CN110983612A - 耐弯曲疲劳化纤绳索及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种耐弯曲疲劳化纤绳索及其制作方法。耐弯曲疲劳化纤绳索包括从内到外依次设置的树脂缓释绳芯、绳芯包裹皮层和树脂缓释绳皮;其中,树脂缓释绳芯为多根第一化学纤维并行排列形成的整体呈圆柱体型,其中并行排列的多根第一化学纤维被连续第二化学纤维在圆柱体横截面内连续缠绕,连续缠绕重复在圆柱体径向延伸进行,形成一体化三维缠绕结构,且第一化学纤维和第二化学纤维表面浸渍有有机聚硅氧烷;一体化三维缠绕结构在圆柱体型绳芯的横截面内为具有形状为九宫格拓扑结构的网格结构,有机聚硅氧烷在树脂缓释绳芯中的质量比为20~40%;有机聚硅氧烷在化纤绳索中的质量比为4~10%。
Description
技术领域
本申请属于特种绳索技术领域,具体涉及一种耐弯曲疲劳化纤绳索及其制作方法。
背景技术
化学合成纤维已在多方领域取代钢丝绳使用,早期的锦纶纤维、涤纶纤维产业化之后就引起了绳索领域的变革,尤其是被称为三大高性能纤维的超高分子量聚乙烯纤维、芳族聚酰胺纤维和碳纤维研发问世后,更快的推进了化学纤维在绳索领域的应用。在有些应用中,化学纤维绳索要在滑轮、导缆孔及导缆柱等部位反复弯曲,这些弯曲会使绳索过早的磨损以致失效,因此需要增加化学纤维绳索尤其是高性能纤维绳索的使用寿命,更好的是改进绳索的耐弯曲疲劳性。
发明内容
为了至少解决以上提到现有技术存在的技术问题之一,一方面,本申请实施例公开了一种耐弯曲疲劳化纤绳索,该化纤绳索包括从内到外依次设置的树脂缓释绳芯、绳芯包裹绳皮和树脂缓释绳皮,其中:
树脂缓释绳芯为多根第一化学纤维并行排列形成的整体呈圆柱体型,其中并行排列的多根第一化学纤维被连续第二化学纤维在圆柱体横截面内连续缠绕,连续缠绕重复在圆柱体径向延伸进行,形成一体化三维缠绕结构,且第一化学纤维和第二化学纤维表面浸渍有有机聚硅氧烷;其中,一体化三维缠绕结构在圆柱体型绳芯的横截面内为具有形状为九宫格拓扑结构的网格结构,有机聚硅氧烷在树脂缓释绳芯中的质量比为20~40%;
绳芯包裹皮层由Z捻向第三化学纤维绳股和S捻向第三化学纤维绳股在树脂缓释绳芯外部编织形成,第三化学纤维表面浸渍有有机聚硅氧烷;
树脂缓释绳皮由Z捻向第四化学纤维绳股和S捻向第四化学纤维绳股在绳芯包裹皮层外部编织形成,第四化学纤维表面浸渍有有机聚硅氧烷;
其中,有机聚硅氧烷在化纤绳索中的质量比为4~10%。
进一步地,一些实施例公开的耐弯曲疲劳化纤绳索,树脂缓释绳芯的多根第一化学纤维分为九组,每一组第一化学纤维周围被第二化学纤维缠绕,九组第一化学纤维被连续第二化学纤维缠绕形成具有互相连接的九宫格拓扑结构的网格结构。
一些实施例公开的耐弯曲疲劳化纤绳索,第一化学纤维、第二化学纤维、第三化学纤维和第四化学纤维分别选自超高分子量聚乙烯纤维、芳族聚酰胺纤维、液晶聚酯纤维、碳纤维、玻璃纤维、聚苯并恶唑纤维中的一种或多种的组合。
一些实施例公开的耐弯曲疲劳化纤绳索,第一化学纤维、第二化学纤维、第三化学纤维和第四化学纤维选用相同的化学纤维。
一些实施例公开的耐弯曲疲劳化纤绳索,树脂缓释绳皮为16股、24股、30股、40股或48股编织结构。
一些实施例公开的耐弯曲疲劳化纤绳索,绳芯包裹绳皮为8股、12股或16股编织结构。
一些实施例公开的耐弯曲疲劳化纤绳索,化纤绳索的直径在2~40mm之间。
另一方面,一些实施例公开了一种耐弯曲疲劳化纤绳索的制作方法,该制作方法包括:
(a)选取多根第一化学纤维,浸渍聚硅氧烷,将多根第一化学纤维并行排列设置形成圆柱体形的绳芯;
