Цепь, содержащая множество соединенных между собой звеньев

Есть еще 4 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Цепь для швартовки или постановки на якорь лодки, прикрепления груза при автомобильных, железнодорожных, водных и воздушных перевозках и для перемещения, подъема или подвешивания грузов, содержащая множество соединенных между собой звеньев, при этом по меньшей мере часть звеньев содержит многоволоконные нити, отличающаяся тем, что многоволоконные нити представляют собой многоволоконные нити из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы.

2. Цепь по п.1, отличающаяся тем, что ее статическая прочность составляет не менее 1 кН.

3. Цепь по любому из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что линейная плотность нити составляет по меньшей мере 50 денье, а предел прочности нити на растяжение составляет по меньшей мере 2,5 Н/текс.

4. Цепь по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что по меньшей мере часть звеньев цепи содержит покрытие.

5. Цепь по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что по меньшей мере часть звеньев содержит стекловолокна, углеродные волокна, металлические волокна, волокна ароматического полиамида, волокна поли-р-фенилен-2,6-бензо-бис-оксазола (РВО) и/или волокна политетрафторэтилена (PTFE).

6. Цепь по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что звенья содержат, по меньшей мере частично, сплавленные нити из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы.

7. Цепь по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что звенья содержат полосы из нитей из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы.

8. Цепь по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что соединенные между собой звенья цепи представляют собой замкнутые петли.

9. Цепь по п.8, отличающаяся тем, что замкнутые петли соединены между собой посредством узлов.

10. Цепь по п.8, отличающаяся тем, что замкнутые петли соединены между собой посредством трубчатых соединительных средств.

11. Цепь по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что представляет собой лестничную конструкцию.

12. Цепь по любому из пп.1-11, отличающаяся тем, что звенья соединены между собой соединительными средствами, имеющими форму кольца.

13. Способ увеличения прочности цепи по любому из пп.1-12, характеризующийся тем, что цепь перед ее использованием предварительно растягивают при температуре ниже температуры плавления полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы.

14. Способ по п.13, в котором цепь нагружают статической нагрузкой, составляющей по меньшей мере 20% от разрушающей нагрузки цепи, в течение периода времени, достаточного для получения остаточной деформации цепи от 2 до 20%.

15. Способ по п.13, в котором цепь подвергают множеству циклов нагружения, количество которых находится в диапазоне от 2 до 25, при этом прилагаемая максимальная нагрузка не превышает 45% от разрушающей нагрузки цепи.

