CN109562914A - 具有硬质热塑性聚氨酯弹性体护套的升降机拉伸构件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种升降机拉伸构件，其具有作为强度构件的一个或多个钢帘线，所述钢帘线被包围在热塑性聚氨酯弹性体的护套中。对热塑性聚氨酯弹性体的选择基于其热性能，在于硬质相的玻璃化转变温度(T_{g HS})高于90℃。在优选实施方式中，热塑性聚氨酯弹性体的结晶温度(T_g)至少比T_{g HS}高20℃。在其他的优选实施方式中，T_{g HS}与T_c之和高于200℃。与常规使用的聚氨酯相比，该热塑性聚氨酯弹性体在使用寿命上表现出出人意料的增加。此外，本发明提供了一种选择合适热塑性聚氨酯弹性体的简单方法。

Description

具有硬质热塑性聚氨酯弹性体护套的升降机拉伸构件

技术领域

本发明涉及一种聚合物涂覆的升降机拉伸构件，该构件承载升降机中的机舱载荷和配重。该升降机拉伸构件特别适合用于没有机房的升降机。在这种应用情形中，拉伸构件可以是嵌入聚合物护套中的单个钢帘线，或者是嵌入聚合物护套中的、在单一平面中彼此平行布置的多个钢帘线。

背景技术

组装成钢帘线的高拉伸细钢丝(例如：直径小于0.30mm且拉伸强度超过2000N/mm²的钢丝)由于各种原因而越来越多地用于升降机拉伸构件：

·由于钢丝很细，由滑轮(pulley)或槽轮(sheave)在钢丝上引发的弯曲应力小于现有技术的粗绳钢索；

·此外，由于钢丝具有高的拉伸强度，因此在不影响钢帘线疲劳寿命的情况下，引发的最大弯曲应力可能更大。

·由于钢丝很细并且具有高的拉伸强度，所以可以以较小的钢帘线直径满足升降机拉伸构件的断裂载荷要求。虽然现有技术的升降机绳索需要8mm的直径以达到所需的断裂载荷，但现在仅用5mm或更细的拉伸构件就能达到相同的断裂载荷。

因此，细的高拉伸钢丝允许在升降机中使用较小的折向滑轮和驱动槽轮。此外，槽轮或滑轮直径必须大于钢索直径40倍的“黄金法则”已被废弃，目前正在运行安全且经认证的安装，其中，设想驱动槽轮的直径为拉伸构件厚度的30倍而甚至是钢索直径的25倍。

使用较小的驱动滑轮允许使用紧凑、低扭矩的电动机，而不需要安装在升降机轴的顶部的齿轮箱。由此，可以消除升降机轴顶部的机房。

使用高拉伸细钢丝也带来了一些问题：

·当钢帘线的总直径和驱动槽轮的直径减小时，钢帘线和槽轮之间的压力将与槽轮直径和钢帘线的乘积成反比增大(保持载荷条件相同)；

·细的高拉伸钢丝比粗的低拉伸钢绳对横向应力更敏感。此外，由于钢丝的较低直径，与现有技术的粗钢绳相比，绳索中钢丝之间的接触点处的接触应力增加；

·现有技术的升降机钢索在槽轮和钢绳之间有直接的钢对钢接触。由于细的高拉伸钢丝也具有较高的硬度，因此槽轮与钢索之间的磨损将完全改变；

·由于槽轮和钢绳的硬度不同，因此细的高拉伸钢绳索和槽轮之间的摩擦行为不同(较低)，并且与现有技术的具有粗的低拉伸绳的钢索相比，钢索和槽轮之间的接触表面积要小得多。

通过将一个或多个钢帘线包围在聚合物护套中，可以在很大程度上解决上述问题。聚合物护套的存在导致升降机拉伸构件和槽轮之间不同的摩擦行为。此外，聚合物护套可缓冲并分配在驱动槽轮处的钢帘线上的压力。此外，只要聚合物充分地进入钢帘线，就可以减轻钢丝间的横向应力。由于在升降机的加速和减速过程中，在一个或多个钢帘线与驱动槽轮之间挤压的聚合物中引发剪切应力，因此聚合物与钢帘线之间的良好粘合是至关重要的。因此，聚合物护套成为拉伸构件的一部分，其对拉伸构件的多种使用参数具有影响。

