CZ2004615A3

CZ2004615A3 - Způsob přípravy a výrobek z rozměrově stabilních multifilamentárních nití se zvýšenou odolností

Info

Publication number: CZ2004615A3
Application number: CZ2004615A
Authority: CZ
Inventors: Peter Rim; Farangis Kiani
Original assignee: Honeywell International Inc.
Priority date: 2002-01-29
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2004-11-10
Also published as: CN100572625C; EP1470275A1; CZ302323B6; MXPA04007087A; EP1470275A4; WO2003064744A1; CN1620530A

Description

ZPŮSOB PŘÍPRAVY A VÝROBEK Z ROZMĚROVĚ STABILNÍCH MULTIFILAMENTÁRNÍCH NITÍ SE ZVÝŠENOU ODOLNOSTÍ

Oblast techniky

Oblastí techniky jsou rozměrově stabilní nitě.

Dosavadní stav techniky

Polyesterové multifilamentámí nitě nachází široké uplatnění v mnoha použitích a s rostoucími požadavky na mechanické vlastnosti těchto nití byly vyvinuty různé vysoce pevné polyesterové nitě, které mají vedle dalších vylepšených vlastností poměrně vysoký mechanický modulus a poměrně malou samovolnou smrštivost.

Například Nelson et al. popisuje v U.S. patentech ě. 5 067 538 a 5 234 764 způsoby výroby a složení polyesterové multifilamentámí nitě s rozměrovou stabilitou + FS menší než 11,5 % a konečným modulem asi nad 20 gf/den (gf, silový gram; den, denier). V rámci dalších požadovaných vlastností, Nelsonovynitě mohou být typicky použity v prostředí s poměrně vysokou teplotou (zde 80 až 120 °C). Navíc se zdá, že ke krystalizaci polyethylentereíitalátu (PET) dochází u Nelsonových nití během zvlákňování, čímž podmínky krystalizace potenciálně vyžadují aspoň některé z požadovaných mechanických vlastností nitě nezávislých na kolísání během dloužení.

Jinde například Rim et al. popisuje v U.S. patentu č. 5 397 527 způsoby výroby multifilamentámí nitě vyrobené z polyethylennaftalátu (PEN) nebo jiného semikrystalického polyesteru s rozměrovou stabilitou (EASL + smrštění) menší než 5 % a měrnou pevností nejméně 6,5 gf/den. „Rimovynitě“ mají ve srovnání s dosud známými PEN nitěmi několik výhodných vylepšení mechanických vlastností a je dokonce možné vyrábět je na zařízení bez schopnosti vysokorychlostního spřádání. Nadále však platí, že za účelem dosažení většiny vylepšených mechanických vlastností je chemické složení těchto nití typicky omezeno na PEN nebo na složení s vysokým podílem PEN.

Dále například, Simons et al. v U.S patentu č. 5 238 740 popisuje polyesterovou nit s pevností v tahu nejméně 10 gf/den a smrštěním méně než 8 % vyráběnou protažením skaných vláken horkým a izolovaným sloupcem, kde je využito daného teplotního profilu a poměrně vysokých rychlostí průchodu vlákna sloupcem za vzniku požadovaných zlepšených mechanických vlastností. Zatímco obecně Simonsovy postupy vedou k zisku nití s poměrně velkou pevností φφ φ φφ φφ φφ φ φφφ φφφφ φφφ ···· φ φ φφ φ φ φ φ φ φ ΦΦΦ· ·Φ φφ φφφ φ φφφφ φφφ φφφφ φφφ • Φ φ φφφφ φφ φ v tahu a poměrně velkým sekantovým modulem (větší než 150 gf/den/100 %) se srovnatelně malým smrštěním, vyžadují tyto postupy poměrně drahé zařízení a další kontrolní systémy pro vyhřívané sloupce.

Ačkoliv jsou v oblasti techniky známá různá složení a způsoby výroby rozměrově stabilních nití, tak všechna nebo téměř všechna z nich vyžadují mírné až vysoké stočení skané nitě (provazce) pro užití v aplikacích náročných na únavu materiálu jako je zátěž. Zatímco obecné nároky na odolnost vlákna se zpřísnily, nedošlo k odpovídajícímu zvýšení odolnosti vlákna, které by umožnilo vyhnout se potřebě vyšší míry stočení vlákna při jeho použití v nejnáročnějších aplikacích. Existují různé postupy vedoucí k zvýšení odolnosti rozměrově stabilních nití (viz např.: Davis, U.S. patent č. 4 101 525; Buylous, U.S. patent, č. 4 975 326; East, U.S. patent, č. 4 355 132; McClary patent, č. 4 414 169; a Kim, RE 36 698). Všechny nebo téměř všechny předešlé pokusy však byly zaměřeny na nitě s DPF nižší než 5, protože se obecně předpokládalo, že s vyšší DPF klesá odolnost (viz např. Baillievier, U.S. patent, č. 5 285 623). Navíc se předpokládá, že u mnoha nití má únavová pevnost tendenci klesat nebo zůstat téměř stejná v závislosti na počtu vláken nitě.

