СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЗИРОВАННОЙ НИТИ Российский патент 1996 года по МПК D02G3/12 D02G3/38 

Изобретение относится к текстильной промышленности и касается способа получения антистатических металлизированных нитей.

Широко известны способы получения металлизированных антистатических нитей, согласно которым нити выполняются армированными, а металлический компонент используется как в виде стержня [1-3] так и в виде оплетки [4 и 5]
Недостатком армированных металлических нитей, полученных указанными способами, является подвижность их структуры, плохая способность к дальнейшей текстильной переработке, нестабильность электрических и физико-механических свойств нитей и тканей из них.

Известен способ получения электропроводной нити, согласно которому металлическую нить располагают по винтовой линии вокруг пневмотекстурированной синтетической нити [6]
Недостатком этого способа является то, что получаемая с его помощью нить имеет структуру, аналогичную стержневой нити. Наличие внешнего, как бы оплеточного металлического слоя, расположенного по винтовой линии, делает нить повышенной жесткости. Кроме того, металлическая нить подвержена разрушению в процессе дальнейших механических обработок, что приводит к потере физико-механических и антистатических свойств.

Известен способ получения металлизированной нити, согласно которому комбинированную составляющую путем совместного скручивания металлического и полиэфирного нитевидных компонентов с последующим соединением комбинированной составляющей с полиэфирной нитью [7]
Недостатком этого способа является то, что полученная нить обладает подвижной неустойчивой структурой. Под влиянием механических нагрузок витки в нити сдвигаются относительно друг друга, что вызывает неравномерность и потерю физико-механических и антистатических свойств в нити в процессе дальнейшей текстильной переработки, что в конечном счете сказывается отрицательно на качестве получаемых нитей и тканей, а именно ухудшаются упругие свойства нитей и тканей из них, устойчивость к многократным двойным изгибам, ухудшается прочность, удлинение нитей и тканей из них.

Задачей изобретения является создание способа получения металлизированной нити, обеспечивающего получение технического результата, состоящего в улучшении физико-механических и антистатических свойств металлизированной нити и обеспечении ее высокой устойчивости к текстильной переработке.

Этот технический результат в способе получения металлизированной нити, согласно которому формируют комбинированную составляющую путем совместного скручивания металлического и полиэфирного нитевидных компонентов с последующим соединением комбинированной составляющей с полиэфирной нитью, достигается тем, что при формировании комбинированной составляющей металлический и полиэфирный компоненты скручивают с интенсивностью кручения, равной 70-75 при соотношении их натяжений в зоне питания, равном 2:1, при натяжении в зоне кручения, составляющем 20-25% от разрывной нагрузки металлического компонента, а соединение комбинированной составляющей с полиэфирной нитью осуществляют путем совместного скручивания при соотношении их натяжений в зоне питания, равном 1,5-1,0 и, натяжении в зоне кручения, превышающем на 20-25% натяжение металлического и полиэфирного компонентов в зоне их скручивания в комбинированную составляющую, при этом скручивание полиэфирной нити с комбинированной составляющей осуществляют с интенсивностью кручения, равной 0,5-0,6 интенсивности кручения металлического и полиэфирного компонентов при формировании комбинированной составляющей, и в направлении, противоположном направлению скручивания металлического и полиэфирного компонентов, причем в качестве скручиваемой с комбинированной составляющей полиэфирной нити используют комплексную некрученую или текстурированную полиэфирную нить.

При формировании комбинированной составляющей используют крученую полиэфирную комплексную или текстурированную нить линейной плотности 5-12 текс.

В качестве металлического компонента используют стальную проволоку диаметром 0,01-0,03 мм.

Первая стадия предложенного способа получения металлизированной нити, а именно формирование комбинированной составляющей, характеризуется следующими существенными признаками:
интенсивность кручения компонентов составляет 70-75;
соотношение натяжений металлического и полиэфирного компонентов в зоне питания составляет 2:1;
натяжение в зоне кручения составляет 20-25% от разрывной нагрузки металлического компонента.

