Ланцюг, який містить з’єднані між собою ланки, і спосіб його зміцнення

Реферат: Група винаходів належить до швартовочних, якірних, вантажних тощо ланцюгів. Ланцюг складається з ланок, щонайменше частина з яких є замкнутими петлями, які забезпечують збільшення площі контакту між ланками. Ланки виготовлені з волокон поліетилену надвисокої молекулярної маси. Спосіб збільшення міцності ланцюга передбачає попереднє розтягування при температурі, нижчій за температуру плавлення, і/або статичне навантаження 20 %-ю часткою від руйнуючого навантаження протягом часу, коли залишкова деформація сягає 2-20 %, і/або циклічне навантаження від 2 до 25 разів величиною не більше 45 % від руйнуючого навантаження. Винаходи сприяють збільшенню міцності, пружності, легкості і опору зовнішнім чинникам ланцюга. UA 97825 C2 (12) UA 97825 C2 UA 97825 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід відноситься до ланцюга, який використовується для швартовки або постановки на якір човна, прикріплення вантажу при автомобільних, залізничних, водних та повітряних перевезеннях, а також для переміщення, підйому або підвішування вантажів, причому ланцюг містить велику кількість з'єднаних між собою ланок. Конкретніше, винахід відноситься до ланцюга, придатного для вказаних варіантів використання і містить велику кількість з'єднаних між собою ланок, щонайменше частина з яких містить полімерні волокна. Винахід також відноситься до способу підвищення міцності такого ланцюга. Бажано, щоб ланцюг був здатний передавати зусилля за будь-яких обставин і умов навколишнього середовища часто протягом тривалого проміжку часу без зношування, руйнування, тощо. Можуть бути важливими також інші вимоги. Ланцюги, які використовуються під час вищезазначених операцій зазнають істотного зношування і розтягу, що може призвести до суттєвого стирання ланцюга. З цієї причини ланцюги повинні бути стійкими до зношування. Крім того, ланцюги для повітряних перевезень повинні бути не тільки міцними і стійкими до зношування, але і максимально легкими, щоб не збільшувати без необхідності завантаження літака. Ланцюг повинен також мати малу вірогідність раптового руйнування. Це важливо при закріпленні вантажу на повітряному транспорті, де раптове звільнення важкого вантажу може мати особливо тяжкі наслідки. Відомий ланцюг за патентом US 4779411, який містить велику кількість з'єднаних між собою ланок, в якому щонайменше частина ланок містить полімерні багатоволоконні нитки з ароматичного поліаміду (араміду), обшиті зовнішньою текстильною тканиною. Хоча відомий ланцюг має достатньо хороші робочі характеристики, його термін служби обмежений, особливо, в умовах динамічного навантаження. Завдання даного винаходу полягає в створенні ланцюга, здатного до передачі великих зусиль, який має при цьому підвищену довговічність, в порівнянні з відомими ланцюгами. Вказане завдання вирішується за рахунок того, що в ланцюзі, який містить велику кількість з'єднаних між собою ланок, щонайменше частина ланок містить багатоволоконні нитки з поліолефіну. У ланцюзі зусилля передаються від однієї ланки іншій через взаємне з'єднання, в якій між ланками встановлюється локальний взаємний контакт. В точках контакту ланки піддаються дії високої напруги (головним чином стисканню), що призводить до локального пошкодження або навіть руйнування ланки. При використанні в ланках ланцюга багатоволоконних ниток з поліолефіну, особливо з поліетилену надвисокої молекулярної маси, термін служби ланцюга надзвичайно збільшується в порівнянні з відомими ланцюгами, зокрема, в умовах динамічного навантаження. Із заявки US 2006/0259076 відоме з'єднання ланцюгоподібної конструкції, яке включає щонайменше дві петлі, виконані з багатоволоконних ниток з довголанцюгового поліетилену Dyneema ® (DSM) надвисокої молекулярної маси (UHMWPE). Проте дане з'єднання є дуже тонким