用于轮胎的基于碳-纤维的增强元件的生产方法技术

一种基于复丝碳纤维的纵向增强元件的制备方法，用于引入基于橡胶的制品之中。所述方法包括下述步骤，其中将无捻的碳纤维浸入到包含间苯二酚－甲醛树脂和橡胶胶乳溶液的浸渍浴中，接着干燥浸渍的纤维，然后将干燥的纤维加捻。本发明专利技术的方法，其特征在于还包括在浸渍步骤中，通过延展组成之的长丝开松碳纤维，因此浸渍时每根纤维具有增加的表面积。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纺织工业领域。更确切地说，涉及生产加入到基于橡胶的制品，例如传送带和胶管或轮胎的增强元件。更准确地说，涉及处理碳纤维最优化纤维性能的方法，特别是在伸长率和拉伸强度方面。在下面的说明书中，术语“碳纤维”用来表示连续的碳素复丝。现有技术我们知道许多基于橡胶的制品，如带子或轮胎，其要承受高强度应力。这就是为什么通常嵌入玻璃或碳纤维来增强橡胶。文献US 6 077 606已经提出了使用碳纤维作为用于轮胎的增强元件。通过包括几个步骤的方法来获得公开于该文献中的纤维。第一步，将纤维浸入含有环氧树脂的浸渍浴中。第二步，将该纤维再次用含有间苯二酚-甲醛树脂和橡胶胶乳的混合物溶液浸渍，通常通过简写“间苯二酚-甲醛胶乳”或缩写“RFL”来表示该混合物。干燥RFL浸渍之后，该纤维被加捻。纤维的捻回甚至可以出现在不同浸渍之前。这种方法具有某些缺点。因为现已发现当纤维浸入浸渍浴时，RFL(或环氧树脂)溶液不能透入到纤维芯部，并且仅外周的长丝被涂覆。由此可见位于该纤维芯的长丝缺乏任何一种保护层。当纤维在已经加捻之后浸入该浸渍浴时，这种现象更是明显。这就导致产生纤维的低拉伸强度和低耐疲劳特性，在动态操作中，能观察到许多内部长丝断裂。文献US 5 807 194公开了一种将碳纤维用于同步皮带的特殊方法。更确切地说，该文献公开了使用氨基甲酸乙酯溶液与橡胶混合形成带子。氨基甲酸乙酯溶液倾向于穿透碳纤维并且占据多个长丝之间的空隙。令人遗憾地是，这种工艺方法使得芯部纤维不能被充分浸渍，并且已经提及的拉伸强度问题依然存在。由于处于纤维芯部的长丝产品存在的缺点，本专利技术要解决的问题之一是碳纤维相对低的拉伸强度。专利技术概述因此本专利技术涉及一种生产基于复丝碳纤维的纵向增强成分的方法，并将其加入到基于橡胶的制品中。已知的，这种方法包括下列步骤，组成，从无捻的碳纤维开始◆将纤维浸入含有间苯二酚-甲醛树脂溶液和橡胶胶乳的溶液的浸渍浴中；◆干燥浸渍的纤维；◆然后加捻干燥的纤维。根据本专利技术，这种方法还包括一个步骤，在浸渍步骤中，通过延展组成之的长丝开松碳纤维，因此每根纤维在浸渍时具有增加的表面积。换句话说，本专利技术是使碳纤维变形，通过尽可能地延展其不同的长丝以使得在浸渍后每个长丝都有RFL层覆盖，包括位于纤维芯部的长丝。已经观察到，经历本专利技术方法的纤维的许多长丝涂有干燥的间苯二酚-胶乳组合物。这样进行的浸渍很深，通常超过第十长丝层。在实践中，通过在浸渍步骤期间开松纤维，充分利用浸渍浴的润滑性能，从而避免断丝的危险。开松纤维的步骤可以不同的方式进行。因而，可通过延展获得开松的纤维。延展是指强制纱线通过路径使之摩擦障碍物并倾向于延展，以于减小施加于每个长丝上的张力。延展必须是在长丝充足的张力下完成，使之相互延展，但是由于长丝不能进一步延展，因此该张力不能太大，这样长丝断裂的危险就增加。在一个特定的实施方案中，将纤维传送通过至少一个设置在垂直于纤维路径的棒之周边的一部分，使纤维得到延展。换句话说，棒或多个棒沿纤维路径设置，形成纤维必须经过的急变(chicanes)。通过传送经过这些棒，纤维倾向于开松，并且被延展的不同长丝占据了大部分与棒接触的线。根据纤维的线性密度和它们的类型，例如每根纤维的长丝数目，来确定不同的棒的数目、类型和距离。在一个供选择的实施方案中，延展可以与振动处理相结合。在纤维的共振频率下产生振动时，致使纤维开松。例如，可以将延展棒与振动源连接在一起，由于在棒上的摩擦与振动的开松效应，从而使得纤维开松。在实践中，有利地是在间苯二酚-甲醛-胶乳(RFL)溶液中，间苯二酚-甲醛树脂部分的含量为2-30％(干重)，胶乳部分的含量为70-98％。优选，间苯二酚-甲醛树脂部分的含量为5-10％(干重)，胶乳部分含量为80-95％。