Именно при этих перечисленных существенных признаках, характеризующих процесс совместного кручения компонентов при формировании комбинированной составляющей, создаются такие условия кручения компонентов, сильно отличающихся по геометрическим, физико-механическим свойствам и характеру сопротивления и поведения, при которых под действием сил натяжения и кручения достигается то, что витки в скрученной нити располагаются параллельно друг другу с постоянным и равным шагом и углом наклона. Причем такое расположение витков в нити обеспечивается за счет осуществления совместного скручивания компонентов именно при соотношении натяжений в зоне питания металлического и полиэфирного компонентов 2:1. Такое соотношение натяжений совместно скручиваемых компонентов, имеющих разницу в удлинении в 9-12 раз, является оптимальным и существенным. Данное соотношение натяжений компонентов в зоне питания позволяет достичь оптимального равномерного образования и взаиморасположения витков в скрученной нити. Дальнейшее увеличение натяжения полиэфирного компонента приведет к возникновению дополнительных напряжений в полиэфирной нити, что не позволит при вышеуказанном диапазоне интенсивности кручения 70-75 достичь описанной выше равномерной структурной картины расположения витков.

При уменьшении натяжения металлического компонента невозможно получить плотного укладывания его витков в нити, при этом образуется неравномерная структура с петельками металлического компонента на поверхности крученой нити.

Дальнейшее увеличение натяжения металлического компонента приводит к тому, что металлические витки будут углубляться, стремиться к центральной оси нити, что приведет к неравномерности расположения витков обоих компонентов как вдоль оси нити, так и по ее поперечному сечению, и к образованию штопорной структуры. Кроме того, возможен обрыв металлического компонента.

Указанный диапазон интенсивности скручивания компонентов 70-75 также является существенным, так как дальнейшее увеличение интенсивности кручения приводит к снижению электрических свойств нити, а при уменьшении интенсивности кручения менее 70 невозможности достичь однородности контактов компонентов в нити из-за неполного взаимодействия витков компонентов.

Кроме того, для достижения указанного выше равномерного и параллельного расположения витков компонентов в нити натяжение в зоне кручения должно составлять 20-25% от разрывной нагрузки металлического компонента, так как уменьшение натяжения в зоне кручения ниже 20% приведет к невозможности осуществления процесса формирования крученой нити из-за ослабления и сдвига витков обоих компонентов относительно друг друга в зоне питающих барабанчиков крутильной машины и, как следствие, к обрыву металлического компонента.

Дальнейшее же увеличение натяжения в зоне кручения комбинированной составляющей приводит к образованию дополнительных нежелательных внутренних напряжений в нити, снижению физико-механических и электрических свойств крученой нити.

Таким образом, существенные признаки, характеризующие условия стадии кручения и формирования комбинированной составляющей нити, позволяют достичь равномерного и оптимального взаиморасположения витков компонентов в комбинированной составляющей и обеспечивают наилучшую связь между разнородными компонентами в нити, при которой металлический компонент равномерно располагается как вдоль нити, так и по ее поперечному сечению, что в результате обеспечивает потенциал электрических и физико-механических свойств окончательного продукта металлизированной нити.

Вторая стадия формирования металлизированной нити последующее соединение комбинированной составляющей с полиэфирной нитью характеризуется следующими признаками:
комбинированную составляющую совместно скручивают с полиэфирной комплексной некрученой или текстурированной нитью;
интенсивность кручения составляет 0,5-0,6 интенсивности кручения компонентов при формировании комбинированной составляющей;
соотношение натяжений в зоне питания комбинированной составляющей и полиэфирной нити составляет 1,5-1,0;
натяжение в зоне кручения на 20-25% превышает натяжение металлического и полиэфирного компонентов в зоне кручения при формировании комбинированной составляющей;
направление кручения противоположно направлению скручивания металлического и полиэфирного компонентов при формировании комбинированной составляющей.

Указанный диапазон интенсивности кручения является существенным, так как уменьшение интенсивности приводит к образованию рыхлой некомпактной структуры нитей, а дальнейшее увеличение за пределы указанного диапазона приводит к образованию нестабильной структуры нити из-за возникновения дополнительных внутренних напряжений, осложняющих дальнейшую текстильную переработку этой нити, и к снижению электропроводных свойств.

Существенность предложенного диапазона соотношения натяжения между комбинированной составляющей и полиэфирной нитью 1,5-1,0 в зоне питания II-й стадии формирования металлизированной нити объясняется тем, что именно при этом условии снимается высокая напряженность крученой комбинированной составляющей и предотвращается возможность соскальзывания витков нити с паковки и образования сукрутин, вызывающих неравномерность подачи комбинированной составляющей в зону кручения и приводящих к нестабильности или невозможности осуществления процесса кручения, что в свою очередь не позволит достичь желаемого эффекта.

