專利名稱：圓狀吊索的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圓狀吊索(roundsling)。圓狀吊索用作升降機(jī)或其它處理設(shè)備與待裝卸物品之間的連接裝置。圓狀吊索是環(huán)形柔韌的吊索或繩圈，一般由耐負(fù)荷的芯和圍繞所述芯的保護(hù)覆蓋層(封套)組成，而芯包含至少兩匝(turns)耐負(fù)荷束材料(strand material)。本發(fā)明具體地涉及具有包含韌度至少為10cN/dTex纖維的芯的圓狀吊索。
這種圓狀吊索例如從美國專利No.4,210,089和美國專利No.4,850,629中已知。這些專利出版物公開了包含耐負(fù)荷的芯的圓狀吊索，該芯的形式是包含在管狀覆蓋裝置內(nèi)的耐負(fù)荷束材料的平行匝(也稱為繩圈)。這些圓狀吊索是通過形成耐負(fù)荷材料束的環(huán)形繩圈以形成耐負(fù)荷的芯而構(gòu)造的，例如通過將多匝所述束平行地放置在其表面上裝有引導(dǎo)裝置的表面上，將所述匝的末端固定到支持裝置上，將具有兩個(gè)末端的管狀覆蓋裝置拉到所述引導(dǎo)裝置的其中一個(gè)上以封住所述匝，拴緊所述耐負(fù)荷的平行匝的末端并拴緊所述覆蓋裝置的末端以形成環(huán)形繩圈。在現(xiàn)有技術(shù)中，耐負(fù)荷束材料的末端一般與相同材料束的另一端拴在一起，從而形成環(huán)形連接，整個(gè)耐負(fù)荷材料的內(nèi)芯隱藏在覆蓋材料內(nèi)部。通常，通過端對端連接，或通過將一端連接到相鄰匝，例如通過打結(jié)或使用膠帶來完成端間的拴緊。在圓狀吊索包含織物網(wǎng)作為耐負(fù)荷的芯的情況下，也可以通過縫合來形成連接，例如在US4,022,507中。
在EP785 163A1中，所描述的圓狀吊索具有包含選自聚酯(例如Dacron)、芳族聚酰胺(例如Kevlar)或聚乙烯(例如Spectra)的絲狀纖維的耐負(fù)荷芯。EP 785 163 A1的優(yōu)選實(shí)施方案是包含韌度至少為10cN/dTex高性能纖維(例如Kevlar或Spectra纖維)作為耐負(fù)荷芯的成分的圓狀吊索結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)質(zhì)輕而堅(jiān)固。
包含高性能纖維的已知圓狀吊索的缺點(diǎn)是它們的效率相當(dāng)?shù)?。這里以及下文所述的圓狀吊索的“效率”是指耐負(fù)荷芯的韌度與纖維韌度的比(％)。包含高性能纖維芯的已知圓狀吊索的效率一般約為20％。
本發(fā)明的目的是提供一種比已知吊索的效率要高的圓狀吊索。
該目的由這樣的圓狀吊索實(shí)現(xiàn)其中束材料是編織繩(braided rope)或直紋繩(laid rope)，其末端通過編接頭(splice)而連接。
本發(fā)明的圓狀吊索可以達(dá)到大于40％的效率。因此根據(jù)本發(fā)明的圓狀吊索可以比具有相同負(fù)荷能力的已知圓狀吊索更輕。額外的優(yōu)點(diǎn)是因而可實(shí)現(xiàn)更小的體積。
在本申請中，編接頭要理解為塞入式編接頭(tucked splice)或掩埋式(buried splice)編接頭，就像例如在The Splicing Handbook，Barbara Merry和John Darwin的“Techniques for Modern and Traditional Ropes”，ISBN 0-87742-952-9中描述的。
US4,493,599中公開的漂浮繩組件包含經(jīng)編接的繩。但是，所描述的組件是關(guān)于索眼(grommet)或纜繩，而不是圓狀吊索。索眼是通過每個(gè)引線中端對端的編接頭將兩段繩連結(jié)而形成的單環(huán)繩圈；纜繩是在各端具有索眼的單根繩。在這篇文獻(xiàn)中沒有暗示在包含多匝耐負(fù)荷材料的圓狀吊索中通過編接頭連接末端是有利的。
