一种涤纶帘子线，其制备方法及其在斜交轮胎中的应用与流程

本发明属于轮胎制造技术领域,尤其是涉及一种涤纶帘子线，其制备方法及其在斜交轮胎中的应用。

背景技术：
目前，在轮胎中多使用合成纤维作为胎体增强材料，其中以涤纶、尼龙、人造丝和芳纶纤维使用最为广泛；而在摩托车、自行车、全地形车和农用车等斜交轮胎中，胎体增强材料基本以尼龙帘子线为主，其原因主要是摩托车、自行车和农用车等的使用场地大多是路况比较差，多以乡村小路、山路等为主，要求轮胎具有良好的抗冲击性能。但尼龙帘子线存在易吸水、预收缩率高、尺寸稳定性差等缺点，且尼龙增强轮胎容易出现平点的缺陷。涤纶帘子线具有吸水率低、尺寸稳定性好等特点，因此多用于子午线轿车轮胎的胎体材料。尼龙帘子线在摩托车、自行车、全地形车和农用车等斜交车轮胎的作用——抗冲击性好，抗冲击性可以用轮胎的破坏能衡量，经过研究发现，尼龙6帘子线的断裂功和轮胎的破坏能之间存在近似线性关系，如图1所示。帘子线的断裂功计算方法，如图2所示。当帘子线的断裂功增大时，用该帘子线制成轮胎的破坏能也增大，轮胎的抗冲击性增强，因此可通过提高帘子线的断裂功来提高轮胎抗冲击性。帘子线的断裂功可通过公式(1)计算：W＝∫F*dL…………………………………………………………(1)W―断裂功，J；F―断裂强力，N；L―断裂强力作用下的伸长，m。由此可见，帘子线的断裂强力越高和断裂强力作用下的伸长越长，帘子线的断裂功就越大。帘子线的强度是帘子线的断裂强力除以帘子线的名义纤度的商，可通过公式(2)计算：UTS＝BS/LD……………………………………………………………(2)UTS―帘子线的强度，cN/dtex；BS―帘子线的断裂强力，N；LD―帘子线的名义纤度，dtex。

技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种涤纶帘子线的制备方法，该制备方法可以有效地改善常规涤纶帘子线的断裂强力和断裂伸长率，从而提高涤纶帘子线的抗冲击性；本发明还提供了采用该制备方法制得的涤纶帘子线，该涤纶帘子线不仅保留了常规涤纶帘子线的优点，其断裂功和耐疲劳性能也具有很大的提高；本发明另外还提供了该涤纶帘子线在斜交轮胎中的应用，充分发挥了涤纶帘子线的优点，并结合尼龙帘子线的抗冲击性好的优点，避其缺点。本发明采用的技术方案是：一种涤纶帘子线的制备方法，包括以下步骤：(1)纺丝工艺流程：切片―干燥―螺杆挤出―熔体分配管―纺丝箱体―纺丝组件―缓冷器―环吹风冷却―上油―牵伸―卷绕，得到原丝；其工艺参数为：纺丝速度：4800-5200mpm；缓冷器温度：230-365℃；拉伸比：1.95-2.23和特性粘度：0.98-1.06g/dl；(2)浸胶工艺流程：导开―前储布架―第一浴浸胶浸渍―首次抽吸―第一区干燥―拉伸―第二浴浸胶浸渍―二次抽吸―第二区干燥―定型―揉布刀―后储布架―卷取；得到涤纶帘子线。本发明所述的涤纶帘子线的制备方法，其中，步骤(2)所述的浸胶工艺流程，其工艺参数为：第一区干燥温度160℃和干燥张力520-700g；拉伸温度230℃和拉伸张力1150-1300g，第二区干燥温度160℃和干燥张力520-700g，定型温度230℃和定型张力110～250g。本发明还提供了一种采用上述制备方法制得的涤纶帘子线。本发明制得的所述涤纶帘子线的断裂强度≥6.5cN/dtex，断裂伸长率达19～25％。本发明另外还提供了制得的所述涤纶帘子线在斜交轮胎中的应用。本发明有益效果：本发明所述的涤纶帘子线的制备方法，能有效地改善常规涤纶帘子线的断裂强力和断裂伸长，从而提高涤纶帘子线的抗冲击性。