BRPI0620406A2 - cintas para serviços pesados - Google Patents

Abstract

CINTAS PARA SERVIçOS PESADOS. Trata-se de uma cinta para serviços pesados que compreende um núcleo de suporte de carga sem fim contendo múltiplas voltas de um material de filamento compreendendo fibras de alta performance e uma cobertura protetora feita de filamentos entrelaçados que compreendem fibras de alta performance e onde a razão de massa de fibras de alta performance no núcleo para fibras de alta performance na cobertura é de 0,15 a 2,0. A dita cinta mostra uma combinação vantajosa de propriedades, como alta resistencia, baixa peso e elevada durabilidade; permitindo um número mais alto de operações de levantamento do que as cintas conhecidas de metal ou sintéticas, especialmente de produtos pesados, por exemplos, com bordas agudas.

Description

CINTAS PARA. SERVIÇOS PESADOS

A invenção refere-se a cintas para serviços pesados, que são utilizadas como meio de conexão entre um dispositivo de levantamento ou outro de manipulação e produtos pesados que precisem ser manipulados, como carga e descarga. Mais especificamente, a invenção se refere a uma cinta flexível para trabalhos pesados, que compreende um núcleo de suporte de carga sem fim contendo múltiplas voltas de um material de filamento compreendendo fibras de alta performance e uma cobertura protetora.

Tal cinta encontra-se, por exemplo, nos documentos US 4850629 e US 5651572. Essas publicações de patente revelam cintas que compreendem um núcleo de suporte de carga sob a forma de uma pluralidade de voltas paralelas (denominadas ainda de laços) de material de filamento fibroso de suporte de carga contido dentro do meio de cobertura tubular. Tais cintas estão comercialmente disponíveis sob a marca registrada Slingmax® e estão, adicionalmente, descritas no endereço a. o. www.slingmax.com/tpcx.htm. Esses produtos, cujas dimensões atingem até cerca de conversão (226,8 Toneladas - 500.000 libras) em relação da capacidade de levantamento em ritmo vertical (com desenho ou fator de segurança de 5/1) , são indicados para terem um núcleo baseado nas fibras de alta performance e uma cobertura externa feita em duas camadas feita de fibras de poliamida, referida como Covermax®, face à resistência à abrasão. Essas cintas, que compreendem adicionalmente, um sistema de inspeção interna óptico de fibra, são classificadas como cintas flexíveis, leves e ergonômicas que podem substituir cintas de cabo de arame para a levantamento de mercadorias pesadas.

Em relação à manipulação repetitiva de mercadorias pesadas, por exemplo, a carga e descarga em portos de carga transportadas em volume (em cujo caso o termo estiva (ou "stevedoring" em inglês)) são utilizadas algumas vezes, cintas de cabo de arame, esteiras para levantamento de aço ou cintas de correntes são ainda usadas comumente. O uso de cintas à base de aço, entretanto, apresenta sérias desvantagens. Em primeiro lugar, a alta proporção de massa estorva o manuseio ergonômico, e geralmente requer dois trabalhadores (face os regulamentos). Todavia, doenças causadas nos ombros e nas costas são muitos comuns em trabalhadores dos portos e assemelhados. Ademais, os arames de aço rompidos podem se projetar da cinta, e tais "ganchos de carne" representam um alto risco de lesões nas mãos e outras. O uso de cintas à base de aço pode, além disso, danificar as mercadorias que serão manipuladas.

As fibras sintéticas ou baseadas na cinta para serviços pesados podem substituir as cintas de cabo de arame em alguns casos, porém ainda encontram-se problemas no manuseio, por exemplo, de mercadorias pesadas que são altamente abrasivas ou que possuem bordas afiadas, tais como, espirais de aço desembaladas. Em tais casos, as cintas sintéticas mostram um curto tempo de vida útil: após apenas um número limitado de danos relacionados aos trabalhos de levantamento, como rupturas ou rasgos, ou ainda corte (ao menos) na cobertura da cinta é observado. Os ajustes de segurança geralmente requerem tirar de serviço (para reparação ou ainda descarte) uma cinta cuja cobertura está danificada; por exemplo, quando as fibras de cor contrastante presentes em uma camada interna da cobertura ou no núcleo se tornarem visíveis como um sinal de aviso. Isso torna a aplicação de tais cintas sintéticas inaceitável por motivos econômicos e de segurança.

