EP2673415B1

EP2673415B1 - Verfahren zur herstellung einer litze oder eines seils mit thermoplastischer belegung, litze oder seil erhalten durch das verfahren und verseilvorrichtung mit belegungsmittel für thermoplasten

Info

Publication number: EP2673415B1
Application number: EP12717587.5A
Authority: EP
Inventors: Bruno LAUER
Original assignee: Casar Drahtseilwerk Saar GmbH
Current assignee: Casar Drahtseilwerk Saar GmbH
Priority date: 2011-02-12
Filing date: 2012-02-13
Publication date: 2017-07-19
Anticipated expiration: 2032-02-13
Also published as: US9657439B2; WO2012107042A3; CA2827550C; AU2012214002A1; ZA201306683B; EP2673415A2; WO2012107042A2; CA2827550A1; KR101934130B1; KR20140128856A; AU2012214002B2; DE102011011112A1; US20140069074A1; DE112012000140A5

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Litze oder eines Seils, bei dem Fasern und/oder Drähte an einem Verseilpunkt zu der Litze oder dem Seil verseilt werden.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie ein mittels des Verfahrens herstellbares Seil.
Aus der WO 2008/141623 A2 sind kombinierte Litzen und kombinierte Seile bekannt, die einen Kern aus hochfesten Kunststofffasern und einer Außenlage aus Stahldrähten bzw. Stahldrahtlitzen aufweisen. Auf den Kernen aus Kunststofffasern ist eine Ummantelung angeordnet, mittels der Monofilbündel der Kerne in einem gedehnten Zustand gehalten werden.
Aus der WO 2004/020732 A2 ist eine Seele bekannt, wobei die Seele ein verdrilltes Fasergarn oder verdrillte Filamente mit einer Ummantelung aus einem Matrixmaterial, sowie eine in die Ummantelung eingebettete Umflechtung aufweist.
Die WO 2004/029343 A1 beschreibt eine Aufzuggurtanordnung, die eine Mehrzahl von gedehnten Kunststoffseilen aufweist und einen über den Kunststoffseilen angeordneten Mantel aus Urethan umfasst, der die Kunststoffseile in dem gedehnten Zustand hält.
Aus der EP 1 103 653 A1 geht ein Verfahren zur Herstellung eines Seils oder einer Litze hervor, das bzw. die aus einer Kombination tragender Kunststofffasern und eines die tragenden Kunststofffasern zumindest teilweise umgebenden thermoplastischen Kunststoffs bestehen. Die einzelnen Elemente des Seils oder der Litze werden vor oder während des Verseilens zumindest bis in die Nähe des Plastifizierungszustandes erwärmt und nachfolgend bis zum Verlassen einer Verseilvorrichtung auf eine Verfestigungstemperatur des Kunststoffs abgekühlt. Die Verseilvorrichtung weist eine Heizeinrichtung, die auf die einzelnen Elemente wirkt sowie eine Kühleinrichtung auf, die in Bearbeitungsrichtung nach der Heizeinrichtung angeordnet ist.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Spannbetonlitze, die zum Schutz gegen Rosten beschichtet wird, wird in der WO 2008/093651 A1 beschrieben. Wenigstens ein Kerndraht in jedem Einzelstrang, der einen verdrillten Stahldraht bildet, wird unmittelbar vor einer Drehposition vorgewärmt, und ein Rostschutzmaterial, das aus einem geschmolzenen thermoplastische Kunstharz gebildet wird, wird an einer Verseilstelle zugeführt, um die Zwischenräume zwischen den Einzelsträngen der Stahl verdrillten Draht zu füllen. Nach dem Verseilen wird die Spannbetonlitze erwärmt und der Umfangsbereich des Stahls ist mit dem Rostschutzmaterial bedeckt.
Ferner sind durch Benutzung Verfahren zur Herstellung von Naturfaser-, Kunststofffaser- und Drahtlitzen oder-seilen bekannt, die mit einer Verseilmaschine durchgeführt werden. Auf einem Rotor der Verseilmaschine sind Spulen angeordnet, auf die zu verseilende Faserstränge oder die Drähte aufgewickelt sind. Unter Drehung des Rotors werden die Faserstränge oder die Drähte zum Verseilpunkt geführt, dort zu der Litze oder dem Seil verdrillt und die gebildete Litze bzw. das gebildete Seil auf eine Seiltrommel aufgerollt.
Insbesondere werden mittels solcher Verfahren auch Litzen und Seile hergestellt, die hochfeste Kunststofffasern aus z.B. Aramid aufweisen. Solche Litzen und Seile weisen im Verhältnis zu ihrem Gewicht und ihrem Volumen eine hohe Festigkeit auf.
Aus diesem Grund werden die Kunststofffaserseile im Klettersport zur Sicherung von Bergsteigern verwendet. Der Vorteil wirkt sich auch bei der Verwendung der Kunststofffasern in Drahtseilen großer Länge für hängenden Einsatz, z.B. bei Förderseilen im Bergbau oder bei Tiefseeseilen, positiv aus. Bei einem solchen Einsatz beansprucht das Gewicht der Drahtseile schon selbst einen großen Teil ihrer Tragfähigkeit; die Nutzlast ist entsprechend beschränkt.
