RU1799404C - Корд - Google Patents

Abstract

Использование: при производстве, например , шин. Сущность изобретени : корд состоит из волокна сердцевины, выполненного из полимерных нитей и множества крученых нитей, расположенных на одинаковом рассто нии вокруг волокна сердцевины дл  образовани  оболочки. Волокно сердцевины выполнено из полимерных нитей с круткой от 5Z до 5S. Кажда  из крученых нитей выполнена в виде множества нитей из арамида с модулем более 200 г на денье, Соотношение радиуса нити волокна сердцевины к радиусу нити в крученой нити оболочки выражено следующим уравнением: г .Mtg (90- -C)j 125%,. 180

Description

Изобретение относитс  к высокопрочному корду и может быть использовано, например , при производстве шин.

Целью изобретени   вл етс  улучшение качества за счет повышени  прочности корда.

Это достигаетс  тем. что в корде, состо щем из волокна сердцевины, выполненного из полимерных нитей и множества крученых нитей, расположенных на одинаковом рассто нии вокруг волокна сердцевины дл  образовани  оболочки, согласно; изобретению, волокно сердцевины выполнено из полимерных нитей с круткой от 5Z до 5S, а кажда  из крученых нитей выполнена в виде множества нитей из арамида с модулем более 200 г на денье при следующем соотношении радиуса нити волокна

сердцевины к радиусу нити в крученой нити оболочки:

г сердцевины

((n-))12 125%

г сердцевины R tg (90180

п )П125% т

где

г- радиус нити сердцевины, R - радиус нити в крученой нити оболочки, п- число крученых нитей в корде.

В качестве арамидных волокон корд содержит параарамидные волокна, которыми  вл ютс  волокна поли(пара-фениленте- рефталамида).

Согласно изобретению к орд содержит сердцевину и от трех до дев ти или более слоевых нитей.

VJ

чэ о

§

.N

OJ

На фиг. 1 и 2 даны изображени  дл  определени  пределов дл  нитей сердцевины согласно изобретению.

На фиг. 1 представлено упрощенное изображение корда стрем  сло ми, составленными из слоев 1, 2 и 3. имеющих радиус R. Слои, когда они наход тс  в соприкосновении друг с другом, образуют центральное пространство 4 в основном треугольной формы с криволинейными сторонами. Кроме того, когда слои наход тс  в соприкосновении друг с другом, точки соприкосновени  нити с нитью очерчивают круг 5 с радиусом г. Поэтому дл  корда, имеющего три сло  с радиусом R, установлено, что минимальный радиус нити сердцевины (гмин) должен представл ть собой радиус, который определ ет круг с площадью, равной центральному пространству 4, и определенно, что максималь- ный радиус нити сердцевины (гмакс) представл ет собой более сложную функцию количества и радиуса налагаемых нитей (R); оба радиуса регулируютс  с учетом смещени  и миграции филаментарных нитей .

Дл  определени  взаимосв зи между радиусом сло  ;и минимальным радиусом сердцевины на рис. 1, принимаетс , что угол DBC составл ет тридцать градусов, и что DBC представл ет собой правильной треугольник .

Площадь треугольника DBC составл ет 1 /2 (DB) (CD), при этом (DB) равно R, a (CD) равно (DB)tan 9. Площадь сектора DBE составл ет (30/360) jr(R). Часть DEC в центральном пространстве представл ет собой площадь треугольника DBC минус площадь сектора DBC:

Claims (3)

1(1 /2) (R) (R) (tan 30)Н(30/360)тг (R)2

R2{(1/2)(tan30Ml/22M

Площадь всего центрального пространства составл ет шесть вышеупом нутых частей DBC и такова;

30- /2 - R2(0,1613), причем радиус круга дл  этой площади таков: ,

гмин V0.1613 (0,2266). л

Дл  определени  взаимосв зи между радиусом сло  и максимальным радиусом сердцевины полагаем, что длина CD равна г. Tan в CD/DB r/R, Реша  в отношении г, получаем следующее .-взаимоотношение дл  круга, который соедин ет точки контакта между примыкающими налагаемыми нит ми:

гмакс R (tan 6) R(0,577).

