CN115538028A - 一种高摩擦系数的高性能复合纤维缆绳及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高摩擦系数的高性能复合纤维缆绳，包括缆绳本体，缆绳本体包括若干根绳股编织而成，绳股包括包芯纱和内层纱，包芯纱为绳股的最外层，包芯纱为若干根摩擦系数高的短纤纱和若干根高性能纤维按照一定比例加捻而成的，绳股的内层纱采用若干根高性能纤维加捻而成，绳股由包芯纱和内层纱加捻制股而成，该缆绳既可以保证较高强度，还能在某些应用时提供更高的摩擦系数，从而减少缆绳与外部物体的相对滑移，起到保护缆绳的作用。其次，短纤纱摩擦起毛后会形成一层毛绒绒的保护层，可以阻止进一步磨损，减少了缆绳的损伤，延长了缆绳的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合纤维缆绳，特别涉及一种高摩擦系数的高性能复合纤维缆绳及制作方法。
背景技术
超高分子量聚乙烯纤维、芳纶纤维、聚芳酯纤维(LCP)等高性能纤维正逐渐广泛使用。一般来说，高性能纤维具有高强、轻质、低摩擦系数等特点，可以很好的应用于系泊、拖带、航空航天、军工等领域。但是在某些特殊应用中，例如:需要较少缆绳与绞车或缆桩接触时、攀登、伐木等，较低的摩擦系数容易造成纤维绳出现滑移，从而损伤缆绳。然而常规的高摩擦系数纤维一般是棉、麻短纤纱，但是这些纤维的强度较低，当需要较大强力时，缆绳的尺寸就很大，不利于操作使用，因此，需要开发一款既满足高摩擦系数，又能提供高强度的纤维缆绳。针对上述问题，提出以下解决方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种高摩擦系数的高性能复合纤维缆绳及制作方法，解决了现有的缆绳无法兼顾高强度、高摩擦系数的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种高摩擦系数的高性能复合纤维缆绳，包括缆绳本体，所述缆绳本体包括若干根绳股编织而成，所述绳股包括包芯纱和内层纱，所述包芯纱为绳股的最外层，所述包芯纱为若干根摩擦系数高的短纤纱和若干根高性能纤维按照一定比例加捻而成的，所述绳股的内层纱采用若干根高性能纤维加捻而成，所述绳股由包芯纱和内层纱加捻制股而成。
作为优选，所述短纤纱包括聚酯短纤纱、棉短纤纱和麻短纤纱，所述聚酯短纤纱线密度为1000-4000D，所述棉短纤纱线密度为1000-4000D，所述麻短纤纱线密度为1000-5000D。
作为优选，所述高性能纤维至少包括超高分子量聚乙烯纤维、芳纶纤维和LCP纤维中的一种或多种，所述高性能纤维的线密度为1760-2560dtex。
作为优选，所述缆绳本体为3股、4股、6股、8股或12股编织结构。
作为优选，所述缆绳本体的外侧设有复编层。
作为优选，所述缆绳本体的外表面上涂覆一层聚氨酯耐磨涂料。
一种高摩擦系数的高性能复合纤维缆绳的制作方法，其制作方法如下：
a.选材，将需要制作缆绳的各纤维进行选定，保证每一束纤维丝干净整洁，没有断丝、疵点。
b.并线1，选取至少一种高性能纤维，将15根1760dtex的高性能纤维在并线机上进行并线，捻度15-20T/m。
c.并线2，将3-5根线密度为1760dtex高性能纤维和6-8根线密度为3300dtex短纤纱在包芯并线机上进行并线，捻度为:15-20T/m，形成包芯结构，保证短纤纱完全包覆在高性能纤维外表面。
d.制股，将完成好的并线2置于制股机导纱盘的最外层，并线1置于内层纱，其中绳股捻距为绳直径的3-5倍。
e.制绳，将完成好的绳股在编织机上编织成纤维缆绳，纤维缆绳的编绞距为8-10倍。
f.浸泡，将编织好的纤维缆绳浸泡的聚氨酯树脂中，并通过牵伸机挤出纤维缆绳表面多余的树脂，其中聚氨酯与水的质量比为1:1.5-1:3，聚氨酯涂覆在纤维缆绳上的含量为5％-15％。
g.恒温烘干，将浸泡过聚氨酯树脂的纤维缆绳放置到绳架或烘干房内进行烘干，烘干温度控制在70-85℃，烘干时间控制在8-12h。
