DE602004005422T2

DE602004005422T2 - Tragschlinge

Info

Publication number: DE602004005422T2
Application number: DE602004005422T
Authority: DE
Inventors: Paulus Johannes Smeets; Christiaan Henri Dirks
Original assignee: DSM IP Assets BV
Current assignee: DSM IP Assets BV
Priority date: 2003-01-30
Filing date: 2004-01-28
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2024-01-29
Also published as: BRPI0407143B8; US20060119120A1; KR20050098271A; WO2004067434A1; DE602004005422D1; EP1587752A1; CN1745030A; DK1587752T3; CN100341769C; ES2283976T3; PT1587752E; US7240475B2; BRPI0407143B1; EP1587752B1; ATE357406T1; BRPI0407143A; JP2006516943A

Description

Die Erfindung betrifft eine Tragschlinge. Tragschlingen werden als Verbindungsmittel zwischen einer Hebe- oder sonstigen Handhabungsvorrichtung und auf- oder abzuladenden Gütern verwendet. Eine Tragschlinge ist eine flexible Endlosschlinge oder -schlaufe, die allgemein aus einem lasttragenden Kern, der wenigstens zwei Windungen eines lasttragenden Litzenmaterials enthält, und einem Schutzüberzug (oder Mantel) um den Kern herum besteht. Die Erfindung betrifft speziell Tragschlingen mit einem Kern, der Fasern mit einer Reißfestigkeit von mindestens 10 cN/dTex aufweist.
Eine solche Tragschlinge ist zum Beispiel aus US-Patent Nr. 4,210,089 und US-Patent Nr. 4,850,629 bekannt. Diese Patentschriften offenbaren Tragschlingen, die einen lasttragenden Kern in Form von parallelen Windungen (auch als "Schlingen" bezeichnet) aus lasttragendem Litzenmaterial aufweisen, der in einem röhrenförmigen Überzugsmittelenthalten ist. Diese Tragschlingen werden hergestellt, indem man eine Endlosschlaufe aus Litzen eines lasttragenden Materials zu einem lasttragenden Kern formt, zum Beispiel indem man mehrere Windungen dieser Litzen parallel zueinander auf eine Oberfläche legt, auf der Führungsmittel montiert sind, die Windungen an ihren Abschlussenden an Haltemitteln befestigt, ein röhrenförmiges Überzugsmittel, das zwei Enden hat, über eines der Führungsmittel zieht, so dass die Windungen umschlossen sind, und die Abschlussenden der parallelen lasttragenden Windungen befestigt und die Abschlussenden des Überzugsmittel befestigt, so dass eine Endlosschlaufe entsteht. Im Stand der Technik würde man die Abschlussenden des lasttragenden Litzenmaterials gewöhnlich an einem anderen Ende einer Litze des gleichen Materials befestigen, wodurch eine Endverbindung entsteht, und der gesamte innere Kern des lasttragenden Materials wäre im Inneren des Überzugsmaterials verborgen. In der Regel erfolgt das Befestigen der Enden in Form einer Ende-an-Ende-Verbindung oder durch Verbinden eines Endes mit einer benachbarten Windung, zum Beispiel durch Verknoten oder mit Klebeband. Im Fall von Tragschlingen, die ein Textilgewebe als lasttragenden Kern enthalten, kann die Verbindung auch durch Nähen hergestellt werden, wie zum Beispiel im US-Patent Nr. 4,022,507.
In EP 785 163 A1 ist eine Tragschlinge mit einem lasttragenden Kern beschrieben, der eine Filamentfaser enthält, die unter Polyester (zum Beispiel Dacron^®), Aramid (zum Beispiel Kevlar^®) oder Polyethylen (zum Beispiel Spectra^®) ausgewählt ist. Eine bevorzugte Ausführungsform von EP 785 163 A1 ist ein Tragschlingenaufbau, der eine Hochleistungsfaser mit einer Reißfestigkeit von mindestens 10 cN/dTex, wie zum Beispiel Kevlar^®- oder Spectra^®-Faser, als eine Komponente des lasttragenden Kerns aufweist. Dieser Aufbau ist leicht und fest.
