DE1510095B2 - Seil oder kabel aus miteinander verseilten glasfaserlitzen - Google Patents
Seil oder kabel aus miteinander verseilten glasfaserlitzenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Seil oder Kabel aus miteinander verseilten Glasfaserlitzen, die aus einer
Vielzahl aneinanderliegender Einzelfasern bestehen.
Ein Seil oder Kabel dieser Art ist aus der USA.-Patentschrift 3 079 664 bekannt. Bei diesem bekannten
Seil oder Kabel sind zur Verbesserung der Gleiteigenschaften und insbesondere der Abriebeigenschaften
die Einzelfasern teilweise mit einem Überzug aus Graphit und teilweise mit einem Überzug aus Metall
versehen. Diese jeweils mit einem Überzug versehenen Einzelfasern sind zu Litzen zusammengefaßt, und
aus diesen Litzen wird dann durch Verseilung ein Kabel oder Seil gebildet. Abgesehen davon, daß ein derartiges
Seil oder Kabel zur Herstellung kompliziert und unwirtschaftlich ist, läßt auch die Flexibilität zu
wünschen übrig.
Aus der schweizerischen Patentschrift 386 295 ist ein Verfahren zur Herstellung von nichtfasernden
Seilerwaren aus ungereckten Kunststoff-Fäden bekannt, bei dem die einzelnen Fasern miteinander verklebt
werden, um zu vermeiden, daß gerissene Eirizelfasern unangenehm in Erscheinung treten bzw. Wikkelapparate
beschädigen oder blockieren. Ein Hinweis auf die Verwendung dieses Verfahrens bei Glasfasern
findet sich jedoch in dieser Literaturstelle nicht.
Aus der deutschen Patentschrift 1 103 815 ist ein insbesondere zum Tragen und Halten von elektrischen
Freileitungen bestimmtes Tragkabel bekannt, welches Glasfaser-Fäden als tragenden Kernteil und
eine elastische Ummantelung aufweist. Im einzelnen besteht der Kernteil bei diesem bekannten Tragkabel
aus zu einem Bündel zusammengefaßten, gerade und parallel verlaufenden, endlosen und sehr dünnen
Glasfaden, welche von dem erwähnten elastischen Außenmantel zusammengehalten sind. Untereinander
sind die zueinander parallel verlaufenden dünnen Glasfäden durch ein in Hitze härtbares Plastikmaterial
verbunden. Eine seilförmige Ausgestaltung eines Tragkabels legt diese Literaturstelle jedoch nicht
nahe, da in ihr ausdrücklich darauf hingewiesen wird, daß Glasfaserfäden für die bei der Seilherstellung
notwendige Verdrillung nicht geeignet sind, da sie leicht brechen und auch bei Verwendung elastischer
Zwischenlagen keine ausreichende Haltbarkeit aufweisen.
Aufgabe der Erfindung ist es jedoch, ein Seil oder
ίο Kabel der eingangs genannten Art zu schaffen, das
einfach und wirtschaftlich herstellbar ist, eine mit Stahlseilen vergleichbare oder bessere Biegsamkeit
besitzt und sich durch hohe Zugfestigkeit und lange Lebensdauer auszeichnet.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Einzelfasern einer jeden Litze untereinander
mittels eines wärmehärtenden Kunstharzes fest verbunden sind, daß die einzelnen Litzen mit
einem Schmiermittelüberzug versehen sind und daß diese einen Schmiermittelüberzug aufweisenden Litzen
schraubenlinienförmig miteinander und gegeneinander bewegbar um eine Seele verseilt und dauerhaft
ausgehärtet sind.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß die einen Schmiermittelüberzug aufweisenden
und schraubenlinienförmig miteinander um eine Seele verseilten Litzen in Längsrichtung des Seils
oder Kabels aneinander gleiten können, wodurch auch bei Seilen oder Kabeln mit relativ großem Querschnitt
eine gute Biegsamkeit gewährleistet wird. Die dauerhafte Aushärtung der einzelnen Litzen hat ferner
zur Folge, daß ein in sich stabiles Gebilde erhalten wird, das seine Seil- oder Kabelkonfiguration
auch ohne äußere Ummantelung beibehält.
