CN1896352A - 帘子线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及帘子线。包括芯部和外皮的帘子线，其中芯部包括嵌入基体中的高模量纤维，并且芯部的至少主要部分由形成外皮的纤维包套。

Description

帘子线
技术领域
本发明涉及一种包括芯部和外皮的帘子线(帘线)。
背景技术
例如在EP1 411 159中描述过此类帘子线，在该帘子线中，芯部由玻璃纤维制成，并且外皮由芳族聚酰胺纱线制成。该帘子线用以加强弹性材料如轮胎或皮带。
仍然存在开发具有至少能与已知帘子线相当或比其更好的特性的帘子线的需求。特别地，此类帘子线应该确保加强的合成物具有尽可能长的寿命。此外，当在皮带中使用此类帘子线时，该帘子线必须还具有耐油性和/或水解稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提供适于加强弹性材料的其它帘子线。特别地，此类帘子线应该确保采用其加强的弹性材料具有长的寿命。另外，应提供具有良好的水解稳定性的帘子线。此外，还应该提供能以节省成本的方式生产的帘子线。
本发明的目的通过一种包括芯部和外皮的帘子线来实现，其中，芯部包括嵌入基体中的高模量纤维，并且芯部的至少主要部分由形成外皮的纤维包套。
文中的芯部用作尤其以高度的空间(尺寸)稳定性为特征的强度载体。
可以例如以这样的方式制造该类帘子线：高模量纤维与基体材料一起浸渍，之后，用例如短纤维缠到芯部上，从而短纤维在芯部上形成外皮。
优选地，至少一种包缠芯部的复丝纱线用作形成外皮的纤维。优选地，以这样的方式包缠：包缠之后，芯部尽可能多地被覆盖，即几乎看不见芯部。如果多种复丝纱线用于制作外皮，则可以以相同和/或相反的方向绕芯部包缠这些复丝纱线。此外，可以编织多种复丝纱线以形成外皮。
已发现，如果根据本发明的帘子线的芯部基体具有热塑性，则将非常有利。
除了通常的用于将基体引入高模量纤维内的浸渍方法以外，可将热塑性纤维与高模量纤维混合，在接下来的步骤中加热此混合物，使得热塑性纤维熔化以形成其中嵌有高模量纤维的基体。其中，高模量纤维可以是连续纤维，例如复丝纱线，并且可以例如通过本身已知的使用空气的混合方法，将热塑性纤维与高模量纤维充分混合。但是，有限长度的纤维如短纤维或通过牵切方法制得的纤维也可用作高模量纤维。在此情况下，推荐使用也为短纤维或牵切过的纤维的热塑性纤维。在纤维的牵切过程中，已牵切的纤维具有变化的长度，因此，可能一定程度地影响纤维的平均长度以及长度分布。对于根据本发明帘子线的芯部中的高模量纤维，已证实70至170mm，优选地110至130mm，并且特别地接近120mm的平均长度以及40至230cm的长度分布是最佳的。然后，可以以本身已知的方式混合这些纤维，并以未搓合的或以纱线的形式用作芯部，形成外皮的复丝纱线绕该芯部包缠。在该方法中，在使用复丝纱线包套之前，可先对包括高模量纤维和热塑性纤维的混合纱线进行加热，使得热塑性纤维熔化并且作为基体使高模量纤维嵌入其中。
尤其有利的是，首先用至少一种复丝纱线包缠由高模量纤维和热塑性纤维制成的混合物。由于通常在将帘子线嵌入弹性材料之前，对帘子线涂加在温度的影响下交联的优选为RFL(间苯二酚-甲醛胶乳)的粘结剂，所以也可利用使粘结剂交联所需的温度处理来熔化热塑性纤维并将它们变换成基体材料。
在此，已证实以下这样尤其有利：根据本发明的帘子线的芯部基体为熔点或熔点范围在150℃至420℃之间，优选地在180℃至260℃之间的热塑性塑料。其中，熔点或熔点范围在200℃至230℃之间的热塑性塑料已证实具有特别的价值。几乎所有可通过熔融纺丝纺制成纤维的材料都适合于用作芯部基体的热塑性材料，特别是热塑聚亚安酯(TPU)、聚酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚乙烯(PE)或聚酰胺(PA)。如果是聚酰胺，则发现PA4，PA4.6、PA6、PA6.6、PA6.10、PA10或PA12特别有利。