Ein Nachteil der bekannten Tragschlingen, die Hochleistungsfasern aufweisen, ist ihre recht geringe Effizienz. Die Effizienz einer Tragschlinge meint hier und im Weiteren das Verhältnis (in %) der Reißfestigkeit des lasttragenden Kerns zur Reißfestigkeit der Faser. Die Effizienz von bekannten Tragschlingen, die einen Kern aus Hochleistungsfasern aufweisen, beträgt in der Regel etwa 20 %.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Tragschlinge mit einer höheren Effizienz als die bekannten Schlingen.
Diese Aufgabe wird mit einer Tragschlinge erfüllt, bei der das Litzenmaterial ein geflochtenes oder geschlagenes Seil ist, dessen Abschlussenden mit einem Spleiß verbunden sind.
Mit der Tragschlinge der Erfindung kann eine Effizienz von mehr als 40 % realisiert werden. Die Tragschlinge gemäß der Erfindung kann darum leichter sein als die bekannten Tragschlingen mit der gleichen Tragfähigkeit. Ein zusätzlicher Vorteil ist das geringere Volumen, das sich auf diese Weise bewerkstelligen lässt.
In dieser Anmeldung ist ein Spleiß ein eingesteckter oder ein eingebundener Spleiß, wie er zum Beispiel in The Splicing Handbook, "Techniques for Modern and Traditional Ropes", von Barbara Merry und John Darwin, ISBN 0-87742-952-9, beschrieben ist.
In US-Patent Nr. 4,493,599 sind schwimmfähige Seilbaugruppen offenbart, die ein gespleißtes Seil enthalten. Die beschriebenen Baugruppen betreffen jedoch einen Taukranz oder eine Trosse, aber keine Tragschlinge. Ein Taukranz ist eine einzelne Endlosschlaufe, die durch verbinden zweier Seilabschnitte mittels Ende-an-Ende-Spleißen in jedem Abschnitt gebildet wird. Eine Trosse ist ein einzelnes Seil mit einer Öse an jedem Ende. An keiner Stelle dieser Schrift wird der Gedanke geäußert, dass es von Vorteil wäre, Abschlussenden mit einem Spleiß in einer Tragschlinge, die mehrere Windungen aus lasttragendem Material enthält, zu verbinden.
Eine Tragschlinge, welche die europäischen Bestimmungen erfüllt, weist in der Regel 11 Windungen für eine Endverbindung auf, wie es zum Beispiel im Standard für Polypropylen-, Polyamid- und Polyester-Tragschlingen EN-1492-2 beschrieben ist. Diese relativ hohe Anzahl von Windungen ist erforderlich, weil die Endverbindung in den bekannten Tragschlingen allgemein unzuverlässig ist, wodurch eine hohe Schwankung der Reißfestigkeit für Schlingen mit weniger als 11 Windungen hervorgerufen wird. Ein Vorteil der Tragschlinge der Erfindung ist, dass die Schwankung der Reißfestigkeit viel geringer ist, selbst wenn die Anzahl der Windungen kleiner als 11 oder sogar kleiner als 8 ist. Ein weiterer Vorteil der Tragschlinge gemäß der Erfindung ist, dass auch eine bessere Effizienz realisiert werden kann, wenn die Anzahl der Windungen kleiner als 11 ist.
Die Anzahl der Windungen liegt vorzugsweise zwischen 2 und 9 oder sogar zwischen 2 und 7.