Дл  более общего применени  на рисунке 2 представлено упрощенное изобра0

5

0

5

жение корда, составленного из п налагаемых нитей, кажда  из которых имеет радиус R. Слои, когда они наход тс  в соприкосновении друг с другом, оставл ют центральное пространство 9. Кроме того, когда слои наход тс  в соприкосновении друг с другом, точки контакта нити с нитью определ ют круг с радиусом г.; Минимальный радиус сердцевины представл ет собой откорректированный радиус круга, имеющего площадь с размером центрального пространства 9, а максимальный радиус сердцевины представл ет собой откорректированный радиус г круга , образуемого точками контакта нити с нитью.

Дл  определени  минимального радиуса сердцевины в корде из п слоев, площадь треугольника D ВС определ етс  следующим образом:

ADBC (1 /2) (DB) (CD) (1 /2)R) (Rtan 65 1 /2 R2tan (90 - M) # tan (90 Ж)

где

n

-a a 180/n Площадь сектора DBE составл ет:

ADBE VR2

Ал- V360

30

1ЙЙГ т

х&

Площадь всего центрального пространства дл  корда из слоев составл ет: An 2n(ADBC-ADBE )

R2

180

п-2

р (90 --Ј«) -п# (f-П

при этом радиус такого круга с этой площадью составл ет

r Ап/л г

V ,п-2) . - л:13 п Т

Радиус круга, образуемого точками соприкосновени  нити с нитью дл  корда из п слоев составл ет:

г - R (tan 65 R tan (90- )j, и 180

r (90 )Поэтому общие соотношени  размеров сердцевины таковы: гсерд

(9o-M-() :

гсерд (90- ) 125%, где r - радиус нити сердцевины;

R- радиус налагаемой нити сло ;

п - количество налагаемых нитей в кор- де

125% - регулирование на смещение и миграцию отдельных филаментарных нитей ..

Из приведенного анализа видно, что пределы допустимых размеров сердцевины могут быть легко вычислены, использу  размер , сорт и количество налагаемых нитей и сорт нити сердцевины.

Дл  определени  соотношений площадей поперечного сечени  различных нитей должно быть известно денье нитей, а также плотность полимерного материала, из которого изготовлены нити.

Нить из поли(парафенилентерефтала- мида) с 3000 денье имеет радиус пор дка 0,325 мм (12,8 мил), а площадь ее поперечного сечени  составл ет пор дка 0,332 мм2 (515мил2).

При использовании корда из трех слоев, выполненных из таких нитей в качестве примера , при вычислени х можно полагать,

rCepA R(0,226)-(125%)

R (0.283) 0,0920 мм

Гсерд R (0,577) (125%) R (0,722)

0,234мм

Основыва сь на том. что нить с 3000 денье, выполненна  из поли(парафенилен- терефталамида), имеет радиус пор дка 0,325 мм и площадь поперечного сечени  пор дка 0,332 мм , могут быть определены нижеследующие характеристики дл  разнообразных нитей сердцевины, изготовленных из различных материалов (см. табл. 1).

Использу .уравнени  дл  радиуса сердцевины , а также относ щиес  к площади денье дл  указанных выше материалов, могут быть определены следующие радиусы и денье сердцевины дл  корда, имеющего три сло  из поли(парафенилентерефталамида) с 3000 денье (см. табл. 2).

. Денье нити определ етс  взвешиванием известного отрезка нити. Денье определ етс  как вес в граммах 9000 метров нити. Умножение денье на 1,111 дает линейную плотность нити в децитёксах.

Свойства в отношении раст жени .

Прочностью на разрыв называетс  напр жение разрушени , деленное на линейную плотность. Модулем называетс  наклон кривой начальное напр жение/деформаци , преобразованный в те же единицы, что и прочность на разрыв. Удлинение представл ет собой процентное увеличение длины при разрушении. Как прочность на разрыв, так и модуль вначале вычисл ютс  в г/денье, которые при умножении на 0,8826 преобразуютс  в единицы dH/текс.

Каждое указанное измерение представл ет собой среднюю величину дл  дес ти разрушений. Нити, испытанные на раст жение , измер ютс  при температуре 24°С и 5 относительной влажности 55% после нахождени  в испытуемых услови х минимально в течение 14 часов. Перёд испытани ми кажда  нить скручиваетс  с коэффициентом кручени  1,1. Коэффициент

0 кручени  (ТМ) приводит в соответствие кручение на единицу длины с линейной плотностью нити, предназначенной дл  кручени . Он вычисл етс ., исход  из следующего: ТМ (Денье)12 (об/д)/73, где об/д

5 обороты/дюйм.