A resistência de uma cinta é principalmente determinada pela resistência do núcleo, sendo que a cobertura serve principalmente para proteger o núcleo. Por esse motivo o núcleo é de longe a maior parte da cinta, a razão da massa entre o núcleo e a cobertura é normalmente cerca de 4 a 6. Para aumentar o tempo de vida útil de uma cinta adicional, almofadas de proteção entre a cinta e as mercadorias são, às vezes, usadas. Tais almofadas, entretanto, precisam ser manualmente colocadas em lugares críticos, tal ação reduz significativamente o número médio de elevações por unidade de tempo (por exemplo, com um fator 2). Ademais, tais almofadas podem não ser colocadas no lugar certo, ou podem se mover durante o uso; resultando em funcionamento menos adequado, ou ainda arriscado. Portanto, o uso de cintas que contêm fibras sintéticas é estorvado.

Há, dessa maneira, a necessidade de uma cinta de levantamento que permite manuseio fácil e seguro de produtos pelos trabalhadores, e essa pode realizar muitos trabalhos de levantamento, também em produtos de borda aguda de manuseio repetitivo. A presente invenção tem como objetivo proporcionar tal cinta aprimorada.

Esse objetivo é atingido de acordo com a invenção com uma cinta para serviços pesados, que compreende um núcleo de suporte de carga sem fim que contém múltiplas voltas de um material de filamento que compreende fibras de alta performance e uma cobertura de proteção feita de filamentos entrelaçados que compreendem fibras de alta performance, e onde a razão da massa das fibras de alta performance no núcleo para as fibras de alta performance na cobertura é de 0,15 a 2,0.

Embora a resistência da cinta e a capacidade de suportar cargas se devam principalmente ao núcleo como explicado acima, ainda surpreendentemente com uma cinta que tem tal cobertura grossa extremamente incomum e um núcleo fino, obtém-se uma cinta com resistência aceitável mas também com um tempo de vida útil muito maior. A cinta de acordo com a presente invenção mostra uma combinação vantajosa de propriedades, como alta resistência, baixo peso e elevada durabilidade. A cinta possui alta resistência à abrasão, rasgo e/ou corte, e pode realizar de forma segura um número mais alto de operações de levantamento do que as cintas conhecidas de metal ou sintéticas, especialmente de produtos pesados, por exemplo, com bordas agudas. A manipulação repetitiva de produtos com a cinta de acordo com a invenção representa, adicionalmente, um baixo risco de danificar os produtos. A cinta possui uma baixa massa, e pode ser facilmente usada por um trabalhador. Devido ao fato de ser feita de fibras sintéticas, há um baixo risco de causar cortes ou outras lesões aos trabalhadores.

US 54 923 83 também descreve uma cinta com resistência ao corte aperfeiçoada, porém propõe aplicar localmente uma certa extensão de uma luva de 3 camadas adicional, que compreende uma camada tecida interna feita de fibras de alta performance ensanduichadas entre dois painéis resistentes ao desgaste, em torno de um núcleo de fibras paralelas sem fim de alto desempenho já encerradas em uma cobertura tubular.

Dentro do contexto do presente pedido, uma cinta para serviços pesados é considerada uma cinta adequada para manipular mercadorias volumosas; que possui um limite de carga de trabalho vertical (WLL linear) na faixa de 10 a 50 toneladas métricas (mt; WLL de acordo com NEN EN14 92- 2; nota-se que na Europa um desenho ou fator de segurança de 7/1 é usado vs 5/1 nos EUA e 6/1 na Ásia) . O levantamento de menor volume não impõe muitos problemas e, além disso, pode ser feito com cintas de menor rendimento, considerando que as mercadorias volumosas de levantamento possuem geralmente uma massa de no máximo cerca de 50 mt.

Mais preferivelmente, portanto, a cinta para cargas pesadas da invenção possui um WLL linear de 12 a 40, ou 15 a 30 mt. Em uma modalidade especificamente preferida, a cinta possui um WLL linear de cerca de 2 0 mt.

A cinta para cargas pesadas de acordo com a invenção compreende ao menos um núcleo de suporte de carga sem fim que contém múltiplas voltas de um material de filamento que compreende fibras de alta performance (também chamadas de fibras de alta performance no núcleo). Para otimizar as propriedades de resistência da cinta, as voltas de filamentos no núcleo são orientadas em paralelo enquanto for possível.

O material de filamento pode se em apresentar várias estruturas, porém de preferência, possui uma estrutura onde as fibras são orientadas predominantemente na direção longitudinal para uso eficaz de suas propriedades de resistência. As construções de filamento adequadas incluem fios paralelos, fios torcidos e cordões e cabos de várias estruturas, inclusive construções estendidas e trançadas, etc. De preferência, um cordão ou cabo é usado como material de filamento, esse possui a vantagem que a cinta pode ser feita de forma mais eficaz; são necessárias menos voltas para atingir uma resistência desejada e especialmente no caso de uma cobertura tubular pré-formada um cabo ou cordão pode ser facilmente inserido na cobertura.

Em uma modalidade preferida da invenção, o material de filamento é um cabo estendido. De preferência, as duas extremidades do cabo estendido são conectadas com uma costura em alta eficiência de resistência. Uma cinta que possui tal costura, e um método para fabricá-la, está descrito na publicação WO 2004/067434 Al, que está incorporada a título de referência.

