CH643901A5 - ARTIFICIAL ROPE. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kunstfaserseil aus aromatischem Polyamid mit lagenförmig über einem Herzelement zum Seil geschlagenen Elementen. The invention relates to a synthetic fiber rope made of aromatic polyamide with elements laid in layers over a heart element to form the rope.
Die aromatischen Polyamide, insbesondere das unter der Bezeichnung «Kevlar» bekannt gewordene Poly-p-pheny-lenterephthalamid, besitzen im Vergleich zu anderen Kunststoffen einen ausserordentlich hohen Elastizitätsmodul. Die elastische Dehnung beträgt nur das l,6fache derjenigen von Stahl, während sie bei anderen Polyamiden, z.B. Nylon, etwa das 25fache ausmacht. Damit kann dieser Werkstoff nicht nur als tragende Einlage in Stahlseilen, wie nach der DE-OS 27 08 904, oder in Kombination mit anderen Metallen, wie mit Elektrokabeln von Tiefseeseilen, verwendet werden, sondern auch allein oder in Kombination mit anderen Kunststoffen, wie bei dem Kranseil nach der DE-AS 24 55 273. The aromatic polyamides, in particular the poly-p-pheny-lenterephthalamide known under the name "Kevlar", have an extraordinarily high modulus of elasticity compared to other plastics. The elastic elongation is only 1.6 times that of steel, whereas with other polyamides, e.g. Nylon, about 25 times. This material can not only be used as a load-bearing insert in steel cables, as in DE-OS 27 08 904, or in combination with other metals, such as with electrical cables of deep-sea cables, but also alone or in combination with other plastics, such as the crane rope according to DE-AS 24 55 273.
Die Kunstfaserseile auf der Basis aromatischer Polyamide sind, wie die aus Naturfasern hergestellten Textilseile auch, leicht und flexibel, stehen aber mit ihrer Festigkeit an der Seite der Drahtseile. In der DE-AS 24 55 273 sind neben der grossen Reisslänge bzw. dem geringen Gewicht, der Flexibilität und der hohen Zugfestigkeit für das dort vorgeschlagene Seil ferner eine hohe Lebensdauer, insbesondere beim Lauf über kleine Seilrollen, und im Hinblick auf die hohe Lebensdauer hohe Abriebfestigkeit und Biegewechselfestigkeit angegeben; zur Erhöhung der inneren Abriebfestigkeit beim Lauf The synthetic fiber ropes based on aromatic polyamides, like the textile ropes made from natural fibers, are light and flexible, but with their strength they stand on the side of the wire ropes. In DE-AS 24 55 273, in addition to the large tear length or the low weight, the flexibility and the high tensile strength for the rope proposed there, there is also a long service life, in particular when running over small rope pulleys, and high in view of the long service life Abrasion resistance and fatigue strength specified; to increase the internal abrasion resistance when running
über kleine Umlenkrollen sollen die Litzen oder Zwirne des Seils mit Kunststoff getränkt sein, beispielsweise mit Polyurethan. The strands or twists of the rope should be impregnated with plastic, for example with polyurethane, via small deflection rollers.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lebensdauer eines Kunstfaserseils aus aromatischem Polyamid, insbesondere aus Poly-p-phenylenterephthalamid, weiter zu steigern. The invention has for its object to further increase the life of a synthetic fiber rope made of aromatic polyamide, especially poly-p-phenylene terephthalamide.
Gemäss der Erfindung ist ein Kunstfaserseil aus aromatischem Polyamid mit lagenförmig über einem Herzelement zum Seil geschlagenen Elementen vorgesehen, das eine Mehrzahl von Lagen aufweist, deren Elemente von Lage zu Lage parallel zueinander verlaufen. According to the invention, a synthetic fiber rope made of aromatic polyamide is provided with elements laid in layers over a heart element to form the rope, which has a plurality of layers, the elements of which run parallel to one another from layer to layer.