Текст

Смотреть все

ЦЕПЬ, СОДЕРЖАЩАЯ МНОЖЕСТВО СОЕДИНЕННЫХ МЕЖДУ СОБОЙ ЗВЕНЬЕВ Изобретение относится к цепи, подходящей для швартовки или постановки на якорь лодки,прикрепления груза при автомобильных, железнодорожных, водных и воздушных перевозках или для перемещения, подъема или подвешивания грузов. Цепь содержит множество соединенных между собой звеньев, по меньшей мере часть из которых содержит волокна из полиолефина, в частности из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы (UHMWPE). Изобретение также относится к способу увеличения прочности такой цепи. Винке Дитрих (NL), Диркс Кристиан Хенри Петер (BE), Якобс Мартинус Йоханнес Николас (NL) Стручков М.Н. (RU)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ДСМ АйПи АССЕТС Б.В. (NL) Изобретение относится к цепи, используемой для швартовки или постановки на якорь лодки, прикрепления груза при автомобильных, железнодорожных, водных и воздушных перевозках, а также для перемещения, подъема или подвешивания грузов, причем цепь содержит множество соединенных между собой звеньев. Более конкретно, изобретение относится к цепи, подходящей для указанных вариантов использования и содержащей множество соединенных между собой звеньев, по меньшей мере часть из которых содержит полимерные волокна. Изобретение также относится к способу повышения прочности такой цепи. Желательно, чтобы цепь была способна передавать усилия при всех видах обстоятельств и условий окружающей среды часто в течение длительного промежутка времени без изнашивания, разрушения и т.д. Также могут быть важны и другие требования. При использовании в вышеупомянутых операциях цепи подвергаются воздействию существенного износа и растяжения, которые могут привести к обширному истиранию цепи. По этой причине цепи должны быть износостойкими. Кроме того, цепи для воздушных перевозок должны быть не только прочными и износостойкими, но и максимально легкими,чтобы не увеличивать без необходимости загрузку самолета. Цепь должна также иметь малую вероятность внезапного разрушения. Это важно при закреплении груза на воздушном транспорте, где внезапное освобождение тяжелого груза может иметь особенно тяжкие последствия. Известна цепь по патенту US 4779411, содержащая множество соединенных между собой звеньев, в которой по меньшей мере часть звеньев содержит полимерные многоволоконные нити из ароматического полиамида (арамида), обшитые внешней текстильной тканью. Хотя известная цепь имеет достаточно хорошие рабочие характеристики, ее срок службы ограничен, в особенности в условиях динамического нагружения. Задача настоящего изобретения заключается в создании цепи, способной к передаче больших усилий и имеющей при этом повышенную долговечность по сравнению с известными цепями. Указанная задача решена за счет того, что в цепи, содержащей множество соединенных между собой звеньев, по меньшей мере часть звеньев содержит многоволоконные нити из полиолефина. В цепи усилия передаются от одного звена другому через взаимные соединения, в которых между звеньями устанавливается локальный взаимный контакт. В точках контакта звенья подвергаются действию высоких напряжений (главным образом сжимающих), что приводит к локальному повреждению или даже разрушению звена. При использовании в звеньях цепи многоволоконных нитей из полиолефина,особенно из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы, срок службы цепи удивительным образом увеличивается по сравнению с известными цепями, в частности, в условиях динамического нагружения. Из заявки US 2006/0259076 известно соединение цепеобразной конструкции, включающее в себя по меньшей мере две петли, выполненные из многоволоконных нитей из длинноцепного полиэтиленаDyneema (DSM) сверхвысокой молекулярной массы (UHMWPE). Однако данное соединение является слишком тонким и слишком непрочным, т.е. имеющим очень низкую статическую прочность для использования в таких тяжелых случаях нагружения, как швартовка или постановка на якорь лодок, прикрепление грузов при автомобильных, железнодорожных, водных и воздушных перевозках или для перемещения, подъема или подвешивания грузов. Более того, в упомянутой заявке отсутствуют сведения об использовании в таких тяжелых случаях нагружения. Кроме того, требования для соединения в отношении статической прочности отличны от тех, что предъявляются к цепи, предназначенной для случаев тяжелого нагружения. В вышеупомянутой заявке нет сведений относительно требований для вариантов применения с тяжелым нагружением. Цепь согласно изобретению демонстрирует неожиданно высокую прочность и долговечность и является стойкой к повреждениям. Кроме того, цепь согласно изобретению по сравнению с известными цепями демонстрирует улучшенное сохранение прочности. Когда цепь используется для передачи усилий при переменных условиях, могут также приобрести важность усталость и вызванный трением локальный нагрев. Хотя многоволоконные нити из полиолефина обычно имеют ограниченную температуроустойчивость, по меньшей мере, по сравнению, например, с металлами, эти эффекты удивительным образом не возникают в цепи согласно изобретению, во всяком случае возникают не в такой степени,чтобы ухудшались ее рабочие характеристики. Предпочтительно статическая прочность цепи согласно изобретению составляет не менее 1 кН, более предпочтительно не менее 5 кН, еще более предпочтительно не менее 10 кН, и даже еще более предпочтительно не менее 30 кН, и даже еще более предпочтительно не менее 50 кН, и даже еще более предпочтительно не менее 100 кН, и даже еще более предпочтительно не менее 1000 кН, и даже еще более предпочтительно не менее 10000 кН, и даже еще более предпочтительно не менее 50000 кН, и даже еще более предпочтительно не менее 100000 кН, и даже еще более предпочтительно не менее 150000 кН, и даже еще более предпочтительно не менее 500000 кН, а наиболее предпочтительно не менее 106 кН. Под статической прочностью цепи здесь понимается прочность цепи при действии постоянной нагрузки. В цепи согласно изобретению используются многоволоконные нити из полиолефина. Эти многоволоконные нити сами по себе известны и имеют вытянутое тело, длина которого превышает поперечные размеры по ширине и толщине. Эти вытянутые тела могут иметь правильное или неправильное попереч-1 019101 ное сечение. Предпочтительно используемые в цепи многоволоконные нити из полиолефина имеют