(b)选取第二化学纤维,浸渍聚硅氧烷,用第二化学纤维连续缠绕所述第一化学纤维,形成具有一体化三维缠绕结构的圆柱体形绳芯,其横截面为具有九宫格拓扑结构的网格结构;
(c)重复步骤(b),在圆柱形轴向延伸九宫格拓扑结构的网格结构,最终形成具有连续设置的九宫格拓扑结构的立体网格结构的树脂缓释绳芯;
(d)选取多根第三化学纤维,浸渍聚硅氧烷,加捻,分别得到Z捻向第三化学纤维绳股和S捻向第三化学纤维绳股;
(e)将Z捻向和S捻向第三化学纤维绳股编织在树脂缓释绳芯外部,形成绳芯包裹皮层;
(f)选取多根第四化学纤维,加捻,分别得到Z捻向和S捻向的第四化学纤维绳股;
(g)将Z捻向和S捻向的第四化学纤维绳股包覆编织在绳芯包裹绳皮外部,形成树脂缓释绳皮,得到具有树脂缓释绳芯/绳芯包裹绳皮/树脂缓释绳皮三层结构的化纤绳索。
进一步地,一些实施例公开的耐弯曲疲劳化纤绳索的制作方法,还包括将具有树脂缓释绳芯/绳芯包裹绳皮/树脂缓释绳皮三层结构的化纤绳索进行涂层处理的步骤。
一些实施例公开的耐弯曲疲劳化纤绳索的制作方法,制作方法还包括将涂层处理后的化纤绳索进行干燥处理的步骤。
本申请实施例公开的耐弯曲疲劳化纤绳索,具有圆柱体型的绳芯和依次编织在其外部的绳芯包裹绳皮和树脂缓释绳皮,该化纤绳索具有一体化立体缠绕结构,结构中浸渍有含量适中的有机聚硅氧烷,化纤绳索在受到外力挤压后发生形变,立体缠绕结构中的有机聚硅氧烷从绳索的立体结构中释放,在化纤绳索外部形成保护层和缓冲层有效缓解外力对绳索的破坏作用,提高化纤绳索的耐弯曲疲劳性能。
附图说明
图1本申请一个实施例公开的耐弯曲疲劳化纤绳索结构示意图;
图2为本申请一个实施例公开的耐弯曲疲劳化纤绳索中树脂缓释绳芯横截面结构示意图。
附图不依照相同的比例绘制,若附图公开的内容与说明书文字内容冲突,以说明书文字内容为准。
具体实施方式
在这里专用的词“实施例”,作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。本申请实施例中性能指标测试,除非特别说明,采用本领域常规试验方法。应理解,本申请中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式,并非用于限制本申请公开的内容。
除非另有说明,否则本文使用的技术和科学术语具有本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义;作为本申请中其它未特别注明的试验方法和技术手段均指本领域内普通技术人员通常采用的实验方法和技术手段。
本公开所用的术语“基本”和“大约”用于描述小的波动。例如,它们可以是指小于或等于±5%,如小于或等于±2%,如小于或等于±1%,如小于或等于±0.5%,如小于或等于±0.2%,如小于或等于±0.1%,如小于或等于±0.05%。浓度、量和其它数值数据在本文中可以以范围格式表示或呈现。这样的范围格式仅为方便和简要起见使用,因此应灵活解释为不仅包括作为该范围的界限明确列举的数值,还包括该范围内包含的所有独立的数值或子范围。例如,“1~5%”的数值范围应被解释为不仅包括1%至5%的明确列举的值,还包括在所示范围内的独立值和子范围。因此,在这一数值范围中包括独立值,如2%、3.5%和4%,和子范围,如1%~3%、2%~4%和3%~5%等。这一原理同样适用于仅列举一个数值的范围。此外,无论该范围的宽度或所述特征如何,这样的解释都适用。
在本公开,包括权利要求书中,所有连接词,如“包含”、“包括”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“容纳”等被理解为是开放性的,即是指“包括但不限于”。只有连接词“由……构成”和“由……组成”是封闭连接词。
