CZ302323B6

CZ302323B6 - Rozmerove stabilní multifilamentní nit se zvýšenou odolností, zpusob její prípravy a výrobek z ní vyrobený

Info

Publication number: CZ302323B6
Application number: CZ20040615A
Authority: CZ
Inventors: Rim@Peter; Kiani@Farangis
Original assignee: Performance Fibers, Inc.
Priority date: 2002-01-29
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2011-03-09
Also published as: MXPA04007087A; CZ2004615A3; WO2003064744A1; CN100572625C; CN1620530A; EP1470275A1; EP1470275A4

Abstract

Rozmerove stabilní polymerní multifilamentní nit mající jemnost DPF alespon 7,5 dctex a únavovou pevnost FR je spredena a dloužena tak, že pri zvýšení jemnosti DPF vzroste únavová pevnost FR. Zvlášte jsou uprednostnovány nite vyrobené z polyethylentereftalátu, mající jemnost DPF mezi 10-ti a 20-ti dctex. Pri zpusobu výroby multifilamentní nite se získá polymerní materiál, ze kterého se sprádá mnoho vláken do plynné zpoždovací zóny, následne vlákna tuhnou v plynném chlazeném sloupci a vzniknou nedloužené rozmerove stabilní nite s dvojlomem mezi 0,02 až 0,15. Nedloužená rozmerove stabilní nit se dlouží v rozsahu 85 % svého maximálního dloužicího pomeru pri teplote mezi 70 až 250 .degree.C za vzniku rozmerove stabilní nite. Výrobek obsahuje stocenou nit nebo nit stocenou do provazce, pricemž nit je aspon cástecne pogumována a provazec-jednotlivá nit má pocet zákrutu na metr 420 x 420 pro nit s jemností DPF 1100 dctex a odolnost proti únave je nejméne 90 % po 40 000 cyklech.

Description

Oblast techniky

Oblastí techniky jsou rozměrově stabilní multifilamentní nitě.

Dosavadní stav techniky

Polyesterové multifilamentní 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 5 067 538 a 5 234 764 způsoby výroby a složení polyesterové multifilamentní nitě s rozměrovou stabilitou E₄₅ + FS menší než 11,5 % a konečným modulem asi nad 20 gf/den (gf, silový gram; den, denier), V rámci dalších požadovaných vlastností, Nelsonovy nitě mohou být typicky použity v prostředí s poměrně vysokou teplotou (zde 80 až 120 °C). Navíc se zdá, že ke krystalizaci polyethylentereftalátu (PET) dochází u Nelsonových nití během zvlákňování, čímž podmínky krystalizace potenciálně vyžadují aspoň některé z požadovaných mechanických vlastností nitě nezávislých na kolísáni během dloužení.

Jinde například Rim et al. popisuje v U.S. patentu 5 397 527 způsoby výroby multifilamentní 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. „Rámovy nitě“ 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 5 238 740 popisuje polyesterovou nit s pevností v tahu nejméně 10 gf/den a smrštěním méně než 8 % vyráběnou protažením skaných vláken hor35 kým 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 v tahu a poměrně velkým sekantovým modulem (větší než 150 gfden/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 nej náročnějších aplikacích. Existují různé postupy vedoucí k zvýšení odolnosti rozměrově stabilních nití (viz např.: Davis, U.S. patent 4 101 525; Buylous, U.S. patent 4 975 326; East, U.S. patent 4 355 132; McClary patent 4 414 169; a Kim, RE 36 698). Všechny nebo téměř všechny předešlé pokusy však byly zaměřeny na nitě s jemností nitě DPF nižší než 5, protože se obecně předpokládalo, že s vyšší DPF klesá odolnost (viz např. Baillievier, U.S. patent 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.

- 1 CZ 302323 B6

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.

s

Podstata vynálezu

Předkládaný vynález se týká rozměrově stabilní polymemí multifilamentní nitě mající jemnost io nitě DPF alespoň 7,5 dctex, a únavovou pevnost FR, kdy nit je spředena a dloužena tak, že při zvýšení jemnosti nitě 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 jemnost nitě

3,7 decitex s koeficientem zákrutu 19 700.

Předkládaný vynález se dále zaměřuje na složení a způsoby výroby u výrobků, které obsahují rozměrově stabilní polymemí multifilamentní nitě s DPF (DPF - decitex na poěet vláken; 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 spřadena a dloužena tak, že FR roste s rostoucí DPF.