Problematisch an den Kunststofffasern ist, dass sie zwar in ihrer Längsrichtung eine sehr hohe Festigkeit aufweisen, quer dazu aber nur eine sehr geringe und deshalb bei entsprechender Belastung eine erhebliche Bruchgefahr besteht.
Die zur Sicherung von Bergsteigern verwendeten Kunststofffaserseile weisen normalerweise eine Kern-Mantel-Struktur auf, bei denen der Kern aus miteinander verseilten Fasersträngen besteht. Die verseilten Faserstränge sind vor Beschädigungen durch einen Mantel geschützt, der um sie herum geflochten wird und sie zusammenhält.
Mittels des eingangs genannten Verfahrens werden ferner kombinierte Seile hergestellt, bei denen ein Kernseil aus den hochfesten Kunststofffasern und Außenlitzen aus Stahldraht besteht. Zum Beispiel ist bei dem aus der US 6,563,054 B1 bekannten Seil auf ein Kernseil aus parallelen Kunststofffasern ein Mantel aus thermoplastischem Material aufgebracht, auf dem die Stahldrahtlitzen verseilt sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem sich Litzen oder Seile herstellen lassen, die gegenüber den bekannten Litzen oder Seilen verbesserte mechanische Eigenschaften aufweisen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst bezüglich der Litze durch das Verfahren nach Anspruch 1 und bezüglich des Seils durch das Verfahren nach Anspruch 2.
Mittels des Verfahrens lässt sich eine Litze oder ein Seil herstellen, bei der bzw. bei dem die Fasern oder, sofern die Fasern als Monofilbündel vorliegen, die Monofilbündel bzw. die Drähte in der Litze oder in dem Seil von dem Matrixmaterial umgeben sind und Räume zwischen den zu der Litze oder dem Seil gewundenen Fasern, Monofilbündeln oder Drähten mit dem Matrixmaterial aufgefüllt sind. Besonders vorteilhafte Eigenschaften weisen die Litzen oder Seile auf, wenn die Fasern, die Monofilbündel oder die Drähte zumindest in den Abschnitten der Litze oder Seils, in denen sie nicht an der Litzen- oder Seiloberfläche liegen, vollständig von dem Matrixmaterial umgeben sind. Es lässt sich somit eine besonders homogene Litze bzw. ein besonders homogenes Seil herstellen. Darüber hinaus kann die Litze bzw. das Seil gleichzeitig mit dem Matrixmaterial ummantelt werden.
Das Matrixmaterial schützt die Fasern bzw. die Drähte, verbindet diese miteinander und überträgt auftretende Kräfte auf sie. Es wird ein Verbundseil mit verbesserten mechanischen Eigenschaften geschaffen.
Vorteilhaft lassen sich darüber hinaus durch die Wahl des Matrixmaterials die mechanischen Eigenschaften der Litze oder des Seils beeinflussen. So ist die Festigkeit bei Wahl eines Matrixmaterials hoher Festigkeit größer als bei Wahl eines Matrixmaterials mit geringer Festigkeit.
Ferner wird es möglich, die Fasern bzw. die Drähte schon beim Verseilen in den Positionen, die für sie in der Litze bzw. dem Seil vorgesehen sind, einzubetten. Eine weitere Behandlung des Seils, um die Fasern bzw. die Drähte in die vorgesehenen Positionen zu bringen, ist nicht notwendig.
Wird die Litze aus den, vorzugsweise verdrillten, Monofilbündeln von Einzelfasern verseilt, wird jedes der Monofilbündel mit dem Matrixmaterial belegt und beim Verseilen in das Matrixmaterial eingebettet, wobei jedes Monofilbündel von dem Matrixmaterial umgeben bleibt. Abhängig u.a. von der Viskosität des Matrixmaterials und von den Benetzungseigenschaften des Matrixmaterials auf dem Fasermaterial, können mittels des Verfahrens auch zumindest im Monofilbündel außen liegende Einzelfasern der Monofilbündel von dem Matrixmaterial umgeben sein.
Vorteilhaft sind die Monofilbündel und ggf. die Einzelfasern durch das Matrixmaterial von einander getrennt, sodass eine gegenseitige Belastung in Richtung senkrecht zu ihrer Längsrichtung verringert wird. Die Bruchgefahr wird dadurch erheblich reduziert. Die Litzen oder die Seile sind im Vergleich zu den bekannten Litzen oder Seilen widerstandsfähiger und haben eine größere Lebensdauer.
Während es vorstellbar wäre, zur Herstellung der Litze bzw. des Seils Naturfasern, Mineralfasern, Glasfasern und/oder Kohlenstofffasern zu verwenden, werden in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung synthetische Fasern wie Aramid- oder Polyethylenfasern verwendet.
Zweckmäßigerweise wird als das Matrixmaterial ein Thermoplast verwendet. Neben dem bevorzugt verwendeten Polypropylen kommen Polycarbonat, Polyamid, Polyethylen oder PEEK in Frage.
In dem erfindungsgemäßen Seil können die in das Matrixmaterial eingebetteten Fasern einen Kern einer kombinierten Litze bilden, die eine Außenlage aus Stahldraht aufweist.
Ferner können die eingebetteten Fasern ein Kernseil des Seils sein und das Seil eine Außenlage aus Litzen, vorzugsweise aus Stahldrahtlitzen oder aus der genannten kombinierten Litze mit dem Kern aus den Fasern und der Außenlage aus dem Stahldraht, aufweisen.
