DE102011005323A1 - Process for the preparation of a tension-coated with a polymer layer tension carrier - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, insbesondere kontinuierliches Verfahren zur Herstellung eines mit einer Polymerschicht ummantelten Zugträgers, welches die nachfolgenden Schritte umfasst: a) Herstellen wenigstens eines Zugträgers durch Imprägnieren wenigstens einer Carbonfasern enthaltenden Faserstruktur mit wenigstens einem Polymervorläufer sowie Pultrudieren der imprägnierten Faserstruktur und b) zumindest bereichsweises Ummanteln des wenigstens einen in dem Schritt a) hergestellten Zugträgers mit einer Schicht aus einem Polymer mittels Extrusion. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung einen durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlichen ummantelten Zugträger, dessen Verwendung und eine Vorrichtung zur Herstellung, insbesondere kontinuierlichen Herstellung eines ummantelten Zugträgers.The present invention relates to a process, in particular a continuous process for the production of a polymer layer encased tensile carrier, which comprises the following steps: a) producing at least one tensile carrier by impregnating at least one carbon fiber-containing fiber structure with at least one polymer precursor and pultruding the impregnated fiber structure; at least partially sheathing the at least one tensile carrier produced in step a) with a layer of a polymer by means of extrusion. In addition, the present invention relates to a sheathed tensile carrier obtainable by the process according to the invention, its use and a device for producing, in particular continuous production of a sheathed tensile carrier.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, insbesondere kontinuierliches Verfahren zur Herstellung eines mit einer Polymerschicht ummantelten Zugträgers, bei dem eine Faserstruktur mit wenigstens einem Polymervorläufer imprägniert und der so hergestellte Zugträger anschließend mit einer Polymerschicht ummantelt wird. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlichen ummantelten Zugträger, dessen Verwendung und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung eines ummantelten Zugträgers.The present invention relates to a process, in particular a continuous process for the production of a coated with a polymer layer tension carrier, in which a fiber structure impregnated with at least one polymer precursor and the tensile support thus produced is then coated with a polymer layer. Furthermore, the present invention relates to a sheathed tensile carrier obtainable by the process according to the invention, its use and an apparatus for the continuous production of a sheathed tensile carrier.

Tragmittel, wie Fördergurte, sind mit einer Schicht, insbesondere einer Polymerschicht, ummantelte Zugträger. Während die Ummantelung den Fördergurt vor mechanischen Beschädigungen schützt, dient der üblicherweise als Verbundwerkstoff ausgebildete Zugträger der Übertragung der im Fördergurt entstehenden Zugkräfte und verleiht dem Fördergurt die notwendige Tragfähigkeit und Stoßfestigkeit.Supporting means, such as conveyor belts, are coated with a layer, in particular a polymer layer. While the sheath protects the conveyor belt from mechanical damage, the tension member, which is usually designed as a composite material, serves to transmit the tensile forces arising in the conveyor belt and gives the conveyor belt the necessary carrying capacity and shock resistance.

Aus der WO 2009/026730 A1 ist beispielsweise ein Tragmittel für ein Aufzugsystem bekannt, welches mehrere jeweils mit einer Beschichtung aus einem Thermoplast versehene faserförmige Zugelemente aus Metall umfasst, wobei eine Vielzahl dieser beschichteten Zugelemente mit einem Außenmantel aus einem Polymermaterial ummantelt ist.From the WO 2009/026730 A1 For example, a suspension means for an elevator system is known, which comprises a plurality of each provided with a coating of a thermoplastic fiber-shaped tension members made of metal, wherein a plurality of these coated tension elements is coated with an outer sheath of a polymer material.

In der WO 2009/090299 A1 wird ein Tragmittel für ein Aufzugsystem vorgeschlagen, welches als von einer Polymerschicht ummantelter Zugträger ausgebildet ist. Dabei ist der Zugträger ein Faserverbundwerkstoff, welcher aus mit einer Polymermatrix imprägnierten Fasern gebildet ist. Derartige mit einer Polymerschicht ummantelte Zugträger weisen für die Verwendung in einer Lastanwendung, wie zum Beispiel einem Personenaufzugsystem, vorteilhafte Eigenschaften, nämlich insbesondere eine hohe Zugbelastbarkeit und eine hohe Verschleißbeständigkeit, auf.In the WO 2009/090299 A1 a suspension element for an elevator system is proposed, which is designed as a jacket coated by a polymer layer tension carrier. In this case, the tensile carrier is a fiber composite material which is formed from fibers impregnated with a polymer matrix. Such coated with a polymer layer tensile carriers have for use in a load application, such as a passenger elevator system, advantageous properties, namely in particular a high tensile strength and high wear resistance on.

Allerdings sind die bisher bekannten Verfahren zur Herstellung von solchen mit einer Polymerschicht ummantelten Zugträgern sehr aufwendig und teuer. Zur Herstellung herkömmlicher Tragmittel für Aufzugsysteme ist es zum Beispiel bekannt, Stahllitzen zu verseilen und die verseilten Stahllitzen über einen Dorn zu wickeln und anschließend zu ummanteln. Dieses Verfahren ist nur diskontinuierlich durchführbar und zudem nur eingeschränkt automatisierbar. Ferner führt dieses Verfahren durch den Dornradius bedingt zu vorgekrümmten Tragmitteln, wobei aufgrund der Vorkrümmung die Länge des auf diese Weise hergestellten Tragmittels beschränkt ist. Ein Tragmittel mit immer höheren Förderhöhen, wie diese auf dem Markt für Aufzugssysteme zunehmend gefordert werden, ist mit einem solchen Verfahren nicht herstellbar.However, the previously known methods for the production of such coated with a polymer layer tension members are very expensive and expensive. For the production of conventional suspension systems for elevator systems, it is known, for example, to strand steel strands and to wind the stranded steel strands over a mandrel and then to encase them. This process is only possible intermittently and also only partially automated. Furthermore, due to the mandrel radius, this method leads to pre-curved support means due to the mandrel radius, the length of the suspension element produced in this way being limited due to the pre-curvature. A suspension with ever higher heights, as they are increasingly required in the market for elevator systems, can not be produced by such a method.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung eines mit einer Polymerschicht ummantelten Zugträgers anzugeben, welches in einem kontinuierlichen Prozess mit geringem Zeit- und Kostenaufwand durchführbar ist, mit dem ummantelte Zugträger mit einer unbeschränkten Länge sowie ohne Vorkrümmung hergestellt werden können, und mit welchem ummantelte Zugträger erhalten werden, welche die für die Verwendung als Tragmittel in einem Lastzugsystem geforderten Eigenschaften aufweisen, nämlich insbesondere eine hohe Zugfestigkeit und eine exzellente Verschleißbeständigkeit.Object of the present invention is therefore to provide a method for producing a coated with a polymer layer tension carrier, which is feasible in a continuous process with little time and cost, can be produced with the sheathed tensile carrier with an unlimited length and without pre-curvature, and with which sheathed tensile carriers are obtained which have the properties required for use as suspension elements in a truck-mounted system, namely in particular a high tensile strength and an excellent wear resistance.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines mit einer Polymerschicht ummantelten Zugträgers gelöst, welches die nachfolgenden Schritte umfasst:

  • a) Herstellen wenigstens eines Zugträgers durch Imprägnieren wenigstens einer Carbonfasern enthaltenden Faserstruktur mit wenigstens einem Polymervorläufer sowie Pultrudieren der imprägnierten Faserstruktur und
  • b) zumindest bereichsweises Ummanteln des wenigstens einen in dem Schritt a) hergestellten Zugträgers mit einer Schicht aus einem Polymer mittels Extrusion.
According to the invention, this object is achieved by a process for the production of a tension carrier encased in a polymer layer, which comprises the following steps:
  • a) producing at least one tensile carrier by impregnating at least one carbon fiber-containing fiber structure with at least one polymer precursor and Pultrudieren the impregnated fiber structure and
  • b) at least partially sheathing the at least one tensile carrier produced in step a) with a layer of a polymer by means of extrusion.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung eines von einer Polymerschicht ummantelten Zugträgers in einem Prozess, der von der Bereitstellung der Faserstruktur bis zu dem Erhalt des fertigen ummantelten Zugträgers ohne Unterbrechung kontinuierlich durchgeführt wird. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass dieses einfach automatisierbar ist. Mithin erlaubt es die vorliegende Erfindung, mit geringem Zeit- und Kostenaufwand einen mit einer Polymerschicht ummantelten Zugträger herzustellen, der sich aufgrund seiner mechanischen Eigenschaften hervorragend für die Verwendung als Tragmittel in einer Lastanwendung, beispielsweise in einem Personenaufzugsystem, eignet. Aufgrund der in dem ummantelten Zugträger enthaltenen Faserstruktur, welche durch Imprägnierung mit einem Polymer zu einem Zugträger verarbeitet wird und Carbonfasern umfasst, kann der erfindungsgemäß hergestellte ummantelte Zugträger in der Längsrichtung der Carbonfasern wirkende Zugkräfte hervorragend aufnehmen, weswegen der Zugträger insbesondere eine sehr hohe Zugbelastbarkeit aufweist. Zudem werden die Fasern der Faserstruktur durch die Imprägnierung der Faserstruktur mit Polymer bei der weiteren Verarbeitung und bei der späteren Anwendung zuverlässig vor Beschädigungen, wie beispielsweise vor dem Entstehen von Rissen an der Umfangsfläche der Fasern oder vor einem Knicken der Fasern, geschützt. Außerdem wird der Zugträger als Ganzes durch die Ummantelung aus durch Extrusion aufgebrachtem Polymer vor mechanischen Beeinträchtigungen geschützt, wobei die Eigenschaften der äußeren Polymerbeschichtung mit denen des Zugträgers verbunden werden können.The method according to the invention makes it possible to produce a tension carrier encased in a polymer layer in a process which is continuously carried out from the provision of the fiber structure to the receipt of the finished coated tension carrier without interruption. Another advantage of the method is that it is easy to automate. Thus, the present invention makes it possible, with little expenditure of time and expense, to produce a tension member encased in a polymer layer which, due to its mechanical properties, is excellently suited for use as a suspension element in a load application, for example in a passenger elevator system. Due to the fiber structure contained in the sheathed tensile structure, which is processed by impregnation with a polymer to a tensile carrier and comprises carbon fibers, the sheathed tensile carrier produced according to the invention can absorb excellent tensile forces acting in the longitudinal direction of the carbon fibers, which is why the tensile carrier in particular has a very high tensile strength. In addition, the fibers of the fiber structure by the impregnation of the fiber structure with polymer in the further processing and in the subsequent application reliably from damage, such as before the formation of cracks on the peripheral surface of the Fibers or from buckling of the fibers, protected. In addition, the tensile member as a whole is protected from mechanical deterioration by the extrusion-polymer jacket, and the properties of the outer polymer coating can be combined with those of the tension member.

Ferner können durch die Ummantelung die elastischen Eigenschaften des hergestellten ummantelten Zugträgers auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Aufgrund der durch die Extrusion erreichten besonders festen stoffschlüssigen Verbindung zwischen der Ummantelung und dem Zugträger wird schließlich auch eine wirksame Übertragung von Kräften, die auf die Ummantelung beispielsweise von einer Antriebs- oder Umlenkrolle eines Aufzugsystems ausgeübt werden, auf den innen liegenden Zugträger ermöglicht.Further, by the sheath, the elastic properties of the produced sheathed tensile carrier can be adjusted to a desired value. Due to the achieved by the extrusion particularly solid cohesive connection between the sheath and the tension member is finally an effective transfer of forces that are exerted on the jacket, for example, by a drive or pulley of an elevator system, allows the internal tension member.

Insbesondere kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein ummantelter Zugträger mit nahezu unbeschränkter Länge sowie ohne Vorkrümmung hergestellt werden, weil die Fasern der Faserstruktur während des gesamten Verfahrens bezogen auf ihre Längserstreckung im Wesentlichen gerade orientiert sind. Aufgrund dessen eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere auch zur Herstellung von ummantelten Zugträgern, welche für eine Doppelbiegung eingesetzt werden. Zudem lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren leicht upscalen bzw. hochskalieren, so dass mit vergleichsweise geringen Investitionskosten und bei vergleichsweise niedrigen Herstellungskosten jährliche Produktionsmengen an ummanteltem Zugträger von mehr als 5.000 km erreicht werden können.In particular, with the method according to the invention a jacketed tensile carrier with almost unlimited length and without pre-curvature can be produced, because the fibers of the fiber structure are oriented substantially straight in the entire process with respect to their longitudinal extent. Because of this, the method according to the invention is particularly suitable for the production of jacketed tension members, which are used for a double bend. In addition, the method according to the invention can easily be upscaled or scaled up, so that with relatively low investment costs and with comparatively low production costs, it is possible to achieve annual production quantities of coated tension members of more than 5,000 km.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter einer Faserstruktur jedes beliebige Gebilde verstanden, welches mehrere, also wenigstens zwei, Fasern umfasst.For the purposes of the present invention, a fiber structure is understood to be any structure which comprises a plurality, that is, at least two, fibers.

Zudem wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Polymervorläufer ganz allgemein jede ein- oder mehrkomponentige Zusammensetzung bezeichnet, aus der durch Aushärten ein Polymer, worunter auch Copolymere verstanden werden, hergestellt werden kann. Beispielsweise kann der Polymervorläufer eine reaktive Monomere und/oder Oligomere und ggf. Katalysator enthaltende Mischung sein, welche bei geeigneten Temperaturbedingungen zu einem Polymer polymerisiert werden kann. Andererseits kann der Polymervorläufer bereits selbst ein unvernetztes oder vorvernetztes Polymer sein, welches durch Aushärten vernetzt wird oder dessen Vernetzungsgrad durch Aushärten erhöht wird. Unter Aushärten des Polymervorläufers wird demnach die Umsetzung des Polymervorläufers zu dem Polymer verstanden, d. h. beispielsweise die Polymerisation von Monomeren bzw. Oligomeren zu dem Polymer oder die Vernetzung unvernetzter oder vorvernetzter Polymere zu dem vollständig vernetzten Polymer.In addition, in the context of the present invention, the term "polymer precursor" is more generally referred to as any single- or multi-component composition from which a polymer, by which copolymers are understood, can be prepared by curing. For example, the polymer precursor can be a reactive monomer and / or oligomers and optionally catalyst-containing mixture which can be polymerized under suitable temperature conditions to form a polymer. On the other hand, the polymer precursor may itself be an uncrosslinked or precrosslinked polymer which is crosslinked by curing or whose degree of crosslinking is increased by curing. By curing the polymer precursor is thus understood the reaction of the polymer precursor to the polymer, i. H. For example, the polymerization of monomers or oligomers to the polymer or the crosslinking of uncrosslinked or precrosslinked polymers to the fully crosslinked polymer.

Schließlich wird im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung unter Pultrusion ausschließlich ein Formgebungsschritt verstanden, also ein Schritt ohne die vorherige Imprägnierung.Finally, for the purposes of the present patent application pultrusion is understood to mean exclusively a shaping step, that is to say a step without the previous impregnation.

Dabei umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ganz gezielt das Imprägnieren einer Faserstruktur mit einem Polymervorläufer und die anschließende Aushärtung des Polymervorläufers, weil so eine Faserstruktur erhalten wird, welche besonders vollständig und gleichmäßig mit dem Polymer imprägniert bzw. von diesem durchdrungen ist, da der noch nicht ausgehärtete Polymervorläufer eine vergleichsweise niedrige Viskosität aufweist und so während der Imprägnierung tief und gleichmäßig in die Hohlräume der Faserstruktur eindringen kann. Aufgrund dessen werden die in dem Zugträger enthaltenen Fasern durch das Polymer besonders wirksam vor mechanischen Einwirkungen, welche beispielsweise infolge eines Aneinanderreibens verschiedener Fasern entstehen, geschützt.The process according to the invention specifically comprises impregnating a fiber structure with a polymer precursor and subsequently curing the polymer precursor, because such a fiber structure is obtained, which is particularly completely and uniformly impregnated or penetrated by the polymer, since the not yet cured polymer precursor has a comparatively low viscosity and so can penetrate deeply and evenly during the impregnation in the cavities of the fiber structure. Due to this, the fibers contained in the tensile carrier are particularly effectively protected by the polymer against mechanical effects which arise, for example, as a result of rubbing together of different fibers.

Nach alledem schafft die vorliegende Erfindung ein insbesondere kontinuierlich durchzuführendes Verfahren, mit dem aus einer Faserstruktur einfach und kostengünstig ein mit einer Polymerschicht ummantelter Zugträger hergestellt werden kann, welcher sich hervorragend zur Verwendung als Tragmittel in einem Lastzugsystem, wie insbesondere in einem Aufzugsystem, eignet.In the light of the foregoing, the present invention provides a method which can be carried out continuously, in particular, from which a fiber structure can easily and cost-effectively be used to produce a tensile layer coated with a polymer layer, which is ideal for use as a suspension element in a truck-mounted system, in particular in an elevator system.

