EP1004700B1 - Mantelloses Kunstfaserseil und dessen Herstellungsverfahren - Google Patents

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EP1004700B1
EP1004700B1 EP99123456A EP99123456A EP1004700B1 EP 1004700 B1 EP1004700 B1 EP 1004700B1 EP 99123456 A EP99123456 A EP 99123456A EP 99123456 A EP99123456 A EP 99123456A EP 1004700 B1 EP1004700 B1 EP 1004700B1
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Definitions

  • the invention relates to a synthetic fiber rope, preferably made of aromatic polyamide, with an envelope according to the preamble of claim 1 and a method for producing a synthetic fiber ropes according to the preamble of claim 8.
  • Ropes are particularly in conveyor technology, such as elevators, crane construction and mining , an important heavy-duty machine element. Particularly complex is the stress of driven ropes, rope ropes umglenkten cables or wound on drums ropes, such as those used in elevator construction and cable cars. There are large rope lengths necessary and there is energetic reasons the demand for the smallest possible masses.
  • High-strength synthetic fiber ropes for example made from aromatic polyamides or aramids with highly oriented molecular chains, fulfill these requirements better than conventional steel ropes.
  • each individual strand of this layer is provided there with an extruded plastic jacket, preferably polyurethane or polyamide, which serve as abrasion protection for the rope as a whole and ensure the desired coefficient of friction with the traction sheave.
  • the invention has for its object to reduce the manufacturing cost of a synthetic fiber rope, while maintaining high functionality is ensured.
  • the advantages achieved by the invention consist in a permanent bond of the sheath to the synthetic fiber strands of the outer strand layer, because the material of the sheath and of the synthetic fibers of the strands fixing matrix are the same. By simply adding appropriate additives, the functionality can be easily extended over the entire lifetime of fiber ropes.
  • the inventive wrapper forms neither upsets nor is it slidable on the synthetic fiber strands.
  • the production of the envelope is largely without additional device overhead and is simple and inexpensive. Starting from conventional synthetic fiber strands produced in large quantities, the synthetic fiber strands for the outermost fiber strand layer are only to be pulled through an already existing impregnation bath in order to form the coating according to the invention.
  • the layer thickness is adjustable over the residence time of the synthetic fiber strand in the impregnating bath. The coating process can also be repeated as often as desired.
  • a particularly abrasion-resistant embodiment of the coating is achieved by adding short fibers, for example aramid, to the impregnating bath.
  • the strands 2, 3, 4 and 5 consist essentially of aramid yarns 8 which are helically fixed in a polyurethane matrix.
  • the aramid yarns 8 are treated with a protective impregnating agent, for example polyurethane solution.
  • the proportion of polyurethane in each strand 2,4,5 is decisive for the bending fatigue strength of the rope 1.
  • the polyurethane content for impregnating the strands 2,4,5 can be depending on the desired rope properties, for example, between ten and sixty percent.
  • the aramid yarns 8 are connected to a filament 7 by means of impregnation and fixed.
  • the impregnation forms a protective thin layer 9 around each individual filament 7.
  • Sieving of the filaments 7 are helically wound together to form a stranded wire 2, 3, 4, 5.
  • the filaments 7 do not have the circular shape shown in the drawing, but are adapted to the surface of adjacent filaments and the strands.
  • the structure of all the strands used in the embodiment is 2,3,4,5 are basically the same, but the number of twists per meter between the different layers of strands and the strands with different strand diameters may be different.
  • each of the thick strands 4 and thin strands 5 stranded in the cover layer 6 is enveloped by an additional protective layer 10 of impregnating agent according to the invention.
  • This protective layer is advantageously formed by additional impregnation in an impregnating bath in a continuous process on the surface of the thick strands 4 and thin strands 5.
  • the impregnating agent also contains additives of UV stabilizers, preferably silicon crystals, oxidation and reduction blockers.
  • the addition of short fibers, preferably of aramid gives the protective layer 10 improved abrasion resistance.
