ES2629157T3 - Cadena resistente - Google Patents

Abstract

Una cadena resistente que contiene eslabones de cadena, que comprenden hilos poliméricos sintéticos, en la que cuando dicha cadena se mantiene al menos tersa sobre una superficie esencialmente plana, cada eslabón de la cadena tiene una protección ortográfica sobre dicha superficie de la cadena, teniendo dicha protección un área de huella (A), en la que las áreas de huella designadas como A1 y A2 de uno de cada dos eslabones adyacentes están en una relación:**Fórmula** en la que A1 es la menor de dichas dos áreas y en la que la proyección se realiza de tal forma que se incrementa al máximo la relación de las áreas de huella A2 a A1 y caracterizada por que la cadena comprende una estructura de capas, en la que una pluralidad de capas que contienen una tela no tejida son apiladas y en la que a la izquierda se forman en una estructura de capas cortando agujeros a lo largo de la estructura, teniendo la tela una forma de una tira.

Description

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DESCRIPCION

Cadena resistente

La invencion se refiere a una cadena resistente que contiene eslabones de cadena que comprenden hilos polimericos sinteticos, siendo adecuada dicha cadena para izar, fijar, amarrar, transportar, suspender, elevar, asegurar, retener juntos objetos pesados y/o para transmitir grandes cantidades de potencia mecanica. La invencion se refiere, ademas, a un proceso para su fabricacion y a varios usos de dicha cadena en varias aplicaciones.

Se conocen en la tecnica hilos polimericos sinteticos, como se describen, por ejemplo en WO 2008/089798 A1. Allf se presentan cadenas resistentes que comprenden fibras de polietileno de peso molecular ultra-alto (UHMWPE) para cadenas que son adecuadas para anclar o amarrar barcos, para retener cargas en el transporte por carretera, tren, mar y aire o para transportar, izar, suspender o elevar aplicaciones. Las cadenas conocidas muestran alta resistencia y durabilidad cuando se comparan con otras cadenas en la tecnica relevante.

Otro ejemplo de una cadena que comprende hilos polimericos sinteticos se conoce a partir de US 4779411, que describe una cadena fabricada de hilos de multifilamentos de poliamida aromatica (aramida).

Otro ejemplo se muestran en WO2009/115249 y US2002/0105199.

Las descripciones anteriores de cadenas conocidas representan mejorar en el estado de la tecnica, pero existe una necesidad de mejorar todavfa mas dichas cadenas. En particular, se ha observado que las cadenas conocidas no menos efectivas cuando se utilizan para sujetar, estabilizar y retener cargas, por ejemplo sobre una plataforma de carga y, en particular, cargas que tienen una forma irregular. Ademas, se ha encontrado que en las cadenas conocidas solamente parte de los hilos de multifilamentos contribuye efectivamente a transmitir fuerzas desde un eslabon a otro, lo que puede resultar en una cadena que tiene eficiencia reducida. Ademas, las estructuras tejidas descritas en la tecnica anterior muestran localizaciones con puntos de presion donde bajo carga, por ejemplo, en contacto con una carga, se incrementa al maximo el dano de presion a la carga. Ademas, el tiempo para fabricar las cadenas conocidas es bastante largo, ya que debe producirse individualmente cada eslabon que la forma.

Por lo tanto, un objeto de la invencion es proporcionar una cadena que asegura mas efectivamente la carga y la retiene, por ejemplo, sobre una plataforma de carga y/o que requiere menos tiempo de fabricacion y que tiene con preferencia una eficiencia al menos igual que las cadenas conocidas.

Por lo tanto, la invencion proporciona una cadena resistente que contiene eslabones de cadena que comprenden hilos polimericos sinteticos, en la que cuando dicha cadena se mantiene al menos tersa sobre una superficie esencialmente plana, cada eslabon de la cadena tiene una proyeccion ortografica sobre dicha superficie plana, y dicha proyeccion tiene un area de huella (A), en la que las areas de huella designadas como Ai y A2 de uno de cada dos eslabones adyacentes estan en una relacion:

80%A2<A1 <100%A2

en la que A1 es la menor de dichas dos areas y en la que la proyeccion se realiza de tal forma que se incrementa al maximo la relacion de las areas de huella A2 a A1.

