[发明专利]帘线、橡胶-帘线复合体和轮胎

说明书

技术领域

本发明涉及一种帘线、橡胶-帘线复合体和轮胎。

背景技术

纤维素纤维具有优异的尺寸稳定性、高粘合性和低的弹性模量温度依赖性(弹性模量相对于温度的变化而变化)，并且因此作为人造丝广泛地用于轮胎。通过将人造丝用于轮胎的补强帘线层，可以改善高速行驶时的耐久性和操作稳定性，并且因此人造丝有助于近来已经需要的高性能轮胎。

然而，人造丝在制造过程中排出二硫化碳，并且具有非常高的环境负荷，并且因此不满足现在对使用具有低环境负荷的原料制造产品的需要。

例如优异的尺寸稳定性、高粘合性和低的弹性模量温度依赖性的特性高度依赖于纤维材料是纤维素原料的事实。例如聚酯和尼龙的合成纤维也用作轮胎的补强帘线，但难以获得与纤维素纤维相同程度的尺寸稳定性、粘合性和弹性模量。

因此，即使有高环境负荷，人造丝依然用于一些轮胎。

近年来，已经提倡全球环境保护，并且期望使用不依赖化石燃料的纤维素作为原料。在将纤维素熔融或溶解从而纤维化(纺纱)时，使用作为上述的问题的在制造人造丝时具有高环境负荷的二硫化碳。

为了熔融或溶解纤维素原料，需要破坏分子中或分子之间的羟基的氢键，其中纤维素的每个重复单元存在三个羟基。在制造人造丝时，羟基通过二硫化碳来进行化学改性，将氢键破坏，并且因此将纤维素原料熔融或溶解。因此，通过进行对羟基的化学改性而纺纱的纤维素纤维通常称为再生纤维素。

现在，除了人造丝以外的纤维素纤维没有广泛地用于补强的轮胎的一个原因是因为难以将纤维素原料通过工业确定的方法来熔融或溶解，并且进一步，难以在进行纤维化时获得高强度和断裂伸长率。

在这点上，根据使用N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)作为溶剂的精制纤维素纤维(下文中，称为Lyocell)的制造方法，可以溶解纤维素原料而不伴随纤维素本身的化学改性，并且不排出二硫化碳。通过使用以该方法制造的溶解的纤维素溶液，就Lyocell具有低环境负荷并且进行化学改性的羟基不残留而言，通过进行对纤维素的干-湿式纺纱来获得的Lyocell是有利的(参考专利文献1)。

然而，Lyocell不同时满足充分的强度和断裂伸长率，并且因此作为轮胎骨架材料的功能是不充分的。

通常，强度和断裂伸长率是权衡的关系，并且当充分的强度赋予至Lyocell时，断裂伸长率降低，并且以相反的方式，当充分的断裂伸长率赋予至Lyocell时，强度降低。相似地，初始弹性模量和断裂伸长率也是权衡的关系，并且当充分的初始弹性模量赋予至Lyocell时，断裂伸长率降低，并且以相反的方式，当充分的断裂伸长率施加至Lyocell时，初始弹性模量降低。

例如，专利文献1中公开的Lyocell不具有充分的断裂伸长率。

进一步，Lyocell具有低捻合收束性(twisting convergence)，并且因此当进行捻合时具有差的强度。因为该原因，进行捻合后的强度利用率是大约70％，并且因此依然存在改善的空间。

然而，近年来，乘用车轮胎需要的性能已经随着车的性能逐渐地变得更严格，并且操作稳定性是最重要的性能之一。使用上述人造丝纤维的轮胎给出了操作稳定性优异的性能。

当纤维的初始弹性模量不充分时，对操作稳定性发挥不利作用。另外，当断裂伸长率降低时，从外部的施力容易地切断。因此，需要初始弹性模量和断裂伸长率二者在精制纤维素纤维中相容，并且当与目前用于轮胎的人造丝的性能相比，初始弹性模量和断裂伸长率的任何一个显著地降低时，阻害了轮胎的性能。

在这点上，例如尼龙或聚对苯二甲酸乙二醇酯(下文中，PET)的合成纤维广泛地用作轮胎的骨架材料。然而，这些合成纤维是来源于化石燃料的材料，并且因此具有高环境负荷。进一步，这些合成纤维使热塑性的，并且因此在高温下的强度保持率是低的。

近年来，作为其中即使当轮胎内部气压降低时应急行驶也可以进行的充气轮胎，已经广泛地使用其中具有新月状横截面的胎侧补强橡胶层配置在胎体内侧的侧壁部的胎侧补强型缺气保用轮胎。

当缺气行驶(具有刺穿的行驶)通过使用这样的缺气保用轮胎来进行时，由于胎侧补强橡胶层中生成的热，轮胎温度变得高，并且因此热塑性的例如尼龙或PET的合成纤维会熔融。

另外，例如尼龙或PET的合成纤维具有低的初始弹性模量，并且因此通过使用这些合成纤维来获得的轮胎具有低的操作稳定性。