本发明制得的所述涤纶帘子线，除了保留了常规涤纶帘子线的优点，如尺寸稳定性好、吸水率低和价格低外，其断裂功和耐疲劳性能具有很大的提高，所述涤纶帘子线的断裂强度≥6.5cN/dtex，断裂伸长率达19～25％，采用原丝纤度为1000旦尼尔和1300旦尼尔制得的涤纶帘子线的断裂功分别≥3.5J(规格为1000DX2)和≥4.7J(规格为1300DX2)，其断裂功分别远高于采用相同纤度制得的的常规涤纶帘子线2.7J(规格为1000DX2)和3.9J(规格为1300DX2)；其尺寸稳定性(DSI)和尼龙帘子线的尺寸稳定性(DSI)相比，具有很大的提高，原丝纤度为1260旦尼尔和840旦尼尔的尼龙帘子线的尺寸稳定性(DSI)分别达15％(规格为1260DX2)和16.4％(规格为840DX2)，采用原丝纤度为1000旦尼尔和1300旦尼尔制得的本发明的涤纶帘子线的DSI则分别小于11％(规格为1300DX2)和9.5％(规格为1000DX2)，可以与尼龙帘子线相媲美。另外，本发明制得的所述涤纶帘子线，其加工硫化温度可以在原来尼龙6帘子线的硫化温度上提高10℃以上，至少减少25％的硫化时间，且可以不用后充气工序实现轮胎的尺寸稳定；能极大的改善尼龙帘子线轮胎的平点缺陷，同时其轮胎的滚动阻力比尼龙帘子线轮胎减少7％，其轮胎乘用及操控性能测试结果也优于尼龙帘子线轮胎；能够在不增加现有尼龙帘子线增强的斜交轮胎生产线设备和对生产工艺不做大的调整的条件下，实现产业化生产。本发明制得的所述涤纶帘子线在斜交轮胎中的应用，在摩托车、自行车、全地形车和农用车等斜交轮胎中，充分发挥了涤纶帘子线的优点，结合尼龙帘子线的抗冲击性好的优点，避其缺点。附图说明图1为现有技术中尼龙6帘子线的断裂功与轮胎破坏能的关系图；图2为现有技术中帘子线的断裂功计算示意图；图3中1为常规涤纶帘子线(规格为1000DX2)的拉伸曲线图；2为实施例8得到的涤纶帘子线(规格为1000DX2)的拉伸曲线图；3为尼龙66帘子线(规格为840DX2)的拉伸曲线图；4为尼龙6帘子线(规格为840DX2)的拉伸曲线图；图4中1为常规涤纶帘子线(规格为1300DX2)的拉伸曲线图；2为尼龙6帘子线(规格为1260DX2)的拉伸曲线图；3为尼龙66帘子线(规格为1260DX2)的拉伸曲线图；4为实施例3得到的涤纶帘子线(规格为1300DX2)的拉伸曲线图；图5中1为实施例3得到的涤纶帘子线(规格为1300DX2)的压缩耐疲劳测试结果图；2为尼龙6帘子线(规格为1260DX2)的压缩耐疲劳测试结果图；3为常规涤纶帘子线(规格为1300DX2)的压缩耐疲劳测试结果图；图6中1为常规涤纶帘子线的粉末X射线衍射(XRD)图；2为实施例8得到的涤纶帘子线的粉末X射线衍射(XRD)图；图7为实施例8得到的涤纶帘子线和尼龙6帘子线(规格为1260DX2)在路试前后斜交胎性能对比图。下面将结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。具体实施方式通过下面的方法测量根据实施例1-10制得的涤纶帘子线和比较例1-4中帘子线的物理性能：1)按照标准ASTM-D885，拉伸速度：254mm/min，夹具距离：254mm；采用万能材料拉力机Instron3367，夹具：2714-006，测量原丝和帘子线的强力，强度，断裂伸长率和定负荷伸长率(EASL)。