і дуже неміцним, тобто має дуже низьку статичну міцність для використання в таких важких випадках навантаження, як швартовка або постановка на якір човнів, прикріплення вантажів при автомобільних, залізничних, водних і повітряних перевезеннях або для переміщення, підйому або підвішування вантажів. Більше того, в згаданій заявці відсутні відомості про використання в таких важких випадках навантаження. Крім того, вимоги для з'єднання відносно статичної міцності відмінні від тих, що пред'являються до ланцюга, призначеного для випадків важкого навантаження. У вказаній вище заявці немає відомостей відносно вимог для варіантів застосування з важким навантаженням. Ланцюг запропонований винаходом демонструє надзвичайно високу міцність та довговічність і є стійким до пошкоджень. Крім того, ланцюг запропонований винаходом у порівнянні з відомими ланцюгами демонструє краще збереження міцності. Коли ланцюг використовується для передачі зусиль за змінних умов, можуть також мати велике значення втомлюваність і спричинене тертям локальне нагрівання. Хоча багатоволоконні нитки з поліолефіну зазвичай мають обмежену температуростійкість, щонайменше, у порівнянні, наприклад, з металами, ці ефекти дивовижним чином не виникають в ланцюзі запропонованому винаходом, в усякому разі виникають не в такому ступені, щоб погіршувалися його робочі характеристики. Переважно статична міцність ланцюга відповідно до винаходу становить не менше 1 кН, бажано - не менше 5 кН, ще краще - не менше 10 кН, і навіть ще краще - не менше 30 кН, і навіть ще краще - не менше 50 кН, і навіть ще краще - не менше 100 кН, і навіть ще краще - не менше 1000 кН, і навіть ще краще - не менше 10000 кН, і навіть ще краще - не менше 50000 кН, і навіть ще краще - не менше 100000 кН, і навіть ще краще - не менше 150000 кН, і навіть ще краще - не менше 500000 кН, а найкраще - не менше 106 кН. 1 UA 97825 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Під статичною міцністю ланцюга тут слід розуміти міцність ланцюга при дії постійного навантаження. У ланцюзі запропонованому винаходом використовуються багатоволоконні нитки з поліолефіну. Ці багатоволоконні нитки, як такі, відомі і мають витягнуте тіло, довжина якого перевищує поперечні розміри за шириною та товщиною. Ці витягнуті тіла можуть мати правильний або неправильний поперечний переріз. Переважно використовувані в ланцюзі багатоволоконні нитки з поліолефіну мають межу міцності при розтягуванні не менше 1,2 ГПа, більш бажано - не менше 2 ГПа, ще краще - не менше 3 ГПа, і навіть ще краще - не менше 3,5 ГПа, і навіть ще краще - не менше 4 ГПа, найкраще - не менше 5 ГПа, а модуль пружності при розтягуванні складає не менше 4 0 ГПа, краще - не менше 60 ГПа, а найкраще - не менше 80 ГПа. Найбільш придатними поліолефінами для виробництва багатоволоконних ниток з поліолефіну є гомополімери і співполімери поліетилену та поліпропілену. Поліолефіни можуть містити малі кількості одного або декількох інших полімерів, зокрема інших алкен-1-полімерів. Особливо бажано коли поліолефін містить поліетилен надвисокої молекулярної маси, який має середньомасову молекулярну масу не меншу від 400 000 г/моль. Бажано поліетилен надвисокої молекулярної маси має менше одного бічного ланцюга на 300 атомів вуглецю, краще - менше одного бічного ланцюга на 100 атомів вуглецю. Крім того, багатоволоконні нитки з поліетилену надвисокої молекулярної маси, які використовуються в запропонованому винаходом ланцюзі, можуть містити малі кількості, зазвичай менше ніж 5 % за вагою, бажано - менше ніж 3 % за вагою, загальноприйнятих добавок, таких як антиоксиданти, термостабілізатори, барвники, активатори плинності, тощо. Переважно багатоволоконні нитки з поліетилену надвисокої молекулярної маси містять волокна поліетилену надвисокої молекулярної маси, виконані за допомогою процесу закручування