537生物基聚酰胺56/聚酯混合帘线的开发
陆福梅，刘全来，江晓峰，王晓龙，许其军
（江苏太极实业新材料有限公司，江苏 扬州 225006）
摘要：对生物基聚酰胺56（PA56）与聚酯混合帘线进行开发及性能研究。结果表明：通过设计生物基PA56和聚酯工业丝的纤度，选用不同类型的聚酯工业丝，控制混捻捻度，可以得到不同结构的生物基PA56/聚酯混合帘线，其浸胶帘线可满足不同性能要求；与采用锦纶66帘线冠带层的轮胎相比，采用生物基PA56/聚酯混合帘线冠带层的轮胎高速性能和耐久性能有所提升。
关键词：生物基聚酰胺56；聚酯；混合帘线；轮胎；性能
中图分类号：TQ330.38＋9 文章编号：2095-5448（2023）11-0537-04
文献标志码：A DOI ：10.12137/j.issn.2095-5448.2023.11.0537
当前半钢子午线轮胎的冠带层基本使用聚酰胺66（PA66）浸胶帘线。我公司开发并工业化生产的生物基聚酰胺56（PA56）工业丝及其浸胶帘布与石油基PA66帘布相比，生物基含量为45%，碳减排可以下降50%左右[1]
，目前已经在轮胎生产中得到应用[
2-5]
。
冠带层的主要作用是限制轮胎在高速运转时产生的离心力，减小轮胎变形，提高轮胎的高速和耐久性能。因此，冠带层帘线的模量或热收缩力是使用时需要考虑的两项重要性能。
针对提升冠带层帘线的模量或收缩力，国外一些公司开展了一系列研究，如开发了纯聚酯冠带层帘线，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET ）/PA66混合帘线、芳纶/PA66或PET 混合帘线。混合帘线集中了两种材料的优点，可改进冠带层帘线的性能。我公司在混合帘线的研究开发方面与国际同步，特别是借助于生物基PA56工业丝的成功开发，研制出一系列生物基PA56/聚酯混合帘线。
本工作主要研究生物基PA56/聚酯混合帘线
的开发，并对其性能进行评价。1 实验
1.1 主要原材料
生物基PA56工业丝（规格为930dtex 和1400dtex ）和聚酯工业丝（规格为930dtex ，1100dtex ，1440dtex 和1670dtex ），江苏太极实业新材料有限公司产品；浸胶液采用江苏太极实业新材料有限公司专有配方。H 抽出力测试用胶采用GB /T 19390—2014中规定的配方，剥离性能评价用胶为客户生产用胶。1.2 主要设备和仪器
高速纺丝牵伸卷绕设备，德国Barmag 公司产品；CC3型直捻机，德国Saurer Allma 公司产品；喷气织机，比利时Picanol 公司产品；单线浸胶机和RTC -II 型帘线弯曲疲劳试验机，北京万汇一方科技发展有限公司产品；浸胶机，瑞士Benninger 公司产品；Instron 3343型强力测试仪，美国Instron 公司产品；TST2型干热收缩仪，奥地利Lenzing 公司 产品。1.3 性能测试
帘线强伸性能按照GB /T 33330—2016中6.3方法测试；干热收缩率和干热收缩力按照GB /T 30312—2013中4.1干热收缩仪法测试，试验条件
基金项目：扬州市科技成果转化项目（YZ2022127）
作者简介：陆福梅（1972—），女，江苏海安人，江苏太极实业新材料有限公司工程师，学士，主要从事聚酯及锦纶等切片的增粘生产工艺研究工作。
E -
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538为177 ℃×2 min ；剥离性能按照GB /T 32109—2015测试，使用客户提供橡胶，硫化条件为160 ℃×20 min ；耐疲劳性能按照GB /T 30315—2013测试，评价试验的往复频率为100次·min -1。
2 结果与讨论
2.1 生物基PA56/聚酯浸胶帘线的粘合性能