为了更好的说明本申请内容,在下文的具体实施例中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解,没有某些具体细节,本申请同样可以实施。在实施例中,对于本领域技术人员熟知的一些方法、手段、仪器、设备等未作详细描述,以便凸显本申请的主旨。在不冲突的前提下,本申请实施例公开的技术特征可以任意组合,得到的技术方案属于本申请实施例公开的内容。本申请述及的第一、第二仅为表述不同的部分,并不表示其先后顺序;Z捻向和S捻向仅为表述两个相反的加捻方向。
在一些实施方式中,耐弯曲疲劳化纤绳索包括:树脂缓释绳芯,该树脂缓释绳芯为多根第一化学纤维并行排列形成的整体呈圆柱体型,其中并行排列的多根第一化学纤维被连续第二化学纤维在圆柱体横截面内连续缠绕,连续缠绕重复在圆柱体径向延伸进行,形成一体化三维缠绕结构,且第一化学纤维和第二化学纤维表面浸渍有有机聚硅氧烷,其中,一体化三维缠绕结构在圆柱体型绳芯的横截面内为具有形状为九宫格拓扑结构的网格结构,有机聚硅氧烷在树脂缓释绳芯中的质量比为20~40%;绳芯包裹皮层,由Z捻向第三化学纤维绳股和S捻向第三化学纤维绳股在树脂缓释绳芯外部编织形成,第三化学纤维表面浸渍有有机聚硅氧烷;树脂缓释绳皮,由Z捻向第四化学纤维绳股和S捻向第四化学纤维绳股在绳芯包裹皮层外部编织形成,第四化学纤维表面浸渍有有机聚硅氧烷;其中,有机聚硅氧烷在化纤绳索中的质量比为4~10%。
通常耐弯曲疲劳化纤绳索包括具有一体化三维缠绕结构的树脂缓释绳芯,该绳芯在其横截面上具有九宫格拓扑机构的网格结构,这种绳芯立体结构相对比较稳定,而且具有合适的强度,在受到外力挤压后会发生一定的形变,但是其形变程度有限,有利于保持其中的有机聚硅氧烷,包裹在其外部的绳芯包裹绳皮,有助于绳芯维持其立体形状,编织在最外部的树脂缓释绳皮进一步增强了化纤绳索的强度,而且具有树脂缓释功能,从而耐弯曲疲劳化纤绳索在受到外力挤压后有机硅氧烷能够逐渐释放,有效延长其使用寿命。
通常本申请实施例述及的九宫格拓扑结构是指,在圆柱体型的绳芯横截面上,第二纤维连续缠绕后将第一化学纤维分成相互独立的九个部分,九个部分之间被第二化学纤维缠绕连接形成互相连接的一体化结构。本申请实施例述及的一体化三维缠绕结构通常是指横截面平面内呈九宫格拓扑结构的网格结构被第二化学纤维相互连接,在绳芯轴向连续延伸,形成了三维控制连续分布连接的网格结构。在三维空间连续分布连接的网格结构有利于维持其宏观结构的完整性,也有利于其结构再受压力形变后恢复其初始形状,提高延伸化纤绳索的使用寿命。
作为可选实施方式,耐弯曲疲劳化纤绳索中,树脂缓释绳芯的多根第一化学纤维分为九组,每一组第一化学纤维周围被第二化学纤维缠绕,九组第一化学纤维被连续第二化学纤维缠绕形成具有互相连接的九宫格拓扑结构的网格结构。多根第一化学纤维分为九组,可以将多根第一化学纤维分组,形成规则排列的九组,形成为九宫格形状,有利于提高第二化学纤维缠绕的效率,提高化纤绳索制作速度,同时,同一组中的化学纤维并行排列,有利于提高有机硅氧烷的浸渍量,第二化学纤维在九组纤维之间连续缠绕,有利于得到相对稳定的空间结构,有利于保持其中的有机硅氧烷,控制有机硅氧烷的保有量。
作为可选实施方式,多根第一化学纤维分为九个纤维组,每个纤维组中纤维数量不相同,通常设置在九宫格中心位置的纤维组数量为最多,设置在其他八个位置上的纤维组中,位于对称位置的纤维组中纤维数量相等,便于形成对称结构。作为可选实施方式,位于九宫格顶角位置的四个纤维组中纤维数量最少,位于九宫格中心位置的纤维组中纤维数量最多。
