EA007051B1 - Армирующая ткань с однонаправленным армированием, прикрепляемая к механической армируемой структуре - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к армирующей ткани с однонаправленной армирующей оболочкой (1), прикрепленной к механической армируемой структуре. Предложенная армирующая оболочка содержит ленту, изготовленную путем ткачества из высокопрочных основных нитей (5) на основе арамида. Армирующая оболочка отличается тем, что содержит центральную зону (2), ограниченную по краям двумя боковыми зонами (3, 4), имеющими меньшую толщину, чем центральная зона.

Description

Область использования изобретения

Настоящее изобретение относится к области технического текстиля, а более конкретно, к текстильным материалам, используемым для формирования армирующих оболочек. Таким текстильным материалам, таким образом, придают форму лент, наматываемых на механические структуры, подлежащие армированию. Например, армированию подлежат трубы, используемые в области транспортирования жидкостей под давлением. Эти трубы подвергаются особенно высоким нагрузкам, например воздействию веса и давления, и даже температуры, и поэтому необходимо, чтобы они обладали особенно высокими характеристиками механической стойкости.

Изобретение направлено на повышение устойчивости против разрыва таких труб.

Предшествующий уровень техники

В общем, всем трубам, используемым для транспортировки газа или жидкостей под давлением, устойчивость к разрыву сообщают путем обмотки трубы, изготовленной из полимерного материала, текстильной лентой, обладающей высокими физико-механическими характеристиками, наматываемой по спирали. В общем, используемые ленты изготавливают из высокопрочных нитей, например арамидных нитей, стеклонитей или углеродных волокон, а также нитей из сложного полиэфира, полиэтилена или полиамида. Эти текстильные ленты обычно являются линейчатыми однонаправленными лентами, и их вырабатывают ткацким способом, используя уточные нити очень малой линейной плотности для ограничения.

Эти ленты усадки располагают на исходной трубе с помощью укладывающего устройства таким образом, чтобы витки ленты соприкасались между собой. Для обеспечения оптимального армирования может быть необходимым наложение множества слоев ленты. Однако часто обнаруживают, что точность работы этих укладывающих машин неудовлетворительна для обеспечения точного прилегания при укладке различных витков ленты. Поэтому может случиться, что расстояние, разделяющее витки ленты, имеющей ширину порядка 100 мм, составляет несколько миллиметров. Наличие этого зазора может приводить к ползучей деформации обмотанной лентой трубы под действием высоких давлений и в результате этого может образовываться выпученность внутри обмотки. Эта выпученность является, очевидно, местом ослабления, особенно подверженном воздействию сдвиговых напряжений, где концентрируются очень высокие механические напряжения, которые могут, в конце концов, привести к разрыву трубы. По этой причине решения, основанные на применении стеклонитей, являются неподходящими. Другой недостаток стекла заключается в том, что требуются определенные предосторожности при обращении с ним, чтобы сохранить его целостность. Таким образом, стеклянные нити, в сравнении с синтетическими нитями, не обладают достаточной гибкостью для того, чтобы их можно было наматывать или складывать и чтобы они при этом сохраняли соразмерную стойкость.

И наоборот, может случиться, что, из-за малой точности укладывающих машин, два последовательных витка ленты оказываются наложенными слегка внахлест, в результате чего образуется местное утолщение. Это утолщение затем увеличивается по мере намотки дополнительных слоев и, следовательно, образуется хрупкое место на трубе. Это приводит к относительному проскальзыванию между слоями, что, вероятно, является источником хрупкости.

Целью настоящего изобретения является обеспечение намотки ленты, обеспечивающей высокую стойкость на разрыв даже при использовании укладывающих машин с ограниченной точностью.

Описание изобретения

Настоящее изобретение, таким образом, относится к армирующей оболочке, образованной путем намотки ленты на механическую армируемую структуру. Эта оболочка имеет форму ленты, изготовленной ткацким способом из высокопрочных основных нитей, полученных на основе синтетических нитей, обладающих высокими физико-механическими свойствами, например, из арамидных нитей.

