КАПРОНОВАЯ КОРДНАЯ ТКАНЬ

Полезная модель относится к текстильной промышленности, в частности к производству капроновых кордных тканей, и может быть использована для производства текстильных армирующих материалов для изготовления каркаса радиальных и диагональных шин.
Из уровня техники известна кордная ткань, раскрытая в описании авторского свидетельства SU 675427 от 07.09.1991 (МПК D03D 1/00). Кордная ткань выполнена из синтетических кордных нитей и обладает повышенной изгибоустойчивостью и усталостной прочностью. Кордная ткань состоит из крученых синтетических нитей структуры 111 текс ×2×2 с равнозначными предварительной и окончательной крутками в пределах 250/250-320/320 кручений/м с коэффициентом крутки 165-210. При этом плотность ткани по основе составляет 80-90 нитей на 10 см, а по утку 25-35 нитей на 10 см. Прочность на разрыв не превышает значений 220-305 H, что недостаточно по современным требованиям.
Из патента RU 2317212, опубликованного 20.02.2008 (МПК B60C 9/04), известны покрышки пневматических легкогрузовых шин, содержащих в каркасе один или два слоя текстильного корда со структурой 144 текс ×1×2 или 188 (187) текс ×1×2 с числом кручений в пределах 300-380 или структуру 210 текс ×1×2 с числом кручений в пределах 260-360, имеющие разрывную нагрузку в диапазоне (210-300) H. (См. второй абзац описания к указанному патенту RU 2317212).
Недостатком известных конструкций покрышки являются большое число слоев каркаса, необходимое для обеспечения требуемых запасов прочности. Это приводит к существенному повышению толщины каркаса, значительному усложнению конструкции борта, включая необходимость использования двух и более колец в одном борте. Изготовление таких шин имеет значительную трудоемкость, энергоемкость и недостаточную долговечность в эксплуатации.
Из упомянутого выше патента RU 2317212, опубликованного 20.02.2008 (МПК B60C 9/04) известно применение в покрышках кордной ткани, выполненной с использованием нити текстильного корда, имеющих структуру 144 текс ×1×3, или 188 (187) текс ×1×3, или 188 (187) текс ×2×2, или 210 текс ×1×3, или 210 текс ×2×2, или 280 текс ×1×3 с числом кручений в пределах 180-240 на погонный метр. Недостатком указанной ткани является относительно большая толщина. Толщина кордной нити для данной ткани составляет 0,92 мм. Изготовленная из нее покрышка удовлетворительной прочности имеет повышенный вес.
1
1
Известны капроновые кордные ткани следующих марок: 12 КНТС (В обозначении марки ткани, например 232 КНТС, первые две цифры обозначают уровень прочности нити; третья цифра - различие по плотности основы и утка ткани; буква К - капроновая ткань; буква Т - термообработанная ткань; буква С - ткань из стабилизированных капроновых кордных нитей, буква Н - кордную ткань, полученную из капроновой нити без водной обработки.), 122 КНТС, 123 КНТС, 23 КНТС, 232 КНТС, 25 КНТС, 252 КНТС, 26 КНТС, 262 КНТС, 28 КНТС, 282 КНТС, имеющих структуру 93,3 текс ×1×2 или 187 текс ×1×2. Указанные ткани изготовлены в соответствии с ГОСТ 24221-94 «Ткань кордная капроновая. Технические условия». Этот стандарт распространяется на капроновую кордную ткань, вырабатываемую по основе из стабилизированных кордных нитей, по утку - из хлопчатобумажной пряжи, предназначенную для армирования покрышек пневматических шин. Разрывная прочность материала корда составляет 125-280 Н, что недостаточно по современному уровню требований к свойствам кордной ткани для изготовления каркаса радиальных и диагональных шин.