根据本发明的帘子线的区别特性尤其在于芯部占基体的体积百分数为15％至50％，优选地为25％至40％，其中考虑的是不带有外皮的芯部。已发现，一方面并不需要高模量纤维完全嵌入基体材料，而另一方面，如果芯部中过量的基体材料尽可能的少则是有利的，(因为)在将帘子线嵌入弹性材料过程中在加热时，过多的基体材料会将形成外皮的复丝纱线的相当多部分的长丝嵌入其中。类似地，发现，如果基体材料尽可能一致地分布在芯部中则是有利的。
此外，芯部的特征在于，芯部中的高模量纤维的模量为200至550GPa，优选地为200至350GPa，并且尤其优选地为200至250GPa。因此，已证实碳纤维是最合适的。
还发现，如果复丝纱线的模量低于芯部的高模量纤维的模量，则是有利的。因此，特别地，模量为70至150GPa，特别是70至120GPa的复丝纱线已证实是最好的。由芳族聚酰胺制成的复丝纱线已证实是一种尤其适合于包缠根据本发明的帘子线的芯部的复丝纱线。
根据本发明的帘子线最适合于制造纤维加强的弹性材料。
在此方面，本发明的目的是包括根据本发明的帘子线的V形皮带和齿形皮带。
具体实施方式
下面将基于下列示例更详细地说明本发明。
为了制作根据本发明的帘子线，使用下列纱线：
纱线1：可从Toho Tenax Europe GmbH获得的名称为Tenax STS5411的碳纤维，其单丝的线密度为0.67dtex，纤维密度为1.76g/cm3。
纱线2：由从Rhodia获得的聚酰胺6(PA6)复丝纱线制成的热塑性纤维，其单丝的线密度为6.9dtex，并且纤维密度为1.14g/cm3。该复丝纱线的熔点范围在215℃至220℃之间。
纱线3：从Teijin Twaron BV获得的Twaron 1100dtex f1000。
首先，牵切来自纱线1的12000根长丝以及来自纱线2的300根长丝，并且随后透彻地混合，使得形成线密度为10100dtex并具有平均长度为120mm的长丝的丝绞，其中长丝的长度在40至230mm之间变化。利用此丝绞，使用精梳毛纺方法制造线密度为10100dtex的芯部部分。因此，按重量计算，该芯部部分包含80％的碳纤维(纱线1)以及20％的聚酰胺6纤维(纱线2)。采用纱线3沿相反方向两次包缠芯部部分，每一次每米250转(一根纱线沿Z方向每米250转，一根纱线沿S方向每米250转)，从而获得在芯部部分中包括纱线1和纱线2的长丝的未处理的帘子线。在下列两个步骤中利用RFL浸胶处理该帘子线。在第一步骤中，在表面处理中使帘子线表面(基本上为纱线3的长丝)环氧化。在第二步骤中，将帘子线在含水RFL溶液中浸胶并在235℃下加工处理，其中纱线2的长丝熔化并变成用于纱线1的长丝的基体。
确定出下列特性：
  未处理的帘子线   经过浸胶的帘子线
  厚度   mm   1.47   ±   0.08
  BS   N   680   ±   44   1293   ±   49
  EAB   ％   1.56   ±   0.08   1.6   ±   0.07
  FASE   0.3   N   70.1   ±   1.4   167.9   ±   5.2
  FASE   0.5   N   124.5   ±   3.3   312   ±   9
  FASE   1   N   350   ±   9   731   ±   20
  CM   mN/tex   45100   ±   600
符号说明：
BS：断裂强度
EAB：断裂伸长率
FASE：在特定伸长率，即在伸长率为0.3％，0.5％以及1.0％时的力
CM：帘子线模量
将获得的已浸胶的帘子线嵌入氢化丁腈橡胶。此外，对两种在芯部中包括玻璃长丝的可购买的帘子线即玻璃帘子线A和玻璃帘子线B进行浸胶，并以相同的方式将其嵌入氢化丁腈橡胶。
帘子线A由NGF Europe Ltd.以名称“Type EC9，34，3/11 80S，blackdipped”提供并出售，而帘子线B由Sovoutri作为加强帘子线提供并出售。
针对所有这三种帘子线，测量与帘子线和橡胶之间的胶粘强度有关的特性。下面的表格中概括出测量结果。
  根据本发明的帘子线   玻璃帘子线A(已浸胶)   玻璃帘子线B(已浸胶)
单位 X ± c.i. X ± c.i. X ± c.i.
