EP4097291A1 - Seil, litze, verfahren und vorrichtung zur herstellung eines seils und einer litze - Google Patents

Seil, litze, verfahren und vorrichtung zur herstellung eines seils und einer litze

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EP4097291A1
EP4097291A1 EP21802694.6A EP21802694A EP4097291A1 EP 4097291 A1 EP4097291 A1 EP 4097291A1 EP 21802694 A EP21802694 A EP 21802694A EP 4097291 A1 EP4097291 A1 EP 4097291A1
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EP
European Patent Office
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strand
rope
core
fiber
laid
Prior art date
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Pending
Application number
EP21802694.6A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thierry VERREET
Markus ZOGG
Marco ELIG
Yeonhwan BAE
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Kv R&d Center GmbH
Original Assignee
Kv R&d Center GmbH
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Filing date
Publication date
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    • D07B5/007—Making ropes or cables from special materials or of particular form comprising postformed and thereby radially plastically deformed elements

Definitions

  • the invention relates to a laid rope, in particular a laid fiber rope or laid hybrid rope, which has at least one core strand or a laid core rope and at least one outer strand surrounding the core strand, with the core strand, the core rope and/or the at least one outer strand being formed from at least one fiber strand is or are.
  • the invention also relates to a strand, in particular a fiber rope strand or hybrid rope strand, a method for producing a laid rope, in particular a laid fiber rope or hybrid rope, and a strand, in particular a fiber rope strand or hybrid rope strand, a device for producing a laid rope and/or a Heddle, and a device with a drum drive, which has a laid rope according to the invention.
  • a particularly high tensile strength is possible, although the weight of a wire rope is very high.
  • ropes are known from the prior art, in particular https://www.ropetechnology.com/bro_dt/Bro_Grundschaft_de.pdf.
  • fiber ropes are known from the prior art, which are used, for example, by sport climbers as safety ropes.
  • Such ropes, which are braided ropes are formed from elongate, textile plastic fibers which are braided with a sheath braid surrounding the plastic fibers. Sufficient strength for sports applications with low weight is possible.
  • Hybrid ropes are also known in which a core rope is formed from a sheathed plastic monofilament bundle, which is stranded with wire strands. Although such a rope has a strength comparable to a wire rope, damage to the core rope can occur through contact of the wire strands with the monofilament bundle, for example in the event of alternating bending loads.
  • EP 2 673 415 B1 discloses a rope and a production method for a rope in which fibers or monofilament bundles are first covered with a matrix material before a stranding point at which the fibers or monofilament bundles are stranded to form a core rope and then when stranded on the Stranding point to be embedded into a core rope in the matrix material.
  • a particular disadvantage of this method is that the inner fibers of the monofilament bundle are not surrounded by matrix material.
  • a further disadvantage is that two method steps are required, a covering and a subsequent embedding.
  • JP H01 266231 A discloses a cable and a fiber strand made from a fiber composite material.
  • the fiber strand is made from a mixed yarn, which includes carbon or glass fibers and plastic fibers, in a drawing process.
  • the mixed yarn is pulled through inner nozzles of a matrix and a yarn formed from the matrix material through outer nozzles, so that the mixed yarn is surrounded by the matrix material yarn in a so-called “guide”.
  • the matrix material yarn fibers fuse with one another by heating and form the matrix, in which the reinforcing fibers of the mixed yarn are then embedded and extend parallel to one another in the longitudinal direction of the fibers without being twisted.
  • a stranding or stranding of the reinforcing fibers in the production of the fiber strand is not provided.
  • JP H01 266231 A also discloses a laid rope comprising a core strand and a single outer layer formed from a plurality of untwisted fiber strands.
  • WO2008/129116 A1 describes a laid elevator rope comprising a core rope around which several outer layers are laid to form the elevator rope. single fiber strands are formed from a fiber composite material with parallel reinforcing fibers.
  • Each outer layer is made up of several individual, untwisted fiber strands.
  • a line cable for a crane control line is known from EP 0 252 830 A1, but no laid rope.
  • wire ropes have a high breaking strength combined with a high weight
  • hybrid ropes in particular are lighter, but with a multi-layer winding, for example on a rope drum, they are less resistant to alternating bending and transverse pressure.
  • the present invention is based on the object of designing a laid rope and a strand of the type mentioned at the outset, which is particularly durable and, in particular, resistant to alternating bending and transverse pressure. Furthermore, the invention is based on the object of designing a laid rope or a strand of the type mentioned at the outset, which has a particularly high tensile strength at a low weight.
  • the object is achieved in that the at least one fiber strand is formed from a composite material having reinforcement fibers, the reinforcement fibers of which are twisted to form at least one reinforcement strand. Because the at least one fiber strand is formed from a composite material in which beaten reinforcement fibers are embedded in a matrix, non-metallic fibers in particular, such as carbon fibers, which have hitherto not been usable for high-strength cables, can advantageously be used.
  • Reinforcement fibers laid to form a reinforcement strand are designed in the manner of a strand or a laid rope and can preferably be produced by stranding or stranding machines known from wire rope technology.
  • layers of several reinforcement fiber layers that are adjacent in the radial direction can have an opposite direction of lay.
  • a low-rotation reinforcement strand is advantageously formed.
  • a fiber strand that is resistant to bending fatigue and particularly resistant to transverse pressure is created, which forms the basis for the production of laid core ropes or strands, from which laid ropes can in turn be produced.
  • a rope or strand is created whose individual components, ie the fiber strands, are already very resistant to alternating bending and are particularly resistant to transverse pressure.
  • reinforcing fibers can be in the form of yarn, individual filaments, thread or bundles of a plurality of essentially parallel filaments.
  • the reinforcing fibers have cross sections that differ from one another.
  • the at least one fiber strand can have a round or polygonal, for example trapezoidal, cross section.
  • a fiber strand which is or can be stranded with other fiber strands and/or metal wires to form a strand, for example a core or outer strand, has in particular a diameter of 0.5 to 2 mm, preferably between 1 and 1.5 mm.
  • a fiber strand that is or can be stranded with other fiber strands and/or metal wires to form a core cable has a diameter of 0.5 to 2 mm, preferably between 1 and 1.5 mm. It is conceivable that the at least one outer strand, the core rope or the at least one core strand has a diameter of up to 100 mm, in particular between 15 and 60 mm, preferably between 20 and 40 mm.
  • the at least one reinforcement strand is formed from metallic reinforcement fibers or metallic and non-metallic reinforcement fibers
  • the at least one reinforcement strand is expediently formed from non-metallic reinforcement fibers and is preferably produced by a device for producing wire ropes or wire strands.
  • Suitable reinforcing fibers can be designed, for example, as glass fibers, mineral fibers, aramid fibers, textile fibers or carbon fibers or have a combination of high-strength metallic or non-metallic filaments. It is conceivable that reinforcement fibers of the at least one reinforcement strand are formed from different materials. For example, a portion of the reinforcing fibers may be formed from carbon while another portion is formed from aramid.
  • the at least one reinforcement strand is formed from a mixed yarn that has reinforcement fiber filaments and filaments of a material from which a matrix in which the at least one reinforcement strand is embedded to form the fiber strand is formed.
  • thermoplastics such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyamide (PA), polycarbonate (PC) or polyetheretherketone (PEEK) are preferably used.
  • a blended yarn is a yarn whose filaments are formed from reinforcing fiber filaments and, in particular, thermoplastic filaments. If a mixed yarn is used, impregnation is not required to form a plastic matrix in which the reinforcement strand is embedded, but what is known as pultrusion with heating is sufficient. A particularly dense and homogeneous matrix can advantageously be formed, air inclusions are advantageously avoided.
  • the at least one reinforcement strand is expediently designed as a reinforcement braid or reinforcement rope.
  • Existing stranding or stranding machines known from wire rope technology can advantageously be used to produce the reinforcing strand.
