CN104619899B - 用于弹性体产品、尤其用于机动车辆充气轮胎的增强帘线，以及机动车辆充气轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于弹性体产品、尤其用于车辆充气轮胎的增强帘线，该增强帘线由至少一种纱线组成。本发明的特征在于该增强帘线包括至少一种由PEF组成的纱线，该PEF全部或至少部分由生物质和/或可再生原材料生产。

Description

用于弹性体产品、尤其用于机动车辆充气轮胎的增强帘线，以 及机动车辆充气轮胎

技术领域

本发明涉及一种用于制造弹性体产品、尤其用于车辆充气轮胎的增强帘线，该增强帘线由至少一种纱线组成。

本发明进一步涉及一种至少包含根据本发明的增强帘线的车辆充气轮胎。

背景技术

增强帘线作为用于弹性体制品的强度构件，尤其用于车辆充气轮胎的强度构件层如胎体帘布层、胎圈增强件、带束层和带束绷带，在关于构造和材料的非常多种多样的实施例中是本领域的普通技术人员已知的。橡胶混合物用于在生产过程中使这些增强帘线嵌入以便它们可以在弹性体制品中用作一个橡胶处理的强度构件层。

增强帘线由一种或多种互相加捻的纱线组成。其两种或更多种纱线可以包括相同材料或者，如在混合帘线的情况下，两种或更多种不同的纱线。

弹性体制品，尤其车辆充气轮胎的胎体帘布层、胎圈增强件、带束层和带束绷带，至今为止首先利用了织物强度构件，这些织物强度构件就材料而言主要(直接地)基于化石原料如石油，实例包括PET(聚对苯二甲酸乙酯)、芳族聚酰胺和尼龙或由其纱线组成的混合帘线。

另一方面，已知使用由纤维胶，例如人造丝或莱赛尔纤维组成的非石油基织物强度构件。

天然纤维(即非石油基材料)作为织物强度构件的材料的一个缺点是纤维结构不是连续的并且纤维品质不是一致的。

此外，在人造丝的具体情况下不存在收缩性对于其用作带束绷带中的强度构件是没有帮助的。使用人造丝的一个另外的缺点是它是湿气敏感的并且该强度构件的裂断强度由于湿气吸入而降低。再者，获取人造丝是成本密集的。

趋势是朝向环境友好的、节约资源的、避免原生化石原料的、有待在不需要在由其生产的产品的耐久性中作出牺牲的情况下开发和使用的弹性体产品，如车辆充气轮胎。于是，DE 102010017107A1披露了用于例如至少由再循环PET纱线组成的胎体帘布层和/或带束绷带的混合帘线。

发明内容

于是，本发明的目的是提供一种用于弹性体制品、尤其用于车辆充气轮胎的增强帘线，该增强帘线由至少一种纱线组成，是常规的增强帘线的一种替代物，由环境友好的和节约资源的材料组成并且同时是以可持续方式可获得的。此外，该增强帘线的产品品质应该是一致的。

当该增强帘线的至少一种纱线由聚乙烯呋喃酸酯(PEF)组成时，实现了这个目的，其中所述PEF完全或至少部分由生物质和/或可再生原材料生产。

聚乙烯呋喃酸酯(PEF)的结构式在式(I)中示出。PEF在形式上通过单乙二醇(＝MEG；1，2-乙二醇)和呋喃-2，5-二羧酸的缩聚来形成。

(来源：Folien_Service der chemischen Industrie，www.fonds.vci.de/Folien_Service)

这种聚合物关于不仅作为聚乙烯呋喃酸酯(Polyethylenfuranat)而且在名称聚乙烯呋喃酸酯(Polyethylenfuranoat)下的可再生原材料在现有技术中是已知的。对于本发明的目的必不可少的是PEF应理解为是指根据结构(I)的聚合物。

在本发明的背景下，名称PEF的纱线和PEF纱线可互换使用。全部或至少部分由生物质和/或可再生原材料生产的PEF在此还被称为“全部或至少部分来自生物质和/或可再生原材料的PEF”。

