[发明专利]拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、轮胎帘线以及它们的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、轮胎帘线以及它们的制备方法，所述拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维显示出优异的尺寸稳定性和均一的性能，同时具有2000旦尼尔以上的高细度。

背景技术

轮胎是纤维/钢/橡胶的复合体，并且通常具有图1所示的结构。这里，体层（body ply），称为胎体，是包括在轮胎中作为其核心强化的帘线层，其支撑汽车的整体负荷并且经受冲击以保持轮胎形状，并且其要求具有耐疲劳性以抵抗在行驶过程中的弯曲和拉伸运动。在这种体层（即轮胎帘线）中已经广泛使用了例如聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚酯合成纤维材料。

由合成纤维制成的帘线由于其高韧性而用于改善轮胎的耐久性，但是由于其高热收缩率，其问题在于在轮胎硫化以后降低了弹性和尺寸稳定性。为了弥补该问题，已经建议采用例如硫化后充气（post cure inflatation，PCI）的额外工艺来改善帘线的尺寸稳定性，但是效果不足。

近来，超高速纺丝技术被移植到轮胎帘线的制备方法中，并且在不使用PCI工艺的情况下制备具有高模量低收缩率（HMLS）性能的聚酯轮胎帘线变得可能。

但是，为了应用超高速纺丝技术，必须使用具有高结晶性的未拉伸纤维。但是，具有高结晶性的未拉伸纤维具有相对较窄的拉伸范围，由此当将该纤维应用到高速纺丝技术中时，不均匀的拉伸或摩擦会容易地弄断该纤维。考虑到这种情况，当将具有高结晶性的未拉伸纤维用在超高速纺丝系统中时，存在拉伸比的限制，所述纤维不能被充分地拉伸，并且可能很大程度上劣化拉伸纤维的拉伸强度。特别是，在具有2000旦尼尔以上的高细度拉伸纤维和包含该纤维的轮胎帘线的制备工艺中难以确保喷丝孔之间的足够距离和冷却均一性，由此例如韧性的性能降低非常多，并且变得难以得到具有均一性能的轮胎帘线。

为了解决这个问题，人们已经考虑了在通过超高速纺丝技术形成低细度的未拉伸纤维后在拉伸工艺过程中对该纤维进行共捻的方法，但是基于高旦尼尔，这种共捻法在显示充分韧性和改进生产率方面存在许多困难，因为其花费过高而且在该共捻工艺过程中韧性会被摩擦破坏。而且，即使使用了这种共捻法，也不容易得到具有足够均一性能的拉伸纤维和轮胎帘线。

随着近来子午线轮胎的使用不断增加，需要具有优异和均一的性能以及高细度的轮胎帘线。但是，因为上述公开的问题，其不能满足这些需求。因此，不断要求开发一种用于拉伸PET纤维的技术和由其制备的轮胎帘线，所述拉伸PET纤维具有2000旦尼尔以上的高细度，同时显示出优异的强度和尺寸稳定性以及均一性能。

发明内容

发明目的

本发明的一个方面是提供一种拉伸PET纤维及其制备方法，所述拉伸PET纤维具有2000旦尼尔以上的高细度，同时显示出优异的尺寸稳定性和均一性能。

本发明的另一个方面是提供一种PET轮胎帘线及其制备方法，所述PET轮胎帘线具有高细度，同时显示出均一性能和优异的尺寸稳定性。

技术方案

本发明提供了一种拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）纤维，其包含90mol％以上的PET并具有40至50%的结晶度、0.01至0.2的非晶取向因子(AOF)、2.5至4.0旦尼尔的单丝细度、8.0%以下的横截面面积的变异系数(CV)、以及2000至4000旦尼尔的总细度。

本发明还提供了一种制备拉伸PET纤维的方法，包括下列步骤：通过3-股或4-股共纺法经由喷丝头对包含90mol％以上PET的聚合物进行熔融纺丝以制备具有2000旦尼尔以上细度的未拉伸PET纤维，其中纺丝速度为2500至4000m/min；以及以1.4至2.0的拉伸比对所述未拉伸纤维进行拉伸。

本发明还提供了制备PET轮胎帘线的方法，包括如下步骤：根据上面公开的方法制备拉伸PET纤维；对所述拉伸纤维进行共捻以制备加捻纱线；以及将所述加捻纱线浸入粘合剂溶液中并对其进行热处理。

本发明还提供了一种PET轮胎帘线，其具有4000至8000旦尼尔的总细度，7.2至8.5g/d的拉伸强度，5.0至7.0%的尺寸稳定性指数（E-S指数），其中所述E-S指数是在0.01g/d的负荷下在177℃热处理2分钟后的干热收缩率和在2.25g/d负荷下的中间伸长率的总和。