  • Both that Reinforcement rope and the reinforcement strand can be multi-layered and have cross-sectional geometries that are known from wire ropes.
  • the proportion of the at least one reinforcing strand in the at least one fiber strand is at least 40% by volume, in particular between 45% by volume and 90% by volume, preferably between 50 and 75% by volume.
  • the at least one core strand or the laid core rope and the at least one outer strand surrounding the at least one core strand or the core rope are expediently movable relative to one another, preferably in the longitudinal direction of the rope.
  • Adjacent outer strands and/or the at least one core strand or the outer strands directly surrounding the laid core rope can abut one another to form a parting plane.
  • a laid rope or such a strand that is particularly resistant to bending, resistant to alternating bending and transverse pressure is created.
  • a cable according to the invention is preferably used as the running cable of a drum-driven device, in particular a drum-driven crane.
  • each fiber strand is covered with a layer that has a coefficient of friction that is in particular less than 0.2, preferably less than 0.14.
  • a sheathing at least partially surrounding the at least one core strand or the laid core rope is formed as the outer area of the matrix of the composite material of the at least one fiber strand
  • the at least one core strand or the laid core rope is at least partially surrounded by a sheathing surrounded, wherein the sheathing is formed in particular from a different material than a matrix of the at least one fiber strand, in which the at least one reinforcing strand is embedded.
  • the sheathing is formed from the same material as the matrix of the at least one fiber strand forming the at least one core strand or the core rope.
  • fiber strands which can be twisted into a strand or stranded into a laid core rope or laid rope, have a matrix which, in cross section, comprises a ring-shaped outer area, for example, and an inner area, with only the inner area of the matrix the at least one reinforcement strand is introduced.
  • the outer area can be deformed, preferably by heating the fiber strands to a temperature at which a thermoplastic material forming the matrix is deformable, in such a way that outer areas of adjacent fiber strands have a one-piece sheathing during stranding or stranding form, which is made of the same material as the matrix.
  • the at least one core strand or the core rope is advantageously protected from abrasion by outer strands or the effects of the weather.
  • the casing is formed from a material which has a coefficient of friction of ⁇ 0.15.
  • the rope is designed as a low-rotation or rotation-free rope.
  • a particularly long-lasting rope is advantageously created.
  • the laid rope has a plurality of outer strands surrounding the core strand or the core rope, the core strand, the laid core rope and the outer strands being formed from a plurality of fiber strands and each fiber strand being formed from a composite material having at least one reinforcing strand.
  • a particularly good reverse bending strength is advantageously achieved with a simultaneous low weight and outstanding transverse pressure stability.
  • the laid rope expediently has a plurality of outer strands surrounding the core strand or the laid core rope, the core strand, the laid core rope and the outer strands being formed from a plurality of fiber strands and each fiber strand being formed from a composite material having at least one reinforcing strand, the fiber strands of the core strand, of the laid core rope or the outer strands have different shapes and/or sizes from one another.
  • mechanical properties such as reverse bending strength, transverse pressure stability or tensile strength can be tailored for specific customer-specific cases.
  • the invention is also based on the object of providing a method for producing a laid rope, in particular a laid fiber or hybrid rope, which has at least one core strand or a laid core rope and at least one outer strand surrounding the core strand or the core rope, with the core strand, the core rope and/or the at least one outer strand is/are formed from at least one fiber strand.
  • the object is achieved in that the at least one fiber strand is formed from a composite material having reinforcement fibers, the reinforcement fibers being beaten to form at least one reinforcement strand.
  • strands of a mixed yarn which has reinforcing fiber filaments and filaments formed from a preferably thermoplastic material, are laid and pultruded with heating to form the fiber strand.
  • the pultrusion advantageously ensures that no defects occur, for example air inclusions. Another advantage is that the yarn does not have to be coated before stranding or stranding, since the matrix material is beaten along as filaments of the mixed yarn and the matrix is formed during the pultrusion.
  • the invention is also based on the object of creating a device by means of which stranding or stranding machines that are known and already used for wire rope production can continue to be used, above all, for the production of predominantly non-metallic twisted ropes or strands.
  • the device comprises a pultrusion device which is connected upstream of a first bunching and/or stranding device and downstream of a further bunching or stranding device.
  • the reinforcing fibers can be unwound from a plurality of spools and laid to form the reinforcing strand with a first, existing bunching or stranding machine.
  • a mixed yarn is preferably used, ie a yarn whose filaments are formed from reinforcing fiber filaments and, in particular, thermoplastic filaments.
  • pultrusion takes place, ie drawing with heating, as a result of which the plastic filaments form a homogeneous matrix in which the beaten reinforcement fibers are embedded.
  • Fiber strands produced in this way which preferably have a round cross section, can be laid into a strand, a rope or a core rope with an existing stranding or stranding machine downstream of the pultrusion device.
  • an existing device that can be used for wire rope production only has to be supplemented by a pultrusion device in order to be able to produce a laid rope according to the invention or a stranded wire according to the invention. There is no need to purchase additional or special machines.
  • the invention is also based on the object of developing a method with which the discard state of a laid rope according to the invention can be reliably determined.
  • the object is achieved in that, based on a number of damaged or torn fiber strands of outer strands, it is determined whether the laid rope is ready for discard.
  • Standardized methods known from wire ropes for determining the discard state can advantageously be used.
  • the laid rope can be examined for cracks or damage over its entire length, for example.
  • the area in which the most damaged or broken fiber strands are found forms a so-called reference length, i.e. a rope section that is used to determine the discard state.
  • the reference length is preferably an integer multiple of the rope diameter, for example thirty times.
  • the reference length is used to determine whether a number of damaged or torn fiber strands is above or below a limit value for the type of rope to be examined.
  • Technically recognized limit values for different rope types are known, for example, from the German VDI Guideline 2358.
  • the at least one core strand or the core rope is surrounded by at least one layer of outer strands that has several outer strands, with a matrix material of a matrix of the core strand or the core rope preferably lying against a matrix material of the outer strands.
  • a direct contact of reinforcing fibers of a fiber strand with those of an adjacent fiber strand is advantageously prevented. Due to the fact that the core strand or the core rope is only in contact with the outer strands, there is no material connection.
  • a core strand, a core rope or an outer strand is formed from up to fifty fiber strands and up to ten layers of outer strands surrounding the core strand are provided. are.
  • Outer core strands 5, 6 of the outer core strand layer 4 have different cross-sectional sizes and shapes, in particular different from one another.
  • the core rope 2 is stranded with a total of eight outer strands 7, which form a single outer strand layer 8, to form the rope 1.
  • a rope 1 shown in FIG. 1a has little rotation.
  • the fiber strands 10 are inner fiber strands of a core rope 2 or a strand 5, 6, 7
  • the fiber strands 9 are outer fiber strands of a core rope 2 or a strand 5, 6, 7.
  • Each fiber strand 9 , 10 comprises a reinforcing strand 11 extending in the longitudinal direction of the fiber strand, which has a plurality of reinforcing fibers 12 made of carbon which have been wound into a reinforcing strand and are embedded in a polypropylene matrix 13 .
  • reinforcement strands 11 and reinforcement fibers 12 are not shown in all fiber strands 9, 10 in FIG.
  • the fiber strands 9, 10 can be produced by means of pultrusion, in that a mixed yarn containing reinforcing fibers 12, which has filaments made of polypropylene and carbon, for example, is unwound from a plurality of yarn spools and laid in a first bunching or stranding machine.
  • a mixed yarn containing reinforcing fibers 12 which has filaments made of polypropylene and carbon, for example, is unwound from a plurality of yarn spools and laid in a first bunching or stranding machine.
  • pultrusion i.e. under tension
  • the polypropylene filaments soften when heated and form a homogeneous matrix 13, into which the reinforcement strand 11 is beaten Reinforcing fibers 12 are embedded.