  • the thickness 11 of the protective layer 10 around the individual strands 4,5 is here 0.2 mm; According to the invention, however, it can be selected in the range between 0.1 and 1 mm depending on the desired protective effect.
  • the protective layer 10 acts as abrasion protection between the thick strands 4 and the thin strands 5 of the cover layer 6 and forms in association of all strands 4.5 of the cover layer 6 to the outside an equally effective and inexpensive to produce covering the rope 1. On an additional cable sheath made of plastic can therefore be dispensed with.
  • a protective layer 10 coated strands 4, 5 can be prefabricated as a semi-finished product and then further processed as required by conventional stranding, which significantly reduces the cost of manufacturing the aramid fiber rope 1.
  • another liquid with an adhesive property can also be applied to the rope.
  • the rope can be used in a variety of conveyor systems, e.g. for elevators, shaft conveyors in the mining industry, load cranes such as construction cranes, ship cranes, cable cars and ski lifts, as well as traction devices on escalators.
  • the drive can be done either by frictional engagement on traction sheaves or Koeppe discs as well as by rotating cable drums on which the rope is wound.
  • Under rope is a running, driven rope to understand, which is sometimes referred to as a train or suspension rope.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Ropes Or Cables (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kunstfaserseil, vorzugsweise aus aromatischem Polyamid, mit einer Umhüllung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Kunstfaserseile nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8 Seile sind insbesondere in der Fördertechnik, wie z.B. bei Aufzügen, im Kranbau und im Bergbau, ein wichtiges stark beanspruchtes Maschinenelement. Besonders vielschichtig ist die Beanspruchung von getriebenen Seilen, über Seiltrollen umglenkten Seilen oder auf Trommeln aufgewickelten Seilen, wie sie beispielsweise im Aufzugsbau und bei seilbahnen verwendet werden. Dort sind grosse Seillängen notwendig und es besteht aus energetischen Gründen die Forderung nach möglichst kleinen Massen. Hochfeste Kunstfaserseile, beispielsweise aus aromatischen Polyamiden oder Aramiden mit hochgradig orientierten Molekülketten erfüllen diese Anforderungen besser als herkömmliche Stahlseile. Allerdings sind Werkstoffe, wie z.B. Aramide, besonders empfindlich gegenüber ultraviolettem (UV) Licht, oxidierenden und reduzierenden Umwelteinflüssen, durch die die Bruchkraft und das Arbeitsvermögen herabgesetzt werden. Aramidseile werden daher mit lichtbeständigem Material ummantelt oder umflochten. Die Patentschrift US 4,095,404 zeigt wie Aramidfasern mittels Beschichtung mit einem Imprägniermittel gegen UV Licht geschützt werden können.
  • Es ist beispielsweise aus der EP 0 672 781 A1 der Anmelderin bekannt geworden, solche ummantelte Kunstfaserseile bei Aufzugsanlagen als Tragorgane zu verwenden, um den Kabinenrahmen einer in einem Aufzugsschacht geführten Kabine mit einem Gegengewicht zu verbinden. Das Seil läuft über eine Treibscheibe, die zum Heben und senken der Kabine und des Gegengewichts von einem Antriebsmotor angetrieben wird. Das Antriebsmoment wird unter Reibschluss dem jeweils über den Umschlingungswinkel anliegenden Seilabschnitt aufgeprägt.
  • Anstatt einer die gesamte Decklitzenlage umgebenden Ummantelung, ist dort jede einzelne Litze dieser Lage mit einem ringsum geschlossenen extrudierten Mantel aus Kunststoff, vorzugsweise Polyurethan oder Polyamid, versehen, die gesamthaft als Abriebschutz für das Seil dienen und den gewünschten Reibwert zur Treibscheibe gewährleisten.
