Seile aus Faserverbundprofilen

Abstract

 Seile aus mit Polymeren imprägnierten endlosen anorganischen oder organischen Verstärkungsfaser-Profilen.

Beschreibung

[0001] Seile werden aus einer Reihe von Garnen aus Naturfasern und Kunstfasern hergestellt, z.B. aus Manila-, Sisal-, Hanf-, Kokos-, Polyamid-, Polyester- und Polyethylenfasern oder auch aus Metalldrähten, z-B- Stahl- oder Kupferdrähten.

[0002] Eine Litze nennt man ein Seil aus der für den gewünschten Seildurchmesser erforderlichen Zahl von Garnen oder Drähten. Ein Seil im Trossenschlag oder Kardeel ist aus drei oder vier Litzen durch Verseilung hergestellt und ein Seil im Kabelschlag aus drei oder vier Kardeelen. Mit Schlaglänge bezeichnet man die Ganghöhe der schraubenförmig liegenden Garne oder Drähte in der Litze, der Litzen im Kardeel bzw, der Kardeele im Kabel.

[0003] Es hat nicht an Versuchen gefehlt, solche Seile auch aus höherwertigen anorganischen oder organischen Fasern wie Glas- oder Kohlenstoffasern herzustellen, Diese Versuche sind jedoch ohne Erfolg geblieben, da solche Seile unter Zugbelastung versagten, bedingt durch eine mechanische Schädigung der in unmittelbarem Kontakt befindlichen Fasern untereinander.

[0004] Gegenstand der Erfindung sind Seile aus mit Polymeren imprägnierten endlosen anorganischen oder organischen Verstärkungsfaser-Profilen.

Erfindungsgemäße Polymere sind:

[0005] 

• Duroplasten (Reaktionsharze) wie z,B, ungesättigte Polyesterharze (UP), Epoxidharze (EP), Vinylesterharze (VE), Phenolharze (PF), Bismaleinimidharze (BMI) oder Blends solcher Harze mit anderen Polymeren; bevorzugt sind UP-, EP-, VE- und PF-Harze, besonders bevorzugt sind UP- und EP-Harze.
• Thermoplasten wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyamid (PA), Polycarbonat (PC), aromatische Polyester wie Polyethylenterephthalat (PET) oder Polybutylenterephthalat (PBT), Polyphensulfid (PPS), Polyphenylenoxid (PPO), Polyphenylenether (PPE), Polyacetale wie Polyoxymethylen (POM), Polyarylate (PAR), Polyetherketone (PEK), Polyetheretherketone (PEEK) und aromatische Polyamide sowie Copolymere wie z.B. Polystyrol-co-acrylnitril (SAN) oder Polyethylen-co-vinylacetat (EVA) und Pfropfcopolymere wie z.B. ABS aus den diesen Polymeren zugrundeliegenden Monomeren wie auch Blends aus solchen Polymeren wie z.B. PC/PBT, PP/EVA oder PC/ABS; bevorzugt sind PP, PA, PC, PET, PPS, PEK, PEEK, EVA und PC/ABS, besonders bevorzugt sind PA, PET, PPS und PEEK.
• flüssigkristalline Polymere (Liquid Crystalline Polymers-LCP).
• Polyurethane (PUR).

[0006] Anorganische Verstärkungsfasern sind z.B. Glasfasern wie z.B. E-, ECR-, R- oder S-Glasfasern oder Al₂O₃-Fasern. Organische Verstärkungsfasern sind z.B. Polyaramidfasern, LCP- Fasern oder Kohlenstoffasern. Bevorzugt sind Glas-, Polyaramid-und Kohlenstoffasern.

[0007] Mit Polymeren imprägnierte Faserverbundprofile in denen die endlosen Verstärkungsfasern parallel liegen und nicht verdreht sind, sind bekannt. Solche Profile, meist mit unterschiedlichem Querschnitt, können hergestellt werden, indem man ein Bündel endloser Fasern (Rovings) durch ein Bad mit einem Reaktionsharz oder einem PUR-Prepolymer oder die Schmelze eines Thermoplasten oder eines LCP's führt und das getränkte Bündel durch eine gegebenenfalls beheizte Formdüse zieht oder es zur Formgebung mit einem Thermoplastfaden umwickelt, wobei das gewünschte Profil, z.B. ein kreisförmiger oder ovaler Querschnitt, erzeugt und das Harz ausgehärtet bzw. abgekühlt wird.

[0008] Das Polymere hat in solchen Faserverbundprofilen die Funktionen der Formgebung und -wahrung, der Schubübertragung auf die einzelnen im Profil zusammengefaßten Fasern sowie des Schutzes der Fasern vor einem mechanischen, physikalischen, chemischen oder anderweitig korrosiven Angriff. Funktion der Fasern ist es, die eingeleiteten Kräfte aufzunehmen.

