Ткани, применяемые для изготовления тягового каркаса конвейерных лент. Очевиден ли выбор?

Как известно, тяговым каркасом многопрокладочной резинотканевой конвейерной ленты является сердечник, состоящий из нескольких слоёв технической ткани, промазанных резиновой смесью. Над выбором ткани сердечника потребитель часто не задумывается, и заказывает ленту по аналогии с уже используемой.

Верно ли это? Давайте разберёмся!

Использование определённой марки технической ткани влияет на такие параметры конвейерной ленты, как: вес, разрывная прочность, относительное удлинение, продольная и поперечная жёсткость, теплостойкость, удароёмкость и проч. Важен не только состав нитей, но и их мануфактурное расположение: по основе и утку ткани.

Материал нитей указан в маркировке ткани. У отечественных производителей принята следующая маркировка:

• ТК – ткань капроновая,
• ТА – ткань анидная,
• ТЛ – ткань лавсановая,
• ТЛК – ткань лавсано-капроновая,
• БКНЛ – бельтинг из комбинированных нитей с лавсаном.

Состав импортных тканей обозначают буквами: P – полиамид, E –полиэфир, D – арамид, В – хлопок. Сейчас технические нити, из которых изготавливают ткань для конвейерных лент, в основном, представлены тремя синтетическими группами: полиамидной, полиэфирной и арамидной. При этом ткань может состоять как из волокон одной группы, так и разных. Например, ткани ТЛК (у отечественных производителей) и ЕР (у импортных производителей) являются синтетическими, полиэфирно-полиамидными, а ткань БКНЛ – комбинированной, состоящей из полиэфирных и хлопковых нитей по основу и утку. Нить может быть одинарной или двойной.

Полная маркировка ткани содержит в себе обозначение типа волокна по основе и утку, а также указание номинальной прочности ткани по основе. Так, самая распространённая ткань сердечника многопрокладочных конвейерных лент ТК-200-2 – это синтетическая ткань с основой и утком из капрона и номинальной прочностью тяговой прокладки 200 Н/мм. Импортная ткань EP-200 – синтетическая ткань с основой из полиэстера и утком из полиамида, с аналогичной номинальной прочностью тяговой прокладки 200 Н/мм. БКНЛ-65-2 – принципиально иная комбинированная ткань с основой из полиэфира, утком из хлопка и номинальной прочностью тяговой прокладки не менее 55 Н/мм.

Таким образом, все технические ткани, применяемые для изготовления конвейерных лент, обладают характерными свойствами, определяющими их назначение и технологичность. Для определения характеристик ткани необходимо знать физико-механические свойства группы, из которой изготавливается волокно.

Все синтетические волокна обладают высокой прочностью, низким удлинением при рабочей нагрузке, эластичностью, быстрым восстановлением и малыми остаточными деформациями после снятия нагрузки, устойчивостью к многократным и знакопеременным нагрузкам. А главное, свойства синтетического волокна и получаемой из него технической ткани можно задавать наперёд, воздействуя на них в процессах формования, вытягивания, отделки и тепловой обработки, а также путём модификации как исходного сырья (полимера), так и самого волокна.

Полиэфирное волокно обладает высокой ударной прочностью (в 4 раза выше, чем у полиамидных), но худшими показателями устойчивости к истиранию и сопротивлению многократным изгибам по сравнению с полиамидным (в 4-5 раз ниже). Полиэфирные нити обеспечивают быстрое восстановление формы в условиях быстрых ударных нагрузок. Они термопластичны, поэтому ткани из полиэфирных волокон имеют большие рабочие температуры и обладают большей стойкостью к нагреву по сравнению с полиамидными.

