BR112020014811A2

BR112020014811A2 - Corda sintética

Info

Publication number: BR112020014811A2
Application number: BR112020014811-3A
Authority: BR
Inventors: Timothy Hunter; Pengzhu WANG
Original assignee: Bridon International Limited
Priority date: 2018-03-06
Filing date: 2019-02-12
Publication date: 2020-12-08
Also published as: US20210040687A1; WO2019170373A1; EP3762534A1; KR20200126970A; CA3088472A1; US11578458B2; CN111801462A

Abstract

a presente invenção refere-se a uma corda sintética (20) compreendendo um núcleo (22) e pelo menos uma primeira camada circundando o núcleo (22). a primeira camada tem cordões de primeira camada (26). o núcleo tem uma superfície externa sulcada com ranhuras côncavas helicoidais separadas. cada uma destas ranhuras contata um dos cordões de primeira camada (26). as ranhuras têm um raio de curvatura (24) que é maior que o raio de curvatura (14) de um círculo tendo um mesmo diâmetro como o cordão de primeira camada de contato antes de torção.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CORDA SINTÉTICA". Descrição Campo Técnico

[0001] A presente invenção refere-se a uma corda sintética, e mais particularmente, a uma corda sintética onde os elementos transportan- do carga são fibras sintéticas de origem de polímero fabricadas pelo homem. Técnica Antecedente

[0002] Altas demandas são colocadas sobre cordas sintéticas que são projetadas, por exemplo, para uso sobre guinchos e guindastes. À carga de ruptura é esperada aumentar assim como a rigidez radical e o cisalhamento de carga e eficiência de conversão de resistência. Co- mo um resultado, estão sendo feitas tentativas para aperfeiçoamento de fator de enchimento. Maiores fatores de enchimento ou maiores fatores de empacotamento, entretanto, conduzem a aumentado conta- to radical dos vários elementos em uma corda. Estes aumentados con- tatos radiais por último podem conduzir a aumentada abrasão e au- mentada fretagem e consequentemente reduzida resistência a fadiga.

[0003] US 1 868 681 mostra uma corda compreendendo uma plu- ralidade de cordões de material flexível como fibras de cânhamo Mani- la ao redor de um núcleo de borracha. O núcleo de borracha aumenta a elasticidade da corda e estende a vida da corda acolchoando e pro- tegendo as fibras. Descrição da Invenção

[0004] É um objetivo geral da invenção evitar as desvantagens da técnica anterior.

[0005] É um objetivo particular da invenção aperfeiçoar o tempo de vida de uma corda sintética.

[0006] É um objetivo específico da invenção diminuir interação ao longo de direção radical entre elementos em uma corda sintética.

[0007] De acordo com a invenção, é provida uma corda sintética compreendendo um núcleo e pelo menos uma primeira camada cir- cundando o núcleo. A primeira camada tem cordões de primeira ca- mada. O núcleo tem uma camada externa sulcada com ranhuras côn- cavas helicoidais separadas. Cada uma das ranhuras contata um dos cordões de primeira camada. O raio de curvatura das ranhuras é maior que o raio de curvatura de um círculo tendo a mesma seção transver- Sa como a seção transversa do cordão de primeira camada.

[0008] Os termos “corda sintética” referem-se a uma corda onde os elementos de resistência ou transportando carga são fibras sintéti- cas, preferivelmente fibras sintéticas fabricadas pelo homem de polí- mero de natureza ou fibras de carbono ou fibras de basalto.

[0009] O uso deste núcleo sulcado com ranhuras côncavas tem a vantagem de reduzir desgaste entre e dentro os vários cordões de primeira camada.

[0010] Um núcleo sulcado com ranhuras côncavas helicoidais é conhecido na técnica anterior de cordas de arame de aço. US-A-5 269 128, EP-B1-0 652 989, US-A-5 797 254 e GB-A-2 320 933 (todas de Bridon plc) mostram várias concretizações de um membro de núcleo sulcado com ranhuras helicoidais. Os cordões de aço redondos das cordas de arame de aço são acomodados nas ranhuras. O perfil das ranhuras conforma-se de perto ao formato dos cordões de aço e ma- xXimiza a área de contrato com os cordões de aço. Aplicação desta técnica anterior de membro de núcleo sulcado, entretanto, pode dimi- nuir a área de seção transversa disponível para fibras transportando carga.