As fibras de alta performance são consideradas fibras sintéticas (poliméricas) que possuem uma tenacidade maior que 1,5 N/tex e um alongamento na ruptura (eab) abaixo de 10%, como medido com um procedimento de teste baseado em ASTM D885M. As fibras de alta performance no filamento do núcleo possuem, de preferência, uma tenacidade maior que 2,0, ou ainda 2,5 N/tex. Exemplos adequados de fibras de alta performance incluem fibras feitas de poliamida aromática (por exemplo, aramidas comercialmente disponíveis como Twaron®, Kevlar®, Technora®, poliéster aromático (como Vectran®) , polibisoxazol (por exemplo, Zylon®) , ou de polietileno de ultra-alta massa molar (UHMWPE, também chamadas de fibras de polietileno de alta performance (HPPE); por exemplo, disponível como Dyneema®) ou Spectra®).

0 filamento do núcleo pode conter apenas um tipo de fibras de alta performance, porém também uma mistura de dois ou mais tipos. De preferência, o filamento contém fibras de HPPE. Essas fibras feitas de UHMWPE mostram resistência muito alta com relação à sua massa, permitindo uma redução de peso adicional da cinta. Outras propriedades vantajosas incluem alta resistência à abrasão, boa resistência à fadiga sob carga dinâmica e excelente resistência química e a UV.

As fibras, filamentos e fios com múltiplos filamentos de HPPE, podem ser preparados por fiação de uma solução de UHMWPE em um solvente adequado em fibras com gel e estiramento das fibras antes, durante e/ou após a remoção parcial ou completa do solvente; ou seja, através de um autodenominado processo de fiação à base de gel. 0 processo de fiação á base de gel de uma solução de UHMWPE é bem conhecido pelo versado na técnica; e está descrito em inúmeras publicações, inclusive EP 0205960 A, EP 0213208 Al, US 4413110, GB 2042414 A, EP 0200547 BI, EP 0472114 BI, WO 01/73173 Al e em Advanced Fiber Spinning Technology, Ed. T. Nakajima, Woodhead Publ. Ltd (1994), ISBN 1-855-73182-7, e nas referências citadas aqui.

UHMWPE é entendido como polietileno que possui uma viscosidade intrínseca (IV, como medido sobre a solução em decalina a 13 5°C) de ao menos 5 dl/g, de preferência, entre cerca de 8 e 40 dl/g. A viscosidade intrínseca é uma medida da massa molar (também chamada de peso molecular) que pode ser mais facilmente determinada do que os parâmetros de massa molar reais como Mn e Mw. Há diversas relações empíricas entre IV e Mw, porém tal relação dependente da distribuição de massa molar. Baseado na equação Mw = 5,37 * 104 [IV] 1,37 (veja EP 0504954 Al) IV de 8 dl/g poderia ser equivalente a Mw de cerca de 93 0 kg/mol. De preferência, UHMWPE é um polietileno linear com menos de uma ramificação por 100 átomos de carbono, e, de preferência, menos de uma ramificação por 300 átomos de carbono; uma ramificação ou cadeia lateral ou ramificação de cadeia que contém geralmente ao menos 10 átomos de carbono. O polietileno linear pode conter, adicionalmente, até 5 mol% de um ou mais comonômeros, tais como, alcenos como propileno, buteno, penteno, 4-metilpenteno ou octeno.

Em uma modalidade preferida, UHMWPE contém uma pequena quantidade, de preferência, ao menos 0,2, ou ao menos 0,3 por 1000 átomos de carbono, de grupos relativamente pequenos como grupos laterais pendentes, de preferência, um grupo C1-C4 alquila. Tal fibra mostra uma combinação vantajosa de alta resistência e resistência à fluência. Um grupo lateral muito extenso, ou uma quantidade muito grande de grupos laterais, entretanto, afeta de forma negativa o processo de fabricação das fibras. Por esse motivo, UHMWPE contém, de preferência, grupos laterais metila ou etila, mais preferivelmente, grupos laterais metila. A quantidade de grupos laterais é, de preferência, no máximo 20, mais preferivelmente, no máximo 10, 5 ou no máximo 3 por 1000 átomos de carbono.

As fibras de HPPE na cinta de acordo com a invenção podem conter, adicionalmente, pequenas quantidades, geralmente menos de 5% de massa, de preferência, menos de 3% de massa de aditivos de uso costumeiro, tais como, antioxidantes, estabilizantes térmicos, corantes, promotores de fluxo, etc. UHMWPE pode ser uma classe polimérica simples, porém também uma mistura de duas ou mais classes de polietileno diferentes, por exemplo, diferentes em IV ou distribuição de massa molar e/ou tipo e número de comonômeros ou grupos laterais.