  • Dort werden die Bindekräfte zwischen den Kunststoffmänteln und der äussersten Kunstfaserlitzenlage erreicht, indem die Kunststoffummantelung unter Druck aufgespritzt wird, so dass alle Zwischenräume zwischen den Litzen ausgefüllt und ein Formschluss mit einer grossen Haltefläche gebildet wird. Die bei Belastung des Seils auftretenden Schubkräfte können unter bestimmten Bedingungen dennoch ein Verschieben oder Aufstauchen der Kunststoffmäntel verursachen. Solche Veränderung des Seils sind unerwünscht, weil sie zum Ausfall des Seils führen könnten. Die nötigen Bindekräfte zwischen Litze und Mantel durch Aufbringen der Litzenmäntel im Druckspritzverfahren darzustellen, gestaltet sich jedoch aufwendig.
  • Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Herstellungsaufwand für ein Kunstfaserseil zu verringern, während eine unverändert hohe Funktionalität sichergestellt ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einem Kunstfaserseil der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruch 1 sowie mit einem Verfahren gemäss den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Umfangreiche Versuche der Anmelderin haben ergeben, dass anstelle einer bisher extrudierten, schützenden Ummantelung nur durch eine Beschichtung der Kunstfaserlitzen in der äussersten Litzenlage mit Flüssigkeit, welche UV-Stabilisatoren und andere Zusätze zum Schutz gegen Abrieb und das Seil schädigenden
  • Umwelteinflüssen enthält, ein zuverlässiger UV-Schutz sowie eine ausreichende Abriebfestigkeit des Seiles dauerhaft sichergestellt werden kann.
  • Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen in einer dauerhaften Bindung der Umhüllung an die Kunstfaserlitzen der äusseren Litzenlage, weil das Material der Umhüllung und der die Kunstfasern der Litzen fixierenden Matrix gleich sind. Durch blosses Zumischen entsprechender Zusätze kann die Funktionalität über f die gesamte Lebensdauer von Faserseilen auf einfache Weise verlängert werden. Die erfindungsgemässe Umhüllung bildet weder Aufstauchungen noch ist sie verschiebbar auf den Kunstfaserlitzen. Die Herstellung der Umhüllung erfolgt weitgehend ohne zusätzlichen vorrichtungsmässigen Aufwand und ist einfach und kostengünstig. Ausgehend von grosserienmässig hergestellten herkömmlichen Kunstfaserlitzen sind die Kunstfaserlitzen für die äusserste Faserlitzenlage lediglich durch ein ohnehin vorhandenes Imprägnierungsbad zu ziehen, um die erfindungsgemässe Beschichtung auszubilden. Die Schichtdicke ist über die Verweildauer der Kunstfaserlitze im Imprägnierbad einstellbar. Der Beschichtungsvorgang kann ferner beliebig oft wiederholt werden.
  • Eine besonders abriebfeste Ausführungsform der Beschichtung wird durch Zugabe von Kurzfasern, beispielsweise aus Aramid, zum Imprägnierbad erreicht.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den übrigen abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
  • Anschliessend ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Imprägniermittel als Flüssigkeit unter Bezugnahme auf eine in der Zeichnung dargestellte Querschnittsansicht eines aus sechszehn Litzen bestehenden Seils 1 näher beschrieben. Um eine Kernlitze 2 sind fünf gleiche Litzen 3 schraubenlinienförmig gelegt, mit denen fünf dickere Litzen 4 abwechselnd mit fünf dünneren Litzen 5, im Parallelschlag zu einer Decklage 6 verseilt sind. Die für das dargestellte Seil 1 verwendeten tragenden Litzen 2,4,5 sind aus einzelnen Aramidfaserbündeln 7 gedreht oder geschlagen.
