NL8901266A

NL8901266A - Werkwijze voor de vervaardiging van een verstrekt touw.

Info

Publication number: NL8901266A
Application number: NL8901266A
Authority: NL
Original assignee: Stamicarbon
Priority date: 1989-05-19
Filing date: 1989-05-19
Publication date: 1990-12-17
Also published as: EP0398434A1; JP3105225B2; JPH038830A; ATE101215T1; DE69006390T2; EP0398434B1; DE69006390D1; DE4034919A1

Description

MERKWIJZE VOOR DE VERVAARDIGING VAN EEN VERSTREKT TOUW

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de vervaardiging van een touw dat polymere filamenten bevat die vervaardigd zijn volgens het gelspinproces.

Met touw wordt in de onderhavige aanvrage bedoeld: touw, koord, kabel, band en dergelijke structuren vervaardigd uit filamenten of filamenten en vezels.

Het gelspinproces zoals bekend uit de Engelse octrooischrif-ten nr. 2.042.414 en nr. 2.051.667 bestaat in wezen uit het bereiden van een oplossing van een polymeer, de oplossing boven de oplostemperatuur van het polymeer tot filamenten te vormen, de filamenten af te koelen onder de oplostemperatuur zodat gelering optreedt en het oplosmiddel geheel of gedeeltelijk te verwijderen. De filamenten kunnen daarna worden verstrekt terwijl de rest van het oplosmiddel er uit wordt verwijderd.

Dergelijke filamenten vertonen een hoge stijfheid en een hoge treksterkte ten opzichte van filamenten die op een andere wijze uit het zelfde polymeer door spinnen zijn vervaardigd.

Een touw dat filamenten bevat die vervaardigd zijn volgens het gelspinproces vertoont eveneens een hoge stijfheid en een hoge sterkte. Daarom wordt een dergelijk touw juist gebruikt in situaties waarin deze eigenschappen van groot belang zijn. Het is daarom gewenst de stijfheid en de sterkte van het touw nog verder te doen toenemen.

De uitvinding beoogt te voorzien in een werkwijze voor de vervaardiging van een touw dat polymere filamenten bevat die vervaardigd zijn volgens het gelspinproces, met een hogere stijfheid en een hogere treksterkte dan de bekende touwen. Dit wordt bereikt door een touw dat polymere filamenten bevat die vervaardigd zijn volgens het gelspinproces te verstrekken.

Een dergelijk touw vertoont een stijfheid en een treksterkte die afhankelijk van de mate van verstrekking belangrijk hoger zijn dan de stijfheid en de treksterkte van het oorspronkelijke touw.

Het is verrassend dat door het verstrekken de stijfheid en de sterkte van het touw toenemen, omdat de filamenten waaruit het touw is vervaardigd reeds tijdens het spinnen maximaal zijn verstrekt.

De treksterkte en de stijfheid van de filamenten nemen tijdens het spinproces toe met toenemende verstrekgraad.

De verstrekgraad kan niet onbeperkt worden verhoogd, omdat tijdens het produktieproces breuk van de filamenten met toenemende frequentie optreedt naarmate de verstrekgraad toeneemt. Op eenvoudige wijze kan experimenteel worden vastgesteld bij welke verstrekgraad de breuk van de filamenten zo vaak optreedt dat met een aanvaardbare frequentie het proces dient te worden onderbroken. Deze verstrekgraad wordt de maximale verstrekgraad van de filamenten genoemd.

Het is weliswaar mogelijk dergelijke filamenten onder zeer speciale omstandigheden, bijvoorbeeld met zeer lage snelheid, enigszins verder te verstrekken. Een verdere verstrekking levert echter nauwelijks een toename op in de stijfheid en de sterkte van de filamenten.

Uit de aldus verkregen maximaal verstrekte filamenten kunnen door middel van de daartoe bekende werkwijzen door bijvoorbeeld bundelen, draaien en/of twijnen garens worden vervaardigd.

Uit de garens kan door middel van de daartoe bekende werkwijzen door bijvoorbeeld draaien, twijnen, vlechten en/of slaan een touw worden vervaardigd.

Ook is het mogelijk dat het touw naast filamenten die zijn vervaardigd volgens het gelspinproces nog andere filamenten of vezels bevat.

Door het touw te verstrekken nemen de stijfheid en de trek-strekte daarvan toe. Het verstrekken wordt bij voorkeur bij verhoogde temperatuur maar onder het smeltpunt van de filamenten uitgevoerd. Bij verhoogde temperatuur kan de verstrekking met een lagere kracht worden uitgevoerd of wordt bij een zelfde kracht een hogere verstreksnelheid bereikt.