De preferência, o filamento contém ao menos 50% de massa de firas de alta performance (baseado na massa de filamento total). O filamento pode conter, adicionalmente, outras fibras de resistência inferior, tanto como filamentos contínuos como fibras têxteis e/ou outros componentes, como aditivos para aprimorar a performance.

Para reduzir o peso de uma cinta de um certo WLL1 o filamento contém, de preferência, ao menos 60, 70, 80, ou ainda 90% de massa de fibras de alta performance. Mais preferivelmente, o material de filamento no núcleo consiste substancialmente em fibras de alta performance.

O núcleo de suporte de carga da cinta de acordo com a invenção pode, além do material de filamento, conter, adicionalmente, outros componentes conhecidos na técnica, como um material de revestimento. De preferência, o núcleo contém menos de cerca de 25, ou menos de 20 ou 15% de massa de outros componentes.

A cinta para serviços pesados de acordo com a invenção compreende um núcleo de suporte de carga sem fim e uma cobertura protetora feita de filamentos entrelaçados, tal cobertura encerra completamente o núcleo de suporte de carga. Uma cobertura feita de filamentos entrelaçados é entendida por indicar que, ao contrário do núcleo onde as múltiplas voltas do filamento se estendem principalmente em paralelo uma à outra, os filamentos se estendem ao menos em duas direções diferentes e se cruzam. As construções de cobertura adequadas incluem tecidos ou produtos têxteis tecidos, de malha, trançados e similares. A cobertura pode ser um único tecido, porém também de múltiplas camadas; inclusive combinações de estruturas de tecido diferentes.

Montada em torno do núcleo da cinta, a cobertura está sob uma forma tubular oca. A forma tubular pode ser feita de tecido plano ao dobrar uma parte do tecido de tamanho adequado, por exemplos, em torno das voltas de filamentos do núcleo, e subseqüentemente unir os lados, por exemplo, com alguma sobreposição (e então, unir ambas as extremidades do tubo assim formadas). De preferência, a cinta possui uma cobertura que foi feita diretamente em uma forma tubular oca por uma técnica têxtil adequada como (redonda ou circular) tecelagem, malharia ou entrançamento e subseqüentemente o núcleo foi feito dentro dessa cobertura fazendo-se voltas de filamentos (seguida por conexão das extremidades da cobertura tubular); ou alternativamente, uma cobertura redonda é feita in situ em torno do núcleo, por exemplo, por meio de uma técnica de entrançamento. A vantagem de tal cobertura pré-formada ou tal cobertura tubular oca ou redonda formada in situ é que a cobertura, e assim, a cinta, possui propriedades uniformes sobre sua superfície (trata-se de partes sem conexões ou sobreposição); reduzindo o risco de dano local.

De preferência, a cobertura é um tecido tridimensional (também referido como 3D) ; ou seja, os filamentos se estendem e se cruzam em 3 direções. Os produtos têxteis 3D são conhecidos na técnica e podem ser feitos com técnicas têxteis diferentes; inclusive malharia, costura, entrançamento e tecelagem.

Mais preferivelmente, a cobertura protetora é um material tecido 3D, que compreende filamentos ou fios de urdidura, trama e aglutinantes; mais preferivelmente, um material tecido oco 3D (em forma tubular oca). Tal tecido oco 3D pode ser feito com, por exemplo, técnicas de tecelagem circular (ou redonda), ou com uma técnica de tecelagem plana em múltiplas camadas onde as camadas são conectadas nas bordas para formar a parede de uma construção tubular.

Em uma modalidade preferida adicional da invenção, a cobertura é uma construção têxtil tecida 3D em múltiplas camadas que compreende ao menos duas camadas tecidas interconectadas por fios aglutinantes, mais preferivelmente entre 3 e 9 camadas interconectadas, opcionalmente feitas sob a forma tubular oca. Os fios de urdidura, trama e aglutinantes podem possuir um único filamento, porém também múltiplos filamentos.

A cinta para serviços pesados de acordo com a invenção compreende um núcleo de suporte de carga sem fim e uma cobertura protetora feita de filamentos entrelaçados que compreendem fibras de alta performance (também chamadas de fibra de alta performance na cobertura).

Análogas às fibras no núcleo, as fibras de alta performance na cobertura são consideradas fibras sintéticas (poliméricas) que possuem uma tenacidade maior que 1,5 N/tex e um alongamento na ruptura (eab) abaixo de 10%, como medido com um procedimento de teste baseado em ASTM D885M. As fibras de alta performance nos filamentos da cobertura possuem, de preferência, uma tenacidade maior que 2,0, ou ainda 2,5 N/tex. Exemplos adequados de fibras de alta performance na cobertura incluem fibras feitas de uma poliamida aromática (por exemplo, aramidas comercialmente disponíveis como Twaron®, Kevlar®, Technora®), um poliéster aromático (como Vectran®), um polibisoxazol (por exemplo, Zylon®), ou de um polietileno de ultra-alta massa molar (por exemplo, disponível como Dyneema® ou Spectra®; também chamadas de fibras de HPPE).

