一种耐磨高强缆绳及其制备方法
技术领域tt
本发明涉及一种用非单一材料生产的耐磨高强缆绳及其制备方法。tt
背景技术tt
缆绳使用的性能要求具有强度高、重量轻、小直径、低延伸、tt耐磨损、耐气候、耐化学腐蚀、抗老化、低吸水、操作轻便、经久耐tt用、安全性高等基本特性，但目前在缆绳制造过程中，一方面选用的tt纤维材料，如棉、麻、丙纶、涤纶、锦纶、超高分子量聚乙烯、钢丝tt等，都有各自的不足，棉麻强度不高，丙纶不耐老化，涤纶偏重沉于tt水，锦纶伸长过大，超高分子量聚乙烯的耐磨性又不如涤纶，钢丝柔tt性不佳。另一方面大多选用单一纤维材料制成，或强度低，或不耐磨，tt或偏重，性能常不能满足实际需求，需要加以改进与完善。计划通过tt优选纤维材料、创新编织工艺和使用新型耐磨涂层，研制一种更适于tt实用的耐磨高强特种缆绳，用于工业、国防、海洋石油、远洋渔业、tt海上拖带、船舶系泊、起重运输、建筑施工、矿山开采、体育运动等tt在高磨损恶劣环境下使用且对缆绳强度及耐磨性能要求较高的诸多tt应用领域。tt
发明内容tt
本发明要解决的技术问题是提供一种用非单一材料生产的耐磨高tt强缆绳及其制备方法。tt
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种耐磨高强缆绳，所述tttttt缆绳绳体是由超高分子量聚乙烯和高强聚酯按数量比3:1制成的8股tt结构芯体；芯体外是聚芳酯纤维编织的高韧耐磨套管，在套管外表面tt涂覆一层由PTFE为基体特制的耐磨涂层。tt
本发明一种耐磨高强缆绳的制作方法，其制作方法如下：tt
步骤一、8股芯体制作tt
a、制粗纱，选取特毅纶超高分子量聚乙烯纤维和高强聚酯纤维tt各3根，分别捻合成粗纱；tt
b、制绳纱，将3根合成的特毅纶粗纱和1根合成的高强聚酯粗tt纱,其数量比3:1混合捻成绳纱；tt
c、浸树脂，将合成的绳纱浸渍LAG050树脂，并挤出多余的树tt脂；tt
d、制绳股，将3根浸过树脂的绳纱捻合成绳股；tt
e、编绳，将8根合成的绳股经8股制绳机编织成8股芯体；tt
f、预拉处理，采用特制拉力机对芯体进行预拉处理，拉力为缆tt绳设计的实际使用拉力的2～3倍，预拉时间50～60秒，预拉处理的目tt的，是使缆绳结构紧固，捻合的纤维不易松散，消除早期蠕变，提高tt缆绳的抗拉强度和耐磨性能；tt
g、干燥处理，预拉处理后将芯体放到绳架上晾干或送入烘房烘tt干，待缆绳干燥后卷装成形候用；tt
步骤二、高韧耐磨套管制作tt
a、拼线，选用聚芳酯纤维3根，捻合成粗纱；tt
b、加捻，将3根合成的粗纱，通过加捻机捻合成绳纱；tt
c、制股，将3根合成的绳纱，在制股机上制成符合双层编绳机tt锭子大小的筒子绳股；tt
d、编制，将32根绳股围绕芯体经双层编绳机一次性编织成高韧tt耐磨套管；tt
步骤三、在高韧耐磨套管外表面浸渍涂覆一层由PTFE为基体特tt制的耐磨涂层。tt
采用本发明后，其有益效果为：tt
绳体设置从内向外依次选用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)和tt高强聚酯按数量比3:1制成8股结构芯体；同时选取高分子耐磨材料tt聚芳酯(Vectran)纤维在芯体外经双层编绳机一次性编织成高韧耐磨tt套管，形成皮芯复合双层结构缆绳；再在高韧耐磨套管外表面浸渍、tt涂覆一层由耐磨材料PTFE为基体特制的耐磨涂层，这种复配组合式tt结构体系缆绳，既克服了超高分子量聚乙烯耐磨损、抗蠕变性相对较tt差和聚酯材料偏重、强度不够高等固有性能的弱点，又兼具了超高分tt子量聚乙烯高强轻质与高强聚酯高耐磨性能的优点，最大程度优化其tt抗磨损性，提高缆绳的综合性能。另外，在绳体设置高韧耐磨套管，tt并使用新型耐磨涂层，以对在高磨损恶劣环境下使用的缆绳实施保tt护，并获得超常耐磨性能，相比普通超高分子量聚乙烯和聚酯缆绳，tt破断强力更高，耐磨性能更好，使用寿命更长。tt
