RU219662U1 - Ткань кордная гибридная пропитанная - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к текстильной промышленности и касается кордной ткани, применяемой для армирования каркаса пневматических многослойных шин радиальной и диагональной конструкций, в частности грузовых крупногабаритных шин и других шин с повышенной нагрузкой. Технический результат заявляемой полезной модели заключается в улучшении адгезионных свойств ткани. Гибридная кордная ткань, пропитанная смесью на основе винилпиридинового латекса и образованная по основе из нитей крученых, вытянутых двух полимеров полиамида 6,6 и полиамида 6 нити 140 текс полиамида 6,6 и ассортимента 144 текс полиамида 6 со структурной формулой ткани (140 текс+144текс)×1×2, удельная разрывная прочность каждой исходной нити 0,82-0,9 сН/дтекс, линейная плотность каждой исходной нити от 1370 дтекс до 1520 дтекс, линейная плотность гибридной нити основы 620±20 текс. Ткань после пропитки характеризуется разрывной нагрузкой 450-480 Н, удлинением при нагрузке 45Н - не более 2,5% и линейной усадкой 3,0-4,0%.

Description

Полезная модель относится к текстильной промышленности и касается кордной ткани, применяемой для армирования каркаса пневматических многослойных шин радиальной и диагональной конструкций, в частности, грузовых крупногабаритных шин и других шин с повышенной нагрузкой.

В качестве армирующего материала каркаса многослойных шин обычно используются ткани на основе крученых стальных или текстильных нитей на основе полиамида ПА 6 или Па 6,6.

Известна полиамидная кордная ткань пропитанная составом на основе латексов и термообработанная, нити которой изготавливаются из волокна полиамид 6 в два или более сложений с суммарной линейной плотностью (калибром) крученой нити 5600-6700 дтекс. Причем нити кордной ткани в пропитанном и термообработанном состоянии характеризуются числом кручений 160-240 оборотов на метр, минимальной разрывной нагрузкой 450-550 Н и промежуточным удлинением 3,0-3,5±0,5% при 45 Н (Патент на изобретение РФ RU2731702 С1, опубликовано 08.09.2020г.).

К недостатку известной полиамидной ткани можно отнести невысокие эксплуатационные характеристики (низкая модульность и высокая усадка), приводящие к высокой разнашиваемости шин, вследствие использования в ткани толстых нитей линейной плотностью до 6700 дтекс из ПА 6.

Известна гибридная кордная ткань, конструкция которой выполнена из двухпрядной гибридной нити одной пряди из арамидных нитей и одной пряди из нейлоновых нитей. Гибридные нити имеют содержание нейлона 45-65 вес.%, суммарную величину линейной плотности от 6000 до 9000 дтекс и степени крутки от 150 до 400 витков на метр. Причем нейлоновая нить может быть и из ПА 6,6 и из ПА 6. При кручении данной комплексной нити, подача арамида опережает нейлоновую нить до 3% (Патент на изобретение РФ № 2694685, опубликовано 16.07.2019г.).

Недостаток известной гибридной кордной ткани заключается в снижении адгезионных свойств арамидной нити, а неравномерная подача нитей на кручение вызывает появление дефектов на гибридной нити, таких как петли и сукрутины, недопустимые при ткачестве ткани.

Известна также гибридная кордная ткань, нити основы которой сформированы скручиванием полиэтилентерефталатных мультифиламентных нитей и нейлоновых нитей с круткой 100-800 кр/м (патент на изобретение РФ № 2648653, опубликовано 27.03.2018г.).

Недостаток данной гибридной кордной нити в том, что соединены нити с разными физическими свойствами, с разными показателями по удлинению и усадке, что приводит к затруднению в подборе резиновой смеси для формования шины, которая бы обеспечивала адгезию при воздействии эксплуатационных температурах. Возможно также отслоение прорезиненной ткани каркаса и брекера от протектора шины.

Известна гибридная кордная ткань для каркаса многослойных шин, выбранная в качестве ближайшего аналога, выполненная из нитей полимера полиамид 6 и полимера полиамид 6,6 с калибром 2800-3100 дтекс каждая, при этом нити кордной гибридной ткани характеризуются следующими параметрами в пропитанном и термообработанном состоянии: число кручений 160-240 оборотов на метр; разрывная нагрузка 450-550 Н; промежуточное удлинение 3,0-3,5±0,5% при 45 Н. Кордная нить изготовлена из одной крученой нити волокна полиамид 6 и одной крученой нити волокна полиамида 66. Структурная формула корда 280×1×2 или 280×1×3. Нити кордной ткани берутся с одинаковыми или близкими показателями по разрывной нагрузке и удлинениям. Радиальное сечение двухпрядного гибридного корда характеризуется четким делением на две составляющие нити (фиг.1) (патент на изобретение РФ RU 2729526 С1, опубликовано 07.08.2020 г.).