Um die Effekte der vorliegenden Erfindung voll auszunutzen, wird es in Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich durchzuführen. Unter einem kontinuierlichen Verfahren wird in diesem Zusammenhang insbesondere ein Verfahren verstanden, bei welchem die beiden Schritte a) und b) nacheinander so durchgeführt werden, dass die Schrittgeschwindigkeit des ersten Schrittes zumindest im Wesentlichen der Schrittgeschwindigkeit des zweiten Schrittes entspricht.In order to fully exploit the effects of the present invention, it is proposed in a further development of the inventive idea to carry out the method according to the invention continuously. In this context, a continuous process is understood in particular to mean a process in which the two steps a) and b) are carried out successively such that the step speed of the first step corresponds at least substantially to the step speed of the second step.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in dem Schritt a) als Carbonfasern enthaltende Faserstruktur ein Roving, ein Gelege, ein Vlies, ein Filz, ein Gewirk, ein Gestrick, ein Geflecht, ein oder mehrere Garne, eine oder mehrere Litzen oder ein Gewebe eingesetzt. Neben Carbonfasern können in der Faserstruktur prinzipiell auch andere Fasern enthalten sein, wie beispielsweise Fasern aus Glas, Basalt und/oder Aramid.According to an advantageous embodiment of the present invention, in the step a) as fiber structure containing carbon fibers, a roving, a scrim, a nonwoven, a felt, a knitted fabric, a knitted fabric, a braid, one or more yarns, one or more strands or a fabric used. In addition to carbon fibers, in principle other fibers may also be present in the fiber structure, for example fibers of glass, basalt and / or aramid.

Besonders gute Ergebnisse werden jedoch erhalten, wenn in dem Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens als Carbonfasern enthaltende Faserstruktur ein Roving, ein Drehergewebe oder ein gewebtes Band eingesetzt wird, wobei der Einsatz eines Rovings ganz besonders bevorzugt ist. Dabei ist es naturgemäß vorteilhaft, wenn zumindest ein Teil und vorzugsweise alle der Fasern der Faserstruktur in der Richtung der Längserstreckung des Zugträgers orientiert sind, weil so ein Zugträger geschaffen wird, der in seiner Längsrichtung besonders hohe Zugkräfte aufnehmen kann.However, particularly good results are obtained if in step a) of the process according to the invention as carbon fibers containing Fiber structure a roving, a leno cloth or a woven tape is used, wherein the use of a roving is very particularly preferred. It is of course advantageous if at least a part and preferably all of the fibers of the fiber structure are oriented in the direction of the longitudinal extent of the tension member, because a tensile carrier is thus created, which can absorb particularly high tensile forces in its longitudinal direction.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird es vorgeschlagen, in dem Schritt a) als Carbonfasern enthaltende Faserstruktur ein Roving mit einer Filamentanzahl zwischen 1.000 und 300.000, bevorzugt, zwischen 12.000 und 60.000 und besonders bevorzugt zwischen 24.000 und 50.000 einzusetzen, weil sich diese mit dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders gut zu ummantelten Zugträgern mit den gewünschten Eigenschaften verarbeiten lassen. Ein zum Beispiel 24.000 oder 50.000 Filamente bzw. Fasern enthaltender Roving wird dabei auch als 24k-Roving bzw. 50k-Roving bezeichnet.In a further development of the inventive concept, it is proposed to use a roving having a filament number of between 1,000 and 300,000, preferably between 12,000 and 60,000 and particularly preferably between 24,000 and 50,000, in step a) as the carbon fiber-containing fiber structure, because these are particularly advantageous with the method according to the invention can be processed well to coated tension members with the desired properties. A roving containing, for example, 24,000 or 50,000 filaments or fibers is also referred to as 24k roving or 50k roving.

Ummantelte Zugträger mit besonders guten mechanischen Eigenschaften und insbesondere besonders hohen Zugbelastbarkeiten werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere erzielt, wenn in dem Schritt a) als Carbonfasern enthaltende Faserstruktur ein Roving eingesetzt wird, dessen Fasern ein Längengewicht zwischen 1 und 10 g/m, bevorzugt zwischen 2 und 5 g/m und besonders bevorzugt zwischen 3 und 4 g/m aufweisen. Mit einer derart feine Fasern enthaltenden Faserstruktur wird eine besonders gute Haftung zwischen den Fasern und dem imprägnierten Polymer und somit ein besonders starker Verbund in dem Zugträger erhalten.Sheathed tensile carriers with particularly good mechanical properties and in particular particularly high tensile loads are achieved in particular with the process according to the invention if a roving is used in step a) as a carbon fiber-containing fiber structure whose fibers have a length weight between 1 and 10 g / m, preferably between 2 and 5 g / m, and more preferably between 3 and 4 g / m. With a fiber structure containing such fine fibers, a particularly good adhesion between the fibers and the impregnated polymer and thus a particularly strong bond in the tensile carrier is obtained.

Aus demselben Grund ist es bevorzugt, in dem Schritt a) als Carbonfasern enthaltende Faserstruktur ein Roving einzusetzen, dessen Fasern einen Durchmesser zwischen 5 und 10 μm und besonders bevorzugt zwischen 6 und 7 μm aufweisen.For the same reason, it is preferred to use in the step a) as fiber structure containing carbon fibers, a roving whose fibers have a diameter between 5 and 10 microns and more preferably between 6 and 7 microns.

Um einen höchst zugfesten und gleichzeitig äußerst verschleißbeständigen und biegsamen ummantelten Zugträger herzustellen, wird aufgrund der hohen Festigkeit und sonstigen vorteilhaften mechanischen Eigenschaften von Carbonfasern in dem Schritt a) vorzugsweise eine Carbonfasern enthaltende Faserstruktur eingesetzt, welche wenigstens zu 50%, insbesondere bevorzugt wenigstens zu 80%, besonders bevorzugt wenigstens zu 90% und höchst bevorzugt vollständig aus Carbonfasern besteht. Bei nicht vollständig aus Carbonfasern bestehenden Faserstrukturen kann der restliche Faseranteil beispielsweise aus Glasfasern, Polymerfasern, wie Aramidfasern, Basaltfasern oder beliebigen Mischungen aus zwei oder mehr der vorstehenden Faserarten bestehen.In order to produce a highly tensile and at the same time extremely wear-resistant and flexible sheathed tensile member, due to the high strength and other advantageous mechanical properties of carbon fibers in step a) preferably a carbon fiber-containing fiber structure is used, which at least 50%, particularly preferably at least 80% , more preferably at least 90% and most preferably entirely consists of carbon fibers. For fiber structures not entirely made of carbon fibers, the remaining fiber portion may be, for example, glass fibers, polymer fibers such as aramid fibers, basalt fibers or any mixtures of two or more of the above fiber types.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird in dem Schritt a) eine Faserstruktur eingesetzt, welche wenigstens zwei Faserschichten und/oder Faserbereiche, welche räumlich voneinander getrennt sein können oder sich auch überschneiden können, umfasst, die sich vorzugsweise bezüglich der Art der darin enthaltenen Fasern oder bezüglich der Mengenanteile der darin enthaltenen Fasern unterscheiden. Beispielsweise können sich die Schichten bzw. Bereiche bezüglich der Mengenanteile der in den Schichten jeweils enthaltenen Carbonfasern und der anderen Fasern, wie Glasfasern, unterscheiden. Auf diese Weise können die mechanischen Eigenschaften des erzeugten Zugträgers in den einzelnen Bereichen des Zugträgers gezielt eingestellt werden. Zum Beispiel kann eine bezogen auf eine Höhenrichtung des Zugträgers in der Mitte des Zugträgers angeordnete Schicht aufgrund ihres sehr hohen Anteils an Carbonfasern eine besonders hohe Zugfestigkeit aufweisen, während eine darauf angeordnete Schicht, welche weniger Carbonfasern enthält, eine im Vergleich zu dieser Schicht erhöhte Biegsamkeit quer zur Längsrichtung des Zugträgers aufweist.According to a further advantageous embodiment, a fiber structure is used in step a) which comprises at least two fiber layers and / or fiber regions, which may be spatially separated from each other or overlap, preferably with respect to the type of fibers contained therein or with respect differentiate the proportions of the fibers contained therein. For example, the layers may differ in the proportions of the carbon fibers contained in the layers and the other fibers such as glass fibers. In this way, the mechanical properties of the tensile carrier produced in the individual areas of the tension member can be adjusted specifically. For example, due to its very high content of carbon fibers, a layer arranged in the center of the tensile carrier with respect to a height direction of the tensile carrier can have a particularly high tensile strength, while a layer arranged thereon, which contains fewer carbon fibers, has an increased flexibility compared to this layer Having the longitudinal direction of the tension member.