2)按照标准ASTM-D4974中收缩率的测试方法：177℃，2min，0.05g/D；测试设备采用Testrite公司生产的收缩率测定仪Mk6，测得原丝和帘子线的收缩率。3)采用X’PertPRO多功能X射线衍射仪，发散狭缝1/2°；防散射狭缝5mm；蔽光框15mm；接收器X’Celerator；扫描范围2θ＝5-60°；扫描速度0.196603°/Sec；扫描步长0.0167113Sec；样品架采用专利ZL201220475618.X中的样品架，测得帘子线的XRD图。4)采用常规的圆盘耐疲劳(DISC)测试方法：在温度168℃和压力11吨硫化15分钟制成76mm(长)X12.7(宽)mmX11.2mm(高)的橡胶条，在B.F.Goodrich公司生产的圆盘疲劳试验机以2500转/分钟运行24小时，测得帘子线的常规耐疲劳性。5)采用压缩的圆盘耐疲劳(DISC)测试方法：在温度168℃和压力11吨硫化15分钟制成76mm(长)X12.7(宽)mmX11.2mm(高)的橡胶条，在B.F.Goodrich公司生产的圆盘疲劳试验机以2000转/分钟运行7小时以上，测得帘子线的压缩耐疲劳性。6)尺寸稳定性(DSI)为由上述方法测得的定负荷伸长率(EASL)和收缩率的总和。本实施例1-10和对比例1-4中所用到的原料来源如下：规格分别为840DX2和1260DX2的尼龙66帘子线，产自中国神马集团有限责任公司；规格分别为840DX2和1260DX2的尼龙6帘子线，产自江苏骏马集团有限责任公司；规格分别为1000DX2和1300DX2的常规涤纶帘子布为本公司自制，采用自产的涤纶工业丝(DSP)作为合成本实施例1-10的涤纶帘子线的原料。实施例1一种涤纶帘子线的制备方法，包括以下步骤：(1)纺丝工艺流程：切片―干燥―螺杆挤出―熔体分配管―纺丝箱体―纺丝组件―缓冷器―环吹风冷却―上油―牵伸―卷绕，得到原丝，所述原丝的性能如表1所示；其工艺参数为：纺丝速度：4800mpm；缓冷器温度：335℃；拉伸比：2.13和特性粘度：1.06g/dl；(2)浸胶工艺流程：导开―前储布架―第一浴浸胶浸渍―首次抽吸―第一区干燥―拉伸―第二浴浸胶浸渍―二次抽吸―第二区干燥―定型―揉布刀―后储布架―卷取；得到涤纶帘子线，所述涤纶帘子线性能如表2所示；其工艺参数为：第一区干燥温度160℃和第一区干燥张力700g；拉伸温度230℃和拉伸张力1300g，第二区干燥温度160℃和第二区干燥张力700g，定型温度230℃和定型张力180g。本实施例得到的原丝和涤纶帘子线的性能分别如表1和表2所示。实施例2一种涤纶帘子线的制备方法，包括以下步骤：(1)纺丝工艺流程：切片―干燥―螺杆挤出―熔体分配管―纺丝箱体―纺丝组件―缓冷器―环吹风冷却―上油―牵伸―卷绕，得到原丝；，得到原丝，所述原丝的性能如表1所示；其工艺参数为：纺丝速度：4800mpm；缓冷器温度：260℃；拉伸比：2.08和特性粘度：1.02g/dl；(2)浸胶工艺流程：导开―前储布架―第一浴浸胶浸渍―首次抽吸―第一区干燥―拉伸―第二浴浸胶浸渍―二次抽吸―第二区干燥―定型―揉布刀―后储布架―卷取；得到涤纶帘子线，所述涤纶帘子线性能如表2所示；其工艺参数为：第一区干燥温度160℃和第一区干燥张力700g；拉伸温度230℃和拉伸张力1300g，第二区干燥温度160℃和第二区干燥张力700g，定型温度230℃和定型张力250g。本实施例得到的原丝和涤纶帘子线的性能分别如表1和表2所示。