гелю. Відповідний процес закручування гелю описаний, наприклад, в GB 2042414, GB 2051667, ЕР 0205960 і WO 01/73173, і в "ADVANCED FIBRE SPINNING TECHNOLOGY", під редакцією Т. Nakajima, Woodhead Pub1. Ltd (1994), ISBN 1855731827. Процес закручування гелю передбачає підготовку розчину поліетилену надвисокої молекулярної маси високої внутрішньої в'язкості в розчиннику, закручування цього розчину у волокна за температури вищої за температуру розчинення, охолоджування волокон до температури нижчої за температуру гелеутворення, і витягування волокон до, під час та/або після щонайменше часткового видалення розчинника. В кращому випадку багатоволоконна нитка з поліолефіну містить багатоволоконну нитку з поліетилену надвисокої молекулярної маси з внутрішньою в'язкістю, яка бажано знаходиться між 5 d1/r і 40 d1/r, визначеними в декаліні при 135°С, і титрі нитки, який становить щонайменше 50 ден'є, при тому, що нитка має межу міцності на розтягування не менше 2,5 Н/текс, краще - не менше 3,0 Н/текс, ще краще - не менше 3,2 Н/текс, ще краще - не менше 3,4 Н/текс. Бажано титр нитки складає щонайменше 100 ден'є, ще краще - не менше 1000 ден'є, і навіть ще краще не менше 2000 ден'є, і навіть ще краще - не менше 3000 ден'є, і навіть ще краще - не менше 5000 ден'є, і навіть ще краще - не менше 7000 ден'є, а найкраще - не менше 10000 ден'є. Бажано поліолефін, зокрема, багатоволоконні нитки з поліетилену надвисокої молекулярної n маси, які утворюють ланку ланцюга, мають сукупний титр, який становить, щонайменше, 1  10 децитексів, при цьому n є цілим числом, яке бажано становить щонайменше 3, краще щонайменше 4, ще краще - щонайменше 5, і навіть ще краще - щонайменше 6, і навіть ще краще - щонайменше 7, і навіть ще краще - щонайменше 8, а найкраще - щонайменше 9. За необхідності багатоволоконні нитки з поліетилену надвисокої молекулярної маси можуть містити суміш двох або більше поліетиленів, які відрізняються, наприклад, внутрішньою в'язкістю, розподілом молекулярної маси, та/або за типом і номером співмономерів або бічних ланцюгів. Внутрішню в'язкість визначають відповідно до РТС - 179 (Hercules Inc. Rev 29.04.1982), приймаючи час розчинення рівним 16 годинам, використовуючи як антиоксидант деяку кількість розчину DBPC концентрацією 2 г/л, вимірюючи в'язкість за різних концентрацій і екстраполюючи до нульової концентрації. Межа міцності на розтягування (або опір до розриву) багатоволоконних ниток з поліетилену надвисокої молекулярної маси визначається відповідно до стандарту ASTM D885M Американського товариства із випробування матеріалів. Інша перевага використання в ланках ланцюга багатоволоконних ниток з поліолефіну, зокрема, багатоволоконних ниток з поліетилену надвисокої молекулярної маси полягає в тому, що була отримана надзвичайно висока статична міцність ланцюга. Тривала міцність при виснажуючому навантаженні та/або міцність за умов підвищеної вологості також покращені у порівнянні з попереднім рівнем техніки. Термін «умови підвищеної вологості» відноситься до умов навколишнього середовища, за яких, ступінь вологості в середньому є вищою 50 %, 2 UA 97825 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 зокрема - вище 80 %, а найкраще - вище 99 %. Під «виснажуючим навантаженням» тут слід розуміти умови динамічного навантаження. Крім того, ланцюг запропонований винаходом, може з успіхом використовуватися в морських варіантах застосування, наприклад, там, де він входить в прямий контакт з водою. Ланцюг запропонований винаходом має низьку питому вагу, яка робить його особливо придатним для варіантів застосування, в яких важлива мала вага. Крім того, він стійкий до дії навколишнього середовища, особливо кислот. Іншими перевагами є м'якість, низькі шумові характеристики і корозійна стійкість, легкість в застосуванні та розміщенні. Крім того, ланцюг практично не проводить електричного