用于加強物體如輪胎或束帶的復合層的制作方法
【專利說明】用于加強物體如輪胎或束帶的復合層
【背景技術(shù)】
[0001] 1.摶術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及復合層，所述復合層適合作為針對熱和疲勞的加強裝置，其用于產(chǎn)品 諸如輪胎和束帶。
[0003] 2.相關(guān)領(lǐng)域的描沭
[0004] 在超高性能（UHP)和漏氣保用（RoF)輪胎中，胎體加強常常基于具有良好溫度穩(wěn) 定性的聚合物復絲紗，這是指在高速或缺氣運行條件下在輪胎的高運行溫度下，紗的模量 不劣化（或示出劣化的趨勢）。最常用的材料是人造絲。由于人造絲的相對低強度，所以許 多輪胎由雙胎體層，即兩個胎體加強層構(gòu)建，以實現(xiàn)所需要的機械強度。
[0005] 當將加強材料用于輪胎的彈性體部件時，出現(xiàn)以下優(yōu)點和缺點：
[0006] 人造絲需要兩層胎體構(gòu)造，由此增加輪胎重量和橡膠消耗。另外，摻入人造絲的彈 性體部件具有疲勞后的低保持強度，以及高溫暴露之后的低強度保持。
[0007] 由于在高溫暴露之后不足夠的強度保持，所以聚酯僅可用于低性能輪胎。然而，聚 酯紗確實提供具有疲勞后的高保持強度的部件。
[0008] 對位芳族聚酰胺是強且熱非常穩(wěn)定的，從而允許單層構(gòu)造。然而，有時認為壓縮疲 勞和乘座舒適度不夠。
[0009] 因此仍然需要提供彈性體簾線部件，其既可提供良好的疲勞后保持強度又可提供 良好的高溫暴露后強度保持。
[0010] 還已知制備用于加強輪胎的混合簾線，其包括用對位芳族聚酰胺股線卷繞的鋼股 線，兩者具有鋼芯和對位芳族聚酰胺芯。
[0011] 美國專利5, 551，498描述了混合簾線，其具有兩個加捻在一起的對位芳族聚酰胺 股線的芯，和圍繞所述芯的六個鋼股線或鋼絲的外層或皮。還描述了混合簾線，其由三個鋼 股線組成的芯和圍繞所述芯的由四個對位芳族聚酰胺股線組成的層所組成。
[0012] 美國專利4, 176, 705描述了用于輪胎的鋼絲加強簾線。所述簾線由對位芳族聚酰 胺芯和鋼股線組成，所述鋼股線由加捻在一起的鋼長絲構(gòu)成，并圍繞所述芯設(shè)置。
[0013] 已知鋼絲具有比芳族聚聚酰胺（芳族聚酰胺）長絲更低的斷裂伸長率。因此，現(xiàn) 有技術(shù)的復合加強簾線可僅暴露于以下負載，在所述負載下簾線的延伸不超過鋼絲股線的 斷裂伸長。如果超過該極限負載，則鋼絲破裂并且整個負載由芳族聚酰胺芯承受，其繼而立 即超過其自身的斷裂伸率長并同樣破裂。換句話講，當所述延伸對應(yīng)于其鋼絲部件的斷裂 伸長時，已知的復合材料芯斷裂，盡管具有該斷裂伸長明顯低于聚酰胺芯的斷裂伸長率的 事實。
[0014] 鋼絲的過早斷裂描述于美國專利4, 807, 680中，其公開了包括混合簾線的輪胎， 所述混合簾線由被鋼長絲圍繞的多根對位芳族聚酰胺長絲的芯組成，所述鋼長絲纏繞所述 芯。使用矩形橫截面鋼絲的混合簾線也描述于美國專利4, 878, 343中。
[0015] 美國專利申請公布2009/0159171公開了用于輪胎加強的混合簾線，其充分利用 了現(xiàn)有技術(shù)中提及的對位芳族聚酰胺部件的特性。
[0016] 美國專利申請公布2011/0086224描述了一種片材，以及制備用于支撐結(jié)構(gòu)和輪 胎的片材的方法。
[0017] 美國專利申請公布2005/0017399公開了具有高抗疲勞性的復絲芳族聚酰胺紗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 本發(fā)明涉及纖維簾線，所述纖維簾線包含加捻在一起的紗的共混物，其中所述簾 線
