钢丝绳制造技术

本公开涉及一种钢丝绳，包括由至少一层外层包围的芯元件，所述芯元件包含天然植物纤维，所述至少一层外层包括多个钢丝股，其中所述芯元件包覆有厚度范围为0.2mm至2mm的聚合物。

【技术实现步骤摘要】
钢丝绳
本公开涉及一种钢丝绳，其包括纤维芯元件和外股层。
技术介绍
在钢丝绳的绳制造和使用中，芯起到以下作用：支撑钢丝绳的外股层，保持绳结构的完整性，提高钢丝绳的柔韧性。另外，芯可以储存润滑剂，从而保持外股层的润滑以减少摩擦、磨损和腐蚀。在钢丝绳制造中，由包括硬纤维(例如，马尼拉麻等)和软纤维(胡麻、剑麻、棉纱等)在内的天然植物纤维制成的纤维绳广泛用作芯。天然纤维芯的常见缺点之一是其在潮湿环境中的耐腐蚀性差。有机纤维素是天然纤维芯的常见构建嵌段(buildingblock)，具有很强的吸水能力，因此容易劣化并且失去原有性能特性，诸如径向刚度。如果绳芯的抗压性差，则外股层变得不稳定，相邻股之间的接触应力会增加，从而导致钢丝磨损，最终断裂。纤维芯的吸湿性将进一步增加绳索内的水分含量，导致钢丝绳中钢丝的腐蚀。这种腐蚀会加剧钢丝的脆性，并且降低钢丝绳的抗拉强度。这会缩短钢丝绳的使用寿命。对于钢丝绳经受潮湿和酸性环境的应用，绳芯通常由合成纤维而非天然植物纤维制成。然而，在一些工业和农业生产中，剑麻绳广泛用作钢丝绳的芯。它具有合成纤维绳芯所不具备的特点，并且在某些行业中不可替代。
技术实现思路
本公开的主要目的是开发一种钢丝绳，其纤维芯的抗腐蚀性显著提高，特别适用于关键应用，诸如用于湿酸性矿井中。本公开的另一目的是设计一种钢丝绳，其径向阻力和动态横向冲击压力能力得以改善。根据本公开，提供了一种钢丝绳，其包括由至少一层外层包围的芯元件，所述芯元件包含天然植物纤维，所述至少一层外层包括多个钢丝股，其中所述芯元件用厚度范围为0.2mm至2mm的聚合物包覆。因此，钢丝绳的直径范围可以为10mm至100mm，例如，30mm至60mm，例如，30mm、40mm、50mm、或60mm。优选地，芯元件的直径为钢丝绳的直径的30％至60％，更优选地，芯元件的直径为钢丝绳的直径的40％至50％。芯元件的护套的厚度范围为0.2mm至2mm，优选地，0.3mm至1.5mm，更优选地，0.5mm至1mm。芯元件上的护套厚度可以依据芯和钢丝绳的直径来选择。本申请中所提及的天然植物纤维可以包括但不限于麻(例如，马尼拉麻、苎麻、或黄麻等)和软纤维(胡麻、剑麻、棉纱等)。芯元件可以具有任何已知的纤维绳构造。比如，3股、4股、1x4或1x6股的构造。股由纱线组成，该纱线含有天然植物纤维。本领域已知由纤维形成纱线和由纱线形成股的方法。另外，天然植物纤维绳可以在进一步加工之前通过例如预拉伸、退火、热定形或压实而进行预处理。还可以通过在施加护套之前或在将外线股闭合到芯上期间充分预张紧芯，来在绳生产期间移除结构伸长。本公开的芯元件可以用润滑剂润滑。润滑剂的重量范围可以是所述钢丝绳的总重量的10％至25％，其小于通常用于没有护套的纤维芯元件的重量。例如，润滑剂的重量范围可以是所述钢丝绳的总重量的10％至12％。根据本公开的钢丝绳具有至少一层外层，其由钢丝股，例如，6、8、12或16个钢丝股组成。钢丝股可以具有现有技术中已知的任何构造。钢丝股的形状可以为三角形或圆形。作为另一示例，芯元件可以被两个外层包围，每个外层由多个钢线股组成。优选地，两个外层的扭转方向不同。钢丝股可以由高碳钢制成。高碳钢的钢成分如下：0.5％至2.15％的碳、0.10％至1.10％的锰、0.10％至1.30％的硅、0.15％(优选地，0.10％或甚至更低)的硫和磷；可以添加附加微合金元素，诸如铬(最多0.20％至0.40％)、铜(最多0.20％)、以及钒(最多0.30％)。所有百分比均为重量百分比。可替代地，钢丝股可以由低碳钢(0.05wt％至0.30wt％的碳)、中碳钢、或不锈钢制成。根据本公开，钢丝股可以涂覆有锌和/或锌合金。优选地，外层的钢丝股的钢丝分别用锌和/或锌合金涂覆。更优选地，通过镀锌工艺在钢丝的表面上形成涂层。作为示例，可以应用锌铝合金。与锌相比，锌铝涂层的整体耐腐蚀性更好并且耐高温性更好。与锌相比，锌铝合金当暴露于高温时没有剥落。锌铝涂层的铝含量可以为2wt％至12wt％，例如，5％至10％。优选的组分位于共析位置周围：约5wt％的铝。