При выбранном соотношении натяжений скручиваемых компонентов в указанной зоне питания обеспечивается равномерность подачи компонентов и стабильность процесса последующего кручения.

Для получения компактной, равномерной структуры металлизированной нити натяжение в зоне кручения комбинированной составляющей и полиэфирной нити, на 20-25% превышающее натяжение в зоне 1 кручения металлического и полиэфирного компонентов при формировании комбинированной составляющей, является оптимальным и существенным, так как снижение этого натяжения приводит к уменьшению плотности намотки нити на выходную паковку и к неравномерности распределения внутренних напряжений по длине нити, что не обеспечивает стабильности физико-механических свойств получаемой металлизированной нити.

А дальнейшее увеличение натяжения ведет к ухудшению качества нити из-за обрыва металлического компонента в нити.

Кроме того, совместное скручивание комбинированной составляющей и полиэфирной нити при направлении кручения, обратном направлению скручивания металлического и полиэфирного компонентов на стадии формирования комбинированной составляющей, в совокупности с вышеперечисленными условиями позволяет обеспечить такую связь компонентов (за счет структуры и взаимосвязи образуемых витков компонентов), при которых была получена комбинированная металлизированная нить, по физико-механическим свойствам максимально приближающаяся к текстильной нити с высокими антистатическими свойствами и высокой устойчивостью к последующим механическим обработкам.

В результате данного способа была получена металлизированная комбинированная нить с более высокими физико-механическими показателями, максимально приближенными к свойствам текстильной полиэфирной нити, то есть:
увеличилась относительная разрывная нагрузка металлизированной нити на 53,2% в сравнении с нитью, полученной по известному способу (прототипу);
уменьшилась неравномерность нити по линейной плотности и разрывной нагрузке на 43 и 32,5% соответственно (в сравнении с нитью по прототипу);
улучшились упругие свойства металлизированной нити в сравнении с нитью, полученной по прототипу;
увеличилось разрывное удлинение на 28,8%
увеличилась доля упругих деформаций в общем объеме деформаций в нити при ее растяжении в 11,8 раз, а доля остаточных деформаций снизилась в 12,1 раз;
улучшились эксплуатационные свойства нити, а следовательно, способность к дальнейшим текстильным переработкам, а именно устойчивость к двойным изгибам увеличилась в 2,4 раза;
улучшились антистатические свойства нити: показатель удельного электрического сопротивления нити снизился с 10⁷ Ом (на нити по известному способу-прототипу) до 10⁴ Ом.

П р и м е р 1. Комбинированную составляющую вырабатывают из комплексной полиэфирной нити линейной плотности 8,4 текс и стальной проволоки диаметром 0,03 мм.

При формировании комбинированной составляющей полиэфирную нить и стальную проволоку совместно скручивают на тростильно-крутильной машине ТК-136 МШН с круткой 580 кр/м и S-направления при натяжении компонентов в зоне питания соответственно 3-5 сН (для п/э) и 6-10 сН (провол.) и в зоне кручения 40 сН.

Далее полученную комбинированную составляющую совместно скручивают на тростильно-крутильной машине ТК-136 МШН с комплексной некрученой полиэфирной нитью линейной плотности 8,4 текс круткой 290 кр/м и Z-направления при натяжении в зоне питания для комбинированной составляющей 7-8 сН и полиэфирной нити 3-5 сН, натяжение в зоне кручения составляет 47 сН.

П р и м е р 2. Комбинированную составляющую вырабатывают из комплексной полиэфирной нити 5,0 текс и стальной проволоки диаметром 0,03 мм по способу, описанному в примере 1, при натяжении в зоне кручения металлического и полиэфирного компонентов 35 сН, а в зоне кручения комбинированного и полиэфирного компонентов 42 сН, величинах круток и направлении кручения:
комбинированной составляющей:
К 600 кр/м, направление S;
металлизированной нити,
К 330 кр/м, направление Z.

П р и м е р 3. Комбинированную составляющую вырабатывают по способу, описанному в примере 1, из полиэфирной нити 9,5 текс и стальной проволоки диаметром 0,03 мм при натяжении в зоне питания металлического компонента 10-15 сН, полиэфирной нити 5-7 сН и натяжении в зоне кручения 41 сН.

Скручивание комбинированной составляющей и полиэфирной нити осуществляли при натяжении в зоне питания:
для полиэфирной нити 5-7 сН;
для комбинированной составляющей 10-11 сН при натяжении в зоне кручения 50 сН.