Ošetřené PET provazce byly také vyrobeny za použití Hoechst T748 s DPF 7,2 a při srovnání vykazovaly podobnou odolnost jako ošetřené provazce vyrobené z nití s DPF 4,8. Znamená to tedy, že stále přetrvává potřeba poskytnout složení a způsoby výroby rozměrově stabilních nití s lepšími vlastnostmi únavové pevnosti.

Podstata vynálezu

Předkládaný vynález se zaměřuje na složení a způsoby výroby u výrobků, které obsahují rozměrově stabilní polymerní multifilamentámí nit s DPF (DPF = decitex na vlákno; decitex = hmotnost (g) jednoduché nitě o délce 10 000 m; 1 denier =1,1 decitex) nejméně 7,5. Na mysli máme zejména ty nitě s takovou únavovou pevností FR, kde nit je spředena a dloužena tak, že FR roste s rostoucí DPF.

V jednom provedení vynálezu mají zamýšlené nitě DPF asi mezi 10 a 20 a obsahují polyester, lépe polyethylentereftalát. Dále se zamýšlí, že rozměrová stabilita těchto nití daná vztahem E_x + TS nebude větší než 12, lépe ne větší než 11a aby nárůst únavové pevnosti FR vztažený na DPF nebyl u těchto nití menší než 1 %. Nitě první generace mají typicky E_x + TS v rozmezí 11 až 12 a novější verze mají tuto hodnotu nižší. E_x je prodloužení při napětí x vyvinutém na nit (elastický modulus nitě), kde x je 41 cN/tex nebo např. 45 N u 1100 decitexovou nit, 58 N u 1440

decitexovou nit, 67 N u 1650 decitexovou nit a 89 N u 2200 dtex nit (tex = 0,1 dtex). TS je tepelné smrštění.

V jiném provedení vynálezu jsou zamýšlené nitě stočeny do provazce (skány) nebo stočeny jako jednotlivé nitě, které jsou aspoň Částečně upraveny pogumováním.

V dalším provedení vynálezu zahrnuje způsob tvorby nitě krok, ve kterém je získán polymerní materiál a je poté spředen do mnoha vláken (dojde k zvláknění). V následném krokuje z mnoha vláken skána rozměrově stabilní nit, kdy nit má decitex na počet vláken DPF nejméně 7,5 a určitou únavovou pevnost FR a kdy nit je spřádána a dloužena tak, že FR roste s rostoucí DPF.

Různé záměry, charakteristiky, provedení a výhody předkládaného vynálezu budou zřejmější z následujícího podrobného popisu upřednostňovaných podob vynálezu a doplňujících výkresů.

Podrobný popis vynálezu

Autoři vynálezu překvapivě zjistili, že rozměrově stabilní nitě s vynikající odolností je možné vyrábět z mnoha polymemích vláken, která mají DPF nejméně 7,5. V dalších upřednostňovaných provedeních vynálezu je nit spřádána a dloužena tak, že únavová pevnost nitě roste s rostoucí DPF.

Ve zvláště upřednostňovaném provedení vynálezu byla nit o 11 decitexech na vlákno vyrobena na principu vytlačení polyesteru (nejlépe polyethylentereňalátu) ze zvlákňovací trysky za vzniku mnoha jednotlivých vláken za podmínek dané odtahové rychlosti (typicky mezi 25,0 až 80,0 kg/hod.) v plynné zpožďovací zóně. Vlákna následně tuhnou v plynem rychle chlazeném sloupci za vzniku nedloužené rozměrově stabilních nitě s dvojlomem mezi 0,02 až 0,15, lépe mezi 0,05 až 0,09. Nedloužená nit poté souvisle vstupuje do dloužící linky, kde je dloužena na 85 %, lépe na 90 % svého maximálního dloužícího poměru, při teplotě nitě v rozmezí 70 °C až 250 °C. Specifické postupy a zařízení jsou popsány v U.S patentech č. 5 630 976, 5 132 067, 4 867 936,4 851 172.

S ohledem na výběr polymeru se předpokládá, že pro použití spojené se zde uvedenými technikami je vhodné mnoho známých polymerů, i tak jsou však z polymerů upřednostňovány polyestery, a to zejména polyethylenterftalát. Vnitřní viskozita přednostně použitých polymerů je nejméně 0,7, typičtěji nejméně v mezi 0,85 až 0,98 a v některých případech mezi 0,99 až 1,30 a dokonce i vyšší.

Konfigurace uvedených zvlákňovacích trysek použitých v procesu zvlákňování bude v závislosti na požadovaném počtu vláken v niti výrazně rozdílná. Obecně se předpokládá, že počet ústí zvlákňovacího bloku není pro tento vynález omezující a může se tak nej častěji pohybovat v rozmezí mezi 20 až 150 tryskami pro 1100 decitexové nitě a dále proporcionálně • · · • · ···· ·· • · · • · ♦ · ·

pro dosažení odpovídající DPF u nití s jiným počtem decitexů. Bez ohledu na to, v případě že jsou požadovány nitě s poměrně malým počtem vláken, se počet ústí může pohybovat mezi 5 až 20. Obdobně, pokud jsou požadovány nitě s poměrně velkým počtem vláken, počet ústí se může pohybovat mezi 200 až 400 a dokonce i více u nití s větší počtem decitexů.

