專利名稱：芳族聚酰胺輪胎簾線及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種芳族聚酰胺輪胎簾線及其制造方法，更具體地，涉及一種在初始 模量變化率、拉伸應(yīng)變、初始模量和強(qiáng)度保留率方面性能優(yōu)異的芳族聚酰胺輪胎簾線及其 制造方法。因此，如果將本發(fā)明的芳族聚酰胺輪胎簾線用作輪胎強(qiáng)化材料，則即使在長時(shí)間 高速行駛時(shí)也可以將特性下降減小至最低。
背景技術(shù)：
輪胎簾線，尤其是經(jīng)過粘合劑處理的輪胎簾線，通常被用作充氣輪胎的強(qiáng)化材 料。輪胎簾線可以由尼龍纖維、聚酯纖維或纖維素基改性天然纖維(cellulose-based modified natural fiber)制成。提高最終獲得的橡膠產(chǎn)品的性能的方法是為了提高被用 作強(qiáng)化材料的輪胎簾線的特性。一般而言，具有優(yōu)異伸長率和強(qiáng)度的尼龍纖維可以用作強(qiáng)化材料，所述強(qiáng)化材料 用于施加有高負(fù)載的大型卡車以及在表面粗糙的公路(例如，未鋪砌的公路)上行駛的車 輛的輪胎。然而，由于尼龍纖維模量低，因此尼龍纖維不適于高速駕駛的賽車以及需要平穩(wěn) 且舒適地乘坐的車輛。與尼龍纖維相比，聚酯纖維具有優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性和價(jià)格競(jìng)爭力。在這方面，更多 的聚酯纖維已被越來越多地用于輪胎簾線領(lǐng)域。然而，由于低耐熱性和與橡膠的黏合度下 降，因此聚酯纖維不適用于高速行駛的汽車。諸如人造絲纖維的纖維素基改性天然纖維具有極好的強(qiáng)度保留率和尺寸穩(wěn)定性。 然而，纖維素基改性天然纖維的強(qiáng)度會(huì)因水分而下降。因此，在利用纖維素基改性天然纖維 制造輪胎的方法中，需要復(fù)雜的過程來防止產(chǎn)生水分。同時(shí)，需要用于重型設(shè)備車輛、賽車、飛機(jī)以及農(nóng)用運(yùn)輸車的輪胎強(qiáng)化纖維簾線的 強(qiáng)度和模量高于聚酯或尼龍纖維的強(qiáng)度和模量?？梢蕴峁└邚?qiáng)度和模量的纖維是芳族聚酰胺纖維，S卩，一種聚芳酰胺纖維。然而，芳族聚酰胺纖維具有高模量和低伸長率。因此，如果在高負(fù)載和壓力的環(huán)境 下反復(fù)地使用芳族聚酰胺纖維制備的輪胎簾線疲勞(fatigue)，那么，由于芳族聚酰胺纖維 的低抗疲勞性，用芳族聚酰胺纖維制備的輪胎簾線會(huì)存在下述問題。當(dāng)車輛高速行駛時(shí)，車輛輪胎的溫度升高。尤其是，由于在車輛高速行駛期間輪胎 保持高溫高壓，因此輪胎強(qiáng)化纖維簾線暴露在高溫和高壓的環(huán)境中。在這種情況下，如果纖 維簾線的抗疲勞性低，那么簾線的性能，尤其是行駛性能，會(huì)因簾線強(qiáng)度的下降而降低。更 嚴(yán)重地，輪胎會(huì)在行駛期間爆炸。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題因此，考慮到上述問題而提出本發(fā)明，并且本發(fā)明的一個(gè)方面提供芳族聚酰胺輪 胎簾線及其制造方法，其能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)問題。
本發(fā)明的另一方面提供一種芳族聚酰胺輪胎簾線，在長時(shí)間處于高溫高壓的環(huán)境 中時(shí)，其特性的下降減至最小，由此保證優(yōu)異的行駛性能。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目的和特征將在下面的說明中部分地給出，并且對(duì)于本領(lǐng)域 普通技術(shù)人員來說，部分地通過查閱下文或從實(shí)踐本發(fā)明來了解而變得顯而易見。通過在 書面說明書和本文的權(quán)利要求以及附圖中所具體指出的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)和獲得本發(fā)明的目 的和其它優(yōu)點(diǎn)。技術(shù)方案為了達(dá)到這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)并與本發(fā)明的目的相一致，如在本文中具體和概括 描述的，提供芳族聚酰胺輪胎簾線，包括芳族聚酰胺復(fù)絲，其中芳族聚酰胺輪胎簾線的初 始模量變化率由下面的算式1定義，并且當(dāng)芳族聚酰胺輪胎簾線在被施加以對(duì)應(yīng)于斷裂強(qiáng) 度的10%的負(fù)載的情況下、在120°C下被反復(fù)拉伸10次之后，初始模量變化率不大于5%，[算式1]初始模量變化率(%) = [(M1-M2)/M1] XlOO其中，“Ml”是在反復(fù)拉伸試驗(yàn)之前的初始模量值(g/d)，“M2”是在反復(fù)拉伸試驗(yàn) 之后的初始模量值(g/d)。此時(shí)，芳族聚酰胺輪胎簾線的初始模量變化率由上述算式1定義，并且當(dāng)芳族聚 酰胺輪胎簾線在被施加以對(duì)應(yīng)于斷裂強(qiáng)度的10%的負(fù)載的情況下、在150°C下被反復(fù)拉伸 10次之后，初始模量變化率不大于5%。此外，芳族聚酰胺輪胎簾線的強(qiáng)度保留率(retention rate)由下述算式2定義， 并且當(dāng)芳族聚酰胺輪胎簾線在被施加以對(duì)應(yīng)于斷裂強(qiáng)度的10%的負(fù)載的情況下、在120°C 下被反復(fù)拉伸10次之后，強(qiáng)度保留率不小于95%，[算式2]強(qiáng)度保留率(％) = (S2/S1) XlOO其中，“Si”是在反復(fù)拉伸試驗(yàn)之前的強(qiáng)度值(g/d)，“S2”是在反復(fù)拉伸試驗(yàn)之后 的強(qiáng)度值(g/d)。此時(shí)，芳族聚酰胺輪胎簾線的強(qiáng)度保留率由下述算式2定義，并且當(dāng)芳族聚酰胺 輪胎簾線在被施加以對(duì)應(yīng)于斷裂強(qiáng)度的10%的負(fù)載的情況下、在150°C下被反復(fù)拉伸10次 之后，強(qiáng)度保留率不小于90%，[算式2]強(qiáng)度保留率(％) = (S2/S1) XlOO其中，“Si”是在反復(fù)拉伸試驗(yàn)之前的強(qiáng)度值(g/d)，“S2”是在反復(fù)拉伸試驗(yàn)之后 的強(qiáng)度值(g/d)。