聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯拉伸纖維的制備方法、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯拉伸纖維以及輪胎 ...的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種拉伸纖維的制備方法，該方法能夠制得顯示出優(yōu)異的強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性并具有2000旦尼爾或大于2000旦尼爾的高細(xì)度的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯拉伸纖維，在制備過(guò)程中不發(fā)生斷裂或物理性能的下降，本發(fā)明還涉及聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯拉伸纖維和由該拉伸纖維制得的輪胎簾子線。制備聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯拉伸纖維的方法包括如下步驟：將0.1至2.0wt%的聚酰胺類樹(shù)脂加入包含90mol%或多于90mol%的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯且特性粘度為0.8至1.5的聚合物中；以3或4股紡絲的方式，通過(guò)速度為2500至4000m/min的噴絲頭對(duì)加入了聚酰胺類樹(shù)脂的聚合物混合物進(jìn)行熔融紡絲，從而制備細(xì)度為2000旦尼爾或大于2000旦尼爾的未拉伸纖維；以及以1.4至2.4的拉伸比對(duì)上述未拉伸纖維進(jìn)行拉伸。
【專利說(shuō)明】聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯拉伸纖維的制備方法、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯拉伸纖維以及輪胎簾子線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種拉伸纖維的制備方法，以及聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯拉伸纖維和由該制備方法制得的輪胎簾子線，所述拉伸纖維的制備方法能夠在制備過(guò)程中不發(fā)生斷裂或物理性能劣化的情況下，制備出高強(qiáng)度的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯拉伸纖維，該纖維顯示出優(yōu)異的強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性，并具有2000旦尼爾或大于2000旦尼爾的高細(xì)度。
【背景技術(shù)】
[0002]輪胎是一種纖維/鋼/橡膠的復(fù)合體，通常具有如圖1中所示的結(jié)構(gòu)。本文中，胎體層(也稱為胎體)是輪胎內(nèi)部的增強(qiáng)簾子線層，其用于支撐汽車的全部載荷、保持輪胎形狀、對(duì)抗沖擊，并且需要對(duì)于駕駛過(guò)程中的彎曲和拉伸運(yùn)動(dòng)具有較高的抗疲勞性。
[0003]通常將聚酯合成纖維，例如聚對(duì)苯二甲酸萘二酯應(yīng)用于這種胎體層，即輪胎簾子線。
[0004]合成的纖維簾子線具有較高的抗張強(qiáng)度，極其有助于輪胎耐久性的改善。然而，上述簾子線由于其高熱收縮率而在固化過(guò)程后具有輪胎彈性和尺寸穩(wěn)定性降低的缺點(diǎn)。為了彌補(bǔ)這種缺點(diǎn)，已經(jīng)進(jìn)行了很多研究，通過(guò)另外的工藝?yán)鏟CI (硫化后充氣)來(lái)改善簾子線的尺寸穩(wěn)定性。特別是，用于工業(yè)應(yīng)用的高抗張強(qiáng)度纖維能夠通過(guò)在低速下提高拉伸比而顯示出高強(qiáng)度。然而，它們?nèi)匀痪哂懈邿崾湛s率和低彈性，因此需要進(jìn)行PCI過(guò)程。
[0005]后來(lái)，將超高速紡絲技術(shù)應(yīng)用到了輪胎簾子線的制備過(guò)程中，由此可以在不進(jìn)行PCI過(guò)程的情況下，制備出具有高模量低收縮(HMLS)性能的聚酯輪胎簾子線。
[0006]為了制備具有高模量低收縮(HMLS)性能的輪胎簾子線，應(yīng)當(dāng)使用具有高結(jié)晶性的未拉伸纖維。由于具有高結(jié)晶性的未拉伸纖維的拉伸范圍相對(duì)較窄，因此在使用超高速紡絲設(shè)備以超高速度和高拉伸比對(duì)這種未拉伸纖維進(jìn)行拉伸時(shí)，容易發(fā)生不均勻拉伸或因摩擦而造成斷裂。