ТМ (децитекс)1/2 (об/см)/30,3, где об/см обороты/сантиметр.

Каждый крученый образец имеет испытуемую длину пор дка 25,4 см и удлин етс 

0 на 50% за минуту (основыва сь на первоначальной нераст нутой длине), использу  обычное устройство дл  записи напр жений/деформаций .

Испытание на изгиб (дискова  уста5 лость.

Основным средством дл  определени  сохраненной прочности использованных кордов  вл етс  испытание, описанное в Стандартах ASTM, касающихс  испытаний

0- на сопротивление усталости. Сопротивлением усталости можно считать способность корда сопротивл тьс  разрушению, когда он подвергаетс  повтор ющимс  циклам воздействующего на него напр жени , на5 пример, сжати .

Дл  проведени  испытаний на сопротивление усталости нити, подвергаемые испытани м , скручиваютс  и окунаютс , а полученное окунанием покрытие вулкани0 зируетс . Затем корды с покрытием посредством окунани  вулканизируютс  в резине и подвергаютс  дисковым испытани м на усталость, как описано в ASTM, часть 24, Приложение, страница 177 (1966).

5 При испытани х корд.заделанный в резину , подвергаетс  циклическому раст жению и/или сжатию, с тем Чтобы измерить воздействие усталости на свойства корда. Дисковое устройство дл  испытаний на

0 усталость представл ет собой инструмент, разработанный и запатентованный (патент США № 25 95069) В.Ф.Гудрич Компании. Он содержит два противосто щих диска, которые вращаютс  вокруг осей, идущих друг к

5 другу под небольшим углом, так что образец , установленный на дисках и между ними , с каждым концом корда, фактически перпендикул рным одной из поверхностей диска, будет измен тьс  по длине, когда диски вращаютс  на своих ос х с одной и той

же угловой скоростью. На результаты этих испытаний вли ют модуль используемого резинового сырь , промежуток и угол между дисками испытательной машины и количество кордов в резиновом блоке дл  каждого образца при проводимых в этом случае испытани х имеетс  один отрезок корда на блок, причем он подвергаетс  только сжатию . ......

Нити, предназначенные дл  испытаний, помещаютс  на скручиваемую машину и скручиваютс  в одном направлении, обычно дл  получени  Z кручени . Крученые нити совместно скручиваютс  в противоположном направлении дл  получени  законченного корда. Затем полученный корд окунаетс  в ванну с субпокрытием и субпокрытие вулканизируетс  в течение 1 минуты при 243°С. Корды с субпокрытием окунаютс  в ванну с композицией дл  верхнего покрыти  и это верхнее покрытие вулканизируетс  в течение 1 мин при 232°С. Хот  субпокрыти  и верхние покрыти , обеспечивающие хорошее прилипание к резине , хорошо известны, и может быть использован любой вид материалов субпокрытий и верхних покрытий, который обеспечивает эффективное прилипание к резине или какому-либо еще св зующему материалу, который будет использоватьс  с кордом, используемые здесь материалы таковы: дл  субпокрыти  используетс  состав, обозначенный ИПД-31 в Таблице П Технических симпозиумов, Акрон Раббер Груп , Инк, 1977-1978, страница 111, В этом составе может быть использовано 0,37 части NaCOa дп  замещени  0,28 части NaOH. Дл  верхнего покрыти  может быть использован состав, обозначенный ПФР-1 в Таблице IV вышеупом нутых Технических симпозиумов с добавлением 11,92 частей воска, обозначенного Хевимул-М-111Б (45%) твердых веществ (продаётс  Хевитек Корп, Фолл Ривер, Миннесота, США) дл  обеспечени  дополнительного прилипаний. Воск может быть добавлен вместе с Блэк Дис- першн и после стадии старени , причем количество воды в составе уменьшаетс  за счет количества воды, добавл емого с восковой дисперсией.

Корды с верхним покрытием вулканизируютс  в нижеследующей резиновой композиции .