此外，芳族聚酰胺輪胎簾線的拉伸應(yīng)變由下述算式3定義，并且當(dāng)芳族聚酰胺輪 胎簾線在被施加以對(duì)應(yīng)于斷裂強(qiáng)度的20%的負(fù)載的情況下、處于在30°C 100下小時(shí)之后， 拉伸應(yīng)變?cè)?.01 0.3%以內(nèi)，[算式3]拉伸應(yīng)變(%) = [(Ll-LO)/L0] XlOO其中，“L0”是芳族聚酰胺輪胎簾線在被施加負(fù)載之前的長度，“Li”是芳族聚酰胺 輪胎簾線在被施加以對(duì)應(yīng)于斷裂強(qiáng)度的20%的負(fù)載的情況下、處于在30°C下100小時(shí)之后，芳族聚酰胺輪胎簾線的長度。此時(shí)，芳族聚酰胺輪胎簾線的拉伸應(yīng)變由下述算式3定義，并且當(dāng)芳族聚酰胺輪 胎簾線在被施加以對(duì)應(yīng)于斷裂強(qiáng)度的20%的負(fù)載的情況下、處于在120°C下100小時(shí)之后， 拉伸應(yīng)變?cè)?.3 1.0%以內(nèi)。[算式3]拉伸應(yīng)變(%) = [(Ll-LO)/L0] XlOO其中，“L0”是芳族聚酰胺輪胎簾線在被施加負(fù)載之前的長度，“Li”是芳族聚酰胺 輪胎簾線在被施加以對(duì)應(yīng)于斷裂強(qiáng)度的20%的負(fù)載的情況下、處于在120°C下100小時(shí)之 后，芳族聚酰胺輪胎簾線的長度。此外，初始模量保留率由下述算式4定義，并且初始模量保留率不小于95%，[算式4]初始模量保留率(％) = (M' 2/M' 1) XlOO其中，“M' 1”是芳族聚酰胺輪胎簾線處于25°C和65 (RH(Relative Humidity，相 對(duì)濕度))％的環(huán)境下100小時(shí)之后，芳族聚酰胺輪胎簾線的初始模量值(g/d)，“M' 2”是 芳族聚酰胺輪胎簾線處于80°C和SO(RH) %的環(huán)境下100小時(shí)之后，芳族聚酰胺輪胎簾線的 初始模量值(g/d)。此外，張力保留率由下述算式5定義，并且張力保留率不小于95%，[算式5]張力保留率(％)= (S' 2/S' 1) XlOO其中，“S' 1”是芳族聚酰胺輪胎簾線處于25°C和65RH%的環(huán)境下100小時(shí)之后， 芳族聚酰胺輪胎簾線的張力值(g)，“S' 2”是芳族聚酰胺輪胎簾線處于80°C和80RH%的 環(huán)境下100小時(shí)之后，芳族聚酰胺輪胎簾線的張力值(g)。此外，芳族聚酰胺輪胎簾線的結(jié)晶常數(shù)由下述算式6定義，并且結(jié)晶常數(shù)為0. 9 1. 0，[算式6]結(jié)晶常數(shù)=CX D，其中，“C”是芳族聚酰胺復(fù)絲的結(jié)晶度，“D”是芳族聚酰胺復(fù)絲的密度(g/cm3)。此外，芳族聚酰胺復(fù)絲的結(jié)晶取向常數(shù)由下述算式7定義，并且結(jié)晶取向常數(shù)為 0. 5 0. 7，[算式7]結(jié)晶取向常數(shù)=)CcXFc，其中，“Xe”是芳族聚酰胺復(fù)絲的結(jié)晶度值，“Fe”是芳族聚酰胺復(fù)絲的取向值。芳族聚酰胺復(fù)絲的模量為400 750g/d。芳族聚酰胺復(fù)絲包括聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(poly (paraphenylene terephtalamide))。在6. 75kg的負(fù)載下，芳族聚酰胺輪胎簾線的中間伸長率(medium elongation)為 0. 3 1. 5%。芳族聚酰胺輪胎簾線的干熱收縮率為0. 3 -1. 0%。在本發(fā)明的另一方面，提供一種芳族聚酰胺輪胎簾線的制備方法，包括對(duì)包含有聚芳酰胺的紡絲液進(jìn)行紡絲；通過使經(jīng)過紡絲的紡絲液凝固來制備復(fù)絲；清潔復(fù)絲；以及 干燥和纏繞經(jīng)過清潔的復(fù)絲，其中，使經(jīng)過紡絲的紡絲液凝固的過程包括通過噴絲頭的孔擠出紡絲液；以及 通過使紡絲液順序地通過氣隙、裝有凝固溶液的凝固浴以及凝固管來凝固紡絲液，所述凝 固溶液含有濃度不大于3%的硫酸，其中，噴絲頭中的剪切速率(shear rate, SR)和氣隙中的拉伸系數(shù)(stretch factor, SF)滿足下述算式8，[算式8]50，000 ( SR+ (20，000 X SF) ( 1，000，000，其中，剪切速率(SR)(秒―1)是通過用紡絲液從噴絲頭的孔擠出時(shí)的速率(米/ 秒)除以噴絲頭的孔的直徑(R)而得到的，拉伸系數(shù)(SF)是通過用細(xì)絲經(jīng)過凝固管排出時(shí) 的速率(米/秒)除以紡絲液從噴絲頭的孔擠出時(shí)的速率(米/秒)而得到的。此外，從包含在凝固浴中的凝固溶液的上表面到凝固管的噴射口的距離(L)在10 至35mm的范圍內(nèi)。在纏繞復(fù)絲的過程期間，以700 1，500米/秒的纏繞速率纏繞經(jīng)過干燥的復(fù)絲。所述方法進(jìn)一步包括利用所制備的芳族聚酰胺復(fù)絲制備成股的捻線；將成股的 芳族聚酰胺捻線浸漬在含有間苯二酚-甲醛-乳膠(Resorcinol-Formaldehyde-Latex， RFL)的粘合劑樹脂溶液中；在105 200°C下干燥經(jīng)過浸漬的芳族聚酰胺捻線10至400秒； 以及對(duì)經(jīng)過干燥的成股的芳族聚酰胺捻線進(jìn)行105 300°C的熱處理10至400秒。有益效果根據(jù)本發(fā)明，芳族聚酰胺輪胎簾線具有最佳的模量、最佳的結(jié)晶常數(shù)和最佳的結(jié) 晶取向常數(shù)，從而使得芳族聚酰胺輪胎簾線在初始模量變化率、拉伸應(yīng)變、初始模量保留率 方面性能優(yōu)異，由此獲得良好的抗疲勞性。因此，如果本發(fā)明的芳族聚酰胺輪胎簾線被用作 輪胎強(qiáng)化材料，則可以通過防止在反復(fù)連續(xù)產(chǎn)生高溫和高壓的高速行駛期間的性能退化獲 得高行駛性能。


圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的芳族聚酰胺復(fù)絲的制備過程；和圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的紡絲設(shè)備。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，其例子將在附圖中示出。在任何可 能的情況下在所有附圖中將使用相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似的部件。在下文中，將參照附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的芳族聚酰胺輪胎簾線的 制造 方法。首先，可以使用通過下述方法制備的聚芳酰胺制造用于芳族聚酰胺輪胎簾線的芳 族聚酰胺復(fù)絲。通過下述方法制備聚芳酰胺。通過向有機(jī)溶劑中加入無機(jī)鹽來制備聚合溶劑。所述有機(jī)溶劑可以是基于酰胺的