V jednom provedení vynálezu mají zamýšlené nitě jemnost 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 11 a 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 nitě s jemností 1100 dectex, 58 N u nitě s jemností 1440 dctex, 67 N u nitě sjemností 1650 dctex a 89 N u nitě s jemností 2200 dctex (tex = 0,1 dtex). TS je tepelné smrštění.

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

V dalším provedení vynálezu zahrnuje způsob tvorby nitě krok, ve kterém je získán polymemí materiál a je poté spředen do mnoha vláken (dojde k zvláknění). V následném krokuje z mnoha vláken skána rozměrově stabilní nit, kdy nit má jemnost DPF nejméně 7,5 dctex 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 polymerních vláken, která mají jemnost nitě DPF nejméně 7,5 dctex. V dalších upřednostňovaných provedeních vynálezu je nit spřádána a dloužena tak, že únavová pevnost nitě FR roste s rostoucí DPF.

Ve zvláště upřednostňovaném provedení vynálezu byla nit sjemností DPF 11 dctex vyrobena na principu vytlačení polyesteru (nejlépe polyethylentereftalátu) 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 dvoj lomem mezi 0,02 až 0,15, lépe mezi 0,05 až 0,09. Nedloužená nit poté souvisle vstupuje do dloužící linky, kde je dlouženy 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 5 630 976, 5 i32 067,

867 936,4 851 172.

ohledem na výběr polymeru se předpokládá, že pro použití spojené se zde uvedenými techni5 kami je vhodné mnoho známých polymerů, i tak jsou však z polymerů upřednostňovány polyestery, a to zejména polyethyleňtereftalát. 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.

io 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 zvlákňovací ho bloku není pro tento vynález omezující a může se tak nejčastěji pohybovat v rozmezí mezi 20 až 150 tryskami pro jemnost niti s í 100 dctex a dále proporcionálně pro dosažení odpovídající jemnosti nitě u nití s jiným počtem decitexů. Bez ohledu na to, v případě, že jsou poža15 dovány 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 vU.S. patentu 5 085 818 od Hamlyn et al., na který na tomto místě odkazujeme.

Dále je třeba uvést, že vhodné polymemí multifilamentní nitě se nemusí omezovat pouze na nitě jemnosti 11 dctex na vlákno, ale mohou také zahrnovat rozměrově stabilní polymemí multifilamentní nitě s mající jemnost nitě na vlákno počítáno hodnotou DPF nejméně 7,5, lépe aspoň 9, ještě lépe aspoň 10, nejlépe aspoň 12, až do té míry, do kteréjsou zamýšlené polymemí multifilamentní 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, kteréjsou 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 sdvojlomem 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 úpravu 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

4 929 760, 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 Z[ až Z₅. Z\ může 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

- j CZ 302323 B6 °C až 250 °C, což závisí na tom, zda rychlost Z₄ je výrazně vyšší (napínání mezi cívkami) nebo podobná rychlosti X, (tepelné ustálení mezi cívkami). Nižší teploty jsou upřednostňovány tam, kde dochází mezi cívkami k dalšími 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 multifilamentních vláken budou typicky v rozmezí t,2 až 2,5. Další vhodné materiály a podmínky spřádání/dloužení jsou popsány v U.S. patentech 5 067 538 a 5 234 764 od Nelsona, na oba odkazujeme na tomto místě.

io 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 l 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 (zákrut na metr).

Způsob výroby nitě tedy může zahrnovat postup začínající získáním polymemího materiálu a jeho následného zpracování (spředení) na množství vláken. V dalším kroku jez množství vláken

2o dloužena rozměrově stabilní nit, kdy tato nit má hodnotu jemnosti nitě 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 v 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

4i> 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

-4 CZ 302323 B6

I abuíka 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 1100/2 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 io 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 %, nejlépe 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, 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 pro 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 nitě (Honeywell

2» 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.

- 5 CZ 302323 B6

Tabulka 3

Vlastnosti ošetřeného provazce
Zákrut na metr (jednotlivá nit x kabel)	Vlastnosti	Příklad l	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 pri 45 N (%)	4,8	4,4
380 x 380	Smrštění pri 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 pri 45 N (%)	4,9	4,6
400 x 400	Smrštění pri 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 pri 45 N (%)	5,1	4,7
420 x 420	Smrštění pri 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 pri 45 N (%)	5,3	4,8
440 x 440	Smrštění pri 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 pri 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

-6CZ 302323 B6 labuika 4

Únavová pevnost
Zákrut na metr (jednoduchá nit x kabel)	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
1/in V ,ΜΛ -r-ru ' τιυ	ĎQ MM	82	7
470 x 470	97	95	2

Souhrnně, výše popsaná nit o jemnosti 11 decitex/vlákno byla stočena do a) 1100/2 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 io celých 70 %. Výrobky, které máme zvláště na mysli, jsou tedy ty, které obsahují rozměrově stabilní polymemí multifilamentní nit s hodnotou jemnosti nejméně 7,5 dctex 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 póly měrní multifilamentní nit s jemností DPF nejméně 7,5 dctex. Multifilamentní 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 stočená ve dvojitý provazec se zákrutem na metr (jednoduchá nit x kabel) 320 x 320 až 470 x 470 pro nit s jemností 1100 dctex), je třeba dodat, že zamýšlena jsou i jiná uspořádání provazce s odpovídajícím koeficientem zákrutu.