Der Kern der Tragschlinge der Erfindung weist ein geflochtenes oder geschlagenes Seil auf. Ein geflochtenes Seil kann 3, 4, 6, 8, 12, 16 oder 24 Faserlitzen aufweisen. Die Tragschlinge mit einem geflochtenen Seil weist vorzugsweise mindestens 12 Litzen auf. Ein Vorteil einer Tragschlinge, die ein geflochtenes Seil mit mindestens 12 Litzen aufweist, ist, dass die Endverbindung ein eingebundener Spleiß sein kann. Ein eingebundener Spleiß lässt sich viel schneller herstellen als ein eingesteckter Spleiß.
Ein geschlagenes Seil im Kern der Tragschlinge der Erfindung kann in der Regel 3, 4, 6, oder 6 + 1 Litzen aufweisen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Tragschlinge ein geschlagenes Seil mit einem eingesteckten Spleiß auf, wobei der Vorteil ein sehr geringer Schlupf in der Verbindung ist.
Der Kern der Tragschlinge der Erfindung weist eine Faser mit einer Reißfestigkeit von mindestens 10 cN/dTex auf. Dies kann ein beliebiges Hochleistungsfasermaterial sein, wie Garne aus Polyester, Polyamid, aromatischem Polyamid (Aramid), Poly(p-phenylen-2,6-benzobisoxazol) oder Polyethylen. Vorzugsweise ist die Faser eine Faser oder ein Garn aus Polyethylen mit hohem Modul (HMPE). Eine HMPE-Faser weist hochverstreckte Fasern aus linearem Polyethylen mit hohem Molekulargewicht auf. Hohes Molekulargewicht (oder hohe molare Masse) meint hier ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von mindestens 400.000 g/mol. Lineares Polyethylen meint hier Polyethylen mit weniger als 1 Seitenkette je 100 C-Atome, bevorzugt weniger als 1 Seitenkette je 300 C-Atome, wobei eine Seitenkette oder ein Zweig im Allgemeinen mehr als 10 C-Atome enthält. Das Polyethylen kann auch bis zu 5 Mol-% eines oder mehrerer weiterer Alkene enthalten, die mit dem Polyethylen copolymerisierbar sind, wie zum Beispiel Propylen, Buten, Penten, 4-Methylpenten oder Okten.
Bevorzugt werden Polyethylenfasern verwendet, die aus Polyethylenfilamenten bestehen, die mit einem Gelspinnverfahren hergestellt werden, wie zum Beispiel in GB-A-2042414, GB-A-2051667 oder WO 01/73173 A1 beschrieben. Dieses verfahren beinhaltet im Wesentlichen die Herstellung einer Lösung eines Polyolefins von hoher intrinsischer Viskosität, das Verspinnen der Lösung zu Filamenten bei einer Temperatur oberhalb der Auflösungstemperatur, das Abkühlen der Filamente auf unterhalb der Gelierungstemperatur, so dass lösemittelhaltige Gelfilamente entstehen, und Verstrecken der Filamente vor, während oder nach dem Entfernen des Lösemittels.
Zu den Vorteilen eines Kerns, der HMPE-Fasern aufweist, gehören hohe Abriebfestigkeit, gute Materialermüdungsfestigkeit bei Biegebeanspruchung, eine geringe Längung, was eine einfachere Positionierung zur Folge hat, eine ausgezeichnete chemische und W-Beständigkeit und eine hohe Schneidfestigkeit.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung sind die Windungen des Seils alle parallel und von im Wesentlichen gleicher Länge. Der Vorteil einer solchen Tragschlinge ist ihre höhere Festigkeit, weil die Windungen in dem Kern während des Gebrauchs gleichmäßiger belastet werden.