[0011] De acordo com uma concretização particular da invenção, o núcleo sulcado compreende curvas convexas entre as ranhuras côn- cavas.

O Núcleo

[0012] O núcleo não é oco e, preferivelmente, o núcleo compreen- de um membro transportando carga de núcleo e, como tal um núcleo de corda de fibra independente (IFRC) que é equivalente a um núcleo de corda de arame independente (IWRC) em cordas de arame e, mais preferivelmente, uma cobertura de núcleo tal como revestimento. Na medida em que esta concretização preferível do núcleo também está transportando carga, isto ainda aumenta a carga de ruptura e resistên- cia à tração da corda sintética.

[0013] O núcleo com a geometria sulcada é preferivelmente fabri- cado em avanço, antes de fabricação de corda. Isto significa que a presença das ranhuras côncavas não é o resultado do material de nú- cleo fluindo como um resultado dos cordões de camada circundante. Ao invés as ranhuras proporcionam uma base sólida para os cordões de camada circundante para evitar que os mesmos tenham desgaste por atrito de uns com os outros.

[0014] Apropriados materiais para o núcleo são polímeros como polipropileno, polietileno e poliéster ou um elastômero. Poliolefinas, polietileno de alta densidade, copolímeros de polipropileno e polietile- no são preferidos na medida em que eles proporcionam mais resistên- cia para o núcleo. Camada Extrudada

[0015] Em uma concretização preferível da invenção, este reves- timento de núcleo é uma camada extrudada.

[0016] O material da camada extrudada pode ser um homopolime- ro ou um copolímero, um termoplástico (plastômero), um elastômero e um elastômero termoplástico, por exemplo, copolímero de poliéster sob o nome comercial de HYTREL e ARNITEL e copolímero de etileno octano sob o nome comercial de EXACT.

[0017] O membro transportando carga de núcleo pode ser um cor-

dão sintético ou uma corda sintética.

[0018] Este cordão sintético pode ser uma construção trançada, que tem a vantagem de ser livre de torção.

[0019] Este cordão sintético também pode ser um cordão deposi- tado de arame, que tem a vantagem de prover uma maior resistência e uma maior resistência a fadiga.

[0020] O membro transportando carga dentro do núcleo também pode ser um membro tubular ou cilíndrico sólido. Este membro tubular pode ser fabricado de um material que seja mais duro que o material da camada extrudada de modo que ele proporcione mais rigidez para o núcleo.

[0021] Alternativamente, o membro de núcleo transportando carga pode ser um núcleo sulcado extrudado de um material de polímero só- lido simples tendo ranhuras com um raio de curvatura como descrito acima. O núcleo sólido pode ter uma estrutura orientada que compre- endeu cristais alongados orientados na direção axial do núcleo.

[0022] A corda sintética de acordo com a invenção pode ter uma segunda camada circundando a primeira camada. A corda sintética também pode ter uma terceira camada circundando a segunda cama- da.

[0023] A segunda camada pode compreender cordões de segunda camada. A terceira camada pode compreender cordões de terceira camada. Alguns dos cordões de primeira camada, cordões de segun- da camada ou cordões de terceira camada podem ter uma cobertura de cordão extrudada ou trançada. Esta cobertura de cordão tem a van- tagem de compactação de cordões envelopados e de mitigação de abrasão com cordões vizinhos.

[0024] Como alternativa para a cobertura de cordão extrudada ou trançada sobre alguns ou todos os cordões de primeira camada, cor- dões de segunda camada ou cordões de terceira camada, ou em adi-

ção a esta cobertura de cordão trançada ou extrudada, a primeira ca- mada como um todo, a segunda camada como um todo (se qualquer) e a terceira camada como um todo (se qualquer) podem ter uma co- bertura de camada trançada ou extrudada. Esta cobertura de camada tem a vantagem de compactar as camadas envelopadas e de mitiga- ção de fretagem entre camadas sucessivas.