La cadena resistente de la invencion, referida en adelante como la cadena inventiva, no ha sido fabricada hasta ahora y representa una etapa de avance en el campo de cadenas adecuadas para izar, fijar, amarrar, transportar, suspender, elevar, asegurar, retener juntos objetos pesados y/o para transmitir grandes cantidades de potencia mecanica. Se ha encontrado sorprendentemente que la cadena inventiva se puede fabricar para mostrar alta resistencia mecanica y/o buena integridad estructural, al mismo tiempo que es de peso ligero.

Lo que es mas importante, la cadena inventiva retiene la carga de una manera eficiente y permite que los hilos que la forman contribuyan efectivamente a compartir las cargas que actuan sobre dicha cadena. La cadena inventiva puede presentar tambien, en particular, la capacidad de resistir impulsos bruscos de cargas dinamicas sin experimentar un fallo estructural, y en particular puede mostrar esa capacidad durante un periodo prolongado de tiempo y en una variedad de entornos operativos tfpicamente severos.

En una forma de realizacion preferida, la cadena inventiva contiene hilos que forman una estructura de red continua tridimensional (3D), siendo referida dicha cadena en adelante como una cadena 3D. Por hilos que forman una red 3D continua se entienden aqrn hilos que pasan continuamente entre dos eslabones adyacentes, es decir, sin interrupcion y se disponen para formar una red 3D en cada eslabon. Se obtiene tfpicamente una estructura de red 3D consolidando y uniendo al menos tres conjuntos de hilos, formando un conjunto de dichos hilos una estructura de urdimbre de capas multiples, y los otros dos conjuntos de dichos hilos estan posicionados horizontal y verticalmente con respecto a la estructura de urdimbre, formando de esta manera una estructura de trama; con preferencia, los al menos tres conjuntos de hilos estan ortogonales. Con preferencia, la estructura de red 3D es una estructura tejida

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3D, mas preferentemente una estructura de telar multi-lanzadera tejida 3D, puesto que los eslabones de cadena que la comprenden se aplastan hasta una menor extension bajo cargas grandes, en particular cargas dinamicas, manteniendo su forma original de una manera efectiva. Una estructura de telar multi-lanzadera 3D se entiende aqm una estructura, en la que se realiza la union de los al menos tres conjuntos, con preferencia ortogonales, de hilos sobre un telar multi-lanzadera. Tales maquinas son bien conocidas en el tejido 3D. Una cadena tejida 3D puede permitir tambien una transferencia mas eficiente mas sensible de potencia mecanica a traves de su masa, en particular durante periodos de tiempo prolongados. La estructura 3D se puede seleccionar tambien del grupo que consta de una estructura trenzada-3D, de punto-3D, de puntada-3D y estructura 3D-noobed.

En la forma de realizacion de acuerdo con la reivindicacion 1, la cadena inventiva comprende una estructura de capas, en la que una pluralidad de capas que contienen una tela no tejida son apiladas y con preferencia fijadas entre sf, con preferencia por costura y en las que a la izquierda se forman en una estructura de capas cortando agujeros a lo largo de la estructura de una manera preferida periodica. La cantidad de capas y el tamano de los taladros depende de la resistencia de la cadena, siendo capaz un tecnico en la materia de determinar estos factores por experimentacion de rutina. De acuerdo con la reivindicacion 1, dicha tela tiene la forma de una tira, es decir, un objeto alargado que tiene una longitud mucho mayor que sus dimensiones transversales, por ejemplo, de anchura y espesor. Un ejemplo de tal tira puede ser una cinta con taladros, tal como una cinta transportadora con taladros. Un eslabon de cadena de tal construccion de tira con taladros, por ejemplo una cinta, se considera como una porcion delimitada por una lmea de separacion media virtual entre dos taladros vecinos, a saber, entre los dos bordes laterales vecinos de los taladros, cada uno de los cuales corresponde a un taladro vecino. Un eslabon de cadena en tal construccion tiene un taladro. La forma de realizacion preferida de acuerdo con la presente invencion, donde la cadena tiene una construccion de tira, se ilustra esquematicamente en la figura 1, en la que t es la longitud de un eslabon de cadena y w es la anchura del eslabon de cadena. Tales tiras se pueden fabricar facilmente cosiendo o tricotando un hilo de multifilamentos en cualquier construccion conocida, tal como una construccion de tejido plano y/o tejido de sarga. Las tiras tienen con preferencia una construccion textil de n capas, donde n es al menos 2, mas preferentemente al menos 3 y mas preferencia al menos 4. La anchura de las tiras se puede variar sobre un rango grande, con anchuras de al menos 1 cm, mas preferido al menos 2 cm, y preferido como maximo 30 cm y mas preferido como maximo 15 cm. El espesor de las tiras se selecciona con preferencia de tal manera que la relacion entre la anchura y el espesor es al menos 5:1, mas preferido al menos 10:1, siendo con preferencia la relacion entre la anchura y el espesor como maximo 40:1 e incluso mas preferido como maximo 20:1. Limitando la relacion entre la anchura y el espesor de las tiras, los eslabones de la cadena con mas facilmente accesibles para medios de fijacion, tales como ganchos.