作为可选实施方式,耐弯曲疲劳化纤绳索中的第一化学纤维选自超高分子量聚乙烯纤维、芳族聚酰胺纤维、液晶聚酯纤维、碳纤维、玻璃纤维、聚苯并恶唑纤维中的一种或多种的组合。作为可选实施例,第一化学纤维选自超高分子量聚乙烯纤维,其强度至少为16g/D,较为优选为不少于24g/D,更优选为不少于32g/D,或者更优选为不少于36g/D。作为可选实施方式,第一化学纤维选择细旦纤维,提高纤维表面积,增大有机硅氧烷在纤维表面的浸渍量,提高树脂挂液率,延长释放时间,得到优良的缓释效果。
作为可选实施方式,耐弯曲疲劳化纤绳索中的第二化学纤维选自超高分子量聚乙烯纤维、芳族聚酰胺纤维、液晶聚酯纤维、碳纤维、玻璃纤维、聚苯并恶唑纤维中的一种或多种的组合。
作为可选实施方式,耐弯曲疲劳化纤绳索中的第三化学纤维选自超高分子量聚乙烯纤维、芳族聚酰胺纤维、液晶聚酯纤维、碳纤维、玻璃纤维、聚苯并恶唑纤维中的一种或多种的组合。
作为可选实施方式,耐弯曲疲劳化纤绳索中的第四化学纤维选自超高分子量聚乙烯纤维、芳族聚酰胺纤维、液晶聚酯纤维、碳纤维、玻璃纤维、聚苯并恶唑纤维中的一种或多种的组合。
作为可选实施方式,第一化学纤维、第二化学纤维、第三化学纤维和第四化学纤维选用相同的化学纤维。
作为可选实施方式,第一化学纤维、第二化学纤维、第三化学纤维和第四化学纤维分别选用不同的化学纤维。
作为可选实施方式,耐弯曲疲劳化纤绳索的树脂缓释绳皮为16股、24股、30股、40股或48股编织结构。
作为可选实施方式,耐弯曲疲劳化纤绳索的绳芯包裹绳皮为8股、12股或16股编织结构。
作为可选实施方式,耐弯曲疲劳化纤绳索的直径在2~40mm之间。
在一些实施方式中,耐弯曲疲劳化纤绳索的制作方法包括:
(a)选取多根第一化学纤维,浸渍有机聚硅氧烷,将多根第一化学纤维并行排列设置形成圆柱体形的绳芯;
(b)选取第二化学纤维,浸渍有机聚硅氧烷,用第二化学纤维连续缠绕所述第一化学纤维,形成具有一体化三维缠绕结构的圆柱体形绳芯,其横截面为具有九宫格拓扑结构的网格结构;作为可选实施方式,用第二化学纤维缠绕第一化学纤维完成之后,进行聚硅氧烷浸渍处理步骤;
(c)重复步骤(b),在圆柱形轴向延伸九宫格拓扑结构的网格结构,最终形成具有连续设置的九宫格拓扑结构的立体网格结构的树脂缓释绳芯;
(d)选取多根第三化学纤维,浸渍聚硅氧烷,加捻,分别得到Z捻向第三化学纤维绳股和S捻向第三化学纤维绳股;
(e)将Z捻向和S捻向第三化学纤维绳股编织在树脂缓释绳芯外部,形成绳芯包裹皮层;作为可选实施方式,在绳芯包裹绳皮层外部进行聚硅氧烷涂层处理;
(f)选取多根第四化学纤维,加捻,分别得到Z捻向和S捻向的第四化学纤维绳股;
(g)将Z捻向和S捻向的第四化学纤维绳股包覆编织在绳芯包裹绳皮外部,形成树脂缓释绳皮,得到具有树脂缓释绳芯/绳芯包裹绳皮/树脂缓释绳皮三层结构的化纤绳索。
进一步地,作为可选实施方式,耐弯曲疲劳化纤绳索的制作方法还包括将具有树脂缓释绳芯/绳芯包裹绳皮/树脂缓释绳皮三层结构的化纤绳索进行涂层处理的步骤。通常涂层处理采用有机聚硅氧烷,对耐弯曲疲劳化纤绳索中聚硅氧烷的含量进行调整,以满足化纤绳索中聚硅氧烷含量的设定要求。
作为可选实施方式,耐弯曲疲劳化纤绳索的制作方法还包括将涂层处理后的化纤绳索进行干燥处理的步骤。通常干燥处理在一定的温度下进行,为了促进干燥处理过程,可以将干燥处理在一定流量的空气流中进行。
