RU205528U1 - Ткань кордная полиэфирная - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к текстильной промышленности и касается кордной ткани, применяемой для армирования каркаса пневматических многослойных шин радиальной и диагональной конструкции, в частности грузовых, сельскохозяйственных, крупногабаритных шин и других шин с повышенной нагрузкой. Технический результат заявляемой полезной модели направлен на повышение прочности полиэфирной кордной ткани при снижении числа слоев в брекере многослойных шин до 2-х, что достигается за счет того, что ткань кордная полиэфирная образована по основе из нитей крученых полиэфирных с суммарной линейной плотностью 6700-7200 дтекс. Ткань пропитана в две стадии, причем на второй стадии пропитанная резорцин-формальдегидной смесью на основе винилпиридинового латекса, и после пропитки характеризуется следующими параметрами: число кручений 150-250 оборотов на метр; разрывная нагрузка не менее 410 Н; промежуточное удлинение: (1-2)% при 45 Н, (2,5-3,5)% при 88 Н, (8,5-9,5)% при 205 Н; удлинение при разрыве не менее 16%; линейная усадка не более 3,5%. 2 з.п. ф-лы

Description

Полезная модель относится к текстильной промышленности и касается кордной ткани, применяемой для армирования каркаса пневматических многослойных шин радиальной и диагональной конструкции, в частности грузовых, сельскохозяйственных, крупногабаритных шин и других шин с повышенной нагрузкой.

Основной проблемой при эксплуатации многослойных шин с повышенной нагрузкой является возникновение высоких температур (перегрев), развивающихся в различных зонах шины, обусловленных свойствами резины как конструкционного материала, что накладывает ограничения на выбор материалов, используемых в каркасах этих шин. Кроме того, для снижения давления сельхозтехники на почву в ее шинах снижают давление, увеличивая тем самым площадь пятна контакта и снижая давление на почву. Для обеспечения минимального давления на грунт конструкция и характеристики шины должны позволять работать в диапазоне низкого рабочего давления.

В качестве армирующего материала каркаса многослойных шин обычно используются ткани на основе крученых стальных или текстильных нитей, например, ткани из полиамидных крученых нитей на основе полиамида 6 (капрон) или полиамида 66 (анид).

Так, известен текстильный гибридный корд на основе кордной нити из двух составляющих: полиамидной ароматической (арамидной) нити и нити полиамидной алифатической (анидной) с разрывной нагрузкой 400 Н, удлинением при разрыве 12% (заявка на изобретение US2010024948 А1, опубликовано 04.02.2010г.). При этом арамидная нить выполняет функции повышения прочности кордной ткани, а растяжимость при этом обеспечивает полиамидная (анидная) нить.

Основным недостатком известного текстильного гибридного корда является сложность в получении стабильной по характеристикам удлинения кордной нити, поскольку из-за различия в свойствах составляющих ее нитей их в слоях необходимо подкручивать отдельно с различной круткой, а затем скручивать вместе. Процесс пропитки также усложнен из-за различия пропиточных составов для ароматического и алифатического полиамидов. Полученное удлинение при разрыве гибридной нити 12 % не обеспечивает релаксацию материала, поэтому армирование шин такими нитями приводит к значительной жесткости шины.

Известна также гибридная кордная ткань для каркаса многослойных шин, выполненная из волокон полимера полиамид 6 и полимера полиамид 66 с калибром 2800-3100 дтекс (суммарная линейная плотность при этом составляет 5600-6500 дтекс), при этом нити кордной гибридной ткани из двух видов полимера характеризуются следующими параметрами в пропитанном и термообработанном состоянии:

число кручений 160-240 оборотов на метр;

минимальная разрывная нагрузка 450-550 Н;

промежуточное удлинение 3,0-3,5±0,5% при 45 Н (патент РФ RU 2729526 С1, опубликовано 07.08.2020г.).