Con preferencia, los eslabones de la cadena de acuerdo con la invencion se fijan en un plano, es decir, que no son moviles en ninguna direccion dentro de dicha cadena.

La cadena inventiva se puede caracterizar por 40%A2 < A1 < 100%A2; con preferencia 50%A2 < A1 < 100%A2; mas preferido 60%A2 < A1 < 100%A2; todavfa mas preferido 70%A2 < A1 < 100%A2. La cadena inventiva se caracteriza por 80%A2 < A1 < 100%A2, mas preferido por 90%A2 < A1 < 100%A2.

Una "cadena resistente" significa aqm una cadena que tiene una resistencia a la rotura de al menos 100 kN. Con preferencia, la resistencia a la rotura de la cadena de la invencion es al menos 500 kN, mas preferido al menos 1000 kN, todavfa mas preferido al menos 10000 kN, incluso todavfa mas preferido al menos 100.000 kN, mas preferido al menos 106 kN.

Por "objetos pesados" se entienden aqm objetos que tienen comunmente un peso significativo, por ejemplo contenedores de flete de transporte, barcos, buques, anclajes, coches, camiones, aviones, trenes, autobuses, amarres.

Dentro del contexto de la invencion, se entiende que un hilo es un cuerpo alargado que comprende una pluralidad de fibras. Por "fibra" se entiende aqm un cuerpo alargado, por ejemplo un cuerpo que tiene una longitud y dimensiones transversales, donde la longitud del cuerpo es mucho mayor que sus dimensiones transversales. El termino "fibra" como se utiliza aqm puede incluir tambien varias formas de realizacion, por ejemplo un filamento, una cinta, una tira, un liston y un hilo. La fibra puede tener tambien secciones transversales regulares o irregulares. La fibra puede tener tambien una longitud continua y/o discontinua. Con preferencia, la fibra tiene una longitud continua, tal como se conoce en la tecnica como un filamento.

Por "proyeccion ortografica" de un objeto, por ejemplo un eslabon de cadena, se entiende aqm la proyeccion de dicho objeto sobre un plano.

Con preferencia, los hilos polimericos sinteticos tienen una resistencia a la traccion de al menos 1 GPa, con preferencia al menos 1,5 GPa, mas preferido al menos 2 GPa, incluso mas preferido al menos 3 GPa, incluso todavfa mas preferido al menos 4 GPa, lo mas preferido al menos 5 GPa. El tttulo de dichos hilos es con preferencia al menos 100 denier, todavfa mas preferido al menos 1.000 denier, incluso todavfa mas preferido al menos 2.000

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denier, incluso todavfa mas preferido al menos 3.000 denier, incluso todavfa mas preferido al menos 5.000 denier, incluso todavfa mas preferido al menos 7.000 denier, lo mas preferido al menos 10.000 denier. Tales hilos estan disponibles en el comercio. La resistencia a la traccion (GPa) de los hilos polimericos sinteticos se mide en hilos de multifilamentos con un procedimiento de acuerdo con ASTM D 885M, utilizando una longitud de galga nominal de la fibra of 500 mm, una velocidad de crucero de of 50%/min y abrazaderas Instron 2714 del tipo de Fibre Grip D5618C. Sobre la base de la curva de la tension-deformacion medida, el modulo se determina como el gradiente entre 0,3 y 1 % de deformacion. Para el calculo de la resistencia a la traccion, las figuras registradas relevantes de las fuerzas de traccion se dividen por el tttulo.