[0007]因此，在應(yīng)用于超高速紡絲設(shè)備時(shí)，對(duì)于具有高結(jié)晶性的未拉伸纖維的拉伸比存在限制，無(wú)法對(duì)所述纖維進(jìn)行充分拉伸，導(dǎo)致拉伸纖維的拉伸強(qiáng)度大幅度下降。特別是，在制備具有2000旦尼爾或大于2000旦尼爾的高細(xì)度的拉伸纖維以及輪胎簾子線的過(guò)程中，更加難以確保噴絲頭中的孔之間具有足夠距離且冷卻均勻，由此會(huì)發(fā)生物理性能例如抗張強(qiáng)度的大幅度下降，而且無(wú)法得到具有均勻物理性能的輪胎簾子線。
[0008]更詳細(xì)而言，當(dāng)使用現(xiàn)有紡絲設(shè)備制備具有高細(xì)度的拉伸纖維和輪胎簾子線時(shí)，會(huì)使停留在紡絲甬道中的聚合物量增加，造成內(nèi)層與外層之間的冷卻不均勻，從而難以制備出具有均勻物理性能的拉伸纖維和具有均一橫截面積的單絲以及輪胎簾子線，并使單絲的細(xì)度提高而導(dǎo)致噴絲頭中熔融物的噴出速度增大，從而難以提供足夠的紡絲拉力。結(jié)果是，由于單絲內(nèi)層與外層之間冷卻差異的增大而發(fā)生取向差異，使得抗張強(qiáng)度降低，而且尺寸穩(wěn)定性也由于紡絲拉力較低而下降，導(dǎo)致輪胎簾子線的特性不能令人滿意。
[0009]為了解決這些問(wèn)題，此前考慮或應(yīng)用的辦法為使用超高速紡絲技術(shù)制備低細(xì)度的未拉伸纖維，然后在拉伸過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行加捻。然而，這種加捻的方法需要較高的生產(chǎn)成本，且由于加捻引起摩擦而使抗張強(qiáng)度受到破壞，因此在制備具有較粗細(xì)度和足夠抗張強(qiáng)度的纖維的過(guò)程中，在提高生產(chǎn)率方面存在許多困難。
[0010]近年來(lái)，由于上述問(wèn)題，子午線輪胎的使用正不斷增加，因此要求提供具有較高細(xì)度和優(yōu)異而均勻的物理性能的輪胎簾子線，然而迄今還沒(méi)有取得令人滿意的進(jìn)展。因此，需要開(kāi)發(fā)出一種技術(shù)，在制備過(guò)程中不發(fā)生斷裂或物理性能劣化的情況下，有效制備出具有優(yōu)異的強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性和均勻的物理性能，并具有2000旦尼爾或大于2000旦尼爾的高細(xì)度的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯拉伸纖維和輪胎簾子線。
[0011]此外，通常將具有高1.V.的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯用作提高聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯拉伸纖維的抗張強(qiáng)度的方法。當(dāng)提高聚合物的特性粘度時(shí)，紡絲張力增加，且未拉伸纖維的取向和連接晶區(qū)的系帶鏈(tie-chain)的形成增加。由此，所制備的拉伸纖維可以顯示出優(yōu)異的抗張強(qiáng)度，而使用該拉伸纖維制備的輪胎簾子線也可以顯示出優(yōu)異的抗張強(qiáng)度。然而，隨著聚合物特性粘度的提高，聚合物切片的內(nèi)層和外層之間會(huì)產(chǎn)生特性粘度的巨大差異。因此，可紡性由于粘度不均勻而發(fā)生劣化，且聚合物特性粘度的提高會(huì)使該聚合物的熔體粘度增加，造成紡絲過(guò)程中噴絲頭內(nèi)部的噴出壓力增大，從而導(dǎo)致可紡性和生產(chǎn)率的劣化。為了解決這些問(wèn)題，已經(jīng)采用了通過(guò)提高紡絲溫度來(lái)降低熔體粘度的方法，但是由于聚合物的熱降解和水解而導(dǎo)致聚合度下降，因而難以獲得較高的抗張強(qiáng)度。為了解決該問(wèn)題，還提出了加入各種潤(rùn)滑劑或減粘劑。前者的實(shí)例為硬脂酸，但將其加入樹(shù)脂中存在著同時(shí)降低熔體粘度和分子量的不足。后者的實(shí)例為聚碳酸酯類酰胺化合物，但是為了通過(guò)足夠的減粘劑作用來(lái)獲得具有高抗張強(qiáng)度的纖維，應(yīng)當(dāng)加入至少百分之幾的減粘劑。因此，這在經(jīng)濟(jì)上是不合適的，而且減粘劑的部分凝聚和較差的分散性會(huì)使得殘?jiān)暮刻岣?，從而?dǎo)致拉伸性能和加工性能的劣化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]技術(shù)問(wèn)題