Zweckmäßigerweise wird die Litze bzw. das Seil vollständig in das Matrixmaterial eingebettet. Das Matrixmaterial bildet dann eine Ummantelung und somit einen Schutz nach außen. Ferner kann es im Fall der Herstellung einer Litze oder eines Kernseil zur Einbettung die Litze oder das Kernseil umgebender Litzen dienen.
Es versteht sich, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren das Seil auch aus bereits zu Litzen verseilten Drähten und/oder Fasern herstellen lässt. In diesem Fall werden die zu verseilenden Litzen in das Matrixmaterial eingebettet, wobei das Matrixmaterial die ggf. in den Litzen vorhandene Hohlräume ausfüllen kann. Zur Herstellung des Seils können mittels des beschriebenen Verfahrens hergestellte Litzen verwendet werden. Vorteilhaft lassen sich Seile mit einer Kern-Mantel-Struktur mittels des Verfahrens einfacher herstellen. Während es zur Einbettung des Kernseils bisher nötig war, das Verfahren in zwei Verfahrensschritten durchzuführen, nämlich zunächst der Ummantelung des Kernseils und der anschließenden Verseilung der Litzen darauf, kann dies mittels der erfindungsgemäßen Verfahrens in einem einzigen Verfahrensschritt durchgeführt werden.
Zweckmäßigerweise ist eine Einrichtung zur Belegung der Fasern oder der Drähte an einer Verseilvorrichtung vorgesehen, mit der sich sowohl das Kernseil herstellen lässt als auch die Litzen auf das Kernseil winden lassen (Tandem-Verseilmaschine). Das Kernseil wird zumindest beim Verseilen der Litzen mit dem Matrixmaterials belegt. Gegebenenfalls werden schon die zur Herstellung des Kernseils verwendeten Fasern, Drähte und/oder Litzen in das Matrixmaterial eingebettet.
Während es vorstellbar wäre, die Fasern, die Drähte und/oder die Litzen mit dem Matrixmaterial zu besprühen, werden sie in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vor und/oder am Verseilpunkt in das verflüssigte Matrixmaterial eingetaucht. In der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist dazu ein, vorzugsweise beheizbares, Behältnis zur Aufnahme des verflüssigten Matrixmaterials vorgesehen, das die Fasern und/oder Monofilbündel vor und am Verseilpunkt umschließt.
Alternativ kann, was nicht innerhalb des beanspruchten Bereichs der Erfindung bezüglich der Vorrichtung fällt, eine Sprüheinrichtung zum Versprühen des verflüssigten Matrixmaterials vorgesehen sein. Zweckmäßigerweise ist die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, zumindest in dem Bereich, in dem das Matrixmaterial versprüht wird, mit einer die Vorrichtung nach außen abschließenden Schutzwandung versehen, um zu verhindern, dass versprühtes Matrixmaterial in die Umgebung gelangt. Ein durch die Schutzwandung gebildeter Raum kann mit einem Abzug und einem entsprechenden Filter versehen sein.
Zweckmäßigerweise ist das Behältnis oder die Sprüheinrichtung mit einem Extruder verbunden, mittels dessen das Matrixmaterial verflüssigt und zur Sprüheinrichtung oder zum Behältnis bewegt wird.
Zweckmäßigerweise ist eine Einrichtung zur Messung der Temperatur des Behältnisses vorgesehen, um sicherzustellen, dass das Behältnis derart beheizt wird, dass das Matrixmaterial in dem Behältnis flüssig bleibt. Mit der Temperatur lässt sich auch die Viskosität des Matrixmaterials verändern und die Benetzung auf den Fasern oder Drähten beeinflussen. gemäß der Erfindung weist das Behältnis eine verdrehbare Seitenwand auf, die mit Öffnungen versehen ist, durch die die Fasern, und/oder Monofilbündel zum Verseilpunkt geführt werden. Die verdrehbare Seitenwand ist mit derselben Drehgeschwindigkeit drehbar wie ein Rotor, über den die Fasern und/oder Monofilbündel zum Verseilpunkt geführt werden. Zweckmäßigerweise sind die Öffnungen mit Dichtungen versehen, die verhindern, dass das Matrixmaterial aus dem Behältnis heraustritt.
Auf der der verdrehbaren Wand gegenüberliegenden Seite des Behältnisses ist eine weitere Öffnung vorgesehen, durch die hindurch die gebildete Litze oder das gebildete Seil zu führen ist.
Während es vorstellbar wäre, die Verdrehung der Seitenwand mit der Verdrehung des Rotors elektromechanisch zu synchronisieren, sind in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die drehbare Seitenwand und der Rotor miteinander verbunden. Der Rotor führt die Seitenwand bei Rotation mit.
Zweckmäßigerweise ist das Behältnis abgesehen von den genannten Öffnungen geschlossen. Gegebenfalls kann das Matrixmaterial in dem Behältnis unter erhöhtem Druck stehen, damit es die Fasern besser benetzt oder besser in ggf. vorhandene Hohlräume eindringen kann.
