高尺寸穩定型高模量低收縮聚酯浸膠簾線的性能研究

孫 鋼，潘冬俊

（江蘇太極實業新材料有限公司，江蘇 揚州 225006）

在20世紀80年代，美國Allied Signal公司開發了高模量低收縮（HMLS）聚酯浸膠簾線，其優異的綜合性能使其在輪胎骨架材料領域得到廣泛應用[1-2]。該產品以高模量、低熱收縮率、較好的尺寸穩定性和低滯后損失率為突出特點，特別適用于子午線輪胎[3-5]。聚酯浸膠簾線尺寸穩定性的提高可以提高輪胎的轉彎和操縱性能，改善硫化均勻性，減小胎面磨耗量，延長輪胎的使用壽命，降低輪胎加工成本[6-8]。但是與人造絲簾線相比，HMLS聚酯浸膠簾線的尺寸穩定性還存在一定的差距。因此，提高聚酯浸膠簾線尺寸穩定性仍是纖維簾線生產企業的研究熱點。

聚酯工業絲物理性能的提升是研發高尺寸穩定型HMLS聚酯浸膠簾線的基礎，高尺寸穩定型HMLS聚酯原絲采用一步法工藝生產，其特點是在紡絲過程中，通過提高紡程張力，提高初伸絲的取向度和結晶度，然后通過高溫熱風冷卻、上油后牽伸、卷取，纖維分子結晶并高度取向，制得具有高尺寸穩定性的聚酯纖維。

聚酯簾布的浸膠處理工藝對于開發高尺寸穩定型HMLS聚酯浸膠簾布起著至關重要的作用。影響聚酯浸膠簾布性能的3個關鍵工藝要素，即溫度、張力、時間對浸膠熱處理后簾線的物理性能影響很大，要根據最終簾線的斷裂強力、斷裂伸長率、定負荷伸長率、干熱收縮率、粘合力和剛度等指標綜合平衡，選擇最適合的工藝參數。

本工作對高尺寸穩定型HMLS聚酯工業絲及其捻線、浸膠后的物理性能、浸膠簾線的模擬硫化性能和耐疲勞性能進行研究。

1 實驗

1.1 主要原材料

1440dtex和1670dtex第2代HMLS（以下簡稱SR2）聚酯工業絲和第4代高尺寸穩定型HMLS（以下簡稱SR4）聚酯工業絲，江蘇太極實業新材料有限公司產品。

1.2 主要設備和儀器

高速紡絲牽伸卷繞設備，日本TMT公司產品；直捻機，德國歐瑞康公司產品；噴氣織機，比利時必佳樂公司產品；二浴浸膠機，德國貝寧格公司產品；3343型強力測試機，美國Instron公司產品；TST10型干熱儀，奧地利Lenzing Instruments公司產品；Y（B）331D型半自動紗線捻度儀，溫州大榮紡織標準儀器廠產品；平板硫化機，上海齊才液壓機械有限公司產品；101A-1B型電熱鼓風干燥箱，上海實驗儀器廠有限公司產品；RTC-Ⅱ型簾線彎曲疲勞試驗機，北京萬匯一方科技發展有限公司產品。

2 結果與討論

2.1 聚酯工業絲的物理性能

SR2與SR4聚酯工業絲的物理性能對比見表1。

從表1可以看出，與SR2聚酯工業絲相比，SR4聚酯工業絲的斷裂強力和斷裂伸長率相當，定負荷伸長率較低，干熱收縮率略低，尺寸穩定性更好，綜合物理性能更優。

2.2 聚酯工業絲捻線的物理性能

SR2與SR4聚酯工業絲捻線的物理性能對比如表2所示。

從表2可以看出，與SR2聚酯工業絲捻線相比，SR4聚酯工業絲捻線的強力保持率更高，其他物理性能相當。

2.3 聚酯工業絲浸膠后的物理性能

SR2與SR4聚酯工業絲浸膠后的物理性能對比如表3所示。

表3 SR2與SR4聚酯工業絲浸膠后的物理性能對比

從表3可以看出，與SR2聚酯浸膠工業絲相比，SR4聚酯浸膠工業絲在浸膠過程中的強力損失較小，斷裂強力相當，斷裂伸長率稍低，定負荷伸長率明顯較低，而干熱收縮率稍有增大，尺寸穩定性更好。

2.4 聚酯浸膠簾線的模擬硫化性能

為了研究聚酯浸膠簾線在輪胎中硫化后的性能，將聚酯浸膠簾線在無張力的條件下放置于鼓風干燥箱中進行模擬硫化，條件為180 ℃×15 min。SR2與SR4聚酯浸膠簾線模擬硫化后的物理性能對比如表4所示。

表4 SR2與SR4聚酯浸膠簾線模擬硫化后的物理性能對比

從表4可以看出，與SR2聚酯浸膠簾線相比，模擬硫化后SR4聚酯浸膠簾線的斷裂強力相當，斷裂伸長率略高，定負荷伸長率較低。這說明SR4聚酯浸膠簾線的模量有所提高。

2.5 聚酯浸膠簾線的耐疲勞性能

為了研究聚酯浸膠簾線在使用過程中的耐疲勞性能，進行彎曲疲勞試驗，1440dtex/2浸膠簾線的測試條件為：頻率 2.5 Hz，負荷 1 kg，疲勞次數 10萬；1670dtex/2浸膠簾線的測試條件為：頻率 2.5 Hz，負荷 1.5 kg，疲勞次數 10萬。SR2與SR4聚酯浸膠簾線彎曲疲勞試驗后的物理性能對比如表5所示。

表5 SR2與SR4聚酯浸膠簾線彎曲疲勞后的物理性能對比

從表5可以看出，與SR2聚酯浸膠簾線相比，SR4聚酯浸膠簾線彎曲疲勞后的斷裂強力和強力保持率較高。這說明SR4聚酯浸膠簾線的耐疲勞性能優于SR2聚酯浸膠簾線。

3 結論

（1）與SR2聚酯工業絲相比，SR4聚酯工業絲的斷裂強力和斷裂伸長率相當，定負荷伸長率較低，干熱收縮率略低，尺寸穩定性更好。

（2）與SR2聚酯工業絲捻線相比，SR4聚酯工業絲捻線的強力保持率更高，其他物理性能相當。

（3）與SR2聚酯浸膠工業絲相比，SR4聚酯浸膠工業絲在浸膠過程中的強力損失較小，斷裂強力相當，斷裂伸長率稍低，定負荷伸長率明顯較低，干熱收縮率稍有升高，尺寸穩定性更好。

（4）與SR2聚酯浸膠簾線相比，模擬硫化后SR4聚酯浸膠簾線的模量有所提高，彎曲疲勞后的斷裂強力和強力保持率較高，耐疲勞性能較優。

綜上所述，與普通HMLS聚酯工業絲相比，高尺寸穩定型HMLS聚酯工業絲在捻線、織布、浸膠等工序過程中強力損失較小，浸膠簾線具有較高的尺寸穩定性和優良的耐疲勞性能，可以滿足輪胎工業對高性能骨架材料的要求。