[发明专利]一种用于轮胎的复合帘线

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于轮胎的复合帘线，特别涉及一种包括芳香族聚酰胺纤维、聚酰胺纤维和Lyocell纤维的复合帘线。

背景技术

随着轮胎向子午化、 高速化和环保化方向发展，轮胎工业对骨架材料提出了更高的性能要求。目前，用作轮胎帘子线的材料主要有由传统粘胶工艺生产的芳香族聚酰胺纤维、锦纶、人造丝纤维、聚酯纤维、玻璃纤维及钢丝等。随着汽车技术的发展以及高速行驶的需要，对帘子线性能的要求也越来越高，因此需寻找一种新型的帘子线，以满足汽车技术发展的需要。纯芳香族聚酰胺帘线具有高强度、高模量、耐热性和良好的尺寸稳定性，且能减轻轮胎的质量，降低滚动阻力，使得轮胎在牵引能力、制动性能、乘用性能等都比传统帘线有较大幅度的提升，但由于芳香族聚酰胺帘线价格昂贵、抗疲劳弯曲性能差、不易和橡胶粘合等缺陷，限制了其在轮胎工业中的广泛应用。

聚酰胺纤维具有强度高、相对密度小、弹性好、吸湿率低、耐高冲击强度、耐曲挠性等优点，除此以外，聚酰胺纤维的耐疲劳性能也优于其他纤维。尽管如此，采用聚酰胺纤维制备的帘线例如尼龙66帘线也有一些缺点，如热稳定性不好、干热收缩率较高、易发生蠕变现象、轮胎使用后期膨胀较大等，且由于尼龙纤维具有低模量，并不适合用于高速行驶的赛车以及需要很好的路面行车质量的轿车的轮胎，容易发生平点等现象。

人造丝轮胎帘子线的最大优点是具有耐热性和形态稳定性，即使在高温下也能保持弹性系数。因此，由于其如此低的收缩率和出色的形态稳定性，其主要被用作轿车等高速行驶的子午线轮胎。特别是由纤维素构成的人造纤维中的溶剂法纤维素纤维，不仅热收缩低，强度和模量高，形态稳定性出色，而且水分率也低，具有即使在湿润时强力保持率与模量保持率也高达80％以上的特征。用N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO) 溶剂法制造纤维素纤维，溶剂能够全部回收并再利用，因而是无公害的工艺，并且制造的纤维等具有较高的机械强度。国际人造纤维和合成纤维标准化局（BISFA）为有机溶剂纺丝法制得的纤维素纤维署名为Lyocell纤维。但是溶剂法纤维素纤维具有耐疲劳性差的缺点。

为了能结合芳香族聚酰胺纤维和尼龙纤维（又名锦纶）的优点，芳香族聚酰胺/尼龙复合帘线被大量研究。例如，CN103498231A公开的一种航空轮胎用芳纶/锦纶复合帘线的制造方法， WO2014/104680A1公开了一种通过控制芳香族聚酰胺和尼龙混纺帘线制备过程中的捻度，改变混纺帘线的结构，来提高混纺帘线的性能的方法，但仍无法完全满足轮胎帘子线应具有的各种功能。

另外，现有技术中为了增强帘线与橡胶的粘合性，必须进一步对帘线进行浸胶处理，将帘线浸渍一层胶乳，才能达到轮胎生产中的质量要求。 然而，由于合成纤维表面都较为光滑，附胶量少，容易导致界面脱粘失效现象出现。

发明内容

本发明旨在克服上述存在的问题，提供一种既能提高帘线的物理性能，又能使帘线与橡胶有足够粘合强度，保证轮胎质量的轮胎骨架材料。  

本发明是通过以下技术方案来实现的： 一种用于轮胎的复合帘线，由芯纱以及围绕芯纱外表面的包覆纱组成，其特征在于，所述芯纱由芳香族聚酰胺纤维构成，所述包覆纱由聚酰胺纤维和Lyocell纤维构成。

本申请所述聚酰胺纤维与Lyocell纤维的重量比为70:30~90:10。

本申请所述芯纱与围绕芯纱外表面的包覆纱的重量比为5:5~6:5。

本申请所述芳香族聚酰胺纤维的断裂强度为24.8g/d以上，例如断裂强度为24.8g/d~27.1g/d；断裂伸长率为3%以上，例如断裂伸长率为3%~4.5%。

本申请所述芳香族聚酰胺纤维，优选为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维。

本申请所述聚酰胺纤维的断裂强度为10.2g/d以上，例如断裂强度为10.2g/d~10.7g/d；断裂伸长率为15%以上，例如断裂伸长率为15%~24%。

本申请所述聚酰胺纤维，优选为采用玻璃纤维改性后的聚酰胺纤维。

本申请所述聚酰胺纤维，优选为尼龙66纤维。

本申请所述聚酰胺纤维可以采用如下方法制备：将包括玻璃纤维，聚酰胺树脂和偶联剂的组分按照配比在高速混合机中混合均匀，其中玻璃纤维10~20重量份，聚酰胺树脂100~120重量份，偶联剂0.5~2重量份，在双螺杆挤出机中进行熔融共混并造粒，将所制备的粒料经熔融纺丝得到改性的聚酰胺纤维。所述偶联剂优选为N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。

在聚酰胺纤维的制备过程中，可以使用所属聚酰胺熔融共混造粒以及粒料熔融纺丝技术领域中的现有技术条件。