8有機(jī)溶劑、基于尿素的有機(jī)溶劑或者是它們的混合物，例如，N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、 N，N，- 二甲基乙酰胺(DMAc)，六甲基磷酰三胺(HMPA)、N，N，N，，N，-四甲基脲(TMU)、N， N’ - 二甲基甲酰胺(DMF)或它們的混合物。接著，通過在聚合溶劑中溶解芳族二胺來制備混合溶液。例如，芳族二胺可以是對(duì) 苯三月安(para-phenylenediamine)、4，4，_三氛基聯(lián)苯(4,4,-diaminobiphenyl) >2,6-基蔡(2,6-naphthalenediamine) >1,5- ^ ^ (1, 5-naphthalenediamine)或 4，4，-二 氨基苯甲酰苯胺(4，4，-diaminobenzanilide)。但是，本發(fā)明不限于此。接著，將預(yù)定量的芳香族二酰基鹵(aromatic diacid halide)加入混合溶液 中，同時(shí)攪拌混合溶液，由此進(jìn)行初步聚合。例如，芳族二?；u可以是對(duì)苯二甲酰氯 (terephthaloyl dichloride)、4，4，-苯甲酰二氯(4，4，-benzoyl dichloride)、2，6-萘 二甲酉先 it (2,6-naphthalenedicarboxyl acid dichloride)或 1，5_ 蔡二甲酉先 it (1，
5-naphthalenedicarboxylacid dichloride)。 { ，*發(fā)日月不P艮于jit；。在完成初步聚合過程之后，將芳香族二?；u加入初步聚合物中，由此最終獲得 聚芳酰胺。通過聚合過程最終獲得的聚芳酰胺的具體例子可以是聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺 (poly(paraphenylene terephtalamide :PPD_T))、聚 0，4，-N-苯甲酰苯胺對(duì)苯二甲酰胺) (poly (4，4，_benzanilide terephtalamide))、聚(對(duì)亞苯基-4，4，-亞聯(lián)苯基-二羧酰胺) (poly(paraphenylene-4,4'-biphenylene-dicarboxyl acid amide))、或聚(對(duì)亞苯基_2，
6—_二甲,酉先月安)(poly(paraphenylene-2,6-naphthalenedicarboxylacid amide))。接著，向包含聚芳酰胺的聚合溶液中加入堿性化合物，以便中和在聚合反應(yīng)期間 產(chǎn)生的酸。接著，粉碎(crush)已通過中和過程除去了酸的聚芳酰胺。其后，從聚芳酰胺中 提取和除去聚合溶劑。在提取過程之后，進(jìn)行脫水過程，以除去殘留的水。然后，通過干燥過程完成聚芳 酰胺的制備。通過在溶劑中溶解利用上述方法制備的特性粘度(IV)大于5. 0的聚芳酰胺來制 備紡絲液，其中所述溶劑可以使用濃度為97%至100%的濃硫酸。除了濃硫酸，還可以使用 氯化硫酰(chloro-sulfuric acid)或氟化硫酰(fluoro-sulfuric acid)。為了平穩(wěn)地進(jìn) 行紡絲過程，優(yōu)選地，紡絲液中聚合物的濃度約為10重量％至25%重量。接著，如圖1所示，可以使用通過上述方法制備的聚芳酰胺制備芳族聚酰胺 復(fù)絲。通過將特性粘度(IV)為5.0至7.0的聚芳酰胺，例如聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺 (poly (paraphenylene terephtalamide =PPD-T))，溶解在濃硫酸中來制備紡絲液。接著，所 制備的紡絲液通過噴絲頭10被擠出，然后經(jīng)過與非凝固液體層相對(duì)應(yīng)的氣隙17，在凝固單 元20中凝固，由此制備復(fù)絲。其后，從復(fù)絲中除去殘留的硫酸。通過經(jīng)過填充有水或水和堿性溶液的混合物的 清洗槽30和40除去殘留在復(fù)絲中的硫酸。其后，在干燥單元50的干燥輥51中進(jìn)行用于從復(fù)絲中除去殘留的水的干燥過程。 通過利用卷繞機(jī)(winder)60纏繞經(jīng)過干燥的復(fù)絲，由此最終獲得芳族聚酰胺復(fù)絲。一般而言，用于輪胎簾線的芳族聚酰胺復(fù)絲具有高模量和結(jié)晶度。因此，如果在高 負(fù)載和壓力下，反復(fù)地使芳族聚酰胺輪胎簾線疲勞，則使用芳族聚酰胺復(fù)絲制備的芳族聚酰胺輪胎簾線可能存在下述問題。因此，具有低抗疲勞性的輪胎強(qiáng)化芳族聚酰胺簾線在伴隨以高溫和高壓的高速行 駛期間，其性能顯著退化，由此導(dǎo)致行駛性能降低。為了制造在初始模量變化率、拉伸應(yīng)變、初始模量保留率方面性能優(yōu)異的芳族聚 酰胺輪胎簾線，提供一種芳族聚酰胺復(fù)絲，其具有最佳的模量、最佳的結(jié)晶常數(shù)和最佳的結(jié) 晶取向常數(shù)，由此提高輪胎簾線的抗疲勞性。為了獲得具有最佳的模量、最佳的結(jié)晶常數(shù)和最佳的結(jié)晶取向常數(shù)的芳族聚酰胺 復(fù)絲，在適當(dāng)?shù)募徑z和凝固條件下制備紡絲液。如同從紡絲條件的實(shí)驗(yàn)結(jié)果所知的，芳族聚酰胺復(fù)絲的晶體結(jié)構(gòu)受剪切速率(SR) 和拉伸系數(shù)(SF)影響。同時(shí)，基于凝固條件的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可知芳族聚酰胺復(fù)絲的晶體結(jié)構(gòu) 很大程度上受凝固溶液22的成分以及凝固單元20的結(jié)構(gòu)影響。為了說明根據(jù)本發(fā)明的最佳紡絲和凝固條件，將參照?qǐng)D2說明紡絲設(shè)備。如圖2 所示，從噴絲頭10的孔15中擠出的紡絲液通過順序地經(jīng)過氣隙17、凝固浴21以及凝固管 23而凝固，由此制備復(fù)絲。噴絲頭10設(shè)置有多個(gè)孔15，其中，每個(gè)孔15都具有0. Imm或更小的直徑。如果噴 絲頭10的每個(gè)孔15的直徑都大于0. 1mm，則細(xì)絲的強(qiáng)度因所制備的細(xì)絲的分子取向差而下降。凝固浴21位于噴絲頭10的下面，其中，凝固浴21中充滿凝固溶液22。在凝固浴 21的下面有凝固管23。因此，當(dāng)紡絲液在從噴絲頭10的孔15擠出之后落下時(shí)，紡絲液通 過順序地經(jīng)過氣隙17和凝固溶液22而凝固，由此制備細(xì)絲。細(xì)絲通過凝固浴21下的凝固 管23被排出。由于凝固溶液22和細(xì)絲通過凝固管23被排出，因此，必需根據(jù)所排出的量 連續(xù)地向凝固浴21供應(yīng)凝固溶液。