h.拉力检测，采用卧式拉力机对缆绳进行破断拉力测试，测试前应该在1％设计破断力至50％设计破断力内循环10次，在第11次时将缆绳拉断，最后缆绳的破断拉力不应小于设计破断拉力。
作为优选，e.制绳与f.浸泡之间还可添加一个复编工艺，将完成好的并线中的包芯纱编织成一个复编层，包芯纱相互交叉，用单双股连续与另一单双股沿相同的途径进行交叉编织。
有益效果：本发明通过采用若干根摩擦系数高的短纤纱和若干根高性能纤维按照一定比例加捻而成的外层的包芯纱，内层纱采用若干根高性能纤维加捻而成，包芯纱既可以包覆在内层纱外面形成绳股，也可以单独作为复编层包覆在绳芯表面，通过包芯纱包覆在高性能纤维内芯的外表面，从而形成一种高摩擦系数的高性能复合缆绳，这样就可以既增加摩擦系数，满足某些应用的特殊要求，减少缆绳与外部物体的相对滑移，起到保护缆绳的作用。此外，短纤纱的导热性能较差，这样可以有效保护内芯高性能纤维，从而也提高了缆绳的使用寿命，减少高性能纤维的强力损失。而且外层的短纤纱起毛后可以形成一层保护层，进而阻止进一步磨损。经测试，该产品摩擦系数比纯的高性能纤维缆绳至少提高了5倍，耐磨性至少提高了20％。
附图说明
图1为实施例1中缆绳本体的结构示意图；
图2为实施例2中缆绳本体的结构示意图；
图3为用于展示实施例1中单股绳股的截面结构示意图；
图4为用于展示实施例2中缆绳本体的截面结构示意图；
图5为用于展示实施例1中缆绳本体编织的工艺流程图。
图6为用于展示实施例2中缆绳本体编织的工艺流程图
附图标记：1、缆绳本体；2、绳股；3、包芯纱；4、内层纱；5、高性能纤维；6、短纤纱；7、复编层。
具体实施方式
以下所述仅是本发明的优选实施方式，保护范围并不仅局限于该实施例，凡属于本发明思路下的技术方案应当属于本发明的保护范围。同时应当指出，对于本技术领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
实施例1
见图1和3所示，一种高摩擦系数的高性能复合纤维缆绳，包括缆绳本体1，缆绳本体1为12股编织结构，缆绳本体1包括若干根绳股2编织而成，绳股2包括包芯纱3和内层纱4，包芯纱3为绳股2的最外层，绳股2由包芯纱3和内层纱4加捻制股而成。
绳股2的内层纱4采用若干根高性能纤维5加捻而成，通过高性能纤维5从而可以提高缆绳本体1的强度，包芯纱3为若干根摩擦系数高的短纤纱6和若干根高性能纤维5按照一定比例加捻而成的，包芯纱3包裹在内层纱4的外表面上，使得包芯纱3的短纤纱6完全包覆在内层纱4高性能纤维5的外表面，通过将短纤纱6包裹在外部使得提高缆绳本体1的耐磨性，当短纤纱6在长期使用后产生磨损并起毛时，还可通过短纤纱6的起毛形成一层保护层，从而进一步的防止磨损，在短纤纱6中混入高性能纤维5从而可以在保证外层包芯纱3耐磨性的同时还可以提高包芯纱3的强度。
缆绳本体1的外表面上涂覆一层聚氨酯耐磨涂料，通过聚氨酯耐磨涂料从而可以进一步的保证缆绳本体1的强力和耐磨性。
高性能纤维5至少包括超高分子量聚乙烯纤维、芳纶纤维和LCP纤维中的一种或多种，高性能纤维5的线密度为1760-2560dtex，高性能纤维5主选为超高分子量聚乙烯纤维，超高分子量聚乙烯纤维的比强度是当今世界上最高的故此其成本也较高，在一些环境良好的地区为了节约成本故此会采用，超高分子量聚乙烯纤维与芳纶纤维或LCP纤维进行混纺使用从而降低成本。
包芯纱3中的短纤纱6包括聚酯短纤纱、棉短纤纱和麻短纤纱，聚酯短纤纱线密度为1000-4000D，棉短纤纱线密度为1000-4000D，麻短纤纱线密度为1000-5000D，通过采用三种不同的短纤纱6与高性能纤维5制成包芯纱3，从而使得可以利用聚酯短纤纱、棉短纤纱和麻短纤纱三种短纤纱6的不同的优点从而提高外层包芯纱3的高摩擦系数。
实施例2
见图2和4所示，一种高摩擦系数的高性能复合纤维缆绳，包括缆绳本体1，缆绳本体1包括复编层7和内层纱4，复编层7采用若干包芯纱3编织而成，复编层7的包芯纱3相互交叉，用单双股连续与另一单双股沿相同的途径进行交叉编织，内层纱4采用若干绳股2编织而成。