So kann in dem Schritt a) zum Beispiel eine Faserstruktur eingesetzt werden, welche wenigstens eine Schicht umfasst, welche wenigstens zu 50%, bevorzugt wenigstens zu 80%, besonders bevorzugt wenigstens zu 90% und höchst bevorzugt vollständig aus Carbonfasern besteht, und wenigstens eine Schicht umfasst, welche aus einer anderen Art von Fasern, wie beispielsweise Glasfasern, Polymerfasern, wie Aramidfasern, Basaltfasern, anderen als den in der anderen Schicht enthaltenen Carbonfasern oder beliebigen Mischungen aus zwei oder mehr der vorstehenden Faserarten zusammengesetzt ist.Thus, in step a), for example, a fiber structure can be used which comprises at least one layer which consists of at least 50%, preferably at least 80%, particularly preferably at least 90% and most preferably entirely of carbon fibers, and at least one layer which is composed of another kind of fibers such as glass fibers, polymer fibers such as aramid fibers, basalt fibers other than the carbon fibers contained in the other layer, or any mixtures of two or more of the above fiber types.

Um die Haftung des imprägnierten Polymers an den Fasern in dem Zugträger zu verbessern, wird es in Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, in dem Schritt a) eine Faserstruktur einzusetzen, welche zumindest teilweise Fasern enthält, welche mit einer Schlichte beschichtet sind. Gute Ergebnisse diesbezüglich werden beispielsweise erhalten, wenn die Schlichte ein Polyurethan oder einen Epoxidester enthält. Eine derartige Schlichte wirkt als Haftvermittler zwischen den Fasern und dem während der Imprägnierung aufgebrachten Polymervorläufer, so dass durch die Verwendung der Schlichte eine besonders vollständige und fest anhaftende Imprägnierung der Fasern mit dem Polymer erreicht wird.In order to improve the adhesion of the impregnated polymer to the fibers in the tensile carrier, it is proposed in a further development of the inventive idea to use in step a) a fiber structure which at least partially contains fibers which are coated with a size. Good results in this respect are obtained, for example, if the size contains a polyurethane or an epoxy ester. Such sizing acts as a bonding agent between the fibers and the polymer precursor applied during the impregnation, so that a particularly complete and firmly adhering impregnation of the fibers with the polymer is achieved by the use of the sizing.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können in dem Schritt a) Faserstrukturen mit allen dem Fachmann bekannten Carbonfasern eingesetzt werden. Beispielsweise können die Carbonfasern durch Carbonisieren und ggf. anschließendes Graphitieren eines Kohlenstoffvorläufers, wie beispielsweise Polyacrylnitril oder Pech, hergestellt worden sein.In the context of the present invention, fiber structures with all carbon fibers known to the person skilled in the art can be used in step a). For example, the carbon fibers by carbonation and optionally subsequent graphitization a carbon precursor, such as polyacrylonitrile or pitch.

Als Polymervorläufer eignen sich für das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere reaktive Thermoplastvorläufer und reaktive Duroplastvorläufer. Als reaktiver Thermoplastvorläufer wird hier ein Polymervorläufer bezeichnet, der durch Aushärten zu einem Thermoplast polymerisierbar ist, wohingegen als reaktiver Duroplastvorläufer ein Polymervorläufer bezeichnet wird, der durch Aushärten zu einem Duroplast vernetzbar ist oder durch Aushärten zu einem Duroplast polymerisierbar und vernetzbar ist. Der Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufer wird dabei bevorzugt durch eine Wärmebehandlung ausgehärtet, wobei dem Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufer zu diesem Zweck ein Katalysator zugegeben werden kann. Ein Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufer weist im Vergleich zu dem ausgehärteten Polymer eine vergleichsweise niedrige Viskosität auf, so dass dieser besonders tief in die wenigstens eine Faserstruktur eindringen und diese besonders vollständig und gleichmäßig imprägnieren kann.Suitable polymer precursors for the process according to the invention are in particular reactive thermoplastic precursors and reactive thermoset precursors. As a reactive thermoplastic precursor herein is referred to a polymer precursor which is polymerizable by curing to a thermoplastic, whereas as a reactive thermoset precursor, a polymer precursor is called, which is crosslinkable by curing to a thermosetting plastic or polymerizable by curing to a thermoset and crosslinkable. The thermoplastic or Duroplastvorläufer is preferably cured by a heat treatment, wherein the thermoplastic or Duroplastvorläufer for this purpose, a catalyst can be added. A thermoplastic or Duroplastvorläufer has in comparison to the cured polymer to a comparatively low viscosity, so that it can penetrate particularly deep into the at least one fiber structure and impregnate this particularly completely and evenly.

Grundsätzliche Beispiele für Polymervorläufer in Form reaktiver Thermoplastvorläufer, welche zu Thermoplasten ausgehärtet werden können, sind:

  • i) eine Mischung, welche wenigstens ein Monomer und ggf. wenigstens einen Katalysator umfasst,
  • ii) eine Mischung, welche wenigstens ein Oligomer und ggf. wenigstens einen Katalysator umfasst, oder
  • iii) eine Mischung, welche wenigstens ein Monomer, wenigstens ein Oligomer und ggf. wenigstens einen Katalysator umfasst.
Basic examples of polymer precursors in the form of reactive thermoplastic precursors which can be cured to give thermoplastics are:
  • i) a mixture comprising at least one monomer and optionally at least one catalyst,
  • ii) a mixture comprising at least one oligomer and optionally at least one catalyst, or
  • iii) a mixture comprising at least one monomer, at least one oligomer and optionally at least one catalyst.

Als Oligomer wird dabei ein Molekül bezeichnet, das zwischen 2 und weniger als 100 strukturell gleiche Wiederholungseinheiten enthält. Hingegen wird als Polymer ein Molekül bezeichnet, welches wenigstens 100 strukturell gleiche Wiederholungseinheiten enthält.An oligomer is a molecule which contains between 2 and less than 100 structurally identical repeat units. By contrast, the term "polymer" denotes a molecule which contains at least 100 structurally identical repeat units.

Durch die geeignete Wahl des eingesetzten Katalysators kann die Temperatur, ab welcher der Thermoplastvorläufer polymerisiert wird, gezielt eingestellt werden, so dass das Aushärten des Thermoplastvorläufers zu dem Thermoplast besonders kontrolliert durchgeführt werden kann.By suitable choice of the catalyst used, the temperature at which the thermoplastic precursor is polymerized, can be adjusted specifically, so that the curing of the thermoplastic precursor to the thermoplastic can be carried out in a particularly controlled.

Konkrete Beispiele für in dem Schritt a) einzusetzende Thermoplastvorläufer sind Polyamidvorläufer, also Zusammensetzungen, welche bei dem Aushärten zu einem Polyamid polymerisieren. Für diesen Zweck kann beispielsweise eine Caprolactam und ggf. einen Katalysator enthaltende Mischung eingesetzt werden.Concrete examples of thermoplastic precursors to be used in step a) are polyamide precursors, that is to say compositions which polymerize on curing to give a polyamide. For this purpose, for example, a caprolactam and optionally a catalyst-containing mixture can be used.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in dem Schritt a) wenigstens ein reaktiver Duroplastvorläufer eingesetzt. Dieser kann beispielsweise aus der Gruppe ausgewählt werden, welche aus Phenolharzen, Polyurethanharzen, Epoxidharzen, Polyesterharzen und Vinylesterharzen besteht.According to a further preferred embodiment of the present invention, at least one reactive thermoset precursor is used in step a). This may for example be selected from the group consisting of phenolic resins, polyurethane resins, epoxy resins, polyester resins and vinyl ester resins.

Bei dieser Ausführungsform können als Duroplastvorläufer Mischungen aus entsprechenden Monomeren, ggf. Oligomeren und ggf. Katalysator eingesetzt werden, welche während dem Aushärten polymerisieren und vernetzen, oder bereits Polymere, welche unvernetzt oder nur schwach vorvernetzt sind, welche dann bei dem Aushärten vernetzt bzw. vollständig vernetzt werden.In this embodiment, mixtures of corresponding monomers, optionally oligomers and, if appropriate, catalyst can be used as thermoset precursors which polymerize and crosslink during curing or already polymers which are uncrosslinked or only weakly precrosslinked, which are then crosslinked or completely cured be networked.