[0025] A corda sintética de acordo com a invenção compreende fibras sintéticas. Fibra Sintética

[0026] A invenção é aplicável para todos os tipos de fibras sintéti- cas de natureza de polímero correntemente usado em cordas. Exem- plos de tais fibras são fibras de poliamida, fibras de poliéster, fibras de poliolefina tais como fibras de polipropileno e polietileno, e particular- mente fibras sintéticas de alta resistência tais como fibras de polipropi- leno de alta resistência (HSPP), polietileno de alto módulo (HMPE) também conhecido como polietileno de peso molecular ultra alto (UH- MWwPE), fibras de para-aramida tais como fibras de poli(P-fenileno tere- ftalamida) (PPTA), poliéster cristal líquido (LCP/LCAP), poli(P-fenileno- 2,6-benzo bis-xazol) (PBO), fibras de meta-aramida tais como fibras de poli (m-fenileno isoftalamida), fibras de copoliamida de (cloreto de tere- ftaloíla, p-fenileno diamina, 3,4'-diamino fenil éter), normalmente refe- rido como “copolímero aramida”).

[0027] Os materiais polímeros podem estar presentes não somen- te em formato de fibra mas também em outro formato longitudinal tal como uma fita, filamento e bastões.

[0028] Várias fibras diferentes também podem ser combinadas em um fio montado, cordão e/ou em uma corda. Breve Descrição de Figuras nos Desenhos

[0029] A Figura 1 é um desenho conceitual explicando a diferença entre um membro de núcleo sulcado de uma corda de arame de aço e um membro de núcleo sulcado de uma corda sintética de acordo com a invenção.

[0030] A Figura 2 é uma seção transversa de uma primeira concre- tização de acordo com a invenção.

[0031] A Figura 3 é uma seção transversa de uma segunda con- cretização de acordo com a invenção.

[0032] A Figura 4 é uma seção transversa de uma terceira concre- tização de acordo com a invenção.

[0033] A Figura 5 é uma seção transversa de uma quarta concreti- zação de acordo com a invenção. Modo(s) Para Realização da Invenção

[0034] Referindo-se à Figura 1, a diferença entre um membro de núcleo sulcado de uma corda de arame de aço e um membro de nú- cleo sulcado de uma corda sintética de acordo com a invenção é expli- cada.

[0035] Tomar como ponto de partida uma corda de arame de aço hipotética tendo um membro de núcleo sulcado 12 com ranhuras côncavas helicoidais, mostradas em linhas pontilhadas. As ranhuras seguem os contornos dos cordões de arame de aço redondos. Cada ranhura tem um raio de curvatura 14 que é cerca de igual ao raio do círculo circunscrevendo os cordões de aço 15, que é metade de assim chamado diâmetro de tubo ou diâmetro equivalente.

[0036] Por outro lado, para uma corda sintética, este pequeno raio de curvatura 14 não é necessário, mesmo não desejado.

[0037] Por outro lado, para uma corda sintética um núcleo com somente partes convexas pode precisar ser evitado para prevenir que cordões desviem e tenham abrasão uns com os outros. O empacota- mento em cunha dos cordões de primeira camada conduz a raios mui- to pequenos nos cantos daqueles cordões. Um objetivo das curvas côncavas é aumentar estes raios.

TIM

[0038] Em contraste com cordas de aço, o raio de curvatura 16 para as ranhuras de um membro de núcleo sulcado para cordas sinté- ticas é maior que o raio de curvatura 14, por exemplo, 10% maior, pre- ferivelmente 20% ou mais preferivelmente 30% ou 40% maior que o raio de curvatura 14.

[0039] Um membro sulcado que é adaptado para cordas sintéticas é mostrado em linhas inteiras na Figura 1. Entre as ranhuras côncavas igualmente espaçadas 17, partes convexas 18 podem estar presentes.

[0040] A Figura 2 mostra uma primeira concretização de uma cor- da sintética 20 de acordo com a invenção.

[0041] A corda sintética 20 tem um membro de núcleo sólido sul- cado 22 com ranhuras helicoidais côncavas separadas com um raio de curvatura 24 que é maior que no caso de uma corda de arame de aço. Uma camada simples de cordões de primeira camada 26 circunda o núcleo 22, cada cordão de primeira camada 26 se adapta em uma ra- nhura côncava.

[0042] A Figura 3 mostra uma segunda concretização de uma cor- da sintética 30 de acordo com a invenção.