[0019] (i)具有5. 0至12. 0的捻系數(shù)，并且
[0020] (ii)包含聚酯紗與芳族聚酰胺紗或芳族共聚酰胺紗的共混物，并且，
[0021] 本發(fā)明還涉及復合層，所述復合層包含彈性體和織物，其中所述織物：
[0022] (i)占彈性體加上織物的重量的約25至60重量百分比，等同于5至40體積百分 比，并且
[0023] (ii)包含多根簾線，其中簾線具有5. 0至12. 0的捻系數(shù)，并包含芳族聚酰胺紗或 芳族共聚酰胺紗與聚酯紗的共混物。
【附圖說明】
[0024] 圖1示出試驗樣品的橫截面。
[0025] 圖2描繪了實例4-6和G-J的力-伸長率關(guān)系。
[0026] 定義
[0027] 如果并且當用于本說明書中時，以下詞語具有下文所指示的含義。
[0028] 如本文所用，"股線"是指連續(xù)帶材，所述帶材可包含單根長絲或加捻在一起以形 成紗的多根長絲。
[0029] 如本文所用的"長絲"是指相對柔韌、宏觀上均勻的主體，所述主體在與其長度垂 直的橫截面上具有高的長寬比。長絲橫截面可以為任何形狀，但通常為圓形。本文中，相對 于芳族聚酰胺，術(shù)語"纖維"可與術(shù)語"長絲"互換使用。如本文所用，"紗"是指包含加捻在 一起的多根長絲的股線。
[0030] "旦尼爾"是指每9, OOOm長度的長絲、股線、紗或纜線的重量（以克為單位）。
[0031] "Tex"是指一千米的長絲、股線、紗或纜線的重量（以克為單位）。
[0032] "分特"是Tex的十分之一，縮寫為dTex。
[0033] 如本文所用，"簾線"是指由兩個或更多個合股紗加捻在一起而形成的產(chǎn)品。
[0034] 如本文所用"混合簾線"是指包含至少兩種具有不同組成，或如果具有相同組成， 則具有不同物理特性的簾線。其有時也被稱為合并簾線。
[0035] 如本文所用，"捻系數(shù)或TM"被定義為合股水平（以匝/米為單位，根據(jù)ASTM D1423)與線密度（以分特為單位）的平方根的乘積除以3000。
[0036] "保持強度"是在特定事件（諸如在IKTC溫度下調(diào)理）之后或在指定的疲勞循環(huán) 數(shù)之后所測量的強度。其在很多情況下被記錄為將事件后結(jié)果與事件前結(jié)果進行比較的百 分比。
[0037] 每英寸經(jīng)密（EPI)是織物寬度或長度范圍內(nèi)的簾線經(jīng)密數(shù)。
【具體實施方式】
[0038] 具體地講，就輪胎而言，本發(fā)明旨在由單層設(shè)計替換2-層胎體構(gòu)造，從而節(jié)省胎 體層中的橡膠，導致重量減小，同時還實現(xiàn)良好的疲勞性能和良好的高溫暴露后強度保持。
[0039] 簾線
[0040] 本發(fā)明的纖維混合簾線包含加捻在一起的紗的共混物，其中所述簾線：
[0041] (i)具有5.0至12.0的捻系數(shù)，并且
[0042] (ii)包含聚酯紗與芳族聚酰胺紗或芳族共聚酰胺紗的共混物。
[0043] 在一些實施例中，簾線具有7. 0至10、或7. 5至10、或甚至8. 0至10. 0、或甚至9. 0 至10. 0的捻系數(shù)。如果捻系數(shù)大于12. 0,則雖然疲勞強度是合格的，但是簾線將不提供足 夠的高溫暴露后的強度保持。如果捻系數(shù)小于5. 0,則雖然高溫暴露后的強度保持是合格 的，但是簾線將不提供足夠的疲勞強度。