[0013]因此，本發(fā)明提供一種制備聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯拉伸纖維的方法，該方法能夠有效制備顯示出優(yōu)異的強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性和均勻的物理性能并具有2000旦尼爾或大于2000旦尼爾的高細(xì)度的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯拉伸纖維。
[0014]并且，本發(fā)明提供一種通過(guò)上述方法制得的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯拉伸纖維。
[0015]此外，本發(fā)明提供一種聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯輪胎簾子線及其制備方法，所述輪胎簾子線顯示出優(yōu)異的強(qiáng)度、均勻的物理性能和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性，并具有較高的細(xì)度。
[0016]技術(shù)方案
[0017]本發(fā)明提供一種制備聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯拉伸纖維的方法，包括如下步驟:以3或4股紡絲的方式,通過(guò)速度為2500至4000m/min的噴絲頭對(duì)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯聚合物進(jìn)行熔融紡絲，從而制備細(xì)度為2000旦尼爾或大于2000旦尼爾的未拉伸纖維，所述聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯聚合物通過(guò)將0.1至2.0wt%的聚酰胺類樹(shù)脂加入包含90mol%或多于90mol%的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯且特性粘度為0.8至1.5的聚合物中而制得；以及以1.4至2.4的拉伸比對(duì)所述未拉伸纖維進(jìn)行拉伸。
[0018]并且，本發(fā)明提供一種聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯拉伸纖維，所述聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯拉伸纖維的拉伸強(qiáng)度為9.5g/d或大于9.5g/d,在4.5g/d載荷下的中間伸長(zhǎng)率為4.5至6.5%且斷裂伸長(zhǎng)率為12.0至20.0%，截面積的變異系數(shù)(C.V.)為8%或小于8%，細(xì)度為2000至6000旦尼爾(d)。
[0019]并且，本發(fā)明提供一種制備聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯輪胎簾子線的方法，包括如下步驟:通過(guò)上述方法制備聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯拉伸纖維；對(duì)所述拉伸纖維進(jìn)行加捻；和將加捻的纖維浸潰在粘合劑溶液中，然后進(jìn)行熱處理。
[0020]并且，本發(fā)明提供一種聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯輪胎簾子線，所述聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯輪胎簾子線的總細(xì)度為4000至12000旦尼爾，拉伸強(qiáng)度為8.5g/de或大于8.5g/de,E-S指數(shù)為5.5至7.5%，所述E-S指數(shù)為在0.01g/de載荷下于177°C烘箱中熱處理2分鐘后的干熱收縮率和在2.25g/de載荷下的中間伸長(zhǎng)率的總和。
[0021]有益效果
