ПОЛИЭФИРНАЯ КОРДНАЯ ТКАНЬ (20 ПДУ)

Полезная модель относится к текстильной промышленности и может быть использована для изготовления технической ткани, применяемой в производстве текстильных армирующих материалов, в частности каркаса радиальных шин легковых автомобилей.
Известно, что качество кордной ткани определяет эксплуатационные свойства автомобильной шины, в первую очередь, ее долговечность. При движении автомобиля шина и кордная ткань в ней находятся под негативным воздействием высоких температур, испытывая многократные деформации и ударные нагрузки, что требует разработки мер, направленных на повышение выносливости к многократным деформациям.
Известен текстильный корд, который выполнен из капронового текстильного материала и пропитан резорцин-формальдегидно-латексной смесью на основе полярных каучуков (авторское свидетельство SU 1481240, опубликовано 23.05.1989 г.).
Известное техническое решение направлено на увеличение адгезии капронового корда с резиной и основано на увеличении доли карбоксильных групп в латексе. Основным недостатком известного корда является высокая жесткость пропитанной ткани, обусловленная необходимостью увеличения концентрации резорцин-формальдегидной смолы, что, в свою очередь, приводит к дополнительным затратам на пропитку корда. Кроме того, использующийся для пропитки корда латекс бутадиеннитрильный карбоксилсодержащий сополимер является достаточно редким продуктом.
Известна ткань кордная, выполненная из полиэфирного модифицированного этилен-2,6-нафталатом (волоконно-оптической пудрой) волокна с содержанием карбоксильных групп 10 эквивалент/тонну и более, температурой плавления (275-310)°С, прочностью от 7,0 до 9,8 cN/дтекс (заявка на изобретение JP 2013204165 А, опубликована 07.10.2013 г.).
К недостаткам известной полиэфирной кордной ткани можно отнести сложность и высокую стоимость получения композитного волокна с использованием волоконно-оптической пудры, а также повышенные энергозатраты при пропитке ткани и вулканизации шин вследствие значительного повышения температуры плавления.
Известна также ткань кордная полиэфирная, равномерность свойств которой обеспечивается подготовкой аморфного полимера с показателями: 90 моль % - полиэтилентерефталат, концентрация карбоксильных групп от 20 до 30 экв/т, скорость формования от 2500 до 4000 м/мин (заявка на изобретение US 20140018513 А1, опубликована 16.01.2014 г.).
Недостатками известного корда является ориентированность на формование нитей высокой линейной плотности (выше 2000 денье) при невысоких скоростях, не учитывающих структуру нитей и влияние на адгезионные свойства, что приводит к снижению адгезионных свойств в процессе эксплуатации на высоких скоростях.
В качестве наиболее близкого технического решения заявляемой полезной модели выбрана полиэфирная кордная ткань для каркаса радиальных шин, изготовленная из нитей с концентрацией карбоксильных групп 20 экв/тн (ммоль/кг) и более, и пропитанная смесью эпоксидной смолы и диизоцианата, а также резорцин-формальдегидной латексно-аммиачной смесью. Для повышения устойчивости прочности связи корда с резиной при повышенных температурах в полимер добавляют термостабилизаторы - ионы меди, титана, а с целью увеличения термостойкости пропиточного состава в него добавляют хлорфенол (патент на изобретение US 9463669 В2, опубликовано 11.10.2016 г.).
Недостатком ближайшего аналога является большой показатель карбоксильных групп 20 экв/т и более, что приводит к снижению молекулярной массы полимера и, как следствие, к снижению прочностных характеристик ткани и шины (снижается срок эксплуатации и адгезия).
Заявленная полезная модель направлена на преодоление недостатков известных кордных тканей за счет улучшения структуры кордной ткани путем использования полиэфирных нитей с определенным содержанием карбоксильных групп.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается заявляемой полезной моделью, является создание ткани кордной полиэфирной для легковых шин, которая обладает улучшенными эксплуатационными характеристиками, в частности, повышена долгосрочная стойкость (долгосрочная выносливость шины) и снижен риск возникновения деформации боковины шины в виде грыжи, впадины.
Технический результат, получаемый при использовании заявляемой полезной модели, заключается в повышении адгезии между резиной и нитью даже после воздействия высокой температуры.
Технический результат достигается тем, что полиэфирная кордная ткань, содержащая в качестве основной нити полиэфирную нить, причем ткань выполнена пропитанной резорцин-формальдегидной латексно-аммиачной смесью на основе винилпиридинового латекса, согласно полезной модели полиэфирная нить содержит карбоксильные группы в количестве 10-19 ммоль/кг.
При этом согласно полезной модели полиэфирная нить может быть пропитана на стадии формования смесью эпоксидной смолы и диизоцианата.
При этом согласно полезной модели ткань может быть предварительно пропитана смесью эпоксидной смолы, диизоцианата.
При этом согласно полезной модели основная нить может быть выполнена из, по меньшей мере, двух стренг с линейной плотностью не менее 335 текс в структуре 167 текс×1×2.
При этом согласно полезной модели основные нити могут быть выполнены с окончательной круткой 300-340 кр/м.
