ПЕТЕЛЬНАЯ УТОЧНАЯ НИТЬ ДЛЯ КОРДНОЙ ТКАНИ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТАКОЙ НИТИ Российский патент 1998 года по МПК D02G3/48 D02G3/34 

Изобретение относится к производству синтетических нитей, более конкретно, оно касается производства уточных нитей для кордной ткани, используемой в производстве шин.

Кордная ткань состоит из высокопрочных нитей основы и уточных нитей, последние из которых выполняют в ткани вспомогательную роль, заключающуюся в удерживании от смещения в ткани нитей основы при транспортировании, подготовке ее к обрезиниванию, а также при формировании каркаса шины.

Вместе с тем, свойства уточной нити оказывают существенное влияние на свойства кордной ткани и в конечном итоге на свойства производимых шин.

Уже известно использование в качестве уточной нити для изготовления кордных тканей двухкомпонентных нитей с жестким малорастяжимым хлопковым компонентом и с растяжимым синтетическим стержневым компонентом [1].

Хотя такая уточная нить и обеспечивает на начальной стадии переработки устойчивость положения переплетенных ими кордных нитей основы (с заданным их взаимным расположением), но в процессе обработки тканей на ширильных дугах, при обрезинивании и формировании каркаса шин воздействие деформационных процессов на отдельных участках приводит к разрывам хлопкового компонента утка. Остающийся неразрушенным на этих участках синтетический компонент утка в силу своего низкого коэффициента трения (сцепляемости) с нитями основы не гарантирует систему от неравномерного расположения нитей основы кордной ткани в каркасе. Эти пороки проявляются в местных нарушениях формоустойчивости шин, что обнаруживается при их гидравлических стендовых испытаниях и отрицательно сказывается на эксплуатационной надежности шин. Иными словами, описанная уточная нить не способна выдерживать возникающие в условиях переработки ткани деформирующие нагрузки без нарушения ее сплошности на отдельных участках с обеспечением на этих участках достаточно высокого коэффициента трения (сцепляемости) с нитями основы.

Наиболее близкой к заявленной уточной нити по конструкции и технологии переработки является петельная уточная нить для кордной ткани, состоящая из двух комплексных синтетических нитей различной длины. Короткая нить является стержневой и состоит из параллельных друг другу прямых элементарных нитей, то есть является гладкой, а другая - длинная петлеобразующая нить, переплетенная со стержневой и выполненная высокорастяжимой с разрывным удлинением 50-45%. Стержневая нить выполнена вытянутой с относительно низким разрывным удлинением (до 50%) и прочностью на разрыв до 250 г [2].

Известен также способ получения петельной уточной нити для кордной ткани, заключающийся в формовании стержневой и петлеобразующей нитей, вытягивании петлеобразующей нити и последующем петлеобразовании [2].

Нить упомянутой конструкции при использовании ее в качестве утка в кордной ткани хотя и превосходит по своему качеству уточную нить с хлопковым компонентом, но в процессе переработки и изготовления шин проявляет ряд негативных свойств.

Выполнение стержневой нити гладкой, вытянутой с низким разрывным удлинением приводит к тому, что деформирующие нагрузки, возникающие при переработке кордной ткани, вызывают разрывы стержневой нити утка. При этом участки утка, примыкающие к месту разрыва, утрачивают свои свойства, поскольку петлеобразующая составляющая утка легко распускается, не оказывая необходимого сопротивления деформирующим силам. Исчезновение петлистости на участках разрыва стержневой нити резко снижает сцепление утка с нитями основы кордной ткани, а это вызывает нарушение ее заданной структуры.

Петлистость определяется как отношение разности длин исходной нити (ее компонента) и получаемой из нее петельной нити (ее компонента) к длине исходной нити. Петлистость выражается, как правило, безразмерной величиной в %.