由此可知，聚合物的材料特性决定了拉伸构件的多种特性。虽然在现有技术绳索中，聚合物材料如聚酰胺、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和多种其他材料已经被尝试过，但热塑性聚氨酯弹性体似乎最适合这种应用，尤其是由于其耐磨性、防潮性和耐热性。

EP 2508459 B1阐明了护套的聚合物对拉伸构件摩擦行为的重大影响。优选聚合物的特征在于其包含质量比在90∶10到70∶30之间的第一和第二树脂化合物，其中第一和第二树脂之间的玻璃化转变温度之差为20℃或更多。该公开提到聚合物的硬度不应太高，否则拉伸构件(在这种情况下是绳索)不能再重复地弯曲(第[0066]段)。根据该公开，95至100的肖氏A值是过高的。

在US 8402731 B2中，聚合物的肖氏A硬度应小于98，优选在85和98之间。在该公开中，聚合物是聚氨酯弹性体和异氰酸酯化合物的混合物，每个分子具有两个或更多个异氰酸酯基团。该发明人披露，当聚合物护套的硬度变得太高(大于肖氏A 98)时，绳索的柔韧性将受到损害，从而导致升降机的功耗增加。

所有这些应用中考虑的钢帘线尺寸均大于8mm。

本发明人发现，升降机拉伸构件的护套聚合物对升降机拉伸构件的疲劳寿命也有深刻的、迄今为止未知的影响，如将在后续章节中公开的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有显著疲劳性能的升降机拉伸构件。这些改进的疲劳性能仅仅来源于聚合物护套的聚合物性能。更特别地，改进的疲劳性能与所使用的热塑性聚氨酯弹性体的特定热性能相关。本发明人的工作允许仅仅基于聚氨酯的热性能来选择那些有利地影响疲劳性能的热塑性聚氨酯弹性体，从而提供了选择这种化合物的简单方法。该选择方法可以用于设计和生产升降机拉伸构件。

根据本发明的第一方面，提供了一种包括权利要求1的所有特征的升降机拉伸构件。

升降机拉伸构件包括一个或多个钢帘线和包围所述钢帘线的护套。该护套包括热塑性聚氨酯弹性体。为了简明起见，在下面任何时间提到缩写TPE时，其都应该用“热塑性聚氨酯弹性体”代替。TPE具有硬结晶相和软相。具体使用的TPE的特征在于硬结晶相的玻璃化转变温度高于90℃。在受限的形式中，升降机拉伸构件由一个或多个钢帘线和包围钢帘线的护套组成。该护套可以任选地仅由热塑性聚氨酯弹性体组成。

现将更详细地阐明这些特征：

当只有一个钢帘线存在时，该钢帘线位于升降机拉伸构件的横截面的中心。升降机拉伸构件的横截面可以具有任何多边形形状，例如正方形或六边形，尽管圆形横截面是最优选的，因为这允许拉伸构件在升降机安装的滑轮中旋转。这种升降机拉伸构件被识别为“升降机绳索”。

当存在更多的钢帘线，例如两个、三个或更多、最多十二个或二十四个时，这些钢帘线在单一平面中以并排的关系布置。优选地，钢帘线的数量是偶数，并且具有左转捻(称为“S”捻)的钢帘线的数量与具有右转捻(称为“Z”捻)的钢帘线的数量一样多。甚至更优选的是捻向在相邻的钢帘线之间改变。钢帘线的布置产生具有宽度和高度的横截面的升降机拉伸构件，该宽度实质性地大于该高度。这种拉伸构件通常被称为“升降机带”。

钢帘线包含高拉伸细钢丝，并且在实例中可仅由高拉伸细钢丝组成。这些高拉伸细钢丝来自于最小碳含量为0.65％、锰含量为0.40％至0.70％、硅含量为0.15％至0.30％、最大硫含量为0.03％、最大磷含量为0.30％的高碳钢盘条，所有百分比均为重量百分比。钢中仅存在痕量的铜、镍和/或铬。当使用约0.80重量％、例如0.78-0.82重量％的高碳含量时，可获得甚至更高的拉伸强度。