绳股2采用若干根高性能纤维5加捻而成，通过高性能纤维5从而可以提高缆绳本体1的强度，复编层7包裹在内层纱4的外表面上，包芯纱3为若干根摩擦系数高的短纤纱6和若干根高性能纤维5按照一定比例加捻而成的，包芯纱3的短纤纱6会完全包覆在内层纱4的高性能纤维5外表面，通过将短纤纱6包裹在外部使得提高缆绳本体1的耐磨性，当短纤纱6在长期使用后产生磨损并起毛时，还可通过短纤纱6的起毛形成一层保护层，从而进一步的防止磨损，在短纤纱6中混入高性能纤维5从而可以在保证包芯纱3外层耐磨性的同时还可以提高包芯纱3的强度。
高性能纤维5至少包括超高分子量聚乙烯纤维、芳纶纤维和LCP纤维中的一种或多种，高性能纤维5的线密度为1760-2560dtex，高性能纤维5主选为超高分子量聚乙烯纤维，超高分子量聚乙烯纤维的比强度是当今世界上最高的故此其成本也较高，在一些环境良好的地区为了节约成本故此会采用，超高分子量聚乙烯纤维与芳纶纤维或LCP纤维进行混纺使用从而降低成本。
包芯纱3中的短纤纱6包括聚酯短纤纱、棉短纤纱和麻短纤纱，聚酯短纤纱线密度为1000-4000D，棉短纤纱线密度为1000-4000D，麻短纤纱线密度为1000-5000D，通过采用三种不同的短纤纱6与高性能纤维5制成包芯纱3，从而使得可以利用聚酯短纤纱、棉短纤纱和麻短纤纱三种短纤纱6的不同的优点从而提高外层的高摩擦系数。
缆绳本体1的外表面上涂覆一层聚氨酯耐磨涂料，通过聚氨酯耐磨涂料从而可以进一步的保证缆绳本体1的强力和耐磨性。
实施例1中一种高摩擦系数的高性能复合纤维缆绳的制作方法。
见图5，其制作方法如下：a.选材，将需要制作缆绳的各纤维进行选定，保证每一束纤维丝干净整洁，没有断丝、疵点。
b.并线1，选取至少一种高性能纤维5，将15根1760dtex的高性能纤维5在并线机上进行并线，捻度15T/m。
c.并线2，将3根线密度为1760dtex高性能纤维5和8根线密度为3300dtex短纤纱6在包芯并线机上进行并线，捻度为:15T/m，形成包芯结构，保证短纤纱6完全包覆在高性能纤维5外表面，通过短纤纱6包裹在外部使得可以提高缆绳本体1的耐磨性。
d.制股，将完成好的9根并线2置于制股机导纱盘的最外层，3根并线1置于内层纱4，其中绳股2捻距为100mm。
e.制绳，将完成好的12根绳股2在编织机上编织成纤维缆绳，纤维缆绳的编绞距为260mm，12股缆绳的直径是30mm。
f.浸泡，将编织好的纤维缆绳浸泡的聚氨酯树脂中，并通过牵伸机挤出纤维缆绳表面多余的树脂，其中聚氨酯与水的质量比为1:2，聚氨酯涂覆在纤维缆绳上的含量为10％。
g.恒温烘干，将浸泡过聚氨酯树脂的纤维缆绳放置到绳架或烘干房内进行烘干，烘干温度控制在70℃，烘干时间控制在12h。
h.拉力检测，采用卧式拉力机对缆绳进行破断拉力测试，测试前应该在1％设计破断力至50％设计破断力内循环10次，在第11次时将缆绳拉断，最后缆绳的破断拉力不应小于设计破断拉力。
实施例2中一种高摩擦系数的高性能复合纤维缆绳的制作方法，
见图6，其制作方法如下：a.选材，将需要制作缆绳的各纤维进行选定，保证每一束纤维丝干净整洁，没有断丝、疵点。
b.并线1，选取至少一种高性能纤维5，将15根1760dtex的高性能纤维5在并线机上进行并线，捻度15T/m。
c.并线2，将3根线密度为1760dtex高性能纤维5和8根线密度为3300dtex短纤纱6在包芯并线机上进行并线，捻度为:20T/m，形成包芯结构，保证短纤纱6完全包覆在高性能纤维5外表面，通过短纤纱6包裹在外部使得可以提高缆绳本体1的耐磨性。
d.制股，将完成好的12根并线1制股机导纱盘制成绳股2，并线1置于内层纱4，其中绳股2捻距为绳直径的100mm。
e.制绳，将完成好的12根绳股2在编织机上编织成纤维缆绳，纤维缆绳的编绞距为280mm，12股缆绳直径为30mm。
f.复编，将完成好的24根并线2中的包芯纱3进行相互交叉，用单双股连续与另一单双股沿相同的途径进行交叉编织，从而制成复编层包裹在内层纱4的外部，包覆复编层的缆绳直径为36mm。