Недостатком известной гибридной кордной ткани является высокое промежуточное удлинение (низкий модуль упругости), приводящее к высокой разнашиваемости и, как следствие, к невысокому сроку эксплуатации шины. Полиамидные ткани также характеризуются и высокой усадкой. Снижение удлинения и усадки производится при пропитке и термообработке, однако наличие нити из полиамида 6 не позволяет увеличить температуру термообработки по причине ее низкой температуры плавления (около 220 °С). С учетом высокого удлинения и усадки, индекс стабильности гибридной полиамидной нити также высокий, поэтому формоустойчивость изделия значительно снижается, и применение гибридной нити не позволяет уменьшить количество слоев в шине менее 4.

Известна также полиамидная кордная ткань для многослойных шин, которая выполнена из крученых нитей, изготовленных из волокна полиамид 6 в два или более сложений с суммарным калибром нити 5600–6700 дтекс, при этом нити кордной ткани характеризуется следующими параметрами в пропитанном и термообработанном состоянии:

число кручений 160–240 оборотов на метр;

минимальная разрывная нагрузка 450–550 Н;

промежуточное удлинение 3,0–3,5±0,5 % при 45 Н (патент РФ RU2731702 С1, опубликовано 08.09.2020г.).

Недостатком данной полиамидной кордной ткани также, как и ткани по патенту RU 2729526, является низкий модуль упругости (высокое промежуточное удлинение). Показатель модуля упругости (2,5-4,0) % не обеспечивает необходимую жесткость шине и снижает срок ее эксплуатации вследствие разнашиваемости. Также технологический процесс достижения необходимых физико-механических показателей (промежуточного удлинения, усадки, удлинения при разрыве) при пропитке и термообработке ткани из полиамида 6 затруднен по причине низкой температуры плавления полиамида 6 (около 220°С), т.е. повышенные температуры и натяжения приводят к деструкции полимера и снижению прочности нити кордной.

В целом применение полиамидных тканей с повышенной прочностью позволяет уменьшить число слоев в шинах и, соответственно, уменьшить количество операций при их производстве. Вместе с тем на релаксационные свойства корда влияют показатели удлинения и усадки, при этом усадка пропитанного полиамидного (капронового) корда составляет не менее 6%, а индекс стабильности не менее 9 %. Поэтому применение полиамидных тканей (на территории РФ в основном капронового корда) ухудшает релаксационные свойства получаемого корда, в результате чего при эксплуатации шин (при возникновении перегревов) повышается их разнашиваемость, снижается качество и сроки эксплуатации шин.

Использование полиэфирных нитей в качестве упрочняющего материала в каркасах шин с повышенной нагрузкой является перспективным направлением не только благодаря их техническим преимуществам (характеристикам), но и по экономическим соображениям. К достоинствам полиэфирных нитей в отличие от полиамидных нитей можно отнести более низкую усадку и более высокий модуль упругости (низкое промежуточным удлинением), что обеспечивает высокие релаксационные свойства и позволяет создать тканевый упрочняющий материал с низкой разнашиваемостью и большими сроками эксплуатации шин. Необходимо учитывать при этом значительное разнообразие типов нити полиэфирной. Так, для легковых автомобилей используются нити высокомодульные низкоусадочные, позволяющие применять их в высокоскоростных шинах. Для шин с повышенной нагрузкой, например, грузовых или агрошин, применяются другие типы нитей, обеспечивающие необходимые свойства крупногабаритных шин.

Применение в брекере шин с повышенной нагрузкой полиэфирной ткани придает шинам повышенную прогибаемость и эластичность боковин. Брекер увеличивает прочность связи протектора с каркасом и снижает напряжения, возникающие в зоне беговой дорожки при действии внутреннего давления и сосредоточенных нагрузок. Такие шины будут обладать увеличенным пятном контакта с землей, благодаря чему предотвращается скольжение и снижается давление на почву.

Известна ткань для армирования шин, выполненная на основе композитного волокна типа сердцевина-оболочка, в котором полиэфир используется в качестве компонента сердцевины, а полиамид – компонента оболочки, расположенного вокруг компонента сердцевины, при этом соотношение компонента сердцевины составляет от 30 до 90% по весу, а прочность композитного волокна составляет 7,5 г/денье или более. Композитное волокно получают методом прядения одновременно из двух экструдеров, оно сильно закристаллизовано, имеет начальное сопротивление растяжению 60 г/денье или более, удлинение 20% или менее и степень усадки при сухом нагреве 7%, измеренную при 150 °C (заявка на изобретение JPH021154026 А, опубликовано 13.06.1990г.).