钢丝按本身已知的方式组装成钢帘线。特别优选的是多股(strand)帘线，其中钢丝首先组装成股材。随后，该股材被捻制成钢帘线。这些组件的例子是7x7帘线，包括一个芯股材，六个外股材缠绕在其周围。芯股材由被六个钢丝围绕主钢丝组成，每个外股材同样由中心钢丝组成，六个钢丝缠绕在该中心钢丝周围。另一个例子是19+8x7，其中芯股材由一个主钢丝组成，六个中间层钢丝以第一捻距缠绕在该主钢丝周围，在其周围12个外层钢丝以第二捻距捻制在第二层。芯股材被8个“1+6”型股材围绕，即一个中心钢丝，六个外钢丝缠绕在该中心钢丝周围。这两种类型特别适用于带型拉伸构件。

对于升降机绳索型拉伸构件，用芯绳索(例如7x7芯绳索)代替芯股材。在芯绳索周围缠绕六到十二条外股材。外股材优选含有至少19个钢丝，以便在低直径下具有足够的强度，并确保整个钢帘线保持柔性。具有16、19或22个丝的特别有利的组件是具有“d₀+5×d₁|5×d₂/5×d₃”或“d₀+6×d₁|6×d₂/6×d₃”或“d₀+7×d₁|7×d₂/7×d₃”型的Warrington股材。在Warrington型股材中，所有的钢丝都以相同的捻距被捻制成股材。在例如“d₀+6×d₁|6×d₂/6×d₃”股材中，直径为d₀的芯钢丝被六个直径为d₁的钢丝的第一层围绕。在第一层的外向凹槽中，定位六个外钢丝，其直径“d₂”大于“d₁”。直径为“d₃”的较小尺寸钢丝配合在这些外钢丝之间，使得外部外接圆接触全部12个外钢丝。Warrington股材是特别优选的，因为它们含有大量彼此成线接触的细钢丝。线接触是优选的，因为它们会在细的高拉伸绳中产生较小的横向压力。也可以设想其他股材构造，如Seale构造。Seale构造为“d₀+N×d₁|N×d₂”型，其中N为5、6、7、8或9。像Warrington一样，所有的钢丝都是以单一捻捻制在一起的。在Seale构造中，第二层的直径为“d₂”的钢丝比中间层钢丝d₁粗，因为它们完全封闭外层。

所述一个或多个钢帘线被包围在护套中，即护套完全包含、覆盖或环绕拉伸构件的所有钢帘线。护套的目的是：

·在钢帘线和驱动槽轮之间传递加速和减速力；

·将压力均匀地分布在拉伸构件内的所有钢帘线上、或钢帘线内的所有股材上；

·在驱动滑轮和拉伸构件之间提供足够的摩擦，以驱动升降机；

·在升降机带的情况下，护套还可用于保持钢帘线彼此平行布置。在升降机绳索的情况下，如果护套也存在于股材之间，则护套也会将外股材保持在位。

TPE是三种基本组分的反应产物：

·端羟基的聚酯或聚醚高分子量(600至4000Da)二醇或其混合物。聚醚的实例为聚(氧丙烯)二醇及聚(氧四亚甲基)二醇。聚酯的实例为己二酸酯、聚己内酯和聚碳酸脂肪醇酯。

·扩链剂：这是一种低分子量(61到400Da)的二醇，例如乙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇或双(2-羟乙基)对苯二酚；和

·位阻多异氰酸酯，主要是二异氰酸酯。最常用的一种是二苯基甲烷-4，4-二异氰酸酯(MDI)。其他为六亚甲基二异氰酸酯(HDI)或3，3’-二甲基-4，4’-联苯二异氰酸酯(TODI)。

上述列举的化学品的例子并不用于限制本发明。

当固化时TPE显示互相混合的不同材料相：

·存在由二异氰酸酯与扩链剂反应形成的硬段(“HS”)。这些硬段形成结晶相；

·所述硬段通过由连接到二异氰酸酯的氰酸根端的高分子量聚醚或聚酯链形成的软段(“SS”)而彼此固定。所述软段形成“软相”。

TPE的性能可通过所述三个组分的适当选择进行调整。硬段(由二异氰酸酯和短链二醇形成)的占比是决定所得材料的主要性能的因素，如硬度、模量、撕裂强度和上限使用温度。如果硬段含量增加，则硬度以及模量、载荷能力(压缩应力)、撕裂强度也会增加。软段的占比决定了弹性和低温性能。

市场上提供的不同TPE等级的数量使得选择合适的等级以用于升降机拉伸构件成为一项艰巨的任务。特别是由于在升降机拉伸构件中，不同的性能必须协调，例如护套与驱动槽轮的摩擦、耐磨性、疲劳性、耐温性等。