混合帘线中存在聚酯，如果聚酯为非活化聚酯，采用常规的封闭异氰酸酯-环氧树脂（D417）/间苯二酚-甲醛乳液（RFL ）浸胶液，虽然浸胶帘线与冠带层胶的初始粘合性能较好，但不能有效提高混合帘线中聚酯与冠带层胶的过硫粘合性能；如果聚酯为活化聚酯，采用常规的RFL 浸胶液也不能提高聚酯与冠带
层胶的过硫粘合性能。我公司开发了处理纯聚酯冠带层帘线的浸胶配方技术，采用此技术，可以有效地解决聚酯/锦纶混合帘线与冠带层胶的初始粘合（硫化条件为160 ℃×20 min ）和过硫粘合（硫化条件为170 ℃×60 min ） 问题。
生物基PA56/聚酯浸胶帘线与冠带层胶的粘合性能见表1。
表1 生物基PA56/聚酯浸胶帘线与冠带层胶的粘合性能
项 目
聚酯类型
活化
非活化
双钱轮胎初始粘合性能 剥离力/N 233.4234.0 覆胶率/%100
100
过硫粘合性能 剥离力/N 179.3177.6 覆胶率/%＞80
100
H 抽出试验 抽出力/N 127.9130.0 变异系数/% 5.1
4.2
注：生物基PA56和聚酯工业丝的规格分别为930dtex 和
1100dtex 。
由表1可见，使用我公司的处理纯聚酯冠带层帘线的浸胶配方，生物基PA56/聚酯浸胶帘线与冠带层胶的粘合性能满足使用要求。
2.2 不同类型聚酯工业丝对生物基PA56/聚酯
浸胶帘线物理性能的影响
聚酯工业丝的类型很多，选用高模量低收缩型和高强力低收缩型聚酯工业丝分别与生物基PA56工业丝混捻，捻度为400 T ·m -1，研究浸胶帘线的物理性能，测试结果见表2。
表2 聚酯工业丝类型对生物基PA56/聚酯浸胶帘线
物理性能的影响
项 目
聚酯工业丝类型
高模量低收缩型
高强力低收缩型
断裂强力/N 144.8145.0断裂伸长率/%
16.119.144.1 N 定负荷伸长率/% 6.17.11%定伸长率负荷/N 9.67.33%定伸长率负荷/N 21.316.25%定伸长率负荷/N 35.228.310%定伸长率负荷/N 85.770.7干热收缩率1）
/%
2.74
3.45
注：生物基PA56和聚酯工业丝的规格分别为930dtex 和1100dtex ；1）温度 177 ℃，时间 2 min ，预加张力 100 g 。
由表2可见，聚酯工业丝的类型对生物基PA56/聚酯浸胶帘线的物理性能有较大的影响，选用高模量低收缩型聚酯工业丝与生物基PA56工业丝混捻，浸胶帘线的定伸长率负荷较高，干热收缩率较低。
2.3 混捻捻度对生物基PA56/聚酯浸胶帘线性
能的影响
采用高模量低收缩聚酯工业丝与生物基PA56工业丝进行混捻，研究不同捻度对浸胶帘线性能的影响，测试结果见表3。
表3 混捻捻度对生物基PA56/聚酯浸胶帘线性能的影响
项 目
混捻捻度/（T ·m -1）400300断裂强力/N 148.6150.7断裂伸长率/%
16.816.144.1 N 定负荷伸长率/% 6.0 5.51%定伸长率负荷/N 10.511.13%定伸长率负荷/N 22.624.75%定伸长率负荷/N 36.539.810%定伸长率负荷/N 85.294.5干热收缩率1）
/%
2.60
2.13
180 ℃×15 min 热收缩性能 收缩力/cN
370.8333.9 冷却后残余收缩力/cN 173.0171.6疲劳试验强力保持率/%
90
79
注：同表2。
由表3可见：混合帘线的捻度减小，浸胶帘线的定伸长率负荷提高，定负荷伸长率和干热收缩率降低，尺寸稳定性提高；捻度对浸胶帘线热收缩力和残余收缩力影响不大。前期的研究表明[6]
，生物基PA56和聚酯浸胶帘线的残余收缩力较生物基
539PA66浸胶帘线大得多，生物基PA56/聚酯浸胶帘线的残余收缩力依然保持了生物基PA56和聚酯帘线的特性。混合帘线在提高模量和降低干热收缩率的同时，具有较高的热收缩力和残余收缩力[7-9]
，这有利于轮胎性能的提高。
2.4 生物基PA56/聚酯浸胶帘线轮胎性能评价
通过实验室研究，确定了帘线浸胶配方和混捻方式后，在浸胶机上生产了生物基PA56/聚酯混捻浸胶帘布，其帘布性能见表4。
表4 轮胎用生物基PA56/聚酯浸胶帘布性能