Die Abschlussenden des Seils in der Tragschlinge gemäß der Erfindung werden mit einem Spleiß verbunden. Es können verschiedene bekannte eingesteckte oder eingebundene Spleiße verwendet werden. Ein besonders geeigneter Spleißtyp ist ein eingesteckter Spleiß, der in einem geschlagenen Seil in der Tragschlinge durch ein Verfahren hergestellt werden kann, das folgende Schritte aufweist:

(a) ein Ende des Seils wird in einen ersten und einen zweiten Teil geteilt, der eine erste bzw. eine zweite Anzahl von Litzen enthält, wobei die erste Anzahl von Litzen höchstens um eins größer ist als die zweite Anzahl von Litzen,
(b) der erste Teil wird von einer Seite her in eine Öffnung in dem anderen Ende des Seils eingesteckt, dergestalt, dass die Öffnung eine erste Anzahl von Litzen auf einer Seite und eine zweite Anzahl von Litzen auf der anderen Seite hat, wobei sich die erste und die zweite Anzahl um höchstens eins unterscheiden,
(c) der zweite Teil wird von der anderen Seite her in die Öffnung in dem anderen Ende des Seil eingesteckt,
(d) die Schritte (b) und (c) werden mindestens 3-mal bzw. mindestens 3 + 1-mal wiederholt, wodurch die aufeinanderfolgenden Öffnungen in dem zweiten Seilende so getrennt werden, dass der erste und der zweite Teil alle Litzen des anderen Teils des Seil mindestens einmal überkreuzt haben.

Um eine optimale Verbindung zu erhalten, wird die gleiche Schrittabfolge vorzugsweise für das andere Ende des Seils wiederholt. Vorzugsweise wird der Spleiß nach Schritt (d) in mindestens einem Schritt verjüngt, indem die Schritte (b) und (c) mindestens 3-mal mit Teilen der Litzen von jedem Ende wiederholt werden. Ein solcher verjüngter Spleiß führt zu einer weiteren Verbesserung der Effizienz der Tragschlinge.
Der Vorteil des oben beschriebenen Spleißes ist, dass er in kürzerer Zeit hergestellt werden kann als herkömmliche Spleiße und dass er hintereinander mit dem Herstellen von Windungen des Seils in wirtschaftlicher weise hergestellt werden kann.
Noch bessere Ergebnisse erhält man, wenn die Litzenenden – vorzugsweise vor dem Herstellen des Spleißes – mit einem polymeren Beschichtungsmaterial beschichtet werden, zum Beispiel mit einer Polyurethandispersion wie Beetafin L9010 oder einer modifizierten Polyurethandispersion wie LAGO 45 oder 50. Alternativ wird das gespleißte Seil mit diesem Material beschichtet. Diese Beschichtung ermöglicht einen kürzeren Spleiß, ohne Effizienz zu verlieren oder eine Verstärkung der Schwankung der Reißfestigkeit zu verursachen. Es ermöglicht auch eine kürzere Produktionszeit der Tragschlinge, weil der größte Teil der Produktionszeit für die Herstellung des Spleißes verbraucht wird. Die Verwendung beschichteter Litzen kann die Produktionszeit um mindestens 50 % verkürzen.
Die Tragschlinge weist einen Schutzüberzug um den Kern herum auf. Dieser Überzug oder Mantel bildet keinen Teil der Erfindung und kann aus jedem bekannten Material bestehen, wie einem Gewebe oder Geflecht, zum Beispiel einem Polyestergewebe.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen einer Tragschlinge, wobei das Verfahren das Bilden einer Endlosschlaufe aus einem geflochtenen oder geschlagenen Seil, das Fasern mit einer Reißfestigkeit von mindestens 10 cN/dTex aufweist, durch Verbinden der Abschlussenden des Seils mit einem Spleiß aufweist.