Dieser Massnahme liegen die Erkenntnis und die Vorstellung zugrunde, dass Kunstfaserseile aus aromatischen Polyamiden ungeachtet ihrer Faserstruktur nicht, wie bisher, nach Art der Textilseilerei und mit Überkreuzung der Litzen hergestellt werden sollten, sondern in der als spezielle Machart der Drahtseilerei bekannten Parallel-Machart, um das Material nur möglichst geringen Querpressungen auszusetzen. Der Parallellauf von übereinanderliegenden Litzen verschiedener Lagen schafft zwischen den Lagen Linienberührung und damit eine wesentlich geringere Flächenpressung als bei der Punktberührung, die sich bei der Überkreuzung der Litzen ergibt. Es ist bisher nicht gesehen oder jedenfalls übergangen worden, dass die Fasern aus aromatischen Polyamiden abweichend von den anderen Kunststoffasern sowie den Naturfasern gegen Querpressungen immerhin in einem Masse empfindlich sind, das die Lebensdauer herabsetzt, wenn es nicht berücksichtigt wird. Stränge aus aromatischen Polyamidfasern werden bisher nicht nur beim Verseilen überkreuzt, sondern sogar geflochten, was noch zu grösserer Bruchempfindlichkeit führt. This measure is based on the knowledge and the idea that synthetic fiber ropes made of aromatic polyamides, regardless of their fiber structure, should not, as before, be made according to the type of textile rope and with the strands crossed, but in the parallel style known as a special type of wire rope expose the material to as little lateral pressure as possible. The parallel running of strands of different layers lying on top of each other creates line contact between the layers and thus a significantly lower surface pressure than with point contact, which results from crossing the strands. It has not yet been seen or at least ignored that the aromatic polyamide fibers, in contrast to the other synthetic fibers and the natural fibers, are at least sensitive to transverse pressures to a degree that reduces the service life if it is not taken into account. Up to now, strands of aromatic polyamide fibers have not only been crossed during stranding, but even braided, which leads to greater sensitivity to breakage.
Darüber hinaus stellen die aromatischen Polyamide für Seile in Parallel-Machart insofern eine besonders vorteilhafte Materialauswahl dar, als sie die bei Stahlseilen immer vorhandene Schwierigkeit des Dehnungsausgleichs zwischen parallel verseilten Litzenlagen aufgrund ihrer grösseren Dehnung stark vermindern oder praktisch ganz entfallen lassen. Dies ermöglicht hier u.a. eine leichtere Schlaglängenanpassung von Litzen verschiedener Lagen derart, dass auch die Faserstränge aufeinanderliegender Litzenlagen sich nicht überschneiden. In addition, the aromatic polyamides for ropes in parallel design represent a particularly advantageous choice of material in that they greatly reduce or practically completely eliminate the difficulty of compensating for elongation between the stranded layers of parallel stranded wire due to their greater elongation. Among other things, this enables easier lay length adjustment of strands of different layers in such a way that the fiber strands of stranded layers lying on top of one another do not overlap.
Schliesslich hat die Erfindung den vorteilhaften Aspekt, ein Seil ohne Schaden, d.h. ohne Schaffung von Schwachstellen durch Überschneidungen, in eine grössere Zahl von Lagen aufteilen und dadurch die Seilelemente dünner machen zu können, so dass darin die Monofile keinen so unterschiedlichen Zugbelastungen bei Biegung ausgesetzt sind. Die genannten Elemente des Seils werden in der Regel aus Fasersträngen geschlagene Litzen sein. Sie können aber auch selbst schon Seile sein oder nur, vorzugsweise ummantelte, Faserstränge, in denen die, immer in Form durchlaufender Monofile vorliegenden, Fasern geschlagen sind. Finally, the invention has the advantageous aspect of a rope without damage, i.e. without creating weak points through overlaps, to divide into a larger number of layers and thereby be able to make the rope elements thinner, so that the monofilaments are not exposed to such different tensile loads during bending. The mentioned elements of the rope will usually be strands made of fiber strands. However, they can also be ropes themselves or only, preferably sheathed, fiber strands in which the fibers, which are always in the form of continuous monofilaments, are knotted.
Sind die Elemente mehrlagige Litzen, so verlaufen darin die die Lagen bildenden Faserstränge vorzugsweise gleichfalls von Lage zu Lage parallel zueinander, d.h. es sind Parallelschlaglitzen. If the elements are multi-layer strands, the fiber strands forming the layers preferably also run parallel to one another from layer to layer, i.e. they are parallel strands.
Dafür gilt alles das noch einmal, was oben für die Parallel-Machart des Seils gesagt ist. Der Vorteil der Kombination Material/Parallelschlag ist hier insofern noch wesentlich bedeutender, als in den Parallelschlaglitzen überhaupt keine Dehnungsanpassung der Lagen aneinander möglich ist, während man im Seil durch verschiedene Schlaglängen der Litzen der verschiedenen Lagen noch gewisse Angleichungen vornehmen kann. For this, all that applies once again is what was said above for the parallel design of the rope. The advantage of the combination of material / parallel lay is even more significant here, since in the parallel lay strands no stretch adjustment of the layers to each other is possible, while in the rope you can still make certain adjustments through different lay lengths of the strands of the different layers.