在用于根据本发明的弹性体产品的强度构件的增强帘线中使用来自生物质和/或可再生原材料的PEF是可持续的、环境友好的并且节约资源的。此外，全部或至少部分由生物质和/或可再生原材料生产的PEF具有(像仅从化石原材料获得的PEF)的一致品质。因此确保了一致的产品品质。

在此背景下，短语“全部或至少部分由可再生原材料生产的PEF”应理解为是指就材料而言的PEF是完全或至少部分由生物质和/或可再生原材料生产的-不考虑该生产中涉及的能源。完全或至少部分由生物质和/或可再生原材料组成的PEF不是唯一地或根本不是(即，达到0wt％的程度)从化石原材料如石油获得的。

如本领域的普通技术人员将知道，该PEF中的生物基材料的比例，即衍生自可再生原材料和/或生物质的比例可以通过ASTM D 6866的C-14方法来确定。

在本发明背景下的生物质是“由动物、植物或微生物通过生长和代谢形成的任何有机材料的总体”(在线词典，版本3.25)。在本发明的背景下可再生原材料是出于除了食品或饲料之外的目的由人类有意种植和/或使用的农业和林产品。因此，可再生原材料排除通过采石或采矿可及的化石源，如石油。

然而，本发明的增强帘线可以包含全部或至少部分由如下单体生产的PEF，这些单体原先为了作为食品或饲料使用的目的而种植，但因为例如原材料的再分配，不用作食品或饲料而用作服务于该增强帘线中的可再生原材料。关于原材料的栽培区域的任何冲突相应地不应该对本发明的材料具有限制性作用。

PEF的生产是基于呋喃-2，5-二羧酸酯单体，该单体优选从生物质获得，如例如US2011/0282020中所述的。

还可想到的是从生物质获得并使用呋喃-2，5-二羧酸单体。

优选使用衍生自植物的可再生原材料。于是，用于PEF的单乙二醇单体优选从可再生植物衍生的原材料(如例如甘蔗或糖蜜)并且不从石油获得。

来自植物衍生的原材料的单乙二醇已经是可商购的。PEF中单乙二醇的质量分数是24.2％，基于单乙二醇的分子量。另一种单体呋喃-2，5-二羧酸酯以75.8wt％存在于聚对苯二甲酸乙酯中，基于所述单体的分子量。这两种单体优选由可再生原材料制造。然而，还可想到的是这些单体中的仅一种由可再生原材料制造。例如，由来自纯植物衍生的原材料的单乙二醇和来自纯化石原材料的呋喃-2，5-二羧酸酯生产的PEF由达到24.2wt％程度的可再生原材料组成。

进一步可想到的是这两种单体中的任一种或这两者处于混合物的形式，在这种情况下那么这种或这些单体部分来自可再生原材料并且部分来自石油。

还可想到的是在本发明的背景下这些单体呋喃-2，5-二羧酸或呋喃-2，5-二羧酸酯和乙二醇(1，2-乙二醇)中的每一种是完全从生物质或可再生原材料可获得的。

完全或至少部分由生物质和/或可再生原材料生产的PEF可以额外地包含可归因于所用的生物质以及还有生物衍生的原材料的杂质，如有机烃类。例如，在此可能涉及糖类。

具体实施方式

对于本发明必不可少的是该增强帘线的至少一种PEF纱线完全或至少部分由生物质和/或可再生原材料组成。在此PEF可以例如根据以下实施例来组成。

在本发明的一个优选实施例中，该PEF由达到从10wt％至100wt％、优选从50wt％至100wt％并且更优选从70wt％至100wt％的生物质和/或可再生原材料组成，而剩余的wt％(不是全部或至少部分来自生物质和/或可再生原材料的PEF)在100wt％PEF的情况下直接由石油制造。