Кроме того, соотношение длин стержневого и петлеобразующего компонентов утка, составляющее 1,12-1,15, что соответствует петлистости петлеобразующей нити 12-15%, не обеспечивает образования устойчивой петлистости структуры, необходимой для достаточного сцепления в ткани утка с нитями основы. Использование в утке вытянутой полиамидной нити в качестве стержневой в условиях термовытягивания кордной ткани при ее одновременном ширении в шинном производстве приводит к двум негативным последствиям. Термовытягивание сопровождается либо разрывом стержневой нити утка (с описанными уже недостатками), либо снижением коэффициента площади ткани (около 10%), которое обусловлено сужением ткани вследствие высоких тепловых усадок вытянутой стержневой нити. Использование в уточной нити гладкой (с почти параллельными элементарными волокнами) стержневой композиции не обеспечивает надежной устойчивой фиксации петель петлеобразующего компонента в структуре утка. Это особенно значительно проявляется в снижении трения утка о нити основы при разрывах малорастяжимого стержневого компонента. С экономической точки зрения использование в утке двух отличающихся по физико-механическим свойствам компонентов нитей различной структуры предполагает изготовление каждого компонента по самостоятельной технологии, что резко удорожает его производство.

Задачей группы изобретений является создание петельной уточной нити для кордной ткани и способа получения такой нити, обеспечивающих получение технического результата, состоящего в улучшении комплекса физико-механических показателей уточной нити, позволяющих повысить устойчивость структуры кордной ткани к воздействию деформационных нагрузок при обработке кордной ткани в процессе производства шин, резко снизить усадку ткани при ее термообработке и тем самым дать возможность повысить коэффициент использования площади кордной ткани.

Этот технический результат в петельной уточной нити для кордной ткани, состоящей из двух комплексных синтетических нитей, одна из которых является стержневой, а другая - петлеобразующей и выполнена высокорастяжимой с разрывным удлинением 50-450%, достигается тем, что стержневая нить выполнена недовытянутой с разрывным удлинением 70-300%, петлистостью ее элементарных нитей 5-20%, а петлеобразующая нить имеет петлистость элементарных нитей 70-280%, при этом по крайней мере одна из нитей снабжена круткой с коэффициентом крутки 2-30.

К числу существенных признаков предлагаемой нити, являющихся общими с признаками известной петельной уточной нити для кордной ткани, относятся:
- петельная уточная нить для кордной ткани,
- две комплексные синтетические нити,
- одна из нитей является стержневой,
- другая нить является петлеобразующей и выполнена высокорастяжимой с удлинением 50-450%.

К новым существенным признакам предлагаемой нити относятся:
- стержневая нить выполнена недовытянутой,
- с разрывным удлинением 70-300%, с петлистостью ее элементарных нитей 5-20%,
- петлеобразующая нить имеет петлистость элементарных нитей 70-280%,
- по крайней мере одна из нитей, составляющих петельную уточную нить, снабжена круткой с коэффициентом крутки 2-30.

В качестве крученой нити преимущественно используется стержневая нить.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Авторы настоящего изобретения в результате исследований, направленных на решение поставленной задачи, создали новую конструкцию петельной уточной нити для кордной ткани. В конструкции этой нити стержневая нить выполнена недовытянутой с разрывным удлинением 70-300%, с петлистостью ее элементарных нитей 5-20%, а петлеобразующая нить имеет петлистость элементарных нитей 70-280%, при этом хотя бы одна из нитей (стержневая или петлеобразующая) снабжена круткой с коэффициентом крутки 2-30.

Указанный технический результат в способе получения петельной уточной нити для кордной ткани, заключающемся в формовании стержневой и петлеобразующей нитей, вытягивании петлеобразующей нити и последующем петлеобразовании, достигается тем, что до петлеобразования осуществляют вытягивание стержневой нити с кратностью 1,5-3,0, а петлеобразующую нить вытягивают с кратностью до 3,0, при этом одну из нитей после вытягивания подвергают крутке величиной 40-300 кручений на метр и термофиксации при температуре 80-140^oC в течение 5-30 мин, а петлеобразование осуществляют с нагоном для стержневой нити 5-20% и петлеобразующей нити - 70-280%.

Крутке и термофиксации подвергают стержневую нить.

К числу существенных признаков предлагаемого способа, являющихся общими с признаками известного способа получения петельной уточной нити для кордной ткани, относятся:
- формование стержневой и петлеобразующей нитей,
- вытягивание петлеобразующей нити с кратностью 0-3,0 и стержневой,
- петлеобразование.