Die Tragschlinge kann gemäß einem bekannten Verfahren hergestellt werden, wie zum Beispiel dem, das in JP-A-2000 177977 offenbart ist. JP-A-2000 177977 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer Tragschlinge durch Herstellen paralleler Windungen des geflochtenen oder geschlagenen Seils auf zwei Spulen, dergestalt, dass sich ein Teil der Windungen auf den Spulen und ein weiterer Teil zwischen den Spulen befindet. Der Teil zwischen den Spulen wird in ein mit einer Ausnehmung versehenes Rohr eingeführt, das einen Überzug stützt. Der Überzug wird so auf dem Rohr gefaltet, dass, wenn der Wickelvorgang vorüber ist, das Rohr zurückgezogen wird, indem der Faserkern durch die Ausnehmung des Rohres geschoben wird und der Überzug anschließend so aufgeweitet wird, dass er den Faserkern vollständig umgibt. Die Spulen gemäß JP-A-2000 177977 sind allgemein in einem Abstand voneinander angeordnet, der von der Länge der herzustellenden Tragschlinge abhängt. Jedoch können mit diesem Verfahren einige Windungen durchhängen, was dazu führt, dass die entstandene Tragschlinge Windungen mit ungleichen Längen enthält. Speziell im Fall von Fasern mit einer relativ geringen Reißdehnung, wie zum Beispiel HMPE-Fasern, würde dies bei Gebrauch der Tragschlinge zu einer ungleichmäßigen Belastung der Windungen im Kern führen, wodurch das Seil beschädigt werden oder sogar vorzeitig brechen kann. Die Erfinder haben festgestellt, dass Windungen von im Wesentlichen gleicher Länge erhalten werden können, indem man den Teil der Windungen zwischen den Spulen stützt. Das Stützen kann zum Beispiel durch eine Stützrinne unterhalb des Teils der Windungen zwischen den Spulen erfolgen.
Die Erfinder haben des Weiteren festgestellt, dass eine noch bessere Effizienz und Reißfestigkeit erhalten werden kann, wenn man eine Endverbindung, speziell einen Spleiß, über oder unter allen parallelen Windungen des geflochtenen oder geschlagenen Seils zwischen Spulen anstelle einer Endverbindung, die teilweise über und teilweise unter den parallelen Windungen kreuzt, herstellt.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele und Vergleichsexperimente weiter veranschaulicht.
Beispiel 1
Es wird ein Tragschlingenkern aus einem geschlagenen Seil mit drei Litzen aus HMPE-Fasern (Aufbau: 3 × 24 × 3/1760 dtex; Dyneema^® SK 75) hergestellt, indem eine Ende-an-Ende-Verbindung nach 22 parallelen ausgerichteten Seilwindungen um zwei Spulen mit dem Einsteckspleiß gemäß der obigen Beschreibung (aus einem 8-4-4-Aufbau, das heißt, mit 8 vollen Einsteckverbindungen und einer Verjüngung in zwei Schritten von 4 Einsteckverbindungen) hergestellt wird. Der Spleiß verläuft über den parallelen Windungen. Dyneema^® SK 75 ist ein kontinuierliches HMPE-Filamentgarn mit 1760 dtex mit einer Garnreißfestigkeit von 35 cN/dTex (ein Produkt von DSM High Performance Fibers, Niederlande). Nach dem Überziehen des Kerns mit einem standardmäßigen Polyesterüberzug wurde die Tragschlinge getestet. Das Resultat war eine Reißfestigkeit von 15 ±2 cN/dtex, das heißt eine Effizienz von 43 %.
Beispiel 2
Eine Tragschlinge mit 23 Windungen aus 3 × 7/1760 dTex (Garn Dyneema^® SK 75 mit 1760 dtex), mit Lago 45 beschichtet und mit einem standardmäßigen 8-4-4-Einsteckspleiß gespleißt
Tabelle 1
Vergleichsexperiment A
Eine Tragschlinge mit 23 Windungen eines HMPE-Seils wie in Beispiel 2 (aus Dyneema^® SK 75) mit einer mit Band geklebten Ende-an-Ende-Verbindung erbrachte eine Reißfestigkeit von maximal 6,5 cN/dTex.
Eine Tragschlinge mit 23 Windungen aus einem HMPE-Faseraufbau (Dyneema SK 75) aus 21 Garnen mit einer geknoteten Endverbindung erbrachte eine Reißfestigkeit von maximal 9,5 cN/dTex.
