專利名稱：包含一層縱向高韌性紗線的加強(qiáng)帶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高性能紡織品領(lǐng)域，更精確地說(shuō)涉及用作加強(qiáng)件的紡織加強(qiáng)物。更特別的涉及一種由高韌性紗線制作的加強(qiáng)帶的新型結(jié)構(gòu)，這些高韌性紗線用來(lái)圍繞不同的結(jié)構(gòu)卷繞以便增強(qiáng)它們。
本發(fā)明的目標(biāo)是改進(jìn)這種類型的加強(qiáng)帶以便能夠在這種加強(qiáng)帶受到高的應(yīng)力，即受到機(jī)械應(yīng)力和從環(huán)境條件的觀點(diǎn)看的影響兩方面時(shí)保護(hù)這些加強(qiáng)帶的幾乎所有的韌性性能。
背景技術(shù)：
總體上，很多結(jié)構(gòu)必須被加強(qiáng)，因?yàn)樗鼈兲幱谔貏e高的機(jī)械應(yīng)力的位置。例如，可以提到用在石油鉆探領(lǐng)域中的柔韌的管子，這些管子在引導(dǎo)高壓氣體時(shí)必需要經(jīng)受高的壓力。該應(yīng)力不僅是機(jī)械的而且還是熱學(xué)的和化學(xué)的，因?yàn)樗褂玫牟牧媳仨殞?duì)于正在傳輸?shù)臍怏w來(lái)說(shuō)是惰性的并且在該材料用在水和/或者鹽水介質(zhì)中時(shí)不應(yīng)該被降解。這就是所用的管子包括圍繞該管子的中央部分螺旋卷繞的帶子形的紡織加強(qiáng)物的原因。為了確保該管子可以良好地經(jīng)受在管子中的內(nèi)部壓力，已經(jīng)知道使用高韌性紗線為基礎(chǔ)的帶子，特別是用以芳族聚酰胺為基的紗線，玻璃纖維或者碳纖維為基礎(chǔ)的帶子。
可以特別地使用本申請(qǐng)人的文獻(xiàn)EP0193478的教導(dǎo)生產(chǎn)這樣的帶子。這是因?yàn)檫@樣的帶子包括被松散的織造緯紗所束縛的縱向芳族聚酰胺紗線，使得該芳族聚酰胺紗線具有最小可能的皺縮縮并且因此為平的以便保持它們的機(jī)械性能。
由這樣的高韌性纖維制成的帶子具有多個(gè)問(wèn)題，特別是由于這個(gè)帶子與圍繞它的元件相接觸導(dǎo)致的機(jī)械性能的退化。因此通常使用多個(gè)不同的帶子，它們一般沿不同方向彼此包圍地被卷繞。在這個(gè)情況中，該芳族聚酰胺，玻璃或者碳紗線彼此接觸并且因此彼此摩擦，特別是當(dāng)該管子是柔韌的時(shí)候，因?yàn)椴煌寞B置的層具有在彼此上面滑動(dòng)的趨勢(shì)。這可能導(dǎo)致一些紗線的機(jī)械性能的退化，并且因此出現(xiàn)對(duì)該管子的整體性完全有害的脆弱的區(qū)域。
縱向芳族聚酰胺，玻璃或者碳紗線還可以與其它的被補(bǔ)充使用的加強(qiáng)元件摩擦接觸。當(dāng)然期望使用金屬加強(qiáng)物，或者更廣泛地說(shuō)使用高硬度材料可能減少某些纖維從而至少局部地降低該帶子的整體的粗糙度。此外可以發(fā)現(xiàn)該加強(qiáng)帶覆蓋有非滲透的材料，例如在現(xiàn)場(chǎng)被固化的樹(shù)脂或者其它橡膠材料。在這種情況中，這樣的材料至少部分地進(jìn)入到該纖維的內(nèi)部并且在固化之后，消除了任何一根紗線的纖維相對(duì)其它的纖維的滑動(dòng)的可能性。這導(dǎo)致該帶子的硬化限制了該帶子的柔韌性并且甚至可能使該縱向紗線的韌性性能的退化。
這個(gè)缺點(diǎn)可以特別是在這樣的帶子中觀察到，即該帶子進(jìn)行了保護(hù)它不受外部沖擊的涂裝熱塑塑料的步驟。
此外已知芳族聚酰胺纖維對(duì)紫外線非常敏感。這是因?yàn)樵摲甲寰埘０芳喚€的被延長(zhǎng)暴露于太陽(yáng)光導(dǎo)致了該芳族聚酰胺纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)的退化，因此不僅導(dǎo)致其顏色改變而且更重要的是導(dǎo)致了其機(jī)械強(qiáng)度性能退化。這就是為什么在其被傳輸時(shí)芳族聚酰胺帶子的卷筒通常受不透明的包裝所保護(hù)。然而這個(gè)保護(hù)僅僅在該帶子在該包裝內(nèi)部時(shí)是有效的，并且一旦該帶子被用來(lái)圍繞管子更精確地說(shuō)該帶子的支架卷繞時(shí)，該帶子暴露于紫外線的侵蝕。換句話說(shuō)，由不透明的包裝提供的保護(hù)并不完全令人滿意，因?yàn)闆](méi)有確保當(dāng)該帶子正好在最終的應(yīng)用中安裝時(shí)防止紫外線。