Os filamentos entrelaçados podem conter um tipo de fibra de alta performance, porém também filamentos contendo fibras diferentes, ou baseados em uma mistura de dois ou mais tipos, podem ser selecionados.

As fibras de alta performance na cobertura podem ser iguais, porém também podem ser diferentes das fibras de alta performance no núcleo.

De preferência, os filamentos entrelaçados contêm fibras de HPPE, devido à boa resistência à abrasão e corte dessas fibras em tal construção de cobertura.

As modalidades preferidas adicionais são análogas como indicado acima para o filamento do núcleo. De preferência, os filamentos entrelaçados contêm ao menos 50% de massa de fibras de alta performance (baseado na massa total do filamento entrelaçado). Os filamentos podem conter, adicionalmente, outras fibras de resistência inferior, tanto como filamentos contínuos como fibras têxteis e/ou outros componentes, como aditivos para aprimorar a performance. As outras fibras podem ser fibras orgânicas (poliméricas) ou fibras inorgânicas (como vidro ou metal) e podem estar sob a forma de filamentos contínuos e/ou fibras têxteis. As outras fibras também podem ser autodenominadas fios compósitos, que contêm combinações de fibras diferentes; como um filamento de fibras de vidro (ou arame de aço) enrolado com fibras sintéticas, para aprimorar, adicionalmente, as propriedades como resistência a corte. Para reduzir o peso da cinta, os filamentos da cobertura contêm, de preferência, ao menos 60, 70, 80, ou ainda 90% de massa de fibras de alta performance. Mais preferivelmente, os filamentos entrelaçados consistem substancialmente em fibras de alta performance.

A cobertura protetora da cinta de acordo com a invenção pode conter adicionalmente, além dos filamentos, outros componentes conhecidos na técnica, como um material de revestimento. De preferência, a cobertura contém menos de cerca de 25, ou menos de 20 ou 15% de massa de outros componentes.

Em uma modalidade preferida, os filamentos tanto na cobertura como no núcleo contêm as mesmas fibras de alta performance; ou seja, as fibras de alta performance no núcleo e na cobertura são iguais. Mais preferivelmente, o filamento no núcleo e os filamentos na cobertura consistem substancialmente em fibras de HPPE, para resultar em uma cinta que combina alto WLL com massa total relativamente baixa e alta resistência à abrasão ou corte.

A cinta para serviços pesados de acordo com a invenção compreende um núcleo de suporte de carga sem fim e uma cobertura protetora, onde a razão de massa das fibras de alta performance no núcleo para as fibras de alta performance na cobertura é de 0,15 para 2,0. A cobertura é feita de filamentos que compreendem fibras de alta performance, tais fibras constituem ao menos cerca de 33% da massa total das fibras de alta performance tanto no núcleo como na cobertura, para obter a função protetora desejada. Uma massa relativa maior de fibras de alta performance na cobertura geralmente resulta em performance aprimorada e tempo de vida útil mais longo. A dita razão de massa é, portanto, de preferência, menor que 1,5, 1,0, 0,9, 0,8 ou ainda menor que 0,7. Devido ao fato de o aumento da espessura da cobertura aumentar a massa total da cinta de uma certa capacidade de levantamento, a razão de massa de fibras de alta performance no núcleo para cobertura é ao menos 0,15; de preferência, maior que 0,2, 0,15, 0,25, 0,3, ou ainda maior que 0,4, para chegar a uma combinação favorável de propriedades.

A cobertura protetora da cinta de acordo com a invenção, que compreende fibras de alta performance e opcionalmente outras fibras e componentes, possui, de preferência, uma massa que é ao menos 50% de massa da massa total da cinta, mais preferivelmente, ao menos 60% de massa. De preferência, a massa da cobertura forma no máximo 85% de massa da massa total da cinta, mais preferivelmente, no máximo 80% de massa.

A massa relativa (ótima) da cobertura também depende da capacidade, ou WLL, da cinta; uma cobertura com bom funcionamento pode ser usada em núcleos diferentes de tamanho dentro dos limites indicados. Para uma cinta de 20 mt, por exemplo, feita substancialmente de fibras de alta performance, as fibras de alta performance na cobertura formam, de preferência, cerca de 60 a 70% de massa da quantidade total de fibras de alta performance na construção da cinta.

A cinta de acordo com a invenção pode compreender, adicionalmente, outros componentes, inclusive rótulos de informações e meios de aviso para indicar, por exemplo, sobrealongamento ou sobrecarregamento da cinta.

