘线的线性拉伸行为转化为双弹性特性的产生原理基于打开帘线股并在其中插入rfl粘合剂。在其打开的股线之间具有rfl的芳族聚酰胺帘线在张力下表现出双弹性拉伸行为。

定义：

帘线：通过将两根或更多根合股的纱线加捻在一起形成的产品

帘线股：在帘线内的合股的单根纱线。

分特：10.000米长的纱线的以克表示的重量。

接地点扁平化：具有低tg和高热收缩力(shrikforce)的轮胎中的帘线在接地点(footprint)经受收缩。当在这个位置冷却时，帘线保持接地点扁平化直到它在使用时再次达到其tg。

原帘线(greigecord)：浸渍和热定型前的加捻帘线

热定型：通过水分或加热赋予纱线、帘线或织物尺寸稳定性和耐热性的过程。

热定型帘线：暴露于高温的帘线(例如在张力下120℃至260℃)

线密度：每单位长度的重量，单位为g/分特或g/d(旦尼尔)

间距：多股加捻帘线内股与股相互之间的距离

1.0%伸长率下的tase：1.0%伸长率下的应力，cn/分特

韧性：断裂力(n)除以线密度(分特)

tg：聚合物的玻璃化转变点

总标称帘线分特：标称纱线线密度的和(对于1670x2帘线为3340分特)

捻度：每米纱线或帘线绕其轴的转数(转数(t)/米(m)或tpm)

超高模量纱线：拉伸模量高于100gpa

附图简述

图1和2分别是常规(现有技术)的两股和三股芳族聚酰胺帘线的横截面图。

图3是常规(现有技术)的两股混合帘线的横截面图，其中，

a是芳族聚酰胺股线(纱线)，b是尼龙股线(纱线)。

图4是常规(现有技术)的三股混合帘线的横截面图，其中，

a是芳族聚酰胺股线(纱线)，b是尼龙股线(纱线)。

图5和6分别是常规(现有技术)的两股和三股尼龙帘线的横截面图。

图7描述了对于两股和三股芳族聚酰胺帘线而言帘线横截面的打开和随后的在帘线股之间的浸渍渗透，其中

a是封闭股线形式的两股和三股芳族聚酰胺帘线的横截面图，

b是打开股线形式的两股和三股芳族聚酰胺帘线的横截面图，

c是根据本发明的浸渍渗透形式的两股和三股芳族聚酰胺帘线的横截面图，

d是粘合剂浸渍(rfl)，填充股线之间的开口并覆盖帘线表面。

图8a是常规的两股芳族聚酰胺帘线的侧视图和横截面图。

图8b是根据本发明的打开形式的两股芳族聚酰胺帘线(在浸渍步骤之前)的侧视图和横截面图。

图9a是常规的三股芳族聚酰胺帘线的侧视图和横截面图。

图9b是根据本发明的打开形式的三股芳族聚酰胺帘线(浸渍步骤之前)的侧视图和横截面图。

图10a，10b，10c和10d是帘线股的封闭和打开形式的横截面图。d是帘线直径，s是帘线股之间的间距(开口)。

图11是芳族聚酰胺帘线的负荷-伸长率曲线，其中，

1是1670分特/3浸渍的芳族聚酰胺帘线，捻向z/s，捻度320/320tpm(现有技术)，具有线性拉伸特性，

2是1670分特/3芳族聚酰胺帘线，捻向z/s，320/280tpm(沿z方向40tpm退捻)并浸渍，具有根据本发明的双弹性拉伸特性。

发明详述

具有超高模量和高强度的芳族聚酰胺是尺寸非常稳定的材料。由于其高度结晶的微观结构，当暴露到高温时不显示任何显著的热收缩。以两股或三股帘线的加捻形式，其可用作轮胎和机械橡胶制品如v形带的增强物(图1和图2)。

帘线加捻改进了芳族聚酰胺的抗弯曲和抗压缩疲劳性，但同时也降低了模量和强度。

芳族聚酰胺/尼龙混合帘线可用作子午线飞机轮胎和斜交卡车轮胎的胎体增强物，以减少股线和橡胶的数量(图3和4)。通过减少胎体层(股线)的数量，胎侧的总规格变得更薄和更柔性。另一方面，由于橡胶滞后较小，橡胶较少的轮胎在动态条件下变得更轻和更冷。