此外，可能發(fā)生該加強(qiáng)帶的最終應(yīng)用意味著該加強(qiáng)帶保持暴露于紫外線輻射，并且因此該加強(qiáng)帶的性能將在其被安裝之后退化?？梢蕴貏e的提到用于土木工程，特別是橋腳的作為加強(qiáng)件的這種帶子的使用。在這種情況中該帶子差不多浸漬在水中，公知這也會(huì)使芳族聚酰胺的機(jī)械性能退化。
本發(fā)明要解決的問(wèn)題是保護(hù)建立在該縱向高韌性紗線上的加強(qiáng)帶的機(jī)械性能，盡管被暴露于外部環(huán)境特別是潮氣或者紫外線輻射仍然需要這樣。另外一個(gè)問(wèn)題是保護(hù)這樣的帶子在被安裝時(shí)不受不同的摩擦接觸。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明因此涉及一種以公知方式包括一層縱向芳族聚酰胺為基，玻璃為基或者碳為基的高韌性紗線的加強(qiáng)帶，其中該紗線被緯紗束縛在一起。
根據(jù)本發(fā)明這個(gè)帶子的特征在于，它還包括兩個(gè)熱塑性膜，每個(gè)膜設(shè)置在該縱向紗線層的一個(gè)側(cè)面上。
另一方面，本發(fā)明包括在該縱向紗線層的兩個(gè)側(cè)面覆蓋一層熱塑塑料，因此使該紗線的內(nèi)部纖維可以自由運(yùn)動(dòng)。這些熱塑塑料膜因此為該紗線提供不與外部接觸的機(jī)械保護(hù)，并且沒(méi)有將纖維束縛在一起，因此該帶子可以進(jìn)行充分的變形以便可以根據(jù)待加強(qiáng)的物品的幾何形狀構(gòu)造，并且保持高的機(jī)械性能。當(dāng)這些熱塑性膜被疊置時(shí)這些熱塑性膜因此插在不同帶子的紗線層之間，從而防止紗線支架的直接接觸并且因此保護(hù)它們不受一定數(shù)量的摩擦。
事實(shí)上，該熱塑性膜可以略微粘合到該該熱塑性膜所覆蓋的層的側(cè)面上，使得它們?nèi)缓缶哂信c該層的寬度相同的寬度。
在一可替換的實(shí)施例中，該兩個(gè)熱塑性膜可以沿該帶子的邊緣被粘合在一起，因此將該紗線層限制住。這些膜可能來(lái)自兩個(gè)單獨(dú)的沿該帶子的兩個(gè)邊緣粘合在一起的片材，或者來(lái)自一在自身上折疊的沿該帶子的僅僅一個(gè)邊緣粘合的單一的片材。
實(shí)踐中最好該縱向紗線層可以在兩個(gè)膜構(gòu)成的鞘內(nèi)滑動(dòng)。換句話說(shuō)，該紗線層相對(duì)沒(méi)有粘合到該層上而是相反允許紗線層略微移動(dòng)的膜來(lái)說(shuō)具有一定程度的自由度。在使得在該高韌性紗線上的應(yīng)力相對(duì)分布地構(gòu)造該移動(dòng)或者在該層的應(yīng)用上卷繞時(shí)，該層的移動(dòng)的自由度允許該層移動(dòng)，這樣有利于保持機(jī)械性能。
在一應(yīng)用在該芳族聚酰胺情況中的優(yōu)選形式中，膜具有紫外線輻射的阻擋功能。因此，一旦該帶子已經(jīng)被生產(chǎn)出來(lái)，通過(guò)將該帶子放置在該特性膜中，該芳族聚酰胺纖維就受到保護(hù)，直到對(duì)該待加強(qiáng)的制品的最終使用。
實(shí)踐中最好該縱向紗線可以通過(guò)至少部分熱塑性的緯紗被束縛在一起。這些緯紗可以熱塑塑料為基或者可以是具有芯和一熱塑性涂層的紗線。還可以使用每個(gè)間距包括一個(gè)或者多個(gè)緯紗的緯紗方案。
因此對(duì)于緯紗和用于覆蓋該層的膜兩者可以有利地使用特別是在軟化溫度方面具有相似的性能的熱塑塑料，以便當(dāng)安裝該特性膜時(shí)，實(shí)施一加熱操作，這樣顯示了該緯紗的熱塑塑料性能，因此將該膜固定在該緯紗上。