2
2
Известны капроновые кордные ткани марок 35КНТС-Д, 352КНТС-Д разработки ОАО «Сибур-Волжский», изготавливающиеся по ТУ 6-13-53578992-71-2006, и капроновые кордные ткани марок 35КНТС-Т, 352КНТС-Т разработки ОАО ”Химволокно Амтел-Кузбасс”, изготавливающиеся по ТУ 6-13-55626399-16-2002. Упомянутые ткани изготавливаются из крученых капроновых нитей основы со структурой 155 текс ×1×3 (нить, состоящая из 3-х стренг, каждая линейной плотности 155 текс) с крутками в пределах 220-250 кручений/м - первая крутка и 205-235 кручений/м вторая крутка с направлением крутки ZZZS. Поверхностная плотность тканей марок 35КНТС-Д, 35КНТС-Т составляет 450-490 г/м при числе нитей по основе 86 на 10 см, а по утку 8 нитей на 10 см. Поверхностная плотность тканей марок 352КНТС-Д, 352КНТС-Т составляет 370-400 г/м при числе нитей по основе 75 на 10 см, по утку 8 нитей на 10 см. В указанных тканях разрывная нагрузка кордных нитей по нижнему пределу составляет 188Н.
В качестве утка в этих марках тканей применяется нить двухкомпонентная, имеющая удлинение не менее 200% линейной плотностью (26-30) текс, состоящая из нити полиамидной с линейной плотностью 13,6 текс и пряжи хлопчатобумажной с линейной плотностью 15,4 текс. Также в качестве утка применяют хлопчатобумажную пряжу с линейной плотностью 25 текс.
Информация по ткани марок 35КНТС-Д, 352КНТС-Д размещена на сайте: http://www.kurskvolokno.ru/production/iti-tehnicheskie/nit-poliamidnaya-tehnicheskaya-visokoprochnaya-vityanutaya.html
Капроновая кордная ткань марки 35/352 КНТС-Д разработки ОАО «Сибур-Волжский» выбрана в качестве прототипа.
Недостатком обозначенных выше капроновых кордных тканей является большая поверхностная плотность, что приводит к существенному повышению толщины каркаса шины, а следовательно, влечет за собой увеличение ее габаритных размеров и веса, также к увеличенному расходу пропиточного состава, недостаточной адгезии пропитанной ткани к резине шины. Одновременно отмечается большой процент отходов при вытяжке нити до прочности по разрывной нагрузке не менее 188 Н и при кручении нити основы. Например для нити 155 текс ×1×3 отходы составляют до 5,5%.
Задачей заявляемого технического решения является повышение технологичности производства капроновой кордной ткани и процесса ее обработки, не ухудшив при этом основные физико-механические показатели ткани.
Техническим результатом полезной модели является уменьшение поверхностной плотности капроновой кордной ткани и снижение материалоемкости ее изготовления (за счет снижения расхода кордных нитей) при сохранении уровня физико-механических свойств.
Снижение расхода кордных нитей достигается как счет снижения линейной плотности кордной нити, так и за счет сокращения отходов при кручении нити основы до 2,0%. Дополнительно сокращение отходов кордной нити достигается благодаря использованию нитей с разрывной нагрузкой по нижнему пределу 184 Н в замен нитей по прототипу с разрывной нагрузкой по нижнему пределу 188 Н. Поскольку при получении кордных нитей с разрывной нагрузкой по нижнему пределу 184 снижается показатель их вытяжки, следовательно, снижается и показатель обрывности нитей. Таким образом, существенно снижаются отходы, вызванные обрывностью нити, без потери прочности готовой ткани.
На этапе изготовления каркаса радиальных и диагональных шин технический результат от использования заявленной ткани проявляется в повышении работоспособности и запаса прочности шин при уменьшении нормы расхода пропиточного состава на их изготовление.
2
Для решения поставленной задачи предложена капроновая кордная ткань для каркаса радиальных или диагональных пневматических шин, полученная полотняным переплетением с использованием по основе капроновых крученых кордных нитей. В качестве нитей основы выбраны нити с разрывной нагрузкой по нижнему пределу 184 Н, при этом кордные нити выполнены из двух стренг с линейной плотностью в интервале (213-227) текс ×1×2 с крутками в пределах 300-340 кручений/м при первом кручении и 280-320 кручений/м при втором кручении с направлением крутки ZZS и с получением поверхностной плотности ткани от 350 до 440 г/м.