Согласно изобретению эта лента отличается тем, что содержит центральную зону, ограниченную двумя боковыми зонами, толщина которых меньше толщины центральной зоны. Другими словами, лента содержит боковые края, которые тоньше центральной зоны, что позволяет укладывать с некоторым нахлестом наматываемую ленту без образования каких-либо утолщений или, по меньшей мере, это возможное утолщение является ограниченным.

Таким образом, во время намотки ленты, укладывающую машину можно настраивать так, чтобы выполнять этот небольшой нахлест, наличие которого обеспечивает возможность предотвращения образования выпученных мест, из-за которых, как было сказано выше, наступали отрицательные последствия, выражавшиеся в возможности снижения стойкости к разрыву трубы. Этот небольшой нахлест не вызывает какого-либо выраженного утолщения, которое, вероятно, наблюдали ранее и которое представляло собой недостаток существующих армирующих лент, имеющих постоянную толщину по всей их ширине.

На практике нити, расположенные в боковых зонах, могут иметь линейную плотность, меньшую линейной плотности нитей, расположенных в центральной зоне, или, в более общей форме, эти нити могут иметь меньшую толщину, чем нити, используемые для формирования центральной зоны.

Согласно другой отличительной особенности изобретения в этих боковых зонах могут быть использованы нити, обладающие большей способностью удлиняться при растяжении, чем нити централь

- 1 007051 ной зоны. Таким образом, края ленты могут быть подвергнуты некоторой деформации в зонах нахлеста и, таким образом, может происходить распределение механической нагрузки в этих конкретных зонах.

В некоторых вариантах исполнения в центральной зоне могут быть использованы крученые нити, поскольку нити, присутствующие в граничных зонах, являются некручеными или имеют очень ограниченную крутку, чтобы оптимизировать относительное удлинение между боковыми зонами и центральной зоной.

Предпочтительно на практике, чтобы используемые уточные нити могли быть нитями, содержащими по меньшей мере одну термопластичную фракцию, что обеспечивает возможность некоторого скрепления основных нитей и, таким образом, способствует удерживанию этой структуры, когда ленту требуется подвергнуть нагреву.

На практике ширина каждой боковой зоны составляет приблизительно 2-20% общей ширины ленты.

В конкретном варианте исполнения одна из поверхностей ленты может содержать наложенную на нее пленку из термопластичного материала, наличие которой обеспечивает возможность защиты ленты от других слоев и защиты волокна от ультрафиолетового излучения, особенно в тех случаях, когда используемые нити основаны на арамиде.

Краткое описание чертежей

Способ осуществления изобретения и преимущества, обеспечиваемые при его применении, могут быть лучше поняты при ознакомлении с описанием варианта исполнения, приведенного в качестве примера, со ссылками на прилагаемый чертеж, на котором представлен схематический перспективный вид армирующей оболочки, выполненной согласно изобретению.

Описание способа осуществления изобретения

Армирующая оболочка представляет собой однонаправленную ленту 1, изображенную на чертеже и содержащую центральную зону 2 и две боковые зоны 3, 4, образующие края ленты. Различные основные нити 5, 6, 7 переплетены с уточными нитями 8.

На практике, в проиллюстрированном варианте, центральная зона 2 имеет ширину в пределах 10200 мм, тогда как боковые зоны 3, 4 имеют ширину порядка приблизительно 3-10 мм.

Толщина основных нитей 5 центральной зоны относительно большая, порядка 0,8-1,0 мм, тогда как основные нити 6, 7, присутствующие в боковых зонах 3, 4, имеют толщину порядка 0,3-0,5 мм.

Были получены хорошие результаты при использовании нитей на основе арамида, метаарамида или параарамида в качестве основных нитей 5 в центральной зоне. Однако изобретение также охватывает использование нитей, считающихся эквивалентными арамидным нитям с точки зрения их механической устойчивости в сочетании с высокой гибкостью. Это относится к синтетическим нитям, например, нитям из ароматического сложного полиэфира или высокопрочного полиэтилена, или к специальным нитям, например, основанным на жидких кристаллах.