实施例3一种涤纶帘子线的制备方法，包括以下步骤：(1)纺丝工艺流程：切片―干燥―螺杆挤出―熔体分配管―纺丝箱体―纺丝组件―缓冷器―环吹风冷却―上油―牵伸―卷绕，得到原丝，所述原丝的性能如表1所示；其工艺参数为：纺丝速度：4800mpm；缓冷器温度：230℃；拉伸比：2.09和特性粘度：1.00g/dl；(2)浸胶工艺流程：导开―前储布架―第一浴浸胶浸渍―首次抽吸―第一区干燥―拉伸―第二浴浸胶浸渍―二次抽吸―第二区干燥―定型―揉布刀―后储布架―卷取；得到涤纶帘子线，所述涤纶帘子线性能如表2所示；其工艺参数为：第一区干燥温度160℃和第一区干燥张力700g；拉伸温度230℃和拉伸张力1300g，第二区干燥温度160℃和第二区干燥张力700g，定型温度230℃和定型张力140g。如图4所示，本实施例得到的涤纶帘子线(规格为1300DX2)，强力为201N，断裂伸长率为22.5％，断裂功为5.17J。图5为采用压缩的DISC测试方法测得的本实施例得到的涤纶帘子线、常规涤纶帘子线(规格为1300DX2)和尼龙6帘子线(规格为1260DX2)的拉伸曲线图，由图5可知，本实施例涤纶帘子线的压缩耐疲劳性能明显优于常规涤纶帘子线，且能与尼龙6帘子线的压缩耐疲劳性能相媲美；表3为采用常规的DISC测试方法测得的本实施例得到的涤纶帘子线的耐疲劳测试结果，由表3可知，本实施例得到的涤纶帘子线的耐疲劳性能明显优于规格为1300DX2的常规涤纶帘子线和规格为1260DX2的尼龙6帘子线。本实施例得到的原丝和涤纶帘子线的其它性能分别如表1和表2所示。实施例4一种涤纶帘子线的制备方法，包括以下步骤：(1)纺丝工艺流程：切片―干燥―螺杆挤出―熔体分配管―纺丝箱体―纺丝组件―缓冷器―环吹风冷却―上油―牵伸―卷绕，得到原丝，所述原丝的性能如表1所示；其工艺参数为：纺丝速度：5000mpm；缓冷器温度：365℃；拉伸比：1.95和特性粘度：1.04g/dl；(2)浸胶工艺流程：导开―前储布架―第一浴浸胶浸渍―首次抽吸―第一区干燥―拉伸―第二浴浸胶浸渍―二次抽吸―第二区干燥―定型―揉布刀―后储布架―卷取；得到涤纶帘子线，所述涤纶帘子线性能如表2所示；其工艺参数为：第一区干燥温度160℃和第一区干燥张力700g；拉伸温度230℃和拉伸张力1300g，第二区干燥温度160℃和第二区干燥张力700g，定型温度230℃和定型张力110g。本实施例得到的原丝和涤纶帘子线的性能分别如表1和表2所示。实施例5一种涤纶帘子线的制备方法，包括以下步骤：(1)纺丝工艺流程：切片―干燥―螺杆挤出―熔体分配管―纺丝箱体―纺丝组件―缓冷器―环吹风冷却―上油―牵伸―卷绕，得到原丝，所述原丝的性能如表1所示；其工艺参数为：纺丝速度：5200mpm；缓冷器温度：280℃；拉伸比：2.09和特性粘度：1.02g/dl；(2)浸胶工艺流程：导开―前储布架―第一浴浸胶浸渍―首次抽吸―第一区干燥―拉伸―第二浴浸胶浸渍―二次抽吸―第二区干燥―定型―揉布刀―后储布架―卷取；得到涤纶帘子线，所述涤纶帘子线性能如表2所示；其工艺参数为：第一区干燥温度160℃和第一区干燥张力520g；拉伸温度230℃和拉伸张力1150g，第二区干燥温度160℃和第二区干燥张力520g，定型温度230℃和定型张力110g。实施例6一种涤纶帘子线的制备方法，包括以下步骤：(1)纺丝工艺流程：切片―干燥―螺杆挤出―熔体分配管―纺丝箱体―纺丝组件―缓冷器―环吹风冷却―上油―牵伸―卷绕，得到原丝，所述原丝的性能如表1所示；其工艺参数为：纺丝速度：4900mpm；缓冷器温度：340℃；拉伸比：2.23和特性粘度：1.04g/dl；(2)浸胶工艺流程：导开―前储布架―第一浴浸胶浸渍―首次抽吸―第一区干燥―拉伸―第二浴浸胶浸渍―二次抽吸―第二区干燥―定型―揉布刀―后储布架―卷取；得到涤纶帘子线，所述涤纶帘子线性能如表2所示；其工艺参数为：第一区干燥温度160℃和第一区干燥张力520g；拉伸温度230℃和拉伸张力1150g，第二区干燥温度160℃和第二区干燥张力520g，定型温度230℃和定型张力200g。