高模低缩HMLS涤纶浸胶帘子布的研制与应用

高模低缩（HMLS）涤纶浸胶帘子布的研制与应用
美国Allied Signal公司在80年代开发了高模低缩（HMLS）涤纶浸胶帘子布，其优良的综合性能使其有逐渐取代粘胶纤维帘线之势。

该产品突出的特点为模量高、热收缩低、尺寸稳定性好、滞后损失率小，特别适用于子午线轮胎。

近年来，汽车行业也正发生着一系列巨大的变化，更安全、更经济、更有利于环保的子午线轮胎被广泛使用，随着我国汽车行业的发展及公路状况的改善，对汽车轮胎的要求也越来越高，轮胎子午化率必将越来越高。

国内有许多轮胎生产厂家，如上海轮胎公司、山东成山轮胎公司、四川轮胎厂等轮胎制造企业相继引进技术和装备，生产半钢子午线轮胎，国内高模低缩涤纶浸胶帘子布年用量约18000吨，进口总量为年用量的40%左右。

为了适应国内外轮胎行业的飞速发展，满足国内子午胎生产需求，神马集团充分利用自己的技术优势和管理经验，于1999年9月开始批量生产子午胎用高模低缩涤纶浸胶帘子布，经上海轮胎公司、中国化纤产品检测中心测试，其质量指标和使用性能均达到国外同类高模低缩涤纶帘子布的水平。

一、试验
原料：高模低缩涤纶工业丝、进口弹纬；生产设备：捻线机和多尼尔LEV2/E4喷气织机，以及日本产浸胶机等；
测试仪器：AGS-D型强力机、MK-V型热收缩测定仪、S-100型强力试验机、电热式平板硫化机、炼胶机、分析天平、烘箱等。

二、研制与结果
1.高模低缩涤纶工业丝的性能
高模低缩涤纶纤维采用一步法工艺生产，其特点是在纺丝过程中，通过高速牵伸、卷取，纤维分子结晶并高度取向，制得尺寸稳定性优良的纤维。

其性能与它的微观结构有内在的联系，涤纶纤维结晶度与晶粒尺寸见表1。

表1 涤纶纤维结晶度与晶粒尺寸
试样晶粒尺寸/mm 结晶率/% D(010) D(100) D(110)
普通 7.290 5.046 4.799 46.8 高模低缩 7.615 5.267 5.034 51.9
根据需要，神马集团进口高模低缩涤纶工业丝为原料，为生产高质量高模低缩涤纶浸胶帘子布打下良好基础。

进口高模低缩涤纶工业丝物理性能见表2。

表2 进口高模低缩涤纶工业丝物理性能
项目产品指标
纤密度/dtex 1100 1670
断裂强力/(N·根-1） 78.7 118
断裂伸长率/% 10 10
45N定负荷伸长率/% 4.2 3
干热收缩率(177℃×2min)/% 3.5 4.4
高模低缩涤纶纤维由于分子间作用力大，取向度和结晶度高，具有模量高的特性，因此，在捻线过程中，其强力损失较大，易产生毛丝。

为了降低其强力损失，我们采取了以下解决办法：
（1）环锭机加捻
a.调整捻线速度
在捻线过程中，捻线速度不同，锭子带动丝束旋转的速度不同，不仅对捻线效率有影响，对捻线张力、摩擦力也有较大的影响，是造成纤维强力损失的重要因素之一。

捻线速度与纤维强力损失关系见图1。

根据大量的试验数据，结合生产实际，我们选择了初捻5500r/min、复捻.5000r/min。

b. 气圈环的选择
气圈环控制环是环锭捻线设备中的重要配件，在加捻过程中锭子带动丝束高速旋转，产生离心张力圈，称为“气圈”，而气圈的大小需控制在适当的范围内，丝束沿气圈控制环内壁高速滑动摩擦，在整个加捻过程中，整个丝道系统和机件摩擦力最大的是气圈环。

气圈环的质量、种类对纤维的强力影响很大。

由于高模涤纶工业丝模量高，使用光环与帘线带接触摩擦阻力大，强力损失高，钢丝多股环是点接触，减少了摩擦阻力，强力损失小。

我们结合捻线速度，进行对比分析试验，测出使用不同种类气圈环生产的初复捻线的性能指标。

根据试验结果，我们选择了钢丝多股气圈环。

c. 其它改进措施
造成纤维强力损失的其他原因还有尼龙钩的重量、钢领高度、加捻环境的温湿度等，我们在试验中不断分析、比较，选择合适的捻线工艺和设备部件；由于涤纶纤维吸湿性差，加捻过程易在纤维上聚集静电荷，增大生产环境的湿度，减少静电，从而大大降低纤维的强力损失。