К новым существенным признакам изобретения относятся следующие:
- стержневую нить вытягивают с кратностью 1,5-3,0;
- одну из нитей после вытягивания подвергают крутке величиной 40-300 кр/м,
- эту же нить термофиксируют при температуре 80-140^oC в течение 5-30 мин;
- петлеобразование осуществляют с нагоном для стержневой нити 5-20%, а петлеобразующей - 70-280%.

Приведенные совокупности существенных признаков, характеризующих конструкцию петельной уточной нити для кордной ткани и способ ее получения, обеспечивают получение петельной уточной нити с улучшенным комплексом физико-механических показателей, позволяющим повысить устойчивость структуры кордной ткани в процессе производства шин и снизить усадку ткани при ее термообработке в процессе производства и тем самым повысить коэффициент использования площади кордной ткани.

Существо изобретения иллюстрируется чертежами, на которых представлено:
фиг.1 - структура петельной уточной нити;
фиг.2 - сравнительная диаграмма растяжения петельных уточных нитей в режимах эксплуатационных деформаций;
фиг. 3 - принципиальная схема петлеобразования для получения уточной нити.

Предложенная нить (см. фиг.1) состоит из двух комплексных синтетических нитей, например полиамидных. Одна из нитей 1 является стержневой, а другая 2 - петлеобразующей. Стержневая нить снабжена петлями 3, а петлеобразующая - петлями 4. Стержневая нить 1 изготовлена недовытянутой и образует петли с петлистостью элементарных нитей 5-20%. При этом преимущественно стержневую нить необходимо снабдить круткой с коэффициентом крутки 2-30. Петлеобразущая нить 2 выполнена высокорастяжимой с удлинением 50-450% и с петлистостью ее элементарных нитей 70-280%. Эта нить, как и стержневая, может быть крученой (с теми же параметрами). Иными словами, одна из нитей (наиболее целесообразно стержневая) снабжена круткой. Возможен вариант выполнения уточной нити, в которой обе составляющие, то есть и стержневая и петлеобразующая нити, - крученые. В предложенной нити как стержневая 1, так и петлеобразущая 2 составляющие имеют петлистую структуру, которая обеспечивает сцепление этих нитей одна с другой и с нитями основы, а наличие крутки хотя бы на одной из них предотвращает возможность самораспускания петель и повышает устойчивость структуры утка к действию осевых деформирующих нагрузок, возникающих при переработке.

Данная петельная уточная нить при использовании в кордной ткани ведет себя следующим образом.

В местах переплетения уточной нити с нитями основы кордной ткани из-за высокого трения утка о нити основы, обусловленного его высокой поверхностной петлистостью, предотвращается взаимное смещение основных нитей в структуре ткани даже при механических воздействиях на нее при переработке.

В случае приложения к ткани значительных деформирующих нагрузок (при ширении на дугах) в процессе производства шин уточная нить в месте воздействия усилия растягивается равномерно по длине (фиг.2, кривая 5). При этом растягивается как стержневая, так и петлеобразующая нити. Вначале растяжение происходит за счет распрямления петель, а далее за счет эластичной деформации полимерного материала (удлинение утка может достигать 300%). Таким образом, даже значительные деформации (до 70%), возникающие при переработке кордных тканей в шинном производстве, не приводят к разрывам уточной нити как в целом, так и в отдельных ее компонентах.

Наличие петлистости собственных элементарных нитей стержневого компонента (5-30%) обуславливает способность петельного утка при ширении ткани к необратимому остаточному удлинению его по механизму распрямления этих петель. Эта способность в сочетании со значительной пластической составляющей недовытянутого полимера стержневой нити, обладающей к тому же низкой тепловой усадкой (до 3%), заданной процессом ее термофиксации, предотвращает сужение кордной ткани в условиях переработки и позволяет повысить коэффициент использования ее площади (КИП).

Механизм поведения петельной уточной нити по прототипу и предлагаемой петельной уточной нити в режимах эксплуатационных деформаций представлен на фиг. 2 в координатах "нагрузка - растяжение" (Р-Е).