  • the fiber strands 9, 10 can be further processed with the second stranding or stranding machine, which is connected downstream of the pultrusion device.
  • a heating device can be provided, which is arranged in front of or at a stranding or stranding point of a corresponding stranding or stranding device.
  • a laid rope 1 shown schematically in cross section in FIG. 1c differs from that shown in FIG. ze 3 and two outer core strand layers 4, 14, of which the outermost core strand layer 14 has core outer strands 5, 6, which have different diameters from one another.
  • the core strand 3 is formed from seven fiber strands 9, 10 with a round cross section, while outer strands 7 with a round cross section are formed from seven fiber strands 9, 10 with a polygonal cross section.
  • FIG. 2 where the same or equivalent parts are denoted by the same reference number as in FIG. 1 and the letter a is added to the relevant reference number.
  • a laid rope la shown schematically in cross section in FIG. 2a differs from those shown in FIG. 1 in that a core rope 2a is surrounded by a sheathing 15 shown hatched, in which halves 16 of outer strands 7a facing the core rope 2a are embedded.
  • the outer core strands 5a are protected from damage by the sheathing 15 .
  • the sheathing 15 can be formed by stranding the core cable 2a with the outer strands 7a in a plastic bath containing molten plastic, preferably thermoplastic, forming the sheathing, such as polypropylene (PP) or polyethylene (PE).
  • molten plastic preferably thermoplastic, forming the sheathing, such as polypropylene (PP) or polyethylene (PE).
  • the core cable 2a has a core strand 3a and a single outer core strand layer 4a.
  • the core strand 3a and the core outer strands 5a have identical cross sections.
  • a laid rope la shown in cross-section in FIG. 2b differs from that shown in FIG. 2a in that outer strands 7a are flattened on a side 17 facing away from the core rope 2a. This is possible, for example, by hammering, with or without prior heating.
  • a laid rope lb shown in cross-section in Fig. 3a differs from those shown in Figs. 1 and 2 in particular in that a core rope 2b and outer strands 7b are incorporated into a single polypropylene matrix 18 acting as a sheath in such a way that both a core strand 3b and Core outer strands 5b and the core rope 2b facing te halves 16b of the outer strands 7b are embedded in the matrix 18 acting as a sheath.
  • the matrix material of the matrix 18 can be different from the matrix material that the fiber strands 9b, 10b have.
  • the laid rope lb shown in FIG. 3a can be produced by stranding or stranding fiber strands 9b, 10b in a molten polypropylene bath.
  • the laid rope lb is produced by fiber strands 9b, 10b, which in cross-section have an annular outer region, not shown in FIG. 3, and an inner region of a matrix designated 13 in FIG a reinforcement strand are introduced, stranded or stranded.
  • the outer area can be deformed during stranding or stranding of the fiber strands, preferably with heating up to a temperature at which a thermoplastic, a matrix-forming plastic is deformable, such that the outer areas when stranding or stranding of adjacent fiber strands 9b, 10b die forming matrix 18 acting as a sheath.
  • a laid rope lb shown in cross section in FIG. 3b differs from that shown in FIG. 3a in particular in that outer strands 7b are flattened on a side 17b facing away from the core rope 2b, with the flattened areas forming circular arcs.
  • FIGS. 1 to 3 It goes without saying that all possible combinations of features of the features shown in FIGS. 1 to 3 are conceivable.
  • a laid rope shown in FIG. 1a can have outer strands according to FIG. 3b.
  • ropes 1-lb with a single outer strand layer 8-8b are shown in FIGS. 1 to 3, it is conceivable that several outer strand layers are provided. Adjacent outer strand layers can preferably have opposite directions of lay, so that a low-rotation or rotation-free rope is formed.
  • reinforcing fibers are used which are formed from different materials and/or have different cross-sectional sizes. In particular, this is possible when using a mixed yarn, which is unwound from several yarn spools to produce a fiber strand 9-9b, 10-10b. It is also conceivable that each fiber strand 9-9b, 10-10b has more than one reinforcing strand 11, for example two or three, which preferably extend parallel to one another in the longitudinal direction of the cable.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein geschlagenes Seil (1-1b), insbesondere geschlagenes Faserseil (1-1b) oder geschlagenes Hybridseil, das mindestens eine Kernlitze oder ein geschlagenes Kernseil (2-2b) sowie mindestens eine die Kernlitze oder das Kernseil (2-2b) umgebende Außenlitze (7-7b) aufweist, wobei die Kernlitze, das Kernseil (2-2b) und/oder die mindestens eine Außenlitze aus mindestens einem Faserstrang (9-9b, 10-10b) gebildet ist bzw. sind. Zweckmäßigerweise ist der mindestens eine Faserstrang (9-9b, 10-10b) aus einem Verstär- kungsfasern (12) aufweisenden Verbundwerkstoff gebildet, dessen Verstärkungsfasern (12) zu mindestens einem Verstärkungsstrang (11) geschlagen sind. Vorteilhaft wird ein querdruckstabiles geschlagenes Seil geschaffen. Ferner betrifft die Erfindung eine Litze, ein Verfahren zur Herstellung eines Seils sowie einer Litze, eine Vorrichtung zur Herstellung eines Seils und/oder einer Litze, sowie eine Vorrichtung mit einem Trommelantrieb, die ein erfindungsgemäßes Seil aufweist.

Description

„Seil, Litze, Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Seils und einer Litze“
Die Erfindung betrifft ein geschlagenes Seil, insbesondere ein geschlagenes Faserseil oder geschlagenes Hybridseil, das mindestens eine Kernlitze oder ein geschlagenes Kernseil sowie mindestens eine die Kernlitze umgebende Außenlitze aufweist, wobei die Kernlitze, das Kernseil und/oder die mindestens eine Außenlitze aus mindestens einem Faserstrang gebildet ist bzw. sind. Ferner betrifft die Erfindung eine Litze, insbesondere eine Faserseillitze oder Hybridseillitze, ein Verfahren zur Herstellung eines geschlagenen Seils, insbesondere eines geschlagenen Faser- oder Hybridseils, sowie einer Litze, insbesondere einer Faserseillitze oder Hybridseillitze, eine Vorrichtung zur Herstellung eines geschlagenen Seils und/ oder einer Litze, sowie eine Vorrichtung mit einem Trommelantrieb, die ein erfindungsgemäßes geschlagenes Seil aufweist.
Aus dem Stand der Technik sind vorbezeichnete Erzeugnisse, Vorrichtungen sowie Verfahren bekannt. Zur Herstellung von geschlagenen Drahtseilen werden mehrere Drähte helixförmig zu Litzen verwunden (= geschlagen). Dieser Verfahrensschritt wird als Verlitzen bezeichnet. Mehrere Litzen können helixförmig zu einem Kernseil verwunden werden. Das Kernseil wird mit mehreren Außenlitzen zu dem Drahtseil verwunden, wobei die Außenlitzen das Kernseil helixförmig umgeben. Dieser Schritt wird als Verseilung bezeichnet (siehe beispielsweise die deutsche VDI-Richtlinie 2358). Denkbar ist, dass ein Seil anstelle eines Kernseils zumindest eine Kernlitze aufweist.
Eine besonders hohe Zugfestigkeit ist möglich, wobei das Gewicht eines Drahtseils sehr hoch ist.
Im Stand der Technik wird zwischen geschlagenen und geflochtenen Seilen und Litzen unterschieden. Bei einem geschlagenen Seil sind Außenlitzen helixförmig um ein Kernseil oder eine Kernlitze herum gewunden, während ein geflochtenes Seil von gewebeartig miteinander verflochtenen Fasern oder Drähten gebildet ist oder zumindest eine solche Lage aufweist.