Крутка комбинированной составляющей составляет 560 кр/м, имеет направление S, в крутка металлизированной нити 280 кр/м при направлении Z.

П р и м е р 4. Комбинированную составляющую вырабатывают из текстурированной полиэфирной нити линейной плотности 12,0 текс и стальной проволоки диаметром 0,03 мм по способу, описанному в примере 3, при этом натяжение в зоне 1 кручения составляет 45 сН, а в зоне 2 кручения 55 сН.

Величина круток:
на I-й стадии кручения К_I 520 кр/м S;
на II-й стадии К_II 260 кр/м Z.

Свойства нити, полученной по заявленному способу, представлены в таблице в сравнении с нитями, полученными по способу-прототипу.

В результате предложенного способа производства металлизированной нити были улучшены физико-механические, антистатические свойства получаемых нитей и улучшилась способность к текстильным переработкам:
относительная разрывная нагрузка увеличилась на 53,2% с 18,1 сН/текс (прототип) до 27,7 сН/текс;
уменьшилась неравномерность показателей: по линейной плотности на 43% (с 0,73% на прототипе до 0,41%), по разрывной нагрузке на 32,5% (с 10% на прототипе до 6,75%);
улучшились упругие свойства металлизированной нити:
разрывное удлинение увеличилось на 28,8% (с 16,0% на прототипе до 20,6% ), увеличилась доля упругих деформаций в объеме общей деформации нити при ее растяжении в 11,8 раз (с 0,07 на прототипе до 0,825), уменьшилась доля остаточных деформаций в 12,1 раз (с 0,85 на прототипе до 0,07);
повысилась устойчивость к двойным изгибам в 2,4 раза (с 6,5 тыс. циклов на прототипе до 15,8 тыс. циклов);
улучшились антистатические свойства металлизированной нити за счет снижения удельного электрического сопротивления с 10⁷ Ом (на прототипе) до 10⁴ Ом.

Использование: текстильная промышленность, получение металлизированной нити для антистатических тканей и материалов для электронной промышленности. Сущность изобретения: согласно способу формируют комбинированную составляющую нити путем совместного скручивания металлического и полиэфирного нитевидных компонентов с интенсивностью кручения, равной 70 - 75, при соотношении их натяжений в зоне питания, равном 2:1, и при натяжении в зоне кручения, составляющем 20 - 25% от разрывной нагрузки металлического компонента. Затем комбинированную составляющую соединяют с полиэфирной нитью путем их совместного скручивания при соотношении их натяжений в зоне питания, равном 1,5 - 1,0, и натяжении в зоне кручения, превышающем на 20 - 25% натяжение металлического и полиэфирного компонентов в зоне их скручивания в комбинированную составляющую. Скручивание полиэфирной нити с комбинированной составляющей осуществляют с интенсивностью кручения, равной 0,5 - 0,6 интенсивности кручения металлического и полиэфирного компонентов при формировании комбинированной составляющей, и в направлении, противоположном направлению скручивания металлического и полиэфирного компонентов. 1 табл.

Способ получения металлизированной нити, согласно которому формируют комбинированную составляющую нити путем совместного скручивания металлического и полиэфирного нитевидных компонентов с последующим соединением комбинированной составляющей с полиэфирной нитью, отличающийся тем, что при формировании комбинированной составляющей металлический и полиэфирный компоненты скручивают с интенсивностью кручения, равной 70 75, при соотношении их натяжений в зоне питания, равном 2 1, и при натяжении в зоне кручения, составляющем 20 25% от разрывной нагрузки металлического компонента, а соединение комбинированной составляющей с полиэфирной нитью осуществляют путем совместного скручивания при соотношении их натяжений в зоне питания, равном 1,5 1,0, и натяжении в зоне кручения, превышающем на 20 - 25% натяжение металлического и полиэфирного компонентов в зоне их скручивания в комбинированную составляющую, при этом скручивание полиэфирной нити с комбинированной составляющей осуществляют с интенсивностью кручения, равной 0,5 0,6 интенсивности кручения металлического и полиэфирного компонентов при формировании комбинированной составляющей, и в направлении, противоположном направлению скручивания металлического и полиэфирного компонентов, причем в качестве скручиваемой с комбинированной составляющей полиэфирной нити используют комплексную некрученую или текстурированную полиэфирную нить.