[0022]根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種輪胎簾子線及其制備方法，所述輪胎簾子線顯示出優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性和抗張強(qiáng)度以及均勻的物理性能，同時(shí)具有較高的細(xì)度。該輪胎簾子線可以優(yōu)選用作充氣輪胎的胎體層簾子線，從而改善汽車的可操縱性和駕駛舒適性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為示出了普通輪胎的結(jié)構(gòu)的局部剖示透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下文中，將根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，對(duì)制備聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯拉伸纖維的方法、制備輪胎簾子線的方法、拉伸纖維以及由該拉伸纖維制得的輪胎簾子線進(jìn)行描述。然而，由于這些實(shí)施方案是作為本發(fā)明的實(shí)例而提供，因此本發(fā)明的權(quán)利范圍并不局限于此，并且對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，在本發(fā)明的權(quán)利范圍內(nèi)，可以對(duì)這些實(shí)施方案進(jìn)行各種修改。
[0025]另外，除非在全部本公開(kāi)內(nèi)容中另外提及，術(shù)語(yǔ)“包括”或“包含”是指包括任意組分(或任意元素)而沒(méi)有特別限制，而不可以解釋為排除其它組分(或元素)的加入。
[0026]聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(下文中，簡(jiǎn)稱“PET”)輪胎簾子線可以通過(guò)如下方法來(lái)制備:對(duì)聚合物PET進(jìn)行熔融紡絲，制備未拉伸纖維；拉伸所述未拉伸纖維，制得拉伸纖維；對(duì)該P(yáng)ET拉伸纖維進(jìn)行加捻；以及將加捻的纖維浸入粘合劑中，制得浸潰簾子線型的PET輪胎簾子線。因此，通過(guò)對(duì)PET進(jìn)行熔融紡絲而制備的未拉伸纖維以及通過(guò)拉伸所述未拉伸纖維而制備的拉伸纖維的性能都直接或間接地反映到PET輪胎簾子線的性能中。
[0027]本發(fā)明人對(duì)用于輪胎簾子線的拉伸纖維進(jìn)行了許多研究，并發(fā)現(xiàn)將超高速紡絲技術(shù)與3或4股紡絲法一起使用，能夠有效制備出PET拉伸纖維和輪胎簾子線，所述PET拉伸纖維和輪胎簾子線具有優(yōu)異的強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性和均勻的物理性能，并具有較高的細(xì)度，同時(shí)使制備過(guò)程中的斷裂或物理性能劣化降至最低限度，從而完成了本發(fā)明。當(dāng)使用3或4股紡絲法時(shí)，待冷卻聚合物的噴出量相對(duì)較低，因此即使在應(yīng)用超高速紡絲技術(shù)的情況下，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)全部噴出聚合物的均勻冷卻并極大地提高冷卻效率。因此，在冷卻過(guò)程之后，當(dāng)使冷卻后的產(chǎn)物聚集繼而形成未拉伸纖維和具有2000旦尼爾或大于2000旦尼爾的高細(xì)度的拉伸纖維時(shí)，可以有效制備出具有均勻的物理性能和截面積并顯示出優(yōu)異的強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性(這些都反映出超高速紡絲技術(shù)的優(yōu)點(diǎn))，同時(shí)使物理性能例如抗張強(qiáng)度的劣化降至最低限度的PET拉伸纖維和輪胎簾子線。
[0028]相反，如果使用I或2股紡絲法來(lái)制備具有高細(xì)度的拉伸纖維，則可能在紡絲甬道中停留過(guò)量的噴出聚合物，并可能使噴絲頭中的孔間距離減小，導(dǎo)致冷卻得不均勻且不充分。因此，噴絲頭內(nèi)、外單絲之間的物理性能和截面積差異可能會(huì)增大。由于上述原因，難以制備出具有均勻物理性能和截面積的PET拉伸纖維和輪胎簾子線。另外，如果為了解決2股紡絲法的問(wèn)題而提高冷卻空氣的速度和供給量，則可能因單絲間的相互干擾而發(fā)生斷裂和物理性能劣化。因此這是不優(yōu)選的。此外，如果進(jìn)行多于4股的紡絲，則難以提高生產(chǎn)效率。
[0029]在上述紡絲方法的應(yīng)用中，加入少量聚酰胺類樹(shù)脂以構(gòu)成聚合物，作為利用高