根據(jù)歐洲規(guī)格的圓狀吊索通常一個(gè)端連接包括11匝，如在例如聚丙烯、聚酰胺和聚酯圓狀吊索的EN-1492-2標(biāo)準(zhǔn)中所描述的。要求這種相對高的匝數(shù)是因?yàn)橐阎獔A狀吊索中的端連接一般不可靠，從而導(dǎo)致少于11匝的吊索的韌度變動(dòng)較大。本發(fā)明的圓狀吊索的優(yōu)點(diǎn)是韌度變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)更小，甚至當(dāng)匝數(shù)少于11，或甚至少于8時(shí)。根據(jù)本發(fā)明的圓狀吊索的附加優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)匝數(shù)少于11時(shí)，也可獲得更好的效率。優(yōu)選地，匝數(shù)為2～9，或甚至為2～7。
本發(fā)明的圓狀吊索的芯包含編織繩或直紋繩。編織繩可以包含3、4、6、8、12、16或24束纖維。具有編織繩的圓狀吊索優(yōu)選包含至少12束。包含至少12束的編織繩的圓狀吊索的優(yōu)點(diǎn)是可以掩埋式編接頭來進(jìn)行端連接。掩埋式編接頭的構(gòu)建比塞入式編接頭快很多。
本發(fā)明圓狀吊索的芯中的直紋繩通?？梢园?、4、6或6+1束。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方案中，圓狀吊索包含具有塞入式編接頭的直紋繩，優(yōu)點(diǎn)是連接中的滑動(dòng)非常小。
本發(fā)明圓狀吊索的芯包含韌度至少為10cN/dTex的纖維。這可以是任何高性能纖維材料，如聚酯、聚酰胺、芳族聚酰胺、聚(對亞苯基-2，6-苯二噁唑)或聚乙烯紗。優(yōu)選地，該纖維是高模量聚乙烯(HMPE)纖維或紗。HMPE纖維包含高分子量線性聚乙烯的高度拉伸纖維。這里高分子量(或摩爾質(zhì)量)表示重均分子量至少為400,000g/mol。這里線性聚乙烯表示每100個(gè)碳原子側(cè)鏈少于1、優(yōu)選每300個(gè)碳原子側(cè)鏈少于1(側(cè)鏈或支鏈一般包含多于10個(gè)碳原子)的聚乙烯。聚乙烯也可以包含高達(dá)5mol％的一種或多種可與其共聚的其它鏈烯烴，例如丙烯、丁烯、戊烯、4-甲基戊烯、辛烯。
優(yōu)選地，使用由聚乙烯絲組成的聚乙烯纖維，這種絲通過例如在GB-A-2042414、GB-A-2051667或WO 01/73173 A1中所描述的凝膠紡紗方法制得。該方法基本包括制備高本征粘度的聚烯烴溶液，在高于溶解溫度的溫度下將溶液紡紗成絲，將絲冷卻到膠凝溫度以下以形成含溶劑的凝膠絲，并在去除溶劑之前、期間或之后抽絲。
包含HMPE纖維的芯的優(yōu)點(diǎn)包括高耐磨損性，在撓曲負(fù)荷下良好的抗疲勞性，低伸長率導(dǎo)致更容易定位，優(yōu)異的耐化學(xué)和耐UV性以及高的抗切割性。
在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，所有匝的繩都平行，并且長度基本相同；這種圓狀吊索的優(yōu)點(diǎn)是它的強(qiáng)度更高，因?yàn)槭褂弥行局械母髟迅鶆虻爻兄亍?br> 根據(jù)本發(fā)明的圓狀吊索中繩的末端通過編接頭連接。各種已知的塞入式或掩埋式編接頭都可以應(yīng)用。特別合適類型的編接頭是塞入式編接頭，它可以在圓狀吊索中的直紋繩中通過包括下面步驟的方法來形成(a)將繩的一端分成分別包含第一和第二數(shù)量的束的第一和第二部分，第一數(shù)量的束至多比第二數(shù)量的束多1，(b)將第一部分從一側(cè)塞進(jìn)繩另一端的開口中，使得該開口在一側(cè)具有第一數(shù)量的束，在另一側(cè)具有第二數(shù)量的束，第一和第二數(shù)量至多相差1，(c)將第二部分從另一側(cè)塞進(jìn)繩另一端的開口中，(d)分別重復(fù)步驟(b)和(c)至少3次，3+1次，由此第二繩端各個(gè)連貫的開口被隔開，使得第一和第二部分已交叉穿過該繩另一部分的所有束至少一次。