實(shí)踐中，為了提供防止潮氣的保護(hù)，還可以使用微孔膜，這些微孔膜具有呼吸特性，因此允許了除去在該膜構(gòu)成的外部鞘中的潮氣。
實(shí)施本發(fā)明的方式和由此獲得的優(yōu)勢(shì)將根據(jù)下面的實(shí)施例及附圖而變得清楚，附圖包括-圖1是根據(jù)本發(fā)明的帶子的上部視圖，其中該特性膜中的一個(gè)的一部分被除去；-圖2是圖1中表示的帶子的截面視圖；和-圖3和4是替換實(shí)施例的截面視圖。
具體實(shí)施例方式
示出在圖1中的帶子1包括一用緯紗4松散織造的芳族聚酰胺紗線3的層2。這個(gè)層2在其側(cè)面的每一側(cè)上容納一熱塑性膜5，6。
在圖1示出的實(shí)施例中，該兩個(gè)膜5，6比該紗線層3寬并且在彼此相對(duì)的區(qū)域側(cè)向從該紗線層3上延伸，該膜5，6將被粘合在一起。這些粘合區(qū)域因此構(gòu)成該帶子的邊緣8。
這樣由兩個(gè)膜5，6構(gòu)成的鞘允許該紗線層2略微移動(dòng)并且在這個(gè)帶子用在不是平的支架上時(shí)容易使該紗線層3變形。
圖3示出一替換實(shí)施例，其中該鞘由一單一的在其自身上折疊的膜19構(gòu)成以便形成邊緣11，該鞘在對(duì)應(yīng)于構(gòu)成膜10的片材的邊緣的區(qū)域12中自身粘合。
本發(fā)明還涉及了圖4示出的實(shí)施例，其中芳族聚酰胺紗線的層2在其每個(gè)側(cè)面上容納兩個(gè)單獨(dú)的膜15，16。這種情況下，在該兩個(gè)膜15，16已經(jīng)暴露于加熱源之后，這兩個(gè)膜15，16略微地粘合到芳族聚酰胺紗線的層上。
實(shí)踐中，該層2的紗線3是芳族聚酰胺為基礎(chǔ)的并且因此可以特別選自杜邦的商標(biāo)為KEVLAR或者Teijin的TWARON出售的產(chǎn)品。每個(gè)紗線可以優(yōu)選為多根纜線，其單位線性密度根據(jù)使用的功能為1670dtex-3300dtex。該紗線還可以具有約60捻回/米的沿S和Z向的加捻。當(dāng)然根數(shù)和每根紗線的線性密度和其粘度可以根據(jù)期望的應(yīng)用而調(diào)整。
實(shí)踐中，當(dāng)使用多個(gè)層時(shí)可以得到好的效果，其中該多個(gè)層的紗線，可能的多個(gè)長(zhǎng)絲的紗線有很多，約每厘米10根并且寬度可以為約5-20厘米。
如上述，芳族聚酰胺紗線的層2是松散織造的，即使得經(jīng)紗盡可能的平，因此具有特別低的皺縮。這種織造也稱作“高模數(shù)織造”，因此意味著該緯紗的皺縮相對(duì)高。該緯紗因此相對(duì)間隔，一般間隔大約1-3根紗線/厘米。
用于形成緯紗4的紗線最好具有熱塑性性能。例如它可以是聚酯紗線，一般其線性密度為4.9-110tex。也可以是具有芯的紗線，該芯不是熱塑性的，例如是以玻璃纖維為基礎(chǔ)的紗線，其線性密度為5.5-68tex，具有一熱塑性的例如以聚酰胺為基礎(chǔ)的鞘。
通過(guò)使用以聚酯為基礎(chǔ)的厚度為20-50微米的膜5，6獲得了較好的結(jié)果。這個(gè)聚酯膜的優(yōu)勢(shì)是熱塑性的，但是本發(fā)明還涉及其它的膜具有特別的性能的變型。例如可以使用多層復(fù)合膜，該復(fù)合膜具有一摩擦系數(shù)低的涂層，例如聚四氟乙烯涂層。還可以使用具有呼吸性能的膜，該膜被選擇來(lái)允許水蒸氣從該鞘的內(nèi)部到外面，而當(dāng)浸漬該鞘時(shí)防止水滲入到該鞘的內(nèi)部。還可以使用具有使該膜對(duì)于某些類型的輻射特別是紫外線輻射不透明的填充物的膜，紫外線輻射公知導(dǎo)致該芳族聚酰胺的機(jī)械性能退化。
實(shí)踐中，這樣獲得的帶子的強(qiáng)度為幾十kN/cm寬度，該有用的寬度僅僅在芳族聚酰胺紗線的層上測(cè)量。
實(shí)踐中，本發(fā)明的帶子可以通過(guò)在一層芳族聚酰胺紗線上安裝該特性膜來(lái)獲得，然而一般來(lái)說(shuō)最好該特性膜在織造操作之后直接安裝。因此當(dāng)該層2從織機(jī)上下來(lái)，在其頂部和底部側(cè)上容納可以被分別加熱的膜5和6，該膜5和6特別是暴露于來(lái)自一加熱源的輻射。這個(gè)加熱增加了該膜5，6的溫度并且略微熔化了其與該芳族聚酰胺層2接觸的表面，從而導(dǎo)致粘合。