Los hilos polimericos sinteticos se pueden producir de acuerdo con cualquier tecnica conocida en la materia, con preferencia por fusion, solucion o hilado de gel. Los materiales polimericos utilizados para producir dichos hilos pueden ser cualquier material que puede ser procesado en dichos hilos. Ejemplos adecuados incluyen poliamidas y poliaramidas, por ejemplo poli(p-fenileno tereftalamida) (conocido como Kevlar®); poli(tetrafluoretileno) (PTFE), poli(p-fenileno-2,6-benzobisoxazol) (PBO) (conocido como Zylon®); LCP, por ejemplo Vectran® (copolfmeros de acido para hidroxibenzoico y acido para hidroxinaftalico); poli{2,6-diimidazo-[4,5b-4',5'e]piridinileno-1,4(2,5- dihidroxi)fenileno} (conocido como M5); poli(hexametilenoadipamida) (conocido como nylon 6,6), acido poli(4- aminobutmco) (conocido como nylon 6-); poliesteres, por ejemplo poli(etileno tereftalato), poli(butileno tereftalato), y poli(1,4 ciclohexilideno dimetileno tereftalato); poliolefinas, por ejemplo homopolfmeros y coolfmeros de polietileno y polipropileno, pero tambien alcoholes de polivinilo, poliacrilonitrilos y similares. Tambien se pueden usar combinaciones de hilos fabricados a partir de los materiales polimericos referidos anteriormente para fabricar la cadena de la invencion.

Con preferencia, los hilos usados de acuerdo con la invencion son hilos de poliolefina, mas preferentemente hilos de polietileno o polietileno de alta densidad (HDPE), o polietileno de alto rendimiento (HPPE),, mas preferentemente polietileno de peso molecular ultra-alto (UHMWPE). En el contexto de la presente invencion, UHMWPE se define aqu como polietileno que tiene una viscosidad intrmseca (IV) de al menos 3 dl/g, mas preferentemente de al menos 4 dl/g, mas preferido al menos 5 dl/g. Con preferencia, dicha IV es como maximo 40 dl/g, mas preferido como maximo 25 dl/g, mas preferido como maximo 15 dl/g. Con preferencia, los hilos de poliolefina y en particular, los hilos de UHMWPE, tienen una resistencia a la traccion de al menos 1,2 GPa, mas preferido al menos 2 GPa, con preferencia al menos 3 GPa, incluso todavfa mas preferido al menos 3,5 GPa, incluso todavfa mas preferido al menos 4 GPa, mas preferido al menos 5 GPa. Con preferencia, los hilos de poliolefina y en particular los hilos de UHMWPE tienen un modulo de traccion de al menos 40 GPa, mas preferido al menos 60 GPa, mas preferido al menos 80 GPa. La resistencia a la traccion (GPa) de los hilos de poliolefina se mide en hilos de multifilamentos con un procedimiento de acuerdo con ASTM D 885M, utilizando una longitud de galga nominal de la fibra de 500 mm, una velocidad de crucero de 50%/min y abrazaderas Instron 2714 del tipo de Fibre Grip D5618C. Sobre la base de la curva medida de tension-deformacion se determina el modulo como el gradiente entre 0,3 y 1 % de deformacion. Para el calculo de la resistencia a la traccion, las figuras registradas relevantes de las fuerzas de traccion se dividen por el tftulo.

Mas preferentemente, los hilos utilizados de acuerdo con la invencion son hilos de UHMWPE hilados con gel, es decir, hilos preparados por un proceso de hilado con gel. Un proceso de hilado con gel adecuado se describe, por ejemplo, en GB-A-2042414, GB-A-2051667, EP 0205960 A y WO 01/73173 A1, y en "Advanced Fibre Spinning Technology", Ed. T. Nakajima, Woodhead Publ. Ltd (1994), ISBN 185573 182 7. En resumen, el proceso de hilado con gel comprende preparar una solucion de un UHMWPE de viscosidad intrmseca alta en un disolvente, hilar la solucion en filamentos a una temperatura por encima de la temperatura de disolucion, refrigerar los filamentos por debajo de la temperatura de gelificacion y estirar los filamentos antes, durante y/o despues de la retirada al menos parcial del disolvente. Los hilos de UHMWPE de multifilamentos hilados con gel tienen propiedades mecanicas favorables, como un modulo alto y una resistencia a la traccion alta.

La figura 1 representa esquematicamente una cadena preferida que tiene una construccion de tira, en la que t es la longitud de un eslabon de la cadena y w es la anchura de un eslabon de la cadena.