  • Die Litzen 2,3,4 und 5 bestehen im wesentlichen aus Aramidgarnen 8, die schraubenlinienförmig in einer Matrix aus Polyurethan fixiert sind. Zum Verseilen oder Drehen werden die Aramidgarne 8 mit einem schützenden Imprägnierungsmittel, beispielsweise mit Polyurethanlösung, behandelt. Der Anteil des Polyurethans an jeder Litze 2,4,5 ist mit ausschlaggebend für die Biegewechselfestigkeit des Seils 1. Je höher der Anteil des Polyurethans, desto höher wird die Biegewechselleistung. Mit steigendem Poyurethananteil sinkt der Füllfaktor des gesamten Seiles 1 und damit die Tragfähigkeit und das Dehnungsverhalten des Seils 1. Der Polyurethananteil zur Imprägnierung der Litzen 2,4,5 kann je nach gewünschten Seileigenschaften beispielsweise zwischen zehn und sechzig Prozent liegen.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind exemplarisch sieben Aramidgarne 8 mittels Imprägnierung zu einem Filament 7 verbunden und fixiert. Die Imprägnierung bildet dabei um jedes einzelne Filament 7 eine schützende dünne Schicht 9. Sieben der Filamente 7 sind miteinander schraubenlinienförmig zu einer Litze 2,3,4,5 geschlagen. In der tatsächlichen Ausbildung besitzen die Filamente 7 nicht die in der Zeichnung dargestellte kreisrunde Form, sondern sind an die Oberfläche benachbarter Filamente und der Litzen angepasst. Insoweit ist der Aufbau aller bei dem Ausführungsbeispiel verwendeter Litzen 2,3,4,5 grundsätzlich gleich, jedoch kann die Anzahl der Verdrehungen pro Meter zwischen den verschiedenen Litzenlagen und den Litzen mit verschiedenen Litzendurchmessern unterschiedlich sein.
  • Jede der in der Decklage 6 verseilten dicken Litzen 4 und dünnen Litzen 5 ist erfindungsgemäss von einer zusätzlichen Schutzschicht 10 aus Imprägniermittel umhüllt. Diese Schutzschicht wird vorteilhafterweise durch zusätzliches Tränken in einen Imprägniermittelbad im Durchlaufverfahren auf der Oberfläche der dicken Litzen 4 und dünnen Litzen 5 gebildet. Das Imprägniermittel enthält neben Polyurethan auch Zusätze von UV-Stabilisatoren, vorzugsweise Siliziumkristalle, Oxidations- und Reduktionsblocker. Durch die Zugabe von Kurzfasern, vorzugsweise aus Aramid, erhält die Schutzschicht 10 eine verbesserte Abriebfestigkeit.
  • Die Dicke 11 der Schutzschicht 10 um die einzelnen Litzen 4,5 beträgt hier 0,2 mm; erfindungsgemäss kann sie jedoch im Bereich zwischen 0,1 und 1 mm je nach gewünschter Schutzwirkung gewählt werden. Die Schutzschicht 10 wirkt als Abriebschutz zwischen den dicken Litzen 4 und den dünnen Litzen 5 der Decklage 6 und bildet im Verband aller Litzen 4,5 der Decklage 6 nach aussen eine ebenso wirkungsvolle wie kostengünstig herzustellende Umhüllung des Seils 1. Auf einen zusätzlichen Seilmantel aus Kunststoff kann deshalb verzichtet werden. Gemäss der Erfindung mit einer Schutzschicht 10 beschichtete Litzen 4, 5 können als Halberzeugnis vorgefertigt werden und dann je nach Bedarf mittels herkömmlichen Verseilmaschinen weiterverarbeitet werden, was die Herstellungskosten des Aramidfaserseil 1 bedeutend reduziert. Statt einem Imprägniermittel kann auch eine andere Flüssigkeit mit Hafteigenschaft auf das Seil aufgebracht werden.
  • Neben Anwendungen als reines Tragseil, lässt sich das Seil bei verschiedensten Anlagen der Fördertechnik anwenden, z.B. für Aufzüge, Schachtförderanlagen im Bergbau, Lastkränen wie Bau-, Hallen- oder Schiffskräne, Seilbahnen und Skilifte sowie als Zugmittel bei Fahrtreppen. Der Antrieb kann sowohl durch Reibschluss über Treibscheiben oder Koeppe-Scheiben als auch durch drehende Seiltrommeln, auf die das Seil aufgewickelt wird, erfolgen. Unter Förderseil ist ein laufendes, angetriebenes Seil zu verstehen, das gelegentlich auch als Zug-oder Tragseil bezeichnet wird.