项 目
聚酯类型
高强力型聚酯
高模低缩型聚酯
复捻捻度/（T ·m -1
）397299断裂强力/N 146.4151.3断裂伸长率/%
17.215.244.1 N 定负荷伸长率/% 5.8 5.0干热收缩率1）
/% 4.24 2.33H 抽出力/N 138129剥离试验
2）
剥离力/N 221.4233.1 覆胶率/%
100
100
注：生物基PA56和聚酯工业丝的规格分别为930dtex 和1100dtex ；1）温度 177 ℃，时间 2 min ，预加张力 100 g ；2）硫化条件为160 ℃×20 min 。
由表4可见，两批浸胶帘布的物理性能有差异，这是由于采用了不同类型的聚酯工业丝以及不同的复捻捻度。
采用以上生物基PA56/聚酯浸胶帘布，在双钱集团（安徽）回力轮胎有限公司进行了试验轮胎性能评价，
结果如表5所示。
由表5可见，与采用锦纶66帘线冠带层的量
表5 采用两种生物基PA56/聚酯浸胶帘线的
轮胎性能指数
轮胎规格高速性能
耐久性能强度性能量产
轮胎
试验轮胎
量产轮胎
试验轮胎
量产轮胎
试验轮胎
第1批帘布
205/55R16 91V R301009910016710091 215/55R17 94V R32100
145
100
167
100
105
第2批帘布 175/70R14 84H 100
107
100
115
100
91
235/65R16C 115/113T DL -19100
105
100
141
100
111
245/45ZR19 102Y XL R35
100
104
100
99.5
100
101
注：量产轮胎冠带层采用锦纶66帘线。
产轮胎相比，采用生物基PA56/聚酯浸胶帘线冠带层的试验轮胎的高速性能和耐久性能有所提升。2.5 其他规格生物基PA56/聚酯浸胶帘线的
开发
我公司对其他规格生物基PA56/聚酯混合帘线也进行了开发，部分规格混合浸胶帘线的性能如表6所示。
表6 其他规格生物基PA56/聚酯浸胶帘线性能
项 目
生物基PA56/聚酯工业丝纤度
930dtex /
930dtex 1400dtex /1440dtex
1400dtex /1670dtex
复捻捻度/（T ·m -1）300250250断裂强力/N 139.9214.2215.9断裂伸长率/%
17.218.216.144.1 N 定负荷伸长率/% 5.7 3.8 3.666.6 N 定负荷伸长率/%8.0 5.8 5.35%定伸长率负荷/N 37.957.562.1干热收缩率1）/%
3.79
3.56
3.75
180 ℃×15 min 热收缩性能 收缩力/cN
404732722 冷却后残余收缩力/cN
208
439
390
注：1）温度 177 ℃，时间 2 min ，预加张力 100 g 。
通过调整生物基PA56和聚酯工业丝的纤度，控制混捻捻度，可以设计出不同结构的混合捻线，经浸胶后可得到各种性能的混合浸胶帘线。骨架材料工程师设计混合捻线时，应当考虑轮胎冠带层帘线作用机理，合理调节混合浸胶帘线的结构，使轮胎性能得到优化。3 结论
（1）聚酯工业丝的类型、混捻捻度对生物基PA56/聚酯浸胶帘线的性能影响较大，通过调整生物基PA56和聚酯工业丝的纤度，选用不同类型的聚酯工业丝，控制混捻捻度，可以得到不同性能的生物基PA56/聚酯浸胶帘线。
（2）与采用锦纶66帘线冠带层的轮胎相比，采用生物基PA56/聚酯浸胶帘线冠带层的轮胎高速性能和耐久性能有所提升。参考文献：
[1] 戴美萍，王晓龙，陆福梅，等.生物基聚酰胺56帘线的性能研究[J ].
橡胶科技，2021，19（9）：433-435.
[2] 许其军，王晓龙，刘全来，等.子午线轮胎工业用差异化冠带层帘线
的开发与应用[J ].轮胎工业，2022，42（3）：131-135.
540[3] 张瀚誉，钱思琦，朱瑞淑，等.抗菌生物基聚酰胺56及纤维的制备与
性能研究[J ].合成纤维，2020，49（12）：1-7.