本实施例得到的原丝和涤纶帘子线的性能分别如表1和表2所示。实施例7一种涤纶帘子线的制备方法，包括以下步骤：(1)纺丝工艺流程：切片―干燥―螺杆挤出―熔体分配管―纺丝箱体―纺丝组件―缓冷器―环吹风冷却―上油―牵伸―卷绕，得到原丝，所述原丝的性能如表1所示；其工艺参数为：纺丝速度：5000mpm；缓冷器温度：360℃；拉伸比：1.98和特性粘度：1.06g/dl；(2)浸胶工艺流程：导开―前储布架―第一浴浸胶浸渍―首次抽吸―第一区干燥―拉伸―第二浴浸胶浸渍―二次抽吸―第二区干燥―定型―揉布刀―后储布架―卷取；得到涤纶帘子线，所述涤纶帘子线性能如表2所示；其工艺参数为：第一区干燥温度160℃和第一区干燥张力520g；拉伸温度230℃和拉伸张力1150g，第二区干燥温度160℃和第二区干燥张力520g，定型温度230℃和定型张力160g。本实施例得到的原丝和涤纶帘子线的性能分别如表1和表2所示。实施例8一种涤纶帘子线的制备方法，包括以下步骤：(1)纺丝工艺流程：切片―干燥―螺杆挤出―熔体分配管―纺丝箱体―纺丝组件―缓冷器―环吹风冷却―上油―牵伸―卷绕，得到原丝，所述原丝的性能如表1所示；其工艺参数为：纺丝速度：5000mpm；缓冷器温度：360℃；拉伸比：2.08和特性粘度：1.04g/dl；(2)浸胶工艺流程：导开―前储布架―第一浴浸胶浸渍―首次抽吸―第一区干燥―拉伸―第二浴浸胶浸渍―二次抽吸―第二区干燥―定型―揉布刀―后储布架―卷取；得到涤纶帘子线，所述涤纶帘子线性能如表2所示；其工艺参数为：第一区干燥温度160℃和第一区干燥张力520g；拉伸温度230℃和拉伸张力1150g，第二区干燥温度160℃和第二区干燥张力520g，定型温度230℃和定型张力140g。如图3所示，本实施例得到的涤纶帘子线(规格为1000DX2)，强力为155N，断裂伸长率为21.0％，断裂功为3.94J。如图6所示，本实施例的涤纶帘子线(规格为1000DX2)的XRD图和常规涤纶帘子线(规格为1000DX2)相比，本实施例的涤纶帘子线的结晶度为73％，三个面的尺寸分别是和而常规涤纶帘子线(规格为1000DX2)的结晶度为75％，三个面的尺寸分别是和因此本实施例的涤纶帘子线(规格为1000DX2)具有更低的结晶度和更大的晶体尺寸，从而在发挥常规涤纶帘子线的优势条件下，提高了该涤纶帘子线的强度及断裂伸长率，从而改善斜交轮胎的乘用和操控性能。如图7所示，采用本实施例涤纶帘子线制成的摩托车轮胎在路试24000Km前后斜交胎帘子线的测试结果显示，本实施例涤纶帘子线的性能优于尼龙6帘子线1260DX2的性能，并且通过了40000Km的路试测试，如表5所示。采用本实施例涤纶帘子线制成的轮胎2.75-184PR,45P，分别在172℃，饱和蒸气压0.93Mpa，内部饱和蒸气压1.35Mpa，硫化时间11分钟和185℃，饱和蒸气压0.93Mpa，内部饱和蒸气压1.35Mpa，硫化时间8分钟的条件下硫化加工，通过轮胎测试，结果如表4所示，表中数据表明，硫化温度提高13℃，硫化时间缩短27％，对轮胎的性能没有明显的影响。本实施例得到的原丝和涤纶帘子线的其它性能分别如表1和表2所示。