锌合金涂层还可以具有润湿剂，诸如镧或铈，其量小于0.1wt％的锌合金。涂层的其余部分是锌和不可避免的杂质。另一优选组分含有约10％的铝。与具有约5wt％的铝的共析组分相比，铝的量的这种增加提供了更好的防腐蚀性。可以将诸如硅和镁之类的其他元素添加到锌铝涂层中。更优选地，为了优化耐腐蚀性，特定的良好合金包括2％至10％的铝和0.2％至3.0％的镁，其余为锌。芯元件上的护套聚合物可以是任何热塑性聚合物。比如，它可以选自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氨酯(PU)或聚氯乙烯(PVC)。作为优选示例，芯元件可以涂覆有聚合物，该聚合物具有含有范围为10wt％至70wt％的软嵌段的共聚酯弹性体。优选地，根据ISO868测量的共聚酯弹性体的肖氏硬度D大于50。在优选实施例中，共聚酯弹性体含有范围为10wt％至40wt％的软嵌段。在更优选实施例中，共聚酯弹性体含有范围为20wt％至30wt％的软嵌段。在最优选实施例中，共聚酯弹性体含有25wt％的软嵌段。共聚酯弹性体的模量和硬度取决于共聚酯弹性体中软嵌段的类型和浓度。在钢丝绳的制造中使用含有软嵌段和硬嵌段的共聚酯弹性体的优点在于在芯和外层之间建立了硬质过渡层。共聚酯弹性体中较低浓度的软嵌段可以使弹性体更硬。因此，在芯和外钢层之间施加共聚酯弹性体层改善了钢丝的抗疲劳性。更进一步地，含有软嵌段的共聚酯弹性体与内纤维芯元件和外层兼容。此外，该材料在高温和零下温度下具有出色的抗弯曲和弯曲疲劳性。这使得它特别适用于诸如起重机绳之类的应用，其承受宽范围的温度并且还应对非常高水平的弯曲疲劳和压缩。合适地，共聚酯弹性体是共聚酯酯弹性体、共聚碳酸酯弹性体、和/或共聚醚弹性体；即，具有软嵌段的共聚酯嵌段共聚物，该软嵌段由聚酯、聚碳酸酯或聚醚的链段组成。例如在EP-0102115-B1中描述了合适的共聚酯弹性体。例如在EP-0846712-B1中描述了合适的共聚碳酸酯弹性体。例如共聚酯弹性体可以以商品名从荷兰的DSMEngineeringPlasticsB.V购得。优选地，共聚酯弹性体是共聚醚弹性体。由于在绳闭合期间施加在芯元件上的压缩力，所以本公开的钢丝绳的带护套的芯元件可以被外层压缩。护套还在绳闭合压缩期间保护芯纤维免受损坏。带护套的芯元件可以进入外层的钢丝股之间，并且横截面呈自然星形或三个维度呈螺旋槽形。在钢丝绳的使用寿命期间，可以保持芯元件的横截面的自然星形。根据本公开，提供一种钢丝绳的制造方法，其包括以下步骤：(a)提供芯元件，其中所述芯元件含有天然植物纤维；(b)将所述芯元件与厚度范围为0.2mm至2mm的聚合物共同挤出；以及(c)围绕所述芯元件扭转多个钢丝股以形成外层，使得所述钢丝绳闭合。根据本公开，步骤(b)中的挤出优选为护套挤出(jacketextrusion本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢丝绳，其特征在于，包括由至少一层外层包围的芯元件，所述芯元件包含天然植物纤维，所述至少一层外层包括多个钢丝股，其中所述芯元件被包裹有厚度范围为0.2mm至2mm的聚合物。/n

【技术特征摘要】
20180919 EP 18250020.71.一种钢丝绳，其特征在于，包括由至少一层外层包围的芯元件，所述芯元件包含天然植物纤维，所述至少一层外层包括多个钢丝股，其中所述芯元件被包裹有厚度范围为0.2mm至2mm的聚合物。


2.根据权利要求1所述的钢丝绳，其特征在于，其中所述天然植物纤维是剑麻。


3.根据权利要求1或2所述的钢丝绳，其特征在于，其中所述芯元件是剑麻线股，具有3股、4股、1×4或1×6股的构造。


4.根据权利要求3所述的钢丝绳，其特征在于，其中所包裹的聚合物是挤出层。


5.根据权利要求1所述的钢丝绳，其特征在于，其中所包裹的聚合物的厚度为0.5mm至1mm。


6.根据权利要求1所述的钢丝绳，其特征在于，其中所述芯元件用润滑剂润滑，所述润滑剂的重量范围...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·罗美尔，王捧柱，J·卡雷丹，
申请(专利权)人：布顿国际有限公司，
类型：新型
国别省市：英国;GB