Grundbegriffe der Seiltechnik sind aus dem Stand der Technik, insbesondere https://www.ro- petechnology.com/bro_dt/Bro_Grundbegriffe_de.pdf , bekannt. Ferner sind aus dem Stand der Technik Faserseile bekannt, die beispielsweise von Sportkletterern als Sicherungsseile benutzt werden. Solche Seile, die geflochtene Seile sind, sind aus länglichen, textilen Kunststofffasern gebildet, die mit einem die Kunststofffasern umgebenden Mantelgeflecht verflochten sind. Eine für Sportanwendungen ausreichende Festigkeit bei geringem Gewicht ist möglich.
Weiter sind Hybridseile bekannt, bei denen ein Kernseil aus einem umhüllten Kunststoffmo- nofilbündel gebildet ist, welches mit Drahtlitzen verseilt wird. Zwar weist ein solches Seil eine mit einem Drahtseil vergleichbare Festigkeit auf, jedoch kann durch Kontakt der Drahtlitzen zu dem Monofilbündel, beispielsweise bei einer Biegewechselbelastung, eine Beschädigung des Kernseils auftreten.
Aus EP 2 673 415 Bl sind ein Seil sowie ein Herstellungsverfahren für ein Seil bekannt, bei dem Fasern oder Monofilbündel vor einem Verseilpunkt, an dem eine Verseilung der Fasern oder Monofilbündel zu einem Kernseil erfolgt, zuerst mit einem Matrixmaterial belegt und danach beim Verseilen an dem Verseilpunkt zu einem Kernseil in das Matrixmaterial eingebettet werden. Nachteilig bei diesem Verfahren ist insbesondere, dass innere Fasern des Mono- filbündels nicht von Matrixmaterial umgeben sind. Ferner nachteilig sind zwei Verfahrensschritte, eine Belegung sowie eine darauf folgende Einbettung, erforderlich.
Aus JP H01 266231 A sind ein Seil sowie ein Faserstrang aus einem Faserverbundwerkstoff bekannt. Der Faserstrang ist aus einem Mischgarn, welches Karbon- oder Glasfasern sowie Kunststofffasern umfasst, in einem Ziehverfahren hergestellt. Dazu wird das Mischgarn durch innere Düsen einer Matrix hindurchgezogen und ein aus dem Matrixmaterial gebildetes Garn durch äußere Düsen, so dass das Mischgarn in einem sogenannten „guide“ von dem Matrix- materialgarn umgeben ist. Durch Erhitzen verschmelzen die Matrixmaterialgarnfasern miteinander und bilden die Matrix, in die dann Verstärkungsfasern des Mischgarns eingebettet sind und sich unverdrillt in Faserlängsrichtung parallel zueinander erstrecken.
Eine Verlitzung oder Verseilung der Verstärkungsfasern bei der Herstellung des Faserstrangs ist nicht vorgesehen.
Aus JP H01 266231 A ist außerdem ein geschlagenes Seil umfassend einen Kernstrang sowie eine einzige aus mehreren unverlitzten Fasersträngen gebildete Außenlage bekannt.
W02008/129116 Al beschreibt ein geschlagenes Aufzugseil umfassend ein Kernseil, um das herum zur Bildung des Aufzugseils mehrere Außenlagen geschlagen sind. Einzelne Faser- stränge sind aus einem Faserverbundwerkstoff mit parallelen Verstärkungsfasern gebildet.
Jede Außenlage ist aus mehreren einzelnen, unverlitzen Fasersträngen gebildet.
Aus JP H09 21082 A sind Faserstränge sowie ein geschlagenes Seil bekannt. Mehrere parallele Verstärkungsfasergarne werden durch ein einen thermoplastischen Kunststoff aufweisendes Imprägnierbad sowie eine Matrix hindurchgezogen und danach zu einem Faserstrang verzwirnt. Mehrere Faserstränge werden zu einem geschlagenen Faserseil verwunden, das ein einsträngiges Kernseil sowie eine Außenlage mit sechs einzelnen, unverlitz- ten Fasersträngen aufweist.
Ein weiteres geschlagenes Seil, bei dem ein Kernseil von einer Außenlitzenlage umgeben ist, ist aus EP 3006 611 Al bekannt. In eine Matrix eingebettete Verstärkungsfasern verlaufen parallel zueinander, sind also nicht geschlagen oder verzwirnt.
Aus EP 0 252 830 Al ist ein Leitungskabel für eine Kransteuerleitung bekannt, jedoch kein geschlagenes Seil.
Während Drahtseile eine hohe Bruchfestigkeit bei gleichzeitig hohem Gewicht aufweisen, sind insbesondere Hybridseile zwar leichter, jedoch bei einer Mehrlagenwicklung, beispielsweise auf eine Seiltrommel, weniger biegewechselfest sowie weniger querdruckstabil.
Insbesondere bei solchen Seilen, die bei Benutzung häufig umgelenkt werden, ist eine besonders gute Biegewechselfestigkeit sowie Querdruckfestigkeit erforderlich, beispielsweise bei sogenannten laufenden Seilen, die für einen Trommelantrieb eines Turmdrehkrans benutzt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein geschlagenes Seil sowie eine Litze der eingangs genanten Art auszubilden, das bzw. die besonders lange haltbar und insbesondere biegewechselbeständig und querdruckstabil ist. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein geschlagenes Seil bzw. eine Litze der eingangs genannten Art auszubilden, das bzw. die eine besonders hohe Zugfestigkeit bei geringem Gewicht aufweist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der mindestens eine Faserstrang aus einem Verstärkungsfasern aufweisenden Verbundwerkstoff gebildet ist, dessen Verstärkungsfasern zu mindestens einem Verstärkungsstrang geschlagen sind. Dadurch, dass der mindestens eine Faserstrang aus einem Verbundwerkstoff gebildet ist, bei dem geschlagene Verstärkungsfasern in eine Matrix eingebettet sind, können vorteilhaft bisher für hochfeste Seile nicht nutzbare, insbesondere nichtmetallische Fasern wie beispielsweise Kohlenstofffasern benutzt werden.
Zu einem Verstärkungsstrang geschlagene Verstärkungsfasern sind in der Art einer Litze oder eines geschlagenen Seils ausgebildet und vorzugsweise durch aus der Drahtseiltechnik bekannte Verlitz- oder Verseilmaschinen herstellbar.
In dem Verstärkungsstrang können in radialer Richtung benachbarte Lagen mehrerer Verstärkungsfaserlagen eine entgegengesetzte Schlagrichtung aufweisen. Vorteilhaft wird ein drehungsarmer Verstärkungsstrang ausgebildet.
Insgesamt wird bereits ein biegewechselfester und besonders querdruckstabiler Faserstrang geschaffen, der die Grundlage für die Herstellung von geschlagenen Kernseilen oder Litzen bildet, aus denen wiederum geschlagene Seile herstellbar sind. Insgesamt wird ein Seil bzw. eine Litze geschaffen, dessen bzw. deren einzelne Bestandteile, das heißt die Faserstränge, für sich genommen bereits sehr biegewechselfest und besonders querdruckstabil sind.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung können Verstärkungsfasern als Garn, als einzelne Filamente, als Zwirn oder Bündel mehrerer im Wesentlichen paralleler Filamente vorliegen.
Denkbar ist, dass die Verstärkungsfasern voneinander verschiedene Querschnitte aufweisen.
Der mindestens eine Faserstrang kann einen runden oder mehreckigen, beispielsweise trapezförmigen, Querschnitt aufweisen.
Ein Faserstrang, der mit anderen Fasersträngen und/oder Metalldrähten zu einer Litze, beispielsweise einer Kern- oder Außenlitze verlitzt ist oder werden kann, weist insbesondere einen Durchmesser von 0,5 bis 2 mm auf, vorzugsweise zwischen 1 und 1,5 mm.