Zweckmäßigerweise wird die Litze oder das Seil nach dem Verseilen, insbesondere nachdem es durch die genannte Öffnung aus dem Behältnis heraustritt, zur Verfestigung des Matrixmaterials, vorzugsweise an Luft oder in einer Kühlflüssigkeit, z.B. Wasser, gekühlt. Gemäß der Erfindung ist in dem Behältnis ein Kalibrierring angeordnet, durch dessen Öffnung die zu bildende Litze oder das zu bildende Seil beim Verseilen gezogen wird. Die Fasern und/oder Monofilbündel der Litze oder des Seils können schon innerhalb des Behältnisses in die vorgesehene Form gebracht werden.
Dies erweist sich insbesondere als vorteilhaft, da die weitere Öffnung des Behältnisses einen größeren Durchmesser aufweist als die Öffnung des Kalibrierrings. Es lässt sich dann schon bei der Verseilung auf die Litze oder das Seil eine Ummantelung aus dem Matrixmaterial aufbringen. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn das Matrixmaterial an der genannten weiteren Öffnung eine derartige Zähigkeit aufweist, dass es nach dem Austritt aus der Öffnung seine Form beibehält.
Um dies zu ermöglichen ist das Behältnis zweckmäßigerweise an dem Ende, auf dem die gebildete Litze oder das gebildete Seil ausgezogen wird, mit einem Rohrabschnitt versehen ist, der einen größeren Innendurchmesser aufweist als die Öffnung des Kolibrierrings und in dem das Matrixmaterial abkühlt und sich verfestigt. Der Rohrabschnitt kann dazu mit einer mit einer Kühleinrichtung, z.B. einer Wasserkühlung, versehen sein.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die Fasern während des Verseilens, Einbettens in das Matrixmaterial und des Kühlens des Matrixmaterials bis zu dessen Verfestigung gedehnt werden, sodass die Fasern durch das Matrixmaterial in einer Stellung, die sie in dem gedehnten Zustand einnehmen, gehalten. Zweckmäßigerweise werden die Fasern derart weit gedehnt werden, dass sie in eine Stellung gebracht werden, die sie bei Lastaufnahme einnehmen, vorzugsweise derart, dass derart weit, dass sie bei Lastaufnahme durch die Litze oder das Seil direkt gemäß dem Hookeschen Gesetz plastisch gedehnt werden.
Die Lastaufnahme kann durch diese Maßnahme verbessert werden. Die eigentliche Lastaufnahme von nicht vorgedehnten Litzen oder Seilen aus Fasern setzt erst mit einer Verzögerung ein, weil sich die Fasern bei jeder Belastung erst "setzen", d.h. eine endgültige räumliche Zuordnung unter Bildung eine stabilen Querschnitts finden, müssen. Dies gilt insbesondere auch für als Monofilbündel vorliegender Kunststofffasern. Werden die Fasern beim Verseilen bereits gedehnt und solange in der Dehnung gehalten bis das Matrixmaterial sich verfestigt hat, werden sie durch das Matrixmaterial in dem gedehnten Zustand gehalten. Die Fasern werden in dem gedehnten Zustand eingefroren. Vorteilhaft kann dadurch bei einer Seilkonstruktion aus einem Kernseil aus Fasern und Litzen aus Stahl das Dehnungsverhalten des Kernseils an das Dehnungsverhalten der Drahtlitzen angepasst werden und das Kernseil somit einen wesentlichen Anteil einer Last übernehmen.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, nach dem Verseilen auf die Litze oder das Seil eine zusätzliche Ummantelung aufzubringen. Wird die Ummantelung, die vorzugsweise durch eine Umflechtung gebildet ist, unter Spannung aufgebracht, kann sie dazu dienen, die Fasern in dem oben beschriebenen vorgespannten Zustand zu halten, oder dies zumindest zu unterstützen.
Wird auch die Ummantelung in das Matrixmaterial eingebettet, lässt sich ein besonders guter Verbund zwischen den Fasern und der Ummantelung erreichen. Das bei bekannten Seilen auftretende Problem, dass eine ummantelte Kernlitze oder ein ummanteltes Kernseil sich in einem Seil bzw. in einer Litze von dem Rest löst, wird behoben.
Ein besonders starker Verbund lässt sich erreichen, wenn die Umflechtung aus Fasern unterschiedlicher Dicke gebildet wird und/oder wenn sie mit Maschen gebildet wird das Matrixmaterial die Maschen durchdringt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den beigefügten, sich auf die Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
Fig. 2: ein Detail der Vorrichtung in isometrischer Darstellung, die nicht innerhalb des beanspruchten Bereichs fällt, aber geeignet ist die beanspruchte Vorrichtung zu verstehen,
Fig. 3: ein Detail einer weiteren Vorrichtung in isometrischer Darstellung, die nicht innerhalb des beanspruchten Bereichs fällt, aber geeignet ist die beanspruchte Vorrichtung zu verstehen,
Fig. 4: schematisch eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung,
Fig. 5: ein Detail der erfindungsgemäßen Vorrichtungnach Fig. 4 in isometrischer Darstellung,
Fig. 6: ein Seil im Querschnitt,
Fig. 7: ein weiteres erfindungsgemäßes Seil im Querschnitt,
Fig. 8: eine erfindungsgemäße Litze im Querschnitt,
Fig. 9: ein weiteres erfindungsgemäßes Seil im Querschnitt,
Fig. 10: ein weiteres erfindungsgemäßes Seil im Querschnitt,
Fig. 11: ein weiteres erfindungsgemäßes Seil im Querschnitt,
Fig. 12: ein weiteres erfindungsgemäßes Seil im Querschnitt, und
Fig. 13: ein weiteres erfindungsgemäßes Seil im Querschnitt.