[0009] Solche Faserverbundprofile besitzen hohe Festigkeiten, sie sind vollelastisch und unter Berücksichtigung der zulässigen Randfaserdehnung biegsam. Sie sind je nach verwendeter Materialkombination korrosions- und witterungsbeständig sowie schwer entflammbar. Bei Verwendung von Glasfasern sind sie elektrische und thermische Isolatoren.

[0010] Es wurde gefunden, daß man aus solchen polymerimprägnierten Faserverbundprofilen, bevorzugt solchen mit kreisförmigem Querschnitt, Seile herstellen kann, wenn man biegsame, polymerimprägnierte Faserverbundprofile mit Durchmessern von 0,3 bis 12 mm einsetzt und die Schlaglänge beim Verseilen den vollelastischen Eigenschaften der Faserverbundprofile anpaßt. Im allgemeinen ist es hierzu nötig, die Schlaglänge gegenüber der von Textilgarnen oder Drähten zu vergrössern. Solche Seile sind bei gleichem Gesamtquerschnitt wesentlich flexibler als ein entsprechendes einzelnes Faserverbundprofil, besitzen jedoch die volle Zugfestigkeit wie die Ausgangsmaterialien.

[0011] Die Seile können also im Prinzip hergestellt werden wie Seile aus Textilgarnen oder Metalldrähten, d.h. als Litzen, Kardeelen oder Kabel. Sie können auch nach der Herstellung noch einmal mit einem Polymer imprägniert werden. Duch die Imprägnierung mit einem Polymer wird insbesondere die Oberfläche der Seile geglättet, so daß sie leichter handhabbar werden oder einen besseren Verbund mit einem weiteren sie umhüllenden Material eingehen können. Darüber hinaus können solche Seile auch mit einem weiteren Polymer ummantelt werden, um die mechanischen Eigenschaften wie Härte und Abriebfestigkeit weiter zu verbessern, die Handhabbarkeit zu erhöhen, das Seil farblich zu gestalten und die Korrosionsbeständigkeit weiter zu verbessern. Zur Ummantelung dienen insbesondere Thermoplasten wie z.B. PE, PP oder PA.

[0012] Die erfindungsgemäßen Seile bestehen hauptsächlich aus Glas-, Polyaramid- oder Kohlenstoffasern, Sie haben deshalb geringes spezifisches Gewicht, hohe Zugfestigkeit, hohe Elastizität, hohen E-Modul, einen geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, bei Glas auch geringe thermische und elektrische Leitfähigkeit sowie elektromagnetische Neutralität, sie sind korrosionsbeständig, witterungsbeständig, verschleißfest und unbrennbar.

[0013] Zum Beispiel können solche Seile angewendet werden:

• Zur Mastabspannung von Antennen, wo elektromagnetische Neutralität, Witterungs- und Korrosionsbeständigkeit verlangt wird.
• Zur Mastabspannung von Booten und Schiffen, von Zelten und anderen textilen Tragwerken, wo geringes spezifisches Gewicht, leichte Handhabbarkeit und Wartungsfreiheit verlangt wird.
• Zur Bewehrung anderer Werkstoffe, z.B. von Elastomeren oder Polyurethanen, wo hohe Festigkeit, gute Verbundeigenschaften und niedriges spezifisches Gewicht verlangt wird.
• Im Sicherheitsbereich, wo hohe Flammwidrigkeit und niedrige Rauchgastoxizität, hohe Flexibilität und Festigkeit sowie Witterungs- und Korrosionsbeständigkeit verlangt wird, wie dies z.B. bei Feuerleitern und Rettungsseilen der Fall ist. Hierfür sind insbesondere Materialkombinationen mit Glas geeignet.

Ausführungsbeispiel

[0014] Seile, hergestellt aus Faserverbundprofilen der Materialkombination ungesättigter Polyester/Glasfaser sind durch die folgenden Kennwerte und Daten charakterisiert:


In der folgenden Tabelle 1 ist angegeben die Zahl der Profile und ihr Durchmesser, aus denen ein Seil hergestellt wird, der Durchmesser des erhaltenen Seiles und die physikalischen Eigenschaften des Seiles.

Ansprüche

1. Seile aus mit Polymeren imprägnierten endlosen anorganischen oder organischen Verstärkungsfaser-Profilen.

2. Verfahren zur Herstellung von Seilen aus mit Polymeren imprägnierten endlosen anorganischen oder organischen Verstärkungsfaser-Profilen, dadurch gekennzeichnet, daß man solche Profile in an sich bekannter Weise verseilt, wobei die mit Polymeren imprägnierten Profile Durchmesser von 0,3 - 12 mm haben und die Schlaglänge beim Verseilen den Eigenschaften der Profile angepaßt wird.