ДВУХСЛОЙНАЯ АРМИРУЮЩАЯ ТКАНЬ ПОД ЭЛАСТОМЕРНОЕ ПОКРЫТИЕ
TWO-LAYER REINFORCING FABRIC FOR ELASTOMERIC COATING

Область техники
Изобретение относится к текстильной промышленности и может быть использовано в качестве армирующей тяговой прокладки конвейерных лент, плоских приводных ремней, поручней эскалаторов и других технических изделий с эластомерным покрытием, преимущественно в производстве одно- и двухпрокладочных конвейерных лент.
Основными техническими требованиями, предъявляемыми к новому поколению армирующих тканей под эластомерное покрытие, являются:
- низкие (не более 4,5%) деформационные удлинения в зоне рабочих нагрузок, обеспечивающие сокращение до минимума (не более 3) числа неизбежных процессов перестыковки конвейерных лент в процессе их эксплуатации и последующего вытягивания;
- высокая (не менее 4,2 кг/см) прочность связи поверхности ткани с эластомерным материалом, исключающая расслоение прокладок армирующего каркаса;
- достаточная разрывная нагрузка по утку (не менее 30% от разрывной нагрузки нитей основы для армирования трех и более прокладочных конвейерных лент и не менее 60% от разрывной нагрузки нитей основы для армирования одно- и двух прокладочных конвейерных лент), обеспечивающая качественную и надежную стыковку концов конвейерной ленты, исключающую раздвижку механических стыковочных швов.
Предшествующий уровень техники
Известны двухкомпонентные полиэфирно-хлопковые технические ткани БКНЛ-65, БКНЛ-100, БКНЛ-150, предназначенные для армирования многопрокладочных резинотканевых конвейерных лент, плоских приводных ремней и поручней эскалаторов. Эти ткани выполнены полотняным переплетением. В качестве основы и утка в них использованы комбинированные двухкомпонентные крученые нити, содержащие 30-58% полиэфирных комплексных нитей и 42-70% хлопчатобумажной пряжи, что обуславливает высокую адгезию их поверхности к резине, равную 4,7-4,9 кг/см [ГОСТ 19700-91].
Ткани серии «БКНЛ» в основном соответствуют своему целевому назначению по основным показателям, однако обладают недостаточной прочностью по утку, составляющей 41-48% прочности по основе, что делает их неприменимыми для армирования одно - и двухпрокладочных конвейерных лент, у которых, с целью обеспечения качественной и надежной стыковки концов ленты, исключающей раздвижку механических стыковочных швов, разрывная нагрузка нитей по утку должна быть не менее 60% прочности по основе.
Известен также двухслойный армирующий каркас конвейерной ленты, содержащий две параллельно наложенные друг на друга ткани одинакового переплетения, соединенные воедино системой дополнительных перевивочных основных нитей [Патент Великобритании №1559380, по кл. МКИ D03D 3/04, 15/00, опубл. 16.01.1980 г.].
Недостатком данного двухслойного каркаса является высокая жесткость на изгиб, обусловленная наличием перевязочных нитей основы, придающих ткани повышенную продольную жесткость. Кроме того, наличие в нем двух разнопереплетающихся систем основных нитей (фоновых, несущих нагрузку, и перевивочных нитей, не несущих нагрузку) не обеспечивает максимальную прочность ленты по основе и делает нерациональным использование сырья.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является тканый каркас конвейерной ленты на основе тканей ТЛК-300, ТЛК-400, ТЛК-500, ТЛК-600, выполненных полутораслойным двухлицевым переплетением основных и уточных нитей. Ткани образованы соединением всеми нитями утка двух одинаковых параллельно расположенных относительно друг друга слоев, имеющих переплетение полурепс основной. Соотношение разрывной нагрузки по утку и разрывной нагрузки по основе составляет 25 - 50%. Максимальная величина адгезии поверхности ткани к эластомерному покрытию равна 4,2 кгс/см [Патент РФ №2182609 по кл. D03D 15/00, 1/00, B65G 15/34, B60C 9/11, опубл. 20.05 2002 г.].