Eine in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Seilen oder Litzen weist einen Rotor 9 auf, über den verdrillte Monofilbündel 2 von Aramidfasern zu einem Verseilpunkt 3 geführt werden. An dem Rotor 9 sind in an sich bekannter Weise hier nicht gezeigte Spulen angeordnet, auf denen die Monofilbündel 2 aufgewickelt sind. Bei der Verseilung werden die Monofilbündel 2 kontinuierlich von den Spulen abgerollt, während sich der Rotor 9 in Richtung des Pfeils P dreht. Am Verseilpunkt 3 werden die Monofilbündel 2 in an sich bekannter Weise zu einem Seil 20 verseilt. Mittels Rollen 15 wird das Seil 20 vom Verseilpunkt 3 weggezogen und auf eine Seiltrommel aufgerollt.
Am Verseilpunkt 3 umschließt ein genauer in Fig. 2 gezeigtes Behältnis 7 die Monofilbündel 2 bzw. das Seil 20. Das Behältnis 7 weist eine konische Form auf und ist auf seiner dem Rotor 9 zugewandten Seite mit einer verdrehbaren Seitenwand 10 versehen, die mit mehreren Öffnungen 11 versehen und die über einen Verbindungssteg 16 mit dem Rotor 9 starr verbunden ist. Durch die Öffnungen 11 sind die verdrillten Monofilbündel 2 vom Rotor 9 zu dem Verseilpunkt 3 geführt. In Fig. 2 sind beispielhaft nur vier Monofilbündel 2 dargestellt. Je nach Anwendung können verschiedene Anzahlen von Öffnungen 11 für die jeweilige zu verseilende Anzahl von Monofilbündeln 2 vorgesehen sein.
Mit der Vorrichtung lassen sich anstatt der verdrillten Monofilbündel 2 auch bereits verseilte Litzen zu einem Seil verseilen. Ferner können die Monofilbündel 2 auch mit bereits verseilten Litzen verseilt werden.
Auf der der Seitenwand 10 gegenüberliegenden Seite des Behältnisses 7 ist eine weitere Öffnung 12 vorgesehen, durch die das Seil 20 aus dem Behältnis 7 herausgeführt wird. Die Öffnung 12 weist einen Durchmesser auf, der dem Durchmesser des zu bildenden Seils 20 entspricht. Neben einer kreisrunden Form der Öffnung 12 ist auch eine andere Form vorstellbar, vorzugsweise eine unsymmetrische, gewinkelte ovale oder polygone, z.B. drei-, vier- oder fünfeckige, Form oder die Form eines Kreisausschnitts, z.B. eines Halb- oder Dreiviertelkreises.
Das Behältnis 7 ist über ein beheiztes Rohr 13 mit einem Extruder 8 verbunden, mittels dessen kontinuierlich Polypropylen verflüssigt und dem Behältnis 7 zugeführt wird. Damit das Polypropylen 4 in dem Behältnis 7 flüssig bleibt, ist das Behältnis 7 auf seiner Mantelfläche mit hier nicht gezeigten Heizbändern versehen, mit denen es auf 200 bis 300 °C erhitzt werden kann. Zur Kontrolle der Temperatur ist in dem Behältnis ein Temperaturfühler vorgesehen.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Seils 20 werden die Monofilbündel 2 kontinuierlich zum Verseilpunkt 3 gezogen. Die Seitenwand 10 wird bei einer Rotation des Rotors 9 durch den Verbindungssteg 16 mit derselben Drehgeschwindigkeit mitgedreht, so dass die Monofilbündel 2 kontinuierlich durch die Öffnungen 11 zum Verseilpunkt 3 geführt werden. Die hier nicht gezeigten, an den Öffnungen 11 vorgesehenen Dichtungen verhindern dabei, dass über das Verbindungsrohr 13 zugeführtes Polypropylen 4 aus dem Behältnis 7 heraustritt.
In dem Behältnis 7 werden die Monofilbündel 2 schon vor dem Verseilpunkt 3 mit dem Polypropylen 4 belegt. Auch die Verseilung am Verseilpunkt 3 findet vollständig in dem Polypropylen 4 statt. Während der Verseilung wird mittels des Extruders 8 kontinuierlich das Polypropylen 4 dem Behältnis zugeführt.
Das gebildete Seil wird durch die Öffnung 12 aus dem Behältnis 7 in ein Wasserbad 14 geführt, in dem das Polypropylen 4 abgekühlt wird und sich verfestigt.
Dabei kann das Seil mit einer hier nicht gezeigten Spanneinrichtung zu dessen Dehnung vorgespannt werden, z.B. derart, dass die Monofilbündel 2 eine Stellung in dem Seil einnehmen, die sie unter der Belastung einnehmen, die zur Nutzung des Seils vorgesehen ist. Die Monofilbündel 2 werden durch das Polypropylen 4 in dem gedehnten Zustand eingenommenen Stellungen gehalten. Sie werden in dem gedehnten Zustand eingefroren.
Fig. 6 zeigt ein mittels des beschriebenen Verfahrens hergestelltes Seil 20 aus Aramidfasern. Es wurden mehrere aus mehreren verdrillten Monofilbündeln gewundene Faserlitzen 21,22 zu dem Seil 20 verseilt. Die als schwarze Punkte dargestellten Monofilbündel sind von dem Polypropylen 4 umgeben.