1.V.聚合物降低熔體粘度并提高抗張強(qiáng)度的方法。所述聚合物通過(guò)向包含90mol%或多于9 Omo I %的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯且特性粘度為0.8至1.5dl/g的聚合物中，基于該聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的重量加入0.1至2.0wt%的聚酰胺類樹(shù)脂來(lái)進(jìn)行制備。所加入的聚酰胺類樹(shù)脂的實(shí)例可以包括大多數(shù)聚酰胺類樹(shù)脂，例如尼龍6、尼龍66等。就此而言，如果聚酰胺類樹(shù)脂的加入量少于0.lwt%，則不能獲得添加的效果。如果聚酰胺類樹(shù)脂的加入量為2wt%或多于2wt%，則聚酰胺類樹(shù)脂可能起到拉伸纖維中缺陷的作用而降低該拉伸纖維的抗張強(qiáng)度。
[0030]鑒于上述情況，經(jīng)證實(shí)，采用后面所提及的制備方法可以制得具有2000旦尼爾或大于2000旦尼爾的高細(xì)度、顯示出優(yōu)異的強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性并具有均勻的物理性能和截面積的PET拉伸纖維以及輪胎簾子線。這種PET輪胎簾子線可以非常優(yōu)選地用作充氣輪胎用胎體層簾子線，并且尤其滿足本領(lǐng)域中對(duì)于具有優(yōu)異物理性能和高細(xì)度的輪胎簾子線的需求。
[0031]因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，提供一種PET拉伸纖維的制備方法。
[0032]本發(fā)明可以包括如下步驟:以3或4股紡絲的方式，通過(guò)速度為2500至4000m/min的噴絲頭對(duì)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯聚合物進(jìn)行熔融紡絲，從而制備細(xì)度為2000旦尼爾或大于2000旦尼爾的未拉伸纖維，所述聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯聚合物通過(guò)將0.1至2.0wt%的聚酰胺類樹(shù)脂加入包含90mol%或多于90mol%的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯且特性粘度為
0.8至1.5dl/g的聚合物中而制得；以及以1.4至2.4的拉伸比對(duì)上述未拉伸纖維進(jìn)行拉伸。
[0033]下文中，將對(duì)上述PET拉伸纖維的制備方法中的每個(gè)步驟進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0034]在所述制備方法中，對(duì)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯聚合物的熔融紡絲首先以3或4股紡絲的方式來(lái)進(jìn)行，從而制備細(xì)度為2000旦尼爾，優(yōu)選為2000至6000旦尼爾的未拉伸纖維，所述聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯聚合物通過(guò)將0.1至2.0wt%的聚酰胺類樹(shù)脂加入特性粘度為0.8至1.5dl/g的聚合物中而制得。
[0035]在此制備未拉伸纖維的步驟中，當(dāng)使用超高速紡絲技術(shù)時(shí)，可以制得具有高結(jié)晶性的未拉伸纖維，由此可以通過(guò)后續(xù)工藝來(lái)制備顯示出優(yōu)異的抗張強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性的輪胎簾子線。為了實(shí)現(xiàn)未拉伸纖維的高結(jié)晶性，對(duì)所述聚合物的熔融紡絲在2500至4000m/min，優(yōu)選在3500至4000m/min的紡絲速度下進(jìn)行。也就是說(shuō)，為了獲得未拉伸纖維的諸如高結(jié)晶度或高生產(chǎn)率的物理性能，優(yōu)選采用2500m/min或高于2500m/min的紡絲速度；而為了提供制備未拉伸纖維所需的最短冷卻時(shí)間，優(yōu)選采用4000m/min或低于4000m/min的紡
絲速度。
[0036]另外，所述聚合物的熔融紡絲優(yōu)選在0.3至0.8g/d的紡絲張力下進(jìn)行。也就是說(shuō)，為了獲得本發(fā)明中所需的未拉伸纖維的物理性能，例如高結(jié)晶性，紡絲張力優(yōu)選為0.3g/d或大于0.3g/d;而為了防止因不必要的高張力而導(dǎo)致纖絲斷裂或物理性能下降，紡絲張力優(yōu)選為0.8g/d或小于0.8g/d。
[0037]為了在上述紡絲速度和紡絲張力下制備未拉伸纖維，所述PET聚合物的特性粘度可以為0.8至1.5dl/g，優(yōu)選為1.2至1.5dl/g。通過(guò)使用特性粘度相對(duì)較高的聚合物并采用超高速紡絲技術(shù)，可以進(jìn)一步改善拉伸纖維和輪胎簾子線的抗張強(qiáng)度。然而，為了防止因紡絲時(shí)噴絲組件壓力過(guò)度增大而導(dǎo)致斷裂，優(yōu)選在熔融紡絲中使用特性粘度為1.5dl/g或小于1.5dl/g的聚合物。