При получении кордной ткани ее подвергают пропитке и термообработке, а в качестве нитей основы используют стабилизированные капроновые крученые кордные нити.
2
Заявленная кордная ткань может быть изготовлена в двух основных вариантах. По первому варианту изготавливают более плотную ткань с количеством нитей по основе 85-87 нитей на 10 см ткани, а по утку - с количеством 7-9 нитей на 10 см ткани с получением поверхностной плотности 400-440 г/м.
2
По второму варианту изготавливают менее плотную ткань с количеством нитей по основе 74-76 нитей на 10 см ткани, а по утку - с количеством нитей 9-11 на 10 см ткани с получением поверхностной плотности 350-390 г/м.
По утку кордную ткань изготавливают из хлопчатобумажной пряжи с линейной плотностью 25 текс. Также уток может быть выполнен из двухкомпонентной комбинированной нити, имеющей удлинение не менее 200% при линейной плотности 26-30 текс, состоящей из нити полиамидной с линейной плотностью 13,6 текс и пряжи хлопчатобумажной с линейной плотностью 15,4 текс, предназначенной для ткацкого производства.
Толщина заявленной капроновой кордной ткани составляет 0,67-0,73 мм, а ширина ткани 146-150 см.
По первому варианту изготовления разрывная нагрузка заявленной капроновой кордной ткани составляет не менее 342,0 Н, а удлинение при разрыве - 23,5%.
По второму варианту изготовления разрывная нагрузка заявленной капроновой кордной ткани составляет не менее 333,0 Н, а удлинение при разрыве 28,5%.
Массовая доля замасливателя в кордной ткани составляет не более 1,2 мас. %.
Линейная усадка полученной кордной ткани составляет 9,8-10,5%).
Значительным преимуществом заявленной кордной ткани является однородность и равномерность ее структуры в сочетании с высокой уплотненностью, что позволило использовать более тонкие кордные нити и уменьшить толщину каркаса покрышки автомобильной шины при увеличении показателей прочности. В результате, при уменьшении толщины каркаса шины из капронового корда снижен расход резины и масса покрышки.
Для повышения физико-механческих свойств полученную кордную ткань подвергают пропитке полимерной композицией, например, на основе смеси резорцин-формальдегидного и аммиачно-латексного компонентов.
При этом на этапе изготовления каркаса радиальных и диагональных шин при использовании заявленной кордной ткани обнаружено повышение прочности связи пропитанных кордных нитей с резиной, которая составляет не менее 80,0 Н.
Использование для изготовления шин заявленной капроновой кордной ткани позволяет снизить нормы расхода пропиточного состава на их изготовление при повышении работоспособности и запаса прочности шин.
2
Использование в заявленной ткани по основе вместо крученой капроновой нити, состоящей из 3-х стренг с крутками в пределах 220-250 кручений/м при первом кручении и 205-235 кручений/м при втором кручении с направлением круток ZZZS нити крученой капроновой, состоящей из 2-х стренг с крутками в пределах 300-400 кручений/м при первом кручении и 280-320 кручений/м при втором кручении с направлением круток ZZS позволило получить капроновые кордные ткани с уменьшенными до 350-440 г/м показателями поверхностной плотности. При этом при достигнутом снижении материалоемкости изготовления продукции физико-механические свойства предложенной новой капроновой кордной ткани были не хуже, чем у известных марок ткани.
Пример.
Изготовлена капроновая кордная ткань для каркаса пневматических радиальных и диагональных шин, полученная полотняным переплетением, состоящая из капроновых крученых нитей структуры 220 текс ×1×2 (нить, состоящая из двух стренг, каждая линейной плотности 220 текс) с крутками в пределах 300-340 кручений /метр при первом кручении и 280-320 кручений /метр при втором кручении. Направление крутки ZZS.