предел прочности при растяжении не менее 1,2 ГПа, более предпочтительно не менее 2 ГПа, еще более предпочтительно не менее 3 ГПа, и даже еще более предпочтительно не менее 3,5 ГПа, и даже еще более предпочтительно не менее 4 ГПа, наиболее предпочтительно не менее 5 ГПа, а модуль упругости при растяжении составляет не менее 40 ГПа, более предпочтительно не менее 60 ГПа, а наиболее предпочтительно не менее 80 ГПа. Наиболее подходящими полиолефинами для производства многоволоконных нитей из полиолефина являются гомополимеры и сополимеры полиэтилена и полипропилена. Полиолефины могут содержать малые количества одного или нескольких других полимеров, в частности других алкен-1-полимеров. Особенно предпочтительный полиолефин содержит полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы,имеющий среднемассовую молекулярную массу не менее 400000 г/моль. Предпочтительно полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы имеет меньше одной боковой цепи на 300 атомов углерода, более предпочтительно меньше одной боковой цепи на 100 атомов углерода. Кроме того, многоволоконные нити из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы, применяемые в цепи согласно изобретению,могут содержать малые количества, обычно меньше чем 5 вес.%, предпочтительно меньше чем 3 вес.%,общепринятых добавок, таких как антиоксиданты, термостабилизаторы, красители, активаторы течения и т.д. Предпочтительно многоволоконные нити из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы содержат волокна полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы, выполненные посредством процесса закручивания геля. Соответствующий процесс закручивания геля описан, например, в GB 2042414,GB 2051667, ЕР 0205960 и WO 01/73173; в "ADVANCED FIBRE SPINNING TECHNOLOGY", под редакцией Т. Nakajima, Woodhead Publ. Ltd (1994), ISBN 1855731827. Процесс закручивания геля содержит подготовку раствора полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы высокой внутренней вязкости в растворителе, закручивание этого раствора в волокна при температуре выше температуры растворения,охлаждение волокон ниже температуры гелеобразования и вытягивание волокон до, во время и/или после, по меньшей мере, частичного удаления растворителя. Предпочтительная многоволоконная нить из полиолефина содержит многоволоконную нить из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы с внутренней вязкостью, предпочтительно находящейся между 5 и 40 dl/г, определенными в декалине при 135C, и титре нити, составляющем по меньшей мере 50 денье, при том, что нить имеет предел прочности на растяжение не менее 2,5 Н/текс, более предпочтительно не менее 3,0 Н/текс, еще более предпочтительно не менее 3,2 Н/текс, еще более предпочтительно не менее 3,4 Н/текс. Более предпочтительно титр нити составляет по меньшей мере 100 денье, еще более предпочтительно не менее 1000 денье, и даже еще более предпочтительно не менее 2000 денье, и даже еще более предпочтительно не менее 3000 денье, и даже еще более предпочтительно не менее 5000 денье, и даже еще более предпочтительно не менее 7000 денье, а наиболее предпочтительно не менее 10000 денье. Предпочтительно полиолефин, в частности, образующие звено цепи многоволоконные нити из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы имеют совокупный титр, составляющий по меньшей мере 110n децитексов, при этом n представляет собой целое число, предпочтительно составляющее по меньшей мере 3, более предпочтительно по меньшей мере 4, еще более предпочтительно по меньшей мере 5, и даже еще более предпочтительно по меньшей мере 6, и даже еще более предпочтительно по меньшей мере 7, и даже еще более предпочтительно по меньшей мере 8, а наиболее предпочтительно по меньшей мере 9. При необходимости многоволоконные нити из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы могут содержать смесь двух или больше полиэтиленов, отличающихся, например, по внутренней вязкости, распределению молекулярной массы и/или по типу и номеру сомономеров или боковых цепей. Внутреннюю вязкость определяют согласно РТС-179 (Hercules Inc. Rev 29.04.1982), принимая время растворения равным 16 ч, используя в качестве антиоксиданта некоторое количество раствораDBPC концентрацией 2 г/л, измеряя вязкость при различных концентрациях и экстраполируя до нулевой концентрации. Предел прочности на растяжение (или сопротивление разрыву) многоволоконных нитей из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы определяется согласно стандарту ASTM D885M Американского общества по испытанию материалов. Другое преимущество использования в звеньях цепи многоволоконных нитей из полиолефина, в частности многоволоконных нитей из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы, заключается в том,что получена неожиданно высокая статическая прочность цепи. Длительная прочность при усталостном нагружении и/или прочность при влажных условиях также улучшены по сравнению с предшествующим уровнем техники. Термин "влажные условия" относится к окружающим средам, в которых степень влажности в среднем выше 50%, более предпочтительно выше 80%, а наиболее предпочтительно выше 99%. Под "усталостным нагружением" здесь понимаются условия динамического нагружения. Кроме того, цепь согласно изобретению может с успехом использоваться в морских вариантах применения, например там, где она входит в прямой контакт с водой. Цепь согласно изобретению имеет низкий удельный вес, который делает ее особенно подходящей для вариантов применения, в которых важен малый вес. Кроме того, она устойчива к воздействию окружающей среды, особенно кислот. Другими преимуществами являются мягкость, низкие шумовые харак-2 019101 теристики и коррозионная стойкость, легкость в обращении и размещении. Кроме того, цепь практически не проводит электрический ток и/или тепло, относительно немагнитна и имеет относительно низкую диэлектрическую постоянную. Она малозаметна на радаре и в инфракрасном диапазоне, что может быть предпочтительным, например, для военных вариантов применения. В другом предпочтительном варианте выполнения в цепи согласно изобретению по меньшей мере часть звеньев содержит стекловолокна, углеродные волокна, металлические волокна, волокна ароматического полиамида, волокна поли-р-фенилен-2,6-бензо-бис-оксазола (РВО), волокна М 5 и/или волокна политетрафторэтилена (PTFE). Термин "волокна" включает в себя, но не ограничиваясь, волосок, многоволоконную нить, ленту, полосу, пряжу, штапельную пряжу и другие вытянутые тела, которые могут иметь правильное или неправильное поперечное сечение. Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения по меньшей мере часть звеньев цепи состоит из упомянутых волокон. Такая цепь может иметь различные свойства по длине цепи. Например, некоторые части цепи могут иметь механические свойства, благоприятные для противостояния условиям динамического нагружения,в то время как другие части могут иметь механические свойства, благоприятные для противостояния условиям статического нагружения. Другая возможность заключается в том, что части цепи могут быть выполнены легче воды (эти части обычно содержат многоволоконные нити из полиолефина), в то время как другие части могут быть выполнены тяжелее воды. Также имеется возможность, чтобы некоторые звенья содержали упомянутые волокна в сочетании с многоволоконными нитями из полиолефина, например в форме гибридных нитей. Более предпочтительно, чтобы по меньшей мере часть звеньев содержала по меньшей мере 51 об.% многоволоконных нитей из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы, еще более предпочтительно по меньшей мере 75 об.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 90 об.% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 95 об.%. Наиболее предпочтительно все звенья цепи состоят из многоволоконных нитей из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы. Другое преимущество использования многоволоконных нитей из полиолефина, в частности многоволоконных нити из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы, заключается в том, что полученная цепь является более надежной, чем известные цепи на основе металла или на основе других полимерных волокон, таких как, например, волокна ароматического полиамида. Многоволоконные нити или волокна могут иметь любую конструкцию, известную в данной области техники, и/или могут быть объединены в любую текстильную конструкцию, известную в данной области техники. Можно, например, выполнить звенья цепи в форме замкнутых петель волоконных пучков или нитей, более или менее параллельных друг другу. Особенно предпочтительно звенья цепи, по меньшей мере частично, содержат сплавленные многоволоконные нити из полиолефина. Звенья, по меньшей мере, частично содержащие сплавленные многоволоконные нити из полиолефина, могут быть выполнены в цепи в форме колец, петель, кольцеобразных строп и т.д. и предпочтительно также содержат покрытие для предохранения и/или распределения нагрузки. Звенья, по меньшей мере частично, содержащие сплавленные многоволоконные нити из полиолефина, могут быть изготовлены посредством наматывания многоволоконных нитей из полиолефина вокруг пары колес для образования петли, нагрева этих многоволоконных нитей до температуры ниже точки плавления, при которой нити, по меньшей мере,частично сплавляются, и растягивания петли посредством увеличения расстояния между колесами при одновременном вращении колес. При увеличении расстояния между колесами нити вытягиваются. Цепи с такими звеньями получаются прочными и, кроме того, особенно хорошо распределяют нагрузку между звеньями. Особенно предпочтительно звенья цепи содержат полосы из многоволоконных нитей из полиолефина. Под "полосой" здесь понимается гибкое, удлиненное тело, имеющее толщину, намного меньшую ширины. Такие полосы легко изготовить посредством плетения или вязания многоволоконных нитей в любую конструкцию, известную в данной области техники, например в конструкцию с саржевым и/или гладким переплетением. Предпочтительно полосы имеют конструкцию с n-слойной тканой ленты, где n предпочтительно составляет по меньшей мере 4, более предпочтительно 3, а наиболее предпочтительно 2. Полосы могут иметь различные коэффициенты плотности для того, чтобы регулировать их механические свойства, в частности их относительное удлинение при разрыве. Предпочтительные коэффициенты плотности таковы, что полосы имеют относительное удлинение при разрыве не более 6%, а более предпочтительно не более 4%. Коэффициент плотности здесь определяется как число нитей, параллельных продольному направлению полосы, умноженное на титр нити на единицу длины. Ширина полос может варьироваться в широком диапазоне, предпочтительно не менее 1,0 см, более предпочтительно не менее 2,0 см, еще более предпочтительно не более 30 см, а наиболее предпочтительно не более 25 см. Предпочтительно толщина полос выбирается такой, чтобы отношение их ширины к толщине составляло не менее 5:1, более предпочтительно не менее 10:1, но в то же время не более 40:1, а предпочтительно не более 20:1. При ограничении отношения ширины полос к их толщине звенья цепи легче доступны для средств крепления, например крюков. В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения звенья цепи содержат бесконечную веревку или ленту, обычно именуемую веревочным или ленточным стропом. Преимущество кольцеобразного стропа заключается в том, что присоединение их друг к другу или, например, к крепежному элементу, имеющему проушину, может быть выполнено посредством простых известных узлов, крепежных узлов или морских узлов, которые также обеспечивают относительно высокое сохранение прочности узла. Такого рода узел представляет собой, например, грубый узел, также называемый такелажным узлом для тюков, кольцевым узлом или узлом с ушком. Такой узел может быть выполнен посредством пропускания одного конца петли стропа через проушину или ячейку сетки и последующего пропускания этой петли через отверстие, образованное другим концом стропа (также именуемым хвостовой частью),и натяжением первого конца для затягивания узла. Специалист в данной области техники легко может подобрать и другие соответствующие узлы, например так называемый двойной кольцевой узел, узел Келлига или узлы Прусика и Климайста. Эти и другие узлы и способы их завязывания представлены вknots", Faber and Faber Ltd, London, 1990; ISBN 057109659x. Канатный или ленточный строп может быть изготовлен известными способами, например посредством соединения веревки определенной длины или тканой ленты "конец-в-конец" посредством сшивания, связывания узлом, сращивания или сварки. Для веревок предпочтительно, чтобы толщина этого соединения "конец-в-конец" была меньше двойной толщины веревки, так как это повышает гибкость