Ткани серии «ТЛК», обладая рядом положительных свойств, широко используются в качестве армирующего каркаса трех- и четырехпрокладочных конвейерных лент нового поколения, предназначенных для транспортировки горной массы, взамен ранее используемых однослойных тканей полотняного переплетения ТК-100, ТК-200, ТК-300. Однако они не могут быть использованы для армирования одно- и двухпрокладочных конвейерных лент из-за недостаточной прочности по утку, составляющей 25-50% при необходимости не менее 60%.
Раскрытие изобретения
Технической задачей изобретения является создание нового поколения армирующих тканей под эластомерное покрытие, обладающих всеми предъявляемыми к ним требованиями: высокой (не менее 4,5 кг/см) прочностью связи поверхности ткани с эластомерным материалом, минимальными (не более 4,5%) деформационными удлинениями в зоне рабочих нагрузок, высокой разрывной нагрузкой по утку, составляющей от 30 до 60% от разрывной нагрузки нитей основы.
Поставленная задача достигается тем, что ткань под эластомерное покрытие выполнена двухслойным двухлицевым переплетением основных и уточных нитей и образована соединением двух одинаковых параллельно расположенных один над другим слоев, соединенных воедино двумя уточными нитями раппорта, переходящими из слоя в слой. В каждом полном раппорте переплетения соединительные нити утка расположены взаимодействующими парами, которые, находясь в противофазе друг к другу, поочередно сверху вниз и снизу вверх огибают крайние нити основы раппорта каждого фонового слоя, группируя нити основы в пучки, образующие на обеих сторонах ткани отстоящие друг от друга одинаковые выпуклые рельефные продольные полосы. Шаг продольных полос определяется по уравнению:
t=50Ro/По,
а их количество, приходящееся на 10 см ширины по уравнению:
n=2По/Ro,
где t - шаг продольных полос, мм;
n - число полос на 10 см;
Ro - полный раппорт ткани по основе, равный 6 или 8;
По - число нитей основы на 10 см.
Для получения армирующей ткани с более высокими показателями разрывной нагрузки по основе каждая нить основы в 6- или 8-и ниточном раппорте переплетения должна быть повторена от 2 до 4 раз.
Для повышения разрывной нагрузки ткани по утку до 60% от разрывной нагрузки нитей основы между фоновыми слоями соединенных фоновых тканей в чередующемся порядке с соединительными нитями дополнительно располагаются две наполнительные нити утка, каждая из которых, будучи проложенной между слоями, образует с крайними нитями основы виртуальные элементы полотняного переплетения, наклонно расположенные к поверхности ткани, в виде ломаной цепной линии.
Указанные отличительные признаки являются существенными:
- конструкция армирующей ткани, в которой соединительные уточные нити группируют нити основы в пучки с образованием выпуклых продольных полос, придает ткани дополнительные адгезионные свойства за счет увеличения площади соприкосновения эластомера с ее поверхностью;
- использование в конструкции армирующей ткани длинных основных перекрытий, длиной от 3 до 7 нитей утка, обеспечивает ей снижение величины уработки основных нитей, что в конечном итоге приводит к снижению удлинения по основе в режиме рабочих нагрузок;
- введение в конструкцию армирующей ткани дополнительно двух наполнительных нитей утка, расположенных между слоями, позволяет увеличить плотноемкость ткани по утку и без технологического перенапряжения, не снижая плотности по основе, увеличить плотность по утку, и достичь повышения разрывной нагрузки по утку до 60% от разрывной нагрузки нитей основы.
На Фиг.1 и 2 приведены рисунки полных раппортов двух видов переплетений предлагаемой армирующей ткани, с совмещенными с ними схемами расположения нитей основы и утка в сечениях вдоль нитей утка.
На Фиг.3 и 4 приведены рисунки полных раппортов этих же переплетений предлагаемой армирующей ткани, дополнительно содержащих по две наполнительные нити утка и совмещенные с ними схемы расположения нитей основы и утка в сечениях вдоль нитей утка.
1
8
На Фиг.1…4 соединительные нити утка выделены утолщенными линиями, а наполнительные нити изображены прямыми линиями, при этом все уточные нити пронумерованы в порядке их чередования в соответствующих рисунках раппортов переплетений и пронумерованы в порядке их чередования в соответствующих рисунках раппортов переплетений и условно обозначены буквами с индексами У…У.
Предлагаемую двухслойную армирующую ткань изготавливают на челночных, микрочелночных или рапирных ткацких станках.