Ein Faserstrang, der mit anderen Fasersträngen und/oder Metalldrähten zu einem Kernseil verseilt ist oder werden kann, weist insbesondere einen Durchmesser von 0,5 bis 2 mm auf, vorzugsweise zwischen 1 und 1,5 mm. Denkbar ist, dass die mindestens eine Außenlitze, das Kernseil oder die mindestens eine Kernlitze einen Durchmesser bis zu 100 mm, insbesondere zwischen 15 und 60 mm, vorzugsweise zwischen 20 und 40 mm, aufweist.
Obwohl denkbar ist, dass der mindestens eine Verstärkungsstrang aus metallischen Verstärkungsfasern oder metallischen und nichtmetallischen Verstärkungsfasern gebildet ist, ist der mindestens eine Verstärkungsstrang zweckmäßigerweise aus nichtmetallischen Verstärkungsfasern gebildet und ist vorzugsweise durch eine Vorrichtung zur Herstellung von Drahtseilen oder Drahtlitzen hergestellt.
Geeignete Verstärkungsfasern können beispielsweise als Glasfasern, Mineralfasern, Aramid- fasern, Textilfasern oder Kohlenstofffasern ausgebildet sein oder eine Kombination hochfester metallischer oder nichtmetallischer Filamente aufweisen. Denkbar ist, dass Verstärkungsfasern des mindestens einen Verstärkungsstrangs aus verschiedenen Materialien gebildet sind. Beispielsweise kann ein Teil der Verstärkungsfasern aus Kohlenstoff gebildet sein, während ein anderer Teil aus Aramid gebildet ist.
Durch die Verwendung einer bestehenden Vorrichtung zur Herstellung von Drahtseilen oder Drahtlitzen kann auf bestehende, aus der Drahtseiltechnik bekannte Maschinen zurückgegriffen werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der mindestens eine Verstärkungsstrang aus einem Mischgarn gebildet, das Verstärkungsfaserfilamente sowie Filamente eines Materials aufweist, aus dem eine Matrix, in die der mindestens eine Verstärkungsstrang zur Bildung des Faserstrangs eingebettet ist, gebildet ist.
Als Matrix ist jedes Polymer geeignet, vorzugsweise werden thermoplastische Kunststoffe wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyamid (PA), Polycarbonat (PC) oder Polyetheretherketon (PEEK) verwendet.
Ein Mischgarn ist ein Garn, dessen Filamente aus Verstärkungsfaserfilamenten sowie insbesondere thermoplastischen Kunststofffilamenten gebildet sind. Bei Verwendung eines Mischgarns ist zur Ausbildung einer Kunststoffmatrix, in die der Verstärkungsstrang eingebettet ist, keine Imprägnierung erforderlich, sondern eine sogenannte Pultrusion unter Erwärmung ausreichend. Vorteilhaft kann eine besonders dichte und homogene Matrix ausgebildet werden, Lufteinschlüsse werden vorteilhaft vermieden.
Zweckmäßigerweise ist der mindestens eine Verstärkungsstrang als Verstärkungslitze oder Verstärkungsseil ausgebildet. Vorteilhaft sind bestehende, aus der Drahtseiltechnik bekannte Verseil- oder Verlitzmaschinen zur Herstellung des Verstärkungsstrangs nutzbar. Sowohl das Verstärkungsseil als auch die Verstärkungslitze können mehrlagig ausgebildet sein und Querschnittsgeometrien aufweisen, die von Drahtseilen bekannt sind.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung beträgt ein Anteil des mindestens einen Verstärkungsstrangs in dem mindestens einen Faserstrang zumindest 40 Vol. -%, insbesondere zwischen 45 Vol-% und 90 VoL-%, vorzugsweise zwischen 50 und 75 VoL-%. Je höher ein Anteil des Verstärkungsstrangs, desto höher ist die Zugfestigkeit des Faserstrangs und damit des geschlagenen Seils bzw. der Litze. Vorteilhaft kann eine Festigkeit für verschiedene Anwendungsfälle maßgeschneidert werden.
Zweckmäßigerweise sind die mindestens eine Kernlitze oder das geschlagene Kernseil und die mindestens eine die mindestens eine Kernlitze oder das Kernseil umgebende Außenlitze relativ zueinander bewegbar, vorzugsweise in Seillängsrichtung.
Insbesondere bei Belastung, beispielsweise bei Benutzung des Seils als Lastseil eines Turmdrehkrans, ist eine relative Bewegbarkeit erforderlich, um eine besonders gute mechanische Festigkeit zu erreichen. Benachbarte Außenlitzen und/oder die mindestens eine Kernlitze oder das geschlagene Kernseil unmittelbar umgebende Außenlitzen können unter Bildung einer Trennebene aneinander anliegen. Vorteilhaft wird ein besonders biegefestes, biegewechselbeständiges sowie querdruckstabiles geschlagenes Seil bzw. eine solche Litze geschaffen.
Vorzugweise wird ein erfindungsgemäßes Seil als laufendes Seil einer Vorrichtung mit Trommelantrieb verwendet, insbesondere bei einem Kran mit Trommelantrieb.
Denkbar ist, dass jeder Faserstrang mit einer Schicht belegt ist, die einen Reibbeiwert aufweist, der insbesondere kleiner als 0,2, vorzugsweise kleiner als 0,14 ist.
Obwohl denkbar, dass eine die mindestens eine Kernlitze oder das geschlagene Kernseil zumindest teilweise umgebende Ummantelung als Außenbereich der Matrix des Verbundwerkstoffs des mindestens einen Faserstrangs ausgebildet ist, ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die mindestens eine Kernlitze oder das geschlagene Kernseil zumindest teilweise von einer Ummantelung umgeben, wobei die Ummantelung insbesondere aus einem anderen Material gebildet ist als eine Matrix des mindestens einen Faserstrangs, in die der mindestens eine Verstärkungsstrang eingebettet ist. Denkbar ist, dass die Ummantelung aus dem gleichen Material wie die Matrix des die mindestens eine Kernlitze oder das Kernseil bildenden mindestens einen Faserstrangs gebildet ist.
Denkbar ist außerdem, dass Faserstränge, die zu einer Litze verlitzt oder zu einem geschlagenen Kernseil oder geschlagenen Seil verseilt werden können, eine Matrix aufweisen, die im Querschnitt einen beispielsweise ringförmigen äußeren Bereich sowie einen inneren Bereich umfasst, wobei nur in den inneren Bereich der Matrix der mindestens eine Verstärkungsstrang eingebracht ist. Der äußere Bereich kann beim Verlitzen oder Verseilen mehrerer Faserstränge, vorzugsweise unter Erwärmung der Faserstränge bis zu einer Temperatur, bei der ein thermoplastischer, die Matrix bildender Kunststoff verformbar ist, derart verformt werden, dass äußere Bereiche benachbarter Faserstränge bei der Verlitzung oder Verseilung eine einstückige Ummantelung ausbilden, die aus dem gleichen Material gebildet ist wie die Matrix. Vorteilhaft wird die mindestens eine Kernlitze oder das Kernseil vor Abrasion durch Außenlitzen oder Witterungseinflüssen geschützt.
Denkbar ist, dass die Ummantelung aus einem Material gebildet ist, welches einen Reibbeiwert von < 0,15 aufweist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Seil als drehungsarmes oder drehungsfreies Seil ausgebildet. Vorteilhaft wird ein besonders lange haltbares Seil geschaffen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das geschlagene Seil mehrere die Kernlitze oder das Kernseil umgebende Außenlitzen auf, wobei die Kernlitze, das geschlagene Kernseil und die Außenlitzen aus mehreren Fasersträngen gebildet sind und jeder Faserstrang aus mindestens einen Verstärkungsstrang aufweisenden Verbundwerkstoff gebildet ist. Vorteilhaft wird eine besonders gute Biegewechselfestigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht und hervorragender Querdruckstabilität erreicht.