通过使用耐磨涂层，减少缆绳内部纤维间的摩擦，剩余强度得到tt提高，进而大大提高缆绳内部纤维的耐磨性，延长缆绳的实际使用寿tt命。经试用和测试证明，这种复配组合式结构体系缆绳，其耐磨性较tttttt同类普通缆绳提高20％以上，其强度比同类普通缆绳增强12％左右；tt在等强条件下耐磨高强特种缆绳具有明显的价格比，一般较同类缆绳tt成本低10％左右。tt
本发明一种耐磨高强缆绳，其主要特性：tt
1、具有高强轻质、小直径、耐磨损、耐气候、耐腐蚀、抗老化、tt低延伸、不吸水、漂浮于水、操作轻便、使用寿命长等基本特性，在tt各种应用方面都有很强的适应性；tt
2、与其它纤维材料缆绳相比，具有经济、高效、适用的特征，tt其价格在等强条件下有明显的价格比，一般降低成本10％左右；tt
3、使用独特耐磨涂层技术，使缆绳既具有比普通聚酯更高的摩tt擦系数，而且减少内部磨损面，还能提高缆绳的残余强度；tt
4、克服了传统材料抗蠕变性能较差、耐久性明显不好等缺点，tt而且在使用过程中更加稳定可靠；tt
5、磨损试验，采用直到试样磨断为止的摩擦次数来计，比同类tt缆绳提高20％以上，其实际使用寿命比同类普通化纤缆绳高出2～3tt倍；tt
6、试用并测试证明，缆绳拥有钢缆在强度和耐磨性能方面等同tt的使用效果，进而引发对传统钢缆在更多场合应用的替代，也使得耐tt磨高强特种缆绳在一些传统意义上普通化纤缆绳难以胜任的应用场tt合具有了竞争力；tt
7、缆绳的特性设计，显示了比钢丝缆绳和传统化纤缆绳更加适tt于实用的性能，必将获得越来越多的推广应用。tt
选用纤维材料的重要因素是纤维的性能和能否满足耐磨高强特tt种缆绳性能要求以及价格比。tt
不同纤维材料耐磨及主要性能比较tt
缆绳常用纤维材料主要性能比较tt
由试验检测可知，超高分子量聚乙烯纤维的比强度是当今世界tt上最高的，相当于优质钢丝的15倍，比普通化纤高近10倍，比芳纶tt高40％。tt
不同纤维材料制成的缆绳进行千次循环负荷水平测试，其剩余tt强度比较：tt
几种常用超高分子量聚乙烯纤维基本性能比较tt
通过应用调研、实验室测试和比较分析，表明超高分子量聚乙烯tt(UHMWPE)、高强聚酯和聚芳酯(Vectarn)纤维性能指标符合耐磨tt高强特种缆绳设计性能要求。拟定选用特毅纶纤维作为耐磨高强特种tt缆绳绳体的增强基材。因为超高分子量聚乙烯纤维是目前世界上强度tt最高的商业化高性能纤维，而特毅纶纤维属于国内领先产品，已达到tt国际同类产品的先进水平。在具有高性能的同时，又有相对较大的伸tt长，因此又具有良好的耐弯曲形变性能。其使用寿命比普通化纤一般tt高出2～3倍。再者，由于纤维表面光滑，具有较低的摩擦系数和比其tt他高性能纤维更加优越的耐磨性能，但相比聚酯纤维，其耐磨性能又tt相对较差，所以耐磨高强特种缆绳需要复配高耐磨纤维以有利于提高tt其耐磨性能。实验室测试研究发现，选用普通聚酯作为缆绳耐磨强化tt材料，还必须加以改进与完善，弥补自身耐磨和强度的不足，使其达tt到耐磨、高强、低延展、抗疲劳的特性。通过与国内化纤企业合作研tt发符合其设计特性要求的高强聚酯，相比普通聚酯具有更好的耐磨tt性，较高的强度，不仅能完善缆绳对耐磨性要求较高产品的性能，更tt可以拓展聚酯纤维的应用空间。高韧耐磨套管则优选新型高分子耐磨tt材料聚芳酯(Vectran)纤维一次性编织而成。聚芳酯(Vectran)纤维tt具有高强、柔软、坚韧、耐磨、耐挤压特点。目前聚芳酯(Vectran)tt纤维在国内还没有在缆绳上得以应用的报道。tt