通常耐弯曲疲劳的化纤绳索的制作方法中,以上所列的步骤仅为可选的实施方式,例如,树脂缓释绳芯、绳芯包裹绳皮、树脂缓释绳皮作为相对独立的三个内容,其制作先后不严格限定于本申请实施例公开的步骤顺序,为了获得本申请实施例公开的耐弯曲疲劳化纤绳索,在本申请实施例公开的实质性内容基础上做出的任何顺序改变或者重新组合,都符合本申请实施例所公开的制作方法。
图1为本申请一个实施例公开的耐弯曲疲劳化纤绳索的结构示意图,内部为树脂缓释绳芯3,绳芯包裹绳皮2编织在树脂缓释绳芯3外部,树脂缓释绳皮1设置在最外层。
图2为本申请一个实施例公开的耐弯曲疲劳化纤绳索中树脂缓释绳芯横截面结构示意图。为了便于理解,在图2中将圆形横截面用正方形截面表示,可以理解,正方形的九宫格与圆形九宫格具有相同的拓扑结构。
图2中,第一化学纤维分为九组,第一化学纤维组1依照三行三列规则排列,第二化学纤维2在每一组第一化学纤维组周围连续缠绕,第二化学纤维2形成九宫格拓扑结构,九个第一化学纤维组分别位于一个空格中,形成了第一化学纤维组相互连接的网格结构,图中箭头所指为第二化学纤维的缠绕方向;
其制作过程包括:
第二化学纤维2从第一列第一化学纤维组201的上方开始向下缠绕,从最低端返回向上缠绕至最上端,然后水平缠绕至第二列化学纤维组201上方,向下缠绕,如图2(a)所示,然后从第二列化学纤维组202最低端返回向上缠绕至其最上端;重复此过程直到第二化学纤维2返回到第三列第一化学纤维组203最上端,如图2(b)所示;
第二化学纤维2从第一行第一化学纤维组101的最右端开始,向左移动缠绕在第一行第一化学纤维组101上,直到最左端,然后向上返回,如图2(c)所示,水平缠绕在第一行第一化学组101上,直到最右端,向下缠绕延伸至第二行第一化学组102的最右端,然后向左移动缠绕在第二行第一化学纤维组102上,直到其最左端,然后向上返回,水平缠绕在第二行第一化学纤维组102上,直至最右端;重复此过程直到第二化学纤维2返回第三行第一化学纤维组103最右端,如图2(d)所示,完成一个九宫格拓扑结构的网格结构缠绕作业;
第二化学纤维向树脂缓释绳芯轴向移动一定距离后再次进行缠绕作业;
重复以上作业过程,直至得到完整的树脂缓释绳芯。
通常,耐弯曲疲劳性的测试方法及步骤参考国家标准GB/T12347-2008钢丝绳弯曲疲劳试验方法进行,本申请实施例公开的耐弯曲疲劳性测试方法包括:
测试化纤绳索的实际强力;
按照d:D=1:(8~12)的原则设定耐弯曲疲劳实验机的滑轮,其中d为化纤绳索的直径,D为耐弯曲疲劳实验机滑轮的内径;
将化纤绳索置于实验机上,设定实验机施加的张力,一般定为化纤绳索实际强力的10~40%;
启动耐弯曲疲劳实验机进行测试,化纤绳索断裂后实验机自动停止,与实验机连接的电脑显示实验数据,即测试化纤绳索的耐弯曲疲劳循环数。
以下结合实施例对技术细节做进一步说明。
实施例1
实施例1公开的耐弯曲疲劳化纤绳索的制作过程为:
(a)选取200根细旦超高分子量聚乙烯纤维作为第一化学纤维,用聚硅氧烷浸渍处理,不含挤胶磨口,将200根细旦超高分子量聚乙烯纤维并行排列设置形成圆柱体形的绳芯,干燥待用;
(b)选取200D聚酰胺纤维作为第二化学纤维,浸渍聚硅氧烷,干燥,用聚酰胺纤维连续缠绕细旦超高分子量聚乙烯纤维,形成具有一体化三维缠绕结构的圆柱体形绳芯,其横截面为具有九宫格拓扑结构的网格结构;
(c)重复步骤(b),在圆柱形轴向延伸九宫格拓扑结构的网格结构,最终形成具有连续设置的九宫格拓扑结构的立体网格结构的树脂缓释绳芯;
(d)选取18根规格为1600D的超高分子量聚乙烯纤维作为第三化学纤维,并股加捻,制股过程中浸渍聚硅氧烷,分别得到Z捻向超高分子量聚乙烯纤绳股和S捻向超高分子量聚乙烯纤维绳股,干燥待用;