此外，在凝固管23中有噴射口 24，以便將凝固溶液從噴 射口 M噴出到穿過凝固管23的細(xì)絲上。為了制備具有最佳的模量、最佳的結(jié)晶常數(shù)和最佳的結(jié)晶取向常數(shù)的芳族聚酰胺 復(fù)絲，噴絲頭10中的剪切速率(SR)和氣隙17中的拉伸系數(shù)(SF)滿足下述算式8。[算式8]50，000 ( SR+ (20，000 X SF) ( 1，000，000在上述算式8中，剪切速率(SR)(秒―1)是通過用紡絲液從噴絲頭10的孔15擠出 時(shí)的速率(米/秒)除以噴絲頭10的孔15的直徑(R)而得到的。拉伸系數(shù)(SF)是通過 用細(xì)絲經(jīng)過凝固管23排出時(shí)的速率(米/秒)除以紡絲液從噴絲頭10的孔15擠出時(shí)的 速率(米/秒)而得到的。如果通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)置紡絲液從噴絲頭10的孔15擠出時(shí)的速率、噴絲頭10的孔15 的直徑(R)、細(xì)絲經(jīng)過凝固管23排出時(shí)的速率以及紡絲液從噴絲頭10的孔15排出時(shí)的速 率，使其滿足上述條件，則可以獲得模量為400至750g/d的芳族聚酰胺復(fù)絲。如果“SR+Q0，000 X SF) ”的值小于50，000,則芳族聚酰胺復(fù)絲的取向下降，使得 模量小于400g/d。同時(shí)，如果“SR+00，000 X SF) ”的值大于1，000, 000，則芳族聚酰胺復(fù)絲 的模量大于750g/d。因此，由于缺陷增加而無法獲得最佳的結(jié)晶常數(shù)和最佳的結(jié)晶取向常 數(shù)。就是說，由芳族聚酰胺復(fù)絲制備的輪胎簾線的抗疲勞性低。如果由抗疲勞性低的芳族 聚酰胺復(fù)絲制備的輪胎簾線被用于制造長時(shí)間在高溫和高壓下進(jìn)行高速行駛的輪胎，則行駛性能會(huì)因顯著降低的特性而極大地降低。接著，從容納在凝固浴21中的凝固溶液22的上表面到凝固管23的噴射口 24 (更 具體地，到噴射口 M的上端)的距離(L)在10至35mm之間的范圍內(nèi)。如果距離(L)小于 10mm，則凝固溶液22被噴向未充分凝固的細(xì)絲，因此會(huì)損壞細(xì)絲的結(jié)晶取向。同時(shí)，如果距 離(L)大于35mm，則凝固溶液22被噴向完全凝固的細(xì)絲，因此會(huì)損壞細(xì)絲的表面。因此，必 須在細(xì)絲被適度地凝固的狀態(tài)下進(jìn)行從噴射口 M噴射凝固溶液22的過程。在這方面，優(yōu) 選地，距離(L)在10至35mm的范圍內(nèi)。更優(yōu)選地，從容納在凝固浴21中的凝固溶液22的上表面到凝固浴21的底部的距 離(L1)在5至15mm之間的范圍內(nèi)。如果距離(L1)小于5mm，則因空氣渦流而難以控制紡 絲過程。同時(shí)，如果距離(L1)大于15mm，則細(xì)絲會(huì)在凝固浴21中被過度凝固，由此導(dǎo)致難 以設(shè)置噴射口 M的位置。就是說，如果細(xì)絲在凝固浴21中被過度凝固，則噴射口 M必須 被放置在與凝固管23上端毗鄰之處，以便在細(xì)絲完全凝固之前噴射凝固溶液22。然而，如 果噴射口 M的位置過于靠近凝固管23的上端，則會(huì)導(dǎo)致凝固溶液22在細(xì)絲不夠集中的情 況下被噴射的問題。優(yōu)選地，從凝固浴21的底部到噴射口 24 (更具體地，到噴射口 M的上端)的距離 (L2)在5至20mm之間的范圍內(nèi)。如果距離(L2)小于5mm，則凝固溶液會(huì)在細(xì)絲不夠集中的 情況下被噴射，因此難以使細(xì)絲均勻地凝固。同時(shí)，如果距離(L2)大于20mm，則會(huì)導(dǎo)致對(duì)容 納在凝固浴21中的凝固溶液22的抽吸不良。就是說，當(dāng)從噴射口 M噴出凝固溶液22時(shí)， 在凝固浴21和凝固管23之間產(chǎn)生壓強(qiáng)差，因此，容納在凝固浴21中的凝固溶液22被快速 地抽吸到凝固管23。在這種情況下，如果噴射口 M的位置距離凝固浴21的底部遠(yuǎn)，則會(huì)降 低凝固溶液22的抽吸效率。優(yōu)選地，凝固溶液22中含有硫酸，其中，硫酸的濃度最好不大于3%。諸如晶體粒 度(crystal size)和結(jié)晶度的晶體結(jié)構(gòu)在很大程度上受水溶液中的硫酸的濃度影響。如果凝固溶液22中不含硫酸，則紡絲液中的硫酸因大的濃度梯度而被迅速地除 去，從而會(huì)導(dǎo)致復(fù)絲的內(nèi)層和外層的晶體結(jié)構(gòu)存在極大的差異。在復(fù)絲的外層，硫酸被快速 地從中除去，因此其結(jié)晶不均勻，這會(huì)導(dǎo)致晶體粒度小和結(jié)晶度低。在復(fù)絲的內(nèi)層，硫酸被 緩慢地從中除去，因此可以實(shí)現(xiàn)大的晶體粒度和高結(jié)晶度。由于復(fù)絲的內(nèi)層和外層之間的 特性差異大，復(fù)絲具有相當(dāng)?shù)偷哪Ａ亢偷蛿嗔褟?qiáng)度。因此，如果將具有相當(dāng)?shù)偷哪Ａ亢偷蛿?裂強(qiáng)度的復(fù)絲用于輪胎簾線，則在高溫下的高速行駛期間，特性會(huì)迅速下降，就是說，會(huì)導(dǎo) 致嚴(yán)重的安全問題。同時(shí)，如果凝固溶液22中硫酸的濃度高于3%，則硫酸由于濃度梯度小被緩慢地 從紡絲液中除去。因此，在結(jié)構(gòu)上，復(fù)絲的內(nèi)層和外層不存在大的差異。如果所制備的復(fù)絲 具有大的晶體粒度和高結(jié)晶度，則它具有相當(dāng)高的模量。然而，由具有高模量的芳族聚酰胺 復(fù)絲制備的輪胎簾線由于在初始模量變化率、拉伸應(yīng)變、初始強(qiáng)度保留率方面的特性差而 具有低抗疲勞性。因此，如果由抗疲勞性低的芳族聚酰胺復(fù)絲制備的輪胎簾線被用于長時(shí) 間在高溫和高壓下進(jìn)行高速行駛的輪胎，則行駛性能會(huì)因顯著下降的特性而極大地降低。 更嚴(yán)重地，會(huì)在行駛期間爆胎。為了制備具有最佳模量和晶體結(jié)構(gòu)的芳族聚酰胺復(fù)絲，在凝固溶液22中包含硫 酸以凝固紡絲液，其中，優(yōu)選地，硫酸的濃度不大于3%。