Как видно из приведенной зависимости (кривая 5), ни сама предлагаемая петельная нить, ни ее компоненты во всем диапазоне возникающих при производстве шин деформаций (до 70%) не претерпевают разрывов, сохраняя при этом устойчивую петлистую структуру, обеспечивающую надежную сцепляемость с нитями основы.

Это обстоятельство выгодно отличает предлагаемый уток от прототипа по авторскому свидетельству N 1313912, который в тех же деформационных полях (фиг.2, кривая 6) претерпевает нарушения сплошности отдельных компонентов.

Отсутствие петлистости элементарных нитей стержневого компонента, использование в качестве его вытянутой некрученой нетермофиксированной комплексной нити в известной нити делает эту нить жесткой, высокоусадочной, нерастяжимой, не способной без разрушений выдерживать возникающие в производстве эксплуатационные деформации.

Возникающее в известной нити при разрыве стержневого компонента резкое снижение способности уточной нити сопротивляться деформирующим нагрузкам (фиг. 2, кривая 6 после точки "А") уменьшает в значительной мере петлистость нити и, как следствие, из-за снижения трения ведет к смещению нитей основы.

Петлистость петлеобразующей нити, величина которой практически определяет трение (сцепляемость) утка с нитями основы, заложенная в прототипе, - 10-15%, не обеспечивает устойчивого петлеобразования на некрученом стержневом компоненте.

Как видно из приведенных графических зависимостей (фиг.2), предлагаемый вариант уточной нити новой конструкции (кривая 5) гарантирует формоустойчивость кордной нити во всем диапазоне деформационных полей при ее переработке (вертикаль ε = 70%) с сохранением достаточно высокой прочности на разрыв и высокого коэффициента сцепляемости с нитями основы.

В то же время уточная нить - прототип (фиг.2, кривая 6) не выдерживает таких деформаций без разрывов стержневого компонента, а после таких разрывов (вертикаль ε = 70%) эта нить резко теряет свою прочность и сцепляемость с нитями основы.

В табл. 1 приведены свойства предлагаемой петельной уточной нити для кордной ткани в зависимости от предельных значений (нижнего и верхнего) удлинения стержневой нити, петлистости стержневой нити, петлистости петлеобразующей нити и коэффициента крутки стержневой нити. Качество петельной уточной нити оценивается усилием при растяжении утка на 5%, определяющим начальный модуль жесткости уточной нити, и необходимым усилием для достижения удлинения уточной нити на 70%, соответствующим предельному уровню деформаций при изготовлении шин, а также обрывностью кордной ткани на 100 м в условиях ее ткачества.

Разрывное удлинение стержневой нити менее 70% сравнимо с уровнем предельных деформаций, возникающих при переработке кордной ткани в шины (см. фиг. 2, вертикаль ε = 70%), что ведет к резкому увеличению обрывности уточной нити и не лишает предлагаемый уток недостатков, присущих прототипу (фиг. 2, кривая 6).

Превышение разрывного удлинения стержневой нити более 300% не обеспечивает достаточного модуля жесткости уточной нити, необходимого для формоустойчивости рулонов кордной ткани в условиях транспортировки.

При использовании стержневой нити с петлистостью менее 5% исчезает эффект удлинения нити за счет распрямления петель стержневого компонента и удлинение утка происходит только за счет пластической деформации стержневого компонента утка (это требует больших усилий при ширении), что ведет к снижению КИП ткани в шинном производстве. При значении петлистости стержневой нити более 20% возрастает взаимная сцепляемость стержневого и петлеобразующего компонентов, что приводит к резкому возрастанию начального модуля (затрудняющего процесс ширения), а следовательно, ведет к снижению КИП - коэффициента полезного использования кордной ткани в шинном производстве.

Петлистость петлеобразующей нити в предлагаемом утке 70-280% обеспечивает высокую надежность сцепления его с нитями основы кордной ткани.

При петлистости петлеобразующей нити ниже 70% предлагаемый уток по трению о нити основы значительно уступает уточной нити с хлопковой составляющей; повышение петлистости свыше 280% по петлеобразующему компоненту ведет к повышенному расходу сырья, увеличению толщины уточной нити выше регламентных требований, способствует появлению крупнопетлистой некомпактной структуры, резко снижающей технологичность текстильной переработки петельного утка.