(e)将六根Z捻向和六根S捻向超高分子量聚乙烯纤维绳股,按照“∞”走向安装到12股编织机上,绳芯的长径比设定为9:1,树脂缓释绳芯从底部喂入,位于十二绳股编织的中间位置,编织形成绳芯包裹皮层;
(f)选取四根规格为1600D的超高分子量聚乙烯纤维作为第四化学纤维,以90捻/m的捻度进行环捻式加捻,分别得到Z捻向和S捻向的超高分子量聚乙烯纤维绳股,进一步均匀分线到纱管上,纱管安装到48股编织机上,备用;
(g)将Z捻向和S捻向的超高分子量聚乙烯纤维绳股包覆编织在绳芯包裹绳皮外部,形成树脂缓释绳皮,得到具有树脂缓释绳芯/绳芯包裹绳皮/树脂缓释绳皮三层结构的化纤绳索。
(h)将化纤绳索进行聚硅氧烷涂层处理,进而进行干燥处理,得到耐弯曲疲劳化纤绳索。
实施例1得到的耐弯曲疲劳化纤绳索的耐弯曲疲劳循环数为72000。
实施例2
实施例2公开的耐弯曲疲劳化纤绳索的制作过程为:
(a)选取550根细旦超高分子量聚乙烯纤维作为第一化学纤维,用聚硅氧烷浸渍处理,不含挤胶磨口,将550根细旦超高分子量聚乙烯纤维并行排列设置形成圆柱体形的绳芯,干燥待用;
(b)选取200D聚酰胺纤维作为第二化学纤维,浸渍聚硅氧烷,干燥,用聚酰胺纤维连续缠绕细旦超高分子量聚乙烯纤维,形成具有一体化三维缠绕结构的圆柱体形绳芯,其横截面为具有九宫格拓扑结构的网格结构;
(c)重复步骤(b),在圆柱形轴向延伸九宫格拓扑结构的网格结构,最终形成具有连续设置的九宫格拓扑结构的立体网格结构的树脂缓释绳芯;
(d)选取50根规格为3000D的超高分子量聚乙烯纤维作为第三化学纤维,并股加捻,制股过程中浸渍聚硅氧烷,分别得到Z捻向超高分子量聚乙烯纤绳股和S捻向超高分子量聚乙烯纤维绳股,干燥待用;
(e)将六根Z捻向和六根S捻向超高分子量聚乙烯纤维绳股,按照“∞”走向安装到12股编织机上,绳芯的长径比设定为9:1,树脂缓释绳芯从底部喂入,位于十二绳股编织的中间位置,编织形成绳芯包裹皮层;
(f)选取五根规格为3000D的超高分子量聚乙烯纤维作为第四化学纤维,以90捻/m的捻度进行环捻式加捻,分别得到Z捻向和S捻向的超高分子量聚乙烯纤维绳股,进一步均匀分线到纱管上,纱管安装到48股编织机上,备用;
(g)将Z捻向和S捻向的超高分子量聚乙烯纤维绳股包覆编织在绳芯包裹绳皮外部,形成树脂缓释绳皮,得到具有树脂缓释绳芯/绳芯包裹绳皮/树脂缓释绳皮三层结构的化纤绳索。
(h)将化纤绳索进行聚硅氧烷涂层处理,进而进行干燥处理,得到耐弯曲疲劳化纤绳索。
实施例2得到的耐弯曲疲劳化纤绳索的耐弯曲疲劳循环数为73000。
实施例3
实施例3公开的耐弯曲疲劳化纤绳索的制作过程为:
(a)选取150根细旦超高分子量聚乙烯纤维作为第一化学纤维,用聚硅氧烷浸渍处理,不含挤胶磨口,将150根细旦超高分子量聚乙烯纤维并行排列设置形成圆柱体形的绳芯,干燥待用;
(b)选取200D聚酰胺纤维作为第二化学纤维,浸渍聚硅氧烷,干燥,用聚酰胺纤维连续缠绕细旦超高分子量聚乙烯纤维,形成具有一体化三维缠绕结构的圆柱体形绳芯,其横截面为具有九宫格拓扑结构的网格结构;
(c)重复步骤(b),在圆柱形轴向延伸九宫格拓扑结构的网格结构,最终形成具有连续设置的九宫格拓扑结构的立体网格结构的树脂缓释绳芯;
(d)选取18根规格为1600D的超高分子量聚乙烯纤维作为第三化学纤维,并股加捻,制股过程中浸渍聚硅氧烷,分别得到Z捻向超高分子量聚乙烯纤绳股和S捻向超高分子量聚乙烯纤维绳股,干燥待用;
(e)将六根Z捻向和六根S捻向超高分子量聚乙烯纤维绳股,按照“∞”走向安装到12股编织机上,绳芯的长径比设定为9:1,树脂缓释绳芯从底部喂入,位于十二绳股编织的中间位置,编织形成绳芯包裹皮层;