Недостатком известной ткани является ограничения в линейной плотности используемой нити (не более 50 текс, по крученой нити не более 100 текс), поскольку затруднен процесс получения вытянутой композитной нити из разных полимеров, также затруднена и пропитка. Пропитка ориентирована на создание адгезии между резиной и полиамидной оболочкой композитной нити, при этом полиэфирная сердцевина не активирована, что приводит к отслаиванию при нагрузках. При этом сохраняется высокая усадка нити до 7%, что приводит к повышению индекса стабильности и, соответственно, нестабильности размеров шины. Вследствие полученных свойств, применение композитной нити ограничено использованием в бортовой ленте.

Известна полиэфирная кордная ткань, выбранная в качестве наиболее близкого аналога, предназначенная для использования в каркасе радиальных крупногабаритных шин (ткань 30 ЛРП). Кордная ткань выполнена из нитей полиэфирных высокопрочных ограниченной линейной плотности (110 текс и 220 текс), т.е. суммарная линейная плотность не более 5000 дтекс. Ткань выполнена пропитанной и имеет модуль упругости не более 2% при нагрузке 39-45 Н, удлинение при разрыве не более 18% (патент РФ RU 190363 U1, опубликовано 28.06.2019г.).

Недостатком наиболее близкого аналога является невысокая прочность кордной нити (не более370 Н), что не позволяет снизить количество слоев в крупногабаритной шине.

Технической проблемой, решение которой было обеспечено заявляемой полезной моделью, является создание полиэфирной кордной ткани, которая лишена недостатков известных тканей и обладает одновременно низкой усадкой и низким промежуточным удлинением, что позволяет снизить индекс стабильности, который обеспечивает формоустойчивость, снижает разнашиваемость и, тем самым, позволяет увеличить срок эксплуатации многослойных шин с повышенной нагрузкой.

Технический результат заявляемой полезной модели направлен на повышение прочности полиэфирной кордной ткани при снижении числа слоев в брекере многослойных шин до 2.

Технический результат достигается тем, что ткань кордная полиэфирная, образованная по основе из нитей крученых полиэфирных и пропитанная в две стадии, причем на второй стадии пропитанная резорцин-формальдегидной смесью на основе винилпиридинового латекса, согласно полезной модели суммарная линейная плотность нитей крученых полиэфирных 6700-7200 дтекс, а ткань после пропитки характеризуется следующими параметрами:

число кручений 150-250 оборотов на метр;

разрывная нагрузка не менее 410 Н;

промежуточное удлинение:

(1-2)% при 45 Н,

(2,5-3,5)% при 88 Н,

(8,5-9,5)% при 205 Н,

удлинение при разрыве не менее 16%;

линейная усадка не более 3,5%.

При этом согласно полезной модели ткань кордная полиэфирная может быть образована кручением нити полиэфирной 330 текс в структуре 330 текс х 2.

При этом согласно полезной модели ткань кордная полиэфирная может быть образована кручением нити полиэфирной 167 текс в структуре 167 тексх2х 2.

Заявляемая полезная модель может быть получена следующим образом.

На первом этапе проводится подготовка нитей основы. Нити основы могут быть использованы готовые (плоские, гладкие), могут быть трощеные в 2 сложения с последующим кручением.

Для нитей 167 текс проводится операция трощения (сложение многофиламентной исходной нити гладкой в 2 нити), далее трощеная нить 330 текс, или гладкая нить 330 текс подвергается двухкруточному симметричному кручению. В результате нить кордная крученая имеет крутку в слоях и в кабеле. Значение крутки одинаковое (150-200) оборотов/метр, направление различное: в слоях направление крутки Z, в кабеле направление крутки S.

На ткацком станке формируется ткань полотняного переплетения. При этом в утке применяется нить хлопкоанидная или хлопкополиэфирная с линейной плотностью от 22 до 70 текс. Готовое полотно пропитывается двухстадийно: на первой стадии активируется диизоцианатом или смесью диизоцианата с эпоксидной смолой (концентрация водного раствора от 2,5 до 7 %), на второй стадии пропитка резорцин-формальдегиднойлатексной смесью, где латекс используется винилпиридиновый.