Vorzugsweise wird bei dem Seil oder Kabel gemäß der Erfindung eine zylindrische Seele verwendet.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Seiles zeichnen sich dadurch aus, daß
das wärmehärtende Material ein Polyepoxidharz ist und daß der Schmiermittelüberzug aus einem Siliconmaterial
besteht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnung im einzelnen erläutert;
in der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung, in der Einzelfasern mit einem wärmehärtenden
Kunstharz überzogen werden,
F i g. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, welche die Einzelfasern in Litzenform
bringt und sie mit einem Schmiermittel überzieht,
F i g. 3 eine im vergrößerten Maßstab dargestellte perspektivische Ansicht eines Gesenks zur abschließenden
Formung eines Seiles oder Kabels, und
F i g. 4 und 5 Querschnittsansichten zweier verschiedener Ausführungsformen von Kabeln oder Seilen
gemäß der Erfindung.
Vor der Erläuterung der einzelnen Figuren sollen zunächst die zu verwendenden wärmehärtenden
Kunstharze sowie die Materialien für den Schmiermittelüberzug erläutert werden.
Im folgenden wird unter einem »Kunstharz Stufe B« die Übergangsform eines wärmehärtenden
Kunstharzes verstanden, welche thermoplastisch ist, bei weiterer Erhitzung jedoch zu einem »Kunstharz
Stufe C« wird, das im wesentlichen unschmelzbar ist. So wird z. B. ein Novolak verwendet, wenn als
Kunstharze Harze vom Phenol- und Polyepoxidtyp gewählt werden. Verwendet man Novolak, so kann
ein Katalysator wie Hexamethylentetramin zugesetzt weiden.
Vorzugsweise besteht das »Kunstharz Stufe B« aus einem Polyepoxid wie dem Reaktionsprodukt von Bisphenol
A und Epichlorhydrin, das als ein Diglizidyl-Äther von Bis-Phenol A oder Bis-(4-Hydroxy-Phenyl)-Dimethyl-äthan
beschrieben werden kann. Dieses Kunstharz hat eine Viskosität von 135 bis 195 Poise bei 26° C, ein Epoxid-Äquivalent von 185
bis 205 und ein durchschnittliches Molekulargewicht von 350 bis 400.
Ein anderes verwendbares Polyepoxid-Kunstharz ist ein polyfunktionales (mehrfach reagierendes) Polyepoxid-Novolak
auf Phenolbasis und hat ein Epoxyd-Äquivalent von 176 bis 181.
Es können auch verschiedene Härte- oder Vernetzungsmittel bekannter Art verwendet werden. Beispiele
dafür sind Säureanhydride wie Hexahydrophthalsäure-Anhydrid, Pyromellitsäure, Dianhydrid
und das Addukt von methylisierter Maleinsäure mit Phthalsäureanhydrid. Verschiedene Härter vom Aminotyp
und besonders Koroniumtrifluorid-Monoäthylamin können wahlweise verwendet werden. Wie aus
der folgenden Beschreibung des Verfahrens im einzelnen hervorgeht, werden das besondere »Kunstharz
Stufe B« und der Härter vorzugsweise so gewählt, daß die Härtegeschwindigkeit bei Temperaturen nahe
dem Schmelzpunkt relativ klein ist. Mit anderen Worten, der Schmelzpunkt sollte bei einer Temperatur
liegen, die deutlich unterhalb der Temperatur liegt, bei der die Vernetzung oder Härtung mit bemerkenswerter
Geschwindigkeit eintritt.
Bei der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung wird
ein Glasfasergespinst, das aus im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden oder auch aus miteinander
verschlungenen Fasern bestehen kann, von der Spule 12 abgewickelt und über Rollen 14 und 16 geleitet
und von dort in eine Lösung 18 des wärmehärtenden Kunstharzes Stufe B, das sich in dem Tank 20
befindet, eingeführt. Bei dem hier beschriebenen Beispiel ist das Kunstharz das oben beschriebene PoIyepöxid-Kunstharz
in einem Methyläthyl-Keton-Lösungsmittel
zusammen mit dem Methylnadikanhydrid-Härtemittel. Es können auch andere Lösungsmittel
wie Diazetonalkohol verwendet werden. Das Gespinst 10 wird unter der Rolle 22 hindurchgeführt
und von dort durch einen Trockenofen 24 über die Rollen 26 und 27.