[0038]向聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯聚合物中加入聚酰胺類樹(shù)脂的方法包括共混、側(cè)供料以及在制備母粒切片后側(cè)供料，但并不局限于此。
[0039]同時(shí)，在上述條件下對(duì)PET聚合物進(jìn)行熔融紡絲后，進(jìn)一步進(jìn)行冷卻過(guò)程以制備未拉伸纖維，該冷卻過(guò)程優(yōu)選通過(guò)加入15至60°C的冷卻空氣來(lái)進(jìn)行，并且在以上的冷卻空氣溫度條件下，優(yōu)選將冷卻空氣的供給控制在0.4至1.5m/s。
[0040]通過(guò)以上方法制備的未拉伸纖維可以顯示出10至30%的結(jié)晶度和0.08至0.2的較低的非晶態(tài)取向因子。當(dāng)通過(guò)超高速紡絲技術(shù)制得具有這些結(jié)晶性能的未拉伸纖維，然后制備出拉伸纖維和輪胎簾子線時(shí)，所制備的輪胎簾子線能夠顯示出優(yōu)異的抗張強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性。技術(shù)原理可以推斷如下。
[0041]構(gòu)成上述未拉伸纖維的PET聚合物基本上具有部分結(jié)晶的結(jié)構(gòu)，由結(jié)晶區(qū)和非晶區(qū)組成。然而，由于取向的結(jié)晶現(xiàn)象，在受控的熔融紡絲條件下制得的未拉伸纖維的結(jié)晶度高于現(xiàn)有未拉伸纖維的結(jié)晶度(通常結(jié)晶少于7%)，其結(jié)晶度為10%或大于10%，優(yōu)選為10至30%。由這種未拉伸纖維制備的拉伸纖維和輪胎簾子線由于如此高的結(jié)晶度而可以顯示出較高的收縮應(yīng)力和模量。
[0042]同時(shí)，所述未拉伸纖維顯示出0.2或小于0.2，優(yōu)選為0.08至0.2的A0F，遠(yuǎn)低于現(xiàn)有未拉伸纖維的AOF。AOF是指在未拉伸纖維的非晶區(qū)中包含的分子鏈的取向度，該值在非晶區(qū)中分子鏈的纏繞程度提高時(shí)下降。通常而言，當(dāng)AOF下降而非晶區(qū)中的分子鏈變?yōu)樗沙诮Y(jié)構(gòu)而非應(yīng)變結(jié)構(gòu)時(shí)，無(wú)序度提高，因此由這樣的未拉伸纖維制備的拉伸纖維和輪胎簾子線顯示出低收縮應(yīng)力以及低收縮率。然而，由于構(gòu)成未拉伸纖維的分子鏈在紡絲過(guò)程中發(fā)生滑動(dòng)而形成微小的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此在上述熔融紡絲條件下制得的未拉伸纖維在單位體積中包含了更多的交聯(lián)鍵。由于此種原因，盡管AOF值大幅度降低，上述未拉伸纖維仍可以變成使非晶區(qū)中的分子鏈發(fā)生應(yīng)變的結(jié)構(gòu)，并由此顯示出完善的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的取向特性。因此，所述拉伸纖維和輪胎簾子線以及未拉伸纖維能夠顯示出較低的收縮率和較高的收縮應(yīng)力及模量，從而可以制備顯示出優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性的輪胎簾子線。
[0043]并且，通過(guò)將3或4股紡絲法與以上熔融紡絲條件一起使用，能夠獲得均勻的冷卻，并由此可以如上所述制備出具有均勻物理性能和截面積的高細(xì)度拉伸纖維和輪胎簾子線，同時(shí)使制備過(guò)程中的物理性能劣化降至最低限度。這種均勻的物理性能和截面積源于通過(guò)均勻冷卻而使未拉伸纖維具有的均一截面積，而由上述方法制備的未拉伸纖維的截面積的變異系數(shù)(c.V.)可以為8%或小于8%，優(yōu)選為7%或小于7%。
[0044]同時(shí)，在形成上述未拉伸纖維后，拉伸該未拉伸纖維以制備PET拉伸纖維。所述拉伸步驟可以按照常規(guī)的拉伸纖維制備方法，通過(guò)由紡絲和拉伸的單一連續(xù)過(guò)程構(gòu)成的直接紡絲和拉伸法(下文中，稱作“DSD”)來(lái)進(jìn)行。
[0045]并且，所述拉伸步驟優(yōu)選以1.4至2.4倍的拉伸比來(lái)進(jìn)行。也就是說(shuō)，為了制備具有優(yōu)異的抗張強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性的輪胎簾子線，拉伸比優(yōu)選為1.4倍。由于對(duì)控制拉伸比的限制(該限制取決于以2500至4000m/min的速度進(jìn)行超高速紡絲時(shí)的紡絲設(shè)備)，拉伸比還優(yōu)選為2.4倍或小于2.4倍。