两股或三股尼龙6和6.6帘线(图5和6)是作为子午线飞机轮胎和斜交卡车轮胎的胎体的众所周知的增强物，但由于尼龙帘线的断裂强度(韧性)较低，有必要在这种轮胎中使用多个胎体层。这种胎体层之间的层间剪切应变导致热量积聚和温度升高，导致早期的股线分离和轮胎故障。

根据本发明，可以生产具有双弹性拉伸性能的不具有任何低模量组分股线(如尼龙)的两股或更多股芳族聚酰胺帘线(图7)。这种新型的双弹性芳族聚酰胺帘线可以用作子午线和斜交轮胎中的胎体增强物，其具有改进的高速耐久性且没有任何接地点扁平化。

根据本发明，双弹性芳族聚酰胺帘线的基本产生原理是打开帘线股并在股之间插入粘合剂。在其股之间含有高含量的粘合剂(如rfl)的芳族聚酰胺帘线在小的力的情况下变得可拉伸，且在该拉伸期间，芳族聚酰胺帘线股将压缩力施加到粘合剂材料(rfl)并挤压它。在这个挤压过程中，帘线用小的力伸长。在芳族聚酰胺帘线股彼此靠近后，芳族聚酰胺帘线抗伸长，再次成为超高模量帘线(图11)。

为了获得双弹性拉伸特性，可以用不同的方法打开芳族聚酰胺帘线股：

a-将两股或更多股原芳族聚酰胺帘线在120℃和260℃之间的温度下热定型，且在冷却后将它们以与帘线加捻相反的方向部分地退捻。在该退捻过程期间，帘线股被打开(图8a，8b，9a，9b，10a，10b，10c和10d)。将其股线打开的芳族聚酰胺帘线再次浸渍并热定型，且在该过程期间帘线股之间的空隙充满浸渍溶液，且帘线股的外表面也覆盖浸渍溶液。

b-将两股或更多股原芳族聚酰胺帘线在120℃和260℃之间的温度下浸渍和热定型，且在冷却后将它们以与帘线加捻相反的方向部分地退捻。在该退捻过程期间，帘线股被打开。将其股线打开的芳族聚酰胺帘线再次浸渍并热定型，且在该过程期间帘线股之间的空隙充满浸渍溶液，且帘线股的外表面也覆盖另外的浸渍溶液。

c-两股或更多股芳族聚酰胺帘线在浸渍过程期间经受轴向压缩，且股线打开的帘线在压缩下在打开的帘线股之间吸收浸渍溶液。在浸渍过程之后，将在股线之间具有渗透的浸渍溶液的芳族聚酰胺帘线干燥且在120℃和260℃之间热定型。

芳族聚酰胺帘线的拉伸双弹性特性可以随着图10b和10d中的股线打开程度、浸渍类型、股线之间的浸渍含量以及在高温下浸渍的固化程度(浸渍硬度)而改变。

根据本发明，根据astmd885-16测定，两股或更多股芳族聚酰胺帘线在1%伸长率下具有小于2.0cn/分特的tase值，且用粘合剂浸渍填充的帘线股之间的间距大于0.1xd且小于0.5xd。

高于2.0cn/分特的具有1.0%tase的芳族聚酰胺帘线不具有足够的可延长性和抗弯曲(挠曲)疲劳性。

优选地，s高于0.2xd且低于0.4xd。

根据本发明，浸渍帘线的浸渍吸液率(dippickup,dpu)高于10重量%且小于50重量%，优选高于15重量%且低于35重量%。

小于10%的dpu不能完全填充帘线股之间的开口，而高于50%的dpu导致帘线直径过大。

根据本发明，帘线的捻系数大于10,000且小于25,000，其基于下式确定：

捻系数=帘线捻度(tpm)×总标称帘线分特的平方根(1)

低于10,000捻系数的帘线在弯曲下的耐疲劳性不足，且捻系数高于25,000的帘线具有显著的模量降低。

根据本发明，总标称帘线线密度高于600分特且小于6000分特。

小于600分特的帘线效果不够好，而大于6000分特的帘线太厚。