Auch die zu Litzen geschlagenen Faserstränge sind vorzugsweise selbst geschlagen, können aber auch ummantelte Bündel paralleler Fasern sein. Je nach den Umständen, vor5 The fiber strands tied into strands are preferably themselves tied, but can also be sheathed bundles of parallel fibers. Depending on the circumstances, before 5
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nehmlich mit dünnem Durchmesser, können auch geflochtene Faserstränge oder Faserstränge aus in sich verklebten Faserbündeln möglich sein. Geflochtene Faserbündel haben jedoch unerwünschte Überschneidungen, und parallele Faserbündel sind, insofern nachteilig, als darin die Mono file unterschiedlicheren Zugbelastungen aufgrund von Biegungen ausgesetzt sind. In geschlagenen Faserbündeln können die Monofile solche unterschiedlichen Zugbelastungen durch Längsverschiebung gegeneinander ausgleichen; sie sollten insofern nicht verklebt sein, jedenfalls nicht derart, dass die Beweglichkeit gegeneinander blockiert wird. Usually with a thin diameter, braided fiber strands or fiber strands made of fiber bundles glued together can also be possible. Braided fiber bundles, however, have undesirable overlaps, and parallel fiber bundles are disadvantageous in that the monofilaments are subjected to different tensile loads due to bending. In beaten fiber bundles, the monofilaments can compensate for such different tensile loads by longitudinal displacement; In this respect, they should not be glued, at least not in such a way that the mobility against each other is blocked.
Sind die genannten Elemente selbst schon aus Litzen geschlagene Seile, so verlaufen vorzugsweise auch in deren Litzen, wenn sie mehrlagig sind, die Faserstränge von Lage zu Lage parallel zueinander. Sind die Litzen in dem Element in mehreren Lagen angeordnet, so gilt dafür sinngemäss das gleiche. If the elements mentioned are ropes already made from strands, the fiber strands preferably also run parallel to one another in their strands if they are multilayered. If the strands in the element are arranged in several layers, the same applies accordingly.
Um die Flächenpressung an den Berührungslinien noch weiter zu verringern, weisen in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die Elemente des Seils eine glattere Oberfläche auf, als sie sich bei kreisrundem Querschnitt der die Elemente bildenden Faserstränge bzw. Litzen ergeben würde. Dadurch wird die erwähnte Linienberührung durchgehend, während im Falle der normalen, infolge der Rundung der Faserstränge bzw. Litzen geriffelten Oberfläche der Litzen bzw. Seile die Berührung zwischen den Elementen nur auf einer Punktlinie gegeben ist. In order to further reduce the surface pressure at the contact lines, in an advantageous embodiment of the invention the elements of the rope have a smoother surface than would result from a circular cross section of the fiber strands or strands forming the elements. As a result, the aforementioned line contact is continuous, while in the case of the normal surface of the strands or cables, which is corrugated due to the rounding of the fiber strands or strands, the contact between the elements is only given on a point line.
Die gewünschte glatte Oberfläche kann z.B. dadurch geschaffen werden, dass die Elemente eine, vorzugsweise auf-extrudierte, Ummantelung mit einer glatten Oberfläche erhalten. The desired smooth surface can e.g. can be created in that the elements receive a, preferably extruded, sheathing with a smooth surface.
Die Faserstruktur des Materials erlaubt jedoch auch noch anderes. Die Faserstränge brauchen nur etwas locker geschlagen zu sein und die aus diesen Fasersträngen hergestellten Litzen etwas fester; dann passen sich die Faserstränge in den Litzen unter Verformung und Bildung eines weitgehend dichten Litzengefüges im Inneren einander an, und aussen bildet sich eine ziemlich glatte Oberfläche. Sind die Faserstränge ummantelte Bündel paralleler Fasern, ergibt sich das alles ohnehin weitgehend von selbst. However, the fiber structure of the material also allows for other things. The fiber strands only need to be laid slightly loosely and the strands made from these fiber strands are somewhat firmer; then the fiber strands in the strands adapt to one another, deforming and forming a largely dense structure of strands on the inside, and a fairly smooth surface is formed on the outside. If the fiber strands are covered bundles of parallel fibers, all of this is largely self-explanatory.