令人惊讶的是，本发明人发现，护套对升降机拉伸构件整体的疲劳寿命具有很大影响。虽然通常预期升降机拉伸构件的疲劳寿命由其最强固的部件(即所述一个或多个钢帘线)决定，但结果是某些类型的TPE对该疲劳寿命具有强的非线性影响。

在对所测试的许多等级的TPE进行仔细分析后，发明人发现那些硬结晶相的玻璃化转变温度高于90℃的TPE产生升降机拉伸构件比标准的疲劳寿命更好。如果硬结晶相的玻璃化转变温度高于100℃，则更好。为了避免疑问，“℃”指的是“摄氏度”。

就本申请而言，玻璃化转变温度“Tg”是通过差示扫描量热法(DSC)获得的温度，其中在加热时注意到吸热谷或阶，这表示在温度Tg下软段和硬质相的解离。冷却加热速率设定为20℃/min。

TPE在加热时通常呈现两次玻璃化转变：一个在低温下，其中软段在T_{g SS}下在硬段之间熔融；一个在较高温度T_{g HS}下，在该温度下硬段也开始失去它们的内聚性。对于感兴趣的TPE，软段的T_{g SS}总是低于0℃。已发现T_{g SS}与感兴趣的聚合物的选择较不相关。

TPE也显示结晶温度。当充分加热TPE时，硬质相(与软段一样)也会变成液体。在冷却时，它们将首先从熔融物凝固成非晶形固体，其将在T_{g HS}进一步经历玻璃化转变，并且在甚至更低的温度下将在T_{g SS}以下完全结晶。结晶的放热峰在结晶温度T_c可容易地识别。结晶峰总是在例如以20℃/min的速率冷却熔融物的过程中测定。

在TPE的进一步优选选择中，结晶温度T_c比硬质结晶相的玻璃化转变温度T_{g HS}至少高20℃，或甚至高25℃或30℃。同样优选地，结晶温度高于硬质结晶相的玻璃化转变温度不超过80℃。当结晶温度变得过高时，TPE变得极难加工。

根据结晶温度T_c和所述硬质结晶段的玻璃化转变温度T_{g HS}之和高于200℃或甚至高于210℃或高于240℃的标准，可以进行TPE的独立选择。较高的T_{g HS}提高了最大工作温度，而较高的T_c导致升降机拉伸构件的更好的操作性能。

一般来说，这些TPE比目前被认为可用于升降机拉伸构件的TPE要硬得多。本发明人发现，当与直径小于8mm的钢帘线(不排除端点)组合时，上述规定类型的TPE工作良好。从发明人的工作来看，他们仍然可以很好地使用超过1mm粗的钢帘线。钢帘线的直径范围优选在1到5mm之间，或2到5mm之间，包括端点。

当根据上述标准选择TPE时，发现其硬度超出标度，或至少达到肖氏A硬度测量的很高一侧。它们的硬度最好用肖氏D硬度标度来评估。在肖氏D的标度上，TPE的硬度在40至90之间，优选45至70，或甚至在50至60之间更好。这些是现有技术中认为不可用的硬度值。

护套对拉伸构件弯曲刚度的贡献高于正常值。拉伸构件的弯曲刚度“(EI)_tm”(以Nmm²表示)是关联拉伸构件在弯曲力矩“M_b”(以Nmm表示)的作用下所采取曲率“k”(以1/mm表示)的比例系数。在升降机带的情形下，仅在垂直于升降机带的长度×宽度尺寸的弯曲方向上考虑弯曲刚度(就本应用的目的而言)。弯曲刚度由三点弯曲试验确定。在这种试验中，一块拉伸构件在两端没有摩擦的情况下得到支撑。当受试件通过叶轮在中间偏转时，测量施加在该叶轮上的力。根据偏转-力图，可以通过传统的弯曲理论公式确定弯曲刚度“(EI)_tm”。因此，结果包括可归因于一个或多个钢帘线和护套的刚度。

同样地，可以只测量裸钢帘线的弯曲刚度：“(EI)_sc”。“裸钢帘线”是指嵌入护套之前的钢帘线。如果存在多于一个钢帘线，则单个钢帘线的弯曲刚度可简单地加合。通过这种方式，只能确定可归因于钢帘线的总刚度的一部分。当用百分比表示时，这等于100×((EI)_sc/(EI)_tm)。本发明人发现，在疲劳试验中表现最佳的拉伸构件是其中钢帘线的贡献低于20％、优选在10％到20％之间(包括极限值)的那些拉伸构件。这意味着拉伸构件的大部分的弯曲刚度——超过80％——可以归因于聚合物护套。