струму і/або тепла, відносно немагнітний, і має відносно низьку діелектричну постійну. Він малопомітний на радарі і в інфрачервоному діапазоні, що може бути бажаним, наприклад, для військових варіантів застосування. У іншому кращому варіанті виконання в ланцюзі запропонованому винаходом щонайменше частина ланок містить скловолокно, вуглецеві волокна, металеві волокна, волокна ароматичного поліаміду, волокна полі (р-фенілен-2, 6-бензобісоксазолу) (РВО), волокна М5, і/або волокна політетрафторетилену (PTFE). Термін «волокна» включає, але не обмежується, волосину, багатоволоконну нитку, стрічку, смужку, пряжу, штапельну пряжу та інші витягнуті тіла, які можуть мати правильний або неправильний поперечний переріз. Відповідно до іншого кращого варіанту здійснення винаходу, щонайменше частина ланок ланцюга складається із згаданих волокон. Такий ланцюг може мати різні властивості за довжиною ланцюга. Наприклад, деякі частини ланцюга можуть мати механічні властивості, пристосовані для протистояння умовам динамічного навантаження, тоді як інші частини можуть мати механічні властивості, пристосовані для протистояння умовам статичного навантаження. Інша можливість полягає в тому, що частини ланцюга можуть бути виконані легшими за воду (ці частини зазвичай містять багатоволоконні нитки з поліолефіну), тоді як інші частини можуть бути виконані важчими за воду. Також є можливість, щоб деякі ланки містили згадані волокна у поєднанні з багатоволоконними нитками з поліолефіну, наприклад, у формі гібридних ниток. Краще, щоб щонайменше частина ланок містила щонайменше 51 об'ємний відсоток багатоволоконних ниток з поліетилену надвисокої молекулярної маси, ще краще - щонайменше 75 об'ємних відсотків, ще краще - щонайменше 90 об'ємних відсотків, і найкраще - щонайменше 95 об'ємних відсотків. Найкраще всі ланки ланцюга складаються з багатоволоконних ниток з поліетилену надвисокої молекулярної маси. Інша перевага використання багатоволоконних ниток з поліолефіну, зокрема, багатоволоконних ниток з поліетилену надвисокої молекулярної маси полягає в тому, що отриманий ланцюг є надійнішим, ніж відомі ланцюги на основі металу або на основі інших полімерних волокон, таких як, наприклад, волокна ароматичного поліаміду. Багатоволоконні нитки або волокна можуть мати будь-яку конструкцію, відому в даній галузі техніки, та/або можуть бути об'єднані в будь-яку текстильну конструкцію, відому в даній галузі техніки. Можна, наприклад, виконати ланки ланцюга у формі замкнутих петель волоконних пучків або ниток, більш-менш паралельних одні одним. Особливо бажано щоб ланки ланцюга щонайменше частково містили сплавлені багатоволоконні нитки з поліолефіну. Ланки, які щонайменше частково містять сплавлені багатоволоконні нитки з поліолефіну, можуть бути виконані в ланцюзі у формі кілець, петель, кільцеподібних стропів, тощо, і бажано також містять покриття для захисту та/або розподілу навантаження. Ланки, які щонайменше частково містять сплавлені багатоволоконні нитки з поліолефіну, можуть бути виготовлені за допомогою намотування багатоволоконних ниток з поліолефіну навколо пари коліс для утворення петлі, нагрівання цих багатоволоконних ниток до температури нижчої від точки плавлення, за якої нитки щонайменше частково сплавляються, і розтягання петлі за допомогою збільшення відстані між колесами при одночасному обертанні коліс. При збільшенні відстані між колесами нитки витягуються. Ланцюги з такими ланками виходять міцними і, крім того, особливо добре розподіляють навантаження між ланками. Особливо бажано щоб ланки ланцюга містили смуги з багатоволоконних ниток з поліолефіну. Під «смугою» тут слід розуміти гнучке, видовжене тіло, яке має товщину, набагато меншу від ширини. Такі смуги легко виготовити за допомогою плетіння або в'язання багатоволоконних ниток в будь-яку конструкцію, відому в даній галузі