и легкость соединения с крепежным элементом. В одном варианте осуществления изобретения строп изготовлен посредством сшивания вместе обоих концов тканой полосы. В другом варианте концы сплетенной или свитой веревки соединены сращиванием. Здесь подразумевается, что строп включает в себя двойную петлю, или двойную проушину, или тройную проушину. Такие конструкции известны и могут быть изготовлены, например, посредством наращивания петли на каждом конце веревки или выполнением одного или нескольких соединений, например посредством сшивания, предпочтительно в средней части стропа. Предпочтительно строп покрыт и/или закрыт лентой или тканью для предохранения волокон и/или дополнительного повышения его сопротивления истиранию. Строп может также содержать сердцевину, образованную множеством витков многоволоконных нитей, предпочтительно, по существу, параллельных многоволоконных нитей, и покрывающую оболочку, например, тканую или плетеную трубчатую ткань и/или оболочку, выполненную из полиэстера, (ароматического) полиамида, многоволоконных нитей полиолефина или из их комбинации. Другое преимущество цепи согласно изобретению заключается в том, что для получения требуемых рабочих характеристик покрывающая оболочка не обязательна. Предпочтительно по меньшей мере часть звеньев цепи содержит многоволоконные нити, объединенные с соответствующей смолой. Может использоваться любая смола, способная образовать подходящий композиционный материал с многоволоконными нитями, хотя предпочтительными смолами являются кремнийорганические смолы и битум. Звенья цепи согласно этому варианту осуществления изобретения меньше деформируются при растяжении цепи. Это удобно в случае, когда к цепи должны быть присоединены такие объекты, как, например, крюки, особенно когда цепь находится под действием нагрузки. Смола также предоставляет дополнительную защиту от развития повреждений, например, в условиях динамического нагружения. Конструкция цепи может представлять собой любую известную конструкцию. Предпочтительно звенья цепи согласно изобретению представляют собой соединенные между собой замкнутые петли. Такие цепи легко приспособить к требуемым условиям. Например, их длину легко регулировать, добавляя или удаляя петли. Добавление петель осуществляется, например, посредством пропускания нескольких витков волокна через существующую петлю и последующего скрепления вновь образованной петли предпочтительно посредством сшивания. Также аналогичным образом к цепи (основной) могут легко быть прибавлены боковые цепи. Этот вариант выполнения цепи согласно изобретению также имеет улучшенную прочность, так как петли замкнуты и, следовательно, не имеют множества отрезанных концов. Замкнутые петли могут также соединяться между собой всеми известными средствами. Множество вариантов, имеющихся для соединения петель между собой, по меньшей мере, частично объясняется использованием в цепи многоволоконных нитей из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы, особенно потому, что эти многоволоконные нити демонстрируют улучшенную способность по распределению нагрузки по сравнению с другими полимерным многоволоконными нитями. Предпочтительно соединение между собой замкнутых петель осуществлено посредством узлов. Это существенно не затрагивает рабочие характеристики цепи и является весьма подходящим способом соединения петель между собой. В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения соединяемые между собой замкнутые петли соединяются посредством трубчатых соединительных средств. Такие средства обеспечивают улучшенное распределение нагрузки и предпочтительно заполняются другим материалом, например смолой. Другая предпочтительная конструкция цепи согласно изобретению представляет собой лестницу. Такую лестничную конструкцию легко выполнить, например, из веревки, и она обеспечивает улучшенную прочность. Кроме того, звенья в такой лестничной конструкции способны деформироваться и обеспечивают свободный доступ для других частей, таких как средства фиксации, например в виде крюков. В еще одном варианте осуществления изобретения звенья цепи соединяются между собой посред-4 019101 ством соединительных средств, которые предпочтительно имеют форму кольца. В этом варианте осуществления изобретения звенья предпочтительно содержат полосы многоволоконных нитей из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы. Они могут быть прикреплены к соединительным средствам любыми соответствующими средствами, но предпочтительно посредством сшивания. В предпочтительном варианте осуществления изобретения имеющие форму кольца соединительные средства могут иметь различные формы, например форму окружности, овала, треугольника или прямоугольника, и могут быть изготовлены из любого соответствующего материала, включая металл. Компоненты цепи, такие как звенья и соединительные средства, могут быть прикреплены друг к другу и/или к другой конструкции с применением любых соответствующих средств фиксации. Соответствующие средства фиксации включают в себя, например, стежки, сращивание и клеи. Предпочтительно средства фиксации являются стежками, поскольку их можно легко накладывать в нужном месте хорошо управляемым образом. Предпочтительно сшивание выполняется посредством нити, содержащей высокопрочные волокна. В дополнительном варианте осуществления изобретения средства фиксации представляют собой клеи, предпочтительно жидкие, которые могут отверждаться после наложения. Предпочтительно жидкий клей вводится в соединительные средства, такие как наложенный узел, и затем отверждается для фиксации соединительных средств. Соединения могут также быть выполнены посредством использования локального нагрева, посредством чего многоволоконные нити, по меньшей мере частично, расплавляются и сплавляются вместе. Цепь согласно изобретению может также содержать средства прикрепления ее к другой конструкции, например поддону. В этом случае с цепью могут быть соединены крепежные элементы поддона,такие как двойные пальцы. Крепежные элементы и крюки обычно изготавливаются из металла, хотя может использоваться и техническая пластмасса. В предпочтительном варианте осуществления изобретения крепежные элементы и крюки изготовлены из легкого по весу металла, предпочтительно магния. Такие легкие, но прочные крепежные элементы вносят дополнительный вклад в уменьшение веса цепи. Изобретение