Průměr ústí v trysce určené pro spředení zde zamýšlených vláken se může pohybovat v širokém rozmezí a volba určitého průměru bude aspoň částečně záviset na požadovaných fyzikálních vlastnostech vlákna. Předpokládané průměry ústí se například pohybují v rozmezí 0,8 až 2,3 mm a dokonce i více. Další ukázkové vhodné rozměry ústí trysky je možné najít v U.S. patentu č. 5 085 818 od Hamlyn et al., na který na tomto místě odkazujeme.

Dále je třeba uvést, že vhodné polymemí multifilamentámí nitě se nemusí omezovat pouze na nitě s 11 decitexy na vlákno, ale mohou také zahrnovat rozměrově stabilní polymemí multifilamentámí nitě s hodnotou DPF nejméně 7,5, lépe aspoň 9, ještě lépe aspoň 10, nejlépe aspoň 12, až do té míry, do které jsou zamýšlené polymemí multifilamentámí nitě rozměrově stabilní. Ty rozměrově stabilní nitě, o které se zejména jedná, mohou tak mít DPF mezi 10 až 20. Výraz „rozměrově stabilní nit“, ve významu v jakém je zde použit znamená, že odpovídající nitě budou mít rozměrovou stabilitu definovanou vztahem E_x + TS, která není větší než 12, lépe rozměrovou stabilitu definovanou vztahem E_x + TS, ne větší než 11.

Dále se předpokládá, že vlákna jsou spřádána do horkovzdušné sušárny a že teploty plynné atmosféry v sušárně jsou obecně vyšší než 250 °C. Tuhnutí z trysek vytékajících vláken je nejlépe prováděno ve vzduchovém sušícím sloupci při tlaku pohybujícím se přednostně v rozmezí mezi 10 mm (H2O) a 70 mm (H2O). Je však nutné dodat, že je také možné užít množství jiných tlakových stupňů, které jsou nižší než 10 mm (H2O) a vyšší než 70 mm (H2O) (např. 2 až 10 mm a méně nebo 70 až 120 a dokonce i více).

Je tedy třeba uvést, že nedloužená nit tvořená uvažovanými vlákny bude předchůdcem rozměrově stabilní nitě s dvoj lomem Δη nejméně 0,020, pokud takové hodnoty Δη ukazují na rozměrovou stabilitu nejméně první generace.

V rámci dalších provedení vynálezu je možné na nedlouženou nit, dlouženou nit nebo na obě formy aplikovat konečnou úprava pomocí lepidel. Typické přísady pro fázi konečné úpravy lepením zahrnují polyglycidylové ethery (US patenty: 4 462 855, 4 557 967 a 5 547 755, na které odkazujeme na tomto místě), polyfunkční epoxysilany EPOXY SÍLANÉ (US patent 4 348 517, odkaz na tomto místě) a přísady, které tvoří pryskyřice přímo v místě aplikace (US patent

929 760, odkaz na tomto místě).

V ještě dalších provedeních vynálezu jsou zmiňovaná nedloužená vlákna upravována v dloužící lince a typické uspořádání linky je tvořeno čtyřmi až pěti páry cívek Zi až Z5. Zi může · 99 99 ·· ·

9 9 9 9 9 9 9 · 9

C 9999 99 99 9999 ^υ 9 9 999« · 9 99 999 9 9999

9 9999 99 9

9 9999 99 9 být zahřáta na různě vysokou teplotu, obecně se ale upřednostňuje zahřátí na teploty mezi 20 °C až 120 °C, lépe mezi 40 °C až 80 °C. Teplota zahřátí Z3 se může pohybovat v širokém rozmezí mezi 60 °C až 250 °C, což závisí na tom, zda rychlost Z4 je výrazně vyšší (napínání mezi cívkami) nebo podobná rychlosti Z3 (tepelné ustálení mezi cívkami). Nižší teploty jsou upřednostňovány tam, kde dochází mezi cívkami k dalšímu významnému natahování.

V závislosti na konečném páru cívek, tedy Z4 (panel se 4-mi páry cívek) nebo Z₅ (panel s 5-ti páry cívek), se předpokládá, že upřednostňované teploty se pohybují v rozmezí 120 °C až 160 °C. Uvažované dloužící poměry multifílamentámích vláken budou typicky v rozmezí 1,2 až 2,5. Další vhodné materiály a podmínky spřádání/dloužení jsou popsány v U.S. patentech č.

067 538 a ě. 5 234 764 od Nelsona, na oba odkazujeme na tomto místě.