De verstrekking van het touw kan ook in meerdere stappen wor den uitgevoerd.

Polymeren die met goede resultaten door middel van het gel-spinproces tot filamenten kunnen worden verwerkt zijn bijvoorbeeld polyalkenen, polyvinylalcohol en polyacrylonitril.

De polyalkenen hebben bij voorkeur een gewichtsgemiddeld molecuulgewicht groter dan 400.000.

Goede resultaten worden verkregen indien als polyalkeen polyetheen (PE) wordt gekozen. Dit PE kan een kleine hoeveelheid bij voorkeur hoogstens 5 mol.% van één of meer daarmee copolymeriseer-bare andere alkenen zoals propeen, buteen, penteen, hexeen, octeen en 4-methylpenteen bevatten en 1 tot 10 bij voorkeur 2-6 methyl- of ethylgroepen per 1000 koolstofatomen bezitten.

Er kunnen ook andere polyalkenen in aanmerking komen zoals bijvoorbeeld polypropeen homo- en copolymeren. Verder kunnen de gebruikte polyalkenen kleine hoeveelheden van één of meer andere polymeren bevatten, in het bijzonder alkeen-1-polymeren.

Onder polyvinylalcohol worden ook verstaan copolymeren die vinylalcohol en kleine hoeveelheden, bij voorkeur hoogstens 5 mol.%, van één of meer andere monomeren bevatten zoals vinylacetaat, etheen en andere alkenen. Onder polyacrylonitril worden ook verstaan copolymeren die acrylonitril en kleine hoeveelheden, bij voorkeur hoogstens 5 mol.%, van één of meer andere monomeren bevatten zoals methaeryla-ten, acrylaten, vinylacetaat.

Voorts is verrassenderwijs gebleken dat touw vervaardigd uit niet maximaal verstrekte filamenten, bij voorkeur vervaardigd uit filamenten met een verstrekgraad van 50% of meer, door verstrekking beduidend in stijfheid en sterkte toeneemt, en op dezelfde stijfheid en sterkte kan worden gebracht als het touw dat uit maximaal verstrekte filamenten is vervaardigd en daarna is verstrekt.

De uitvinding zal hierna worden toegelicht aan de hand van een aantaL voorbeelden met touwen vervaardigd uit polyetheen, polypropeen en Kevlar (TM).

Touw 1 wordt geslagen uit 1600 denier polyetheengaren vervaardigd volgens het gelspinsproces van het type Dyneema (TH) SK 60 en heeft de volgende struktuur: 7 x 19 x 2 x 1600. De sterkte van het touw, gemeten volgens DIN 83305, bedraagt 73,8 kN. De treksterkte van het garen gemeten volgens DIN 53834 is 3,20 GPa.

Touw 2 wordt geslagen uit 2000 denier polyetheengaren vervaardigd volgens het getspinproces van het type Dyneema (TM) SK 60, terwijl de filamenten niet maximaal maar tot 80% zijn verstrekt. Touw 2 heeft de volgende struktuur: 7x19x2x2000.

Touw 3 wordt geslagen uit Kevlar (TM) 29 1600 denier garen en heeft de volgende struktuur: 7 x 19 x 2 x 1600. De sterkte van het touw bedraagt 51,7 kN.

Touw 4 is een willekeurig touw vervaardigd uit polypropeen filamenten. Touw 4 heeft een sterkte van 9,78 KN.

Voorbeeld I

Touw 1 wordt in een Zwick (TM) trekbank ingespannen. De inspanlengte bedraagt 60 cm.

Het touw wordt bij kamertemperatuur belast op 50% van de gemeten sterkte gedurende 10 dagen. Daarna is een verlenging van het touw opgetreden van 5% en bedraagt de sterkte 99 kN.

Voorbeeld II

Touw 1 wordt bij 120«C verstrekt met een snelheid van 20 mm/min tot de verlenging van het touw 5% bedraagt. Daarna bedraagt de sterkte van het touw 87,8 kN.

Voorbeeld III

Touw 1 wordt bij 140nc verstrekt met een snelheid van 5 mm/min tot de verlenging van het touw 5% bedraagt. Daarna bedraagt de sterkte van het touw 90,8 kN.

Voorbeeld IV

Touw 1 wordt bij 140HC verstrekt met een snelheid van 5 mm/min tot de verlenging van het touw 7,5% bedraagt. Daarna bedraagt de sterkte van het touw 102 kN.

Voorbeeld V

Touw 1 wordt 5000 maal gedurende enkele seconden belast op 50% van de gemeten sterkte. Daarna bedraagt de sterkte 87,2 kN.