При этом согласно полезной модели показатель прочность связи с резиной при нормальных условиях может быть не менее 170 Н/9,5 мм, а при температуре 120°С может быть не менее 160 Н/9,5 мм.
При этом согласно полезной модели коэффициент сохранения прочности связи с резиной при повышенных температурах может быть не менее 0,90.
Заявляемая полиэфирная кордная ткань может быть изготовлена следующим образом.
В качестве нитей технических полиэфирных для образования ткани может быть использована нить типа HMLS - высокопрочная, высокомодульная, неадгезионноактивная или адгезионноактивная. Технологический процесс производства нитей технических полиэфирных высокомодульных осуществляется непрерывно и включает следующие стадии: сначала осуществляют прием и хранение гранулята полиэтилентерефталата (далее - ПЭТФ), который затем подвергается кристаллизации и твердофазной дополиконденсации, после чего происходит плавление и экструзия ПЭТФ. На этих технологических операциях происходит формирование необходимой молекулярной массы полимера и количества молекулярных цепочек с концевыми карбоксильными группами путем регулирования температуры и времен пребывания в реакторе. На завершающей стадии выполняются операции формования, вытягивания и намотки технических высокомодульных полиэфирных нитей.
Молекула ПЭТФ имеет линейную структуру, поэтому по количеству концевых карбоксильных групп можно судить о длине молекулярной цепочки. Для изготовления заявленной полиэфирной кордной ткани используется полиэфирная нить, содержащая карбоксильные группы в количестве 10-19 ммоль/кг. В тоже время молекула ПЭТФ химически нейтральна, неактивна по отношению к латексной смеси, для придания адгезионных свойств требуется активация, в результате которой обеспечивается связь состава резорцин-формальдегидно-латексной смеси с ПЭТ и достижение желаемых показателей прочности связи. Однако процесс присоединения молекул латекса к молекулам ПЭТ происходит посредством химической связи, и карбоксильные группы обеспечивают дополнительные химические связи с латексом, что приводит к увеличению адгезионных свойств ткани пропитанной и повышению устойчивости связи в слоях шины корд - резина.
Затем комплексная полиэфирная нить проходит операцию кручения. Из готовых крученых нитей на ткацком станке формируется полотняным переплетением ткань, в основе которой нити крученые полиэфирные, а в утке, например, нить двухкомпонентная хлопкополиамидная.
После этого полиэфирная кордная ткань пропитывается в одну или две стадии в зависимости от способа нанесения эпоксидной смолы на нить.
Нить пропитывается эпоксидной смолой и диизоцианатом на стадии формования или в ткани смесью эпоксидной смолы, диизоцианата на линии пропитки предварительно перед пропиткой резорцин-формальдегидной латексно-аммиачной смесью на основе винилпиридинового латекса. Нити в ткани кордной покрываются эпоксидной пленкой, что обеспечивает необходимое для прочности связи с резиной нанесение пропиточного состава, не утяжеляющее тканое полотно высоким привесом.
На второй стадии ткань пропитывается резорцин-формальдегидной латексно-аммиачной смесью на основе винилпиридинового латекса. Резорцин-формальдегидная латексно-аммиачная смесь на основе винилпиридинового латекса представляет собой водный раствор, содержащий смесь резорцина и формалина с добавлением водного раствора синтетического латекса и аммиака для поддержания щелочной среды и предотвращения коагуляции латекса, с концентрацией по сухому остатку, например, от 20% до 22%.
После пропитки ткань обрезинивается и после раскроя и специальных операций (наложения гермослоя) направляется на сборку шины с последующей вулканизацией. После вулканизации готовый продукт автомобильная пневматическая шина направляется потребителю.
Заявляемая полиэфирная кордная ткань производится заявителем под маркой 20 ПДУ и характеризуется высокими показателями прочности связи с резиной, а также способностью сохранять адгезионные свойства при высоких температурах, возникающих во время высокоскоростной эксплуатации шины.
При эксплуатации в условиях постоянных и циклических нагружений в шине в результате трения увеличивается температура, снижающая прочность связи текстильного корда и резины, приводящая к деформациям боковины и преждевременному износу шин. Вследствие увеличения массовой доли карбоксильных групп, увеличивается способность к адгезии с резиной, повышается сцепляемость слоев корда и резины, увеличивая ходимость пневматической шины.
2
В одном из частных случаев осуществления полезной модели полиэфирную кордную ткань изготавливают полотняным переплетением с поверхностной плотностью 410 г/м из комплексных полиэфирных нитей с показателем массовой доли карбоксильных групп 15 ммоль/кг. При этом основная нить выполнена из двух стренг и имеет линейную плотность 380 текс, линейной плотностью исходной нити основы 167 текс в два сложения, при этом плотность ткани по основе составляет 105 нитей на 10 см, с окончательной круткой 323 кр/м.
Испытание образца полученной ткани показало, что прочность связи с резиной составляет 186 Н/9,5 мм при нормальных условиях, 167 Н/9,5 мм при температуре 120°С, коэффициент сохранения прочности связи с резиной при повышенных температурах 0,9.