Готовым продуктом являются рулоны ткани пропитанной, с заданными физико-механическими свойствами.

Заявляемая полезная модель поясняется следующими примерами:

1.Ткань кордная полиэфирная 40 ПДУ в структуре 167 тексх2х2, линейная усадка 2,8%, промежуточное удлинение при 45 Н - 1,2 %, при 88 Н - 2,8 %, при 205 Н - 8,9 %, при разрыве 17,1 %. Количество кручений Z крутки 150 кручений/метр, S крутки 170 кручений/метр, суммарная линейная плотность нитей крученых полиэфирных 6700 дтекс. Разрывная нагрузка 445Н. Адгезия (прочность связи с резиной) составила 170Н.

2. Ткань кордная полиэфирная 40 ПДУ в структуре 330 текс х 2, с количеством кручений S 200 кручений/метр, линейная усадка 2,5%, удлинение при 45 Н - 1,0 %, при 88 Н - 2,5 %, при 205 Н - 8,5 %, при разрыве 17,2 %,суммарная линейная плотность нитей крученых полиэфирных 6900 дтекс. Разрывная нагрузка 433 Н.Адгезия 205 Н.

3. Ткань кордная полиэфирная в структуре 167 тексх2х2 с количеством кручений 160 кручений/метр; промежуточное удлинение: при 45 Н - 1,2 %, при 88 Н - 2,5 %, при 205 Н - 8,8%. Удлинение при разрыве 16,8 %, линейная усадка 2,5%, суммарная линейная плотность нитей крученых полиэфирных 7000 дтекс. Разрывная нагрузка 454Н. Адгезия 183 Н.

4. Ткань кордная полиэфирная в структуре 167 тексх2х2 с количеством кручений крутки S 250 кручений/метр; промежуточное удлинение: при 45 Н - 2 %, при 88 Н - 3,5 %, при 205 Н–9,5 %. Удлинение при разрыве 16,8 %, линейная усадка 2,5%,суммарная линейная плотность нитей крученых полиэфирных 7100 дтекс. Разрывная нагрузка 448 Н. Адгезия 178 Н.

5. Ткань кордная полиэфирная образована кручением нити полиэфирной суммарной линейной плотностью крученых нитей 7200 дтекс в структуре 330 тексх2 с количеством кручений крутки S250 кручений/метр; промежуточное удлинение:при 45 Н - 1,8 %, при 88 Н - 3,3%, при 205 Н - 9,2%, удлинение при разрыве 18%,линейная усадка3,5%. Разрывная нагрузка 429Н. Адгезия 174 Н.

6. Ткань кордная полиэфирная образована кручением нити полиэфирной суммарной линейной плотностью крученых нитей 6900 дтекс в структуре 330 тексх2 с количеством кручений 240 кручений/метр; промежуточное удлинение: при 45 Н - 1,8 %, при 88 Н - 3,3%, при 205 Н - 9,2%, удлинение при разрыве 18%, линейная усадка 3,5%. Разрывная нагрузка 428 Н. Адгезия 182 Н.

Claims (3)

1. Ткань кордная полиэфирная, образованная по основе из нитей крученых полиэфирных и пропитанная в две стадии, причем на второй стадии пропитанная резорцин-формальдегидной смесью на основе винилпиридинового латекса, отличающаяся тем, что суммарная линейная плотность нитей крученых полиэфирных 6700-7200 дтекс, а ткань после пропитки характеризуется следующими параметрами: число кручений 150-250 оборотов на метр; разрывная нагрузка не менее 410 Н; промежуточное удлинение: (1-2)% при 45 Н, (2,5-3,5)% при 88 Н, (8,5-9,5)% при 205 Н; удлинение при разрыве не менее 16%; линейная усадка не более 3,5%.

2. Ткань кордная полиэфирная по п. 1, отличающаяся тем, что образована кручением нити полиэфирной 167 текс в структуре 167 текс х2х2.

3. Ткань техническая полиэфирная по п. 1, отличающаяся тем, что образована кручением нити полиэфирной 330 текс в структуре 330 текс х2.