這個(gè)暴露于加熱源不僅導(dǎo)致略微熔化該特性膜，而且還導(dǎo)致熔化連接該芳族聚酰胺紗線3的緯紗4。這些緯紗因此粘合到該芳族聚酰胺紗線，從而改善該層的整體性，盡管緯紗的數(shù)目特別小。
這個(gè)操作方法特別用于生產(chǎn)圖4示出的帶子。層4和膜15，16的組合然后可以受到一略微的壓力，使得該粘合均勻。這個(gè)壓力可以通過(guò)軋制獲得，但是當(dāng)在芯軸上卷繞該帶子時(shí)，這個(gè)壓力還可以來(lái)自內(nèi)在的壓力。
為了生產(chǎn)圖1和2示出的帶子1，膜5和6也可以被放置在該紗線層4的上面和下面，并且可選擇地被加熱。它們?nèi)缓笸ㄟ^(guò)沿它們的邊緣設(shè)置的加熱輥接納用于生產(chǎn)粘合的區(qū)域7的熱量。
當(dāng)然，本發(fā)明不僅限于附圖標(biāo)記指出的和附圖中表示的實(shí)施例，而是涉及許多根據(jù)應(yīng)用選擇的可替換的實(shí)施例，特別當(dāng)該高韌性紗線是玻璃或者碳紗線時(shí)。
從上述該本發(fā)明的帶子清楚地具有許多優(yōu)勢(shì)，特別是允許該芳族聚酰胺紗線受保護(hù)而不受紫外線輻射和其它外部因素特別是潮氣影響。還提供了對(duì)該高韌性纖維的機(jī)械保護(hù)以防止與其它機(jī)械元件接觸而產(chǎn)生的摩擦，特別是當(dāng)卷繞帶子時(shí)與帶子本身的摩擦。提供的這種保護(hù)沒(méi)有降低使用的紗線的機(jī)械性能。
權(quán)利要求
1.一種包括縱向芳族聚酰胺為基礎(chǔ)的，玻璃為基礎(chǔ)的或者碳為基礎(chǔ)的高韌性紗線(3)的層(2)的加強(qiáng)帶(1)，該紗線(3)被緯紗(4)束縛在一起，該帶子包括兩個(gè)熱塑性膜(5，6)，每個(gè)膜(5，6)設(shè)置在該高韌性紗線(3)的層(2)的一個(gè)側(cè)面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加強(qiáng)帶(1)，其中每個(gè)熱塑性膜(15，16)粘合到該層(2)的一個(gè)側(cè)面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加強(qiáng)帶(1)，其中兩個(gè)熱塑性膜(5，6)沿該帶(1)的邊緣(8)被粘合在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加強(qiáng)帶(1)，其中縱向紗線的層可以在由兩個(gè)熱塑性膜(5，6)構(gòu)成的鞘的內(nèi)部滑動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加強(qiáng)帶(1)，其中每個(gè)膜(5，6，10；15，16)具有紫外線輻射阻擋的性能。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加強(qiáng)帶(1)，其中通過(guò)至少部分熱塑性的緯紗將該縱向紗線束縛在一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加強(qiáng)帶(1)，其中該緯紗的熱塑塑料和覆蓋該層(2)的膜的材料是類似的。
全文摘要
包含一層縱向以芳族聚酰胺、玻璃或者碳為基的高韌性紗線(3)，該縱向紗線(3)被緯紗(4)束縛在一起，該加強(qiáng)帶包括兩個(gè)熱塑性膜(5，6)，每個(gè)膜設(shè)置在該高韌性紗線(3)的層(2)的一個(gè)側(cè)面上。
文檔編號(hào)D03D15/00GK1498750SQ200310102648
公開(kāi)日2004年5月26日 申請(qǐng)日期2003年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月29日
發(fā)明者J·博東內(nèi)爾, J 博東內(nèi)爾 申請(qǐng)人:喬馬拉特合成物股份公司