Im Folgenden auf die Fig. 3 bis 5 und 7 bis 12 Bezug genommen, wo gleiche oder gleichwirkende Teile mit derselben Bezugszahl wie in den Fig. 1, 2 und 6 bezeichnet sind und der betreffenden Bezugszahl jeweils ein Buchstabe beigefügt ist.
Eine in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung unterscheidet sich von derjenigen nach den Fig. 1 und 2 dadurch, dass ein Verbindungssteg 16a, der mit einem Rotor verbunden ist, innen hohl ist und durch den Verbindungssteg 16a ein Kernseil 23 zum Verseilpunkt 3a geführt wird. Am Verseilpunkt 3a wird das Kernseil 23 mit Außenlitzen 24 zu einem Seil 20a verseilt und dabei wie oben beschrieben mit Polypropylen 4a belegt.
Die Vorrichtung weist ferner eine hier nur schematisch gezeigte Flechteinrichtung 35 auf, mit der sich auf das Kernseil 23 unter Einbettung in das Polypropylen 4a eine Umflechtung 27 aufbringen lässt. Durch die Umflechtung wird aus dem Seil 20a ein umflechtetes Seil 20a' gebildet.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die in den Fig. 4 und Fig. 5 gezeigt ist, weist in ihrem Behältnis 7b einen durch einen in dem Behältnis 7b befestigten Ring gebildeten Kalibrierring 30 auf, durch den ein zu bildendes Kernseil 22b, nachdem Fasern 2b zu dem Kernseil 22b gewunden worden sind, gezogen wird, um ihm seine Form zu geben. Auf einer Seite des Behältnisses 7b, auf der das Kernseil 22b aus dem Behältnis 7b austritt, ist ein Rohrabschnitt 31 angeordnet. Der Rohrabschnitt 31, in dessen Wandung eine Wasserkühlung vorgesehen ist, weist einen größeren Innendurchmesser auf als die Öffnung des Kalibrierrings 30. In dem Rohrabschnitt 31 wird Polypropylen 4b, mit dem die Fasern 2b belegt werden derart gekühlt, dass es eine derartige Zähigkeit aufweist, dass es bei Austritt aus dem Rohrabschnitt 31 seine Form beibehält, aber dennoch weich bleibt.
Mit der Vorrichtung nach Fig. 5 lässt sich das Kernseil 22b mit einer Ummantelung 26 aus Polypropylen 4b auf den Fasern versehen.
In Fig. 7 ist ein kombiniertes Seil 20a gezeigt, das ein Kernseil 22a aufweist, das dem oben beschriebenen Seil 20 entspricht. Das Kernseil 22a ist von einer Ummantelung 26 aus dem das Matrixmaterial bildenden Polypropylen 4a umgeben. Unter Einbettung in den Mantel 26 sind Stahllitzen 24 um das Kernseil 22a herum gewunden worden. Die Stahllitzen sind dazu in das noch weiche Matrixmaterial 4a des Mantels 26 eingedrückt worden.
Fig. 4 zeigt schematisch Erweiterungen des in Fig. 5 gezeigten Teils der Vorrichtung. In Verseilrichtung gesehen hinter dem Rohrabschnitt 31 ist entweder eine Flechteinrichtung 26b vorgesehen, mit der sich eine Umflechtung auf das Kernseil 22b aufbringen lässt.
Ferner ist alternativ oder des Weiteren eine weitere Verseileinrichtung 36 vorgesehen, mit der sich äußere Litzen 24b unter Einbettung der Litzen 24b in dem Matrixmaterial 4b auf dem Kernseil 22b verseilen lassen.
In Fig. 8a ist eine Litze 1 dargestellt, deren Kernlitze 22b mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde und aus in Polypropylen eingebetteten Aramidfaserlitzen besteht. Hier nur schematisch gezeigter Stahldraht 24b wurden unter Erhitzung des Kernseils 22b beim Verseilen direkt in das Kernseil 22b eingedrückt. Fig. 8b zeigt eine Litze 1', die so aufgebaut ist wie diejenige nach Fig. 8a, aber, z.B. durch Hämmern, verdichtet worden ist.
Ein in Fig. 9 gezeigtes kombiniertes Seil 20c weist ein Kernseil aus drei verdrillten und in Polypropylen eingebettete Faserlitzen 21 c aus Monofilbündeln von Aramidfasern auf, in die beim Verseilen Außenlitzen 1 c eingedrückt worden sind. Die Außenlitzen 1, von denen nur eine einzige detailliert dargestellt ist, weisen als Kern in Polypropylen eingebettete Aramidfasern 23 auf. Im Polypropylen 4c sind Stahldrahtlitzen 24c um die Aramidfasern 23 herum angeordnet.
Fig. 10 zeigt ein kombiniertes Seil 20d, das ein in Polypropylen 4d eingebettetes Kernseil aufweist. Das Kernseil umfasst einen Kern 21 d aus in Polypropylen eingebetteten Monofilbündel 21 d aus Aramidfasern, darin eingebettet Stahldrahtlitzen 24d sowie herumgewunden darum eine weitere Lage aus Stahldrahtlitzen 25. Auf dem Polypropylen 4d sitzen Außenlitzen 1 d auf, die dieselbe Struktur aufweisen, wie oben für die Litzen 24c des Ausführungsbeispiels nach Fig. 9 beschrieben.