В предлагаемой конструкции петельной уточной нити по крайней мере одна из нитей (стержневая или петлеобразующая) снабжена круткой с коэффициентом крутки 2-30. Преимущественно круткой снабжена стержневая нить.

При коэффициенте крутки стержневой нити менее 2 резко снижается петлеобразование, происходит сгон петель на узких участках с отсутствием их на более длинных, что повышает обрывность утка в ткачестве, снижает его перерабатывающую способность при изготовлении шин.

Повышение коэффициента крутки стержневой нити более 30 в предлагаемом утке экономически нецелесообразно, так как это снижает производительность крутильного оборудования и резко затрудняет петлеобразование, особенно при требовании высокой петлистости (70-280%) петлеобразующей составляющей.

Сущность способа получения петельной уточной нити для кордной ткани заключается в формовании стержневой и петлеобразующей нитей; так как петельную уточную нить получают из стержневой и петлеобразующей нитей, то после формования один компонент перерабатывается по технологии стержневой нити, второй - петлеобразующей.

В табл. 3 приведен технологический процесс получения каждой из этих нитей.

Для получения петельной уточной нити крутке и термообработке может подвергаться либо стержневая, либо петельная нити, однако преимущественно это стержневая нить.

Полученные стержневая и петлеобразующая нити подаются в форсунку, где под действием воздушного потока образуются петли. Готовая нить - петельный уток в дальнейшем подается к мотальному барабанчику и наматывается на бобину.

Ниже приводится один из примеров лучшего осуществления способа в соответствии с предлагаемым изобретением.

Пример.

Исходным сырьем для получения петельного утка 28 текс взята анидная комплексная нить с показателем линейной плотности Т = 9,0 текс, имеющая разрывную нагрузку - 230 гс, разрывное удлинение - 135% и усадку - 6,5%. Кручение нити осуществляется на этажной машине с круткой 200 кр/м и формирование паковки 400-450 г на перфорированную бобину. Затем нить проходит термообработку паром в автоклаве при температуре 130^oC в течение 5 мин. Термообработкой достигается фиксация крутки и снижение усадки нити с 6-7% до 3% с линейной плотностью 9,3 текс и разрывным удлинением 140%. После кондиционирования в условиях перемоточного цеха в течение 8-10 ч нить поступает на переработку для получения петельного утка.

Петельный уток получают в результате пневмоперепутывания двух комплексных крученых термофиксированных нитей 9,3 текс.

Получение петельного утка осуществляется на приборах системы УкрНИИПВ (см. фиг. 3).

С неподвижных паковок 7 и 8 нити через нитенатяжители 9 подаются на питающие барабанчики 10 и 11. На барабанчик меньшего диаметра поступает стержневая нить, а на барабанчик большего диаметра - петлеобразующая нить. Петлеобразующая нить через направляющий пруток 12, а стержневая - непосредственно подаются в форсунку 13, где под действием воздушного потока образуются петли. Готовая нить - петельный уток из форсунки поступает на выпускной барабанчик 14, подается к мотальному барабанчику 15 и наматывается на конусную бобину 16.

Питающие барабанчики 10 и 11 и выпускной барабанчик 14 закреплены на одной оси. Изменяя диаметры питающих барабанчиков, а следовательно, соотношение скоростей питания и выпуска, достигают получение петельного утка с различными характеристиками.

Для получения петельного утка 28 текс установлены: диаметр барабанчика 10 - 26 мм, диаметр барабанчика 11 - 52 мм, диаметр выпускного барабанчика - 14-23 мм, давление воздуха в форсунке - 5,0-6,5 атм, скорость приема нити на паковку 23 м/мин. За счет соотношения диаметров барабанчика 10 и 14, которое составляет 1,13, задается петлистость стержневой нити, равная 13%; за счет соотношения диаметров барабанчиков 11 и 14, которое составляет 2,26, задается петлистость петлеобразующей нити, равная 126%.

В результате получен петельный синтетический уток с характеристиками:
- линейная плотность, текс - 28,8;
- нагрузка при удлинении на 5%, гс - 54,6;
- нагрузка при удлинении на 70%, гс - 195,5;
- тепловая усадка, % - 2,2;
- обрывность при ткачестве на 100 м ткани - 0,31.

