[发明专利]复合轮胎帘线及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种包含多种具有不同物理性质的纱线的复合轮胎帘线及其制造方法。更具体地，本发明涉及一种可以容易地制造并具有更均一的物理性质以及改善的强度和耐疲劳性的复合轮胎帘线，以及制造该复合轮胎帘线的方法。

背景技术

轮胎帘线，特别是用粘合剂处理过的轮胎帘线，被称为“浸胶帘线”，广泛用作例如轮胎、传送带、V型带和软管等橡胶产品的增强材料和用于包括尼龙纤维、聚酯纤维和人造丝纤维等的轮胎帘线的材料。改善最终橡胶产品性能的基本方法之一是改善用作增强材料的轮胎帘线的物理性质。

改进的车辆性能和路况已经带来了逐渐提高的车辆行驶速度。因此，关于即使在高速行驶期间也能够保持轮胎的稳定性和耐久性的轮胎帘线，正进行着大量的研究。

轮胎帘线根据应用的部位和规则进行分类，被分为用于整体支撑轮胎的胎体、用于在高速行驶时承受负载的环带层和用于防止环带层变形的冠带层。近来，改进的高速公路路况已经引起车速提高，导致例如轮胎的环带层变形和行驶舒适性变差等等的问题。为此，用于防止环带层变形的冠带层的重要性增大。

冠带层目前所用的轮胎帘线的主要材料是尼龙和芳族聚酰胺。其中，尼龙与其它材料相比，由于低成本、优异的粘合性和优异的耐疲劳性而应用于大多数的轮胎。此外，尼龙具有有利于在高速行驶期间防止环带层变形的高抗压应力。然而，尼龙具有因低模量和随温度变化变形大引起平点(flat spots)的问题。

除上述尼龙之外，芳族聚酰胺用作另一种用于冠带层的材料，芳族聚酰胺由于非常高模量和在室温和高温下模量变化小而几乎没有轮胎在长时间停车时变形的平点现象，因而芳族聚酰胺通常用于本质上要求高质量的高质量轮胎。然而，芳族聚酰胺因为非常昂贵而不适用于一般用途的轮胎。此外，芳族聚酰胺具有的缺陷在于：由于高模量在轮胎模制中相对困难，以及由于低断裂伸长率导致低的耐疲劳性和耐久性。

为了解决尼龙和芳族聚酰胺的上述问题，已经开发了一种应用了尼龙和芳族聚酰胺两者的复合帘线。具体地，已经开发了一种具有用芳族聚酰胺初加捻纱(primarily twisted yarn)覆盖尼龙初加捻纱的结构(下文，称为“覆盖结构”)的复合帘线。

典型地，为了使芳族聚酰胺初加捻纱和尼龙初加捻纱同时断裂，与具有较低模量的尼龙长丝纱相比，具有较高模量的芳族聚酰胺长丝纱以更大的捻度进行初步加捻，且为了防止在二次加捻过程中初加捻纱之间的聚集，芳族聚酰胺长丝纱和尼龙长丝纱以不同的方向进行初步加捻。例如，芳族聚酰胺初加捻纱通过沿S-方向以高捻度对芳族聚酰胺长丝纱进行初步加捻而制得，尼龙初加捻纱通过沿Z-方向以低捻度对尼龙长丝纱进行初步加捻而制得，而具有覆盖结构的2-股纱通过沿S-方向以低捻度对上述芳族聚酰胺初加捻纱和尼龙初加捻纱进行二次加捻而制得。

上述具有覆盖结构的2-股纱具有低生产效率和高制造成本的缺点，这是因为其由采用环锭捻丝机的三步工艺而制备(即，第一步，对芳族聚酰胺长丝纱进行初步加捻以形成芳族聚酰胺初加捻纱；第二步，对尼龙长丝纱进行初步加捻以形成尼龙初加捻纱；以及第三步，对上述芳族聚酰胺初加捻纱和尼龙初加捻纱进行二次加捻)。

此外，在复合帘线的制造过程中存在物理性质偏差高和不良率提高的问题，这是因为用于覆盖尼龙初加捻纱的芳族聚酰胺初加捻纱通过与导轨或导辊摩擦而被拉曳，从而形成顶面，或者尼龙初加捻纱受压，因而在将具有覆盖结构的2-股纱浸渍在粘合剂溶液中之后的干燥和热处理过程中导致形状不一致。

另外，因为芳族聚酰胺长丝纱以比尼龙长丝纱更高的捻度进行初步加捻，以使尼龙和芳族聚酰胺之间物理性质的差别最小化，所以芳族聚酰胺长丝纱的强度大大地劣化且芳族聚酰胺的优点即高模量不能得到保证。结果，该具有覆盖结构的复合帘线如所预料的必然具有低强度，因而在高速行驶时具有非常高的轮胎变形的风险。

为了解决具有覆盖结构的复合帘线的上述缺点，登记在本申请人名下的韩国专利公开No.10-2014-0090307提出了一种具有并合结构(merge structure)的复合帘线，该复合帘线通过对已经在相同方向初步加捻过的尼龙初加捻纱和芳族聚酰胺初加捻纱以与该初步加捻方向相反的方向进行二次加捻而制得，其中进行二次加捻使得尼龙初加捻纱和芳族聚酰胺初加捻纱具有相同的结构。

然而，对于具有并合结构的复合帘线，在轮胎反复受拉和受压时应力剧烈地施加到芳族聚酰胺初加捻纱上，因而不可避免地导致轮胎帘线低的耐疲劳性，并不利地导致不可能在长期高速行驶过程中确保轮胎的安全性。

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