Резиновое сырье, используемое здесь, состоит из следующих компонентов:

Натуральна  резина (РСС1) (весовых частей)80

СБР 1500 (стиролбута диенова  резина)20 . Ns 351 сажа 35

0

Парафлакс х4 Стеаринова  кислота 2 Окись цинка 5 НОБС Специальный 1,25 Дифенова  смола 8318ХХХ 2,0 Агеритова  смола хххх 1,0 Кристекс, 20% нерастворима  в масле резина 3,1

153,35

х - насыщенный полимеризованный нефт ной углеводород (С,П.Холл компани). хх - оксидиэтиленбензотиазол-2 суль5 фенамид (Америкен Цизнемид Ко)

ххх-октилфенолформальдегид (Саммит Кемикл Ко)

хххх - полимеризованный триметилди- гидрохинолин (Р.Т.Вандербилт Ко, Инк).

0 Это резиновое сырье, когда оно калзи- дировано до толщины 0,075 дюйма (1,9 мм) и вулканизировано при 160°С за 20 мин, - должно демонстрировать 300% модуль при 1250-1550 пси (8,62-10,69 МПа).

5 Каждый образец дл  испытаний имеет два сло  резинового сырь  с очертани ми, несколько большими, чем те, которые нужны дл  заполнени  вулканизирующей формы испытательного устройства, с одним

0 кордом, расположенным между ними по длине. Форма имеет такие очертани , чтобы создать описанные ниже образцы. Избыток сырь  в течение вулканизации вытекает из отверстий дл  направлени  нитей по кон5 цам формы, при этом корды остаютс  пр мыми и не подвергаютс  сжатию. Длина каждого образца, установленного между дисками , составл ет 1,0 дюйм (25,4 мм), одна- кОцКаждый из них должен быть образован и

0 отформован с соответствующими концевыми удлинени ми, чтобы подходить дл  уста- новочных устройств используемого испытательного устройства. В течение вулканизации на кордовой петле подвешивает5 с  груз в 100 г. Резиновое сырье вулканизируетс  при 150 ± 2°С в течение 40 мин. Перед тем как раст гивающие грузы снимаютс , вулканизируема  резина охлаждаетс  и образцы перед их испытани ми в

0 течение 8 часов хран тс  в услови х осу- шенного воздуха. Испытуемые образцы, во , всех их част х подвергаемые, усталости, с имеют ширину OJ5 Дюйма (1,27 см) и толщину 0,438 дюйма (11,11 мм).

5 Нити, как только они вулканизируютс  в резиновых блоках, в качестве испытуемых образцов устанавливаютс  на периферию дисков в дисковом приборе или испытаний на усталость, например, в указанной выше дисковой машине В.Ф.Гудрич, предназначенной дл  испытаний на усталость, продаваемой фирмой Ферри Мэшин Ко, Кент, Огайо.

Обычно диски одновременно вмещают несколько образцов. Каждый образец точно устанавливаетс  между дисками, при этом диски отсто т друг от друга точно на один дюйм (их максимальное отделение). Диски предварительно регулируютс  таким образом , что в течение испытаний максимально имеет место 15% сжатие минимальное рассто ние между дисками составл ет 0,850 дюймов (21,59 мм). Атмосфера, в которой проход т испытани , находитс  при температуре 75° F(24°C). Испытани  выполн ютс  в течение б часов со скоростью 2700± 30 об/мин. Образцы перед тем как они могут быть охлаждены, удал ютс  с дисков в месте отделени  на рассто нии в 1,000 дюйм (25,4 мм). Каждый из них замачиваетс  в тетрахлорэтилене при 70°С в течение 16 часов . Через несколько минут после удалени  из этой ванны, чтобы обеспечить возможность стекани  избыточного растворител , каждый корд тщательно выт гиваетс  из раздутой резины, Разрывные усили  измер ютс  после выдерживани  в течение 48 часов при относительной влажности 55 ± 2% и температуре 75 ± 2° F (24.+ 1РС). Длина образцов между захватами составл ет 10 дюймов (25,4 см), скорость удлинени  составл ет 50 процентов в минуту, при этом используютс  лишь захваты типа Инстрон 4Д, причем прочность на разрыв приемлема лишь в том случае, если разрыв происходит в пределах однодюймового усталостного отрезка корда.

Описание предпочтительных вариантов осуществлени .