为了以较小的程度适应纤维的强度和粘性，可以在RFL溶液中加入炭黑。在实践中，炭黑部分的含量为0-10％(干重)，优选1-4％(干重)，间苯二酚-甲醛树脂部分的含量和胶乳部分的含量保持相同比例。所以，浸渍溶液使得纤维的不同长丝充分浸渍，以便于保护它们防止磨擦和断裂，保持充足的弹性进行所需的加捻或复捻操作。有利地是在实践中，特别是当获得的纤维用于增强轮胎时，所使用的胶乳可以是乙烯吡啶/苯乙烯-丁二烯(VP/SBR)、苯乙烯-丁二烯(SBR)或天然橡胶胶乳(NR)本身，或其混合物。当把碳纤维嵌入到用于生产带子的橡胶时，有利地是所使用的胶乳可以是羧化和氢化的丙烯腈-丁二烯(X-HNBR)、氢化的丙烯腈(HNBR)、丙烯腈(NBR)、乙烯-丙烯-二烯单体(EPDM)、氯磺化聚乙烯(CSM)，或者甚至是乙烯吡啶/苯乙烯-丁二烯(VP/SBR)或苯乙烯丁二烯(SBR)本身，或其混合物。在优选的实施方案中，本专利技术方法可以包括，在浸渍步骤之后和干燥步骤之前，给涂层精整的步骤。精整可以除去在浸渍过程中产生的过量溶液。精整之后，纤维仅保留了少量RFL溶液，除去了多余的溶液。随后进行干燥纤维仅仅是为了最优化RFL溶液的量。控制干燥纤维的刚度，以便于随后的加捻/复捻操作。在实践中，将纤维穿过模具而使涂层被精整。此外将纤维穿过模具，使得集束不同的在浸渍后保持独立的长丝成为可能。此外，通过模具的通道使得溶液压入纤维，并确保芯部更好地被浸渍。离开模具后获得的纤维更圆，这证明有益于随后的操作。本专利技术还包括各种变化，其中通过浸轧或同等方法使涂层被精整。在某些特定的实施方案中，可以证明有益的是在干燥步骤后，加热纤维以便于能够固化浸渍到纤维中的间苯二酚树脂/胶乳溶液部分。在干燥之后进行固化，相当于RFL交联，蒸发掉纤维中残余浸渍溶液中的大部分水。在干燥和固化之后，纤维被加捻，然后可能结合成若干经纱线，然后将其复捻。加捻和复捻可以在烘箱中依次进行或独立的机器上进行。在实践中有利的是，在低于张力下进行复捻/加捻。优选，选择高张力值，通常大于纤维断裂负荷的5％。因为现已发现在加捻过程中张力使得许多长丝重新排列。当张力施加于纤维上时，观察到现有技术纤维的微小伸长率约为百分之零点几。引入这种纤维的橡胶制品的性能必须考虑初始伸长率。本专利技术在高张力下的捻转可以消除初始伸长率的影响。有利地是，对用于某些制品的碳纤维而言，例如特别是同步皮带，证明有利的是，本专利技术的方法还可包括另外的步骤，即在溶剂介质中用粘合剂浸渍复捻或加捻纤维。该步骤可以获得覆盖纤维的附加层。该附加层在纤维的周围形成环状，特别有利于确保对某些橡胶的良好粘性，例如丙烯腈(NBR)，氢化的丙烯腈(HNBR)，羧化氢化的丙烯腈(X-HNBR)，硫化氢化的丙烯腈(ZSC)，氯磺化聚乙烯(CSM)，烷基化的氯磺化聚乙烯(ACSM)和乙烯-丙烯-二烯单体(EPDM)。在实践中，溶剂介质中的粘合剂是聚合物、可能的卤代的聚合物、有机化合物(例如异氰酸酯)和矿物填料(例如炭黑)的混合物。本专利技术获得的纤维可以加入到许多制品中，例如轮胎和同步皮带，或经受高压的橡胶胶管。附图简述通过下述结合附图的实施方式的描述，使本专利技术的方式和由其产生的优点非常清楚附图说明图1是本专利技术在纤维的处理过程中纤维路径的示意图；图2和3是简明的透视图，其详细描述了根据本专利技术的用于开松纤维的两种不同的装置。本专利技术实施方式已经提及，本专利技术涉及加工用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备基于复丝碳纤维的纵向增强元件的方法，该元件被加入到基于橡胶的制品中，该方法包括下列步骤，组成，从无捻的碳纤维开始： .将纤维浸入含有间苯二酚－甲醛树脂和橡胶胶乳溶液的浸渍浴中； .干燥浸渍的纤维； .然后加捻干燥的碳纤维，其特征在于，还包括在浸渍步骤中，通过延展组成之的长丝开松碳纤维，以使得进行浸渍时每根纤维具有增加的表面积。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：C托农，
申请(专利权)人：弗尔旦苏维提工业加工公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]