DE4001118A1 - Seile aus faserverbundprofilen - Google Patents

Description

Seile werden aus einer Reihe von Garnen aus Naturfasern und Kunstfasern hergestellt, z. B. aus Manila-, Sisal-, Hanf-, Kokos-, Polyamid-, Polyester- und Polyethylenfa­ sern oder auch aus Metalldrähten, z. B. Stahl- oder Kup­ ferdrähten.

Eine Litze nennt man ein Seil aus der für den gewünsch­ ten Seildurchmesser erforderlichen Zahl von Garnen oder Drähten. Ein Seil im Trossenschlag oder Kardeel ist aus drei oder vier Litzen durch Verseilung hergestellt und ein Seil im Kabelschlag aus drei oder vier Kardeelen. Mit Schlaglänge bezeichnet man die Ganghöhe der schrau­ benförmig liegenden Garne oder Drähte in der Litze, der Litzen im Kardeel bzw. der Kardeele im Kabel.

Es hat nicht an Versuchen gefehlt, solche Seile auch aus höherwertigen anorganischen oder organischen Fasern wie Glas- oder Kohlenstoffasern herzustellen. Diese Versu­ che sind jedoch ohne Erfolg geblieben, da solche Seile unter Zugbelastung versagten, bedingt durch eine mecha­ nische Schädigung der in unmittelbarem Kontakt befindli­ chen Fasern untereinander.

Gegenstand der Erfindung sind Seile aus mit Polymeren imprägnierten endlosen anorganischen oder organischen Verstärkungsfaser-Profilen.

Erfindungsgemäße Polymere sind:

• - Duroplasten (Reaktionsharze) wie z. B. ungesättigte Polyesterharze (UP), Epoxidharze (EP), Vinylesterharze (VE), Phenolharze (PF), Bismaleinimidharze (BMI) oder Blends solcher Harze mit anderen Polymeren; bevorzugt sind UP-, EP-, VE- und PF-Harze, besonders bevorzugt sind UP- und EP-Harze.
• - Thermoplasten wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyamid (PA), Polycarbonat (PC), aromatische Polyester wie Polyethylenterephthalat (PET) oder Poly­ butylenterephthalat (PBT), Polyphensulfid (PPS), Poly­ phenylenoxid (PPO), Polyphenylenether (PPE), Polyace­ tale wie Polyoxymethylen (POM), Polyarylate (PAR), Polyetherketone (PEK), Polyetheretherketone (PEEK) und aromatische Polyamide sowie Copolymere wie z. B. Poly­ styrol-co-acrylnitril (SAN) oder Polyethylen-co-viny­ lacetat (EVA) und Pfropfcopolymere wie z. B. ABS aus den diesen Polymeren zugrundeliegenden Monomeren wie auch Blends aus solchen Polymeren wie z. B. PC/PBT, PP/EVA oder PC/ABS; bevorzugt sind PP, PA, PC, PET, PPS, PEK, PEEK, EVA und PC/ABS, besonders bevorzugt sind PA, PET, PPS und PEEK.
• - flüssigkristalline Polymere (Liquid Crystalline Polymers- LCP).
• - Polyurethane (PUR).

Anorganische Verstärkungsfasern sind z. B. Glasfasern wie z. B. E-, ECR-, R- oder S-Glasfasern oder Al₂O₃-Fasern. Organische Verstärkungsfasern sind z. B. Polyaramidfa­ sern, LCP- Fasern oder Kohlenstoffasern. Bevorzugt sind Glas-, Polyaramid-und Kohlenstoffasern.

Mit Polymeren imprägnierte Faserverbundprofile in denen die endlosen Verstärkungsfasern parallel liegen und nicht verdreht sind, sind bekannt. Solche Profile, meist mit unterschiedlichem Querschnitt, können hergestellt werden, indem man ein Bündel endloser Fasern (Rovings) durch ein Bad mit einem Reaktionsharz oder einem PUR- Prepolymer oder die Schmelze eines Thermoplasten oder eines LCP′s führt und das getränkte Bündel durch eine gegebenenfalls beheizte Formdüse zieht oder es zur Form­ gebung mit einem Thermoplastfaden umwickelt, wobei das gewünschte Profil, z. B. ein kreisförmiger oder ovaler Querschnitt, erzeugt und das Harz ausgehärtet bzw. abge­ kühlt wird.

Das Polymere hat in solchen Faserverbundprofilen die Funktionen der Formgebung und -wahrung, der Schubüber­ tragung auf die einzelnen im Profil zusammengefaßten Fa­ sern sowie des Schutzes der Fasern vor einem mechani­ schen, physikalischen, chemischen oder anderweitig kor­ rosiven Angriff. Funktion der Fasern ist es, die einge­ leiteten Kräfte aufzunehmen.

Solche Faserverbundprofile besitzen hohe Festigkeiten, sie sind vollelastisch und unter Berücksichtigung der zulässigen Randfaserdehnung biegsam. Sie sind je nach verwendeter Materialkombination korrosions- und witte­ rungsbeständig sowie schwer entflammbar. Bei Verwendung von Glasfasern sind sie elektrische und thermische Iso­ latoren.