换言之：升降机拉伸构件的弯曲刚度是一个或多个裸钢帘线的总弯曲刚度的至少五倍。这远远超出了该领域的常规。

对护套刚度的贡献当然也取决于拉伸构件的横截面的几何形状：由于护套位于距离弯曲的中性面最远的地方，其贡献将高于较靠近中性面的钢帘线。而且，当聚合物护套变厚时，对护套弯曲刚度的贡献也会增加。本发明人已发现，当护套的厚度为所述一个或多个钢帘线的最大直径的至少8％时，可以获得护套对总弯曲刚度的所需贡献。“护套的厚度”是指所述一个或多个钢帘线中的任意一个与所述拉伸构件的外表面之间的距离的最小值。

另一方面，聚合物的厚度不应大于所述一个或多个钢帘线的最大直径的80％，因为那样在弯曲时聚合物护套的外表面拉伸得太远。这可能导致聚合物的过早开裂。如果聚合物的厚度在所述一个或多个钢帘线的最大直径的10％到60％之间，则更为优选。

很大程度影响护套对拉伸构件的整体刚度的贡献的另一个因素是在制造过程中TPE进入所述一个或多个钢帘线的程度。在垂直于拉伸构件的横截面中，可以容易地区分TPE在拉伸构件中的位置。当考虑任一钢帘线时，它可以用具有最小半径的圆来外接。在外接圆的内部，钢将占据该区域的一部分，并且其余部分将不含钢。钢帘线的外接圆内部的“可用面积”是不含钢的面积。至少80％的可用面积必须由TPE占据。当然，当横截面面积钢帘线的长度上没有变化时，横截面中的“可用面积”可以转化为外接圆柱体内部的“可用空间或体积”。如果TPE占据的可用面积较少，则拉伸构件将不具有复合材料的益处：护套可能独立于钢帘线起作用，甚至可能松开对一个或多个钢帘线的固定。TPE渗透进入钢帘线确保在使用过程中钢和护套之间有足够的机械锚定。这一点很重要，因为所有的力都是通过护套从钢帘线传递到驱动滑轮上的。

在包含单一钢帘线(即升降机绳索)的拉伸构件的情形下，聚合物护套的厚度范围优选在钢帘线直径的8％到20％之间。在这种情况下，拉伸构件具有基本上圆形的横截面。“基本上圆形”意味着最小和最大卡尺直径之间的偏差小于最小和最大卡尺直径的平均值的10％，或者优选小于该平均值的5％。卡尺直径是通过具有平行钳口的卡尺测量的直径，其中绳索在平行钳口之间并与其接触时测量升降机绳索的直径。

在拉伸构件包含一个钢帘线的情形下，所述一个裸露钢帘线的弯曲刚度在8至17kNmm²之间。拉伸构件的弯曲刚度相应地分别为至少40kNmm²到至少85kNmm²。

在拉伸构件包含一个或多个钢帘线的情形下，所述一个或多个钢帘线与TPE护套的配合可通过施加粘合底漆来进一步改善。用于改善钢帘线和TPE之间化学键的合适的粘合底漆是例如有机官能性硅烷、有机官能性钛酸盐和有机官能性锆酸盐，其为本领域已知用于所述目的的。与其他已知的粘合底漆相比，使用这些底漆的优点在于，它们在所述一个或多个钢帘线上形成纳米级薄膜(厚度小于5纳米)。因此，它们不会对TPE进入钢帘线造成损害。

优选但不排他地，有机官能性硅烷底漆选自具有下式的化合物：

Y-(CH₂)_n-SiX₃

其中：

Y表示选自-NH₂、CH₂＝CH-、CH₂＝C(CH₃)COO-、2，3-环氧丙氧基、HS-和Cl-的有机官能团；

X表示选自-OR、-OC(＝O)R’、-Cl的硅官能团，其中R和R’独立地选自C1到C4烷基，优选-CH₃和-C₂H₅；并且

n是介于0和10之间的整数，优选0到10，并且最优选0到3。上述有机官能团硅烷是市售产品。

粘合底漆必须允许剪切应力高于4N/mm²。剪切应力在10mm的长度测量。

在单一钢帘线的情况下，护套在从拉伸构件的端部10mm的距离处切割。测定拉除(pull off)护套所需的最大力并除以护套的内表面积(即πD×L)，其中D是钢帘线的直径(以mm计)，L是10mm。对三个值取平均。