[0043] Esta corda sintética 30 tem um membro de núcleo sulcado com ranhuras helicoidais separadas côncavas. O membro de núcleo tem um membro de transporte de carga na forma de um cordão sinté- tico com um núcleo 31 e uma camada circundante 32 de seis elemen- tos sintéticos. O núcleo 31 e a camada 32 são cobertos com uma ca- mada extrudada 33 de um material polímero que rende a forma ranhu- rada para o núcleo. A forma helicoidal pode ser provida tanto por um cossinete de extrusão de rotação como através de ter-se o número sulcado girando quando enrolando os cordões circundantes. As ranhu- ras côncavas do núcleo têm um raio de curvatura 34 que é maior do que no caso de uma corda de arame de aço; como explicado na Figu- ra 1. Uma camada de cordões de primeira camada sintéticos 35 cir-

cunda o membro de núcleo. Cada tal cordão 35 é acomodado em uma ranhura do núcleo pelo que evitando desvio dos cordões de primeira camada 35 e assim mitigando fretagem. Uma camada de cordões de segunda camada sintéticos 36 circunda a primeira camada.

[0044] A Figura 4 mostra uma seção transversa de uma terceira concretização de uma corda sintética 40 de acordo com a invenção.

[0045] O núcleo desta corda sintética 40 tem um membro cilíndrico 41 e uma camada extrudada 42 provida com ranhuras helicoidais. Uma camada de cordões de primeira camada sintéticos 43 circunda o núcleo. Cada cordão de primeira camada 43 está envelopado com uma cobertura trançada 44, uma camada extrudada pode ser provida ao redor de cada fio de primeira camada 43. Uma camada de cordões de segunda camada sintéticos 45 circunda a primeira camada. Embora não mostrada na Figura 4, uma cobertura trançada ou uma camada extrudada pode ser provida também ao redor de alguns ou todos os cordões de segunda camada sintéticos 45.

[0046] A Figura 5 mostra uma seção transversa de uma quarta concretização de uma corda sintética 50 de acordo com a invenção.

[0047] Esta corda sintética 50 tem um membro de núcleo sulcado com ranhuras helicoidais separadas côncavas. O membro de núcleo tem um membro de transporte de carga na forma de um cordão sinté- tico com um núcleo 51 e uma camada circundante 52 de seis elemen- tos sintéticos. O núcleo 51 e a camada 52 são revestidos com uma camada extrudada 53 de um material polímero que proporciona a for- ma ranhurada ao núcleo. As ranhuras têm um raio de curvatura 54 que é maior que no caso de cordões de arame de aço, como explicado na Figura 1. Uma camada de cordões de primeira camada 55 circunda o núcleo. Cada cordão de primeira camada 55 se adapta em uma ranhu- ra do núcleo. Uma camada de cordões de segunda camada 56 circun- da a primeira camada e uma camada de cordões de terceira camada

57 circunda a segunda camada. Uma cobertura trançada 58 envelopa a primeira camada pelo que mitigando contato e abrasão entre a pri- meira camada e a segunda camada e ao mesmo tempo mantendo tor- sões da primeira camada limitadas. Ao invés de uma cobertura trança- da 58, uma camada extrudada pode ser provida ao redor de primeira camada.

[0048] Embora não mostrada na Figura 5, uma cobertura trançada ou uma camada extrudada pode também ser provida ao redor de se- gunda camada.

[0049] A Figura 2, Figura 3, Figura 4 e Figura 5 mostram concreti- zações de cordas sintéticas 20, 30, 40, 50 com uma, duas ou três ca- madas. Cada uma destas camadas é mostrada com um particular nú- mero de cordões. A invenção, entretanto, não é limitada ao número de cordões mostrado.

[0050] Uma corda sintética de acordo com a presente invenção pode ser usada, em guinchos e guindastes e outros dispositivos de puxamento e guindagem, por exemplo, abandono e recuperação (A&R), guindaste de lança de articulação, puxador elevador, tensiona- dores elevadores, elevador de pá de arrasto, linhas de âncora e apli- cações de enrolamento de fricção e tambor de içamento de eixo pro- fundo. Nestas aplicações, demandas particulares são colocadas sobre uma corda quando ela passa sobre roldanas e polias, é enrolada sob tensão sobre um tambor contendo múltiplas camadas ou é carregada progressivamente por fricção através de um acionador de tração. O projeto da corda sintética da presente invenção permite que a mesma seja integrada em tais sistemas projetados para corda de arame de aço com mínima modificação de sistema e reduz desgaste interno e mecanismos de fretagem, onde ciclos ou tensões de trabalho são al- tos. Números de Referência