V dalších provedeních vynálezu je možné zmíněné nitě svíjet do provazců (skané nitě) s různou konfigurací za použití postupů a zařízení, která jsou dobře známa v dané oblasti techniky. Konfigurace, o kterých se zejména uvažuje, zahrnují 1 100/2 decitexové provazce s poměrně nízkým zákrutem v hodnotách mezi 270 x 270 až 320 x 320, ale i provazce s poměrně vysokým zákrutem mezi 420 x 420 až 470 x 470 (dokonce i vyšším). Odpovídající zákruty pro jiné deniery je možné určit pomocí zákrutové násobící konstanty (Sqrt (počet decitexů provazce) x zákrut (tpm)).

Způsob výroby nitě tedy může zahrnovat postup začínající získáním polymerního materiálu a jeho následného zpracování (spředení) na množství vláken. V dalším krokuje z množství vláken dloužena rozměrově stabilní nit, kdy tato nit má hodnotu DPF (decitex na vlákno) nejméně 7,5 a takovou hodnotu únavové pevnosti FR, kdy platí, že nit je spředena a dloužena takovým způsobem, že FR roste s rostoucí DPF. Takto připravené provazce mohou nalézt uplatnění v mnoha použitích a mnoha výrobcích, zvláště se jedná o pásy pro řemenový převod energie, automobilové pneumatiky, bezpečnostní pásy, popruhy a lana parašutistických padáků, nakládací popruhy a ochranné sítě, atd.

Příklady provedení vynálezu

Následující příklady dokládají různé způsoby provedení vynálezu a je třeba zdůraznit, že je možná úprava jednoho nebo více parametrů, aniž by nastal odklon od koncepce zde předkládaného vynálezu.

Příklad 1

1100 decitexová polyesterová nit (zde PET) o 11 decitexech na vlákno byla vyrobena vytlačením jednoho sta jednotlivých vláken ze zvlákňovacích trysek o průměru 0,762 mm, odtahovou rychlostí 33,5 kg/hod do 5,08 centimetrové trubice vyhřáté na 450 °C, poté následovalo tuhnutí ve vzduchové sušárně. Takto získaná nedloužená nit měla dvojlom 0,083, který je charakteristický pro rozměrovou stabilitu nejméně druhé generace. Nedloužená nit byla souvisle přenesena na cívky dloužící linky a protahována za podmínek uvedených v tabulce 1 za vzniku nitě s vlastnostmi, které uvádí tabulka 2.

Tabulka 1

Podmínky dloužení
Pár cívek 1 teplota (°C)	70	Pár cívek 4 teplota (°C)	245
Pár cívek 1 rychlost (m/min)	2900	Pár cívek 4 rychlost (m/min)	5130
Pár cívek 2 teplota (°C)	45-50	Pár cívek 5 teplota (°C)	130
Pár cívek 2 rychlost (m/min)	3900	Pár cívek 5 rychlost (m/min)	5076
Pár cívek 3 teplota (°C)	240
Pár cívek 3 rychlost (m/min)	5235

Tabulka 2

Dloužená niť
Denier	1118
Mez pevnosti	71,3
Prodlužení při 45 N	5,25
Maximální prodloužení	10,2
Smrštění při 177 °C	3,5

Konečná úprava nitě za použití lepidel byla provedena po fázi dloužení a nit byla stočena do 1 100/2 provazců s různým zákrutem, tak jak je uvedeno níže. Postup nanesení lepidla byl proveden ponořením provazce do amoniakovaného resorcinolformaldehydového lepidla, následovalo postupné napínáním v podmínkách pokojové teploty při působení síly 2,4 N po dobu 10 s v první sušičce, v podmínkách pokojové teploty při působení síly 2,4 N po dobu 10 s v druhé sušičce, při 177 °C a působení síly 2,4 N po dobu 30 s v třetí sušičce a při 240 °C, při hodnotách silového napětí a času dostatečných k získání požadovaného smrštění o 1,0 až 2,0 %, lépe o 1,4 až 1,8 %, nelépe o 1,6 % ve čtvrté sušičce (silové napětí a čas použitý ve čtvrté sušičce je nutné upravit pro daný denier). Únava v tahu byla testována na lepidlem ošetřeném provazci a to poté, co byl pogumován v níže popsaném složení. Testovací podmínky tvořila: 15mm kladka,

9 9 9 9 9 zátěž 70 kg, testovací frekvence 200 cyklů/min a délka trvání 40 000 cyklů. Po ukončení působení zátěže byly provazce vyjmuty z gumy a procentuální podíl zachování meze pevnosti byl vyjádřen ve vztahu k provazcům vyjmutým ze vzorku s kontrolním složením. Vlastnosti ošetřeného provazce a výsledky po vystavení zátěži jsou v tabulkách 3 a 4 porovnány s výsledky ošetřených provazců, které byly připraveny stejným způsobem z kontrolní nitě (5,5 decitex/vlákno nit (Honeywell 1X53 - 1100 dtex, 200 vláken)). Tyto výsledky ukazují na významné zvýšení odolnosti proti únavě u nití popisovaných tímto vynálezem. Zvláště je třeba zdůraznit, že rozměrová stabilita ošetřeného provazce je podle výsledků měření prodloužení při napětí 45 N a smrštění při 185 °C velmi blízká rozměrové stabilitě 1X53, materiálu s rozměrovou stabilitou třetí generace.