g.浸泡，将编织好的纤维缆绳浸泡的聚氨酯树脂中，并通过牵伸机挤出纤维缆绳表面多余的树脂，其中聚氨酯与水的质量比为1:2，聚氨酯涂覆在纤维缆绳上的含量为10％。
h.恒温烘干，将浸泡过聚氨酯树脂的纤维缆绳放置到绳架或烘干房内进行烘干，烘干温度控制在85℃，烘干时间控制在8h。
i.拉力检测，采用卧式拉力机对缆绳进行破断拉力测试，测试前应该在1％设计破断力至50％设计破断力内循环10次，在第11次时将缆绳拉断，最后缆绳的破断拉力不应小于设计破断拉力。
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 (8)
1.一种高摩擦系数的高性能复合纤维缆绳，包括缆绳本体(1)，其特征在于，所述缆绳本体(1)包括若干根绳股(2)编织而成，所述绳股(2)包括包芯纱(3)和内层纱(4)，所述包芯纱(3)为绳股(2)的最外层，所述包芯纱(3)为若干根摩擦系数高的短纤纱(6)和若干根高性能纤维(5)按照一定比例加捻而成的，所述绳股(2)的内层纱(4)采用若干根高性能纤维(5)加捻而成，所述绳股(2)由包芯纱(3)和内层纱(4)加捻制股而成。
2.根据权利要求1所述的一种高摩擦系数的高性能复合纤维缆绳，其特征在于，所述短纤纱(6)包括聚酯短纤纱(6)、棉短纤纱(6)和麻短纤纱(6)，所述聚酯短纤纱(6)线密度为1000-4000D，所述棉短纤纱(6)线密度为1000-4000D，所述麻短纤纱(6)线密度为1000-5000D。
3.根据权利要求1所述的一种高摩擦系数的高性能复合纤维缆绳，其特征在于，所述高性能纤维(5)至少包括超高分子量聚乙烯纤维、芳纶纤维和LCP纤维中的一种或多种，所述高性能纤维(5)的线密度为1760-2560dtex。
4.根据权利要求1所述的一种高摩擦系数的高性能复合纤维缆绳，其特征在于，所述缆绳本体(1)为3股、4股、6股、8股、12股或复编编织结构。
5.根据权利要求1所述的一种高摩擦系数的高性能复合纤维缆绳，其特征在于，所述缆绳本体(1)的外侧设有复编层(7)。
6.根据权利要求1所述的一种高摩擦系数的高性能复合纤维缆绳，所述缆绳本体(1)的外表面上涂覆一层聚氨酯耐磨涂料。
7.一种高摩擦系数的高性能复合纤维缆绳的制作方法，其制作方法如下：
a.选材，将需要制作缆绳的各纤维进行选定，保证每一束纤维丝干净整洁，没有断丝、疵点。
b.并线1，选取至少一种高性能纤维(5)，将15根1760dtex的高性能纤维(5)在并线机上进行并线，捻度15-20T/m。
c.并线2，将3-5根线密度为1760dtex高性能纤维(5)和6-8根线密度为3300dtex短纤纱(6)在包芯并线机上进行并线，捻度为:15-20T/m，形成包芯结构，保证短纤纱(6)完全包覆在高性能纤维(5)外表面。
d.制股，将完成好的并线2置于制股机导纱盘的最外层，并线1置于内层纱(4)，其中绳股(2)捻距为绳直径的3-5倍。
e.制绳，将完成好的绳股(2)在编织机上编织成纤维缆绳，纤维缆绳的编绞距为8-10倍。
f.浸泡，将编织好的纤维缆绳浸泡的聚氨酯树脂中，并通过牵伸机挤出纤维缆绳表面多余的树脂，其中聚氨酯与水的质量比为1:1.5-1:3，聚氨酯涂覆在纤维缆绳上的含量为5％-15％。
g.恒温烘干，将浸泡过聚氨酯树脂的纤维缆绳放置到绳架或烘干房内进行烘干，烘干温度控制在70-85℃，烘干时间控制在8-12h。
h.拉力检测，采用卧式拉力机对缆绳进行破断拉力测试，测试前应该在1％设计破断力至50％设计破断力内循环10次，在第11次时将缆绳拉断，最后缆绳的破断拉力不应小于设计破断拉力。
8.根据权利要求7所述的一种高摩擦系数的高性能复合纤维缆绳，其特征在于，e.制绳与f.浸泡之间还可添加一个复编工艺，将完成好的并线2中的包芯纱3编织成一个复编层7，包芯纱3相互交叉，用单双股连续与另一单双股沿相同的途径进行交叉编织。
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