Phenoplaste sind duroplastische Kunststoffe auf der Basis von durch Polykondensation hergestelltem Phenolharz, weswegen sich als Phenoplastvorläufer beispielsweise Mischungen aus einem Phenol, einem Aldehyd und einer Säure oder Base als Katalysator eignen. Hingegen handelt es sich bei duroplastischen Polyurethanen um vernetzte, Urethangruppen enthaltende Polymere, welche in vorteilhafter Weise durch eine Polyadditionsreaktion aus Polyolen und Polyisocyanaten synthetisiert werden können, wobei das Polyol und/oder das Polyisocyanat trifunktionell oder höherfunktionell ist. Ein entsprechender Duroplastvorläufer enthält somit beispielsweise ein Polyol, ein trifunktionelles Polyisocyanat und einen Katalysator, wie beispielsweise ein Amin oder eine metallorganische Verbindung. Epoxidharze können beispielsweise durch katalytische Polymerisation von Epoxiden oder durch Umsetzung von Epoxiden mit Diolen hergestellt werden, so dass ein entsprechender Epoxidharzvorläufer beispielsweise ein Epoxid, wie Epichlorhydrin, ein Diol, wie Bisphenol A, und einen Katalysator enthält. Hingegen handelt es sich bei duroplastischen Polyestern um vernetzte, Estergruppen enthaltende Polymere, so dass als Vorläufer für duroplastische Polyester beispielsweise eine Mischung aus einem Alkohol, einer Carbonsäure und einem Katalysator eingesetzt wird, wobei der Alkohol und/oder die Carbonsäure trifunktionell oder höherfunktionell ist. Vinylester schließlich werden beispielsweise durch die Veresterung von Epoxidharzen mit Acrylsäure oder Methacrylsäure hergestellt.Phenoplasts are thermosetting plastics based on phenolic resin produced by polycondensation, for which reason phenol precursors are, for example, mixtures of a phenol, an aldehyde and an acid or base as catalyst. On the other hand, thermosetting polyurethanes are crosslinked polymers containing urethane groups, which can be advantageously synthesized by a polyaddition reaction from polyols and polyisocyanates, the polyol and / or the polyisocyanate being trifunctional or higher functional. A corresponding thermoset precursor thus contains, for example, a polyol, a trifunctional polyisocyanate and a catalyst, such as an amine or an organometallic compound. Epoxy resins can be prepared, for example, by catalytic polymerization of epoxides or by reacting epoxides with diols such that a corresponding epoxy resin precursor contains, for example, an epoxide such as epichlorohydrin, a diol such as bisphenol A, and a catalyst. On the other hand, thermosetting polyesters are crosslinked polymers containing ester groups, so that, for example, a mixture of an alcohol, a carboxylic acid and a catalyst is used as precursor for thermosetting polyesters, where the alcohol and / or the carboxylic acid is trifunctional or higher functional. Finally, vinyl esters are prepared, for example, by the esterification of epoxy resins with acrylic acid or methacrylic acid.

Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt werden, dass der Polymervorläufer in dem Schritt a) während der Imprägnierung und anschließenden Pultrusion vollständig aushärtet. Allerdings hat es sich zumindest für einige Polymervorläufersysteme als prozesstechnisch einfacher erwiesen, den Polymervorläufer in dem Schritt a) während der Imprägnierung und anschließenden Pultrusion vorzuhärten und erst nach der Pultrusion vollständig auszuhärten. Aushärten bedeutet dabei die im Fall eines Thermoplastvorläufers vollständige Polymerisierung des Thermoplastvorläufers und im Fall eines Duroplastvorläufers die vollständige Vernetzung oder die vollständige Polymerisierung und Vernetzung des Duroplastvorläufers, wohingegen Vorhärten die lediglich teilweise, aber noch nicht vollständige Polymerisierung eines Thermoplastvorläufers bzw. die teilweise, aber noch nicht vollständige Vernetzung oder Polymerisierung und Vernetzung eines Duroplastvorläufers bezeichnet.In principle, the process according to the invention can be carried out in such a way that the polymer precursor completely cures during the impregnation and subsequent pultrusion in step a). However, at least for some polymer precursor systems, it has proven to be simpler in terms of process technology to preharden the polymer precursor in step a) during the impregnation and subsequent pultrusion and to completely cure it only after pultrusion. Curing means the complete in the case of a thermoplastic precursor polymerization of the thermoplastic precursor and in the case of a thermoset precursor the complete crosslinking or complete polymerization and crosslinking of the thermoset precursor, whereas precuring means only partial, but not yet complete, polymerization of a thermoplastic precursor or the partial, but not yet complete crosslinking or polymerization and crosslinking of a thermoset precursor.

Zum Aushärten oder Vorhärten während der in dem Schritt a) stattfindenden Imprägnierung und anschließenden Pultrusion kann der auf die Faserstruktur aufgebrachte Polymervorläufer beispielsweise mittels einer in dem Pultrusionswerkzeug enthaltenen Erwärmungseinrichtung erwärmt werden, und zwar beispielsweise auf eine Temperatur von wenigstens 50°C und bevorzugt von wenigstens 80°C.For curing or precuring during the impregnation and subsequent pultrusion taking place in step a), the polymer precursor applied to the fibrous structure can be heated, for example by means of a heating device contained in the pultrusion tool, for example to a temperature of at least 50 ° C and preferably of at least 80 ° C.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Polymervorläufer während der Imprägnierung in dem Schritt a) in ein Pultrusionswerkzeug eingespritzt. Dadurch wird eine besonders gezielte und materialsparende Imprägnierung der Faserstruktur mit Polymervorläufer ermöglicht. Bevorzugt wird der Polymervorläufer bei dieser Ausführungsform mit einem Druck zwischen 1 und 50 bar in das Pultrusionswerkzeug eingespritzt.According to a further advantageous embodiment of the present invention, the polymer precursor is injected into a pultrusion tool during the impregnation in step a). This allows a particularly targeted and material-saving impregnation of the fiber structure with polymer precursor. Preferably, the polymer precursor is injected in this embodiment with a pressure between 1 and 50 bar in the pultrusion tool.

Vorzugsweise umfasst das Pultrusionswerkzeug ein Formgebungswerkzeug. Dabei kann das Formgebungswerkzeug eine formgebende Düse sein oder umfassen, durch welche die Faserstruktur hindurch gezogen wird, so dass der Querschnitt der Faserstruktur zumindest annähernd auf einen durch die formgebende Düse vorgegebenen Querschnitt gebracht wird. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn der Polymervorläufer in dem Schritt a) in das Formgebungswerkzeug, bevorzugt in die formgebende Düse des Formgebungswerkzeugs, eingespritzt wird. Ferner ist es in diesem Fall bevorzugt, den zur Imprägnierung verwendeten Polymervorläufer mittels eines Dosiersystems in das Pultrusionswerkzeug einzuspritzen.Preferably, the pultrusion tool comprises a forming tool. In this case, the shaping tool can be or comprise a shaping nozzle, through which the fiber structure is pulled, so that the cross section of the fiber structure is brought at least approximately to a predetermined by the shaping nozzle cross-section. In this case, it is preferred that the polymer precursor be injected in step a) into the forming tool, preferably into the forming die of the forming tool. Furthermore, in this case it is preferable to inject the polymer precursor used for the impregnation into the pultrusion tool by means of a metering system.

Erfindungsgemäß wird der wie vorstehend beschrieben in dem Schritt a) hergestellte Zugträger zumindest bereichsweise mit einem Polymer ummantelt, und zwar mittels Extrusion. Prinzipiell kann in dem Schritt b) ein beliebiges Polymer eingesetzt werden, solange dies extrudierbar ist. Gute Ergebnisse werden dabei jedoch insbesondere erhalten, wenn der in dem Schritt a) hergestellte Zugträger in dem Schritt b) zumindest bereichsweise mit einem Thermoplasten, Duroplasten oder Elastomer und besonders bevorzugt mit einem thermoplastischen Elastomer ummantelt wird.According to the invention, the tensile carrier produced as described above in step a) is encased at least in regions with a polymer, specifically by means of extrusion. In principle, any polymer can be used in step b) as long as it is extrudable. However, good results are obtained in particular if the tensile carrier produced in step a) is sheathed in step b) at least in regions with a thermoplastic, thermosets or elastomer, and particularly preferably with a thermoplastic elastomer.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in dem Schritt b) ein Polymer eingesetzt, welches aus der Gruppe ausgewählt wird, welche aus thermoplastischen Polyolefinen, thermoplastischen Polyurethanen, thermoplastischen Stärken, thermoplastischen Kautschuken, elastomeren Kautschuken, Phenolharzen, Polyurethanharzen, Epoxidharzen, Polyesterharzen, Vinylesterharzen und beliebigen Mischungen aus zwei oder mehr der vorgenannten Verbindungen besteht.According to an advantageous embodiment of the present invention, in step b) a polymer is used which is selected from the group consisting of thermoplastic polyolefins, thermoplastic polyurethanes, thermoplastic starches, thermoplastic rubbers, elastomeric rubbers, phenolic resins, polyurethane resins, epoxy resins, polyester resins, vinyl ester resins and any mixtures of two or more of the aforementioned compounds.