（2）直捻机加捻
直捻机采用现代化技术一步法加捻帘线，起内外纱通过合股装置的加捻机理，减少了环锭加捻机加捻部件对高模低缩涤纶帘线摩擦造成强力损失高的问题。

通过研究试验，采用6500~7000 r/min，加捻出较为理想的高模低缩帘线。

（3）选择技术先进的织布机
我们选用国际技术先进的多尼尔喷气织机，该织机自动调节布面张力，帘布经纬密度均匀，采用气流替代梭子引纬，避免了梭子对经纱的摩擦和损伤，保证了产品的质量。

通过以上技术改进办法，加捻及织布最大限度地降低了高模低缩涤纶帘线的强力损失，强力损失率由16%降低至10%以下，其它技术指标也达到了设计要求。

神马高模低缩涤纶白坯帘子布性能见表3。

表3 神马高模低缩涤纶白坯帘子布性能
项目 1100dtex/2 1670 dtex/2 断裂强力/(N·根-1) 145 210
定负荷伸长率/% 5.9(45N) 6.0(66.6N)
断裂伸长率/% 17 17.8
捻度/(T·10cm-1) 45.5 37.5
直径/mm 0.52 0.65
纤密度/dtex 2562 3700
沸水收缩率/% 4.2 4.3
3.浸胶工艺的研究
为了开发具有高模量、低收缩率的涤纶浸胶帘子布，帘布的浸渍处理起着至关重要的作用，涤纶帘布浸渍热处理的三个关键工艺要素，即温度、张力、时间对浸渍热处理后帘子线的物理影响很大，在工艺参数的选择上要根据最终帘线的强力、定负荷伸长率、干热收缩、粘结力等来综合平衡。

（1）浸胶温度对帘线性能的影响
温度对干燥的效果、牵伸、定型都有重要影响，提高牵伸、定型区温度可以提高粘结力，减少收缩率，但也会使因热老化造成的强力损失增加，帘线的模量也会下降。

牵伸、定型区的热处理温度通常控制在230~245℃，此时热处理的效果比较理想。

（2）浸胶张力对帘线性能的影响
试验结果表明，浸胶张力对帘线的物理性能影响最大。

涤纶本身就是延伸率小的材料，故不必像尼龙那样作高拉伸处理。

要考虑到模量和干热收缩率的平衡来设定适当的张力，张力一般控制在0.25-0.5g/D。

总的牵伸比对帘线物性影响极大，提高牵伸比虽能提高帘线的模量，但同时增大了帘线的干热收缩率，总牵伸比适宜的控制范围在0-2.0%之间。

（３）浸胶时间对帘线性能的影响
帘布在浸胶机内停留时间的选择要充分考虑到热老化所能带来的影响，将时间设定到能使帘线性能特别是粘结力达到一个理想水平。

三、高模低缩涤纶浸胶帘子布的应用
目前，神马高模低缩涤纶浸胶帘子布应用于半钢子午线轮胎，制作轮胎质量与使用进口帘子布制作的轮胎相当，明显优于人造丝胎体。

上海轮胎公司用神马高模低缩涤纶帘子布作胎体，制作的195/60HR14型半钢载重子午胎，成品轮胎通过耐久试验，累计行驶120h；高速试验在150km/h的速度下行驶3min，轮胎无任何损伤，外缘尺寸、胎周强度等各项指标测试均达标。

195/60HR14型轮胎性能试验见表4。

表4 195/60HR14型轮胎性能试验
项目国际标准实测值
脱圈强度/N+ ≥8900 11100
轮胎强度/M·m ≥440 657
高速性能(试验条件km/hxmin） ECE标准 250×1
耐久性能≥34 120未损坏
国内还有不少轮胎厂家以及三资轮胎企业正在使用和试用神马高模低缩涤纶浸胶帘子布，制作成,7!$)!"、&7"")!"等多规格半钢子午胎，经过轮胎里程试验、剖析和实际装机使用，其轮胎各项性能均能达到标准要求。

应用结果表明，神马高模低缩浸胶涤纶帘子布具有模量高、干热收缩低、耐疲劳性能好、生热低、与橡胶粘合性能好、卷姿平齐、布面平整、经纬线分布均匀等特点，是子午线轮胎理想的骨架材料。

四、结论
1.神马集团生产的高模低缩涤纶浸胶帘子布技术工艺先进、成熟，质量水平属国际先
进，能满足子午胎生产的要求，可替代进口。

2.目前本研究开发1100dtex、/2!和1670dtex/2两个规格，随着用户的需求将不断改进更新，提高质量水平，开发新的品种规格，满足用户的要求。