DE1510095C

DE1510095C -

Info

Publication number: DE1510095C
Application number: DE19661510095
Authority: DE
Priority date: 1965-04-02
Filing date: 1966-03-31
Publication date: 1973-03-22

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 Glasfaden 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 . Γ, ausgehärtet sind. ^J

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 er- ,-läutert; in der Zeichnung zeigt

F i g. 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 werden.

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-Phe~ nyl)-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 wärmehärienden Kunstharzes Stufe B, das sich in dem Tank 20 befindet, eingeführt. Bei dem hier beschriebenen Beispiel ist das Kunstharz das oben beschriebene Polyepoxid-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 Zuleitung 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 Diisocyanaten, 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 50 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 Veranschaulichung 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 Fig. 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

Patentansprüche:

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.