2
2
Были изготовлены опытные партии капроновых кордных тканей в двух вариантах. Для первого варианта число нитей на 10 см по основе составило 86, по утку - 8, поверхностная плотность 400 г/м, а для второго варианта число нитей на 10 см по основе составило 75 нитей, по утку - 10 нитей, поверхностная плотность - 370 г/м.
Затем были проведены стендовые испытания покрышек из капроновой кордной ткани по каждому варианту.
Результаты сравнительных испытаний с определением физико-механических показателей ткани прототипа 35/325 КНТС-Д и заявленной суровой капроновой кордной ткани, изготовленной в двух вариантах приведены в таблице 1.
Затем с использованием заявленной ткани по вариантам 1 и 2 были изготовлены две партии опытных диагональных покрышек 500/70-508 модели ИД-П284 НС 16.
Результаты лабораторно-стендовых испытаний указанных партий опытных диагональных покрышек 500/70-508 модели ИД-П284 НС 16 приведены в таблицах 2, 3, 4.
Результаты сравнительных испытаний наглядно показывают, что при полученном снижении плотности капроновой кордной ткани сохранен уровень ее физико-механических свойств. А на этапе изготовления каркаса радиальных и диагональных шин получено повышение работоспособности и запаса прочности шин при уменьшении нормы расхода пропиточного состава на их изготовление.
Таблица 1
Наименование показателя
Норма по НТД
прототип 35 КНТС-Д
Прототип 352 КНТС-Д
Заявленная ткань Вариант 1
Заявленная ткань Вариант 2
1
Разрывная нагрузка, Н, не менее
333
338,4
339,4
342
342
2
Удлинение при 20Н (2,0 кгс), %
1,5-4,5
2,6
2,6
2,2
2,5
3
Удлинение при 39Н (4,0 кгс), %
4-8
5,6
5,6
6,1
6,2
4
Удлинение при разрыве, %
23,5-28,5
25,1
25,2
27,6
27,3
5
Линейная усадка, %
5,5-8,5
9,7
9,5
9,8
9,8
Таблица 2
Результаты стендовых испытаний диагональных покрышек, изготовленных с использованием заявленной кордной ткани в структуре 220 тек ×1×2.
Методика испытаний
Результаты испытаний
Причина выхода шин
Норма
Фактический результат
1
Определение максимально допустимой скорости, 1Д-2008, км/ч
Vmax - 80
80
Дефектов нет
2
Правила ЕЭК ООН №54,
47+2,1
Дефектов нет
Продолжительность час
47
Разнашиваемость,%
минус 3,5-13,5
3
Общая работоспособность 5-2006АМ, км, не менее
3500
6732
Дефектов нет
4
4. Определение запаса прочности по внутреннему давлению, разрушающее давление, 2-2006, кгс/см<sup>2</sup>, не менее
21
38,68
Разрыв бортового кольца
5
Определение энергии разрушения методом продавливания посредством определения разрушающей нагрузки 2-66, Н, не менее
33320
56670
-
Таблица 3
Результаты физико-механических испытаний диагональных покрышек, изготовленных с использованием заявленной кордной ткани в структуре 220 текс ×1×2.
Показатель
Прочность на разрыв
Норма, кН/м
Фактические данные, кН/м
1
Протектор-брекер
8,8
12,8
2
Брекер-брекер
7,8
11,0
3
Брекер-каркас
7,8
11,6
4
Боковинагкаркас
5,9
6,0
В слоях каркаса:
5
1-2
6,9
8,1
6
2-3
6,9
9,2
7
3-4
6,9
9,5
8
4-5
6,9
12,0
9
5-6
6,9
10,6
10
6-7
6,9
14,6
11
7-8
6,9
14,0
Таблица 4
Результаты замеров габаритов шин 500/70-508 модели ИД-П284 НС 16 с применением заявленной кордной ткани в структуре 220 текс ×1×2.
Наименование показателей
Норма
Фактические значения показателей
1
Наружный диаметр, мм
1185±18
1184
2
Ширина профиля, мм
не более 489
466
3
Статистический радиус, мм
548±10
548
4
Масса шины, кг
не более 125
106,075
5
Масса покрышки, кг
87,5±3,0
88,650