техніки, наприклад, в конструкцію з саржевим та/або гладеньким переплетенням. Бажано смуги мають конструкцію з n-шарової тканої стрічки, де n бажано дорівнює щонайменше 4, краще - 3, а найкраще - 2. Смуги можуть мати різні коефіцієнти щільності для того, щоб регулювати їх механічні властивості, зокрема, їх відносне видовження при розриві. Бажано коефіцієнти щільності є такими, що смуги мають відносне видовження при розриві не більше 6 %, а краще - не більше 4 %. Коефіцієнт щільності тут визначається як число ниток, паралельних до подовжньому 3 UA 97825 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 напрямку смуги, помножене на титр нитки на одиницю довжини. Ширина смуг може змінюватися в широкому діапазоні, бажано не менше 1,0 см, краще - не менше 2,0 см, ще краще - не більше 30 см, а найкраще - не більше 25 см. Бажано товщина смуг вибирається такою, щоб відношення їх ширини до товщини складало не менше 5:1, бажано - не менше 10:1, але в той же час не більше 40:1, а краще - не більше 20:1. При обмеженні відношення ширини смуг до їх товщини ланки ланцюга легше доступні для засобів кріплення, наприклад, крюків. У іншому кращому варіанті здійснення винаходу ланки ланцюга містять нескінченний мотузок або стрічку, яка зазвичай називається мотузковим або стрічковим стропом. Перевага кільцеподібного стропа полягає в тому, що приєднання їх один до одного або, наприклад, до елемента кріплення, який має проушину, може бути виконане за допомогою простих відомих вузлів, кріпильних вузлів або морських вузлів, які також забезпечують відносно високе збереження міцності вузла. Такого роду вузол є, наприклад, грубим вузлом, також званим вузлом такелажу для пакунків, кільцевим вузлом, або вузлом з вушком. Такий вузол може бути виконаний за допомогою пропускання одного кінця петлі стропа через проушину або вічко сітки і подальшого пропускання цієї петлі через отвір, утворений іншим кінцем стропа (який також називається хвостовою частиною), і натягненням першого кінця для затягування вузла. Фахівець в даній галузі техніки легко може підібрати і інші придатні вузли, наприклад, так званий подвійний кільцевий вузол, вузол Келліга, або вузли Прусика і Клімайста. Ці та інші вузли та способи їх зав'язування представлені в "Handbook of knots", Dorling Kindersley Book, London, 1998; ISBN 0751305367, і в "The Ashley book of knots", Faber and Faber Ltd, London, 1990; ISBN 057109659x. Канатна або стрічкова стропа може бути виготовлена відомими способами, наприклад, за допомогою з'єднання мотузки певної довжини або тканої стрічки "кінець - в - кінець" за допомогою зшивання, скріплення вузлом, зрощування або зварювання. Для мотузок краще, щоб товщина цього з'єднання "кінець - в - кінець" була меншою від подвійної товщини мотузки, оскільки це підвищує гнучкість і легкість з'єднання з кріпильним елементом. У одному варіанті здійснення винаходу стропа виготовлена за допомогою зшивання разом обох кінців тканої смуги. У іншому варіанті - кінці сплетеної або звитої мотузку з'єднані зрощенням. Тут мається на увазі, що стропа включає подвійну петлю, або подвійну проушину, або потрійну проушину. Такі конструкції відомі і можуть бути виготовлені, наприклад, за допомогою нарощування петлі на кожному кінці мотузки або виконанням одного або декількох з'єднань, наприклад, за допомогою зшивання, бажано в середній частині стропи. Бажано стропа покрита та/або закрита стрічкою або тканиною для захисту волокон і/або додаткового підвищення її стійкості до стирання. Стропа може також містити серцевину, утворену великою кількістю витків багатоволоконних ниток, бажано, власне кажучи, паралельних багатоволоконних ниток, і покриваючу оболонку, наприклад, ткану або плетену трубчасту тканину і/або оболонку, виконану з поліефіру, (ароматичного) поліаміду, багатоволоконних ниток поліолефіну, або з їх комбінації. Інша