[0051] 10 corda hipotética com cordões cilíndricos

[0052] 12 núcleo de corda

[0053] 13 cordões de arame de aço redondos

[0054] 14 raio de curvatura de círculo circunscrevendo os cor- dões de aço

[0055] 15 círculo circunscrevendo cordões de arame de aço re- dondos

[0056] 16 raio de curvatura de ranhuras da invenção em membro de núcleo

[0057] 17 ranhura da invenção

[0058] 18 parte convexa entre ranhuras

[0059] 20 corda sintética de primeira concretização

[0060] 22 núcleo sólido

[0061] 24 raio de curvatura de ranhuras de núcleo sólido

[0062] 26 cordão de primeira camada

[0063] 30 corda sintética de segunda concretização

[0064] 31 núcleode membro de núcleo de reforço

[0065] 32 camada de membro de núcleo de reforço

[0066] 33 camada extrudada

[0067] 34 raio de curvatura de ranhura em camada de extrusão

[0068] 35 cordão de 1º camada

[0069] 36 cordão de 2º camada

[0070] 40 corda sintética de terceira concretização

[0071] 41 membro de núcleo tubular

[0072] 42 camada extrudada

[0073] 43 cordão de 1º camada

[0074] 44 cobertura trançada circundando cordão de 1º camada

[0075] 45 cordão de 2º camada

[0076] 50 corda sintética de quarta concretização

[0077] 51 núcleode membro de núcleo de reforço

[0078] 52 camada de membro de núcleo de reforço

[0079] 53 camada extrudada

[0080] 54 raio de curvatura de ranhura em camada de extrusão

[0081] 55 cordão de 1º camada

[0082] 56 cordão de 2º camada

[0083] 57 cordão de 3º camada

[0084] 58 cobertura trançada envelopando a camada de primei- ros cordões

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Corda sintética caracterizada pelo fato de compreender um núcleo e pelo menos uma primeira camada circundando o dito nú- cleo, a dita primeira camada tendo cordões de primeira camada, o dito núcleo tendo uma superfície externa sulcada com ra- nhuras côncavas helicoidais separadas, cada uma de ditas ranhuras contatando um de ditos cor- dões de primeira camada, as ditas ranhuras tendo um raio de curvatura que é maio que o raio de curvatura de um círculo de mesma seção transversal como a seção transversal de um cordão de primeira camada.

2. Corda sintética, de acordo com a reivindicação 1, carac- terizada pelo fato de o dito núcleo compreender curvas convexas entre as ditas ranhuras côncavas.

3. Corda sintética, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de o dito núcleo compreender um membro de transporte de carga de núcleo e um revestimento de núcleo.

4. Corda sintética, de acordo com a reivindicação 3, carac- terizada pelo fato de a dita cobertura de núcleo ser uma camada extrudada.

5. Corda sintética, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizada pelo fato de o dito membro transportando carga de núcleo ser um cor- dão sintético ou corda sintética.

6. Corda sintética, de acordo com a reivindicação 5, carac- terizada pelo fato de o dito cordão sintético ser uma construção trançada.

7. Corda sintética, de acordo com a reivindicação 5, carac- terizada pelo fato de o dito cordão sintético ser um cordão depositado de arame.

8. Corda sintética, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizada pelo fato de o dito membro de reforço ser um membro cilíndrico sólido.

9. Corda sintética, de acordo com qualquer uma das reivin- dicações precedentes, caracterizada pelo fato de compreender uma segunda camada circundando a dita primeira camada.

10. Corda sintética, de acordo com a reivindicação 9, carac- terizada pelo fato de compreender uma terceira camada circundando a dita se- gunda camada.

11. Corda sintética, de acordo com a reivindicação 10, ca- racterizada pelo fato de a dita segunda camada compreender cordões de segunda camada e a dita terceira camada compreender cordões de terceira camada, alguns de ditos cordões de primeira camada, cordões de segunda camada e cordões de terceira camada tendo uma cobertu- ra trançada ou extrudada.

12. Corda sintética, de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizada pelo fato de a dita primeira camada, a dita segunda camada e a dita terceira camada poderem ter uma cobertura trançada ou extrudada.

13. Corda sintética, de acordo com qualquer uma das rei- vindicações precedentes, caracterizada pelo fato de compreender fi- bras de polímero de alta resistência.