Der Trockenofen wird vorzugsweise auf einer Temperatur von ungefähr 650° C gehalten. Die Vorschubgeschwindigkeit
beträgt ungefähr 15 bis 23 m/min, was ausreicht, um das Lösungsmittel durch Verdampfen zu entfernen und das Kunstharz
teilweise zu härten, so daß es trocken und spröde ist.
Ein Kunstharzanteil in dem trockenen Gespinst von ungefähr 17 bis 22 Gewichtsprozent ist brauchbar.
Das getrocknete, imprägnierte Gespinst wird dann unter der Rolle 25 hindurchgeführt und auf der
Spule 28 aufgespult.
Als nächstes wird eine Mehrzahl solcher Spulen 30, wie in F i g. 2 dargestellt, montiert. Die Gespinste
von diesen Spulen werden dann zusammengeführt und durch eine trichterförmige Düse 32 eines erhitzten
Ziehgesenkes 34 geleitet, das sie verdichtet. Das Gesenk hat eine Temperatur, die ausreicht, um das
Kunstharz zu schmelzen und die Gespinste zusammenzuschweißen, so daß sie eine einzige Litze bilden.
Temperaturen zwischen 90 und 200° C sind brauchbar. Anstatt ein erhitztes Gesenk zu verwenden, kann
das Gespinst vor dem Durchgang durch das Gesenk dadurch erhitzt werden, daß man es einem heißen
Luftstrom aussetzt.
Die Litze wird dann durch ein» Kühlgesenk 36 hindurchgeführt, um ein weiteres Aushärten des Kunstharzes
bis zur Unschmelzbarkeitstufe zu verhindern. In anderen Worten, das Aushärten des Kunstharzes
wird unterbrochen und das Kunstharz veranlaßt, in
ίο seinen im wesentlichen spröden, ungehärteten Zustand
zurückzukehren. Durch die richtige Auswahl von Kunstharz und Härter sowie der Geschwindigkeit
und Temperatur des das Gesenk 34 verlassenden Kunstharzes kann die Härterate gesteuert werden, so
daß die Abkühlung einfach dadurch geschehen kann, daß man es Raumtemperatur aussetzt.
Die Litze wird anschließend in einem Gesenk 38 mit einem hitzebeständigen Schmiermittelüberzug 37
versehen. Das Schmiermittel wird durch eine Zulei-
ao tung 40 der konischen Kammer zugeführt, durch die
die Litze hindurchläuft, so daß sich auf der Litze ein Schmiermittelüberzug bildet. Beispielsweise wird eine
Silikonflüssigkeit, wie Dimethylsiloxan, verwendet. Es können auch andere hitzebeständige Materialien verwendet
werden, die sowohl hitzebeständig sind wie auch Schmiereigenschaften haben, wie Polytetrafluoräthylen
und Polyurethan-Kunstharze, die ein Reaktionsprodukt von organischen Diisocyanate!!, einem
wasserstoffhaltigen Alkohol und einem Polyalkylen-Glykol sind.
Die imprägnierten und mit Schmiermittel überzogenen Litzen werden nun schraubenförmig miteinander
verseilt, um ein Kabel oder Seil zu erhalten. Dazu werden die von Rollen kommenden Litzen durch
einen Heißluft- oder entsprechenden Erhitzer geführt, so daß sie verhältnismäßig weich und biegsam werden.
Anschließend werden diese Litzen durch ein erhitztes Schließgesenk geführt, wobei die Zuführung
der Litzen zu diesem Schließgesenk derart erfolgt, daß die einzelnen Litzen schraubenförmig und eng
um eine Seele herumgewunden werden. Das erwähnte Schließgesenk wird mindestens auf die Erweichungstemperatur
des Kunstharzes erhitzt, so daß die Litzen verformt und einwandfrei um die Seele gewunden
werden. Das so erhaltene Kabel wird dann an Luft gekühlt, ehe die Härtung des Kunstharzes die Aushärtungsstufe
erreicht hat.
Im Anschluß daran wird das Kabel durch einen Ofen geschickt, der etwa auf eine Temperatur von
260° C erhitzt ist, und in diesem Ofen wird das Kabel so lange gelassen, bis das Kunstharz die Aushärtungsstufe oder »Stufe C« erreicht hat. Während des Verseilens
und Erhitzens in dem Schließgesenk nehmen die einzelnen Litzen eine bleibende Wickel- oder
Schraubenform an, sind aber infolge des hitzebeständigen Schmiermittelüberzuges nicht miteinander verschweißt.