在此一种可能性是例如仅呋喃-2，5-二羧酸单体是从生物质或可再生原材料获得的，而单乙二醇(1，2-乙二醇)单体是直接从石油获得的，即，该PEF由达到75.8wt％的生物质和/或可再生原材料和达到24.2wt％的石油基原材料组成。

还可想到的是仅单乙二醇单体从可再生原材料获得，而呋喃-2，5-二羧酸单体从石油获得，即PEF由达到24.2wt％的可再生原材料和达到75.8wt％的石油基原材料获得。

为了能够免除石油作为用于PEF的主要材料源，特别优选的是PEF完全(即100wt％)由生物质和/或可再生原材料组成。

在下文中“全部或至少部分来自生物质和/或可再生原材料的PEF”还被简缩为“来自生物质和/或可再生原材料的PEF”。然而，通常包括具有石油基材料部分的以上实施例。

在本发明的增强帘线中的来自生物质和/或可再生原材料的PEF的至少一种纱线具有100至600t/m、优选100至550t/m并且更优选200至550t/m的单捻度(verdreht)。

优选地，本发明的增强帘线包含至少一种另外的纱线，其中全部或至少部分来自生物质和/或可再生原材料的PEF的至少一种纱线和该至少一种另外的纱线具有100至600t/m、优选100至550t/m并且更优选200至550t/m的缆捻度(endverdreht)。

在本发明的一个优选实施例中，该帘线的所有纱线由来自(全部或至少部分)生物质和/或可再生原材料的PEF组成。

其结果是，常规PET增强帘线例如可以被由来自生物质和/或可再生原材料的PEF组成的增强帘线代替。PEF具有86℃的玻璃化转变温度，该温度高于聚对苯二甲酸乙酯的玻璃化转变温度74℃。其结果是，当该材料用于车辆充气轮胎的强度构件层中的增强帘线时，该轮胎具有超过PET的对于PEF的预期改进的尺寸稳定性。

取决于生产参数的选择，包括至少一种PEF纱线的增强帘线具有与常规类型的(即就材料而言直接由石油生产的)PET增强帘线类似的特性(常规的或HMLS高模量低收缩率)。

然而，还可以想到，取决于生产参数的选择，可以建立类似于聚酰胺增强帘线的特性。

在本发明的一个另外优选实施例中，该增强帘线是一种混合帘线，其中该帘线的至少一种纱线由不同于来自生物质和/或可再生原材料的PEF的某一其他材料组成，而另一种或多种纱线由来自生物质和/或可再生原材料的PEF组成。该增强帘线因此是部分可持续、环境友好和节约资源的，并且提供通过有目的选择该至少一种另外的纱线的材料按限定方式改性增强帘线的可能性作为一个另外的优点。

可想到本发明的一种有利发展，其中该增强帘线由至少一种来自生物质和/或可再生原材料的PEF的纱线和至少一种直接来自石油和/或来自再循环PET生产的PET的纱线组成。

在本发明的另外的有利发展中，该增强帘线由至少一种全部或至少部分来自生物质和/或可再生原材料的PEF和至少一种另外的非金属材料的纱线组成。该非金属材料选自包括以下各项的组：聚酰胺(PA)和/或芳族聚酰胺和/或聚醚酮(PEK)和/或聚酮(POK)和/或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和/或人造丝和/或纤维胶和/或天然纤维和/或玻璃纤维。

整体混合帘线从而是非常大部分地或完全地由不主要基于石油的材料生产的，并且由于限定选择用于纱线的合适材料而可以具有改变的特性。

为了获得该增强帘线的更高的收缩率，本发明的一种另外的有利发展提供如优选地使该增强帘线由至少一种完全或至少部分来自生物质和/或可再生原材料的PEF的纱线和至少一种聚酰胺(PA)的纱线组成。这对于在客车轮胎的带束绷带中使用这种混合帘线是特别有利的。