[0046]由上述方法制備的拉伸纖維的拉伸強(qiáng)度為9.5g/d或大于9.5g/d,在4.5g/d載荷下的中間伸長(zhǎng)率為4.5至6.5%且斷裂伸長(zhǎng)率為12.0至20.0%，截面積的變異系數(shù)(C.V.)為8%或小于8%，優(yōu)選為7%或小于7%，由此顯示出優(yōu)異而均勻的物理性能和截面積。同時(shí)，所述拉伸纖維可以制備為具有2000至6000旦尼爾的高細(xì)度，并且滿足本領(lǐng)域中對(duì)于具有優(yōu)異物理性能和高細(xì)度的輪胎簾子線的要求。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，提供一種采用上述制備PET拉伸纖維的方法來(lái)制備PET輪胎簾子線的方法。所述制備PET輪胎簾子線的方法可以包括如下步驟:通過(guò)上述方法將聚酰胺類樹(shù)脂加入聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯聚合物中；制備聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯拉伸纖維；對(duì)所述拉伸纖維進(jìn)行加捻，制備加捻的纖維；和將加捻的纖維浸潰在粘合劑溶液中，然后進(jìn)行熱處理。
[0048]在上述輪胎簾子線的制備方法中，所述加捻步驟可以例如通過(guò)如下方法進(jìn)行:以100至400TPM(每米捻度)對(duì)總細(xì)度為2000至6000旦尼爾的拉伸纖維進(jìn)行“Z”加捻，并以100至400TPM對(duì)I至3股“Z”加捻的纖維進(jìn)行“S”加搶，從而制得總細(xì)度為4000至12000旦尼爾的加捻纖維。
[0049]另外，所述粘合劑溶液的實(shí)例可以包括通常用于制備輪胎簾子線的粘合劑溶液，例如間苯二酚-甲醛-膠乳(RFL)溶液。所述熱處理過(guò)程可以在230至260°C的溫度下進(jìn)行90至360秒，優(yōu)選在240至250°C的溫度下進(jìn)行90至240秒，更優(yōu)選在245至250°C的溫度下進(jìn)行90至120秒。
[0050]所述輪胎簾子線可以通過(guò)上述方法來(lái)制備。然而，每個(gè)步驟僅為輪胎簾子線制備方法的實(shí)例，而且顯而易見(jiàn)的是，在所述各步驟之前或之后還可以包括在本發(fā)明所屬領(lǐng)域中常規(guī)進(jìn)行的步驟。
[0051]通過(guò)上述方法制備的輪胎簾子線可以具有總細(xì)度為4000至12000旦尼爾的高細(xì)度和8.5g/de或大于8.5g/de的拉伸強(qiáng)度，以及5.5至7.5%的E-S指數(shù)，所述E-S指數(shù)為在0.01g/de載荷下于177°C烘箱中熱處理2分鐘后的干熱收縮率和在2.25g/de載荷下的中間伸長(zhǎng)率的總和。就此而言，所述“E-S指數(shù)”為“干熱收縮率”(在0.0lg/de載荷下于177°C烘箱中2分鐘)和“中間伸長(zhǎng)率”(在2.25g/de載荷下)的總和，當(dāng)該值變低時(shí)，輪胎簾子線的形狀變化變小，而拉伸強(qiáng)度變好。所述輪胎簾子線也可以表現(xiàn)出如下物理性能，包括在2.25g/de載荷下為3.5至5.5%的中間伸長(zhǎng)率以及15.0%或大于15.0%、優(yōu)選為15.0至17.0%的斷裂伸長(zhǎng)率。
[0052]如前所述，通過(guò)上述方法制備的輪胎簾子線能夠顯示出優(yōu)異的拉伸強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性以及均勻的物理性能，同時(shí)具有較高的細(xì)度。因此，該輪胎簾子線可以非常優(yōu)選地用作充氣輪胎用胎體層簾子線，并非常有效地支撐汽車的全部載荷。然而，本發(fā)明的輪胎簾子線的用途并不局限于此，該輪胎簾子線顯然還可以用于其它應(yīng)用，例如冠帶層中。
[0053]下文中，提供優(yōu)選的實(shí)施例以用于更好地理解本發(fā)明。然而，這些實(shí)施例僅用于舉例說(shuō)明的目的，而并非意圖使本發(fā)明受限于這些實(shí)施例。
[0054][拉伸纖維的制備]
[0055]實(shí)施例1-5