在拉伸构件中存在多于一个钢帘线、如升降机带的情况下，从平行布置的钢帘线中挑选出除外部钢帘线之外的单独钢帘线。将挑选出的单独钢帘线旁边的钢帘线在与挑选出的单独钢帘线垂直的一条线上切割，并在该线下10mm切割挑选出的单独钢帘线。测定拉出挑选出的单独钢帘线所需的最大力并除以护套的内表面积。

根据本发明的第二方面，提供了一种选择用作包围升降机拉伸构件中的一个或多个钢帘线的护套的热塑性聚氨酯弹性体的方法。该方法包括从不同供应商获得多个不同TPE的步骤。然后对该系列TPE进行差示扫描分析，从而确定：

i.确定在加热所述TPE期间的最高玻璃化转变温度，其对应于该TPE的硬段的玻璃化转变温度T_{g HS}；

ii.确定在从熔融物冷却过程中该TPE的结晶温度T_c；

当且仅当以下条件时，选择该TPE作为用于包围升降机拉伸构件中的一个或多个钢帘线的护套：

i.所述硬段的玻璃化转变温度T_{g HS}大于90℃；和

ii.所述玻璃化转变温度T_{g HS}与所述结晶温度T_c之和大于200℃。

在本方法的进一步限定中，除了此前的要求之外，仅考虑硬度高于40肖氏D硬度或甚至高于45肖氏D硬度的那些TPE。

如此选择的TPE可以用于本发明的第三方面，即生产升降机拉伸构件的方法，该方法包括以下步骤：

-提供布置在单个平面中的一个或多个钢帘线；

-如上述程序所描述的来选择TPE；

-将所选择的热塑性TPE挤出在一个或多个钢帘线周围；

由此，获得根据本发明的升降机拉伸构件。

附图说明

图1显示了根据本发明的升降机拉伸构件，其具有一个单个钢帘线：升降机绳索。

图2显示了根据本发明的升降机拉伸构件，其具有八个钢帘线：升降机带。

图3a和3b显示了表明TPE热特征的示意性差示扫描量热法(DSC)曲线。

图4显示了评估升降机拉伸构件的疲劳寿命的测试系统。

图5显示了在不同TPE上获得的疲劳循环次数与T_{g HS}+T_c之和之间的关系。

具体实施方式

图1a显示了升降机拉伸构件，其在这种情况下是升降机绳索。绳索由被聚合物护套110围绕的钢帘线106组成。钢帘线为通用型7x7+19W，更详细的形式是：

{[(0.34+6×0.31)+6×(0.25+6×0.25)]+7×(0.34+6×0.31|6×0.33/6×0.25)}

该数字表示以毫米为单位的钢丝直径。括号表示一种操作，其中钢丝被组装成股材，而股材被组装成钢帘线。钢帘线104的芯为7x7型，其具有被6股成品(make)(0.25+6×0.25)围绕的主股材(king strand)(0.34+6×0.31)。围绕7x7芯，7股的Warrington型经过捻制，其中所有的钢丝以单一操作捻制。不同层之间的捻向是交替的，其大小介于股材或钢帘线的直径的5至12倍之间。钢帘线可以用圆102外接并且具有卡尺直径“D”，其在这种情况下为5.0mm。

拉伸构件具有挤出在钢帘线106周围的护套110。护套具有基本)上圆形的横截面，总直径“D_tot”为6.5mm。因此，厚度(用“t”表示)约为0.75mm，其相当于钢帘线106与拉伸构件的外表面之间的最小距离。聚合物填充到外接圆102内的很大程度上的可用区域(在该情况下为85％)。

图2显示了一种替代的升降机拉伸构件200，其中8个钢帘线202在单一平面中并排布置。相邻的钢帘线具有相反的捻向。钢帘线具有7x7构造，公式为[(0.21+6×0.19)+6×(0.19+6×0.175)]