перевага ланцюга запропонованого винаходом полягає в тому, що для отримання необхідних робочих характеристик покриваюча оболонка не обов'язкова. Бажано, щонайменше частина ланок ланцюга містить багатоволоконні нитки, об'єднані з відповідною смолою. Може бути використана будь-яка смола, здатна утворювати відповідний композиційний матеріал з багатоволоконними нитками, хоча більш придатними смолами є кремнійорганічні смоли та бітум. Ланки ланцюга відповідно до цього варіанта здійснення винаходу менше деформуються при розтягуванні ланцюга. Це зручно у тому випадку, коли до ланцюга повинні бути приєднані такі об'єкти, як, наприклад, крюки, особливо коли ланцюг знаходиться під дією навантаження. Смола також надає додатковий захист від розвитку пошкоджень, наприклад, в умовах динамічного навантаження. Ланцюг може мати будь-яку з поміж відомих конструкцій. Бажано ланки ланцюга запропонованого винаходом є з'єднаними між собою замкнутими петлями. Такі ланцюги легко пристосувати до необхідних умов. Наприклад, їх довжину легко регулювати, додаючи або видаляючи петлі. Додавання петель здійснюється, наприклад, за допомогою пропускання декількох витків волокна крізь існуючу петлю і подальшого скріплення знов утвореної петлі бажано за допомогою зшивання. Також аналогічним чином до ланцюга (основного) можуть легко бути додані бічні ланцюги. Цей варіант виконання ланцюга запропонованого винаходом також має кращу міцність, оскільки петлі замкнуті, і отже, не мають великої кількості відрізаних кінців. Замкнуті петлі можуть також з'єднуватися між собою всіма відомими засобами. Велика кількість варіантів, які існують для з'єднання петель між собою, щонайменше частково пояснюється використанням в ланцюзі багатоволоконних ниток з поліетилену надвисокої молекулярної маси, особливо через те, що ці багатоволоконні нитки демонструють покращену 4 UA 97825 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 здатність до розподілу навантаження в порівнянні з іншими полімерними багатоволоконними нитками. Краще з'єднання між собою замкнутих петель здійснюється за допомогою вузлів. Це істотно не впливає на робочі характеристики ланцюга і є вельми придатним способом з'єднання петель між собою. У іншому кращому варіанті здійснення винаходу замкнуті петлі, які сполучаються між собою, з'єднуються за допомогою трубчастих сполучних засобів. Такі засоби забезпечують покращений розподіл навантаження і бажано заповнюються іншим матеріалом, наприклад, смолою. Іншою кращою конструкцією ланцюга запропонованого винаходом є драбина. Таку сходову конструкцію легко виконати, наприклад, з мотузки, і вона забезпечує покращену міцність. Крім того, ланки в такій сходовій конструкції здатні деформуватися і забезпечують вільний доступ для інших частин, таких як засоби фіксації, наприклад, у вигляді крюків. У ще одному варіанті здійснення винаходу ланки ланцюга з'єднуються між собою за допомогою сполучних засобів, які бажано мають форму кільця. У цьому варіанті здійснення винаходу ланки бажано містять смуги багатоволоконних ниток з поліетилену надвисокої молекулярної маси. Вони можуть бути прикріплені до сполучних засобів будь-якими придатними засобами, але бажано - за допомогою зшивання. У кращому варіанті здійснення винаходу, сполучні засоби, які мають замкнену форму, можуть мати різні форми, наприклад, форму кола, овалу, трикутника або прямокутника і можуть бути виготовлені з будь-якого відповідного матеріалу, включаючи метал. Компоненти ланцюга, такі як ланки і сполучні засоби, можуть бути прикріплені один до одного і/або до іншої конструкції із застосуванням будь-яких придатних засобів фіксації. Перелік придатних засобів фіксації включає, наприклад, стібки, зрощення і клеї. Бажано засоби фіксації є стібками, оскільки їх можна легко накладати в потрібному місці добре керованим чином. Краще коли зшивання