Рисунок №1. Техническая ткань ТК-300. Номинальная прочность по основе 300 Н/мм; толщина 1,1 мм

Как мы видим, физико-механические и химические свойства полиэфирных и полиамидных волокон зачастую противоположны, поэтому их можно комбинировать для получения желаемых свойств готового изделия. Например, ткани ЕР и ТЛК являются полиэфирно-полиамидными, то есть, использованы разные нити в основе и утке ткани. Так как модуль упругости и ж?сткость на изгиб полиэфирного волокна выше, чем у полиамидного, а удлинение под нагрузкой и ударная прочность – ниже, то при плетении ткани полиэфирные нити располагаются по основе, а полиамидные – по утку. Такое расположение волокон обеспечивает лучшее желобообразование, меньшее время вовлечения в движение при пуске конвейера и меньшее восприятие конвейерной лентой напряжений, возникающих по контуру. При этом модуль упругости ленты искусственно ограничен, так как при увеличении модуля упругости возрастает волновое сопротивление ленты и динамическая составляющая, возникающая при переходных режимах работы конвейера. Конвейерные ленты на основе тканей EP и ТЛК имеют небольшие показатели удлинения и деформации при рабочих нагрузках и высокие показатели ударостойкости и сопротивления продольному разрыву.

Комбинированная ткань БКНЛ состоит из лавсана, обмотанного бельтингом – суровой хлопчатобумажной тканью гарнитурного плетения. Такие минусы хлопчатобумажной ткани, как низкая ударостойкость и химическая стойкость при одновременно высоком влагопоглощении, значительно ограничивают е? применение в качестве элемента сердечника конвейерной ленты.

Разрывная прочность одной тканевой прокладки по сравнению с синтетическими тканями в разы ниже – всего 55 Н/мм, поэтому такая ткань не представляет технического интереса и в последнее время количество конвейерных лент на е? основе сокращается.

Рисунок №2. Техническая ткань БКНЛ-65-2. Номинальная прочность по основе 55 Н/мм; толщина 1,2 мм

В то же время, возрастает интерес потребителей к конвейерным лентам с сердечником из арамидных тканей, по своим прочностным характеристикам сравнимого со стальным тросом. Впервые арамидные волокна появились на рынке под маркой кевлар (маркировка D), и на протяжении многих лет монопрокладочные резинотканевые конвейерных ленты с арамидным волокном в ткани сердечника в качестве аналога резинотросовым предлагали только иностранные производители. На сегодняшний день «ГСК Красный Треугольник» является единственным отечественным производителем, выпускающим монопрокладочную конвейерную ленту на основе ткани DPP.

Монопрокладочные конвейерные ленты с каркасом из арамидного волокна имеют ряд неоспоримых преимуществ как перед резинотросовыми, так и перед многопрокладочными резинотканевыми лентами. Например, арамидное волокно значительно легче стального троса, а значит, и готовое изделие на его основе имеет существенно меньший вес при одной и той же номинальной прочности. Для арамидного волокна характерны высокие эксплуатационные характеристики: низкое удлинение, повышенная жёсткость, устойчивость к воздействию повышенных температур, высокие механические показатели, особенно в направлении оси волокна, сохраняющие стабильность при воздействии различных факторов (химические реагенты, тепло, радиация), а также максимальные показатели прочности и модуля упругости среди синтетических волокон.

Помимо этого, арамидные волокна обладают отличной термической стойкостью и являются неплавкими. Температура их тления составляет 385-400 ℃, начало разложения - 420-450℃, воспламенения - 580-605℃. Поэтому применение подобной ткани для изготовления конвейерных лент является технически оптимальным вариантом, обеспечивающим наилучшие эксплуатационные характеристики готового изделия.

Рисунок №3. Техническая ткань DPP-2000. Номинальная прочность по основе 2000 Н/мм; толщина 3,3 мм

Таким образом, можно сделать вывод о том, что применение той или иной ткани в сердечнике конвейерной ленты во многом определяет е? физико-механические показатели, а значит, над выбором ткани стоит задуматься. В настоящее время ассортимент тканей весьма широк, а привычные для потребителей лент марки тканей не всегда отвечают требованиям современных высокотехнологичных производств. Новые же разработки позволяют значительно увеличить срок полезной эксплуатации конвейерных лент и улучшить их специальные, важные для потребителя, свойства.