為了制備具有最佳結(jié)晶常數(shù)和結(jié)晶取向常數(shù)的芳族聚酰胺復(fù)絲，需要適當(dāng)?shù)睦p繞 速率。結(jié)晶體向常數(shù)很大程度上受纏繞速率影響。由于纏繞速率逐漸增大，使得剪切應(yīng)力 逐漸增大，因此取向的晶體增加，致使模量增加。然而，如果纏繞速率過大，則剪切應(yīng)力變得過大，從而導(dǎo)致多個(gè)不均勻的晶體降低 斷裂強(qiáng)度。此外，所制備的芳族聚酰胺復(fù)絲具有低的斷裂強(qiáng)度和高模量。并且，具有低的斷 裂強(qiáng)度和高模量的上述芳族聚酰胺復(fù)絲所制備的輪胎簾線具有低抗疲勞性。因此，在高溫 和高壓下的高速行駛期間，具有低抗疲勞性的輪胎簾線的性能顯著下降，由此會(huì)導(dǎo)致行駛 性能降低。同時(shí)，如果纏繞速率過低，則難以獲得高取向的晶體，由此降低產(chǎn)量。此外，模量因 低取向的晶體而降低。如果具有低模量的芳族聚酰胺復(fù)絲被用于輪胎簾線的強(qiáng)化材料，則 在高溫和高壓下的高速行駛期間，行駛性能會(huì)因尺寸穩(wěn)定性下降而降低。優(yōu)選地，以700 1，500米/秒的纏繞速率制備芳族聚酰胺復(fù)絲。如果纏繞速率 小于700米/秒，則會(huì)因模量低而導(dǎo)致產(chǎn)量低，以及耐用性和尺寸穩(wěn)定性下降。同時(shí)，如果 纏繞速率大于1，500米/秒，則由于取向晶體增加而使得模量高以及斷裂強(qiáng)度低，因此，在 高速行駛期間，行駛性能因芳族聚酰胺復(fù)絲特性中的抗疲勞性低以及耐用性低而降低。根據(jù)本發(fā)明制備的芳族聚酰胺復(fù)絲的結(jié)晶常數(shù)為0. 9 1. 0，其由下述算式6定 義。[算式6]結(jié)晶常數(shù)=CXD，其中，“C”是芳族聚酰胺復(fù)絲的結(jié)晶度，“D”是芳族聚酰胺復(fù)絲的密度(g/cm3)。如果芳族聚酰胺復(fù)絲的結(jié)晶常數(shù)大于1. 0，則模量因結(jié)晶度高而增高。因此，由結(jié) 晶常數(shù)大于1. 0的芳族聚酰胺復(fù)絲制備的芳族聚酰胺輪胎簾線具有低抗疲勞性，因此，行 駛性能降低并且輪胎的成形性降低。同時(shí)，如果芳族聚酰胺復(fù)絲的結(jié)晶常數(shù)小于0. 9，則斷 裂強(qiáng)度以及模量會(huì)因結(jié)晶度低而不足。因此，由結(jié)晶常數(shù)小于0. 9的芳族聚酰胺復(fù)絲制備 的芳族聚酰胺輪胎簾線具有高初始模量變化率和低強(qiáng)度保留率，由此導(dǎo)致耐用性和尺寸穩(wěn) 定性下降。根據(jù)本發(fā)明制備的芳族聚酰胺復(fù)絲的晶體取向常數(shù)為0.5 0.7，其由下述算式7定義。[算式7]晶體取向常數(shù)=)CcXFc，其中，“Xe”是芳族聚酰胺復(fù)絲的結(jié)晶度值，“Fe”是芳族聚酰胺復(fù)絲的取向值。如果芳族聚酰胺復(fù)絲的晶體取向常數(shù)大于0.7，則芳族聚酰胺復(fù)絲由于高晶體取 向而具有過高的模量。因此，由于使用具有過高的模量的芳族聚酰胺復(fù)絲制備的芳族聚酰 胺輪胎簾線具有低抗疲勞性，行駛性能下降，并且輪胎的成形性也下降。同時(shí)，芳族聚酰胺 復(fù)絲的晶體取向常數(shù)小于0. 5，斷裂強(qiáng)度和模量因結(jié)晶度低而不足。因此，由晶體取向常數(shù) 小于0. 5的芳族聚酰胺復(fù)絲制備的芳族聚酰胺輪胎簾線在高溫和潮濕的環(huán)境下具有高初 始模量變化率和低強(qiáng)度保留率，由此導(dǎo)致在高速行駛期間耐用性和尺寸穩(wěn)定性下降。本發(fā)明制備的芳族聚酰胺復(fù)絲的模量為400 750g/d。如果芳族聚酰胺復(fù)絲的模 量大于750g/d，則其模量過大。因此，由模量過大的芳族聚酰胺復(fù)絲制備的芳族聚酰胺輪胎簾線會(huì)導(dǎo)致行駛性能低和輪胎成形性下降。同時(shí)，如果芳族聚酰胺復(fù)絲的模量小于400g/d， 則因模量低而難以獲得抵抗外力的足夠的阻力。由模量低的芳族聚酰胺復(fù)絲制備的芳族聚 酰胺輪胎簾線會(huì)導(dǎo)致高速行駛的承載能力差，由此使行駛性能降低。下面將描述芳族聚酰胺輪胎簾線的制備過程。為了提高斷裂的強(qiáng)度，并同時(shí)增大與橡膠的粘附力，利用上述芳族聚酰胺復(fù)絲通 過初捻和終捻制備成股的捻線。在通過使用捻線機(jī)對(duì)芳族聚酰胺復(fù)絲進(jìn)行初捻后，對(duì)經(jīng)過初捻的芳族聚酰胺復(fù)絲 進(jìn)行終捻，因此制備成股的捻線。在這種情況下，優(yōu)選地，初捻和終捻中的每個(gè)的加捻數(shù)都 為20 60圈(每IOcm)。如果加捻數(shù)小于20圈(每IOcm)，則成股的捻線的強(qiáng)度增大，但 是斷裂伸長率變小，因此輪胎簾線的抗疲勞性降低。此外，成股的捻線的表面積過小，使得 與橡膠的粘附力下降。同時(shí)，如果加捻數(shù)大于60圈(每IOcm)，則輪胎簾線的強(qiáng)度顯著降 低。將所制備的成股的捻線浸漬在含有間苯二酚-甲醛-乳膠(RFL)的粘合劑樹脂溶 液中。在這種情況下，可以使用一浴浸漬和二浴浸漬?？梢詫?duì)成股的捻線進(jìn)行編織，然后用粘合劑樹脂溶液處理所編織的簾線，而不是 將成股的捻線直接浸漬在粘合劑樹脂溶液中。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，以粘合劑樹脂的提取率(pick-up rate)為成股的捻線 的3重量％至12重量％的方式浸漬成股的捻線。如果提取率小于3重量％，則會(huì)導(dǎo)致與芳 族聚酰胺輪胎簾線的橡膠的粘附力下降。同時(shí)，如果提取率大于12重量％，則粘合劑樹脂 過度地滲入成股的捻線，由此使斷裂強(qiáng)度和抗疲勞性下降。在105至200°C下干燥經(jīng)過上述浸漬過程而含有粘合劑樹脂溶液的成股的捻線10 至400秒。然后，對(duì)經(jīng)過干燥的成股的捻線進(jìn)行105至300°C的熱處理10至400秒，由此完 成制備芳族聚酰胺輪胎簾線的過程。執(zhí)行干燥過程以從成股的捻線中除去水分，執(zhí)行熱處 理以通過粘合劑樹脂與成股的捻線之間的反應(yīng)提高橡膠和成股的捻線之間的粘附力。如果用于干燥過程和熱處理中的每個(gè)的時(shí)間短于上述范圍，并且用于干燥過程和 熱處理中的每個(gè)的溫度低于上述范圍，則會(huì)降低橡膠和成股的捻線之間的粘附力。反之，如果用于干燥過程和熱處理中的每個(gè)的時(shí)間長于上述范圍，并且用于干燥 過程和熱處理中的每個(gè)的溫度高于上述范圍，則會(huì)降低橡膠和成股的捻線之間的粘附力， 并且會(huì)降低斷裂強(qiáng)度和抗疲勞性。在所制備的芳族聚酰胺輪胎簾線中的初始模量變化率可以由下述算式1定義。并 且當(dāng)芳族聚酰胺輪胎簾線在被施加以對(duì)應(yīng)于斷裂強(qiáng)度的10%的負(fù)載的情況下在120°C被 反復(fù)拉伸10次之后，初始模量變化率不大于5%。[算式1]初始模量變化率(％) = [(M1-M2)/M1]X100其中，“Ml”是在反復(fù)拉伸試驗(yàn)之前的初始模量值(g/d)，“M2”是在反復(fù)拉伸試驗(yàn) 之后的初始模量值(g/d)。芳族聚酰胺輪胎簾線的初始模量變化率由上述算式1定義。芳族聚酰胺輪胎簾線 的特征在于，在被施加以對(duì)應(yīng)于斷裂強(qiáng)度的10%的負(fù)載的情況下被反復(fù)拉伸10次之后，其 初始模量變化率不大于5%。