[4] 杨婷婷，高远博，MUTUA F N ，等.温度对生物基聚酰胺56氢键的
影响[J ].东华大学学报（自然科学版），2020，46（2）：237-242.[5] 伍少海，陆恒玉，俞华英，等.试验频率和温度对橡胶/纤维帘线复
合材料动态粘合性能的影响[J ].橡胶工业，2022，69（11）：822-825.[6] 王晓龙，刘全来，江晓峰，等.差异化纤维骨架材料助力子午线轮胎
工业高质量发展[C ].全国骨架材料市场技术论坛，北京：中国橡胶
工业协会，2020：138-153.
[7] 宁研彤，王丹灵，刘风丽，等.轮胎用纤维骨架材料的研究进展[J ].
轮胎工业，2021，41（8）：469-474.
[8] 张燕.轮胎用纤维骨架材料性能测试方法[J ].橡胶工业，2009，56（3）：187-191.
[9] 朱存彬，张叶，王倩，等.芳香族聚酰胺合成及改性研究进展[J ].塑
料科技，2022，50（6）：124-128.
收稿日期：2023-07-26
Development of Bio -based Polyamide 56/Polyester Hybrid Cord
LU Fumei ，LIU Quanlai ，JIANG Xiaofeng ，WANG Xiaolong ，XU Qijun
（Jiangsu Taiji Industry New Materials Co.，Ltd ，Yangzhou 225006，China
）Abstract ：The hybrid cords of bio -based polyamide 56（PA56） and polyester were developed ，
and the performance of the hybrid cords was studied.The results showed that by designing the linear density of bio -based PA56 and polyester industrial yarn ，selecting the types of polyester industrial yarn and controlling the twist level of cords ，the bio -based PA56/polyester hybrid cords with different structures could be obtained ，and their dipping cords could meet different performance requirements.Compared to tires using nylon 66 cap ply cord ，the tires with hybrid cap ply cords had improved high -speed performance and durability.
Key words ：bio -based polyamide 56；polyester ；hybrid cord ；tire ；performance
橡胶机械结构性牛市持续
2023年上半年我国橡胶机械结构性牛市持续。（1）销售收入增长，行业集中度提高。据中国化工装备协会橡胶机械专业委员会的统计，2023年上半年我国20家主要橡胶机械企业的销售收入为41.5亿元，同比增长9.6%，以此推算我国橡胶机械行业2023年上半年总销售收入为61.54亿元，同比增长9.5%。前3强的销售收入为28.13亿元，在总销售收入中占45.71%；前10强的销售收入为32.2亿元，在总销售收入中占62.91%。订单向头部企业倾斜，行业集中度提高。大多数橡胶机械企业产销两旺，开机率保持在较高水平。大连橡胶塑料机械股份有限公司等多家企业的销售收入增幅超过20%。工程机械轮胎设备需求较大，而乘用车及载重汽车轮胎设备需求同比大幅下降。大多数橡胶机械企业2023年下半年订单基本排满。
（2）行业利润继续增长，赢利水平有望继续提高。参与统计企业的总利润同比增长25.8%，2家企业亏损。利润增长的主要原因是销售率保持较
高水平及钢材等原材料价格适度回落。参与统计企业的新产品产值同比增长17.1%。2023年我国橡胶机械行业订单主要集中在工程机械轮胎设备及出口产品，毛利率相对较高。
（3）出口创汇大幅增长，出口继续看好。参与统计企业的出口交货值为16.66亿元，同比增长43.5%，在行业总销售收入中的占比为40.2%，比上年增加10.2%。推算2023年上半年我国橡胶机械行业总出口创汇2.8亿美元，同比增长40%。出口增长的主要原因是我国轮胎行业在国外尤其是东南亚启动的新建/扩建项目较多，对橡胶机械需求较大，我国橡胶机械企业承接了大量海外轮胎投资订单。出口交货值较高的企业有软控股份有限公司、大连橡胶塑料机械股份有限公司、天津赛象科技股份有限公司、桂林橡胶机械有限公司等。
由于下半年橡胶机械企业订单偏少，预计2023年橡胶机械行业总体仍呈牛市，但出现明显的增长乏力迹象，销售收入以个数位增长。
（陈维芳）
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