[发明专利]尺寸稳定性高的聚酯帘子线及其制备方法

说明书

本申请是中国专利申请号89107266.7的分案申请。

本发明涉及具有高模量和低收缩率的特别是用于轮胎纺织品的增强剂聚酯复丝纱线。本发明的纱线提供具有综合的优异尺寸稳定性和高极限伸长率的加工的线。生产复丝聚酯纱线的方法也是本发明的一个方面。

高强度的对苯二甲酸乙二醇酯长丝在已有技术中是众所周知的，以及通常地在工业中用于包括橡胶增强剂的轮胎帘线、传送带、座位带、V型带以及水龙带。

在聚酯工业用纱线的尺寸稳定性上需要继续改进，以减少现行的聚酯子午线轮胎的轮胎侧壁压痕并取代在子午线轮胎体中的人造丝和其它增强的工业产品。作为后者，该基准当用到少于30％的物质时，必须具有相当于人造丝在轮胎温度升高时的强度和模量。现行的聚酯帘线具有足够的强度，而它们的高温模量低于这方面应用所需要的。戴维斯(Davis)等的美国专利4,101,525提供一种具有低收缩率的和低工作损耗特性的高强度复丝聚酯纱线。虽然戴维斯等没有提供加工帘线的数据，纱线所显示的特点从戴维斯的所述中并不满足模量要求。另外，长丝从喷丝头引出之后立即快速冷却可能导致过量的长丝断裂和由此产生低的机械性能的纱线。萨托(Saito)等的美国专利4,491,657揭示了高模量、低收缩的聚酯纱线，但为了达到纱线加工成帘线的良好的转变效率，对这类尺寸稳定的纱线就需要有低的极限模量。加工的帘线，具有该低极限模量导致比本发明高极限模量帘线较低的强力。同时，萨托等的工艺需要高的纺丝速度，因而难于将本发明结合进连续纺丝－拉伸工艺中，古满幸和等的美国专利4690866阐述了制备纱线的一种装置，它采用超高粘度聚合物生产高尺寸稳定的加工帘线。在对比实验的基础上，即用我们的溶剂系统，古满幸和特性粘度(IV)值应比在他们的专利中所表明的高5％，即：通过我们测量，它们需要0.95IV聚合物的极小值。同时，这些帘线具有低极限模量，于是不能达到给定的聚合物粘度的全部强力优点。

对苯二甲酸乙二醇酯纱线可以在非常高的应力条件下通过纺丝制备得到取向的结晶性非拉伸纱线。本发明通过工艺参数的选择以形成具有16至24％结晶度和14至22℃的熔点升高的部分取向的半结晶性的非拉伸纱线。然后该短纤纱线热拉伸至总拉伸率在1.2/1和2.5/1之间由此产生独特的综合性能：(A)至少20克/旦的极限模量；(B)采用E4.5+FS＜11.5％定义的尺寸稳定性；(C)至少5克/旦的强力；(D)14至22℃，较佳17至20℃的熔点升高，以及(E)，小于0.75的无定形取向函数。拉伸过的纱线经加捻并股制得轮胎帘子线并按一般的工业方法进行处理。由此处理产生的帘子布具有极好的高极限伸长率和高韧度相结合的大大改进的尺寸稳定性。

图1，表示在实施例2中制备的纱线由LASE-5对自由收缩率的曲线判定加工的帘线的稳定性。

图2，表示实施例2纱线在给定的自由收缩率下加工的帘线的强力的比较。

图3和图4，给出对比和代表性试样收缩力对收缩率的曲线。

图5，给出由λ²-1/λ确定的收缩力和形变的关系，以提供纱线交联密度的评估。

本发明的超尺寸稳定的聚酯多股纱在用作纤维补强剂掺入如轮胎的橡胶组合制品时，提供高的极限伸长率与改进的加工过的帘线的尺寸稳定性。

由于目前强调在单层子午线客车轮胎用聚酯代替人造丝，增加帘线的尺寸稳定性一直是高的情况是需要的。尺寸稳定性的确定如在给定的收缩率下的高模量并直接涉及轮胎侧壁压痕(SWI)和轮胎的操作。而在轮胎中的帘线的模量主要受SWI和操作二者支配，收缩在二个方面均是重要的。首先，在轮胎硫化期间过度的帘线收缩可能显著减少来自开始加工的轮胎帘线的模量。第二，帘线收缩率是轮胎非均匀性的潜在根源。于是，在给定的收缩率下模量和强力的对比是对轮胎帘线有意义的比较。由于轮胎帘线在运行期间经受几个百分数的形变，良好的实际测量的模量是LASE-5(负载在5％伸长率下)。另外，E_4.5(伸长率4.5克/旦负载)可适于用作实际测量。