钢帘线被包围、嵌入、围绕在由TPE组成的聚合物护套210中。

本发明人评估了大量可从已知供应商(如Bayer、BASF、Teknor-Apex、Lubrizol等)获得的市售TPE。图1中描绘的同一个钢帘线用所有这些TPE挤出。

在DCS测量中测定了所述TPE的热性能。图3a和图3b描述了TPE 5的这种轨迹(进一步参见)：3a是在第二次加热期间，3b是在第一次冷却期间。横坐标表示温度(以℃计)，而纵坐标表示热流(以mW/g计)。在第二次加热时、在擦除样品的热历史之后和在所有水被蒸发之后，测定软段(T_{g SS})、硬段(T_{g HS})的相关玻璃化转变温度和熔融(T_m)温度。熟练的实验室技术人员知道如何测定这些转变温度。在冷却时(图3b)，当样品在结晶温度Tc下开始结晶时，观察到放热峰。这些性质的测量是简单的，花费不到一个小时。

在如图4所描绘的测试系统中，对升降机绳索的挤出样品进行疲劳寿命测试。在测试系统400中，升降机拉伸构件401由两个砝码416、418拉伸至升降机绳索的断裂载荷的12％。测试系统400包括一个由电动机驱动的牵引槽轮414和一个另外的转向槽轮412。两个槽轮412、414都具有圆槽，槽半径略大于被测载荷组件401的直径。在疲劳试验期间，电机在牵引槽轮412和转向槽轮414二者上来回驱动载荷组件401。该测试系统很好地代表了真实的升降机。牵引槽轮412和转向槽轮414二者的直径“D_sheave”是升降机拉伸构件的总直径“D_tot”的16.1倍。在测试中，“D_sheave/D_tot”比率远远低于常规使用的比率40。

特意选择较低的D/D_tot比率以在极端条件下测试升降机拉伸构件。继续进行试验，直到升降机拉伸构件的护套破裂或剪切掉。对于单一钢帘线，这可能需要50000到2000000次弯曲。由于一次弯曲大约需要一秒钟，因此一个测试的持续时间在1/2到24天之间。因此，如果可以通过执行简单的DCS测试来减少对TPE的选择，则会存在很大益处。基于该测试，在必须对升降机拉伸构件在整体上进行详细的疲劳测试之前，已可以大大减少候选TPE的数量。

在表1中，所测试样品的概述显示如下：列(1)确定了TPE类型，第二列(2)是硬段的玻璃化转变温度(T_{g HS}(℃))，列(3)是TPE的熔融温度，列(4)是结晶温度T_c(℃)，列(5)是结晶温度与硬段的玻璃化转变温度的差异(T_c-T_{g HS}(℃))，然后是两者之和((T_c+T_{g HS}(℃))，第(6)列)。列(7)列出了肖氏D硬度值。列(8)列出了每个钢帘线实现的弯曲次数(每1000次弯曲或kBends)。最后一列(9)是对升降机拉伸构件测得的弯曲刚度(以Nmm²计)。

TPE 1至7和TPE 12的硬段玻璃化转变温度均高于90℃(表示为粗体)。其中，TPE1、3、4和7的结晶温度至少比硬段玻璃化转变温度高20℃(表示为粗体下划线)。

从另一个角度来看，TPE 1、2、3、4、7和12的硬段玻璃化转变温度与结晶温度之和高于200℃(表示为)。

表1证明了发明人的主张：为了在测试系统中获得超过490000次弯曲，需要具有大于90°的硬段玻璃化转变温度的TPE。当结晶温度比硬段玻璃化转变温度至少高20℃时，可获得甚至更长的疲劳寿命。似乎还存在一个趋势：疲劳寿命随着硬段玻璃化转变温度与结晶温度之和而增加。这在图5中以图形表示。在该图中，将所实现的弯曲循环数(kBends)以硬段玻璃化转变(T_{g HS})温度与结晶温度(T_c)之和的函数而作图。垂直虚线表示200℃极限，而水平虚线表示490000弯曲的极限线。

其次，测定升降机拉伸构件的弯曲刚度。为此，将升降机拉伸构件的试样水平地支撑在两个无摩擦的支点之间，这两个支点相距50倍于钢帘线直径的距离(该钢帘线为5.00mm)。用辊式压头使钢绳在中间偏转。记录施加在压头上的力和压头的位移。由经典弯曲理论可导出弯曲刚度：