對于最佳的連接，優(yōu)選對繩的另一端重復(fù)相同順序的步驟。優(yōu)選地，通過對各端的束部分重復(fù)步驟(b)和(c)至少3次，在步驟(d)之后至少一個(gè)步驟內(nèi)使編接頭逐漸變細(xì)。這種逐漸變細(xì)的編接頭導(dǎo)致圓狀吊索的效率進(jìn)一步提高。
上述編接頭的優(yōu)點(diǎn)是相比常規(guī)編接頭，它可以在更短時(shí)間內(nèi)制成，并且可以以經(jīng)濟(jì)的方式將其與繩匝一起在線制出。
當(dāng)使用聚合物涂料材料(例如象Beetafin L9010的聚氨酯分散體和象LAGO45或50的改性聚氨酯分散體)涂布束端時(shí)，(優(yōu)選在制造編接頭之前涂布)，獲得甚至更好的結(jié)果。或者，經(jīng)編接的繩涂有所述材料。這種涂層允許更短的編接頭，而不會(huì)喪失效率或造成韌度變化增加。它還允許更短的圓狀吊索生產(chǎn)時(shí)間，因?yàn)榇蟛糠稚a(chǎn)時(shí)間是生產(chǎn)編接頭造成的。使用經(jīng)涂布的束可以降低至少50％的生產(chǎn)時(shí)間。
圓狀吊索包含芯周圍的保護(hù)覆蓋層。該覆蓋層或封套不構(gòu)成本發(fā)明的部分，它可以是任意已知的材料，比如經(jīng)紡織的或編織的織物，例如紡織聚酯織物。
本發(fā)明還涉及制造圓狀吊索的方法，該方法包括通過用編接頭連接繩末端來形成包含韌度至少為10cN/dTex的纖維的編織繩或直紋繩的環(huán)形繩圈。
根據(jù)已知方法可以形成圓狀吊索，例如通過在兩個(gè)卷軸上制造平行匝或卷繞編織繩或直紋繩，使得部分匝在卷軸上，另一部分在卷軸之間。卷軸一般放置成彼此間隔一定距離，這取決于待制圓狀吊索的長度。但是，利用該方法，有些匝可能下垂，導(dǎo)致所得圓狀吊索包含長度不等的匝。特別地在纖維具有相對低的斷裂伸長率的情況下，例如HMPE纖維，這導(dǎo)致在使用圓狀吊索時(shí)芯中的各匝不均勻地承重；而這可能損壞繩或甚至導(dǎo)致早期斷裂。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過對在卷軸之間的部分匝進(jìn)行支撐，可以獲得長度基本相同的匝。支撐例如可以通過卷軸之間部分匝以下的槽來完成。
本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)通過在卷軸之間所有平行的編織繩或直紋繩的匝以上或以下形成端連接(特別是編接頭)，比部分在平行匝的上方和部分在其下方交叉的端連接，可實(shí)現(xiàn)甚至更好的效率和韌度。
參照下面的實(shí)施例和對比實(shí)驗(yàn)來進(jìn)一步說明本發(fā)明。
實(shí)施例1通過使用根據(jù)以上描述的塞入式編接頭(8-4-4結(jié)構(gòu)，即具有8個(gè)完整的塞入部分，并在兩個(gè)步驟的4次塞入中逐漸變細(xì))，在圍繞兩個(gè)卷軸的22個(gè)平行對準(zhǔn)繩匝后形成端對端連接，制造具有3束HMPE纖維(結(jié)構(gòu)3×24×3/1760dtex；DyneemaSK75)的直紋繩的圓狀吊索芯。編接頭在平行匝上穿過。DyneemaSK75是紗韌度為35cN/dTex的1760dtexHMPE連續(xù)絲紗(DSM High Performance Fibers的產(chǎn)品，NL)。在用標(biāo)準(zhǔn)聚酯覆蓋芯之后，測試該圓狀吊索，結(jié)果是韌度為15±2cN/dtex，效率為43％。
實(shí)施例2涂有Lago 45、并用標(biāo)準(zhǔn)8-4-4塞入式編接頭編接的、23匝3×7/1760dtex(DyneemaSK75 1760dtex紗)的圓狀吊索，其韌度為21cN/dtex。該圓狀吊索的效率為60％。