其浸渍涂覆的耐磨涂层是选取高性能耐磨材料PTFE为基料特制tt而成的水溶性高聚物，专门用于增强绳索的耐磨性处理，具有良好的tt耐磨性、摩擦系数、纤维渗透性、柔软性、干燥性、化学稳定性、抗tttttt水洗性、抗紫外线等特点，其中摩擦系数高、耐磨性能强特别明显。tt缆绳使用耐磨涂层后，随着缆绳干燥，水份脱除，活性固体附着在缆tt绳上，起到固定缆绳、提高耐磨性能的作用，具有防水功能，但缆绳tt仍然能够保持较好的柔软度。tt
附图说明tt
图1为本发明耐磨高强缆绳皮芯复合双层结构示意图。tt
图2为本发明耐磨高强缆绳截面结构示意图。tt
图3为本发明耐磨高强缆绳耐磨涂层工艺示意图。tt
具体实施方式tt
如图1和图2所示，本发明一种耐磨高强缆绳，缆绳绳体是由超tt高分子量聚乙烯(UHMWPE)和高强聚酯按数量比3:1制成的8股tt结构芯体1；芯体外是由聚芳酯(Vectran)纤维编织的高韧耐磨套管tt2，在套管外表面涂覆一层由PTFE为基体特制的耐磨涂层3。tt
一种耐磨高强缆绳的制作方法，其制作方法如下：tt
步骤一、8股芯体制作tt
a、制粗纱，选取特毅纶纤维和高强聚酯纤维各3根，分别捻合tt成粗纱；tt
b、制绳纱，将3根合成的特毅纶粗纱和1根合成的高强聚酯粗tt纱(其数量比3:1)混合捻成绳纱；tt
c、浸树脂，将合成的绳纱浸渍LAG050树脂，并挤出多余的树tt脂；tt
d、制绳股，将3根浸过树脂的绳纱捻合成绳股；tt
e、编绳，将8根合成的绳股经8股制绳机编织成8股芯体；tt
f、预拉处理，采用特制拉力机对芯体进行预拉处理，拉力为缆tt绳设计的实际使用拉力的2～3倍，预拉时间50～60秒。预拉处理的目tt的，是使缆绳结构紧固，捻合的纤维不易松散，消除早期蠕变，提高tt缆绳的抗拉强度和耐磨性能；tt
g、干燥处理，预拉处理后将芯体放到绳架上晾干或送入烘房烘tt干，待缆绳干燥后卷装成形候用；tt
在制粗纱、绳纱、绳股时，均具有一定的捻度，捻距一般控制tt在20～30cm。单丝捻入粗纱，粗纱捻入绳纱，绳纱捻入每一绳股中，tt从而确保单纱的断裂不会将强度的损失传递很远，一般在几个捻距后tt就没有影响了。同样单股绳纱的强力损失也不会传递很远。另外，合tt成绳纱时浸树脂，与整条芯体完工后再浸树脂相比，树脂浸入充分。tt这种创新的编织工艺与常规的编织方法相比，缆绳的整体耐磨性能有tt明显的改善与提高，具有更好的抗磨损性，即使缆绳芯体表面磨起毛，tt也不会对强度产生大的影响。使用证明，缆绳强力能够提高12％左右。tt
步骤二、高韧耐磨套管制作tt
a、拼线，选用聚芳酯(Vectran)纤维3根，捻合成粗纱；tt
b、加捻，将3根合成的粗纱，通过加捻机捻合成绳纱；tt
c、制股，将3根合成的绳纱，在制股机上制成符合双层编绳机tt锭子大小的筒子绳股；tt
d、编制，将32根绳股围绕芯体经双层编绳机一次性编织成高韧tt耐磨套管；tt
步骤三、在套管外表面浸渍涂覆一层由PTFE为基体特制的耐磨tt涂层。tt
如图3所示，其工艺流程如下：tt