Um einen ummantelten Zugträger mit einer hervorragenden Elastizität und insbesondere Biegsamkeit zu erhalten, wie sie beispielsweise für ein Tragmittel in einem Aufzugsystem gefordert sind, wird es in Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, in dem Schritt b) ein Polymer einzusetzen, das bei Raumtemperatur und in dem ausgehärteten Zustand ein Elastizitätsmodul von höchstens 1.000 MPa aufweist.In order to obtain a sheathed tensile carrier with excellent elasticity and in particular flexibility, as required, for example, for a suspension in an elevator system, it is proposed in a further development of the inventive idea to use in step b) a polymer which at room temperature and in the cured Condition has a modulus of elasticity of at most 1,000 MPa.

Grundsätzlich kann die Extrusion in dem Schritt b) bei jeder geeigneten Temperatur durchgeführt werden, wobei das Polymer während der Extrusion beispielsweise auf eine Temperatur zwischen 100°C und 400°C, bevorzugt zwischen 150°C und 300°C und besonders bevorzugt zwischen 180°C und 250°C erwärmt wird. Hierdurch lässt sich mit den gängigen Thermoplasten und thermoplastischen Elastomeren ein gut fließfähiges Extrudat mit guten Hafteigenschaften erzeugen, welches zu einer gleichmäßigen Ummantelung des Zugträgers und zu einer sehr festen stoffschlüssigen Verbindung zwischen der Ummantelung und dem in dem Schritt a) hergestellten Zugträgers führt.In principle, the extrusion in step b) can be carried out at any suitable temperature, wherein the polymer during the extrusion, for example, to a temperature between 100 ° C and 400 ° C, preferably between 150 ° C and 300 ° C and particularly preferably between 180 ° C and 250 ° C is heated. As a result, a readily flowable extrudate with good adhesive properties can be produced with the conventional thermoplastics and thermoplastic elastomers, which leads to a uniform sheathing of the tensile carrier and to a very strong cohesive connection between the sheathing and the tensile carrier produced in step a).

Um das Polymermaterial während der Extrusion besonders kontrolliert auf den Zugträger aufzubringen und insbesondere eine genaue Kontrolle über die Dicke der aufgebrachten Polymerschicht zu ermöglichen, wird das Polymer in dem Schritt b) auf den imprägnierten Zugträger bevorzugt im Wesentlichen senkrecht zu der Längsrichtung des Zugträgers extrudiert. Zum Extrudieren des Polymers kann dabei eine Extrusionsdüse verwendet werden, deren Austrittsöffnung im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des imprägnierten Zugträgers auf den imprägnierten Zugträger gerichtet ist.In order to apply the polymer material in a particularly controlled manner to the tensile carrier during the extrusion and in particular to allow precise control over the thickness of the applied polymer layer, the polymer is extruded in step b) onto the impregnated tensile carrier preferably substantially perpendicular to the longitudinal direction of the tensile carrier. To extrude the polymer, an extrusion die can be used, the outlet opening of which is directed essentially perpendicular to the longitudinal direction of the impregnated tensile carrier onto the impregnated tensile carrier.

Zum Imprägnieren kann generell eine im Wesentlichen ringförmige Extrusionsdüse verwendet werden, durch welche der in Schritt a) hergestellte imprägnierte Zugträger hindurch läuft. Dadurch kann in einfacher Weise eine vollumfängliche Ummantelung des Zugträgers mit hoher Gleichmäßigkeit erreicht werden. Dies kann in besonders geeigneter Weise dadurch erreicht werden, dass das Polymer in dem Schritt b) durch einen Querspritzkopf auf den imprägnierten Zugträger extrudiert wird.For impregnation it is generally possible to use a substantially annular extrusion die through which the impregnated tensile support produced in step a) passes. As a result, a full enclosure of the tension member can be achieved with high uniformity in a simple manner. This can be achieved in a particularly suitable manner in that the polymer is extruded in step b) by a crosshead onto the impregnated tensile carrier.

Bevorzugt wird das Verfahren so durchgeführt, dass der in dem Schritt b) erhaltene ummantelte Zugträger ein senkrecht zu seiner Längserstreckung gemessenes Elastizitätsmodul von 0,1 bis 4 GPa aufweist.The process is preferably carried out such that the sheathed tensile carrier obtained in step b) is perpendicular to its longitudinal extent measured elastic modulus of 0.1 to 4 GPa.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein mit einer Polymerschicht ummantelter Zugträger, der durch das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren erhältlich ist. Die vorstehend in Bezug auf das Verfahren beschriebenen vorteilhaften Ausführungsformen und Vorteile gelten entsprechend für den erfindungsgemäßen ummantelten Zugträger.Another object of the present invention is a coated with a polymer layer tensile carrier, which is obtainable by the inventive method described above. The advantageous embodiments and advantages described above in relation to the method apply correspondingly to the sheathed tensile carrier according to the invention.

Ein solcher Zugträger kann insbesondere als Tragmittel ausgebildet sein und eignet sich besonders zur Verwendung als Tragmittel in einer Lastanwendung, bevorzugt in einer Förderanlage, in einer Transportanlage, in einer Zuganlage, in einer Maschine zur Zug- oder Kraftübertragung oder in einem Aufzugsystem und besonders bevorzugt in einem Personenaufzugsystem.Such a tension member may in particular be designed as a suspension element and is particularly suitable for use as a suspension element in a load application, preferably in a conveyor system, in a transport system, in a traction system, in a machine for traction or power transmission or in an elevator system and particularly preferably in a passenger elevator system.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Herstellung, insbesondere zur kontinuierlichen Herstellung eines mit einer Polymerschicht ummantelten Zugträgers, welche eine Pultrusionseinrichtung und stromabwärts davon eine Extrusionseinrichtung umfasst, wobei in der Pultrusionseinrichtung eine Heizeinrichtung vorgesehen ist. Mittels einer solchen Pultrusionseinrichtung kann gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wenigstens eine Carbonfasern enthaltende Faserstruktur mit wenigstens einem Polymervorläufer imprägniert werden und der Polymervorläufer in der Pultrusionseinrichtung vorgehärtet oder ausgehärtet werden. Dadurch kann ein Polymervorläufer mit ausreichend niedriger Viskosität in die Faserstruktur eingebracht werden, so dass die Faserstruktur besonders vollständig und gleichmäßig imprägniert und daraufhin in der Pultrusionseinrichtung vorgehärtet oder ausgehärtet wird.Another object of the present invention is an apparatus for producing, in particular for the continuous production of a coated with a polymer layer tension carrier, which comprises a pultrusion device and downstream thereof an extrusion device, wherein in the pultrusion means a heating device is provided. By means of such a pultrusion device, according to the method of the invention, at least one fiber structure containing carbon fibers can be impregnated with at least one polymer precursor and the polymer precursor can be precured or cured in the pultrusion device. As a result, a polymer precursor with sufficiently low viscosity can be introduced into the fiber structure, so that the fiber structure is impregnated particularly completely and uniformly and then precured or cured in the pultrusion device.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine Pultrusionseinrichtung mit einem wie vorstehend beschriebenen Formgebungswerkzeug umfassen und/oder eine Extrusionseinrichtung mit einer wie vorstehend beschriebenen Extrusionsdüse.The device according to the invention can comprise a pultrusion device with a shaping tool as described above and / or an extrusion device with an extrusion nozzle as described above.

Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur beschrieben.The invention will now be described purely by way of example with reference to an advantageous embodiment with reference to the accompanying figure.

In der Figur ist eine Fertigungslinie zur Durchführung des erfindungsgemäßen kontinuierlichen Verfahrens zur Herstellung eines mit einer Polymerschicht ummantelten Zugträgers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt.In the figure, a production line for carrying out the continuous process according to the invention for producing a coated with a polymer layer tension carrier according to an embodiment of the present invention is shown.

In der Förderrichtung gesehen umfasst die Fertigungslinie 8 zunächst einen Zuführungsabschnitt 10, in dem der Fertigungslinie 8 mehrere Carbonfasern enthaltende Faserstrukturen 12 zugeführt werden, welche in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Carbonfasern enthaltende Rovings ausgebildet sind, deren Fasern entlang der Förderrichtung orientiert sind.Viewed in the conveying direction, the production line includes 8th first a feed section 10 in which the production line 8th fiber structures containing several carbon fibers 12 are supplied, which are formed in the present embodiment as carbon fibers containing rovings whose fibers are oriented along the conveying direction.