В табл. 2 приведены свойства петельной уточной нити для кордной ткани в зависимости от технологических параметров предлагаемого способа. Примеры 1 и 4 - свойства петельной уточной нити при предельных значениях параметров предлагаемого способа, примеры 2 и 3 - примеры лучшего осуществления способа (пример 2 подробно описан выше), примеры 5-6 отражают свойства упомянутой нити при запредельных значениях параметров способа.

По примеру 5 с запредельными параметрами способа производства резко возрастает обрывность уточной нити при ткачестве.

По примеру 6 резко снижается формоустойчивость рулонов кордной ткани в условиях транспортировки, ткань становится непригодной в шинном производстве.

В процессе термообработки кордной ткани с предложенной уточной петельной нитью, выполненной на базе термофиксированного стержневого компонента, в силу его низкой тепловой усадки (до 3%) и высокой способности к эластичной деформации, сужения кордной ткани, приводящего к снижению коэффициента использования ее площади (КИП), не происходит.

Более того, в условиях действия ширительных дуг предлагаемая петельная уточная нить позволяет в перспективе значительно повысить КИП кордной ткани в сравнении с показателями, достигнутыми в настоящее время.

Высокий коэффициент трения (сцепляемости) уточной петельной нити с нитями основы кордной ткани, превышающий в 1,5 раза трение серийного утка с хлопковой составляющей о нити основы, позволяет в перспективе без ухудшения эксплуатационных свойств кордных тканей снизить (на 10-15%) удельный расход уточных нитей и, как следствие, повысить на 20% производительность ткацкого оборудования.

Петельная уточная нить предназначена для изготовления кордной ткани, используемой в производстве шин. Способ получения петельной уточной нити для кордной ткани заключается в формировании стержневой и петлеобразующей нитей вытягиванием петлеобразующей нити с кратностью до 3,0 и стержневой нити и последующем петлеобразовании. Вытягивание стержневой нити осуществляют с кратностью 1,5 - 3,0, одну из нитей после вытягивания подвергают крутке с величиной 40 - 300 кручений на метр и термофиксации при температуре 80 - 140^oC в течение 5 - 30 мин, а петлеобразование осуществляют с нагоном для стержневой нити 5 - 20%, а петлеобразующей - 70 - 280%. Полученная данным способом петлевая уточная нить состоит из двух комплексных синтетических нитей, одна из которых является стержневой, а другая - петлеобразующей и выполнена высокорастяжимой с удлинением 50 - 450%. Стержневая нить выполнена недовытянутой с разрывным удлинением 70 - 300% и с петлистостью ее элементарных нитей 5 - 20%, а петлеобразующая нить имеет петлистость элементарных нитей 70 - 280%, при этом по крайней мере одна из нитей снабжена круткой с коэффициентом 2 - 30. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 3 ил., 3 табл.

1. Петельная уточная нить для кордной ткани, состоящая из двух комплексных синтетических нитей, одна из которых является стержневой, а другая - петлеобразующей и выполнена высокорастяжимой с разрывным удлинением 50 - 450%, отличающаяся тем, что стержневая нить выполнена недовытянутой с разрывным удлинением 70 - 300% и с петлистостью ее элементарных нитей 5 - 20%, а петлеобразующая нить имеет петлистость элементарных нитей 70 - 280%, при этом по крайней мере одна из нитей снабжена круткой с коэффициентом 2 - 30. 2. Способ получения петельной уточной нити для кордной ткани, заключающийся в формовании стержневой и петлеобразующей нитей, вытягивании петлеобразующей нити и последующем петлеобразовании, отличающийся тем, что до петлеобразования осуществляют вытягивание стержневой нити с кратностью 1,5 - 3,0, а петлеобразующую нить вытягивают с кратностью до 3, при этом одну из нитей после вытягивания подвергают крутке величиной 40 - 300 кручений на 1 м и термофиксации при температуре 80 - 140^oC в течение 5 - 30 мин, а петлеобразование осуществляют с нагоном для стержневой нити 5 - 20% и петлеобразующей нити 70 - 280%. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что крутке и термофиксации подвергают стержневую нить.