Tabulka 3

V	astnosti ošetřeného provazce
Zákrut jednotlivá nit * kabel (tpm)	Vlastnosti	Příklad 1	Kontrola (1X53)
320 x 320	Mez pevnosti (daN)	13	14,9
320 x 320	Maximální prodloužení (%)	12,2	13,9
320 x 320	Prodloužení při 45 N (%)	4	3,8
320 x 320	Smrštění při 185 °C (%)	1,7	1,6
320 x 320	Prostorová stabilita	5,7	5,4

350 x 350	Mez pevnosti (daN)	13,1	14,8
350 x 350	Maximální prodloužení (%)	13,2	15
350 x 350	Prodloužení při 45 N (%)	4,4	4,1
350 x 350	Smrštění při 185 °C (%)	1,7	1,5
350 x 350	Prostorová stabilita	6,1	5,6

370 x 370	Mez pevnosti (daN)	12,8	14,3
370 x 370	Maximální prodloužení (%)	14	14,8
370 x 370	Prodloužení při 45 N (%)	4,6	4,3
370 x 370	Smrštění při 185 °C (%)	1,6	1,6
370 x 370	Prostorová stabilita	6,2	5,9

380 x 380	Mez pevnosti (daN)	12,9	14,5
380 x 380	Maximální prodloužení (%)	14,6	15,4
380 x 380	Prodloužení při 45 N (%)	4,8	4,4
380 x 380	Smrštění při 185 °C (%)	1,7	1,6
380 x 380	Prostorová stabilita	6,5	6

400 x 400	Mez pevnosti (daN)	12,6	14,5
400 x 400	Maximální prodloužení (%)	14,1	16,1
400 x 400	Prodloužení při 45 N (%)	4,9	4,6
400 x 400	Smrštění při 185 °C (%)	1,8	1,6

• · • · · • ···

400 x 400	Prostorová stabilita	6,7	6,2

420 x 420	Mez pevnosti (daN)	11,9	14,1
420 x 420	Maximální prodloužení (%)	13,6	15,4
420 x 420	Prodloužení při 45 N (%)	5,1	4,7
420 x 420	Smrštění při 185 °C (%)	1,6	1,4
420 x 420	Prostorová stabilita	6,7	6,1

440 x 440	Mez pevnosti (daN)	12,6	14
440 x 440	Maximální prodloužení (%)	15,2	15,4
440 x 440	Prodloužení při 45 N (%)	5,3	4,8
440 x 440	Smrštění při 185 °C (%)	1,8	1,8
440 x 440	Prostorová stabilita	7,1	6,6

470 x 470	Mez pevnosti (daN)	11,6	13,9
470 x 470	Maximální prodloužení (%)	14,6	16,1
470 x 470	Prodloužení při 45 N (%)	5,9	5,1
470 x 470	Smrštění při 185 °C (%)	1,8	1,9
470 x 470	Prostorová stabilita	7,7	7

Tabulka 4

Únavová pevnost
Zákrut jednoduchá nit x kabel (tpm)	Příklad 1 (celá %)	Kontrola (celá %)	Rozdíl (% nárůst)
320 x 320	36	29	24
350 x 350	43	32	34
370 x 370	59	47	26
380 x 380	69	49	41
400 x 400	74	61	21
420 x 420	90	71	27
440 x 440	88	82	7
470 x 470	97	95	2

Souhrnně, výše popsaná nit o 11 decitex/vlákno byla stočena do a) 1 100/2 provazců se zákrutem 470 x 470 (koeficient zákrutu je 22 043) s únavovou pevností ošetřeného provazce nejméně celých 96 %, b) 1 100/2 provazců se zákrutem 440 x 440 (koeficient zákrutu je 20 636) s únavovou pevností ošetřeného provazce nejméně celých 85 % a c) 1 100/2 provazců se zákrutem 400 x 400 (koeficient zákrutu je 18 760) s únavovou pevností ošetřeného provazce nejméně celých 70 %. Výrobky, které máme zvláště na mysli, jsou tedy ty, které obsahují rozměrově stabilní polymemí multifilamentámí nit s hodnotou decitex na vlákno nejméně 7,5 a únavovou pevností ošetřeného provazce nejméně celých 70 % pro koeficient zákrutu 18 760, únavovou pevností ošetřeného provazce nejméně celých 85 % pro koeficient zákrutu 20 636 ·· · ·· ·· ·· · • · · · · · · · · * • · · · · · ·· · · · · • · ···· · · · · · · · · ···· « * « ····«·<

·· ♦ ·· ·· ·· * nebo únavovou pevností ošetřeného provazce nejméně celých 96 % pro koeficient zákrutu 22 043.