La figura 2 representa esquematicamente una cadena como se describe en la tecnica anterior, por ejemplo en WO 2008/089798 A1, que se mantiene al menos tersa sobre una superficie esencialmente plana, teniendo cada eslabon de la cadena una proyeccion ortografica sobre dicha superficie plana, teniendo dicha proyeccion un area de huella (A), siendo A1 y A2 las areas de huella de uno de cada dos eslabones adyacentes y "a" es el solape entre dos eslabones adyacentes de la cadena.

Metodos de medicion

• IV: la viscosidad intrmseca se determina de acuerdo con el metodo ASTM D1601 (2004) a 135 °C en decalina, siendo el tiempo de disolucion 16 horas, con BHT (Hidroxi Tolueno Butilado) como un anti- oxidante en una cantidad de 2g/l de solucion, extrapolando la viscosidad medida en diferentes concentraciones con respecto a concentracion cero.

• Resistencia a la rotura de la cadena, es dedr, la fuerza necesaria para romper completamente una muestra seca de una cadena se mide en un maquina de ensayo Zwick 1484 Universal a una temperatura de aproximadamente 21°C a una velocidad de 100 mm/min, y utilizando grilletes-D con una relacion entre el 5 espesor de los grillete y el del eslabon conectado alK de aproximadamente 5.

Ejemplo 1

Un numero de 6 tiras tejidas se apilaron unas sobre las otras y se conectaron mediante costura con un hilo de coser 10 Extreme-Tech® suministrado por Amann AG (Augsburgo, DE). Las tiras se tejieron a partir de hilos 1760 dtex, UHMWPE conocidos como Dyneema® SK75. Cada tira tema una anchura de 47 mm, un espesor de 1,1 mm, un peso de 50 gramos por metro lineal, una resistencia a la traccion de aproximadamente 80 kN y un alargamiento a rotura de aproximadamente 4 %. Se cortaron taladros cada 40 mm, a lo largo de la longitud de la pila con un rayo laser. La relacion entre las proyecciones de dos eslabones adyacentes era mas de 90 % y A1 era aproximadamente 15 igual a A2 para todas las proyecciones posibles (la cadena del Ejemplo 1 se ilustra esquematicamente en la figura 1). Las estructuras tejidas descritas en este ejemplo no muestran localizaciones con puntos de presion, donde entran en contacto con mercanda bajo carga. Son lisas, de manera que se reduce al irunimo el dano de presion con mercanda. Cuando se utiliza para estabilizar una carga de mercanda sobre una plataforma de carga, esta cadena sujeta la carga muy eficientemente, con una resistencia a la traccion de aproximadamente 10,5 toneladas y una 20 resistencia a la rotura local cuando se utiliza un gancho o un grillete en un taladro de aproximadamente 2,4 toneladas.

Claims (6)

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   REIVINDICACIONES

   1.- Una cadena resistente que contiene eslabones de cadena, que comprenden hilos polimericos sinteticos, en la que cuando dicha cadena se mantiene al menos tersa sobre una superficie esencialmente plana, cada eslabon de la cadena tiene una proteccion ortografica sobre dicha superficie de la cadena, teniendo dicha proteccion un area de huella (A), en la que las areas de huella designadas como A1 y A2 de uno de cada dos eslabones adyacentes estan en una relacion:

   80%A2<A1 <100%A2

   en la que A1 es la menor de dichas dos areas y en la que la proyeccion se realiza de tal forma que se incrementa al maximo la relacion de las areas de huella A2 a A1 y caracterizada por que la cadena comprende una estructura de capas, en la que una pluralidad de capas que contienen una tela no tejida son apiladas y en la que a la izquierda se forman en una estructura de capas cortando agujeros a lo largo de la estructura, teniendo la tela una forma de una tira.
2. 2. - La cadena de la reivindicacion 1, en la que la pluralidad de capas que contienen una teja no tejida estan unidas entre sl
3. 3. - La cadena de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que 90%A2 <Ai <100%A2.
4. 4. - La cadena de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tiene una resistencia a la rotura de al menos 100 kN.
5. 5. - La cadena de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichos hilos polimericos tienen una resistencia a la traccion de al menos 1 GPa.
6. 6. - La cadena de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichos hilos son hilos de polietileno de peso molecular ultra alto.