[发明专利]尺寸稳定的聚酯纱及其制备

说明书

技术领域

本发明涉及用于技术应用、特别是用于充气轮胎的增强的拉伸聚酯复丝纱，其具有高断裂能以及良好的尺寸稳定性，并且涉及包括此类纱的浸渍帘线。根据本发明的聚酯复丝纱和浸渍帘线尤其可用于高速轮胎/高速胎和安全轮胎/漏气保用轮胎。因此，本发明还涉及包括此类纱和浸渍帘线的轮胎。此外，本发明涉及一种制造此类聚酯复丝纱的方法。

背景技术

用于技术应用——例如在充气轮胎的浸渍帘线中采用的聚酯纱是众所周知的。它们作为轮胎中的增强物已使用多年。然而，迄今为止，对于在高工作温度的充气轮胎（如高速轮胎和安全轮胎）的外胎中的使用而言，这些聚酯技术纱的性能不够好。对于这些高要求的轮胎应用，目前仍使用人造丝技术纱而不是聚酯纱。因此，聚酯技术纱的制造商持续地努力改善用于轮胎应用的聚酯纱和包括这些聚酯纱的浸渍帘线的性能，特别是断裂能和尺寸稳定性。

可由纱吸收的能量总量称为该纱的断裂能。纱的较高断裂能使纱能在更苛刻的条件下工作而不断裂。

拉伸纱的高断裂能也在浸渍帘线和仿固化（simulation cured）的浸渍帘线中导致高断裂能。

用于轮胎应用的技术纱的尺寸稳定性在许多情况下被定义为模量值与收缩值之和。聚酯技术纱在轮胎的工作温度下应呈现高模量（HM）和低收缩率（LS）。因此，此类聚酯纱也称为HMLS纱。然而，现有技术的尺寸稳定值难以彼此比较，因为几乎每个聚酯纱制造商都在不同条件下测量收缩率和模量。例如，现有技术的模量值被定义为在规定载荷（也称为拉力）下的伸长率EASL或EAST，其中记录有4.5g/d、4.0cN/dtex和41cN/dtex的不同载荷（拉力）。已针对在150℃至185℃的温度范围内和在1分钟至30分钟的停留时间范围内记录收缩率值。

轮胎帘线在轮胎的使用期间经历数个百分点/百分之几的变形，且因此TASE5%，即在5%的规定伸长率下的拉力，是在实际使用中轮胎帘线的性能模量的较好衡量方式。为了获得用于充气轮胎浸渍帘线中的技术纱的性能的可靠预测，优选在轮胎的工作温度下确定仿固化的浸渍帘线的TASE5%（TASE5%s.c.d.c.）。该浸渍帘线特性也由轮胎制造商评估。

已采用连续纺丝-拉伸-卷绕工艺（其中纱在一集成工艺中被纺制、凝固和拉伸）或两步骤工艺（其中未拉伸的凝固的纱被卷绕在筒管上，并且这些未拉伸的纱随后在单独的并条机上被拉伸）来制造高模量、低收缩率聚酯纱。采用两步骤工艺制造HMLS聚酯纱的优点是，可与拉伸条件独立地选择纺丝条件，以优化最终的拉伸纱的性能，但由于较高的操作成本，两步骤工艺本身没有连续工艺那么节省成本。相比之下，连续纺丝-拉伸-卷绕工艺具有经济优点，但已证实制造具有要求性能的拉伸聚酯纱以将这些纱应用在高要求轮胎中要困难得多。尤其地，在连续纺丝-拉伸-卷绕工艺中实现超过3700m/min的纺丝速度被认为是不可能的，因为在增加纺丝速度时观察到频繁的断丝。

WO2008/156333A1公开了一种制造聚酯轮胎纱以代替冠带层应用中的PA66纱的两步骤工艺。在冠带层应用中，希望纱和帘线中的高收缩力以约束轮胎中钢带的运动。所公开的未拉伸的聚酯纱具有至少25%、优选为25至40%的结晶度和0.15或更小、优选为0.08至0.15的非晶取向系数（AOF），以在拉伸纱和包括这些纱的帘线中获得高的收缩力。

US2005/0074607A1公开了以两步骤工艺拉伸未拉伸的纱对于在高纺丝线应力（即，高纺丝速度）下纺制的纱而言变得越来越困难。已知在连续纺丝-拉伸-卷绕工艺中拉伸此类未拉伸的纱存在的问题更大。

US2003/0143394A1公开了一种尺寸稳定的聚合复丝纱，其中未拉伸的纱具有在0.02到0.15之间的双折射率，并且其中未拉伸的纱被拉伸至其最大拉伸比率的至少85%、更优选为至少90%。

US5,242,645公开了一种在比较低的韧度下具有令人满意的耐久性的高强度聚酯纤维。该纱被拉伸至接近其最大拉伸比率。

JP6-136612公开了一种聚酯纱，其拉伸的总拉伸比率实现了在10%至13%的范围内的断裂伸长率。

US5,067,538公开了一种具有在6%至10%的范围内的断裂伸长率的聚酯纱。