К недостатку ближайшего аналога можно отнести соединение посредством кручения нитей двух полимеров с различными свойствами в финишной нити. Данное построение определяет нить основы как нить с нестабильными свойствами по всем показателям: калибру, разрывной нагрузке, удлинению, крутке, усадке. Это резко снижает индекс стабильности по всем показателям и, соответственно, срок эксплуатации шины. Например, поскольку толщина двойных нитей разная, то это приведет к неравномерной крутке, и, соответственно к тому, что в крученой нити только одна из нитей будет нести нагрузку, уменьшая разрывную нагрузку ткани за счет эффекта штопорной нитки. Кроме этого, из-за разницы в температуре плавления стренг в финишной нити при работе в шине одна нитка, подплавляясь, будет терять в разрывной нагрузке.

Технической проблемой, решение которой было обеспечено заявляемой полезной моделью, является создание полиамидной гибридной ткани, которая является аналогом по физико-механическим показателям кордной ткани 45/452А из полиамида 6,6. В заявленной гибридной кордной ткани произведена частичная замена не производимой в РФ нити из полимера ПА 6,6 на производимую в РФ нить из полимера ПА 6 не только без ухудшения эксплуатационных характеристик, но и с достижением улучшения показателей за счет равномерного распределения нитей из различных полимеров в структуре кордной нити основы.

Технический результат заявляемой полезной модели заключается в улучшении адгезионных свойств ткани.

Технический результат достигается тем, что гибридная кордная ткань, пропитанная смесью на основе винилпиридинового латекса и образованная по основе из нитей крученых двух полимеров полиамида 6,6 и полиамида 6, причем ткань после пропитки характеризуется разрывной нагрузкой 450-480 Н, согласно полезной модели ткань образуют вытянутые нити основы ассортимента 140 текс полиамида 6,6 и ассортимента 144 текс полиамида 6 со структурной формулой ткани (140 текс+144текс)×1×2, удельная разрывная прочность каждой исходной нити 0,82-0,9 сН/дтекс, линейная плотность каждой исходной нити от 1370 дтекс до 1520 дтекс, линейная плотность гибридной нити основы 620±20 текс, а ткань после пропитки характеризуется удлинением при нагрузке 45Н - не более 2,5% и линейной усадкой 3,0-4,0%.

При этом согласно полезной модели гибридная кордная ткань может быть произведена из нитей основы общим количеством не более 1250 нитей.

Технический результат достигается тем, что ткань кордная полиамидная гибридная производится из нитей двух различных полимеров - полиамид 6,6 (ПА 6,6) и полиамид 6 (ПА 6) с определенной структурной формулой и физико-механическими показателями исходных нитей и ткани после пропитки, вытекающих из новой структуры. Физико-механические показатели ткани, такие как разрывная нагрузка в пределах 450-480 Н, низкая линейная усадка в пределах 3,0-4,0%, удельная разрывная прочность каждой исходной нити 0,82-0,9 сН/дтекс, линейная плотность каждой исходной нити от 1370 дтекс до 1520 дтекс, линейная плотность гибридной нити основы 620±20 текс, удлинение ткани при нагрузке 45Н - не более 2,5%, достигнутые при производстве ткани, говорят об оптимальности приложенных нагрузок и сохранении структуры полимера. Соотношение аморфной и кристаллической частей структуры ткани сохранилось такое же, как в вытянутых нитях, являющимися сырьем для гибридной ткани. Сохранение структуры позволяет говорить о достижении максимально возможной адгезии полимера к пропиточному составу и, соответственно, к резине.

Перенапряжение нитей и достижение более высоких показателей разрывной нагрузки и, соответственно, усадки, также как и других показателей, при производстве ткани из-за увеличения нагрузок и температур, говорит об увеличении кристаллической составляющей части структуры полимера, и явном снижении адгезионных свойств, поскольку только аморфная часть структуры полимера обеспечивает адгезию ткани.

Оба полимера, нити из которых используются при производстве гибридной ткани, относятся к типу синтетических полимеров - полиамидам. Полимеры обладают как общими свойствами, так и различиями. Смешение или объединение этих свойств позволило добиться тех преимуществ, какими обладает настоящая гибридная ткань.

Оба полимера характеризуются высокими прочностными характеристиками, термостойкостью, высокой химической стойкостью, стойкостью к истиранию, хорошими антифрикционными свойствами. Способны выдерживать циклические нагрузки. Сохраняют свои характеристики в широком диапазоне температур.