[0056]通過(guò)側(cè)供料將預(yù)定量的聚酰胺類樹(shù)脂尼龍6加入PET聚合物切片中，采用3或4股紡絲法，利用超高速紡絲技術(shù)對(duì)PET聚合物切片進(jìn)行熔融紡絲和冷卻，制備實(shí)施例1至5的PET未拉伸纖維。此時(shí)，紡絲條件與下表1中所述相同，其它條件與制備PET未拉伸纖維的常規(guī)條件一致。另外，以表1中所示的預(yù)定拉伸比拉伸所制備的未拉伸纖維，然后進(jìn)行熱固定和卷繞，從而制得PET拉伸纖維。
[0057]比較例1-5
[0058]不同于實(shí)施例1至5，將尼龍6以超出所要求范圍的含量加入PET聚合物切片中，采用I或2股紡絲法，利用超高速紡絲技術(shù)對(duì)PET聚合物切片進(jìn)行熔融紡絲和冷卻，制備PET拉伸纖維。此時(shí)，紡絲條件與下表1中所述相同。
[0059][表 I]
[0060]
【權(quán)利要求】
1.一種制備聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯拉伸纖維的方法，包括如下步驟: 將0.1至2.0wt%的聚酰胺類樹(shù)脂加入包含90mol%或多于90mol%的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯且特性粘度為0.8至1.5的聚合物中； 以3或4股紡絲的方式,通過(guò)速度為2500至4000m/min的噴絲頭對(duì)加入了聚酰胺類樹(shù)脂的聚合物混合物進(jìn)行熔融紡絲，從而制備細(xì)度為2000旦尼爾或大于2000旦尼爾的未拉伸纖維；以及 以1.4至2.4的拉伸比對(duì)上述未拉伸纖維進(jìn)行拉伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述熔融紡絲過(guò)程在0.3至0.8g/d的紡絲張力下進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述未拉伸纖維的結(jié)晶度為10至30%，截面積的變異系數(shù)(C.V.)為8%或小于8%。
4.一種由權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的方法制備的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯拉伸纖維，其中，該拉伸纖維的拉伸強(qiáng)度為9.5g/d或大于9.5g/d,在4.5g/d載荷下的中間伸長(zhǎng)率為4.5至6.5%且斷裂伸長(zhǎng)率為12.0至20.0%，截面積的變異系數(shù)(C.V.)為8%或小于8%，細(xì)度為2000至6000旦尼爾。
5.一種制備聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯輪胎簾子線的方法，包括如下步驟: 采用權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的方法制備聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯拉伸纖維； 對(duì)上述拉伸纖維進(jìn)行加捻；和 將加捻的纖維浸潰在粘合劑溶液中，然后進(jìn)行熱處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述熱處理步驟在230至260°C的溫度下進(jìn)行90至360秒。
7.一種由權(quán)利要求5所述的方法制備的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯輪胎簾子線，其中，該輪胎簾子線的總細(xì)度為4000至12000旦尼爾，拉伸強(qiáng)度為8.5g/de或大于8.5g/de,E-S指數(shù)為5.5至7.5%，所述E-S指數(shù)為在0.01g/de載荷下于177°C烘箱中熱處理2分鐘后的干熱收縮率和在2.25g/de載荷下的中間伸長(zhǎng)率的總和。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的輪胎簾子線，其中，該輪胎簾子線在2.25g/de載荷下的中間伸長(zhǎng)率為3.5至5.5%且斷裂伸長(zhǎng)率為15.0%或大于15.0%。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的輪胎簾子線，其中，該輪胎簾子線用作充氣輪胎的胎體層簾子線。
【文檔編號(hào)】D01D5/08GK103827368SQ201280047438
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月27日
【發(fā)明者】樸成鎬, 鄭一, 金基雄 申請(qǐng)人:可隆工業(yè)株式會(huì)社