Auf den Zuführungsabschnitt 10 folgt ein Pultrusionsabschnitt 14 mit einem Pultrusionswerkzeug 16, in dem die einzelnen Faserstrukturen 12 zusammengeführt und durch unter Ausbildung einer imprägnierten Faserstruktur 18 mit wenigstens einem Polymervorläufer imprägniert und vorgehärtet werden.On the feeder section 10 follows a pultrusion section 14 with a pultrusion tool 16 in which the individual fiber structures 12 merged and through to form an impregnated fiber structure 18 impregnated with at least one polymer precursor and precured.

Dabei umfasst das Pultrusionswerkzeug 16 eine Pultrusionsdüse (nicht dargestellt), durch welche der wenigstens eine Polymervorläufer unter Druck in das Pultrusionswerkzeug 16 eingespritzt wird, um die Faserstrukturen 12 zu imprägnieren. Dabei ist die Pultrusionsdüse in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beheizt, um den Polymervorläufer zu erwärmen, damit dieser auf den Faserstrukturen 12 vorgehärtet wird.In this case, the pultrusion tool comprises 16 a pultrusion die (not shown) through which the at least one polymer precursor is pressurized into the pultrusion die 16 is injected to the fiber structures 12 to impregnate. In this case, the pultrusion nozzle is heated in the present embodiment to heat the polymer precursor, so that this on the fiber structures 12 is pre-cured.

Die in der Figur in perspektivischer Ansicht gezeigte imprägnierte und vorgehärtete Faserstruktur 18 weist einen in etwa rechteckigen Querschnitt auf, der durch die Form der Pultrusionsdüse des Pultrusionswerkzeugs 16 bestimmt wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die imprägnierte und vorgehärtete Faserstruktur 18 eine größere Breite b als Höhe h auf.The impregnated and pre-cured fiber structure shown in the figure in perspective view 18 has an approximately rectangular cross-section which is determined by the shape of the pultrusion nozzle of the pultrusion tool 16 is determined. In the present embodiment, the impregnated and pre-cured fiber structure 18 a greater width b than height h.

Wie vorstehend dargelegt, werden die Faserstrukturen 12 in dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel bei dem Einziehen in das Pultrusionswerkzeug 16 zusammengeführt. Allerdings ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch möglich, zu diesem Zweck vor dem Pultrusionswerkzeug 16 eine separate Zusammenführungseinheit vorzusehen, um die einzelnen Faserstrukturen 12 zusammenzuführen. Eine solche Zusammenführungseinheit kann zum Beispiel mehrere Umlenkrollen oder Umlenkwalzen aufweisen, zwischen denen ein Zwischenraum ausgebildet ist, durch den die Faserstrukturen 12 hindurch geführt werden, um diese zusammenzuführen.As stated above, the fiber structures 12 in the embodiment shown in the figure when pulling into the pultrusion tool 16 merged. However, within the scope of the present invention, it is also possible for this purpose before the pultrusion tool 16 provide a separate merging unit to the individual fiber structures 12 merge. Such a merging unit may, for example, comprise a plurality of deflection rollers or deflection rollers, between which a gap is formed, through which the fiber structures 12 be passed through to merge these.

Nach dem Pultrusionsabschnitt 14 wird die imprägnierte und vorgehärtete Faserstruktur 18 kontinuierlich einem Aushärtungsabschnitt 20 zugeführt, in dem zum vollständigen Aushärten des wenigstens einen Polymervorläufers zu dem Polymer eine Erwärmungseinheit 22 vorgesehen ist. Durch das vollständige Aushärten des Polymervorläufers wird der Zugträger 24 gebildet. Die Erwärmungseinheit 22 kann beispielsweise eine oder mehrere beheizte Platten aufweisen, über welche die imprägnierte Faserstruktur 18 geführt wird. Alternativ dazu oder zusätzlich dazu kann die Erwärmungseinheit 22 zu diesem Zweck auch eine konvektive Erwärmungseinheit oder einen Heizstrahler umfassen.After the pultrusion section 14 becomes the impregnated and pre-cured fiber structure 18 continuously a curing section 20 in which a heating unit is used to fully cure the at least one polymer precursor to the polymer 22 is provided. The complete curing of the polymer precursor becomes the tensile carrier 24 educated. The heating unit 22 For example, it may have one or more heated plates over which the impregnated one fiber structure 18 to be led. Alternatively, or in addition to this, the heating unit 22 for this purpose also comprise a convective heating unit or a radiant heater.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der auf die Faserstrukturen 12 aufgebrachte Polymervorläufer prinzipiell auch bereits in dem Pultrusionsabschnitt 14 vollständig ausgehärtet werden, wobei in diesem Fall auf eine von dem Pultrusionswerkzeug 16 separate Erwärmungseinheit 22 verzichtet werden kann. Alternativ dazu kann grundsätzlich auf eine Vorhärtung oder Aushärtung in dem Pultrusionswerkzeug 16 verzichtet werden und die vollständige Aushärtung in der stromabwärts des Pultrusionswerkzeugs 16 angeordneten Erwärmungseinheit 22 erfolgen.In the context of the present invention, it can be applied to the fiber structures 12 applied polymer precursors in principle already in the pultrusion section 14 completely cured, in which case to one of the pultrusion tool 16 separate heating unit 22 can be waived. Alternatively, in principle, a pre-hardening or curing in the pultrusion tool 16 be waived and complete curing in the downstream of the pultrusion tool 16 arranged heating unit 22 respectively.

Auf den Aushärtungsabschnitt 20 folgt ein Extrusionsabschnitt 26, in welchem ein Extrusionswerkzeug 28 vorgesehen ist, um den Zugträger 24 durch Extrusion zur Bildung eines ummantelten Zugträgers 32 mit einer Schicht 30 aus einem Polymer zu ummanteln. Dabei umfasst das Extrusionswerkzeug 28 einen senkrecht auf den Zugträger 24 gerichteten Querspritzkopf, durch welchen der Zugträger 24 hindurch läuft. Wie in der Figur ersichtlich, wird der Zugträger 24 in dem Extrusionswerkzeug 28 vollumfänglich mit dem Polymer ummantelt, wobei die Polymerschicht 30 über die gesamte Oberfläche des Zugträgers eine im Wesentlichen konstante Dicke aufweist.On the curing section 20 follows an extrusion section 26 in which an extrusion tool 28 is provided to the tension member 24 by extrusion to form a jacketed tension member 32 with a layer 30 to coat from a polymer. In this case, the extrusion tool includes 28 one perpendicular to the tension member 24 directed transverse spray head, through which the tension member 24 passes through. As can be seen in the figure, the tension member 24 in the extrusion tool 28 completely encased with the polymer, the polymer layer 30 has a substantially constant thickness over the entire surface of the tension member.

In der Förderrichtung gesehen hinter dem Extrusionsabschnitt 26 folgt ein Ziehabschnitt 34 mit einer Zieheinheit 36, welche den ummantelten Zugträger 32 durch die in Förderrichtung stromaufwärts davon angeordneten Stufen der Fertigungslinie 8 zieht. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Zieheinheit 36 durch zwei Bänder ausgebildet, welche von oben und unten an den ummantelten Zugträger 32 angreifen.Seen in the conveying direction behind the extrusion section 26 follows a drawing section 34 with a drawing unit 36 , which the sheathed Zugträger 32 through the upstream stages of the production line arranged in the conveying direction 8th draws. In the present embodiment, the drawing unit is 36 formed by two bands, which from the top and bottom of the sheathed tensile carrier 32 attack.