Отличия нитей из этих полимеров состоят в разной температуре плавления, в стабильности удлинения, эластичности и гигроскопичности, скольжении и адгезии.

В связи с тем, что химический процесс получения полимеров различен: ПА 6 - это процесс гидролитической полимеризации капролактама, а ПА 6,6 - поликонденсация адипиновой кислоты и гексамителендиамина, дисперсность молекулярной массы молекул полимеров различна. Обладая высокой дисперсностью, молекулы ПА 6 имеют большее число функциональных групп, которые обеспечивают высокие показатели адгезии в системе: нити - адгезивы - резина. Связь нити с адгезивом зависит от количества функциональных групп и, соответственно, количества водородных связей в полимере. В соединении нити из ПА 6 с адгезивом присутствует значительное количество водородных связей, которое превышает количество водородных связей при обработке нитей из полимера ПА 6,6 адгезивом. Данное положение дел обусловлено тем, что крученая нить в резине представляет собой шуруп встроенный, например, в дерево. Радиальное сечение нити ближайшего аналога показывает (фиг. 1), что структура нити имеет разное количество водородных связей, т.к. на одном витке один полимер ПА 6,6 имеет минимальное количество карбоксильных (функциональных) групп 10,2 ммоль/кг, а на другом витке другой полимер ПА 6 имеет максимальное количество карбоксильных групп - 21,5 ммоль/кг. Структура нити в соответствии заявленной полезной моделью (фиг. 2) говорит о том, что и в одном витке и в другом витке находится одинаковое количество водородных связей, и оно больше, чем минимальное количество водородных связей в полимере ПА 6,6.

Созданная гибридная нить линейной плотностью 620±20 текс, собранная на уровне ассортиментов нитей серийно выпускаемых предприятиями 140 текс и 144 текс по производству полиамидных нитей (140+144)+(140+144) при трощении и кручении, объединила в себе всю палитру различных характеристик (фиг. 2). В радиальном сечении четырехпрядного гибридного корда максимально возможно представлено объединение и смешение двух полимеров.

Заявляемая полезная модель может быть получена следующим образом.

В качестве исходного сырья использовались нити, серийно производимые предприятиями из высоковязкого полимера с удельной разрывной прочностью нити 0,82-0,9 сН/дтекс, линейной плотностью от 1370 дтекс до 1520 дтекс. Соединение нитей осуществлялось посредством трощения. На этой стадии объединяются все отличия полимеров, которые обусловлены различным коэффициентами трения нитей и разницей в линейных плотностях нитей до 15 единиц. Общая линейная плотность составила 280±20 текс.

Дальнейший процесс кручения проходил при одинаковом натяжении стренг, что обеспечило однородность комплексной нити. (ПА6144текс+ПА6,6 140текс)×2=560текс×коэффициент крутки = (620±20) текс. Две нити из ПА6,6 из четырех в комплексной нити позволяют сохранить модульность комплексной нити, достигающую 400сН/текс, обеспечить низкое «удлинение при 45Н», не более 2,5% и «линейную усадку» нити в пределах 3,0-4,0%, как на нити, состоящей из 100% ПА 6,6.

Из готовых крученых нитей на ткацком станке формируется ткань, в основе которой нити крученые полиамидные гибридные в количестве от 60 до 83 шт. на 10 см, а в утке нить двухкомпонентная хлопкополиамидная от 8 до 10 шт. на 10 см. После этого кордная ткань термообрабатывается и пропитывается смесью на основе винилпиридинового латекса в одну стадию на линии Беннингер СТС - 6Н-2Д-V-80, состоящей из 6 зон нагрева и двух ванн пропитки. Процесс проходит при температурах по всем 6 зонам, максимальная из которых 205°С, данная температура не позволяет деструктировать нити из ПА 6 и обеспечивает прирост прочностных характеристик комплексной нити. Ширина ткани может достигать 150 см, с плотностью нитей 83 шт. на 10см, т.е. 15×83=1250 нитей, что дает существенное увеличение объемов производства и конструктивных возможностей в производстве шин.

Расчет возможностей следующий:

максимальная нагрузка, обеспечиваемая линией - 8,0 т,

максимальная прочность нити - 480 Н,

количество нитей от 840шт. до 1250шт,

8 кратный запас прочности нити при вытяжке, обеспечивающий безобрывную пропитку и термообработку.

480 Н×1250 шт. = 600000 Н, /8/9,81= 7500 кг =7,5 т, линия пропитки способна обеспечить выпуск ткани шириной до 150 см.