Man kann Faserstränge auch, wie Profildrähte, z.B. durch Verklebung als Profile ausbilden, die sich zu einer dichten You can also use fiber strands, such as profile wires, e.g. by gluing as profiles that form a dense
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Litze und/oder einer Litze mit glatter Oberfläche schlagen lassen. Let the strand and / or a strand with a smooth surface beat.
Sind die Elemente des Seils selbst schon Seile, so gilt entsprechendes für die Litzen, aus denen diese Seile bestehen. If the elements of the rope themselves are ropes, the same applies to the strands from which these ropes are made.
Sind auch die Elemente des Seils in sich locker geschlagen, so verbreitert sich die erwähnte Linienberührung zur Flächenberührung. If the elements of the rope are loosely knocked in, the line contact mentioned widens to the surface contact.
Schliesslich können erfindungsgemässe Konstruktionen, vornehmlich solche von weniger kompliziertem Aufbau, mit allen ihren Vorteilen selbst wieder Element eines Seiles sein. Als Element eines Seils kommt vor allem die einfache Ausführung in Betracht, deren Elemente unmittelbar Faserstränge sind und die man auch als Litze ansehen kann, in dem man den Faserstrang einem Draht gleichsetzt. Finally, constructions according to the invention, primarily those of a less complicated structure, can themselves be an element of a rope with all their advantages. The simple design, the elements of which are directly fiber strands and which can also be regarded as a strand, in which the fiber strand is equated to a wire, is considered as an element of a rope.
Die Zeichnung gibt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wieder. The drawing shows an embodiment of the invention.
Sie zeigt ein Drahtseil in Parallel-Machart aus Parallelschlaglitzen. It shows a wire rope made in parallel from parallel lay strands.
Das Seil besteht aus einer Herzlitze 1, einer inneren Litzenlage 10 von fünf Litzen 2 und fünf kleineren Monofilsträngen 3 und einer parallel mit der inneren Litzenlage 10 verseilten äusseren Litzenlage 20 von zehn gleichen Litzen 4. The rope consists of a cardiac strand 1, an inner strand layer 10 of five strands 2 and five smaller monofilament strands 3 and an outer strand layer 20 of ten identical strands 4 stranded parallel to the inner strand layer 10.
Die Herzlitzen 1 sind einlagige Litzen 1 + 6. Die Litzen 2 sind zweilagig Parallelschlaglitzen 1 + 6+12. Die Monofil-stränge 3 sind leicht geschlagene, parallele Monofilbündel. Die Litzen 4 sind zweilagige Parallelschlaglitzen (Sealelitzen) 1+9 + 9. The cardiac strands 1 are single-layer strands 1 + 6. The strands 2 are two-layer parallel lay strands 1 + 6 + 12. The monofilament strands 3 are lightly beaten, parallel monofilament bundles. The strands 4 are two-layer parallel lay strands (seal strands) 1 + 9 + 9.
Die Litzen 1,2 und 4 setzen sich aus Monofilsträngen aus Poly-p-phenylenterephthalamid zusammen, die in sich locker verdrillt sind. Bei der Verlitzung haben sich die vorher runden Monofilstränge mit ihren Querschnitten einander angepasst. Im Inneren der Litzen schliessen die Monofilstränge weitgehend ohne Zwischenräume aneinander. Die Aussenseiten der äusseren Monofilstränge sind abgeflacht. Der Litzenumfang ist dadurch verhältnismässig glatt und zeigt nur noch kleine Rillen 5 zwischen den einzelnen Monofilsträngen. The strands 1, 2 and 4 are composed of monofilament strands made of poly-p-phenylene terephthalamide, which are loosely twisted in themselves. The cross sections of the previously round monofilament strands have been adapted to each other. In the interior of the strands, the monofilament strands adjoin one another largely without gaps. The outer sides of the outer monofilament strands are flattened. The strand circumference is therefore relatively smooth and shows only small grooves 5 between the individual monofilament strands.
Die Monofile bestehen aus Poly-p-phenylenterephthal-amid der Qualität «Kevlar 49». The monofilaments consist of poly-p-phenylene terephthalamide of the «Kevlar 49» quality.
Die Dichte der Litzen wie auch die Parallel-Machart des Seils erhöhen den Materialquerschnitt und vermindern damit den Platzbedarf des Seils auf Winden usw. The density of the strands as well as the parallel design of the rope increase the material cross-section and thus reduce the space requirement of the rope on winches etc.
Es können auch verschiedenartige Monofilstränge und Litzen miteinander kombiniert werden. Different types of monofilament strands and strands can also be combined with one another.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased |