指示剂纱线构造

申请号 CN201680013012.5 申请日 2016-02-29 公开(公告)号 CN107429482A 公开(公告)日 2017-12-01
申请人 帝斯曼知识产权资产管理有限公司; 发明人 保罗斯·约翰尼斯·雅辛托斯·马利亚·斯梅; 茨; 汉斯·施耐德斯;
摘要 本 发明 涉及包含 纤维 A和至少一个指示剂纤维的 纱线 构造,其中所述指示剂纤维包含纤维B和至少部分地涂布纤维B的表面的单质金属,其中纤维A和纤维B是不相似的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维。所述纱线构造可以不同的形式获得,尤其是以绳索、条带、吊索、织物和合成链形式提供。
权利要求

1.包含纤维A和至少一个指示剂纤维的纱线构造,其中所述指示剂纤维包含纤维B和至少部分地涂布纤维B的表面的单质金属,其中纤维A和纤维B是不同的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维。
2.根据权利要求1所述的纱线构造,其包含至少一个纱线A和至少一个指示剂纱线,其中所述纱线A包含纤维A,并且所述指示剂纱线包含指示剂纤维。
3.根据权利要求1或2所述的纱线构造,其中所述纤维A和纤维B至少在一个性质方面不同,所述性质选自长丝纤度、纤维韧性、纤维断裂伸长率、纤维拉伸模量和UHMWPE的特性粘度组成的组。
4.根据权利要求3所述的纱线构造,其中纤维B的性质与纤维A的相应性质的至少一个比值是至多0.95、优选地至多0.9、甚至更优选地0.80。
5.根据前面权利要求中任意一项所述的纱线构造,其中至少纤维B包含填料并且其中纤维B包含比纤维A多至少2重量%的填料,其中重量%是在纤维中存在的填料与包含所述填料的所述纤维的总重量的重量比。
6.根据权利要求5所述的纱线构造,其中所述纤维B包含如下的填料,所述填料的硬度比不存在所述填料时测得的所述纤维的硬度更高。
7.根据前面权利要求中任意一项所述的纱线构造,其中所述纤维B在承受应方面比所述纤维A低劣。
8.根据权利要求7所述的纱线构造,其中所述低劣表示为如下的任一种:
所述纤维B的弯曲疲劳强度比所述纤维A的弯曲疲劳强度低劣;
所述纤维B的断裂伸长率比所述纤维A的断裂伸长率低劣;
所述纤维B的耐磨性比所述纤维A的耐磨性低劣;或者
所述纤维B的蠕变断裂比所述纤维A的蠕变断裂低劣。
9.根据前面权利要求中任意一项所述的纱线构造,其中指示剂纤维与平铺纤维A的重量比小于0.1、优选地小于0.05、更优选地小于0.02且最优选地小于0.01。
10.根据前面权利要求中任意一项所述的纱线构造,其中所述指示剂纤维或指示剂纱线是与纤维A、与纤维B或者与纤维A和纤维B加捻、平铺或编织的,以形成组装的纱线。
11.根据前面权利要求中任意一项所述的纱线构造,其中纤维B是连续长丝。
12.根据前面权利要求中任意一项所述的纱线构造,其是绳索、吊索、织物或合成链结。
13.根据权利要求12所述的纱线构造,其包含承载芯,所述承载芯包含至少一个指示剂纤维或指示剂纱线。
14.根据前面权利要求中任意一项所述的纱线构造,其包含至少2个不对称地放置于所述纱线构造内的指示剂纤维或纱线。
15.根据前面权利要求中任意一项所述的纱线构造,其包含至少2个有区别的指示剂纤维或指示剂纱线。

说明书全文

指示剂纱线构造

[0001] 本发明涉及包含纤维A和至少一个指示剂纤维的纱线构造,其中所述指示剂纤维包含纤维B和至少部分地涂布纤维B的表面的单质金属。这种纱线构造可以不同的形式获得,尤其是以绳索、条带、吊索、织物和合成链形式提供。
[0002] 来自UHMWPE纤维的纱线结构(如绳索、吊索、织物和合成链)被用于许多应用,例如起重、固定、保护负载、货物或人员。所述纱线结构的失效可导致实质性的损害,如果没有造成伤亡者或毁坏物,则可导致更换的成本。
[0003] 损害、特别是当经由纱线结构的磨损而发生的损害通常是通过非接触式的目视检查该构造所无法检测到的,而人工检查是劳动密集型的并且对纱线构造产生进一步的恶化。因此,对更换的准备是难以识别的,从而要求增加成本的额外安全富余。
[0004] 在过去,已经报道了对纱线构造的监测系统,特别是对绳索和缆线。这些系统旨在提供对绳索和缆线的磨损状态的检测和监测的改进,以便及时更换。
[0005] 包括导电性指示剂纱线的绳索和缆线例如从EP 2499291已知。EP 2499291描述了导电单丝或复丝HPPE纱线和包含导电HPPE纱线的绳索或缆线,其中绳索的老化可以通过指示剂纱线的导电性的降低来跟踪
[0006] US 8,360,208描述了用指示剂纱线来监测芳族聚酰胺纤维绳索的寿命。指示剂纱线由弹性模量比芳族聚酰胺纤维更高且被芳族聚酰胺纤维包围的指示剂纤维组成。该构造提供的较早恶化的指示剂纱线,这导致经由指示剂纱线传输的信号失效。
[0007] 从EP 0731209已知,层状芳族聚酰胺绳索具有存在于每个层中的碳纤维。卡扣碳纤维的量提供了对绳索的磨损的指示,确保了合成纤维绳索的残余承载能
[0008] 虽然上文描述的纱线结构表示对合成绳索和缆线的寿命监测的改进,但是一直需要进一步改进,特别是需要具有不太复杂的纱线结构和/或增加的可调节性的监控系统
[0009] 因此,本发明的目的是提供具有进一步改善寿命监测的纱线结构。特别地,本发明的目的是提供具有不太复杂结构的纱线构造,例如减少数量的单个纱线组件。本发明的另一目的可以是提供一种具有更广泛多样性的监测系统的纱线结构。
[0010] 令人惊奇的是,本发明的目的通过包含纤维A和至少一个指示剂纤维的纱线构造实现,其中指示剂纤维包含纤维B和至少部分地涂布纤维B的表面的单质金属,其中纤维A和纤维B是不相似的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维。
[0011] “纤维”在本文中被理解为细长体,其长度尺寸远大于其厚度和宽度的横向尺寸。因此,术语“纤维”包括长丝、丝带、条、宽带、带以及其它具有规则或不规则横截面的类似物。纤维可以具有连续的长度,本领域称之为连续长丝,或者具有不连续的长度,本领域称之为短纤维。用于本发明的目的的纱线是包含许多单个纤维的细长体。“单个纤维”在本文中被理解为纤维本身。
[0012] 术语“纱线构造”在本文中被理解为包含至少两种纱线或者由至少两种纱线构成的构造,例如编织、纺织品、织物、无纺物、针织物、加捻物、平铺物(laid)、平行构造或以其他方式形成的结构。
[0013] 在本发明的一个实施方式中,纱线构造(例如加捻物、平铺物、编织物、纺织品、织物、无纺物、针织物、平行构造或以其他方式形成的结构)可以与其他类型的纱线组合。优选地,其他类型的纱线是高性能纱线,例如聚芳族聚酰胺纱线、聚酰胺纱线、特氟隆纱线、聚丙烯纱线等。
[0014] 术语“纱线构造”也涵盖纤维阵列,诸如单向(UD)单层。单向单层是通过如下制备的:在合适的表面上以平行布置来放置纱线并将纤维包埋在合适的基质材料中。如此制得的网络是沿着共同的纱线方向彼此平行地单向对齐的纱线。
[0015] 优选地,根据本发明的纱线构造是绳索、吊索、织物或合成链结。更优选地,纱线构造是绳索,其中绳索包含多根股线,所述股线包含超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维A和B。
[0016] UHMWPE纤维在本文被理解为由超高分子量聚乙烯制成的纤维,并且其具有至少1.5、优选地2.0、更优选地至少2.5或至少3.0N/tex的韧性。纤维的拉伸强度(也被简称为强度或韧性)通过在实验部分中所描述的已知方法来确定。没有理由限制绳索中UHMWPE纤维的韧性的上限,但是可用的纤维通常具有至多约5至6N/tex的韧性。UHMWPE纤维还具有高拉伸模量,例如至少75N/tex、优选至少100或至少125N/tex。UHMWPE纤维也被称为高模量聚乙烯纤维或高性能聚乙烯纤维。
[0017] UHMWPE纱线优选地具有至少5dtex、更优选地至少10dtex的纤度。出于实际的原因,本发明的纱线的纤度为至多几千dtex、优选地至多4000dtex、更优选地至多3000dtex。优选地,纱线的纤度在10至10000、更优选地15至6000并且最优选地在20至3000dtex的范围内。
[0018] UHMWPE纤维优选地具有至少0.1dtex、更优选地至少0.5dtex、最优选地至少0.8dtex的长丝纤度。最大长丝纤度是至多50dtex、优选地至多30dtex且最优选地至多
20dtex。
[0019] UHMWPE纤维可以根据本领域中已知的任何技术来制造,例如通过熔融、溶液或凝胶纺丝。优选地,UHMWPE长丝是根据凝胶纺丝工艺制造的,凝胶纺丝工艺被描述于大量出版物中,包括EP 0205960 A、EP 0213208 A1、US 4413110、GB 2042414 A、GB-A-2051667、EP 0200547 B1、EP 0472114 B1、WO 01/73173 A1、EP 1,699,954和“Advanced Fibre Spinning Technology”,Ed.T.Nakajima,Woodhead Publ.Ltd(1994),ISBN 185573 182 7中。
[0020] UHMWPE被理解为特性粘度(IV,如在135℃下在十氢化中的溶液上测得的)为至少5dl/g、优选地约8至40dl/g的聚乙烯。特性粘度是摩尔质量(也被称为分子量)的量度,其可以比如Mn和Mw的实际摩尔质量参数更容易确定。在IV和Mw之间存在一些经验关系,但这个关系高度依赖于摩尔质量分布。基于方程Mw=5.37×104[IV]1.37(参见EP 0504954 A1),8dl/g的IV等于约930kg/mol的Mw。优选地,UHMWPE是每100个碳原子具有少于一个支链、优选每300个碳原子具有少于一个支链的线性聚乙烯,支链或侧链通常包含至少10个碳原子。
线性聚乙烯还可以包含至多5mol%的一种或更多种共聚单体,例如,烯,如丙烯、丁烯、戊烯、4-甲基戊烯或辛烯。
[0021] 在本发明的上下文中,纤维A是基础纤维,这意味着纤维A代表纱线构造的主要、构成性、重要纤维类型。优选地,纱线构造包含至少60重量%的纤维A、更优选地至少80重量%、最优选地至少90重量%。因此,在本发明的上下文中,指示剂纤维是纱线构造的次要组成部分。优选地,纱线结构包含至多40重量%、更优选至多20重量%、最优选至多10重量%的指示剂纤维,其中所有重量百分比表示为相应的纤维相对于纱线构造的总重量的重量。如本领域技术人员已知的,纱线构造还可以包括辅助组分,以进一步增强性能或者赋予一些额外的性质。
[0022] 在另一个优选的实施方式中,纱线构造具有小于0.1、优选地小于0.05、更优选地小于0.02且最优选地小于0.01的指示剂纤维与纤维A的重量比。可以认为,较大的纤维A与指示纤维的比例导致纱线构造的寿命增加,同时保持可靠地监测该构造的寿命的能力。
[0023] 在一个优选的实施方式中,根据本发明的纱线构造包含至少一个纱线A和至少一个指示剂纱线,其中纱线A包含UHMWPE纤维A并且指示剂纱线包含至少一个指示剂纤维。优选地,纱线A基本上由UHMWPE纤维A组成,和/或指示剂纱线基本上由指示剂纤维组成。
[0024] 在本发明的上下文中,指示剂纤维和指示剂纱线包含上文所述的UHMWPE纤维,UHMWPE纤维的表面至少部分地涂布有单质金属。经涂布的UHMWPE纤维和纱线的非限制性例子被描述于EP 2499291中,该专利通过引用并入本文。EP 2499291中所描述的纱线包含形成层的单质金属,单质金属形成的层粘附于UHMWPE纤维的表面并且至少部分地覆盖UHMWPE纤维的表面。单质金属经由等离子体溅射被沉积在UHMWPE纤维的外表面。指示剂纤维和指示剂纱线包含单质金属,该单质金属一旦沉积在纱线或纤维的表面,就形成部分地或完全地覆盖纤维或纱线的表面的层。“部分地”是指纤维或纱线的表面呈现出裸露部分。该裸露部分是单质金属未沉积到其上的纤维或纱线的表面的部分。“完全地”是指纤维或纱线的表面不呈现裸露部分(如上文所定义)。在UHMWPE纤维或纱线的被部分地或完全地覆盖的表面上可能存在随机和通常发生的局部层表面缺陷,例如针孔,凹坑等。
[0025] UHMWPE纤维B可以具有连续长度或不连续长度,即长丝或短切纤维。尽管对于一些纱线构造来说具有短切纤维B的指示剂纱线可以是有利的,但是例如对于其中纤维A也是短切纤维的纱线构造来说,纱线构造优选地包含具有连续长丝纤维B的指示剂纤维。本发明人发现,这种指示剂纤维具有更广泛的应用范围,并且与短纤维指示剂纤维相比通常提供更好的寿命监测性能。
[0026] 本发明的纱线构造的一个必要特征在于:UHMWPE纤维A和B是不同。这里应当理解,纤维A和B不相同,即可以通过至少一个可测量的特征来区分彼此。这种差异可能例如是不同的生产过程造成的,例如使用不同的UHMWPE、使用不同的纺丝溶剂、在纺丝过程中采用不同的拉伸比、在生产过程中加入的成分等。本领域技术人员将意识到如何生产彼此不同的纤维。
[0027] 具体地,纤维A与B之间的这种非相似性可以被表示为可测量的纤维性质的差异。纤维的这种性质可以典型地被以数值表示。纤维性质的例子是长丝纤度、纤维韧性、纤维断裂伸长率、纤维拉伸模量、UHMWPE的特性粘度。因此,本发明的一个优选的实施方式是纤维A和B至少在一个性质方面不同,所述性质选自长丝纤度、纤维韧性、纤维断裂伸长率、纤维拉伸模量和UHMWPE的特性粘度组成的组。
[0028] 因此,至少一个特征的差异可以是由生产过程中的差异造成的,并因此是纤维或纱线的一个预期的差异。本文中“差异”不被理解为通常在生产过程中由于过程波动而发生的差异。这种由例如制造过程中波动引起的差异原则上较小,并且将落入商业材料的规格范围内。相比之下,根据本发明的纤维或纱线的差别达到纤维或纱线可以被识别为单独分离的产品的的点的程度。因此,在本发明的一个优选实施方式中,纤维B的性质与纤维A的相应性质的至少一个比例至多为0.95、优选为至多0.9、甚至更优选为0.8。
[0029] 或者,至少一个纤维性质的差异可以表示为百分比差异。这种百分比差异通过如下来计算:将纤维A的性质与纤维B的相应性质的差除以纤维A的所述性质,以百分比表示,这里称为分数差异或百分比差异。纤维的相关性质以相同的方式测量并以相同的单位表示。
[0030] 本文中使用时,不同的性质是指纤维B的相关性质的值比纤维A的值低至少5%、更优选地低至少10%、甚至更优选地低至少15%、最优选地低至少20%。
[0031] 在一个实施方式中,纤维A与纤维B之间的至少一个区别可以是在纤维A和/或纤维B中存在填料。包含填料的纤维是例如从EP2074248和EP2815006中已知,其通过引用并入本文。在本发明的一个具体的实施方式中,纤维性质的差异在于纤维B包含比纤维A更多的填料重量。优选地,纤维B包含比纤维A多至少2重量%、更优选至少3重量%、最优选地至少4重量%的填料。所有的重量百分数表示为纤维中存在的填料的重量除以包括填料在内的各纤维的总重量。本领域技术人员将清楚的是,纤维中填料的存在可能影响纤维的其他性能,因此可能潜在地发现超过一种纤维性质的差异。在一个优选的实施方式中,纤维A包含小于1重量%的填料,优选纤维A包含小于0.5重量%的填料。
[0032] “填料”在本文中被理解为不同于UHMWPE的存在于纤维中的颗粒,在一个优选的实施方式中,填料颗粒具有高硬度。因此,本发明的一个优选实施方案是这样的纱线结构,其中纤维B包含硬度高于在不存在填料时测得的纤维硬度的填料。本文所表达的硬度可以通过已知的方法测量,优选以莫氏硬度表示硬度并且彼此进行比较。
[0033] 优选地,填料的莫氏硬度为至少2.5、更优选地至少4、最优选地至少6。常见的填料包含但不限于金属、金属化物(例如氧化)、金属碳化物(例如碳化钨)、金属氮化物、金属硫化物、金属酸盐、金属硅化物、金属硫酸盐、金属磷酸盐和金属化物。其他实例包括二氧化硅和碳化硅。也可以使用其他陶瓷材料和上述材料的组合。
[0034] 填料的颗粒尺寸、粒度分布、粒径和数量适于影响纤维的机械性能。填料颗粒可以是基本上球形的,其平均颗粒尺寸基本上等于平均粒径。对于基本上矩形的颗粒(例如针或纤维),颗粒尺寸可以指沿着颗粒的长轴的长度尺寸,而平均颗粒直径(或简称直径)是指垂直于所述矩形的长度方向的横截面的平均直径。
[0035] 在本发明的一个优选实施方式中,至少部分的填料颗粒具有至少3的长径比,更优选地填料基本上由长径比为至少3的颗粒组成。这种矩形填料颗粒形状表现出改善指示剂纱线对纱线构造的机械应力的响应性。填料颗粒的长径比是硬纤维的长度和直径之比。如EP2815006中报道的,硬纤维的直径和纵横比可以容易地确定。
[0036] 优选地,纤维的填料是由玻璃、矿物或金属制造的,或者是碳纤维。
[0037] 在一个实施方式中,碳纤维被用作填料。最优选地,使用直径为3至10微米、更优选地4至6微米的碳纤维。含有碳纤维的模制制品具有增加的导电性,并且特别适合用作长度大于100、500或甚至1000米的用于绳索构造的指示剂纱线的纤维。
[0038] 此外,对于纱线构造来说,可以使用在应力下具有非常好的性能性质的UHMWPE纤维A。这种性能性质可以是例如蠕变、动态反向弯曲能力、断裂伸长率、耐磨性或拉-拉疲劳。在指示剂纤维和/或指示剂纱线中包含的UHMWPE纤维B将具有比纤维A低劣的在应力下相应的性能性质。处理纱线构造用于特定应用的本领域技术人员将了解主要应力和失效机制,并且将在所述应用中选择具有高性能的纤维A。因此,本领域技术人员将知晓待被用作指示剂纤维的纤维B的具有低劣性能的纤维。因此,本发明的另一个实施方式是这样的纱线构造,其中纤维B在承受应力方面比纤维A低劣。
[0039] 在一个优选的实施方式中,纤维B比纤维A的低劣被表示为:纤维B的弯曲疲劳强度比纤维A的弯曲疲劳强度低劣;纤维B的断裂伸长率比纤维A的断裂伸长率低劣;纤维B的耐磨性比纤维A的耐磨性低劣;纤维B的拉-拉疲劳比纤维A的拉-拉疲劳低劣;或者,纤维B的蠕变断裂比纤维A的蠕变断裂低劣。业已观察到,弯曲疲劳、纱线伸长、磨损和蠕变断裂是包含高强度UHMWPE纤维的纱线构造的主要失效机制。特别是,绳索或相关构造由于构造的反复弯曲而遭受疲劳,或者由于高负荷或在负载下长时间的操作而遭受延伸断裂。由于磨损而引起的纱线构造的失效可以在用于保护性覆盖物的纱线构造中观察到,也可以在承载负载的纱线构造(例如绳索和吊索)的外层中观察到。当纱线构造在永久张力下安装时,可以观察到由于蠕变而引起的纱线构造的失效。本发明可以提供一种监视系统,用于在发生严重损害之前及时识别到更换纱线构造的需求。
[0040] 在本发明中,承受应力被表示为纤维的一个性质。本领域技术人员清楚地知道,在某些情况下,只能施加应力,并且对所述应力的抗性只能在纱线中或者甚至纱线构造(例如绳索)中存在的纤维上测定。因此,“纤维B在承受应力方面比纤维A低劣”的表述被理解为,纤维A和B将作为纤维、由相应纤维组成的纱线或者在纤维的所述纱线的纱线构造中来彼此进行比较。
[0041] 除了包含纤维B和纤维A的指示剂纤维外,纱线构造还可以包含其他合成纤维。本发明人发现,这种其他合成纤维的性质和/或承受应力的性能对于指示剂纱线的功能来说不太关键。在一个优选的实施方式中,除了涂布于UHMWPE纤维B的单质金属外,指示剂纱线还可以包含其他合成纤维。优选地,这些其他合成纤维具有至少等于纤维B的性质的相应性质,和/或具有至少等于纤维B的承受应力性能的性能。优选地,可存在于指示剂纤维中的其他合成纤维是纤维A或纤维B。这种纱线构造已经被证明是不太复杂的,并且可以提高纱线构造的寿命指示的可靠性。
[0042] 在本发明的另一个优选的实施方式中,至少一个指示剂纤维或指示剂纱线是加捻的、平铺或编织的,以形成纱线构造的组装的纱线。这种组装的纱线可以基本上由指示剂纤维组成,或者可以与上文所述的其他合成纤维组合,来形成组装的纱线。在另一个优选的实施方式中,指示剂纤维或指示剂纱线是与纤维A、与纤维B或者与纤维A和纤维B加捻、平铺或编织的,以形成组装的纱线。“组装的纱线”在本文中被理解为包含至少一个纱线的中间产物,该至少一个纱线已被单独加工或与其他纱线组合加工。
[0043] 在另一个优选的实施方式中,纱线构造包含承载芯,该承载芯包含至少一个指示剂纤维或指示剂纱线。发明人认为,尤其是纱线构造(例如合成或混杂绳索、吊索或合成链结)的承载芯都会受到经由纱线构造的磨损而发生的损害。所述芯基本上被埋在纱线构造内部,被其他纱线层、金属线、树脂涂层等覆盖,使得非破坏性的目视检查变得非常困难。因此,本发明尤其合适用于监测包含承载芯的这种纱线构造的寿命。
[0044] 纱线构造可以包含多个纱线层或股线层。这种构造的每个层可以包含至少一个指示剂纤维或纱线,从而使得可以监测纱线构造的逐渐退化,并且可以预估纱线构造的更换。因此,本发明的一个具体实施方案是一种纱线构造,其包含至少2个不对称地放置于纱线构造内的指示剂纤维或纱线。“不对称地放置”在本文中被理解为,指示剂纤维或纱线位于在纱线构造的操作下经受不同应力的位置处。在纱线构造是绳索的情况下,“不对称”限定在绳索的横截面内的与绳索中心距离不相等的位置。在纱线构造是织物的情况下,“不对称”限定在织物内与织物的参考表面距离不相等的位置。
[0045] 在另一个实施方式中,纱线构造可以包含至少2个有区别的指示剂纤维或纱线。这2个有区别的指示剂纤维对施加于纱线构造的应力具有有区别的响应性。这种有区别的响应性可以通过包含不同的UHMWPE纤维B的指示剂纤维来实现,其中差异由还对纤维B描述的可测量的纤维性质来表示。指示剂纱线的不同响应性也可以通过如下来实现:单独组装指示剂纤维或者经由加捻或编织与其他合成纤维组合组装。
[0046] 借助于以下实施例和比较实验来进一步解释本发明。
[0047] 测量方法
[0048] ·特性粘度(IV)是根据ASTM-D1601/2004在135℃下在十氢化萘中测定的,溶解时间为16小时,采用用量为2g/l溶液的DBPC作为抗氧化剂,并且将在不同浓度下测量的粘度外推得到零浓度下的粘度。IV和Mw之间存在一些经验关系,但这些关系高度依赖于摩尔质量分布。基于方程Mw=5.37*104[IV]1.37(参见EP 0504954 A1),4.5dl/g的IV相应于约422kg/mol的Mw。
[0049] ·聚乙烯或UHMWPE样品中的侧链是通过FTIR在2mm厚的压缩模制膜上通过使用基于NMR测量的校准曲线(例如在EP 0 269 151中)定量分析在1375cm-1处的吸收来测定的。
[0050] ·纤维的拉伸性质:拉伸强度(或强度)和拉伸模量(或模量)是根据ASTM D885M中规定在复丝纱线上测定的,使用500mm的纤维的名义标定长度,50%/min的十字头速度,和型号为Fibre Grip D5618C的Instron 2714夹具。在测得的应力-应变曲线的基础上,随着0.3和1%应变之间的梯度来测定模量。为了计算模量和强度,将测得的拉伸应力除以纤度,纤度通过称重10米的纤维测定;假定密度为0.97g/cm3,计算数值,以GPa计。
[0051] ·纱线或长丝的纤度是分别通过称重100米的纱线或长丝来测定的。纱线或长丝的dtex是通过将该重量(以毫克表示)除以10来计算的;多根纱线是通过称重10米的纤维或纱线来测定的。
[0052] ·绳索构造的断裂强度和断裂伸长率是在干样品上使用Zwick 1484 Universal测试机在大约21℃并以100mm/min的速度测定的。
[0053] 实施例和对比实验
[0054] 制备涂布的纤维和指示剂纱线
[0055] 已经根据EP 2499291的实施例3中描述的方法制备了两种类型的涂布银的纤维。已经分别从购自DSM Dyneema的商业UHMWPE纱等级3G12 1760dtex和SK78 1760dtex开始制备了涂布银的纤维。银处理在220dtex的长丝束上进行,得到涂布银的长丝束1(3G12)和2(SK78)。
[0056] 使用这两个涂布银的长丝束,组装3根指示剂纱线:
[0057] 指示剂纱线1:用来自8x 220dtex SK78 80tz的20tz组装涂布银的长丝束1,以形成1760dtex涂布银的指示剂纱线。
[0058] 指示剂纱线2:将指示剂纱线1进一步与3 3G12 1760dtex纱线进行组装(4st/cm,编织)。
[0059] 指示剂纱线3:将涂布银的长丝束2与来自8x 220dtex SK78 80tz的20tz组装,以形成1760dtex涂布银的指示剂纱线,其进一步与3 3G12 1760dtex纱线进行组装(4st/cm,编织)。
[0060] 纱线构造的制备
[0061] 已经制备了包含上述三种指示剂纱线的直径为21mm的绳索。绳索构造为12×1×7×15×1760dtex SK78。为了避免三种指示剂纱线彼此接触,将指示剂纱线插入S股线中,在包含S股线的每个指示剂之间具有不含S股线的指示剂。在评估的绳索部分的末端处,指示剂纱线已经退出绳索构造,并经由线连接到可调的电源和LED指示灯。
[0062] CBOS测试
[0063] 最大断裂载荷为400kN的绳索在滑轮测试上经受循环弯曲,直到完全断裂,采用D/d为20的不锈滑轮,循环频率为12秒,弯曲区为420mm,在干燥条件下。滑轮循环弯曲(Cyclic Bending Over Sheave)测试机器从Lucassen Metaalbewerking b.v.,NL获得。
[0064] 在测试中,将施加到绳索上的负载提升至其MBL的25%(其在10%MBL下循环100次,15%MBL下循环25次,20%MBL下循环25次)。在总计1907次循环后,绳索失效。
[0065] 通过连接到3个指示剂纱线的3个LED监测绳索的退化。在925次循环后,指示剂纱线1的电导率下降,表明在绳索寿命的49%时所述指示剂纱线的失效。指示剂纱线2和3在1876和1899次循环之后分别失效,即绳索寿命的98%和99%,在现实应用中作为提前更换绳索的指标时,不可接受地晚了。
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