Например, кордная гибридная ткань марки 45/452 Н может быть наработана:

1-й вариант - из двух полимеров: полиамид 6,6 и полиамид 6. Ткань образуют нити линейной плотностью 1370 дтекс с удельной разрывной нагрузкой 0,82 сН/дтекс и 1500 дтекс с удельной разрывной нагрузкой 0,85 сН/дтекс, соответственно, по средствам трощения и затем кручения двух трощеных нитей. Структурная формула гибридной нити (140+144)×1×2. Средняя линейная плотность гибридных нитей основы составляет 640 текс. Ткань, состоящая из гибридных нитей основы, пропитывается смесью на основе винилпиридинового латекса и после процесса пропитки и термообработки на линии Беннингер СТС-6Н-2Д-V-80 шириной 1500 мм, количеством 60нитей/10см общее количество нитей 900 шт. имеет показатели: «разрывная нагрузка» - 450Н, «удлинение при 45Н»- 2,5%, и «усадку при 177°С, 2 мин» - 3%;

2-й вариант - из двух полимеров: полиамид 6,6 и полиамид 6. Ткань образуют нити линейной плотностью 1450 дтекса с удельной разрывной нагрузкой 0,87 сН/дтекс и линейной плотностью 1480 дтекса с удельной разрывной нагрузкой 0,82 сН/дтекс, соответственно, по средствам трощения и затем кручения двух трощеных нитей. Структурная формула гибридной нити (140+144)×1×2. Средняя линейная плотность гибридных нитей основы составляет 619 текс. Ткань, состоящая из гибридных нитей основы пропитывается смесью на основе винилпиридинового латекса и после процесса пропитки и термообработки на линии Беннингер СТС -6Н-2Д-V-80 шириной 1500 мм, количеством 83нитей/10см общее количество нитей 1250 шт. имеет показатели: «разрывная нагрузка»- 462Н, «удлинение при 45Н»- 2,3%, и «усадку при 177°С, 2 мин» - 3,5%;

3-й вариант - из двух полимеров: полиамид 6,6 и полиамид 6. Ткань образуют нити линейной плотностью 1390дтекс с удельной разрывной нагрузкой 0,84 сН/дтекс и линейной плотностью 1520дтекс с удельной разрывной нагрузкой 0,9 сН/дтекс, соответственно, по средствам трощения и затем кручения двух трощеных нитей. Структурная формула гибридной нити (140+144)×1×2. Средняя линейная плотность гибридных нитей основы составляет 632 текс. Ткань, состоящая из гибридных нитей основы пропитывается смесью на основе винилпиридинового латекса и после процесса пропитки и термообработки на линии Беннингер СТС -6Н-2Д-V-80 шириной 1400 мм, количеством 83 нитей/10 см, общее количество нитей 1160 шт. имеет показатели: «разрывная нагрузка»- 468 Н, «удлинение при 45 Н»- 2,2%, и «усадку при 177°С, 2 мин» - 3,2%;

4-й вариант - из двух полимеров: полиамид 6,6 и полиамид 6. Ткань образуют нити линейной плотностью 1420 дтекс с удельной разрывной нагрузкой 0,9 сН/дтекс и линейной плотностью 1490 дтекса с удельной разрывной нагрузкой 0,88 сН/дтекс, соответственно, по средствам трощения и затем кручения двух трощеных нитей. Структурная формула гибридной нити (140+144)×1×2. Средняя линейная плотность гибридных нитей основы составляет 600 текс. Ткань, состоящая из гибридных нитей основы пропитывается смесью на основе винилпиридинового латекса и после процесса пропитки и термообработки на линии Беннингер СТС -6Н-2Д-V-80 шириной 1500 мм, количеством 60 нитей/10 см общее количество нитей 840 шт. имеет показатели: «разрывная нагрузка»- 480Н, «удлинение при 45Н»- 2,0%, и «усадку при 177°С, 2 мин» - 4%.

Claims (2)

1. Гибридная кордная ткань, пропитанная смесью на основе винилпиридинового латекса и образованная по основе из нитей крученых двух полимеров полиамида 6,6 и полиамида 6, причем ткань после пропитки характеризуется разрывной нагрузкой 450-480 Н, отличающаяся тем, что ткань образуют вытянутые нити основы ассортимента 140 текс полиамида 6,6 и ассортимента 144 текс полиамида 6 со структурной формулой ткани (140 текс+144текс)×1×2, удельная разрывная прочность каждой исходной нити 0,82-0,9 сН/дтекс, линейная плотность каждой исходной нити от 1370 дтекс до 1520 дтекс, линейная плотность гибридной нити основы 620±20 текс, а ткань после пропитки характеризуется удлинением при нагрузке 45Н - не более 2,5% и линейной усадкой 3,0-4,0%.

2. Гибридная кордная ткань по п. 1, отличающаяся тем, что произведена из нитей основы общим количеством не более 1250 нитей.