如果芳族聚酰胺輪胎簾線的初始模量變化率大于5%，則在高速行駛期間反復(fù)拉 伸的情況下，輪胎的成形性變差，從而降低行駛性能。芳族聚酰胺輪胎簾線的強(qiáng)度保留率可以由下述算式2定義。當(dāng)芳族聚酰胺輪胎簾 線在被施加以對(duì)應(yīng)于斷裂強(qiáng)度的10%的負(fù)載的情況下在120°C被反復(fù)拉伸10次之后，強(qiáng)度 保留率不小于95%。[算式2]強(qiáng)度保留率(％) = (S2/S1) XlOO其中，“Si”是在反復(fù)拉伸試驗(yàn)之前的強(qiáng)度值(g/d)，“S2”是在反復(fù)拉伸試驗(yàn)之后 的強(qiáng)度值(g/d)。芳族聚酰胺輪胎簾線的強(qiáng)度保留率由上述算式2定義。芳族聚酰胺輪胎簾線的特 征在于，在被施加以對(duì)應(yīng)于斷裂強(qiáng)度的10%的負(fù)載的情況下在150°C被反復(fù)拉伸10次之 后，其強(qiáng)度保留率不小于90%。如果芳族聚酰胺輪胎簾線的強(qiáng)度保留率不滿足上述范圍，則行駛性能會(huì)因高速行 駛的承載能力差而降低。更嚴(yán)重地，在行駛期間可能爆胎。芳族聚酰胺輪胎簾線的拉伸應(yīng)變可以由下述算式3定義。當(dāng)芳族聚酰胺輪胎簾線 在被施加以對(duì)應(yīng)于斷裂強(qiáng)度的20%的負(fù)載的情況下、處于在30°C 100小時(shí)之后，拉伸應(yīng)變 在0.01 0.3%以內(nèi)。[算式3]拉伸應(yīng)變(%) = [(Ll-LO)/L0] XlOO其中，“L0”是芳族聚酰胺輪胎簾線在被施加負(fù)載之前的長度，“Li”是芳族聚酰胺 輪胎簾線在被施加以對(duì)應(yīng)于斷裂強(qiáng)度的20%的負(fù)載的情況下、處于在30°C或120°C 100小 時(shí)之后，芳族聚酰胺輪胎簾線的長度。芳族聚酰胺輪胎簾線的拉伸應(yīng)變由上述算式3定義。芳族聚酰胺輪胎簾線的特征 在于，在被施加以對(duì)應(yīng)于斷裂強(qiáng)度的20%的負(fù)載的情況下、處于在120°C 100小時(shí)之后，其 拉伸應(yīng)變?cè)?.3 1.0%以內(nèi)。輪胎溫度在高速行駛期間變高，從而使得輪胎簾線變形。如果輪胎溫度由于行駛 停止而降低，則輪胎的預(yù)定部分保持與路面接觸并且同時(shí)因持續(xù)作用的車輛負(fù)載而變形， 但是輪胎的其余部分可以恢復(fù)原來的形狀。因此，如果芳族聚酰胺輪胎簾線的拉伸應(yīng)變?cè)?高溫時(shí)高，則會(huì)導(dǎo)致行駛不平穩(wěn)的問題。如果芳族聚酰胺輪胎簾線的拉伸應(yīng)不在上述范圍內(nèi)，則芳族聚酰胺輪胎簾線在反 復(fù)拉伸的情況下會(huì)明顯變形。因此，輪胎的耐用性和尺寸穩(wěn)定性會(huì)因輪胎承載能力差而明 顯下降，因此，駕駛使用耐用性和尺寸穩(wěn)定性下降的輪胎的車輛時(shí)不舒適。芳族聚酰胺輪胎簾線中的初始模量保留率可以由下述算式4定義，初始模量保留 率不小于95%。[算式4]初始模量保留率(％) = (M' 2/M' 1) XlOO其中，“M' 1”是芳族聚酰胺輪胎簾線處于25°C和65RH%的環(huán)境下100小時(shí)之 后，芳族聚酰胺輪胎簾線的初始模量值(g/d)，"M' 2”是芳族聚酰胺輪胎簾線處于80°C和 80RH%的環(huán)境下100小時(shí)之后，芳族聚酰胺輪胎簾線的初始模量值(g/d)。
芳族聚酰胺輪胎簾線的張力保留率可以由下述算式5定義，張力保留率不小于 95%。[算式5]張力保留率(％)= (S' 2/S' 1) XlOO其中，“S' 1”是芳族聚酰胺輪胎簾線處于25°C和65RH%的環(huán)境下100小時(shí)之后， 芳族聚酰胺輪胎簾線中的張力值(g)，“S' 2”是芳族聚酰胺輪胎簾線處于80°C和80RH% 的環(huán)境下100小時(shí)之后，芳族聚酰胺輪胎簾線的張力值(g)。如果芳族聚酰胺輪胎簾線中的 初始模量保留率和強(qiáng)度保留率不在上述范圍內(nèi)，則輪胎的耐用性和尺寸穩(wěn)定性會(huì)因高速行 駛而明顯下降，因此會(huì)導(dǎo)致行駛不平穩(wěn)。在6. 75kg的負(fù)載下，所制備的芳族聚酰胺輪胎簾線的中間伸長率為0. 3 1. 5%.如果中間伸長率大于1. 5%，則在伴隨以反復(fù)地行駛和停止的高速行駛期間，會(huì)發(fā) 生嚴(yán)重的簾線變形，因此，由于高速行駛期間輪胎的尺寸穩(wěn)定性下降，不可避免地使行駛不 平穩(wěn)。同時(shí)，如果中間伸長率小于0.3%，則輪胎的成形性明顯下降。所制備的芳族聚酰胺輪胎簾線的干熱收縮率為0. 3 -1. 0%。如果所制備的芳族聚酰胺輪胎簾線的干熱收縮率不在上述范圍內(nèi)，則在高速行駛 期間芳族聚酰胺輪胎簾線會(huì)因輪胎溫度的升高而明顯收縮。因此，簾線尺寸穩(wěn)定性的顯著 下降會(huì)導(dǎo)致輪胎性能的下降。所制備的芳族聚酰胺輪胎簾線的浸漬(dip)強(qiáng)度為10 23g/d、斷裂伸長率為 3 10%、粘附強(qiáng)度為IOkg或以上。在下文中，將詳細(xì)說明根據(jù)實(shí)施例和對(duì)比性實(shí)例的芳族聚酰胺輪胎簾線。示出下 述實(shí)施例和對(duì)比性實(shí)例以幫助理解本發(fā)明，但是本發(fā)明的精神和范圍不限于下述實(shí)施例和 對(duì)比性實(shí)例。實(shí)施例1首先，通過在IOOOkg的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中溶解80kg的氯化鈣和 48. 67kg的對(duì)苯二胺來制備芳族二胺溶液。通過攪拌同時(shí)倒入聚合反應(yīng)容器中的所制備的芳族二胺溶液和溶解的對(duì)酞 酰氯(ter印hthaloyl chloride)來制備特性粘度為6. 8的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺 (poly(paraphenylene terephtalamide))聚合物(芳族聚酰胺聚合物)。在這種情況下， 所加入的溶解的對(duì)酞酰氯的摩爾比等于對(duì)苯二胺的摩爾比。將所制備的芳族聚酰胺聚合物溶解在99%的濃硫酸中，由此制備最佳的各向異性 的紡絲液，所述紡絲液中聚合物的濃度為18重量％。