также относится к способу улучшения механических свойств, в частности прочности цепи согласно изобретению. Было обнаружено, что механические свойства цепи согласно изобретению, в частности ее прочность, могут быть улучшены посредством предварительного растягивания цепи перед ее использованием при температуре ниже точки плавления полиолефина, более предпочтительно между 80 и 120C и наиболее предпочтительно между 90 и 110C. В предпочтительном варианте осуществления способа цепь согласно изобретению предварительно растягивается при температуре ниже температуры (Tm) плавления полиолефина посредством приложения статической нагрузки, составляющей по меньшей мере 20%, более предпочтительно по меньшей мере 40% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 60% от разрушающей нагрузки цепи на период времени, достаточно продолжительный для достижения остаточной деформации цепи в диапазоне от 2 до 20%, а более предпочтительно от 5 до 10%. Под остаточной деформацией здесь понимается степень деформации, на которую цепь более не может восстановиться. Во втором предпочтительном варианте осуществления способа цепь согласно изобретению подвергается некоторому количеству циклов нагружения. Предпочтительно количество циклов находится в диапазоне от 2 до 25, более предпочтительно от 5 до 15, а наиболее предпочтительно от 8 до 12, при этом приложенная максимальная нагрузка составляет не более 45% от разрушающей нагрузки цепи, более предпочтительно 35% от разрушающей нагрузки цепи, а наиболее предпочтительно не более 25% от разрушающей нагрузки цепи. Согласно изобретению во время циклического нагружения цепь можно разгружать, однако предпочтительно минимальная прикладываемая нагрузка составляет не менее 1%. В еще одном варианте осуществления изобретения цепь предварительно растягивается, как указано выше, но при комнатной температуре. Далее изобретение будет подробнее описано со ссылками на фигуры: на фиг. 1 схематично показан первый вариант выполнения цепи согласно изобретению; на фиг. 2 - то же, но в усовершенствованном варианте; на фиг. 3 - две петли другого варианта осуществления изобретения; на фиг. 4 - еще один вариант выполнения цепи согласно изобретению; на фиг. 5 - деталь цепи, показанной на фиг. 4; на фиг. 6-8 - три других варианта выполнения цепи согласно изобретению. Как показано на фиг. 1, цепь 1 содержит множество соединенных между собой звеньев 10. Звенья 10 представляют собой соединенные между собой замкнутые петли, выполненные последовательным введением второй открытой петли в первую уже закрытую петлю и закрыванием второй петли, например, посредством использования известных технологий, применяемых в текстильной промышленности,таких как сшивание и/или соединение склеиванием. Петли 10 представляют собой кольцеобразные стропы, однако может быть использована любая волокнистая структура. Соединения 20 между звеньями 10 образованы частями поверхностей петель, которые после натяжения цепи 1 сталкиваются друг с другом. Этот способ передачи нагрузки между звеньями 10 приводит к высоким локальным напряжениям сжа-5 019101 тия. Использование в звеньях многоволоконных нитей из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы обеспечивает повышенное сопротивление этим напряжениям. Другое преимущество заключается в том, что цепь 1 может быть легко отрегулирована по длине посредством прикрепления дополнительных звеньев к уже существующей части или посредством удаления звеньев. Также к цепи очень легко добавлять боковые звенья. Звенья 10 могут иметь любую форму, могут отличаться друг от друга и могут располагаться в различных плоскостях, как это показано на фиг. 1, где звенья 10 а находятся в плоскости фигуры, а звенья 10b перпендикулярны к ней. На фиг. 2 показана цепь, усовершенствованная по сравнению с цепью, показанной на фиг. 1. Этот вариант осуществления изобретения имеет замкнутые петли 10, которые соединены между собой трубчатыми соединительными средствами 21. Предпочтительно внутренняя поверхность соединительных средств 21 имеет такую форму, чтобы нагрузка между петлями 10 хорошо распределялась. Соединительные средства 21 могут быть заполнены смолой для получения между петлями 10 более жесткого соединения. Дополнительное преимущество этого варианта осуществления изобретения заключается в том,что петли 10 являются более легкодоступными для крюков и/или других петель и т.п., потому что соединительные средства 21 удерживают петли 10 открытыми, по меньшей мере, вблизи от этих средств. Другой предпочтительный вариант выполнения цепи показан на фиг. 3. Здесь замкнутые петли 10 соединены между собой узлами 22, в частности грубым узлом. Хотя на фиг. 3 показаны только две петли 10, очевидно цепь будет иметь еще много петель 10. На фиг. 4 и 5 показан еще один вариант выполнения цепи согласно изобретению. Как показано на фиг. 4, цепь 1 представляет собой лестничную конструкцию, состоящую из продольных элементов 24 и ступенек 23. Продольные элементы 24 и ступеньки 23 вместе образуют множество петель 10. Ступеньки 23 образуют соединение между петлями 10. Лестница 1 может быть изготовлена из любой соответствующей волокнистой структуры, такой как веревка, тканая лента, строп, нити и т.д. На фиг. 5 подробно показано, как продольные элементы 24 и ступеньки 23 могут быть непрерывным образом сформированы из веревки, изготовленной из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы. Слева на фиг. 5 подробно показана конструкция этого конкретного варианта осуществления изобретения. Цепь-лестница 1 не только может быть изготовлена, по существу, из одной веревки, что обеспечивает улучшенную передачу нагрузки в соединениях, но этот конкретный вариант осуществления изобретения также позволяет с легкостью включать дополнительные крепежные конструкции, такие как проушина 25 для крюков или другие крепежные средства 26. На фиг. 6 показан другой вариант выполнения цепи 1 согласно изобретению. Цепь 1 имеет множество петель 10 в форме волокнистых структур из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы, таких как нити и/или стропы, соединенные между собой посредством витков 27 из другой волокнистой структуры, предпочтительно также из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы. Цепь, кроме того,имеет прикрепленный к ней крюк 28 и кольцо 29. Соединение кольца 29 с остальной частью цепи образовано полосой 