(f)选取两根规格为1600D的超高分子量聚乙烯纤维和两根规格为1500D的芳族聚酰胺纤维作为第四化学纤维,以90捻/m的捻度进行环捻式加捻,分别得到Z捻向和S捻向的混合第四化学纤维绳股,进一步均匀分线到纱管上,纱管安装到48股编织机上,备用;
(g)将Z捻向和S捻向的超高分子量聚乙烯纤维绳股包覆编织在绳芯包裹绳皮外部,形成树脂缓释绳皮,得到具有树脂缓释绳芯/绳芯包裹绳皮/树脂缓释绳皮三层结构的化纤绳索。
(h)将化纤绳索进行聚硅氧烷涂层处理,进而进行干燥处理,得到耐弯曲疲劳化纤绳索。
实施例3得到的耐弯曲疲劳化纤绳索的耐弯曲疲劳循环数为78000。
对比例1
对比例1公开了一种传统的耐弯曲疲劳性化纤绳索的制作过程:
(a)选取数根规格为1600D的超高分子量聚乙烯纤维作为绳芯纤维,并股加捻,制股过程中浸渍聚氨酯,分别得到Z捻向超高分子量聚乙烯纤绳股和S捻向超高分子量聚乙烯纤维绳股,干燥待用;
(b)将六根Z捻向和六根S捻向超高分子量聚乙烯纤维绳股,按照“∞”走向安装到12股编织机上,绳芯的长径比设定为9:1,编织形成绳芯;
(c)选取数根规格为1600D的超高分子量聚乙烯纤维作为绳皮纤维,以90捻/m的捻度进行环捻式加捻,分别得到Z捻向和S捻向的超高分子量聚乙烯纤维绳股,进一步均匀分线到纱管上,纱管安装到48股编织机上,备用;
(d)将Z捻向和S捻向的超高分子量聚乙烯纤维绳股包覆编织在绳芯外部,形成绳皮,得到化纤绳索。
(e)将化纤绳索进行聚氨酯涂层处理,进而进行干燥处理,得到常规结构化纤绳索。
对比例1得到的化纤绳索的耐弯曲疲劳循环数为8000。
对比例2
对比例2公开了一种传统的耐弯曲疲劳性化纤绳索的制作过程:
(a)选取数根规格为3000D的超高分子量聚乙烯纤维作为绳芯纤维,并股加捻,制股过程中浸渍聚氨酯,分别得到Z捻向超高分子量聚乙烯纤绳股和S捻向超高分子量聚乙烯纤维绳股,干燥待用;
(b)将六根Z捻向和六根S捻向超高分子量聚乙烯纤维绳股,按照“∞”走向安装到12股编织机上,绳芯的长径比设定为9:1,编织形成绳芯;
(c)选取数根规格为3000D的超高分子量聚乙烯纤维作为绳皮纤维,以90捻/m的捻度进行环捻式加捻,分别得到Z捻向和S捻向的超高分子量聚乙烯纤维绳股,进一步均匀分线到纱管上,纱管安装到48股编织机上,备用;
(d)将Z捻向和S捻向的超高分子量聚乙烯纤维绳股包覆编织在绳芯外部,形成绳皮,得到化纤绳索。
(e)将化纤绳索进行聚氨酯涂层处理,进而进行干燥处理,得到常规结构化纤绳索。
对比例2得到的化纤绳索的耐弯曲疲劳循环数为9000。
实施例1~3公开的耐弯曲疲劳化纤绳索与对比例1和对比例2公开的化纤绳索的耐弯曲疲劳循环数相比,提高了大约10倍,有实质性提高,说明本申请实施例公开的技术方案具有预想不到的技术效果。
本申请实施例公开的耐弯曲疲劳化纤绳索,具有圆柱体型的绳芯和依次编织在其外部的绳芯包裹绳皮和树脂缓释绳皮,该化纤绳索具有一体化立体缠绕结构,结构中浸渍有含量适中的有机聚硅氧烷,化纤绳索在受到外力挤压后发生形变,立体缠绕结构中的有机聚硅氧烷从绳索的立体结构中释放,在化纤绳索外部形成保护层和缓冲层有效缓解外力对绳索的破坏作用,提高化纤绳索的耐弯曲疲劳性能。
本申请公开的技术方案和实施例中公开的技术细节,仅是示例性说明本申请的构思,并不构成对本申请技术方案的限定,凡是对本申请公开的技术细节所做的没有创造性的改变,都与本申请具有相同的发明构思,都在本申请权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耐弯曲疲劳化纤绳索,其特征在于,该化纤绳索包括从内到外依次设置的树脂缓释绳芯、绳芯包裹绳皮和树脂缓释绳皮,其中:
树脂缓释绳芯为多根第一化学纤维并行排列形成的整体呈圆柱体型,其中并行排列的多根第一化学纤维被连续第二化学纤维在圆柱体横截面内连续缠绕,连续缠绕重复在圆柱体径向延伸进行,形成一体化三维缠绕结构,且所述第一化学纤维和所述第二化学纤维表面浸渍有有机聚硅氧烷;其中,所述一体化三维缠绕结构在圆柱体型绳芯的横截面内为具有形状为九宫格拓扑结构的网格结构,所述有机聚硅氧烷在所述树脂缓释绳芯中的质量比为20~40%;
绳芯包裹皮层由Z捻向第三化学纤维绳股和S捻向第三化学纤维绳股在所述树脂缓释绳芯外部编织形成,所述第三化学纤维表面浸渍有有机聚硅氧烷;
树脂缓释绳皮由Z捻向第四化学纤维绳股和S捻向第四化学纤维绳股在所述绳芯包裹皮层外部编织形成,所述第四化学纤维表面浸渍有有机聚硅氧烷;
其中,所述有机聚硅氧烷在所述化纤绳索中的质量比为4~10%。
2.根据权利要求1所述的耐弯曲疲劳化纤绳索,其特征在于,在所述树脂缓释绳芯的多根第一化学纤维分为九组,每一组第一化学纤维周围被所述第二化学纤维缠绕,九组第一化学纤维被连续第二化学纤维缠绕形成具有互相连接的九宫格拓扑结构的网格结构。
3.根据权利要求1所述的耐弯曲疲劳化纤绳索,其特征在于,所述第一化学纤维、所述第二化学纤维、所述第三化学纤维和所述第四化学纤维分别选自超高分子量聚乙烯纤维、芳族聚酰胺纤维、液晶聚酯纤维、碳纤维、玻璃纤维、聚苯并恶唑纤维中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求3所述的耐弯曲疲劳化纤绳索,其特征在于,所述第一化学纤维、所述第二化学纤维、所述第三化学纤维和所述第四化学纤维选用相同的化学纤维。
5.根据权利要求1所述的耐弯曲疲劳化纤绳索,其特征在于,所述树脂缓释绳皮为16股、24股、30股、40股或48股编织结构。
6.根据权利要求1所述的耐弯曲疲劳化纤绳索,其特征在于,所述绳芯包裹绳皮为8股、12股或16股编织结构。
7.根据权利要求1所述的耐弯曲疲劳化纤绳索,其特征在于,所述化纤绳索的直径在2~40mm之间。
8.一种耐弯曲疲劳化纤绳索的制作方法,其特征在于,该制作方法包括:
(a)选取多根第一化学纤维,浸渍聚硅氧烷,将多根第一化学纤维并行排列设置形成圆柱体形的绳芯;
(b)选取第二化学纤维,浸渍聚硅氧烷,用第二化学纤维连续缠绕所述第一化学纤维,形成具有一体化三维缠绕结构的圆柱体形绳芯,其横截面为具有九宫格拓扑结构的网格结构;
(c)重复步骤(b),在圆柱形轴向延伸所述九宫格拓扑结构的网格结构,最终形成具有连续设置的九宫格拓扑结构的立体网格结构的树脂缓释绳芯;
(d)选取多根第三化学纤维,浸渍聚硅氧烷,加捻,分别得到Z捻向第三化学纤维绳股和S捻向第三化学纤维绳股;
(e)将Z捻向和S捻向第三化学纤维绳股编织在树脂缓释绳芯外部,形成绳芯包裹皮层;
(f)选取多根第四化学纤维,加捻,分别得到Z捻向和S捻向的第四化学纤维绳股;
(g)将Z捻向和S捻向的第四化学纤维绳股包覆编织在绳芯包裹绳皮外部,形成树脂缓释绳皮,得到具有树脂缓释绳芯/绳芯包裹绳皮/树脂缓释绳皮三层结构的化纤绳索。
9.根据权利要求8所述的耐弯曲疲劳化纤绳索的制作方法,其特征在于,所述制作方法还包括将具有树脂缓释绳芯/绳芯包裹绳皮/树脂缓释绳皮三层结构的化纤绳索进行涂层处理的步骤。
10.根据权利要求9所述的耐弯曲疲劳化纤绳索的制作方法,其特征在于,所述制作方法还包括将涂层处理后的化纤绳索进行干燥处理的步骤。
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