A invenção se refere, adicionalmente, a métodos para fabricar a cinta de acordo com a invenção. Uma forma de se fabricar a cinta compreende as etapas de fabricar um núcleo de suporte de carga sem fim formando múltiplas voltas de um material de filamento compreendendo fibras de alta performance e proporcionar uma cobertura protetora feita de filamentos entrelaçados compreendendo fibras de alta performance em torno do dito núcleo de modo que essa encerre completamente o núcleo.

Outro método para fabricar uma cinta de acordo com a invenção compreende uma etapa de fabricar um tecido tubular oco mediante o entrelaçamento dos filamentos que compreendem fibras de alta performance em torno de um núcleo de suporte de carga sem fim contendo múltiplas voltas de um material de filamento que compreende fibras de alta performance, de modo que o tecido encerre completamente o núcleo.

Um método adicional para fabricar uma cinta de acordo com a invenção compreende as etapas de fabricar um tecido tubular oco mediante o entrelaçamento dos filamentos que compreendem fibras de alta performance e subseqüentemente formar um núcleo de suporte de carga sem fim dentro da dita cobertura a partir de múltiplas voltas de um material de filamento que compreende fibras de alta performance.

As modalidades preferidas do núcleo e cobertura nos ditos métodos são análogas àquelas discutidas acima para a cinta de acordo com a invenção.

A invenção se refere, adicionalmente, ao uso de um material tecido 3D que compreende ao menos 50% de massa de fibras de alta performance e possui uma massa específica de ao menos 1500 g/m2 como meios de proteção sobre estruturas fibrosas alongadas, por exemplo, para proteger as estruturas fibrosas alongadas contra dano causado por forças abrasivas ou cortantes.

As estruturas fibrosas alongadas são consideradas como vários tipos de construções de cabo e similares; essas contêm fibras e possuem uma dimensão de comprimento muito maior do que as dimensões transversais.

De preferência, o uso refere-se a um material tecido 3D oco (feito em forma tubular) que possui as características acima.

O uso de acordo com a invenção se refere a um material tecido 3D que possui uma massa específica, também referida como densidade linear, de ao menos cerca de 1500 g/m2. A massa específica se refere ao tecido que forma a parede de uma cobertura, não a massa, por exemplo, da camada dupla de uma estrutura oca achatada. Para aumentar, adicionalmente, sua função protetora, a massa específica é, de preferência, ao menos cerca de 2000, 2500, 3000 ou ainda 3200 g/m2. Uma massa específica muito alta tornará a manipulação do tecido, bem como a fabricação de uma cinta com o mesmo, mais difícil; o material tecido 3D usado possui, portanto, de preferência, uma massa específica de no máximo cerca de 8000, ou no máximo 7500 g/m2.

Em uma modalidade preferida da invenção, um material tecido 3D em múltiplas camadas que compreende ao menos duas camadas interconectadas é usado como meio de proteção. Mais preferivelmente, tal tecido que compreende entre 3 e 9 camadas interconectadas, opcionalmente em forma tubular oca, é usado.

O uso de acordo com a invenção se refere a um material tecido 3D que compreende ao menos 50% de massa de fibras de alta performance. As fibras de alta performance são consideradas fibras sintéticas (poliméricas) que possuem uma tenacidade maior que 1,5 N/tex e um alongamento na ruptura (eab) abaixo de 10%, como medido com um procedimento de teste baseado em ASTM D885M. As fibras no tecido protetor possuem, de preferência, uma tenacidade maior que 2,0, ou ainda 2,5 N/tex. Exemplos adequados de fibras de alta performance incluem fibras feitas de poliamida aromática (por exemplo, aramidas comercialmente disponíveis como Twaron®, Kevlar®, Technora®), um poliéster aromático (como Vectran®), um polibisoxazol (por exemplo, Zylon®), ou de um polietileno de ultra-alta massa molar (UHMWPE, também chamadas de fibras de polietileno de alta performance (HPPE); por exemplo, disponível como Dyneema® ou Spectra®).

O material tecido 3D usado de acordo com a invenção pode conter um tipo de fibras de alta performance; porém também uma mistura de dois ou mais tipos pode ser selecionada. De preferência, o tecido contém fibras de HPPE, devido à boa resistência à abrasão e corte dessas fibras. As modalidades preferidas adicionais de fibras de HPPE são análogas àquelas descritas acima para uma cinta de acordo com a invenção.