Znamená to tedy, že výrobky mohou být vytvořeny tak, že obsahují rozměrově stabilní polymemí multifilamentámí nit s decitexy na vlákno DPF nejméně 7,5. Multifilamentámí nitě, které jsou upřednostňovány, obsahují polyester (např. PET) a budou mít DPF mezi 10 až 20. Dále, zatímco některá specifická uspořádání daných nití jsou uvedena zde (např. nit sočená ve dvojitý provazec se zákrutem (jednoduchá nit x kabel tpm) 320 x 320 až 470 x 470 pro 1 100 decitexovou nit), je třeba dodat, že zamýšlena jsou i jiná uspořádání provazce s odpovídajícím koeficientem zákrutu.

Příklad 2

V dalším příkladě byla výše popsaná nit s 11 decitex/vlákno stočena do 1 100/2 provazců se zákrutem 420 x 420. Pro postup nanesení lepidla byly zvoleny stejné podmínky, jaké jsou popsány výše a uchování pevnosti ošetřeného provazce bylo určeno výše popsaným způsobem. Vlastnosti ošetřeného provazce a výsledky odolnosti provazce ukazuje tabulka 5 (níže), kde 1 100/2 provazce se zákrutem 420 x 420 (příklad 2) jsou porovnány s ošetřenými provazci vyrobenými za použití stejných protokolů, při kterých byla získána nit s 5,5 decitex/vlákno (Honeywell 1X53 - 200 vláken - experimentální) a nit s 3,7 decitex/vlákno ((Honeywell 1X53 300 vláken - srovnávací), tyto provazce byly vyrobeny jako vnitřní standard. Výsledky odolnosti (zátěž 70 kg, 30 000 cyklů) v tabulce 5 a graf 1 (vynesená data z tabulky 5) ukazují, že s rostoucím počtem decitexů na vlákno se zvyšuje odolnost. Zmíněné nitě mohou být součástí mnoha různých výrobků. Uvažované výrobky budou tedy obsahovat rozměrově stabilní polymemí multifilamentámí nit o decitexech na vlákno DPF nejméně 7,5 a s únavovou pevností FR, kde nit je spředena a dloužena tak, že při zvýšení DPF nejméně o 100 % proti referenční niti, FR stoupne nejméně o celých 19 % proti hodnotě referenční nitě a kde referenční nit má FR 64 % a DPF 3,7 s koeficientem zákrutu 19 700 (referenční nit je komerčně dostupná Honeywell 1X53 - 300 vláken, viz „srovnávací“ výše). Testovací podmínky, za kterých byly získány dané hodnoty u referenční nitě (např. únavová pevnost 64 %, DPF 3,7 s koeficientem zákrutu 19 700) odpovídají níže popsaným podmínkám.

Tabulka 5

Vlastnosti	Zákrut (single x cable (tpm))	Příklad 2 Vynález	1X53-200 1X53-300 Experimentální Srovnávací
Decitex na vlákno	-/-	11,0	5,5	3,7
Mez pevnosti (daN)	420 x 420	12,5	14,5	14,3

4··· • · · • 4 4 4

4 4444 <44

4

Maximální prodloužení (%)	420 x 420	13,5	15,5	15,9
Prodloužení při 45 N (%)	420 x 420	4,7	4,4	4,4
Smrštění při 185 °C (%)	420 x 420	1,9	1,8	1,7
Rozměrová stabilita	420 x 420	6,6	6,2	6,1
Únavová pevnost	420 x 420	92	79	64

Graf 1

Um

O r

P, >

O §

6 7 8 9

Počet decitexů na vlákno

Autoři vynálezu tedy zamýšlí, že rozměrově stabilní polymerní nitě, které odpovídají podstatě tohoto vynálezu, mohou mít hodnotu decitex na vlákno nejméně 7,5 a únavovou pevnost ošetřeného provazce nejméně celých 70 % pro hodnotu koeficientu zákrutu okolo 18 760, lépe mohou mít hodnotu decitex na vlákno 7,5 a únavovou pevnost ošetřeného provazce nejméně celých 85 % pro hodnotu koeficientu zákrutu okolo 20 636 a nejlépe mohou mít hodnotu decitex na vlákno 7,5 a únavovou pevnost ošetřeného provazce nejméně celých 96 % pro hodnotu koeficientu zákrutu okolo 22 043, kde výraz „koeficient zákrutu“, ve smyslu v jakém je zde použit, je daný vztahem Sqrt (počet decitexů provazce) x zákrut v tpm. Je třeba dodat, že i když nit popsaná v příkladu 2 v tabulce 5 je stočena do provazce se zákrutem 420 * 420, připouští se i jiné hodnoty zákrutu, které se, zejména pro 1 100 decitexové nitě, pohybují v rozmezí 320 až 470.