實(shí)施例3-5重復(fù)實(shí)施例1，但變化匝數(shù)。表1示出了效率隨匝數(shù)減少而增加。
表1
對比實(shí)驗(yàn)A如實(shí)施例2中，具有逐漸變細(xì)的端對端連接的、包含23匝HMPE繩(由DyneemaSK75制成)的圓狀吊索，其最大韌度為6.5cN/dtex。
具有打結(jié)端連接的、23匝21根紗的HMPE纖維(DyneemaSK75)結(jié)構(gòu)的圓狀吊索，其最大韌度為9.5cN/dtex。
兩種情況下，圓狀吊索都在變動(dòng)達(dá)±25％的端連接處失效。效率分別是19％和27％。
實(shí)施例6重復(fù)實(shí)施例1制造具有11個(gè)平行匝的3束直紋繩(3×24×3/1760dtex；DyneemaSK75)和如上所述在所有平行匝上方制得的8-4-4編接頭的芯。根據(jù)EN-1492-2測試帶聚酯覆蓋層的圓狀吊索。工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定安全因子為7，這表示20噸的圓狀吊索應(yīng)該承重140噸。在第一測試中，圓狀吊索的韌度被確定為16.6cN/dtex。發(fā)現(xiàn)在148600kg負(fù)荷下斷裂發(fā)生在芯的繩內(nèi)，而不是連接編接頭。在另一實(shí)驗(yàn)中，圓狀吊索接受伸長疲勞測試，其中在確定圓狀吊索的斷裂強(qiáng)度之前，在(140噸的)75％負(fù)荷下使其預(yù)承重70次?，F(xiàn)在圓狀吊索的韌度為19.4cN/dtex。在174000kg負(fù)荷下的斷裂發(fā)生在繩中逐漸變細(xì)的編接頭的端區(qū)域。
權(quán)利要求
1.一種圓狀吊索，包括耐負(fù)荷的芯和圍繞所述芯的保護(hù)覆蓋層，所述芯包含至少兩匝耐負(fù)荷束材料，所述束材料包含韌度至少為10cN/dTex的纖維，其特征在于所述束材料是編織繩或直紋繩，其末端用編接頭連接。
2.如權(quán)利要求1所述的圓狀吊索，其中所述耐負(fù)荷的芯包含2～7匝繩。
3.如權(quán)利要求1或2所述的圓狀吊索，其中纖維是高模量聚乙烯纖維。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的圓狀吊索，其中所有匝都平行，并且長度基本相同。
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的圓狀吊索，其中編接頭在所有繩匝的上方或下方。
6.一種用于制造如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述圓狀吊索的方法，包括將編織繩或直紋繩卷繞在兩個(gè)卷軸上，從而形成平行匝的步驟，使得部分匝在卷軸上而另一部分在卷軸之間，其中卷軸之間的部分被支撐著，還包括在繩的兩末端形成編接頭的步驟。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中編接頭形成在卷軸之間的所有平行繩匝的上方或下方。
全文摘要
本發(fā)明涉及環(huán)形繩圈形式的圓狀吊索，由耐負(fù)荷的芯和圍繞所述芯的保護(hù)覆蓋層組成，所述芯包含至少兩匝耐負(fù)荷的、包含韌度至少為10cN/dTex纖維的束材料，其中所述束材料是編織繩或直紋繩，其末端用編接頭連接。本發(fā)明還涉及制造圓狀吊索的方法，包括將編織繩或直紋繩卷繞在兩個(gè)卷軸上，使得部分匝在卷軸上而另一部分在卷軸之間的步驟和在繩的兩末端形成編接頭的步驟，其中卷軸之間的部分被支撐著。
文檔編號D07B1/18GK1745030SQ200480003302
公開日2006年3月8日 申請日期2004年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月30日
發(fā)明者保盧斯·約翰內(nèi)斯·海厄森斯·馬莉亞·斯梅茨, 克里斯琴·亨利·彼得·德克斯 申請人:帝斯曼知識(shí)產(chǎn)權(quán)資產(chǎn)管理有限公司