Além de ao menos 50% de massa de fibras de alta performance (baseado na massa total do tecido), o material tecido 3D usado pode conter, adicionalmente, outras fibras de resistência inferior e/ou outros componentes, como aditivos para aprimorar a performance (por exemplo, um revestimento), rótulos de informações, etc. As outras fibras podem ser fibras orgânicas (poliméricas) ou fibras inorgânicas (como vidro ou metal) e podem estar sob a forma de filamentos contínuos e/ou fibras têxteis. As outras fibras também podem ser autodenominadas fios compósitos, que contêm combinações de fibras diferentes; como um filamento de fibras de vidro (ou arame de aço) enrolado com fibras sintéticas.

Para reduzir seu peso, o tecido protetor contém, de preferência, ao menos 60, 70, 80, ou ainda 90% de massa de fibras de alta performance. Mais preferivelmente, o tecido consiste substancialmente em fibras de alta performance.

Em uma modalidade especial, a invenção se refere ao uso de um material tecido oco 3D (tubular) que compreende ao menos 90% de massa de fibras de HPPE e possui uma massa específica de ao menos 2500 g/m2 como meios de proteção sobre estruturas fibrosas alongadas. De preferência, tal estrutura é uma cinta.

A invenção será adicionalmente ilustrada agora com alguns experimentos não-limitadores. Avaliação de materiais de cobertura

Diversos materiais de cobertura foram testados em escala laboratorial para avaliar a resistência à abrasão e corte. Algumas amostras são usadas como cobertura em produtos de cinta comercialmente disponíveis:

- A amostra A é um material tecido plano baseado em fibras de poliamida 66 (PA 66) (obtidas junto à Slingmax, US) ;

- A amostra B é uma luva padrão como usada em proteção de cinta; um tecido plano feito de fibras de polietilenotereftalato (PET) (obtidas junto à Unitex Holding BV, NL);

- A amostra C é um tecido feito de fibras de HPPE fornecidas com um revestimento plástico, e vendidas por Samson Rope Technologies (US) como mosquetão e protetor de cabos Pro-Gard (conhecido também como acessório contra esfolamento);

- As amostras DeE são tecidos 3D tubulares ocos, que consiste em 4 camadas de tecido construídas em um formato tubular oco que possui 2 camadas que formam a parede, tais camadas foram feitas ao trançar de forma espiral um único fio com múltiplos filamentos e de trama torcido dentro de uma multiplicidade de fios de urdidura.

As 2 camadas tecidas que formam a parede são mantidas juntas utilizando uma técnica de fio com múltiplos filamentos e aglutinante torcido para criar a integridade estrutural. Para a amostra D fios PET, para a amostra E fios Dyneema® SK75 1760 dtex foram usados nos filamentos de urdidura, trama e aglutinantes.

Os seguintes métodos foram aplicados: - Propriedades de tração do fio: a resistência à tração (ou tenacidade) e alongamento na ruptura (ou eab) são definidos e determinados em fios multifilamento com um procedimento de acordo com ASTM D885M, utilizando um comprimento de calibre nominal de 500 mm, uma velocidade de tração de 50%/min e grampos Instron 2714, do tipo Fibre Grip D5618C. Sobre a base da curva de tensão-alongamento o módulo é determinado como o gradiente entre 0,3 e 1% de alongamento. Para o cálculo da tenacidade, as forças de tração medidas são divididas pelo titulo, como determinado ao pesar 10 metros de fio;

- A resistência à abrasão foi testada nos materiais de cobertura ao montar uma amostra de cobertura sobre uma correia de suporte de cerca de 6 cm de largura, colocar a combinação em um ângulo de 90° em torno de uma roda de 145 mm de diâmetro, cuja superfície externa é formada por 18 raios de 12 mm de diâmetro, enquanto mantém-se o cabo sob tensão constante com uma carga de cerca de 1300 kg. A roda foi girada a 4 rpm; e o número de rotações foi determinado até o primeiro contato da correia de suporte com os raios da roda (determinação visual);

- A resistência contra serrilhado foi determinada ao mover um cabo de arame de aço de um lado para outro com amplitude de 140 mm em um ângulo de 12 0° e com uma carga sobre o arame de aço de 40 kg sobre uma cobertura montada sobre um cabo de suporte de 20 mm, tal cabo de suporte foi mantido sob carga constante de 575 kg. O número de movimentos foi determinado até o primeiro contato entre o arame de aço e o cabo de suporte (determinação visual);

- A resistência ao corte foi medida ao montar um comprimento do material de cobertura em torno de um cabo de suporte, flexionar a cobertura sobre a borda de uma faca de aço inoxidável, e tensionar ambas as extremidades do cabo a 150 mm/min em um medidor de tração até a cobertura ser cortada. O resultado é descrito como a força aplicada no corte. A faca tem uma espessura de 10 mm e uma parte afiada de 6 mm, que é amolada antes de cada teste com uma lima Sandvik #3.

A partir dos resultados listados na Tabela 1, pode ser concluído que a amostra E mostra a melhor performance total; embora os resultados do teste de corte mostrem menos diferenças entre as amostras do que os testes de abrasão e serrilhado.