特别优选的是该PA纱线由PA6.6和/或PA6纤维和/或PA10.10纤维和/或PA10.12纤维组成。

非常特别优选的是该PA纱线由PA6.6纤维组成。

为了获得该增强帘线的更高模量，它由至少一种完全或至少部分来自生物质和/或可再生原材料的PEF的纱线和至少一种芳族聚酰胺的纱线组成。这对于在超高性能(UHP)轮胎的带束绷带中使用这种混合帘线是特别有利的。

为了获得一种基本上没有收缩的稳定的增强帘线，它由至少一种完全或至少部分来自生物质和/或可再生原材料的PEF的纱线和至少一种人造丝的纱线组成。这对于在客车轮胎的胎体中和/或对于客车轮胎的高速度行为使用这种混合帘线是特别有利的。

有利的是组成本发明的增强帘线的每种纱线的线密度是在200与5000分特克斯(dtex)之间并且这些单捻材料的捻度是在100与600t/m之间。

用于该增强帘线的纱线可以各自由S-和Z-加捻的纤维构成。例如，该来自生物质和/或可再生原材料的PEF纱线可以是S-或Z-加捻的。

将本发明中的这些加捻纱线通过在S-或Z-方向上加捻而成缆为一种增强帘线中。有利地，增强帘线的纱线全都具有相同的捻向，即，它们是亦或S-亦或Z-加捻的。在这种有利的方式中，该增强帘线具有在与这些纱线的单捻相反的方向上的缆捻。例如，一种来自生物质和/或可再生原材料的S-加捻的PEF纱线和一种S-加捻的芳族聚酰胺纱线可以被Z-成缆为一种增强帘线。

为了确保织物强度构件至橡胶的可靠粘附，有利的是为本发明的增强帘线提供粘合剂浸渍，例如在一种1-或2-浴槽方法中经RFL浸渍。

本发明还提供一种车辆充气轮胎，该轮胎包含至少一个根据本发明的增强帘线。优选地，该车辆充气轮胎在胎体帘布层中和/或在至少一个带束层中和/或作为胎圈增强件和/或在带束绷带中包含该增强帘线。特别优选的是该车辆充气轮胎在轮胎帘布层中包含该增强帘线。

Claims (10)

1.一种增强帘线，该增强帘线用于弹性体制品，该增强帘线由至少一种纱线组成，其特征在于，至少一种纱线由聚乙烯呋喃酸酯(PEF)组成，其中所述PEF完全或至少部分由生物质和/或可再生原材料生产。

2.如权利要求1所述的增强帘线，其特征在于，所述弹性体制品为车辆充气轮胎。

3.如权利要求1所述的增强帘线，其特征在于，所述PEF是10wt％至100wt％由生物质和/或可再生原材料生产的。

4.如权利要求1所述的增强帘线，其特征在于，完全或至少部分来自生物质和/或可再生原材料的PEF的该纱线具有100至600t/m的单捻度。

5.如权利要求1所述的增强帘线，其特征在于，该增强帘线包含至少一种另外的纱线，其中该至少一种全部或至少部分来自生物质和/或可再生原材料的PEF的纱线和该至少一种另外的纱线具有100至600t/m的缆捻度。

6.如权利要求1所述的增强帘线，其特征在于，该帘线的所有纱线由完全或至少部分来自生物质和/或可再生原材料的PEF组成。

7.如权利要求1所述的增强帘线，其特征在于，该增强帘线由该至少一种全部或至少部分来自生物质和/或可再生原材料的PEF的纱线和至少一种另外的非金属材料的纱线组成。

8.如权利要求1至7中任一项所述的增强帘线，其特征在于，每种纱线的线密度是在200与5000分特克斯之间并且每种纱线的单捻度是在100与600t/m之间。

9.一种车辆充气轮胎，其特征在于，该车辆充气轮胎包含至少一个如权利要求1至8中任一项所述的增强帘线。

10.如权利要求9所述的车辆充气轮胎，其特征在于，该车辆充气轮胎在胎体帘布层中和/或在至少一个带束层中和/或作为胎圈增强件和/或带束绷带包含至少一个增强帘线。