[0044] 已發(fā)現(xiàn)，具有5. 0至12. 0的捻系數(shù)并由聚酯紗與芳族聚酰胺紗或芳族共聚酰胺 紗的共混物制成的經(jīng)仔細設(shè)計的混合簾線，示出令人驚奇地耐高溫特性以及合格的疲勞性 能，使得這種構(gòu)造的簾線非常適用于輪胎胎體，因此組合了聚酯的疲勞性能和潛在的乘座 舒適度的優(yōu)點與芳族聚酰胺的高溫穩(wěn)定性的優(yōu)點。
[0045] 這些混合簾線具有反映來自組成紗的組合的協(xié)同作用的壓縮疲勞值和熱強度保 持值。也就是說，混合簾線平衡組成紗的最佳特性，并且不表現(xiàn)出較差的性能特性。這些簾 線尤其可用于具有單個胎體層的高性能輪胎和漏氣保用輪胎設(shè)計。
[0046] 可將所述簾線拉斷或卷曲變形。
[0047] 組成紗
[0048] 在一些實施例中，芳族聚酰胺紗或芳族共聚酰胺紗具有至少400分特（360旦尼 爾）的線密度，并單獨預加捻為至少3.5的捻系數(shù)。在一些其它實施例中，線密度為至少 444分特（400旦尼爾）。優(yōu)選地，用于組合物的芳族聚酰胺為對位芳族聚酰胺或?qū)啽交?二胺的共聚物。例如，其可以為以商品名Kev丨ar''、Twaronk、Hcracron ''、Techiiora? 或Rusaf購得的產(chǎn)品。在一些實施例中，芳族聚酰胺紗或芳族共聚酰胺紗可以部分或全部 被拉伸斷裂的芳族聚酰胺紗替換。此類拉伸斷裂紗的示例性構(gòu)造和特性為：（l)Nm50/4/2， dtex 811X2,其中紗捻系數(shù)為5,紗韌度為125cN/tex，并且紗斷裂伸長率為3%，或（2) Nm 50/3/2, dtex 613X2,其中紗捻系數(shù)為5. 4,紗韌度為132cN/tex，并且紗斷裂伸長率為
[0049] 在一些實施例中，聚酯紗具有至少444分特的線密度，并被單獨預加捻為至少I. 1 的捻系數(shù)。在一些實施例中，捻系數(shù)為至少3. 5。優(yōu)選地，用于組合物的聚酯為聚對苯二甲酸 乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN)或聚（對苯二甲酸丙 二醇酯），所述聚（對苯二甲酸丙二醇酯）基于衍生自1，3_丙二醇（生物-PD0)的發(fā)酵，可 以商品名Sorona?」購自 E. I. DuPont de Nemours and Company，Wilmington，DE(DuPont)0 在一些實施例中，聚酯紗可部分或全部被包含芳族聚酰胺纖維或脂族聚酰胺纖維的紗替 換，其中所述芳族聚酰胺本身為間位芳族聚酰胺纖維（諸如Nomex? )和對位芳族聚酰胺 纖維（諸如Kevlar" )的混合物，兩者均購自DuPont。此類組合物的示例為包含約85重 量百分比的Nomex?、約1〇重量百分比的Kevlar?:和約5重量百分比的脂族聚酰胺諸如尼 龍的組合物。此類組成紗的示例性構(gòu)造和特性為：Nm 55/2/2, dtex 728,其中紗捻系數(shù)為 5. 4,紗韌度為40cN/tex，并且紗斷裂伸長率為10%。
[0050] 另外，本發(fā)明包括將包含高度加捻芳族聚酰胺/聚酯混合簾線的胎體結(jié)構(gòu)組裝到 胎體層中的方法。
[0051] 另選地，混合簾線可以單個步驟組裝，所述單個步驟將單獨的復絲加捻與簾線組 裝加捻步驟組合。
[0052] 復合層
[0053] 復合層包含彈性體和織物，其中所述織物：
[0054] (i)占彈性體加上織物的重量的約25至60重量百分比，等同于5至40體積百分 比，并且
[0055]