Příklad 2

V dalším příkladě byla výše popsaná nit s jemností DPF 11 dctex na vlákno stočena do 1100/2 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 způso30 bem. 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 jemností 5,5 decitex/vlákno (Honeywell 1X53 - 200 vláken - experimentální) a nit s jemností 3,7 decitex/vlákno (Honeywell 1X53 - 300 vláken - srovnávací), tyto provazce byly vyrobeny jako vnitřní standard. Výsledky odolností (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 polymerní multifilamentní nitě s jemností DPF nejméně 7,5 dctex 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.

- 7 CZ 302323 B6

Tabulka 5

Vlastnosti	Zákrut na metr (niť χ kabel)	Příklad 2 Vynález	1X53-200 Experimentální	1X53-300 \| Srovnávací (
Jemnost nitě DPF (dctex)	-/-	11.0	5,5	3,7 ¹
Mez pevnosti (daN)	420 χ 420	12,5	14,5	14,3 [
Maximální prodloužení (%)	420 χ 420	13,5	15.5	-ΪΪ9—'
Prodloužení pri 45 N (%)	420 χ 420	4.7	4,4	4,4
Smrštění pri 185 °C (%)	420 χ 420	1,9	1,8	1,7
: Rozměrová stabilita	420 χ 420	6,6	6.2	6,1
i Únavová pevnost	420 χ420	92	79	64

Graf I

3 4 5 β 7 & 9 W 11 12

Počet decitexů na vlákno

Autoři vynálezu tedy zamýšlí, že rozměrově stabilní polymerní nitě, které odpovídají podstatě ío tohoto vynálezu, mohou mít hodnotu jemnosti nitě DPF nejméně 7.5 dctex a únavovou pevnost ošetřeného provazce nejméně celých 70 % pro hodnotu koeficientu zákrutu okolo 18 760, lépe mohou mít hodnotu jemnosti nitě DPF 7,5 dctex a únavovou pevnost ošetřeného provazce nejméně celých 85 % pro hodnotu koeficientu zákrutu okolo 20 636 a nejlépe mohou mít hodnotu jemnosti nitě DPF 7,5 dctex a únavovou pevnost ošetřeného provazce nejméně celých 96 % pro

I5 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 na metr). Je třeba dodat, že i když nit popsaná v příkladu 2 v tabulce 5 je stočena do provazce se zákrutem 420 x 420, připouští se i jiné hodnoty zákrutu, které se, zejména pro nitě s jemností 1100 dctex, pohybují v rozmezí 320 až 470.

Je třeba zdůraznit, že zde uváděné nitě (zejména nitě vyráběné z polyethylentereftalátu, nejlépe s jemností 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 plášťově-jádro25 vého 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

-8 CZ 302323 B6 tedy, že rozměrově stabilní nitě mohou být spředeny a dlouženy takovým způsobem, že s rostoucí DPF roste FR.

Pokud není určeno jinak, mez pevnosti, maximální prodloužení a prodloužení při působení síly xN 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) x 0,05 g), vzorek byl přenesen do zaříio zení do prostředí $ požadovanou teplotou na dobu 120 s. Rozměrová stabilita nitě je vyjádřena jako součet prodloužení nitě při působení síly xN a smrštění nitě při teplotě 177 °C.