Основные нити 5 могут быть комплексными нитями, кручеными или некручеными, с линейной плотностью в пределах 330-680 текс и круткой, например 60 кручений, а предпочтительно нити могут быть расположены в чередующемся порядке с Ζ- и 8-круткой. Такое использование двух направлений крутки делает возможным сохранение плоскостности ленты и предотвращение ее извивания или закручивания.

Основные нити 6, 7, используемые в боковых зонах 3, 4, могут быть непрерывными нитями или нитями, полученными из прядомых волокон, например, обладающими удлинением, большим удлинения нитей центральной зоны. В боковых зонах могут быть использованы такие же арамидные нити, что и в центральной зоне. На практике, таким образом, можно изготавливать ленты, обладающие очень высокими механическими свойствами, а именно прочностью при растяжении, обычно составляющей порядка или больше 1 т на сантиметр ширины.

В этой тканой ленте, обладающей высоким модулем, используемые уточные нити могут быть, например, нитями из сложного полиэфира с покрытием из термопластичного материала, с линейной плотностью порядка 40 текс, или же стеклонитями с покрытием на основе термопластичного материала. Эти нити, кроме того, имеют линейную плотность порядка 20-70 текс и они некрученые. Следует отметить, что уточные нити имеют линейную плотность, значительно более низкую, чем нити основы, обычно в соотношении по меньшей мере 1:10, чтобы создавать наименьшую возможность стягивания основных нитей. Функция этих уточных нитей заключается в сохранении заданного геометрического расположения основных нитей даже при несильном натяжении во время последующей заработки и эксплуатации ленты. Эти уточные нити могут быть одиночными или сдвоенными в каждой прокидке, в зависимости от выбора тканого материала. Эта уточная нить проходит попеременно по всей ширине ткани и остается непрерывной по всей длине ленты, благодаря чему исключается необходимость в сшивании или в формировании кромок.

Из сказанного выше понятно, что лента согласно изобретению может быть намотана с образованием наложенных внахлест зон, посредством которых обеспечивают непрерывность армирования по всей поверхности укладки. В этих зонах нахлеста, однако, не образуются какие-либо утолщения или зоны, в которых формируются хрупкие места, как это имело место при использовании ранее известных лент.

- 2 007051

Наложение внахлест боковых зон позволяет использовать менее сложные и более скоростные средства укладки в сравнении с теми, которые использовали до сих пор, а следовательно, снизить затраты на производство.

Эту ленту можно использовать во множестве областей применения, в которых она используется, как таковая или с пропиткой термореактивной смолой. Ее можно, таким образом, использовать в изготовлении труб, туннелей и других тел вращения, а также для армирования существующих сооружений, например быков мостов.

Claims (8)

1. Однонаправленная текстильная армирующая оболочка (1), наматываемая на механическую армируемую структуру и образованную из ленты, изготовленной ткацким способом из высокопрочных синтетических основных нитей (5) на основе арамида и содержащей центральную зону (2), ограниченную двумя боковыми зонами (3, 4), толщина которых меньше толщины центральной зоны.

2. Оболочка по п.1, в которой нити (6, 7), расположенные в боковых зонах (3, 4), имеют линейную плотность, меньшую линейной плотности нитей, расположенных в центральной зоне (2).

3. Оболочка по п.1, в которой нити (6, 7), расположенные в боковых зонах (3, 4), имеют толщину, меньшую толщины нитей, расположенных в центральной зоне (2).

4. Оболочка по п.1, в которой нити (6, 7), расположенные в боковых зонах (3, 4), имеют большую способность удлиняться под натяжением, чем нити, расположенные в центральной зоне (2).

5. Оболочка по п.1, в которой нити (5), расположенные в центральной зоне, являются кручеными, нити (6, 7), расположенные в боковых зонах, являются некручеными.

6. Оболочка по п.1, в которой уточные нити (8) содержат по меньшей мере одну термопластичную фракцию.

7. Оболочка по п.1, в которой ширина каждой боковой зоны составляет 2-20% ширины ленты.

8. Оболочка по п.1, в которой по меньшей мере одна из поверхностей ленты содержит защитную пленку из термопластичного материала.