实施例9一种涤纶帘子线的制备方法，包括以下步骤：(1)纺丝工艺流程：切片―干燥―螺杆挤出―熔体分配管―纺丝箱体―纺丝组件―缓冷器―环吹风冷却―上油―牵伸―卷绕，得到原丝，所述原丝的性能如表1所示；其工艺参数为：纺丝速度：5000mpm；缓冷器温度：305℃；拉伸比：2.09和特性粘度：0.98g/dl。(2)浸胶工艺流程：导开―前储布架―第一浴浸胶浸渍―首次抽吸―第一区干燥―拉伸―第二浴浸胶浸渍―二次抽吸―第二区干燥―定型―揉布刀―后储布架―卷取；得到涤纶帘子线，所述涤纶帘子线性能如表2所示；其工艺参数为：第一区干燥温度160℃和干燥张力520g；拉伸温度230℃和拉伸张力1150g，第二区干燥温度160℃和干燥张力520g，定型温度230℃和定型张力250g。本实施例得到的原丝和涤纶帘子线的性能分别如表1和表2所示。实施例10一种涤纶帘子线的制备方法，包括以下步骤：(1)纺丝工艺流程：切片―干燥―螺杆挤出―熔体分配管―纺丝箱体―纺丝组件―缓冷器―环吹风冷却―上油―牵伸―卷绕，得到原丝，所述原丝的性能如表1所示；其工艺参数为：纺丝速度：5100mpm；缓冷器温度：330℃；拉伸比：2.04和特性粘度：1.00g/dl；(2)浸胶工艺流程：导开―前储布架―第一浴浸胶浸渍―首次抽吸―第一区干燥―拉伸―第二浴浸胶浸渍―二次抽吸―第二区干燥―定型―揉布刀―后储布架―卷取；得到涤纶帘子线，所述涤纶帘子线性能如表2所示；其工艺参数为：第一区干燥温度160℃和干燥张力520g；拉伸温度230℃和拉伸张力1150g，第二区干燥温度160℃和干燥张力520g，定型温度230℃和定型张力220g。本实施例得到的原丝和涤纶帘子线的性能分别如表1和表2所示。对比例1采用上述的拉伸方法，收缩率的测试方法测得的原丝纤度为1260旦尼尔的尼龙6(规格为1260DX2)的性能如表2所示。对比例2采用上述的拉伸方法，收缩率的测试方法测得的原丝纤度为1300旦尼尔的常规涤纶帘子线(规格为1300DX2)的性能如表2所示。对比例3采用上述的拉伸方法，收缩率的测试方法测得的原丝纤度为840旦尼尔的尼龙6(规格为840DX2)的性能如表2所示。对比例4采用上述的拉伸方法，收缩率的测试方法测得的原丝纤度为1000旦尼尔的常规涤纶帘子线(规格为1000DX2)的性能如表2所示。表1原丝性能表表2帘子线性能表由表1和表2可知，本实施例1-10得到的涤纶帘子线的断裂强度≥6.5cN/dtex，断裂伸长率达19～25％，采用原丝纤度为1000旦尼尔和1300旦尼尔制得的涤纶帘子线的断裂功分别≥3.5J(规格为1000DX2)和≥4.7J(规格为1300DX2)，其断裂功分别远高于采用相同纤度制得的的常规涤纶帘子线2.7J(规格为1000DX2)和3.9J(规格为1300DX2)；其尺寸稳定性(DSI)和尼龙帘子线的尺寸稳定性(DSI)相比，具有很大的提高，原丝纤度为1260旦尼尔和840旦尼尔的尼龙帘子线的尺寸稳定性(DSI)分别达15％(规格为1260DX2)和16.4％(规格为840DX2)，采用原丝纤度为1000旦尼尔和1300旦尼尔制得的本发明的涤纶帘子线的DSI则分别小于11％(规格为1300DX2)和9.5％(规格为1000DX2)，可以与尼龙帘子线相媲美。表3常规DISC耐疲劳测试结果表4实施例8的涤纶帘子线在不同硫化条件下的轮胎性能表表5轮胎的乘用及操控性能测试结果以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。