CH643901A5 - Kunstfaserseil. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kunstfaserseil aus aromatischem Polyamid mit lagenförmig über einem Herzelement zum Seil geschlagenen Elementen.

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.

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

über kleine Umlenkrollen sollen die Litzen oder Zwirne des Seils mit Kunststoff getränkt sein, beispielsweise mit Polyurethan.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lebensdauer eines Kunstfaserseils aus aromatischem Polyamid, insbesondere aus Poly-p-phenylenterephthalamid, weiter zu steigern.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Auch die zu Litzen geschlagenen Faserstränge sind vorzugsweise selbst geschlagen, können aber auch ummantelte Bündel paralleler Fasern sein. Je nach den Umständen, vor5

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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.

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.

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.

Die gewünschte glatte Oberfläche kann z.B. dadurch geschaffen werden, dass die Elemente eine, vorzugsweise auf-extrudierte, Ummantelung mit einer glatten Oberfläche erhalten.

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.

Man kann Faserstränge auch, wie Profildrähte, z.B. durch Verklebung als Profile ausbilden, die sich zu einer dichten

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Litze und/oder einer Litze mit glatter Oberfläche schlagen lassen.

Sind die Elemente des Seils selbst schon Seile, so gilt entsprechendes für die Litzen, aus denen diese Seile bestehen.

Sind auch die Elemente des Seils in sich locker geschlagen, so verbreitert sich die erwähnte Linienberührung zur Flächenberührung.

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.

Die Zeichnung gibt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wieder.

Sie zeigt ein Drahtseil in Parallel-Machart aus Parallelschlaglitzen.

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.

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.

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.

Die Monofile bestehen aus Poly-p-phenylenterephthal-amid der Qualität «Kevlar 49».

Die Dichte der Litzen wie auch die Parallel-Machart des Seils erhöhen den Materialquerschnitt und vermindern damit den Platzbedarf des Seils auf Winden usw.

Es können auch verschiedenartige Monofilstränge und Litzen miteinander kombiniert werden.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

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1. Kunstfaserseil aus aromatischem Polyamid mit lagen-förmig über einem Herzelement zum Seil geschlagenen Elementen, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunstfaserseil eine Mehrzahl von Lagen (10; 20) aufweist, deren Elemente (2; 4) von Lage (10) zu Lage (20) parallel zueinander verlaufen.

2. Kunstfaserseil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Elemente aus Fasersträngen geschlagene Litzen (2; 4) sind.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Kunstfaserseil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstränge in den Litzen (2; 4) in einer Mehrzahl von Lagen angeordnet sind und gleichfalls von Lage zu Lage parallel zueinander verlaufen.

4. Kunstfaserseil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zu Litzen (2; 4) geschlagenen Faserstränge geflochten oder, vorzugsweise, selbst geschlagen sind oder ummantelte oder in sich verklebte Faserbündel sind.

5. Kunstfaserseil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Elemente aus Litzen geschlagene Seile sind, wobei vorzugsweise in den Litzen die Faserstränge in einer Mehrzahl von Lagen angeordnet sind und gleichfalls von Lage zu Lage parallel zueinander verlaufen.

6. Kunstfaserseil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Elemente, vozugsweise geschlagene und/oder ummantelte, Faserstränge sind.

7. Kunstfaserseil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (2; 4) eine glattere Oberfläche aufweisen als sie sich bei kreisrundem Querschnitt der die Elemente (2; 4) bildenden Faserstränge bzw. Litzen ergeben würde.

8. Kunstfaserseil nach Anspruch 7, dadurch gekenn- . zeichnet, dass die Faserstränge bzw. Litzen in sich locker geschlagen sind oder die Faserstränge als Profile ausgebildet sind oder die Elemente eine, vorzugsweise aufextrudierte, Ummantelung mit einer glatten Oberfläche aufweisen.

9. Kunstfaserseil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente in sich locker geschlagen sind.