Tabela 1

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Exemplo 1

Uma cinta foi feita seguindo o procedimento como descrito no documento WO 2004/067034 Al, formando-se oito voltas paralelas de um cabo dentro de uma cobertura tubular, realizando-se uma junção por entrançadura entre as duas extremidades do cabo e conectando-se as duas extremidades da cobertura mediante costura.

O cabo usado foi um cabo estendido de construção 3x24x3/1760 dtex Dyneema® SK75. A cobertura aplicada foi a mesma da amostra F na Tabela 1 e descrita acima. Dyneema® SK75 1760 dtex é um fio de HPPE comercialmente disponível (DSM Dyneema B.V., NL), que possui uma tenacidade de 35 cN/dtex e alongamento na ruptura de 3,4%.

A cinta possui uma massa total de 12,2 kg, a massa da cobertura é 8,2 kg; ou seja, a razão de fibras de HPPE no núcleo para as fibras de HPPE na razão de cobertura é cerca de 0,49.

A cinta possui um limite de carga de serviço vertical de 20 mt, e um coeficiente mínimo de utilização de 7, como descrito e requerido pelo padrão europeu NEN EN 1492-2.

Essa cinta feita inteiramente de HPPE foi avaliada versus as esteiras para levantamento de aço padrão na faixa de 7 0 a 100 kg, em espirais de aço para estiva de massa de 15 a 25 ton por espiral. Na prática cerca de metade das espirais é embalada, o restante é transportado em forma não-embalada, significa que as cintas estão em contato direto com as bordas afiadas de espirais durante as operações de levantamento.

As esteiras para levantamento de aço possuem uma tal massa que a manipulação precisa ser realizada por dois trabalhadores. As esteiras para levantamento de aço foram identificadas como possuindo um tempo de vida útil típico de 150 a 200 trabalhos de levantamento (em espirais embaladas e desembaladas).

A cinta feita de fibras de HPPE poderia ser manipulada por um trabalhador durante a estiva, e mostrou quase nenhum dano visível após 521 trabalhos de levantamento (desses cerca de 50% em espirais de aço não- protegidas) ; e essa possui um tempo de vida útil mais longo do os produtos à base de aço padrão. Então, a cinta foi, adicionalmente, analisada removendo-se a cobertura para não revelar nenhum dano visível ao cabo do núcleo ou fibras.

A resistência residual média do cabo do núcleo foi subseqüentemente medida para ser maior que 7 0% de sua resistência inicial, que é duas vezes mais que a geralmente aceita como um nível mínimo de resistência residual para uma cinta em uso; indicando que a cinta testada poderia ter realizado de forma segura muito mais trabalhos de levantamento.

Testes comparativos anteriores já haviam revelado que as cintas com um núcleo baseado em fibras de HPPE e com várias coberturas feitas de poliamida 66 ou fibras de PET (entre outras tais coberturas como mencionado acima) deveriam ser retiradas de serviço devido ao dano inaceitável (fibras recortadas) ocorridos após poucos trabalhos de levantamento.

Claims (12)

1. Cinta para serviços pesados, caracterizada por compreender um núcleo de suporte de carga sem fim contendo múltiplas voltas de um material de filamento compreendendo fibras de alta performance e uma cobertura protetora feita de filamentos entrelaçados que compreendem fibras de alta performance e onde a razão de massa das fibras de alta performance no núcleo para as fibras de alta performance na cobertura é de 0,15 a 2,0.

2. Cinta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o material de filamento do núcleo é um cabo.

3. Cinta, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que as fibras de alta performance no núcleo são fibras de HPPE.

4. Cinta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizada pelo fato de que o filamento do núcleo contém ao menos 90% de massa de fibras de alta performance.

5. Cinta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizada pelo fato de que a cobertura é um tecido 3D.

6. Cinta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4 ou 5, caracterizada pelo fato de que a cobertura é um material tecido 3D.

7. Cinta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caracterizada pelo fato de que a cobertura é um tecido oco 3D.

8. Cinta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caracterizada pelo fato de que as fibras de alta performance na cobertura são fibras de HPPE.

9. Cinta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caracterizada pelo fato de que os filamentos entrelaçados contêm ao menos 90% de massa de fibras de alta performance.

10. Cinta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caracterizada pelo fato de que os filamentos no núcleo e cobertura consistem substancialmente em fibras de HPPE.

11. Cinta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10, caracterizada pelo fato de que a cobertura protetora possui uma massa de 50 a 85% de massa da massa total da cinta.

12. Uso de um material tecido 3D, caracterizado por compreender ao menos 50% de massa de fibras de alta performance e possuir uma massa específica de ao menos -1500 g/m2 como meios de proteção em estruturas fibrosas alongadas.