  BS   N   1314   ±   53   968   ±   34   1044   ±   37
  EAB   ％   1.55   ±   0.031   3.53   ±   0.11   2.63   ±   0.1
  FASE   0.3   N   174   ±   9   81.1   ±   1.8   126.1   ±   1.9
  FASE   0.5   N   323   ±   13   129.9   ±   2.9   198.1   ±   2.5
  FASE   1   N   760   ±   22   262.5   ±   4.8   394.3   ±   3.8
  SPAF   N/2cm   231   ±   31   263   ±   11   147   ±   53
其中，SPAF(搭接脱落粘合力)指的是将帘子线从宽度为2cm的带子的合成物中拉出所需的力。该力根据ASTM D 4393-00测定。
这些值清楚地示出，对于所测的(断裂)伸长率，根据本发明的帘子线在断裂强度和粘合力方面显著地高于芯部具有玻璃纤维的目前常规的帘子线。此外，根据本发明的帘子线的特征在于，在断裂时具有较低的伸长率。关于与橡胶的粘附力，根据本发明的帘子线具有与目前可使用的帘子线相当的特性。在此方面，根据本发明的帘子线具有明显的改进。

Claims (19)

1.一种包括芯部和外皮的帘子线，其中，芯部包括嵌入基体中的高模量纤维，并且芯部的至少主要部分由形成外皮的纤维包套。
2.根据权利要求1所述的帘子线，其特征在于，形成外皮的纤维是绕芯部包缠的复丝纱线中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的帘子线，其特征在于，芯部基体为热塑性塑料。
4.根据权利要求3所述的帘子线，其特征在于，芯部基体为熔点或熔点范围在100℃与420℃之间，特别在180℃与260℃之间的热塑性塑料。
5.根据权利要求4所述的帘子线，其特征在于，芯部基体为熔点或熔点范围在200℃与230℃之间的热塑性塑料。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的帘子线，其特征在于，芯部基体为聚酰胺，尤其是PA4、PA4.6、PA6、PA6.6、PA6.10、PA10或PA12。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的帘子线，其特征在于，在不带外皮的芯部中，芯部包括按体积计算占15％至50％的基体。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的帘子线，其特征在于，芯部中高模量纤维的模量为200GPa至550GPa。
9.根据权利要求8所述的帘子线，其特征在于，芯部中高模量纤维的模量为200GPa至350GPa，尤其为200GPa至250GPa。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的帘子线，其特征在于，外皮的复丝纱线的模量为70GPa至150GPa，优选地为70GPa至120GPa。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的帘子线，其特征在于，芯部中的高模量纤维为碳纤维。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的帘子线，其特征在于，芯部中的高模量纤维具有有限的长度。
13.根据权利要求12所述的帘子线，其特征在于，芯部中的高模量纤维为牵切过的高模量纤维。
14.根据权利要求12或13所述的帘子线，其特征在于，芯部中的高模量纤维具有70mm至170mm的平均长度。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的帘子线，其特征在于，芯部中的高模量纤维具有在40mm至230mm范围内变化的长度。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的帘子线，其特征在于，外皮的复丝纱线为芳族聚酰胺纱线。
17.将根据权利要求1至16中任一项所述的帘子线用于制造纤维加强的弹性材料的用途。
18.包括至少一种根据权利要求1至16中任一项所述的帘子线的V形皮带。
19.包括至少一种根据权利要求1至16中任一项所述的帘子线的齿形皮带。
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