Промышленная применимость
Для подтверждения технического результата изобретения были изготовлены экспериментальные образцы двухслойных тканей предложенной конструкции.
Опытные образцы двухслойных армирующих тканей под эластомерное покрытие, соответствующие формуле изобретения, с положительным результатом испытаны на ОАО «Ярославрезинотехника» при изготовлении 2-х и 3-х прокладочных конвейерных лент. По результатам испытаний двухслойные армирующие ткани под эластомерное покрытие рекомендованы к промышленному применению. На указанные ткани составлены, согласованы и утверждены технические условия.
Основные технические характеристики тканей-аналогов и тканей-прототипов сведены в табл.1, 2, 3.
Сравнительный анализ данных таблиц 1 2, 3 показывает, что по основным показателям свойств заявляемые структуры тканей полностью соответствуют современным требованиям к аналогичным тканям нового поколения, а по показателю адгезии к эластомерным материалам, удлинению в диапазоне рабочих нагрузок и особенно по разрывной нагрузке по утку превосходят показатели аналогичных свойств тканей-аналогов и тканей-прототипов.
Таблица 1
Наименование параметров
Ткани-аналоги (по ГОСТ 19700-91)
Ткани-прототипы (по патенту РФ №2182609)
БКНЛ-
БКНЛ-
БКНЛ-
ТЛК-
ТЛК-
ТЛК-
65
100
150
300
400
500
Поверхностная плотность, г/м<sup>2</sup>
530±30
710±40
930±50
1000±50
1200±60
1300±70
Число нитей на 10 см
по основе
96±2
100±2
96±2
100±2
120±2
134±2
по утку
40±2
44±2
36±2
65±2
56±2
56±2
Разрывная нагрузка полоски ткани размером 50×200 мм, кгс, не менее
по основе
325
580
800
1500
2000
2500
по утку
140
280
330
500
650
650
Соотношение разрывной нагрузки по утку к разрывной нагрузке по основе, %
43
48
41
33,3
32,5
26,0
Удлинение при разрыве полоски ткани размером 50×200 мм, %, не более
по основе
26
30
32
26
27
28
по утку
15
16
20
24
24
24
Удлинение полоски ткани размером 50×200 мм по основе при нагрузке, равной 10% от разрывной, %, не более
8
9
9
4,0
5,0
4,0
нить полиэфирная (лавсановая)
нить полиэфирная (лавсановая)
Сырьевой состав и номинальная (результирующая)линейная плотность нитей
основы
111
1222
333
675
675
675
текс
текс
текс
текс
текс
текс
+пряжа хлопчатобумажная
252
200
250
текс
текс
текс
утка
нить полиэфирная (лавсановая)
нить полиамидная (капроновая)
111
1222
333
374
468
468
текс
текс
текс
текс
текс
текс
+пряжа хлопчатобумажная
252
200
250
текс
текс
текс
Линейная усадка ткани в сухом состоянии при температуре 150°С и выдержке 30 мин, %, не более
по основе
17
12
6
12
7
6
по утку
13
10
3
10
3
3
Отношение заполнений по основе и утку, %
2,4
2,27
2,67
2,42
2,32
2,59
Вид переплетения
полотняное
1,5-слойное
Адгезия поверхности ткани к резине, кгс/см, не менее
4,8
4,7
4,9
4,3
4,2
4,4
Сокращенные обозначения тканей:
БКНЛ - бельтинг из комбинированных нитей с лавсаном;
ТЛК - ткань лавсано-капроновая;
65, 100, 150, 300, 400, 500 - разрывная нагрузка по основе в кгс, приходящаяся на 1 см ширины ткани.