In beiden Fällen versagte die Endverbindung der Tragschlinge mit einer Schwankung von ±25 %. Die Effizienz betrug 19 bzw. 27 %.
Beispiel 6
Beispiel 1 wurde wiederholt, um Kerne mit 11 parallelen Windungen aus einem 3-litzigen geschlagenen Seil (3 × 24 × 3/1760 dtex Dyneema^® SK 75) und einem 8-4-4-Spleiß, wie oben beschrieben, der über allen parallelen Windungen hergestellt wurde, herzustellen. Tragschlingen mit Polyesterüberzügen wurden gemäß EN-1492-2 getestet. Dieser Industriestandard schreibt einen Sicherheitsfaktor von 7 vor, was bedeutet, dass eine für 20 Tonnen ausgelegte Tragschlinge 140 Tonnen tragen könnte. In einem ersten Test wurde die Reißfestigkeit der Tragschlinge mit 16,6 cN/dtex bestimmt. Es wurde festgestellt, dass es bei einer Last von 148600 kg im Seil des Kerns, nicht jedoch im Verbindungsspleiß, zu einem Bruch kam. In einem weiteren Experiment wurde eine Tragschlinge einem Zugbelastungsermüdungstest unterzogen, bei dem die Tragschlinge 70-mal bei 75 % (von 140 Tonnen) vorbelastet wurde, bevor ihre Bruchfestigkeit ermittelt wurde. Die Reißfestigkeit der Tragschlinge betrug nun 19,4 cN/dtex. Zu einem Brechen bei 174000 kg Last kam es in dem Seil in der Endregion des verjüngten Spleißes.

Claims

Tragschlinge, bestehend aus einem lasttragenden Kern, der mindestens zwei Windungen eines lasttragenden Litzenmaterials enthält, das Fasern mit einer Reißfestigkeit von mindestens 10 cN/dTex aufweist, und einem Schutzüberzug um den Kern herum, dadurch gekennzeichnet, dass das Litzenmaterial ein geflochtenes oder geschlagenes Seil ist, dessen Abschlussenden mit einem Spleiß verbunden sind.
Tragschlinge nach Anspruch 1, wobei der lasttragende Kern zwischen 2 und 7 Seilwindungen enthält.
Tragschlinge nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Windungen alle parallel verlaufen und von im Wesentlichen gleicher Länge sind.
Tragschlinge nach einem der Ansprüche 1–3, wobei der Spleiß entweder über oder unter allen Seilwindungen verläuft.
Tragschlinge nach einem der Ansprüche 1–4, wobei das Litzenmaterial ein geflochtenes Seil ist, das mindestens 12 Litzen aufweist.
Tragschlinge nach einem der Ansprüche 1–5, wobei das Litzenmaterial ein geschlagenes Seil mit einem Einsteckspleiß ist.
Tragschlinge nach einem der Ansprüche 1–6, wobei die Seilwindungen alle parallel verlaufen und von im Wesentlichen gleicher Länge sind.
Tragschlinge nach einem der Ansprüche 1–7, wobei die Fasern aus Polyethylen mit hohem Modul be stehen.
Verfahren zum Herstellen einer Tragschlinge nach einem der Ansprüche 1–8, das einen Schritt des Wickelns eines geflochtenen oder geschlagenen Seils auf zwei Spulen aufweist, wodurch parallele Windungen entstehen, dergestalt, dass sich ein Teil der Windungen auf den Spulen befindet und sich ein weiterer Teil zwischen den Spulen befindet, wobei der Teil zwischen den Spulen gestützt wird, und einen Schritt des Herstellens eines Spleißes in den zwei Abschlussenden des Seils aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Spleiß über oder unter allen parallelen Windungen des Seils zwischen den Spulen hergestellt wird.