之后，如圖2所示，以1000米/秒的纏繞速率從噴絲頭擠出的所制備的紡絲液穿 過7mm的氣隙17，然后在充滿凝固溶液22的凝固單元20中凝固，所述凝固溶液22對(duì)應(yīng) 于含有2. 5%硫酸的水溶液，由此制備復(fù)絲。在這種情況下，噴絲頭中的剪切速率(SR)為 10，000 ；氣隙 17 中的拉伸系數(shù)(SF)為 2 ；"SR+(20, 000X SF) ” 的值為 50，000。從容納在凝固單元20的凝固浴21中的凝固溶液22的上表面到凝固管23的噴射 口 M的距離(L)為20mm ；從凝固溶液22的上表面到凝固浴21的底部的距離(L1)為IOmm ； 以及從凝固浴21的底部到噴射口 M的距離(L2)為10mm。如圖1所示，在清洗和干燥過程之后，重復(fù)執(zhí)行5次熱處理，其中，熱處理在550°C下進(jìn)行0. 3秒，由此制備1500旦尼爾/1000細(xì)絲的芳族聚酰胺復(fù)絲。實(shí)施例2至5除了凝固浴21中的凝固溶液所含的硫酸溶液的濃度改變?yōu)?.5^^1.0^^1.5% 或2. 0%之外，通過與上述實(shí)施例1相同的方法制備芳族聚酰胺復(fù)絲。對(duì)比件實(shí)例1和2除了凝固浴21中的凝固溶液所含的硫酸溶液的濃度改變?yōu)?% 3. 5%之外，通過 與上述實(shí)施例1相同的方法制備芳族聚酰胺復(fù)絲。實(shí)施例6至8除了纏繞速率改變?yōu)?00米/秒、1200米/秒或1400米/秒之外，通過與上述實(shí) 施例1相同的方法制備芳族聚酰胺復(fù)絲。對(duì)比件實(shí)例3和4除了纏繞速率改變?yōu)?00米/秒或1600米/秒之外，通過與上述實(shí)施例1相同的 方法制備芳族聚酰胺復(fù)絲。對(duì)比件實(shí)例5除了紡絲液在不穿過氣隙17(非凝固液體層)的情況下在凝固單元20中凝固之 外，通過與上述實(shí)施例1相同的方法制備芳族聚酰胺復(fù)絲。實(shí)施例9至11除了剪切速率(SR)和拉伸系數(shù)(SF)如下表1所示進(jìn)行改變之外，通過與上述實(shí) 施例1相同的方法制備芳族聚酰胺復(fù)絲。對(duì)比性實(shí)例6和7除了剪切速率(SR)和拉伸系數(shù)(SF)如下表1所示進(jìn)行改變之外，通過與上述實(shí) 施例1相同的方法制備芳族聚酰胺復(fù)絲。表 權(quán)利要求
1.一種芳族聚酰胺輪胎簾線，包括芳族聚酰胺復(fù)絲，其中，所述芳族聚酰胺輪胎簾線的初始模量變化率由下面的算式1定義，并且 當(dāng)所述芳族聚酰胺輪胎簾線在被施加以對(duì)應(yīng)于斷裂強(qiáng)度的10%的負(fù)載的情況下、在 120°C下被反復(fù)拉伸10次之后，所述初始模量變化率不大于5%， [算式1]初始模量變化率(% ) = [(M1-M2)/M1]X100,其中，“Ml”是在所述反復(fù)拉伸試驗(yàn)之前的初始模量值(g/d)，“M2”是在所述反復(fù)拉伸 試驗(yàn)之后的初始模量值(g/d)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芳族聚酰胺輪胎簾線，其中，所述芳族聚酰胺輪胎簾線的所 述初始模量變化率由上述算式1定義，并且當(dāng)所述芳族聚酰胺輪胎簾線在被施加以對(duì)應(yīng)于斷裂強(qiáng)度的10%的負(fù)載的情況下、在 150°C被反復(fù)拉伸10次之后，所述初始模量變化率不大于5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芳族聚酰胺輪胎簾線，其中，所述芳族聚酰胺輪胎簾線的強(qiáng)度保留率由下述算式2定義，并且 當(dāng)所述芳族聚酰胺輪胎簾線在被施加以對(duì)應(yīng)于斷裂強(qiáng)度的10%的負(fù)載的情況下、在 120°C下被反復(fù)拉伸10次之后，所述強(qiáng)度保留率不小于95%， [算式2]強(qiáng)度保留率(% ) = (S2/S1) X100，其中，“Si”是在所述反復(fù)拉伸試驗(yàn)之前的強(qiáng)度值(g/d)，“S2”是在所述反復(fù)拉伸試驗(yàn) 之后的強(qiáng)度值(g/d)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芳族聚酰胺輪胎簾線，其中，所述芳族聚酰胺輪胎簾線的強(qiáng)度保留率由下述算式2定義，并且 當(dāng)所述芳族聚酰胺輪胎簾線在被施加以對(duì)應(yīng)于斷裂強(qiáng)度的10%的負(fù)載的情況下、在 150°C下被反復(fù)拉伸10次之后，所述強(qiáng)度保留率不小于90%， [算式2]強(qiáng)度保留率(% ) = (S2/S1) X100，其中，“Si”是在所述反復(fù)拉伸試驗(yàn)之前的強(qiáng)度值(g/d)，“S2”是在所述反復(fù)拉伸試驗(yàn) 之后的強(qiáng)度值(g/d)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芳族聚酰胺輪胎簾線，其中，所述芳族聚酰胺輪胎簾線的拉伸應(yīng)變由下述算式3定義，并且 當(dāng)所述芳族聚酰胺輪胎簾線在被施加以對(duì)應(yīng)于斷裂強(qiáng)度的20%的負(fù)載的情況下、處于 在30°C下100小時(shí)之后，所述拉伸應(yīng)變?cè)?.01 0.3%以內(nèi)， [算式3]拉伸應(yīng)變(% ) = [(Ll-LO)/L0] X 100，其中，“L0”是所述芳族聚酰胺輪胎簾線在被施加所述負(fù)載之前的長度，“Li”是所述芳 族聚酰胺輪胎簾線在被施加以對(duì)應(yīng)于斷裂強(qiáng)度的20%的負(fù)載的情況下、處于在30°C下100 小時(shí)之后，所述芳族聚酰胺輪胎簾線的長度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芳族聚酰胺輪胎簾線，其中，所述芳族聚酰胺輪胎簾線的拉伸應(yīng)變由下述算式3定義，并且當(dāng)所述芳族聚酰胺輪胎簾線在被施加以對(duì)應(yīng)于斷裂強(qiáng)度的20%的負(fù)載的情況下、處于 在120°C下100小時(shí)之后，拉伸應(yīng)變?cè)?.3 1.0%以內(nèi)， [算式3]拉伸應(yīng)變(% ) = [(Ll-LO)/L0] X 100，其中，“L0”是所述芳族聚酰胺輪胎簾線在被施加負(fù)載之前的長度，“Li”是所述芳族聚 酰胺輪胎簾線在被施加以對(duì)應(yīng)于斷裂強(qiáng)度的20%的負(fù)載的情況下、處于在120°C下100小 