Таблица 2
Наименование парамехрив
Заявляемые двухслойные комбинированные ткани
БКНЛ-2
БКНЛ-2
БКНЛ-2
БКНЛ-2
БКНЛ-2
БКНЛ-2
-
-
-
-
-
-
130/40
130/80
200/60
200/120
300/90
300/180
Поверхностная плотность, г/м<sup>2</sup>
600±30
730±35
920±40
1120±30
1370±70
1680±80
Число нитей
по основе
96±2
100±2
96±2
100±2
120±2
134±2
на 10 см
по утку
40±2
44±2
36±2
65±2
56±2
56±2
Разрывная нагрузка полоски ткани размером 50×200 мм, кгс, не менее
по основе
650
650
1000
1000
1500
1500
по утку
200
400
300
600
450
900
Соотношение разрывной нагрузки по утку к разрывной нагрузке по основе, %, не менее
30
60
30
60
30
60
Удлинение при разрыве полоски ткани размером 50×200 мм, %, не более
по основе
26
25
28
26
29
27
по утку
15
16
16
18
17
19
Удлинение полоски ткани размером 50×200 мм по основе при нагрузке, равной 10% от разрывной, %, не более
8
7
9
8
9
8
нить полиэфирная (лавсановая)
Сырьевой состав и номинальная (результирующая) линейная плотность нитей
основы
220
220
330
330
440
440
текс
текс
текс
текс
текс
текс
+пряжа хлопчатобумажная
168
168
252
252
252
252
текс
текс
текс
текс
текс
текс
утка
нить полиэфирная (лавсановая)
220
220
330
330
440
440
текс
текс
текс
текс
текс
текс
+пряжа хлопчатобумажная
168
168
252
252
252
252
текс
текс
текс
текс
текс
текс
Линейная усадка ткани в сухом состоянии при температуре 150°С и выдержке 30 мин, %, не более
по основе
12
11
12
11
12
11
по утку
10
11
10
11
10
11
Отношение заполнений по основе и утку, %
2,4
2,27
2,67
1,58
2,14
2,39
Вид переплетения
2-слойное
2-слойное
2-слойное
Адгезия поверхности ткани к резине, кгс/см
4,7
4,6
4,8
4,9
5,0
5,1
Сокращенные обозначения тканей:
БКНЛ - 2 - бельтинг из комбинированных нитей с лавсаном двухслойный;
130/40, 130/80, 200/60, 200/120, 300/90, 300/180 - номинальная разрывная нагрузка по основе/по утку в кгс, приходящаяся на 1 см ширины ткани.
Таблица 3
Наименование параметров
Заявляемые двухслойные ткани их синтетических нитей, марок
ТЛК-2
ТЛК-2
ТЛК-2
ТЛК-2
ТЛК-2
ТЛК-2
-
-
-
-
-
-
300/90
300/180
400/120
400/240
500/150
500/300
Поверхностная плотность, г/м<sup>2</sup>
790±40
970±45
1050±50
1280±60
1300±65
1600±80
Число нитей на 10 см
по основе
84±2
84±2
112±2
112±2
140±2
140±2
по утку
45±2
90±2
56±2
92±2
58±2
115±2
Разрывная нагрузка полоски ткани размером 50×200 мм, кгс, не менее
по основе
1500
1500
2000
2000
2500
2500
по утку
500
900
650
1200
650
1500
Соотношение разрывной нагрузки по утку к разрывной нагрузке по основе, %, не менее
33
60
30
60
30
60,0
Удлинение при разрыве полоски ткани размером 50×200 мм, %, не более
по основе
26
25
27
26
28
26
по утку
24
25
44
25
24
25
Удлинение полоски ткани размером 50×200 мм по основе при нагрузке, равной 10% от разрывной, %, не более
4,0
3,9
4,2
4,0
4,5
4,3
Сырьевой состав и номинальная (результирующая) линейная плотность нитей
основыутка
Нить полиэфирная (лавсановая) малоусадочная адгезионная
675
675
675
675
1675
675
текс
текс
текс
текс
текс
текс
Нить полиамидная (капроновая)
374
374
374
468
468
468
текс
текс
текс
текс
текс
текс
Линейная усадка ткани в сухом состоянии при температуре 150°С и выдержке 30 мин, %, не более
по основе
6,4
6,0
6,3
6,0
6,3
6,0
по утку
8,0
8,2
8,0
8.4
8,0
8,2
Отношение заполнений по основе и утку, %
2,42
1,13
2,42
1,32
2,61
1,32
Вид переплетения
2-слойное
2-слойное
2-слойное
Адгезия поверхности ткани к резине, кгс/см, не менее
4,5
4,6
4,5
4,8
4,7
4,8
Сокращенные обозначения тканей:
ТЛК-2 - ткань лавсано-капроновая двухслойная;
300/90, 300/180, 400/120, 400/240, 500/150, 500/300 - разрывная нагрузка по основе/по утку в кгс, приходящаяся на 1 см ширины ткани.