Je třeba zdůraznit, že zde uváděné nitě (zejména nitě vyráběné z polyethylentereftalátu, nejlépe s DPF mezi 10 až 20) jsou spředeny a dlouženy tak, že jejich únavová pevnost stoupá se stoupajícím DPF (nárůst únavové pevnosti vztažený k DPF ne menší než 1 %). Zatímco odborníci v oblasti techniky by očekávali pokles FR se stoupající DPF (např. v důsledku

9999 ·

• 999

9··9 9 9 plášťově-jádrového efektu), autoři vynálezu překvapivě zjistili, že nitě mohou být spřádány takovým způsobem, že při nárůstu DPF nejméně o 100 % ve srovnání s hodnotou referenční nitě (DPF 3,7, zachování meze únavy 64 %), se zvýší FR nejméně o celých 19 % ve srovnání s referenční nití. Znamená to tedy, že rozměrově stabilní nitě mohou být spředeny a dlouženy takovým způsobem, že s rostoucí DPF roste FR.

Pokud není uřčeno jinak, mez pevnosti, maximální prodloužení a prodloužení při působení síly x N byly určeny pomocí běžných postupů, u niti za použití trhacího zařízení Statimat, typ FPM/M a u ošetřeného provazce za použití trhacího zařízení Instron, typ 4466 (ASTM: D88584). Upínací délka byla 254 mm a rychlost deformace byla 305 mm/min. Smrštění při dané teplotě bylo určeno za použití zařízení Testrite (model NK5) následujícím postupem: najeden konec vzorku byla upevněna zátěž rovnající se ((počet decitexů) χ 0,05 g), vzorek byl přenesen do zařízení do prostředí s požadovanou teplotou na dobu 120 s. Rozměrová stabilita nitě je vyjádřena jako součet prodloužení nitě při působení síly x N a smrštění nitě při teplotě 177 °C.

Pokud není určeno jinak, zachování pevnosti ošetřeného provazce bylo vyhodnoceno v testu odolnosti proti únavě v ohybu následujícím způsobem (3-krokový postup zahrnující: (1) přípravu vzorku, (2) test odolnosti a (3) měření pevnosti a výpočet):

Příprava vzorku:

Vzorky byly připraveny v podobě „sendviče“ tvořeného gumou, Kevlarem, polyesterem a ošetřeným provazcem. Vzorek má rozměry 17,5 cm x 51 cm a je tvořen 9-ti odlišnými vrstvami: Guma (2,2 mm) + guma (0,43 mm) + kevlarová vrstva + guma (0,43 mm) + polyesterová tenká vrstva + guma (0,43 mm) + polyester testovaného ošetřeného provazce, který je položený vedle sebe, tak aby pokrýval povrch celého vzorku (28 dílů/2,54 cm) + pryž (0,43 mm) + Guma (0,9 mm). Takto připravený vzorek je vystaven procesu vulkanizace při 171 °C po dobu 20 min při působní síly 78,5 N. Po procesu vulkanizace byly vzorky před testem odolnosti v ohybu ponechány při pokojové teplotě. Vzorek byl rozdělen na 5 menších vzorků o šířce 2,54 cm. Vzorek ze střední části byl ponechán při pokojové teplotě, zbývající 4 vzorky byly podrobeny testu odolnosti v ohybu.

Test odolnosti v ohybu:

Čtyři vzorky byly umístěny na 4 kladky o průměru 15 mm. Pro každý vzorek byla nastavena zátěž 70 kg. Zařízení pro testování únavy v ohybuje dobře a srozumitelně programovatelný přístroj. Po zapnutí přístroje jsou vzorky natahovány přes kladku s frekvencí 200 cyklů/min, • 4 4

4444 4 4

4444 4 4 4 444

4 4 4 ·

444 celkem 30 000 cyklů. Po ukončení cyklů testujících odolnost vzorků jsou vzorky sejmuty z cívek a ponechány minimálně 12 hod při pokojové teplotě.

Měření a výpočet:

Ze středu každého ze 4 vzorků je odebráno 5 provazců, které jsou na trhacím zařízení Instron podrobeny testu pevnosti každého provazce. Stejně je ze středu referenčního vzorku odebráno pět provazců a testováno stejným výše popsaným postupem. Hodnota zachování pevnosti je určena vydělením průměrných hodnot pevnosti 20-ti ošetřených provazců vystavených zátěžovému testu průměrnými hodnotami pevnosti 5-ti ošetřených provazců, které byly určeny jako referenční.

Test dvojlomu:

Dvoj lom byl měřen na kompenzátoru BEREK (2061K, výrobce: Leitz) za použití nejtmavšího možného pruhu.

Specifické podoby a použití rozměrově stabilních nití se zvýšenou odolností proti únavě již byla popsána. Pro odborníky v oblasti techniky je však třeba zdůraznit, že vedle již popsaných úprav je možné vytvořit mnohem více modifikací, které nejsou v rozporu se zde předloženým vynálezem. Předmět tohoto vynálezu tedy není omezen ničím jiným, než podstatou připojených nároků. Při výkladu konkrétních příkladů a nároků by všechny použité výrazy měly být chápány v co nej širším smyslu, odpovídajícím daným souvislostem. Zejména výrazy „obsahuje“ a „obsahující“ odkazující na součásti, složky nebo různé kroky by neměly být chápány jako určení neměnného pořadí těchto prvků, což naznačuje, že zmíněné součásti, složky nebo kroky mohou být přítomny, použity nebo kombinovány s jinými součástmi, složkami nebo kroky, které nejsou výslovně uvedeny.