其中，L是支撑支点之间的距离，ΔF、ΔX表示力的变化和曲线上部线性区域位移的变化。

对于裸钢帘线、即挤出前使用的钢帘线，弯曲刚度测量值为14000Nmm²。实现最佳疲劳结果的升降机绳索的弯曲刚度至少是裸钢帘线弯曲刚度的5倍。

值得注意的是，疲劳结果随着使用的TPE而大幅增加，而钢帘线保持完全相同。通过本发明，对TPE的选择容易得多，而且只依赖于简单的DCS测量。

Claims (15)

1.一种升降机拉伸构件，其包含一个或多个钢帘线和包围所述钢帘线的护套，其中所述护套包含热塑性聚氨酯弹性体，所述热塑性聚氨酯弹性体具有硬结晶相和软相，

其特征在于

所述硬结晶相的玻璃化转变温度高于90℃。

2.根据权利要求1所述的升降机拉伸构件，其中所述热塑性聚氨酯弹性体还具有结晶温度，所述结晶温度比所述硬结晶相的玻璃化转变温度高至少20℃，所述结晶温度在从熔融物冷却的过程中测量。

3.根据权利要求2所述的升降机拉伸构件，其中所述结晶温度比所述硬结晶相的玻璃化转变温度高不到80℃。

4.根据权利要求1所述的升降机拉伸构件，其中所述热塑性聚氨酯弹性体还具有结晶温度，所述结晶温度在从熔融物冷却的过程中测量，并且其中所述硬结晶相的所述玻璃化转变温度与所述结晶温度之和高于200℃。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的升降机拉伸构件，其中所述钢帘线中每一个的直径小于或等于8mm并且大于或等于1mm。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的升降机拉伸构件，其中所述热塑性聚氨酯弹性体的肖氏D硬度在40和90之间。

7.根据权利要求6所述的升降机拉伸构件，其中所述热塑性聚氨酯弹性体的肖氏D硬度在45和60之间。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的升降机拉伸构件，其中所述升降机拉伸构件的弯曲刚度是所述一个或多个裸钢帘线的总弯曲刚度的至少五倍。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的升降机拉伸构件，其中所述护套的厚度是所述一个或多个钢帘线的最大直径的至少8％，所述厚度是在所述一个或多个钢帘线中的任一个与所述拉伸构件的外表面之间的最小距离。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的升降机拉伸构件，其中在垂直的横截面中，所述热塑性聚氨酯弹性体占据所述一个或多个钢帘线中的任一个的外接圆内部的可用面积的至少80％。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的升降机拉伸构件，其中一个钢帘线被包围在所述护套中，所述拉伸构件具有基本上圆形的横截面，并且其中所述护套的厚度比所述拉伸构件的直径的20％更薄，所述厚度是在所述一个钢帘线与所述拉伸构件的外表面之间的最小距离。

12.根据权利要求11所述的升降机拉伸构件，其中所述一个裸钢帘线的弯曲刚度在8和17kNmm²之间。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的升降机拉伸构件，其中所述一个或多个钢帘线用粘合底漆处理以改善所述一个或多个钢帘线与所述护套之间的粘合，使得将10mm长度的嵌入钢帘线拉出所述护套所需的剪切应力高于4N/mm²。

14.一种选择用作包围升降机拉伸构件中的一个或多个钢帘线的护套的热塑性聚氨酯弹性体的方法，所述方法包括以下步骤：

-获得热塑性聚氨酯弹性体；

-在对所述热塑性聚氨酯弹性体执行的差示扫描分析中：

i.确定在加热所述聚氨酯期间的最高玻璃化转变温度，所述玻璃化转变温度对应于所述聚氨酯中的硬段的玻璃化转变温度；

ii.确定在从熔融物冷却的过程中所述聚氨酯的结晶温度；

-当且仅当以下条件时，选择该热塑性聚氨酯弹性体作为用于包围升降机拉伸构件中的一个或多个钢帘线的护套：

i.所述硬段的所述玻璃化转变温度高于90℃；和

ii.所述玻璃化转变温度与所述结晶温度之和大于200℃。

15.一种生产升降机拉伸构件的方法，所述方法包括以下步骤：

-提供布置在单个平面中的一个或多个钢帘线；

-根据权利要求14所述的方法选择热塑性聚氨酯弹性体；

-将所选择的热塑性聚氨酯弹性体挤出在所述一个或多个钢帘线周围；

从而获得升降机拉伸构件。