Claims (11)

  1. Kunstfaserseil (1) mit tragenden Litzen (2,3,4,5) aus gebündelten und mittels einem ersten Imprägniermittel fixierten Kunstfasern (8), vorzugsweise Polyamidfasern, welche tragenden Kunstfaserlitzen (4,5) in einer äussersten Litzenlage (6) auf einem durch lagenweise miteinander verseilte tragende Kunstfaserlitzen (2,3) gebildeten Seilinneren verseilt sind, dadurch gekennzeichnet, dass jede einzelne der Litzen der äussersten Litzenlage (6) mit einer Beschichtung umgeben ist, wobei die jeweilige Beschichtung aus einer Flüssigkeit gebildet ist, wobei die Flüssigkeit Zusätze von UV-Stabilisatoren und andere Zusätze enthält, so dass die äusserste Litzenlage (6) eine Umhüllung (10) des Kunstfaserseils (1) zum Schutz gegen Abrieb und das Kunstfaserseil (1) schädigende Umwelteinflüsse bildet, wobei die äusserste Litzenlage (6) die Aussenfläche des Kunstfaserseils bildet.
  2. Kunstfaserseil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nur die Litzen (4, 5) der äussersten Litzenlage (6) mit der Beschichtung umgeben sind.
  3. Kunstfaserseil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit aus dem ersten Imprägniermittel zum Fixieren der Kunstfasern (8) als Basis besteht und mit den Zusätzen ein zweites Imprägniermittel bildet.
  4. Kunstfaserseil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Imprägniermittel Kurzfasern zum Schutz gegen Abrieb enthält.
  5. Kunstfaserseil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Imprägniermittel Oxidations- und Reduktionsblocker enthält.
  6. Kunstfaserseil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Imprägniermittelals Basis aus Polyurethanlösung besteht.
  7. Kunstfaserseil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (10) eine Schichtdicke (11) von 0,1 bis 1 mm aufweist.
  8. Verfahren zum Herstellen eines Kunstfaserseils (1) aus gebündelten und mittels einem ersten Imprägniermittel zu tragenden Kunstfaserlitzen (2,3,4,5) fixierten Kunstfasern (8), vorzugsweise Polyamidfasern, welche tragenden Kunstfaserlitzen (4,5) in einer äussersten Litzenlage (6) auf einem durch lagenweise miteinander verseilte tragenden Kunstfaserlitzen (2,3) gebildeten Seilinneren verseilt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunstfaserlitzen (4,5) der äussersten Litzenlage (6) durch Tränken der jeweiligen Kunstfaserlitze mit einer Flüssigkeit beschichtet werden, wobei die Flüssigkeit Zusätze von UV-Stabilisatorer und andere zusätze enthält, so dass die äusserste Litzenlage (6) eine Umhüllung (10) des Kunstfaserseils (1) zum Schutz gegen Abrieb und das Kunstfaserseil schädigende Umwelteinflüsse bildet, wobei die äusserste Litzenlage (6) die Aussenfläche des Kunstfaserseils (1) bildet.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nur die Litzen (4, 5) der äussersten Litzenlage (6) mit der Flüssigkeit beschichtet werden.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass anschliessend an ein erstes Tränken in der Flüssigkeit Kurzfasern auf die Kunstfaseritzen (4,5) der äussersten Litzenlage (6) aufgebracht werden und dann die Kunstfaserlitzen (4,5) wieder durch Tränken mit der Flüssigkeit beschichtet werden.
  11. Aufzugsanlage mit einem Kunstfaserseil nach einem der Ansprüche 1.
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EP98811165 1998-11-25
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