Zweckmäßigerweise weist das geschlagene Seil mehrere die Kernlitze oder das geschlagene Kernseil umgebende Außenlitzen auf, wobei die Kernlitze, das geschlagene Kernseil und die Außenlitzen aus mehreren Fasersträngen gebildet sind und jeder Faserstrang aus einem mindestens einen Verstärkungsstrang aufweisenden Verbundwerkstoff gebildet ist, wobei die Faserstränge der Kernlitze, des geschlagenen Kernseils oder der Außenlitzen voneinander verschiedene Formen und/oder Größen aufweisen. Vorteilhaft können mechanische Eigenschaften wie eine Biegewechselfestigkeit, eine Querdruckstabilität oder eine Zugfestigkeit für bestimmte kundenspezifische Fälle maßgeschneidert werden. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines geschlagenen Seils, insbesondere eines geschlagenen Faser- oder Hybridseils, das mindestens eine Kernlitze oder ein geschlagenes Kernseil sowie mindestens eine die Kernlitze oder das Kernseil umgebende Außenlitze aufweist, wobei die Kernlitze, das Kernseil und/oder die mindestens eine Außenlitze aus mindestens einem Faserstrang gebildet wird bzw. werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der mindestens eine Faserstrang aus einem Verstärkungsfasern aufweisenden Verbundwerkstoff gebildet wird, wobei die Verstärkungsfasern zu mindestens einem Verstärkungsstrang geschlagen werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens werden mehrere Stränge eines Mischgarns, das Verstärkungsfaserfilamente sowie aus einem vorzugsweise thermoplastischen Kunststoff gebildete Filamente aufweist, geschlagen und unter Erwärmung zur Bildung des Faserstrangs pultrudiert.
Durch die Pultrusion wird bei der Herstellung der Faserstränge vorteilhaft sichergestellt, dass keine Fehlstellen auftreten, beispielsweise Lufteinschlüsse. Weiter vorteilhaft ist keine Belegung des Garns vor einer Verlitzung oder Verseilung erforderlich, da das Matrixmaterial als Filamente des Mischgarns mitgeschlagen wird und bei der Pultrusion die Matrix ausgebildet wird.
Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, durch die zur Drahtseilherstellung bekannte und bereits benutzte Verlitz- oder Verseilmaschinen weiterhin und vor allem zur Herstellung von überwiegend nichtmetallischen geschlagenen Seilen oder Litzen nutzbar sind.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Vorrichtung eine Pultrusionsein- richtung umfasst, die einer ersten Verlitz- und/oder Verseileinrichtung vorgeschaltet und einer weiteren Verlitz- oder Verseileinrichtung nachgeschaltet ist.
Die Verstärkungsfasern können von mehreren Spulen abgespult und zur Bildung des Verstärkungsstrangs mit einer ersten, bestehenden Verlitz- oder Verseilmaschinen geschlagen werden. Vorzugsweise wird ein Mischgarn verwendet, das heißt ein Garn, dessen Filamente aus Verstärkungsfaserfilamente sowie insbesondere thermoplastischen Kunststofffilamenten gebildet sind. Nach dem Schlagen der Verstärkungs- und Kunststofffilamente erfolgt eine Pultrusion, das heißt ein Ziehen unter Erwärmung, wodurch die Kunststofffilamente eine homogene Matrix, in die die geschlagenen Verstärkungsfasern eingebettet sind, ausbilden. Derart hergestellte Faserstränge, die vorzugsweise einen runden Querschnitt aufweisen, können mit einer der Pultrusionseinrichtung nachgeschalteten bestehenden Verseil- oder Verlitzmaschine zu einer Litze, einem Seil oder einem Kernseil geschlagen werden.
Weiter vorteilhaft muss eine bestehende, zur Drahtseilherstellung verwendbare Vorrichtung lediglich um eine Pultrusionseinrichtung ergänzt werden, um ein erfindungsgemäßes geschlagenes Seil oder eine erfindungsgemäße Litze herstellen zu können. Die Anschaffung weiterer oder spezieller Maschinen entfällt.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren auszubilden, mit dem die Ablegereife eines erfindungsgemäßen geschlagenen Seils zuverlässig bestimmbar ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass anhand einer Anzahl an beschädigten oder gerissenen Fasersträngen von Außenlitzen ermittelt wird, ob das geschlagene Seil ablegereif ist.
Vorteilhaft kann auf von Drahtseilen bekannte sowie genormte Methoden zur Bestimmung der Ablegereife zurückgegriffen werden.
In einem ersten Verfahrensschritt kann das geschlagene Seil beispielsweise über seine gesamte Länge auf Riss- oder Beschädigungsstellen untersucht werden. Derjenige Bereich, in dem die meisten beschädigten oder gebrochenen Faserstränge festgestellt werden, bildet eine sogenannte Bezugslänge, das heißt einen Seilabschnitt, der zur Ermittlung der Ablegereife herangezogen wird. Die Bezugslänge ist vorzugsweise ein ganzzahliges Vielfaches des Seildurchmessers, beispielsweise das Dreißigfache. Anhand der Bezugslänge wird ermittelt, ob eine Anzahl beschädigter oder gerissener Faserstränge oberhalb oder unterhalb eines Grenzwerts für die zu untersuchende Seilart liegt. Technisch anerkannte Grenzwerte für verschiedene Seilarten sind beispielsweise aus der deutschen VDI-Richtlinie 2358 bekannt.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die mindestens eine Kernlitze oder das Kernseil von mindestens einer Außenlitzenlage, die mehrere Außenlitzen aufweist, umgeben, wobei vorzugsweise ein Matrixmaterial einer Matrix der Kernlitze oder des Kernseils gegen ein Matrix- material der Außenlitzen anliegt. Ein direkter Kontakt von Verstärkungsfasern eines Faserstrangs mit denjenigen eines benachbarten Faserstrangs wird vorteilhaft verhindert. Dadurch, dass die Kernlitze oder das Kernseil lediglich an die Außenlitzen anliegt, besteht keine stoffschlüssige Verbindung.
Denkbar ist, dass eine Kernlitze, eine Kernseil oder eine Außenlitze aus bis zu fünfzig Fasersträngen gebildet ist und bis zu zehn Außenlitzenlagen, die die Kernlitze umgeben, vorgese- hen sind. Umgeben bedeutet insbesondere, dass die Außenlitzen durch aus der Drahteilherstellung bekannte Herstellungstechniken mit der mindestens einen Kernlitze oder dem Kernseil verseilt (= geschlagen) werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beigefügten, sich auf die Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen, näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 mehrere Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Seils sowie eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Litze,
Fig. 2 mehrere Ausführungsformen eines weiteren erfindungsgemäßen Seils,
Fig. 3 mehrere Ausführungsformen eines dritten erfindungsgemäßen Seils.
Ein in Fig. la im Querschnitt schematisch gezeigtes geschlagenes Seil 1 umfasst ein geschlagenes Kernseil 2, das eine Kernlitze 3 sowie eine äußere Kernlitzenlage 4 aufweist. Kernaußenlitzen 5, 6 der äußeren Kernlitzenlage 4 weisen unterschiedliche, insbesondere voneinander verschiedene Querschnittsgrößen und - formen auf.
Das Kernseil 2 ist mit insgesamt acht Außenlitzen 7, die eine einzige Außenlitzenlage 8 bilden, zur Bildung des Seils 1 verseilt. Ein in Fig. la gezeigtes Seil 1 ist drehungsarm.
Zur Bildung einer in Fig. lb im Detail schematisch gezeigten runden Außenlitze 7 eines Seils 1 gemäß Fig. la wurden einundreißig Faserstränge 9, 10 verlitzt, wobei zwölf Faserstränge 9 im Querschnitt gleich groß sind und größer als die weiteren neunzehn Faserstränge 10, die im Querschnitt inetwa gleich groß sind.