П р и м е р 1. В качестве примера этого изобретени  было изготовлено несколько кордов с помещением разных по видам и размерам нитей сердцевины в корд с трем  сло ми, выполненными из нитей из поли(па- рафенилентерефталамида). Нити налагаемых слоев представл ли собой нити 3000-1333 Р 80-950, соединенные с ИФ 213, коммерчески доступного и продаваемого фирмой К.И. дю Понт де Ньюмерес энд Ко под торговым наименованием Кевлар.

Налагаемые нити имели 3000 денье, 1333 филаментарных нитей с 5 Z крутками (5 оборотов на дюйм) до их св зывани  и были св заны примерно при 5 S (5 оборотов на дюйм) дл  получени  коэффициента крутки окунаемого кордового шнура пор дка 6,5- 7,2. Нити сердцевины выбирались из нейлона (6,6), поли(парафенилентерефталамида).

полиэфира (полиэтилентерефталата) и искусственного шелка.

При использовании уравнений, полученных ранее дл  этого изобретени , по- 5 лезные диапазоны размеров сердцевины дл  упом нутых налагаемых нитей и типов сердцевины будут таковы (см. табл. 3).

Испытуемые корды были скручены с использованием каждой из вышеупом нутых 10 сердцевин и с использованием сердцевин с разнообразием размеров и степеней кручени  нитей.

Испытуемые корды были снабжены субпокрытием и верхним покрытием согласно

5 описанному выше процессу по способу испытаний на усталость посредством дисков. Затем покрытые корды были введены в резиновую композицию, при этом испытуемые образцы были приготовлены из полученных

0 резиновых блоков так, как описано выше. Испытуемые образцы были помещены на дисковое устройство дл  испытаний на усталость , на котором образцы были подвергнуты циклической нагрузке с 15%

5 напр жением сжати  на шесть часов при услови х испытаний, указанных выше и в ASTM, часть 24, D 885, испытани  кордной ткани шин из искусственных волокон, страница 177 и далее. Контрольный корд из на0 . лагаемых нитей без сердцевины также был подвергнут дисковым испытани м на усталость .

Корды были удалены из резиновых блоков дл  проведени  испытаний на раст же5 ние. Результаты испытаний представлены в приведенных ниже таблицах.

В табл. 4 представлены неиспользованные сопротивлени  разрыву окунаемых кордов согласно изобретению дл  различных.

0 нитей сердцевины, в табл. 5 - сравнение сохран емой прочности (после дисковых испытаний на усталость) кордов с нит ми сер- дцевины или без них. Отметим, что эффективность дисковых испытаний на ус5 талость устанавливаетс  давлением прочности на разрыв корда с сердцевиной после дисковых испытаний на усталость, на прочность на разрыв корда без сердцевины после тех же самых дисковых испытаний на

0 усталость и умножением на 100.

.Формул а. изобретени  1. Корд, состо щий из волокна сердцевины , выполненного из полимерных нитей и множества крученых нитей, расположенных

5 на одинаковом рассто нии вокруг волокна сердцевины дл  образовани  оболочки, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  качества за счет повышени  прочности корда , волокно сердцевины выполнено из полимерных нитей с круткой от 5 Z до 5 S, a

кажда  из крученых нитей выполнена в виде множества нитей из арамида с модулем бо- лее 200 г на денье при следующем соотношении радиуса нити волокна сердцевины к радиусу нити в крученой нити оболочки:

180

п

с

)П125%.

г кЈ19(90--())1/2 125%, r (90- 18°

где г - радиус нити сердцевины;

ки;

R - радиус нити в крученой нити оболоч- п - число крученых нитей в корде.

2. Корд по п.1,от л и чающийс  тем. что арамидными волокнами  вл ютс  пара- арамидные волокна.

3. Корд по п. 2, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что параарамидными волокнами  вл ютс  волокна из поли(пара-фенилентерефтала- мидэ).

Таблица 1

Таблица 2

20

Таблица 3

Сопротивление на разрыв окунаемого корда (грамм на денье)

х; Зазоры, по вл ющиес  между сло ми, указывают, что сердцевина была весьма велика.

хх) Сердцевина, удаленна  из слоевой оболочки и перекрученна .

Эффективность дисковых испытаний усталости

1/

В течение конструировани  корда нат жение сердцевины составл ло 60 г. 2/ В течение конструировани  корда нат жение сердцевины составл ло 150 г.

Т а б л и-ц а 4

ТаблицаБ