30, предпочтительно изготовленной также из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы. Этот вариант осуществления изобретения показывает, что цепь может быть выполнена из нескольких компонентов, что обеспечивает высокую гибкость при использовании. При желании несколько компонентов, таких как крюк 28 и кольца 29, могут быть изготовлены от другого материала, например из металла. На фиг. 7 А и 7 В показан другой вариант выполнения цепи 1. На фиг. 7 А показан вид сбоку, а на фиг. 7 В - вид сверху. Цепь 1 составлена из петель 10 в форме колец. Кольца 10 выполнены посредством намотки нескольких слоев волокнистой структуры полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы. На фигуре показаны три слоя с "а" по "с", но их может быть как больше, так и меньше в зависимости от требуемой грузоподъемности. Слои колец 10 удерживаются вместе посредством их скрепления, например, с помощью швов 11. Кольца 10 соединены между собой полосами 31 в виде петель, противоположные стороны которых скреплены, по меньшей мере, на центральном участке 32. Скрепление может быть выполнено посредством стежков 33, но также могут быть использованы и другие средства скрепления. При желании от стежков 33 можно отказаться, например, в случае, когда необходима более гибкая цепь. Наконец, на фиг. 8 показан еще один вариант выполнения цепи 1 согласно изобретению. Эта цепь 1 составлена из волокнистых структур 10 U-образной формы, которые образуют звенья цепи. Каждая структура состоит из нескольких слоев волокнистой структуры полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы. На фигуре показаны три слоя от "а" до "с", но их может быть как больше, так и меньше в зависимости от требуемой грузоподъемности. Звенья 10 U-образной формы собраны и прикреплены к двум боковым элементам 34, также составленным из нескольких слоев волокнистой структуры полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы. В данном варианте показаны два слоя "d" и "е". Звенья 10 и боковые элементы 34 скреплены друг с другом, например, посредством сшивания. На фиг. 8 стежки 35 показаны только для одного звена. Далее настоящее изобретение будет более подробно объяснено при помощи нижеследующих примеров и результатов сравнительных экспериментов. Были проведены испытания, сравнивающие изобретение с цепью на основе арамида, описанной в US 4779411. Первая серия испытаний включала в себя испытание на растяжение нитей и испытание на растяжение цепей, изготовленных из этих нитей. Вторая серия испытаний включала в себя испытание цепей на истирание, проведенное в сухих и влажных условиях. Испытание на растяжение было выполнено на сухих образцах с использованием универсальной испытательной машины Zwick 1484 при температуре около 21C со скоростью 100 мм/мин. Образцы нитей испытывались с использованием стандартных захватов для волокна; образцы цепей испытывались с использованием D-образных скоб. Испытание на истирание было выполнено на испытательном устройстве для статического испытания на истирание, использующем колесо со спицами, применяемом в отрасли, производящей веревки и канаты. Образец находится в контакте с вращающимся корпусом (колесо со спицами диаметр 0,15 м),который содержит 20 стержней диаметром 15 мм, параллельных оси вращения корпуса. Образец нагружается некоторой долей разрушающей нагрузки. Испытание может проводиться в сухих или влажных условиях. В последнем случае осуществляют непрерывную подачу воды к части образца, находящейся в контакте с колесом со спицами. Скорость колеса составляла 2 об/с, нагрузка на образец цепи составляла 6% от предела прочности на разрыв. Регистрировалось количество циклов до разрушения. Пример I. Были определены разрушающая нагрузка и сопротивление разрыву нити Dyneema SK75, погонной массой 1760 децитексов (1760 г на 10000 м), полученной от DSM Dyneema B.V., Нидерланды. Испытание на растяжение было выполнено так, как упомянуто выше. Результаты приведены в табл. 1. Пример II. Были определены разрушающая нагрузка и сопротивление разрыву цепи, изготовленной из нитиDyneema SK75 от DSM Dyneema B.V., Нидерланды. Цепь имела 4 сцепленные петли из 16 нитейDyneema SK75 погонной массой 1760 децитексов. Цепи-образцы были закреплены пневматическим сращиванием. Испытание на растяжение было выполнено так, как упомянуто выше. Результаты приведены в табл. 1. Сравнительный эксперимент А. Были определены разрушающая нагрузка и сопротивление разрыву нити Twaron 2000 погонной массой 1580 децитексов (1580 г на 10000 м), полученной от Tejin Twaron, B.V., Нидерланды. Испытание на растяжение было выполнено так, как упомянуто выше. Результаты приведены в табл. 1. Сравнительный эксперимент В. Были определены разрушающая нагрузка и сопротивление разрыву цепи, изготовленной из нитиTwaron 2000 от Tejin Twaron, B.V., Нидерланды. Цепь имела 4 сцепленные петли из 20 нитей Twaron 2000 погонной массой 1580 децитексов. Цепи-образцы были закреплены пневматическим сращиванием. Испытание на растяжение было выполнено так, как упомянуто выше. Результаты приведены в табл. 1. Таблица 1 Результаты испытаний на растяжение нитей и цепей Пример III. Было определено количество циклов до разрушения для сухой цепи, изготовленной из нитиDyneema SK75 от DSM Dyneema B.V., Нидерланды. Были испытаны три цепи. Цепь имела 4 сцепленные петли из 16 нитей Dyneema SK75 погонной массой 1760 децитексов. Цепи-образцы были закреплены пневматическим сращиванием. Испытание на истирание было выполнено так, как упомянуто выше. Результаты приведены в табл. 2. Пример IV. Было определено количество циклов до разрушения для влажной цепи, изготовленной из нитиDyneema SK75 от DSM Dyneema B.V., Нидерланды. Были испытаны три цепи. Цепь имела 4 сцепленные петли из 16 нитей Dyneema SK75 погонной массой 1760 децитексов. Цепи-образцы были закреплены пневматическим сращиванием. Испытание на истирание было выполнено так, как упомянуто выше. Результаты приведены в табл. 2. Сравнительный эксперимент С. Было определено количество циклов до разрушения для сухой цепи, изготовленной из нити Были испытаны три цепи. Цепь имела 4 сцепленные петли из 20 нитей Twaron 2000 погонной массой 1580 децитексов. Цепи-образцы были закреплены пневматическим сращиванием. Испытание на истирание было выполнено так, как упомянуто выше. Результаты приведены в табл. 2. Сравнительный эксперимент D. Было определено количество циклов