Es wurde gefunden, daß man aus solchen polymerimpräg­ nierten Faserverbundprofilen, bevorzugt solchen mit kreisförmigem Querschnitt, Seile herstellen kann, wenn man biegsame, polymerimprägnierte Faserverbundprofile mit Durchmessern von 0,3 bis 12 mm einsetzt und die Schlaglänge beim Verseilen den vollelastischen Eigen­ schaften der Faserverbundprofile anpaßt. Im allgemeinen ist es hierzu nötig, die Schlaglänge gegenüber der von Textilgarnen oder Drähten zu vergrößern. Solche Seile sind bei gleichem Gesamtquerschnitt, wesentlich flexibler als ein entsprechendes einzelnes Faserverbundprofil, be­ sitzen jedoch die volle Zugfestigkeit wie die Ausgangs­ materialien.

Die Seile können also im Prinzip hergestellt werden wie Seile aus Textilgarnen oder Metalldrähten, d.h. als Li­ tzen, Kardeelen oder Kabel. Sie können auch nach der Herstellung noch einmal mit einem Polymer imprägniert werden. Durch die Imprägnierung mit einem Polymer wird insbesondere die Oberfläche der Seile geglättet, so daß sie leichter handhabbar werden oder einen besseren Ver­ bund mit einem weiteren sie umhüllenden Material einge­ hen können. Darüber hinaus können solche Seile auch mit einem weiteren Polymer ummantelt werden, um die mechani­ schen Eigenschaften wie Härte und Abriebfestigkeit wei­ ter zu verbessern, die Handhabbarkeit zu erhöhen, das Seil farblich zu gestalten und die Korrosionsbeständig­ keit weiter zu verbessern. Zur Ummantelung dienen insbe­ sondere Thermoplasten wie z. B. PE, PP oder PA.

Die erfindungsgemäßen Seile bestehen hauptsächlich aus Glas-, Polyaramid- oder Kohlenstoffasern. Sie haben des­ halb geringes spezifisches Gewicht, hohe Zugfestigkeit, hohe Elastizität, hohen E-Modul, einen geringen thermi­ schen Ausdehnungskoeffizienten, bei Glas auch geringe thermische und elektrische Leitfähigkeit sowie elektro­ magnetische Neutralität, sie sind korrosionsbeständig, witterungsbeständig, verschleißfest und unbrennbar.

Zum Beispiel können solche Seile angewendet werden:

• - Zur Mastabspannung von Antennen, wo elektromagnetische Neutralität, Witterungs- und Korrosionsbeständigkeit verlangt wird.
• - Zur Mastabspannung von Booten und Schiffen, von Zelten und anderen textilen Tragwerken, wo geringes spezifi­ sches Gewicht, leichte Handhabbarkeit und Wartungs­ freiheit verlangt wird.
• - Zur Bewehrung anderer Werkstoffe, z. B. von Elastomeren oder Polyurethanen, wo hohe Festigkeit, gute Verbund­ eigenschaften und niedriges spezifisches Gewicht ver­ langt wird.
• - Im Sicherheitsbereich, wo hohe Flammwidrigkeit und niedrige Rauchgastoxizität, hohe Flexibilität und Festigkeit sowie Witterungs- und Korrosionsbeständig­ keit verlangt wird, wie dies z. B. bei Feuerleitern und Rettungsseilen der Fall ist. Hierfür sind insbesondere Materialkombinationen mit Glas geeignet.

Ausführungsbeispiel

Seile, hergestellt aus Faserverbundprofilen der Materialkombination ungesättigter Polyester/Glasfaser sind durch die folgenden Kennwerte und Daten charakteri­ siert:

Materialspezifische Kennwerte:
- Glasgehalt Gew.-%:|80±2,5
- spezifisches Gewicht [g/cm³]:	2,1
- Elastizitätsmodul [GPa]:	-50
- Zugfestigkeit [MPa]:	-1800
- therm. Ausdehnungskoeffizient [°C]:	6,6 10-6
- Wasseraufnahme %:	0,1

In der folgenden Tabelle 1 ist angegeben die Zahl der Profile und ihr Durchmesser, aus denen ein Seil herge­ stellt wird, der Durchmesser des erhaltenen Seiles und die physikalischen Eigenschaften des Seiles.

Tabelle 1

Seilspezifische Kennwerte

Claims (2)

1. Seile aus mit Polymeren imprägnierten endlosen an­ organischen oder organischen Verstärkungsfaser-Pro­ filen.

2. Verfahren zur Herstellung von Seilen aus mit Poly­ meren imprägnierten endlosen anorganischen oder or­ ganischen Verstärkungsfaser-Profilen, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man solche Profile in an sich be­ kannter Weise verseilt, wobei die mit Polymeren im­ prägnierten Profile Durchmesser von 0,3-12 mm haben und die Schlaglänge beim Verseilen den Eigen­ schaften der Profile angepaßt wird.