Pokud není určeno jinak, zachování pevnosti ošetřeného provazce bylo vyhodnocerio 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 ošetře20 ným 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 m). Takto připravený vzorek je vystaven procesu vulkanizace při 171 °C po dobu 20 min při působení 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 ohybu je dobře a srozumitelně programovatelný přístroj. Po zapnutí přístroje jsou vzorky natahovány přes kladku s frekvencí 200 cyklů/min, celkem 30 000 cyklů. Po ukončení cyklů testujících odolnost vzorků jsou vzorky sejmuty z cívek a pone35 chány 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 dvoj lomu:

Dvojlom 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

-9CZ 302323 Β6 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.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Rozměrově stabilní polymeruí multifilamentní nit, vyznačující se tím, že nit má jemnost nitě DPF alespoň 7,5 dctex, a únavovou pevnost FR, kdy nit je spředena a dloužena tak, že při zvýšení jemnosti nitě 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 jemnost nitě 3,7 decitex s koeficientem zákrutu 19 700.
2. Rozměrově stabilní polymerní multifilamentní nit podle nároku 1, vyznačující se tím, že multifilamentní nit obsahuje polyester.
3. Rozměrově stabilní polymerní multifilamentní nit podle nároku 1, vyznačující se tím, že polyester obsahuje polyethylentereťtalát.
4. Rozměrově stabilní polymerní multifilamentní nit podle nároku 3, vyznačující se tím, že jemnost nitě je mezi 10 až 20 dctex.
5. Rozměrově stabilní polymerní multifilamentní nit podle nároku 4, vyznačující se tím, že nit má rozměrovou stabilitu danou vztahem E_x + TS ne větší než 12.
6. Rozměrově stabilní polymerní multifilamentní nit podle nároku 4, vyznačující se tím, že pro nit je použita závěrečná úprava pomocí lepidla a rozměrová stabilita nitě daná vztahem E_x + TS není větší než 11.
7. Rozměrově stabilní polymerní multifilamentní nit podle nároku 1, vyznačující se tím, že nit je stočena nebo stočena do provazce a aspoň částečně pogumována.
8. Rozměrově stabilní polymerní multifilamentní nit podle nároku 1, vyznačující se tím, že nit je stočena nebo stočena do provazce a provazec, kdy jednoduchá nit nebo kabel, má počet zákrutů na metr v hodnotách mezi 320 až 470 pro niť s jemností DPF 1100 dctex.
9. Způsob výroby rozměrově stabilní polymerní multifilamentní nitě podle nároku 1, vyznačující se tím, že se získá polymerní materiál a dále se spřádá mnoho vláken z tohoto póly měrní ho materiálu do plynné zpožďovací zóny, následně vlákna tuhnou v plynném chlazeném sloupci za vzniku nedloužené rozměrové stabilní nitě s dvojlomem mezi 0,02 až 0,15, nedloužená rozměrově stabilní niť se dlouží v rozsahu 85 % svého maximálního dloužícího poměru při teplotě mezi 70 až 250 °C za vzniku rozměrově stabilní nitě, která má hodnotu jemnosti nitě DPF alespoň 7,5 dctex a únavovou pevnost FR, přičemž kroky spřádání a prodlužování jsou charakterizovány tak, že při růstu DPF roste FR.
10. Způsob podle nároku 9, vyznačující sc tím, že se použije polymerní materiál obsahující polyester.

- 10CZ 302323 B6
11. Způsob podle nároku 10, vyznačující se tím, že se použije polyester, kterým je polyethylentereftalát.
12. Způsob podle nároku 11, vyznačující se tím, že DPF je mezi 10 a 20 dctex.
13. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že rozměrově stabilní niť má rozměrovou stabilitu danou vztahem E_x + TS ne větší než 12.
14. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že zvýšení únavové pevnosti FR vztažené na DPF je alespoň 1 %.
15. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že pro nit je použita závěrečná úprava pomocí lepidla a nit je stočena do provazce.
16. Způsob podle nároku 15, vyznačující se tím, že stočená nit nebo provazec jsou pogumovány.
17. Výrobek obsahující multifil amen tni niť, vyznačující se tím, že obsahuje rozměrově stabilní polymemí multifilamentní nit podle nároku 1.
18. Výrobek podle nároku 17, vyznačující se tím, že multifilamentní nit obsahuje polyester.
19. Výrobek podle nároku 18, vyznačující se tím, že DPF je mezi 10-ti a 20-ti dctex.
20. Výrobek podle nároku 17, vyznačující se tím, že nit je stočena nebo stočena do provazce a je aspoň Částečně pogumována a provazec, kdy jednotlivá nit nebo kabel, má počet zákrutů na metr v hodnotách 420 x 420 pro nit s jemností DPF 1100 dctex a odolnost proti únavě je nejméně 90 % po 40 000 cyklech.
21. Výrobek podle nároku 17, vyznačující se tím, že nit je stočena nebo stočena do provazce a je aspoň částečně pogumována a provazec, kdy jednotlivá nit nebo kabel, má počet zákrutů na metr v hodnotách 470 x 470 pro nit s jemností DPF 1100 dctex a odolnost proti únavě je nejméně 97 % po 40 000 cyklech.