Voorbeeld VI

Touw 2 wordt bij 140OC verstrekt met een snelheid van 5 mm/min tot de verlenging van het touw 23% bedraagt. Daarna bedraagt de sterkte van het touw 91 kN.

Voorbeeld VII

Touw 3 wordt gedurende 10 dagen belast op 50% van de gemeten sterkte.

Daarna bedraagt de sterkte 51,3 kN.

Voorbeeld VIII

Touw 3 wordt 5000 x gedurende enkele seconden belast op 50% van de gemeten sterkte. Daarna bedraagt de sterkte 49,6 kN.

Voorbeeld IX

Touw 4 wordt bij 150bC met een snelheid van 1 mm/min verstrekt tot de verlenging van het touw 5% bedraagt. De sterkte van het touw bedraagt daarna 9,06 kN.

Uit de voorbeelden I, II, III, IV en V blijkt dat door het verstrekken van het Touw 1, de aanvankelijke treksterkte toeneemt van 73,8 kN tot resp. 99, 87,8, 90,8, 102 en 87,2 kN. Duidelijk is dat bij verhoogde temperaturen sneller hogere treksterktes kunnen worden bereikt.

Voorbeeld VI laat zien dat uit garens van de polyethyleen-filamenten die aanvankelijk niet tot hun maximale sterkte zijn verstrekt een Touw 2 kan worden geslagen dat na verstrekking onder dezelfde temperatuur en met dezelfde verstreksnelheid als in Voorbeeld III een vergelijkbare hogere treksterkte verkregen heeft als het Touw 1 in Voorbeeld III waarvan de filamenten voor het vervaardigen van het Touw wet maximaal waren verstrekt.

Het Kevlar Touw 3 uit Voorbeeld VII dat op dezelfde manier wordt behandeld als het Touw 1 uit Voorbeeld I vertoont na de verstrekking een treksterktedaling van 51,7 naar 51,3 kN.

Het polypropeen Touw 4 uit Voorbeeld IX vertoont ook een treksterktedaling van 9,78 naar 9,06.

Het is verrassend dat de touwen volgens de uitvinding een treksterkteverhoging ondergaan terwijl andere touwen zelfs een treksterktedaling vertonen. Dit is niet te verklaren uit een verdere verstrekking van de filamenten zoals uit de volgende proeven blijkt.

Proef I

Van Dyneema (TM) SK 60 1600 denier garen wordt de sterkte bepaald volgens DIN 53834. De sterkte van het garen bedraagt 3.20 GPa. Het garen wordt bij 120«C met een snelheid van 20 mm/min verstrekt tot de verlenging 5% bedraagt. Daarna bedraagt de sterkte 3.28 GPa. Door de verstrekking is de sterkte van het garen, dus ook de sterkte van de filamenten, niet wezenlijk toegenomen.

Proef II

Het touw dat verstrekt is zoals is beschreven in Voorbeeld II, wordt ontrafeld, zodat het 1600 denier garen opnieuw wordt verkregen. De sterkte van het garen bedraagt 3.18 GPa. Het blijkt dat de sterkte van het garen niet is toegenomen ten opzichte van het oorspronkelijke garen, terwijl de sterkte van het touw door het verstrekken belangrijk is toegenomen.

Claims

1. Werkwijze voor de vervaardiging van een touw dat polymere filamenten bevat die zijn vervaardigd volgens het gelspinproces, met het kenmerk, dat het touw wordt verstrekt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het verstrekken is uitgevoerd bij verhoogde temperatuur maar onder het smeltpunt van de filamenten.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de filamenten vervaardigd zijn uit polyalkeen met een gewichtsgemiddeld molecuulgewicht groter dan 400.000.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat als polyalkeen polyetheen wordt toegepast.

5. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de filamenten vervaardigd zijn uit polyvinylalcohol.

6. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de filamenten vervaardigd zijn uit polyacrylonitril.

7. Werkwijze volgens een der conclusies 1-6, met het kenmerk, dat het touw vervaardigd is uit onverstrekte filamenten en daarna is verstrekt.

8. Werkwijze volgens een der conclusies 1-6, met het kenmerk, dat het touw vervaardigd is uit gedeeltelijk verstrekte filamenten en daarna is verstrekt.

9. Werkwijze volgens een der conclusies 1-6, met het kenmerk, dat het touw vervaardigd is uit maximaal verstrekte filamenten en daarna is verstrekt.

10. Werkwijze zoals is beschreven in de tekst en/of de voorbeelden van deze aanvrage.