до разрушения для влажной цепи, изготовленной из нитиTwaron 2000 погонной массой 1580 децитексов (1580 г на 10000 м) от Tejin Twaron B.V., Нидерланды. Были испытаны три цепи. Цепь имела 4 сцепленные петли из 20 нитей Twaron 2000 погонной массой 1580 децитексов. Цепи-образцы были закреплены пневматическим сращиванием. Испытание на истирание было выполнено так, как упомянуто выше. Результаты приведены в табл. 2. Таблица 2 Результаты испытания на истирание цепей Примеры V-VIII. Наконец, была изготовлена цепь с использованием полосы, изготовленной из нити Dyneema SK75 погонной массой 1760 децитексов от DSM High Performance Fibers B.V. Полоса имела погонную массу 238000 децитексов (пример V). Из этих полос было изготовлено несколько цепей, имеющих строение,показанное на фиг. 7. Цепи были составлены из колец, кольца были образованы из 4 витков вышеупомянутой полосы и сшиты вместе. В цепи примера VI изготовленные кольца имели круглую форму. Цепь из примера VII имела изготовленные кольца прямоугольной формы. Также к кольцам перед тем, как они были сшиты вместе, было применено предварительное натяжение. Наконец, цепь из примера VIII была идентична цепи из примера VII, но цепь была подвергнута термостабилизации при температуре 100C с применением остаточной деформации, составляющей 5%. Испытание на растяжение было выполнено так, как упомянуто выше. Результаты приведены в табл. 3. Таблица 3 Результаты испытаний на растяжение цепей Из приведенных выше результатов испытания на растяжение можно сделать вывод, что при равной массе цепь на основе волокна из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы является по меньшей мере приблизительно на 33% более прочной, чем цепь на основе волокон из ароматического полиамида,описанная в US 4779411. Действительно, из табл. 1 видно, что сопротивление разрыву цепи на основе волокна из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы (пример II) составляет 5,0 сН/децитекс, в то время как сопротивление разрыву цепи на основе волокна из ароматического полиамида (сравнительный эксперимент В) составляет только 3,8 сН/децитекс. Из приведенных выше результатов испытания на истирание можно сделать вывод, что цепь на основе волокна из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы демонстрирует намного больший срок службы в условиях динамического нагружения, чем цепь на основе волокон из ароматического полиамида, описанная в US 4779411. Действительно, из табл. 2 видно, что количество циклов до разрушения цепи на основе волокна из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы (пример III) составляет 641, в то время как количество циклов до разрушения цепи на основе волокон из ароматического полиамида(сравнительный эксперимент С) составляет только 78 (приблизительно в 8 раз меньше). Для влажных условий количество циклов до разрушения цепи на основе волокна из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы (пример IV) составляет 2348, в то время как количество циклов до разрушения цепи на основе волокон из ароматического полиамида (сравнительный эксперимент D) составляет только 112 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Цепь для швартовки или постановки на якорь лодки, прикрепления груза при автомобильных,железнодорожных, водных и воздушных перевозках и для перемещения, подъема или подвешивания грузов, содержащая множество соединенных между собой звеньев, при этом по меньшей мере часть звеньев содержит многоволоконные нити, отличающаяся тем, что многоволоконные нити представляют собой многоволоконные нити из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы. 2. Цепь по п.1, отличающаяся тем, что ее статическая прочность составляет не менее 1 кН. 3. Цепь по любому из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что линейная плотность нити составляет по меньшей мере 50 денье, а предел прочности нити на растяжение составляет по меньшей мере 2,5 Н/текс. 4. Цепь по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что по меньшей мере часть звеньев цепи содержит покрытие. 5. Цепь по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что по меньшей мере часть звеньев содержит стекловолокна, углеродные волокна, металлические волокна, волокна ароматического полиамида, волокна поли-р-фенилен-2,6-бензо-бис-оксазола (PBO) и/или волокна политетрафторэтилена (PTFE). 6. Цепь по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что звенья содержат, по меньшей мере частично,сплавленные нити из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы. 7. Цепь по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что звенья содержат полосы из нитей из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы. 8. Цепь по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что соединенные между собой звенья цепи представляют собой замкнутые петли. 9. Цепь по п.8, отличающаяся тем, что замкнутые петли соединены между собой посредством узлов. 10. Цепь по п.8, отличающаяся тем, что замкнутые петли соединены между собой посредством трубчатых соединительных средств. 11. Цепь по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что представляет собой лестничную конструкцию. 12. Цепь по любому из пп.1-11, отличающаяся тем, что звенья соединены между собой соединительными средствами, имеющими форму кольца. 13. Способ увеличения прочности цепи по любому из пп.1-12, характеризующийся тем, что цепь перед ее использованием предварительно растягивают при температуре ниже температуры плавления полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы. 14. Способ по п.13, в котором цепь нагружают статической нагрузкой, составляющей по меньшей мере 20% от разрушающей нагрузки цепи, в течение периода времени, достаточного для получения остаточной деформации цепи от 2 до 20%. 15. Способ по п.13, в котором цепь подвергают множеству циклов нагружения, количество которых находится в диапазоне от 2 до 25, при этом прилагаемая максимальная нагрузка не превышает 45% от разрушающей нагрузки цепи.

МПК / Метки

МПК: F16G 13/12, B66C 1/12, A61B 17/06

Метки: звеньев, между, цепь, содержащая, множество, соединенных, собой

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/12-19101-cep-soderzhashhaya-mnozhestvo-soedinennyh-mezhdu-sobojj-zvenev.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Цепь, содержащая множество соединенных между собой звеньев</a>

Похожие патенты