Die Faserstränge 10 sind innere Faserstränge eines Kernseils 2 oder einer Litze 5, 6, 7, die Faserstränge 9 sind äußere Faserstränge eines Kernseils 2 oder einer Litze 5, 6, 7.
Jeder Faserstrang 9, 10 umfasst einen sich in einer Faserstranglängsrichtung erstreckenden Verstärkungsstrang 11, der mehrere zu einer Verstärkungslitze geschlagene, aus Kohlenstoff gebildete Verstärkungsfasern 12 aufweist, die in eine Polypropylenmatrix 13 eingebettet sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in Fig. lb nicht bei allen Fasersträngen 9, 10 Verstärkungsstränge 11 sowie Verstärkungsfasern 12 gezeigt.
Obwohl sämtliche Litzen eines in Fig. la gezeigten Seils 1 aus Fasersträngen 9, 10 mit ausschließlich nichtmetallischen Verstärkungsfasern 12 gebildet sind, ist denkbar, dass einzelne Verstärkungsfasern 12 aus einem Metall draht gebildet sind. Eine einen solchen Faserstrang aufweisende Litze ist eine sogenannte Hybridlitze, ein einen solchen Faserstrang aufweisendes Seil ein sogenanntes Hybridseil.
Vorteilhaft können zur Herstellung des erfindungsgemäßen geschlagenen Seils 1 vorhandene, ursprünglich für die Drahtseilherstellung vorgesehene Verseil- bzw. Verlitzmaschinen verwendet werden und gleichzeitig ein besonders leichtes sowie biegewechselbeständiges und besonders querdruckstabiles geschlagenes Seil geschaffen werden.
Die Faserstränge 9, 10 sind mittels Pultrusion herstellbar, indem ein ein Verstärkungsfasern 12 aufweisendes Mischgarn, das beispielsweise aus Polypropylen sowie aus Kohlenstoff gebildete Filamente aufweist, von mehreren Garnspulen abgewickelt und in einer ersten Verlitz- oder Verseilmaschine geschlagen wird. Beim Pultrudieren, d.h. unter Zugspannung, in einer Pultrusionseinrichtung, die der ersten Verlitz- oder Verseilmaschine vor und einer zweiten Verlitz- oder Verseilmaschine nachgeschaltet ist, erweichen die Polypropylenfilamente unter Erwärmung und bilden eine homogene Matrix 13 aus, in die die zu einem Verstärkungsstrang 11 geschlagenen Verstärkungsfasern 12 eingebettet sind.
Nach Abkühlung und Verfestigung der Matrix 13 können die Faserstränge 9, 10 mit der zweiten Verlitz- oder Verseilmaschine, die der Pultrusionseinrichtung nachgeschaltet ist, weiterverarbeitet werden.
Ein Aufspulen auf Lagerspulen vor einer weiteren Verarbeitung ist denkbar.
Dadurch, dass durch Erwärmung des Faserstrangs 9, 10 eine Matrix 13 bildendes Polypropylen verformbar ist und sich durch Abkühlung erneut verfestigt, ist eine Änderung der Querschnittsform oder -große durch Aufbringung von Verformungskräften denkbar. Dazu kann eine Heizeinrichtung vorgesehen sein, die vor oder an einem Verlitz- oder Verseilpunkt einer entsprechenden Verlitz- oder Verseilvorrichtung angeordnet ist.
Denkbar ist, dass einzelne Faserstränge 9, 10 derart verformt werden, dass ein trapezförmiger oder mehreckiger Querschnitt wie beispielsweise in Fig. la gezeigt ausgebildet wird.
Denkbar ist außerdem, dass eine Querschnittsform oder -große von einzelnen Fasersträngen vor einer Verlitzung oder Verseilung oder von hergestellten Seilen verändert wird.
Ein in Fig. lc im Querschnitt schematisch gezeigtes geschlagenes Seil 1 unterscheidet sich von demjenigen in Fig. la gezeigten dadurch, dass ein geschlagenes Kernseil 2 eine Kernlit- ze 3 sowie zwei äußere Kernlitzenlagen 4, 14 aufweist, von denen die äußerste Kernlitzenlage 14 Kernaußenlitzen 5, 6 aufweist, die voneinander verschiedene Durchmesser aufweisen.
Ferner ist die Kernlitze 3 aus sieben Fasersträngen 9, 10 mit rundem Querschnitt gebildet, während Außenlitzen 7 mit rundem Querschnitt aus sieben Fasersträngen 9,10 mit mehreckigem Querschnitt gebildet sind.
Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, wo gleiche oder gleichwirkende Teile mit derselben Bezugszahl wie in Fig. 1 bezeichnet sind und der betreffenden Bezugszahl jeweils der Buchstabe a beigefügt ist.
Ein in Fig. 2a im Querschnitt schematisch gezeigtes geschlagenes Seil la unterscheidet sich von denjenigen in Fig. 1 gezeigten dadurch, dass ein Kernseil 2a von einer schraffiert dargestellten Ummantelung 15 umgeben ist, in die dem Kernseil 2a zugewandte Hälften 16 von Außenlitzen 7a eingebettet sind. Durch die Ummantelung 15 werden Kernaußenlitzen 5a vor Beschädigungen geschützt.
Die Ummantelung 15 kann ausgebildet werden, indem die Verseilung des Kernseils 2a mit den Außenlitzen 7a in einem Kunststoffbad erfolgt, das schmelzflüssigen, die Ummantelung bildenden, vorzugsweise thermoplastischen Kunststoff wie Polypropylen (PP) oder Polyeth- lyen (PE) aufweist.
Außerdem weist das Kernseil 2a eine Kernlitze 3a sowie eine einzige äußere Kernlitzenlage 4a auf. Die Kernlitze 3a und die Kernaußenlitzen 5a weisen identische Querschnitte auf.
Ein in Fig. 2b im Querschnitt gezeigtes geschlagenes Seil la unterscheidet sich von demjenigen in Fig. 2a gezeigten dadurch, dass Außenlitzen 7a auf einer dem Kernseil 2a abgewandten Seite 17 abgeflacht sind. Dies ist beispielsweise durch Hämmern, mit oder ohne vorherige Erwärmung möglich.
Es wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen, wo gleiche oder gleichwirkende Teile mit derselben Bezugszahl wie in Fig. 1 und 2 bezeichnet sind und der betreffenden Bezugszahl jeweils der Buchstabe b beigefügt ist.
Ein in Fig. 3a im Querschnitt gezeigtes geschlagenes Seil lb unterscheidet sich von denjenigen in Fig. 1 und 2 gezeigten insbesondere dadurch, dass ein Kernseil 2b sowie Außenlitzen 7b in eine einzige als Ummantelung wirkende Polypropylenmatrix 18 derart eingebracht sind, dass sowohl eine Kernlitze 3b und Kernaußenlitzen 5b als auch dem Kernseil 2b zugewand- te Hälften 16b der Außenlitzen 7b in die als Ummantelung wirkende Matrix 18 eingebettet sind. Das Matrixmaterial der Matrix 18 kann ein anderes sein als das Matrixmaterial, das die Faserstränge 9b, 10b aufweisen.
Das in Fig. 3a gezeigte geschlagene Seil lb ist herstellbar, indem Faserstränge 9b, 10b in einem schmelzflüssigen Polypropylenbad verlitzt oder verseilt werden.
Denkbar ist, dass das geschlagene Seil lb hergestellt wird, indem Faserstränge 9b, 10b, die im Querschnitt einen in Fig. 3 nicht gezeigten ringförmigen äußeren sowie einen inneren Bereich einer in Fig. lb mit 13 bezeichneten Matrix aufweisen, wobei nur in den inneren Bereich ein Verstärkungsstrang eingebracht sind, verseilt oder verlitzt werden. Der äußere Bereich kann beim Verlitzen oder Verseilen der Faserstränge, vorzugsweise unter Erwärmung bis zu einer Temperatur, bei der ein thermoplastischer, eine Matrix bildender Kunststoff verformbar ist, derart verformt werden, dass die äußeren Bereiche bei der Verlitzung oder Verseilung benachbarter Faserstränge 9b, 10b die als Ummantelung wirkende Matrix 18 ausbilden.