Ein in Fig. 11 gezeigtes erfindungsgemäßes kombiniertes Seil 20e unterscheidet sich von den Seilen der vorherigen Ausführungsbeispiele dadurch, dass auch Außenlitzen 1 e vollständig in ein Matrixmaterial aus Polypropylen 4e eingebettet sind. Ein Kernseil des Seils 20e weist eine Kernlitze 32 auf Stahldraht sowie darum gewundene Litzen 24e,25e auf, die einen hier nicht gezeigten Kern aus in Polypropylen eingebetteten Aramidfasern aufweisen. Die Kernlitze 32 sowie die Litzen 24e,25e sind von einem Schmiermittel 33 umgeben. Um das Schmiermittel 33 und das Kernseil herum werden mittels des oben beschriebenen Verfahrens die Außenlitzen 1 e mit dem Kernseil verseilt und dabei das Kernseil mit dem Schmiermittel 33 gemeinsam mit den Außenlitzen 1 e in dem Polypropylen 4e vollständig eingebettet.
Ein im Querschnitt in Fig. 12 gezeigtes Seil lässt sich herstellen, wenn mit der oben genannten Flechteinrichtung 31 in die Ummantelung 26 hinein eine Umflechtung 27 auf Fasern 22f eines Kernseils gebracht wird. Dabei wird auch die Umflechtung 27 in die Fasern 22f umgebendes Matrixmaterial 4f eingebettet und ein guter Verbund zwischen den Fasern einerseits und der Umflechtung 27 andererseits erreicht. Um die Umflechtung 27 herum bildet sich ein Mantel 26 aus dem Matrixmaterial 4f.
Wie Fig. 13 zeigt, können in diesen Mantel 26 äußere Litzen 24g eingebettet werden.
Es versteht sich, dass die beschriebenen Beispiele sich anstatt des genannten Polypropylen auch mit anderen Matrixmaterialien durchführen lassen, z.B Polycarbonat, Polyamid, Polyethylen oder PEEK.
Ferner versteht sich, dass sich die beschriebenen einzelnen Verfahrensschritte je nach herzustellender Seilstruktur miteinander kombinieren lassen. Entsprechend können auch in der Herstellungsvorrichtung je nach anzuwendendem Verfahren einzelne Bestandteile wie z.B. das Behältnis, die Einrichtung zur Verseilung der Außenlitzen und die Flechteinrichtung, auch mehrfach, miteinander kombiniert werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Litze (1), bei dem zur Bildung einer Kernlitze Fasern (2) und/oder Monofilbündel der Fasern (2) vor und/oder an einem Verseilpunkt (3) mit einem verflüssigten Matrixmaterial (4), das nach dem Verseilen fest wird, belegt werden, an dem Verseilpunkt (3) verseilt werden und beim Verseilen in das Matrixmaterial (4) eingebettet werden, wobei auf der Kernlitze eine Ummantelung (27) aus dem Matrixmaterial (4) aufgebracht wird und nach der Verseilung der Kernlitze (23c)
a) auf der ummantelten Kernlitze eine Außenlage aus Stahldraht (24c) verseilt wird, wobei der Stahldraht in das Matrixmaterial (4) eingebettet wird oder

b) auf der ummantelten Kernlitze eine zusätzliche Ummantelung (27) aufgebracht wird und die zusätzliche Ummantelung in das Matrixmaterial (4) eingebettet wird.
Verfahren zur Herstellung eines Seils (20), bei dem zur Bildung eines Kernseils (22a;22b;21c;21;d21f;21g) Fasern (2) und/oder Monofilbündel der Fasern (2) vor und/oder an einem Verseilpunkt (3) mit einem verflüssigten Matrixmaterial (4), das nach dem Verseilen fest wird, belegt werden, an dem Verseilpunkt (3) verseilt werden und beim Verseilen in das Matrixmaterial (4) eingebettet werden, wobei auf dem Kernseil (22a;22b;21c;21:d21f;21g) eine Ummantelung (26,27) aus dem Matrixmaterial (4) aufgebracht wird und nach der Verseilung
a) auf das ummantelte Kernseil (22a;22b;21c;21;d21f;21g) eine Lage aus Litzen (1c;1 d;24g) aufgebracht und die Litzen in das Matrixmaterial (4) eingebettet werden oder/und

b) auf das ummantelte Kernseil (22a;22b;21c;21;d21f;21g) eine zusätzliche Ummantelung (27) aufgebracht wird und die zusätzliche Ummantelung (27) in das Matrixmaterial (4) eingebettet wird.
Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Herstellung des Seils (20) mittels des Verfahrens nach Anspruch 1 hergestellte Litzen (1) verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Matrixmaterial (4) ein Thermoplast ist und die Litze (1) oder das Seil (20) nach dem Verseilen zur Verfestigung des Matrixmaterials (4), vorzugsweise an Luft oder in einer Kühlflüssigkeit, z.B. Wasser, gekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
dass die Fasern (2) während ihrer Verseilung und ihrer Einbettung in das Matrixmaterial (4) und der Kühlung des Matrixmaterials (4) bis zu dessen Verfestigung gedehnt werden, sodass die Fasern (2) durch das Matrixmaterial (4) in einer Stellung, die sie in dem gedehnten Zustand einnehmen, gehalten werden.
Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fasern (2) derart weit gedehnt werden, dass sie in eine Stellung gebracht werden, die sie bei Lastaufnahme einnehmen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ummantelung durch eine Umflechtung (27) gebildet wird.
Litze, die eine Kernlitze umfasst, die Fasern (2) und/oder, insbesondere verdrillte, Monofilbündel (21,22) der Fasern aufweist, wobei die Fasern (2) und/oder die Monofilbündel (21,22) mit einem Matrixmaterial (4) belegt sind und in das Matrixmaterial (4) eingebettet sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Matrixmaterial (4) eine Ummantelung der verseilten Fasern (2) und/oder der verseilten Monofilbündel (21,22) bildet und auf der Ummantelung eine Außenlage aus Stahldrähten verseilt ist, die in die Ummantelung eingebettet sind.
Seil, das ein Kernseil umfasst, das Fasern (2) und/oder, insbesondere verdrillte, Monofilbündel (21,22) der Fasern aufweist, wobei die Fasern und/oder die Monofilbündel (21,22) mit einem Matrixmaterial (4) belegt sind und in das Matrixmaterial (4) eingebettet sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Matrixmaterial (4) eine Ummantelung der verseilten Fasern (2) und/oder der verseilten Monofilbündeln (21,22) bildet und auf der Ummantelung eine Lage aus Litzen verseilt ist, die in die Ummantelung eingebettet sind.
Seil nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf die Ummantelung eine zusätzliche Ummantelung (27) aufgebracht ist, die in die Ummantelung eingebettet ist.
Litze nach Anspruch 8 oder Seil nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fasern (2) in der Kernlitze (23b) oder/und dem Kernseil (20a) derart weit gedehnt sind, dass sie in einer Stellung sind, die sie bei Lastaufnahme einnehmen.
Seil nach Anspruch 10, oder 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Ummantelung (27) eine das Kernseil (20a) umschließende und unter Spannung zusammenhaltenden Ummantelung (27) ist.
Litze nach Anspruch 8, oder 11 oder Seil nach Anspruch 9, 10, 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fasern (2) aus hochfestem Kunststoff, vorzugsweise aus Aramid, bestehen und/oder das Matrixmaterial (4) ein Thermoplast, vorzugsweise ein Polypropylen, aufweist.
Vorrichtung zur Herstellung einer Litze (1) oder eines Seils (20), die eine Einrichtung (5) zur Zuführung von Fasern (2) und/oder, insbesondere verdrillten, Monofilbündeln (21,22) der Fasern (2) zu einem Verseilpunkt (3) sowie zur Verseilung der Fasern (2) und/oder der Monofilbündel (21,22) an dem Verseilpunkt (3) und eine Einrichtung (6) zur Belegung der Fasern (2) und/oder der Monofilbündel (21,22) vor und/oder am Verseilpunkt (3) mit einem verflüssigten, zur Einbettung der der Fasern (2) und/oder der Monofilbündel (21,22) vorgesehenen Matrixmaterial (4) aufweist, die ein Behältnis (7) zur Aufnahme des verflüssigten Matrixmaterials (4) umfasst, wobei die Zuführungs- und Verseilungseinrichtung (5) einen Rotor (9) umfasst, über den die Fasern (2) und/oder die Monofilbündel zum Verseilpunkt (3) geführt werden, das Behältnis (7) eine verdrehbare Seitenwand (10) aufweist, die mit Öffnungen (11) versehen ist, durch die Fasern (2) und/oder die Monofilbündel (21,22) zu führen sind, und die mit derselben Drehgeschwindigkeit drehbar ist, wie der die die Fasern (2) und/oder die Monofilbündel (21,22) zuführende Rotor (9) und dass auf einer der verdrehbaren Seitenwand (10) gegenüberliegenden Seite des Behältnisses (7) eine weitere Öffnung (12) vorgesehen ist, durch die hindurch die gebildete Litze (1) oder das gebildete Seil (20) zu führen ist, dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Behältnis (7d) ein Kalibrierring (30) angeordnet ist, durch dessen Öffnung die Fasern (2) und/oder die Monofilbündel (21,22) beim Verseilen gezogen werden, und die weitere Öffnung (12d) einen größeren Durchmesser aufweist als die Öffnung des Kalibrierrings (30), um auf den verseilten Fasern (2) und/oder den verseilten Monofilbündeln eine Ummantelung aus dem Matrixmaterial (4) vorzusehen und dass die Vorrichtung
a) eine weitere Verseileinrichtung (36) aufweist, mittels derer sich äußere Litzen (24b) auf der Ummantelung verseilen und in die Ummantelung einbetten lassen, oder/und

b) eine Flechteinrichtung (35) aufweist, mittels derer sich eine zusätzliche Ummantelung (27) auf die Ummantelung aufbringen und in das Matrixmaterial einbetten lässt.
Vorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Behältnis (7d) an dem Ende, auf dem die gebildete Litze (1) oder das gebildete Seil (20) ausgezogen wird, mit einem Rohrabschnitt (31) versehen ist, der einen größeren Innendurchmesser aufweist als die Öffnung des Kalibrierrings (30) und der vorzugsweise mit einer Einrichtung zur Kühlung des Matrixmaterials (4) versehen ist.