♦ 444 4 4 •4 4444 44 • · 4

4 4 4 4 • 4

4 4 • 4444

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1.

Výrobek vyznačující se tím, že obsahuje rozměrově stabilní polymerní multifilamentámí nit s hodnotou decitex na vlákno DPF nejméně 7,5 a únavovou pevností FR, kdy nit je spředena a dloužena tak, že při zvýšení DPF nejméně o 100 % proti referenční niti, FR stoupne nejméně o celých 19 % proti hodnotě referenční nitě a kde odolnost proti únavě referenční nitě je 64 % a DPF 3,7 s koeficientem zákrutu 19 700.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Výrobek podle nároku lvyznačující se polyester.

Výrobek podle nároku lvyznačující se polyethylentereftalát.

Výrobek podle nároku 3vyznaČující se

Výrobek podle nároku 4vyznačující se vztahem E_x + TS ne větší než 12.

t í m, že multifilamentámí nit obsahuje t í m, že polyester obsahuje t í m, že DPF je mezi 10-ti až 20-ti.

t í m, že nit má rozměrovou stabilitu danou

Výrobek podle nároku 4 v y z n a č u j í c í se t í m, že pro nit je použita závěrečná úprava pomocí lepidla a rozměrová stabilita nitě daná vztahem E_x + TS není větší než 11.

Výrobek podle nároku lvyznačující se t í m, že nit je stočena nebo stočena do provazce a aspoň částečně pogumována.

Výrobek podle nároku lvyznačující se t í m, že nit je stočena nebo stočena do provazce a provazec má zákrut (jednoduchá nit x kabel tpm) v hodnotách mezi 320 až 470 pro 1 100 decitexovou nit.
9.

Způsob výroby nitě, který zahrnuje:

zisk polymemího materiálu a spředení mnoha vláken z polymemího materiálu; a vytvoření rozměrově stabilní nitě z mnoha vláken, přičemž nit má hodnotu decitex na vlákno DPF nejméně 7,5 a únavovou pevností FR; a kde nit je spředena a dloužena tak, že FR roste s rostoucí DPF.
10.

Způsob podle nároku 9, kdy polymerní materiál obsahuje polyester.
11. Způsob podle nároku 10, kdy polyester je polyethylentereftalát.

• · • φφφ • Φ φφφφ φ· · • * φφφ • φ φ · φ φ φ φ φφφ φ · φ φφφ φφ φφφ φ φ
12. Způsob podle nároku 11, kdy DPF je mezi 10-ti a 20-ti.
13. Způsob podle nároku 9, kdy nit má rozměrovou stabilitu danou vztahem E_x + TS ne větší než 12.
14. Způsob podle nároku 9, kdy zvýšení únavové pevnosti vztažené na DPF je ne méně než 1 %.
15. Způsob podle nároku 9, kdy pro nit je použita závěrečná úprava pomocí lepidla a nit je stočena do provazce.
16. Způsob podle nároku 15, kdy stočená nit nebo provazec jsou pogumovány.
17. Výrobek vyznačující se tím, že obsahuje rozměrově stabilní polymemí multifilamentámí nit s hodnotou decitex na vlákno DPF nejméně 7,5.
18. Výrobek podle nároku 17 v y z n a č u j i c i se t í m, že multifilamentámí nit obsahuje polyester.
19. Výrobek podle nároku 18vyznačující se tím, že DPF je mezi 10-ti a 20-ti.
20. Výrobek podle nároku 17vyznačující se tím, že nit je stočena nebo stočena do provazce a je aspoň částečně pogumována a provazec má zákrut (jednotlivá nit x kabel tpm) v hodnotách mezi 320 až 470 pro 1 100 decitexovou nit a odolnost proti únavě je nejméně 90 % po 40 000 cyklech.
21. Výrobek podle nároku 17vyznačující se tím, že nit je stočena nebo stočena do provazce a je aspoň částečně pogumována a provazec má zákrut (jednotlivá nit * kabel tpm) 470 x 470 pro 1 100 decitexovou nit a odolnost proti únavě je nejméně 97 % po 40 000 cyklech.
22. Výrobek vyznačující se tím, že obsahuje rozměrově stabilní polymemí multifilamentámí nit s hodnotou decitex na vlákno DPF nejméně 7,5 a únavovou pevností FR, FR, kdy nit je spředena a dloužena tak, že FR roste s rostoucí DPF.
23. Výrobek podle nároku 22 vyznačující se tím, že multifilamentámí nit obsahuje polyester.
24. Výrobek podle nároku 22 v y z n a č u j i c i se t i m, že DPF je mezi 10-ti a 20-tí.