Schließlich folgt stromabwärts der Zieheinheit 36 ein Aufwickelabschnitt 38 mit einer durch eine Rolle gebildeten Aufwickeleinheit 40 zum Aufwickeln des fertigen ummantelten Zugträgers 32.Finally, the draw unit follows downstream 36 a winding section 38 with a take-up unit formed by a roll 40 for winding up the finished coated tension member 32 ,

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das gesamte Verfahren, also von dem Zuführungsabschnitt 10 bis zu dem Aufwickelabschnitt 38, kontinuierlich durchgeführt. Der durch dieses Verfahren hergestellte ummantelte Zugträger 32 ist als gurtartiges Tragmittel mit einer größeren Breite B als Höhe H ausgebildet, das sich hervorragend zur Verwendung in einer Lastanwendung, wie zum Beispiel in Förderanlagen, in Transportanlagen, in Zuganlagen, in Maschinen zur Zug- oder Kraftübertragung und insbesondere in Personenaufzugsystemen, eignet.According to the present invention, the entire process, that is from the feed section 10 to the winding section 38 , carried out continuously. The sheathed tensile beam produced by this method 32 is designed as a belt-like support means with a greater width B than height H, which is ideal for use in a load application, such as in conveyors, in transport systems, in trains, in machines for traction or power transmission and in particular in passenger lift systems.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

88th
Fertigungslinieproduction line
1010
Zuführungsabschnittfeeding section
1212
Faserstrukturfiber structure
1414
PultrusionsabschnittPultrusionsabschnitt
1616
Pultrusionswerkzeug/PultrusionseinrichtungPultrusion / pultrusion
1818
imprägnierte Faserstrukturimpregnated fiber structure
2020
Aushärtungsabschnittcuring section
2222
Erwärmungseinheitheating unit
2424
Zugträgertension members
2626
Extrusionsabschnittextruded section
2828
Extrusionswerkzeug/ExtrusionseinrichtungExtrusion die / extrusion device
3030
Polymerschichtpolymer layer
3232
ummantelter Zugträgerjacketed tension member
3434
Ziehabschnittdrawing section
3636
Zieheinheitdrawing unit
3838
Aufwickelabschnittwinding-up
4040
Aufwickeleinheitrewinder
b, Bb, B
Breitewidth
h, Hh, H
Höheheight

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (16)

Verfahren zur Herstellung eines mit einer Polymerschicht (30) ummantelten Zugträgers (32), umfassend die nachfolgenden Schritte: a) Herstellen wenigstens eines Zugträgers (24) durch Imprägnieren wenigstens einer Carbonfasern enthaltenden Faserstruktur (12) mit wenigstens einem Polymervorläufer sowie Pultrudieren der imprägnierten Faserstruktur und b) zumindest bereichsweises Ummanteln des wenigstens einen in dem Schritt a) hergestellten Zugträgers (24) mit einer Schicht (30) aus einem Polymer mittels Extrusion.Process for the preparation of a polymer layer ( 30 ) sheathed tensile carrier ( 32 ), comprising the following steps: a) producing at least one tensile carrier ( 24 ) by impregnating at least one carbon fiber-containing fiber structure ( 12 ) with at least one polymer precursor and pultrusion of the impregnated fiber structure and b) at least partially sheathing the at least one tensile carrier produced in step a) ( 24 ) with a layer ( 30 ) of a polymer by extrusion. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses kontinuierlich durchgeführt wird.A method according to claim 1, characterized in that it is carried out continuously. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt a) als Carbonfasern enthaltende Faserstruktur (12) ein Roving mit einer Filamentanzahl zwischen 1.000 und 300.000, bevorzugt zwischen 12.000 und 60.000 und besonders bevorzugt zwischen 24.000 und 50.000 eingesetzt wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that in step a) as a carbon fiber-containing fiber structure ( 12 ) a roving with a filament number between 1,000 and 300,000, preferably between 12,000 and 60,000, and more preferably between 24,000 and 50,000 is used. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt a) als Carbonfasern enthaltende Faserstruktur (12) ein Roving eingesetzt wird, dessen Fasern ein Längengewicht zwischen 1 und 10 g/m, bevorzugt zwischen 2 und 5 g/m und besonders bevorzugt zwischen 3 und 4 g/m aufweisen.Method according to at least one of the claims, characterized in that in the step a) fiber structure containing carbon fibers ( 12 ) a roving is used whose fibers have a length weight between 1 and 10 g / m, preferably between 2 and 5 g / m and more preferably between 3 and 4 g / m. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt a) als Carbonfasern enthaltende Faserstruktur (12) ein Roving eingesetzt wird, dessen Fasern einen Durchmesser zwischen 5 und 10 μm und bevorzugt zwischen 6 und 7 μm aufweisen.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that, in step a), a fiber structure containing carbon fibers ( 12 ) a roving is used whose fibers have a diameter between 5 and 10 microns and preferably between 6 and 7 microns. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt a) eine Carbonfasern enthaltende Faserstruktur (12) eingesetzt wird, welche wenigstens zu 50%, bevorzugt wenigstens zu 80%, besonders bevorzugt wenigstens zu 90% und höchst bevorzugt vollständig aus Carbonfasern besteht.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that in step a) a fiber structure containing carbon fibers ( 12 ) which is at least 50%, preferably at least 80%, more preferably at least 90%, and most preferably entirely consists of carbon fibers. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Schritt a) eingesetzte Faserstruktur (12) wenigstens zwei Faserschichten und/oder Faserbereiche umfasst, die sich vorzugsweise bezüglich der Art der darin enthaltenen Fasern unterscheiden.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the fiber structure used in step a) ( 12 ) comprises at least two fiber layers and / or fiber regions, which preferably differ with respect to the type of fibers contained therein. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt a) eine Faserstruktur (12) eingesetzt wird, welche wenigstens eine Schicht umfasst, welche wenigstens zu 50%, bevorzugt wenigstens zu 80%, besonders bevorzugt wenigstens zu 90% und höchst bevorzugt vollständig aus Carbonfasern besteht, und wenigstens eine Schicht umfasst, welche aus einer anderen Art von Fasern, bevorzugt Glasfasern, Polymerfasern, wie Aramidfasern, oder Basaltfasern zusammengesetzt ist.Method according to claim 7, characterized in that in step a) a fiber structure ( 12 ) which comprises at least one layer which consists of at least 50%, preferably at least 80%, particularly preferably at least 90% and most preferably entirely of carbon fibers, and comprises at least one layer which consists of a different type of fibers, preferably glass fibers, polymer fibers, such as aramid fibers, or basalt fibers is composed. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt a) wenigstens ein Polymervorläufer eingesetzt wird, der wenigstens ein reaktiver Thermoplastvorläufer und/oder wenigstens ein reaktiver Duroplastvorläufer ist.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that in step a) at least one polymer precursor is used which is at least one reactive thermoplastic precursor and / or at least one reactive thermoset precursor. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt a) wenigstens ein reaktiver Duroplastvorläufer eingesetzt wird, welcher vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt wird, welche aus Phenolharzen, Polyurethanharzen, Epoxidharzen, Polyesterharzen und Vinylesterharzen besteht.A method according to claim 9, characterized in that in step a) at least one reactive Duroplastvorläufer is used, which is preferably selected from the group consisting of phenolic resins, polyurethane resins, epoxy resins, polyester resins and vinyl ester resins. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem Schritt a) hergestellte Zugträger in dem Schritt b) zumindest bereichsweise mit einem Thermoplasten, Duroplasten oder Elastomer und bevorzugt mit einem thermoplastischen Elastomer ummantelt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the tensile carrier produced in step a) is sheathed in step b) at least in regions with a thermoplastic, thermosets or elastomer and preferably with a thermoplastic elastomer. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer in dem Schritt b) während der Extrusion auf eine Temperatur zwischen 100°C und 400°C, bevorzugt zwischen 150°C und 300°C und besonders bevorzugt zwischen 180°C und 250°C erwärmt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the polymer in the step b) during the extrusion to a temperature between 100 ° C and 400 ° C, preferably between 150 ° C and 300 ° C and particularly preferably between 180 ° C. and 250 ° C is heated. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt b) das Polymer durch einen Querspritzkopf auf den imprägnierten Zugträger (24) extrudiert wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the step b) the polymer by a cross-spray head on the impregnated tensile carrier ( 24 ) is extruded. Mit einer Polymerschicht (30) ummantelter Zugträger (32), welcher durch ein Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche erhältlich ist.With a polymer layer ( 30 ) sheathed tensile carrier ( 32 ), which is obtainable by a method according to at least one of the preceding claims. Verwendung eines mit einer Polymerschicht (30) ummantelten Zugträgers (32) nach Anspruch 14 als Tragmittel in einer Lastanwendung, bevorzugt in einer Förderanlage, in einer Transportanlage, in einer Zuganlage, in einer Maschine zur Zug- oder Kraftübertragung oder in einem Aufzugsystem.Use of one with a polymer layer ( 30 ) sheathed tensile carrier ( 32 ) according to claim 14 as a suspension in a load application, preferably in a conveyor system, in a transport system, in a train system, in a machine for train or power transmission or in an elevator system. Vorrichtung zur Herstellung, insbesondere zur kontinuierlichen Herstellung, eines mit einer Polymerschicht ummantelten Zugträgers, welche eine Pultrusionseinrichtung (16) und stromabwärts davon eine Extrusionseinrichtung (28) umfasst, wobei in der Pultrusionseinrichtung (16) eine Heizeinrichtung vorgesehen ist.Apparatus for the production, in particular for the continuous production, of a tension-carrier coated with a polymer layer, which comprises a pultrusion device ( 16 ) and downstream of it Extrusion device ( 28 ), wherein in the pultrusion device ( 16 ) A heating device is provided.
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