Ein in Fig. 3b im Querschnitt gezeigtes geschlagenes Seil lb unterscheidet sich von demjenigen in Fig. 3a gezeigten insbesondere dadurch, dass Außenlitzen 7b auf einer dem Kernseil 2b abgewandten Seite 17b abgeflacht sind, wobei die abgeflachten Bereiche Kreisbögen bilden.
Es versteht sich, dass sämtliche mögliche Kombinationen von Merkmalen der in Fig. 1 bis 3 gezeigten Merkmale denkbar sind. Beispielsweise kann ein in Fig. la gezeigtes geschlagenes Seil Außenlitzen gemäß Fig. 3b aufweisen.
Obwohl in Fig. 1 bis 3 Seile 1-lb mit einer einzigen Außenlitzenlage 8-8b gezeigt sind, ist denkbar, dass mehrere Außenlitzenlagen vorgesehen sind. Vorzugsweise können benachbarte Außenlitzenlagen entgegengesetzte Schlagrichtungen aufweisen, so dass ein drehungsarmes bzw. drehungsfreies Seil ausgebildet wird.
Denkbar ist außerdem, dass Verstärkungsfasern verwendet werden, die aus unterschiedlichen Materialien gebildet sind und/oder unterschiedliche Querschnittsgrößen aufweisen. Insbesondere ist dies bei Verwendung eines Mischgarns, welches zur Herstellung eines Faserstrangs 9-9b, 10-10b von mehreren Garnspulen abgewickelt wird, möglich. Weiter denkbar ist, dass jeder Faserstrang 9-9b, 10-10b mehr als einen Verstärkungsstrang 11 aufweist, beispielsweise zwei oder drei, die sich vorzugsweise parallel zueinander in Seillängsrichtung erstrecken.

Claims

1. Geschlagenes Seil (1-lb), insbesondere geschlagenes Faserseil (1-lb) oder geschlagenes Hybridseil, das mindestens eine Kernlitze oder ein geschlagenes Kernseil (2-2b) sowie mindestens eine die Kernlitze oder das Kernseil (2-2b) umgebende Außenlitze (7-7b) aufweist, wobei die Kernlitze, das Kernseil (2-2b) und/ oder die mindestens eine Außenlitze aus mindestens einem Faserstrang (9-9b, 10- 10b) gebildet ist bzw. sind, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Faserstrang (9-9b, 10-10b) aus einem Verstärkungsfasern (12) aufweisenden Verbundwerkstoff gebildet ist, dessen Verstärkungsfasern (12) zu mindestens einem Verstärkungsstrang (11) geschlagen sind.
2. Geschlagenes Seil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Verstärkungsstrang (11) aus nichtmetallischen Verstärkungsfasern (12) gebildet und vorzugsweise durch eine Vorrichtung zur Herstellung von Drahtseilen oder Drahtlitzen hergestellt ist.
3. Geschlagenes Seil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Verstärkungsstrang (11) aus einem Mischgarn gebildet ist, das Verstärkungsfaserfilamente sowie Filamente eines Materials aufweist, aus dem eine Matrix (13), in die der mindestens eine Verstärkungsstrang (11) zur Bildung des Faserstrangs (9-9b, 10-10b) eingebettet ist, gebildet ist.
4. Geschlagenes Seil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Verstärkungsstrang (11) als Verstärkungslitze oder Verstärkungsseil ausgebildet ist.
5. Geschlagenes Seil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil des mindestens einen Verstärkungsstrangs (11) in dem mindestens einen Faserstrang (9-9b, 10-10b) zumindest 40 Vol. -% beträgt, insbesondere zwischen 45 und 90 VoL-%, vorzugsweise zwischen 50 und 75 VoL-%.
6. Geschlagenes Seil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kernlitze oder das geschlagene Kernseil (2-2b) und die mindestens eine die Kernlitze oder das Kernseil (2-2b) umgebende Außenlitze (7-7b) relativ zueinander bewegbar sind, vorzugsweise in Seillängsrichtung.
7. Geschlagenes Seil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kernlitze oder das geschlagene Kernseil (2-2b) zumindest teilweise von einer Ummantelung (15; 18) umgeben ist, wobei die Ummantelung (15, 16) insbesondere aus einem anderen Material gebildet ist als eine Matrix (13) des mindestens einen Faserstrangs (9-9b, 10-10b), in die der mindestens eine Verstärkungsstrang (11) eingebettet ist.
8. Geschlagenes Seil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Seil (1-lb) als drehungsarmes oder drehungsfreies Seil ausgebildet ist.
9. Litze (7-7b), insbesondere Faserseillitze (7-7b) oder Hybridseillitze, die aus mindestens einem Faserstrang (9-9b, 10- 10b) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Faserstrang (9-9b, 10-10b) aus einem Verstärkungsfasern (12) aufweisenden Verbundwerkstoff gebildet ist, dessen Verstärkungsfasern (12) zu mindestens einem Verstärkungsstrang (11) geschlagen sind.
10. Verfahren zur Herstellung eines geschlagenen Seils (1-lb), insbesondere eines geschlagenen Faser- oder Hybridseils, das mindestens eine Kernlitze oder ein geschlagenes Kernseil (2-2b) sowie mindestens eine die Kernlitze oder das Kernseil (2-2b) umgebende Außenlitze (7-7b) aufweist, wobei die Kernlitze, das Kernseil (2-2b) und/oder die mindestens eine Außenlitze aus mindestens einem Faserstrang (9-9b, 10-10b) gebildet wird bzw. werden, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Faserstrang (9-9b, 10-10b) aus einem Verstärkungsfasern (11) aufweisenden Verbundwerkstoff gebildet wird, wobei die Verstärkungsfasern (12) zu mindestens einem Verstärkungsstrang (11) geschlagen werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, 17 dass mehrere Stränge eines Mischgarns, das Verstärkungsfaserfilamente sowie aus einem vorzugsweise thermoplastischen Kunststoff gebildete Filamante aufweist, geschlagen und unter Erwärmung zur Bildung des Faserstrangs (9-9b, 10-10b) pultrudiert werden.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Seil (1-lc) derart umgeformt wird, dass die Außenlitzen und/oder äußere Faserstränge (10- 10b) einen gleichen oder einen anderen Querschnitt aufweisen als die mindestens eine Kernlitze, das Kernseil (2-2b) oder innere Faserstränge (9-9b).
14. Verfahren zur Herstellung einer Litze (7-7b), insbesondere einer Faserseillitze oder Hybridseillitze, die aus mindestens einem Faserstrang gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Faserstrang (9-9b, 10-10b) aus einem Verstärkungsfasern (11) aufweisenden Verbundwerkstoff gebildet wird, wobei mehrere Stränge eines Mischgarns, das Verstärkungsfaserfilamente sowie aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildete Filamente aufweist, geschlagen und unter Erwärmung zur Bildung des Faserstrangs (9-9b, 10-10b) pultrudiert werden.
15. Vorrichtung zur Herstellung eines geschlagenen Seils (1-lb) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder einer Litze (7-7b) nach Anspruch 9, die zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 10 bis 13 und/oder einem Verfahren nach Anspruch 14 eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Pultrusionseinrichtung umfasst, die einer ersten Verlitz- und/oder Verseileinrichtung vorgeschaltet und einer weiteren Verlitz- oder Verseileinrichtung nachgeschaltet ist.
16. Vorrichtung mit einem Trommelantrieb, insbesondere Kran mit einem Trommelantrieb, die ein geschlagenes Seil (1-lb) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist, wobei das geschlagene Seil (1-lb) als laufendes Seil ausgebildet ist.
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