ТКАНАЯ ПАН ЛЕНТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к созданию полиакрилонитрильной (далее ПАН) технической разреженной ленты, пригодной для изготовления углеродных конструкционных лент (углеродных материалов).
Углеродные конструкционные ленты широко используются для изготовления различных углепластиков, в частности, углеродные ленты нашли применение в виде конструкций из углеродных композиционных материалов для различных деталей и узлов самолетов.
2
Известна углеродная конструкционная лента, выполненная в соответствии с требованием ГОСТ 28006-88 из нитроновой технической разреженной ленты. Ленту вырабатывают на челночных ткацких станках полотняным переплетением из комплексной ПАН нити линейной плотностью 33,3 текс. В качестве утка используют ПАН нить 33,3 текс, а в качестве основы - эту же нить, трощеную в 2 сложения 33,3 текс × 2. Разреженной ленту считают потому, что плотность нитей утка в ленте ничтожно мала по сравнению с плотностью нитей основы, и уток служит только для сохранения необходимой плотности нитей основы в ленте при последующих технологических процессах. Поэтому качество и прочность полученной углеродной ленты зависят от качества и свойств нитей основы в тканой ленте. Одной из основных характеристик углеродной конструкционной ленты является прочность полученного из нее углепластика, которая составляет 90 кг/мм согласно ГОСТ 28006-88. Но чтобы соответствовать современным требованиям, предъявляемым к конструкционным материалам, в частности, для авиационной промышленности, необходим более высокий уровень прочности углеродной ленты без увеличения веса ее погонного метра, что позволит получать более прочные и легкие конструкции.
2
Технической задачей полезной модели является создание тканой разреженной ленты из ПАН нитей, вес погонного метра которой соответствует стандартной, но выполненная из нее углеродная конструкционная лента позволяет получить углепластик с прочностью от 110 до 115 кг/мм.
Для решения поставленной технической задачи создана тканая ПАН лента для получения углеродной конструкционной ленты, содержащая переплетающиеся между собой основные и уточные полиакрилонитрильные нити, выполненная из основных нитей линейной плотностью 70-180 текс и уточных нитей линейной плотностью 33,3 текс, содержащая перевивочную кромку, которую с каждой стороны ленты образуют по 8 штук попарно перевитых кромочных основных нитей линейной плотностью 70 текс.
Тканая ПАН лента получена из комплексных ПАН нитей основы линейной плотностью 70-180 текс и нитей утка линейной плотностью 33,3 текс. Она выполнена полотняным переплетением с разреженной плотностью нитей по утку. Выбор основных нитей большей линейной плотности взамен 33,3 текс × 2 обусловлен тем, что использование нитей большей линейной плотности в качестве основы позволяет исключить операцию трощения, облегчает процесс формирования ткани и снижает износ основных нитей при переработке.
Использование нитей более 180 текс в основе тканой ленты приводит к значительному сужению ленты при последующих операциях окисления и карбонизации, вследствие чего готовая углеродная лента имеет ширину менее установленной ГОСТ 28006-88.
Использование в ткачестве бесчелночных ткацких станков позволяет уменьшить напряжение основных нитей в процессе зевообразования, что снижает их износ при формировании ткани. Но получить тканую ПАН ленту с кромками на бесчелночном станке невозможно, так как образование кромок зависит от особенностей прокладывания утка в зев ткани. Если на челночном станке кромка образуется при обратном движении челнока за счет укладывания в зев непрерывной уточной нити с образованием ровного края, то на бесчелночном ткацком станке закладная кромка получается закладыванием обрезанного кончика уточной нити в последующий зев формирующейся ткани. Недостатком закладной кромки является возникающее утолщение края ленты, которое при наматывании ленты в рулон приводит к разному натяжению нити по ширине основы и, как результат, к снижению прочности при дальнейшей обработке ленты.
Этот недостаток отсутствует у перевивочной кромки. Кромки, образованные попарно перевитыми нитями основы, удерживают края ленты от высыпания благодаря перевивочному переплетению кромочных нитей. За счет использования в качестве кромочных более тонких нитей, чем нити фоновой основы, кромки ленты не утолщаются.
Опытным путем установлено оптимальное количество нитей в перевивочной кромке - это 8 попарно перевитых нитей линейной плотностью 70 текс с каждой стороны ленты, чтобы сформировать край ленты технологичный в последующей обработке, без утолщения, закручивания, высыпания нитей основы. Использование перевивочной кромки позволяет при вырабатывании тканой ПАН ленты на бесчелночном ткацком станке, уменьшить износ основных нитей и снизить тем самым потери прочности при дальнейшей переработке.
Заявленную тканую ПАН ленту для получения углеродной конструкционной ленты изготавливают следующим образом. Ленту вырабатывают шириной 39 см на бесчелночном ткацком станке полотняным переплетением с кромками перевивочного переплетения из комплексных ПАН нитей. Линейная плотность нитей основы составляет 70-180 текс, нитей утка - 33,3 текс. Кромки образуются попарно перевитыми кромочными основными нитями линейной плотностью 70 текс по 8 штук с каждой стороны.
Качество тканой ПАН ленты определяют по показателю прочности углепластика, изготовленного из углеродной конструкционной ленты, полученной из тканой ПАН ленты.
Полезная модель поясняется следующими примерами.
Пример 1.
Изготовлена тканая ПАН лента для получения углеродной конструкционной ленты на бесчелночном ткацком станке из комплексных ПАН нитей полотняным переплетением с перевивочными кромками. Линейная плотность основных нитей - 120 текс, уточных - 33,3 текс, кромочных - 70 текс. Количество нитей в кромках - по 8 попарно перевитых нитей с каждой стороны. Ширина ленты - 39 см.
2
Из сотканной ПАН ленты получена углеродная конструкционная лента с весом погонного метра 26-29 г/м, прочность изготовленного из нее углепластика составила 111,4 г/ мм.
Пример 2.
Изготовлена тканая ПАН лента для получения углеродной конструкционной ленты на бесчелночном ткацком станке из комплексных ПАН нитей полотняным переплетением с перевивочными кромками. Линейная плотность основных нитей - 70 текс, уточных - 33,3 текс, кромочных - 70 текс. Количество нитей в кромках - по 8 попарно перевитых нитей с каждой стороны. Ширина ленты - 39 см.
2
Из сотканной ПАН ленты получена углеродная конструкционная лента с весом погонного метра 26-29 г/м, прочность изготовленного из нее углепластика составила 114,7 г/ мм.
Пример 3.
Изготовлена тканая ПАН лента для получения углеродной конструкционной ленты на бесчелночном ткацком станке из комплексных ПАН нитей полотняным переплетением с перевивочными кромками. Линейная плотность основных нитей - 180 текс, уточных - 33,3 текс, кромочных - 70 текс. Количество нитей в кромках - по 8 попарно перевитых нитей с каждой стороны. Ширина ленты - 39 см.
2
Из сотканной ПАН ленты получена углеродная конструкционная лента с весом погонного метра 26-29 г/м, прочность изготовленного из нее углепластика составила 112,9 г/ мм.
Описание заявки и приведенные примеры реализации полезной модели позволяют сделать вывод, что заявленное техническое решение обеспечивает повышение прочности углепластика, полученного из тканой ПАН ленты для получения углеродного конструкционного материала.