時(shí)之后，所述芳族聚酰胺輪胎簾線的長度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芳族聚酰胺輪胎簾線，其中，初始模量保留率由下述算式4定義，并且所述初始模量保留率不小于95%， [算式4]初始模量保留率(％ ) = (M' 2/M' 1)X 100,其中，“M' 1”是所述芳族聚酰胺輪胎簾線處于25°C和65RH%的環(huán)境下100小時(shí)之后， 所述芳族聚酰胺輪胎簾線的初始模量值(g/d)，“M' 2”是所述芳族聚酰胺輪胎簾線處于 80°C和80RH%的環(huán)境下100小時(shí)之后，所述芳族聚酰胺輪胎簾線的初始模量值(g/d)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芳族聚酰胺輪胎簾線，其中，張力保留率由下述算式5定義，并且所述張力保留率不小于95%， [算式5]張力保留率(％ ) = (S' 2/S' 1) X100,其中，“S' 1”是所述芳族聚酰胺輪胎簾線處于25°C和65RH%的環(huán)境下100小時(shí)之后， 所述芳族聚酰胺輪胎簾線的張力值(g)，“S' 2”是所述芳族聚酰胺輪胎簾線處于80°C和 80RH%的環(huán)境下100小時(shí)之后，所述芳族聚酰胺輪胎簾線的張力值(g)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芳族聚酰胺輪胎簾線，其中，所述芳族聚酰胺輪胎簾線的結(jié)晶常數(shù)由下述算式6定義，并且 其中所述結(jié)晶常數(shù)為0.9 1.0， [算式6]結(jié)晶常數(shù)=CXD，其中，“C”是所述芳族聚酰胺復(fù)絲的結(jié)晶度，“D”是所述芳族聚酰胺復(fù)絲的密度(g/
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芳族聚酰胺輪胎簾線，其中，所述芳族聚酰胺復(fù)絲的結(jié)晶取向常數(shù)由下述算式7定義，并且所述結(jié)晶取向常 數(shù)為0. 5 0. 7， [算式7]結(jié)晶取向常數(shù)=)CcXFc，其中，“k”是所述芳族聚酰胺復(fù)絲的結(jié)晶度值，“Fe”是所述芳族聚酰胺復(fù)絲的取向值。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芳族聚酰胺輪胎簾線，其中，所述芳族聚酰胺復(fù)絲的模量為 400 750g/d。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芳族聚酰胺輪胎簾線，其中，所述芳族聚酰胺復(fù)絲包括聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芳族聚酰胺輪胎簾線，其中，在6.75kg的負(fù)載下，所述芳族聚酰胺輪胎簾線的中間伸長率為0. 3 1. 5%。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芳族聚酰胺輪胎簾線，其中，所述芳族聚酰胺輪胎簾線的干 熱收縮率為0.3 -1.0%。
15.一種芳族聚酰胺輪胎簾線的制備方法，包括 對(duì)包含有聚芳酰胺的紡絲液進(jìn)行紡絲； 通過使經(jīng)過紡絲的紡絲液凝固來制備復(fù)絲； 清潔所述復(fù)絲；以及干燥和纏繞經(jīng)過清潔的復(fù)絲，其中，所述使經(jīng)過紡絲的紡絲液凝固的過程包括通過噴絲頭的孔擠出所述紡絲液；以及通過使所述紡絲液順序地通過氣隙、裝有凝固溶液的凝固浴以及凝固管來凝固所述紡 絲液，所述凝固溶液含有濃度不大于3%的硫酸，其中，所述噴絲頭中的剪切速率(SR)和所述氣隙中的拉伸系數(shù)(SF)滿足下述算式8， [算式8]50，000 彡 SR+(20, 000 X SF)彡 1，000，000，其中，所述剪切速率(SR)(秒―1)是通過用所述紡絲液從所述噴絲頭的所述孔擠出時(shí)的 速率(米/秒)除以所述噴絲頭的所述孔的直徑(R)而得到的，所述拉伸系數(shù)(SF)是通過 用細(xì)絲經(jīng)過所述凝固管排出時(shí)的速率(米/秒)除以所述紡絲液從所述噴絲頭的所述孔擠 出時(shí)的速率(米/秒)而得到的。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，從包含在所述凝固浴中的所述凝固溶液的上 表面到所述凝固管的噴射口的距離(L)在10至35mm的范圍內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，在纏繞所述復(fù)絲的過程期間，以700 1，500 米/秒的纏繞速率纏繞經(jīng)過干燥的復(fù)絲。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括 利用所制備的芳族聚酰胺復(fù)絲制備成股的捻線；將所述成股的芳族聚酰胺捻線浸漬在含有間苯二酚-甲醛-乳膠的粘合劑樹脂溶液中；在105 200°C下干燥經(jīng)浸漬的芳族聚酰胺捻線10至400秒；以及 對(duì)經(jīng)過干燥的成股的芳族聚酰胺捻線進(jìn)行105 300°C的熱處理10至400秒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種芳族聚酰胺輪胎簾線及其制造方法，所述芳族聚酰胺輪胎簾線具有優(yōu)異的初始模量變化率、拉伸應(yīng)變、初始模量。本發(fā)明提供一種含有芳族聚酰胺復(fù)絲的芳族聚酰胺輪胎簾線及其制造方法，其中，芳族聚酰胺輪胎簾線在被施加以對(duì)應(yīng)于斷裂強(qiáng)度的10％的負(fù)載的情況下、在120℃下被反復(fù)執(zhí)行10次拉伸測(cè)試之后，初始模量變化率不大于5％。由于本發(fā)明的芳族聚酰胺輪胎簾線具有最佳的模量、最佳的結(jié)晶常數(shù)值和最佳的結(jié)晶取向常數(shù)，因此所述芳族聚酰胺輪胎簾線在高溫下呈現(xiàn)出極佳的初始模量變化率、拉伸應(yīng)變和初始模量保留率，因而具有極佳的抗疲勞性。因此，當(dāng)本發(fā)明的芳族聚酰胺輪胎簾線被用作輪胎強(qiáng)化材料時(shí)，所述芳族聚酰胺輪胎簾線即使在高溫和高壓條件下的長時(shí)間高速行駛期間，也可以防止物理性能下降并且提高行駛性能。
文檔編號(hào)D01F6/60GK102076896SQ200980125090
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2009年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月29日
發(fā)明者權(quán)昭延 申請(qǐng)人:可隆工業(yè)株式會(huì)社