Wenn daher das Kabel oder das Seil gebogen wird, gleiten die einzelnen Litzen relativ zueinander
und verleihen dem Seil einen hohen Grad an Flexibilität, ohne jedoch die Zugfestigkeit des ganzen
Kabels oder Seiles zu beeinträchtigen.
F i g. 4 veranschaulicht die Struktur des Kabels im Querschnitt. Die in der Mitte liegende Litze SO behält
ihre zylindrische Form, während die schraubenförmigen Litzen 46 beim Durchgang durch das Formierungsgesenk
verformt werden, so daß sie im Querschnitt betrachtet als Kreisring um die Seele 50
beschrieben werden können. Zwischen den einzelnen
Litzen und den Schmiermittelüberzügen 37. die zur Veranschaulichiing in übertriebener Stärke dargestellt
sind, entstehen keine nennenswerten Zwischenräume.
Wenn die Öffnung des Formierungsgesenkes 54 zylindrische Form hat, wird das Kabel oder Seil selbst
zylindrische Form haben, wie dies in F i g. 4 gezeigt ist. Das Kabel oder Seil kann aber auch ein seilförmiges
Aussehen erhalten, indem das Kabel oder Seil im Anschluß an das Formierungsgesenk 54 noch durch
ein schwimmendes Gesenk 58 geführt wird, in dem Windungen eingearbeitet sind, wie es F i g. 3 erkennen
läßt. Die äußeren Flächen 63 der Litzen 46 sind dann entsprechend der Darstellung in F i g. 5 abgerundet.
Wenn kurze Seil- oder Kabelstücke verwendet werden sollen, kann um das Seil oder Kabel noch eine
Hülle aus elastischem Material gelegt werden.
Ein Kabel oder Seil gemäß der Erfindung kann so gefertigt werden, daß es ein spezifisches Gewicht von
2,0 bis 2,2 besitzt. Das ist besonders vorteilhaft für Schiffahrtszwecke, da die Dichten von 7,5 bis 7,9
herkömmlicher Stahlkabel die Tiefen, in denen Schiffe oder andere schwimmende Gegenstände sicher
verankert werden können, begrenzen. Außerdem machen die elektrischen Eigenschaften des Kabels
oder Seiles es besonders für Antennenführungsdrähte geeignet, wobei auf die Verwendung komplizierter
und kostspieliger Isolatoren verzichtet werden kann, die erforderlich sind, wenn Metalldrähte verwendet
werden. Die Seele 50 des Seiles oder Kabels kann durch elektrische Leiter od. dgl. ersetzt werden, so
daß ein Kabel oder Seil gemäß der Erfindung auch als isoliertes Kabel verwendet werden kann.
Wird ein schwereres oder stärkeres Kabel gewünscht, kann eine zweite Lage schraubenförmig gewundener
Litzen in entgegengesetzter Richtung verseilt auf die erste Lage von schraubenförmig gewundenen
Litzen aufgebracht werden. Wenn gewünscht, kann die Seele 50 selbstverständlich fortgelassen werden,
und die übrigen Litzen 56 können verseilt und wie vorstehend beschrieben ausgehärtet werden, um
ein brauchbares Kabel oder Seil zu erhalten.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Seil oder Kabel aus miteinander verseilten Glasfaserlitzen, die aus einer Vielzahl aneinanderliegender
Einzelfasern bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelfasern einer
jeden Litze (46) untereinander mittels eines wärmehärtenden Kunstharzes fest verbunden sind,
daß die einzelnen Litzen mit einem Schmiermittelüberzug (37) versehen sind und daß diese einen
Schmiermittelüberzug aufweisenden Litzen schraubenlinienförmig miteinander und gegeneinander
bewegbar um eine Seele (50) verseilt und dauerhaft ausgehärtet sind.
2. Seil oder Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seele (50) zylindrisch ist.
3. Seil oder Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmehärtende Material
ein Polyepoxidharz ist.
4. Seil oder Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmiermittelüberzug
(37) aus einem Siliconmaterial besteht.
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