виконується за допомогою нитки, яка містить високоміцні волокна. У додатковому варіанті здійснення винаходу засоби фіксації є клеями, бажано рідкими, які можуть затвердівати після накладення. Бажано рідкий клей вводиться в сполучні засоби, такі як накладений вузол, і потім піддається затвердінню для фіксації сполучних засобів. З'єднання можуть також бути виконані за допомогою використання локального нагрівання, за допомогою чого багатоволоконні нитки, щонайменше частково, розплавляються і сплавляються разом. Ланцюг запропонований винаходом може також містити засоби прикріплення його до іншої конструкції, наприклад, піддону. В цьому випадку з ланцюгом можуть бути з'єднані кріпильні елементи піддону, такі як подвійні пальці. Кріпильні елементи і крюки зазвичай виготовляються з металу, хоча може використовуватися і технічна пластмаса. У кращому варіанті здійснення винаходу кріпильні елементи і крюки виготовлені з легкого за вагою металу, бажано магнію. Такі легкі, але міцні кріпильні елементи вносять додатковий внесок у зменшення ваги ланцюга. Винахід також відноситься до способу поліпшення механічних властивостей, зокрема, міцності ланцюга запропонованого винаходом. Було виявлено, що механічні властивості ланцюга запропонованого винаходом, зокрема, його міцність, можуть бути покращені за допомогою попереднього розтягання ланцюга перед його використанням за температури нижчої за точку плавлення поліолефіну, краще - між 80 та 120 °C, і найкраще - між 90 і 110 °C. У кращому варіанті здійснення способу ланцюг запропонований винаходом заздалегідь розтягується за температури нижчої за температуру (Тm) плавлення поліолефіну за допомогою прикладання статичного навантаження, яке становить щонайменше 20 %, краще, щонайменше, 40 %, і найкраще, щонайменше, 60 % від руйнуючого навантаження ланцюга на період часу, достатньо тривалий для досягнення залишкової деформації ланцюга в діапазоні від 2 до 20 %, а краще - від 5 до 10 %. Під залишковою деформацією тут слід розуміти ступінь деформації, за якої ланцюг більше не може відновитися. У другому кращому варіанті здійснення способу ланцюг запропонований винаходом піддається деякій кількості циклів навантаження. Бажано, щоб кількість циклів становила від 2 до 25, краще - від 5 до 15, а найкраще - від 8 до 12, при цьому прикладене максимальне навантаження складає не більше 45 % від руйнуючого навантаження ланцюга, краще - 35 % від руйнуючого навантаження ланцюга, а найкраще - не більше 25 % від руйнуючого навантаження ланцюга. Відповідно до винаходу під час циклічного навантаження ланцюг можна розвантажувати, проте бажаним є мінімальне прикладене навантаження, яке складає не менше 1 %. У ще одному варіанті здійснення винаходу ланцюг заздалегідь розтягується, як вказано вище, але за кімнатної температури. Далі винахід буде докладніше описаний з посиланнями на фігури. 5 UA 97825 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 На Фіг. 1 схематично показаний перший варіант виконання ланцюга запропонованого винаходом; на Фіг. 2 - те ж саме, але у вдосконаленому варіанті; на Фіг. 3 - дві петлі іншого варіанту здійснення винаходу; на Фіг. 4 - ще один варіант виконання ланцюга запропонованого винаходом; на Фіг. 5 - деталь ланцюга, показаного на Фіг. 4; на Фіг. 6, 7 і 8 - три інших варіанти виконання ланцюга запропонованого винаходом. Як показано на Фіг. 1, ланцюг 1 містить велику кількість з'єднаних між собою ланок 10. Ланки 10 є з'єднаними між собою замкнутими петлями, виконаними послідовним введенням другої відкритої петлі в першу вже закриту петлю, і закриванням другої петлі, наприклад, за допомогою використання відомих технологій, які застосовуються в текстильній промисловості, таких як зшивання і/або з'єднання склеюванням. Петлі 10 є кільцеподібними стропами, проте може бути використана будь-яка волокниста структура. З'єднання 20 між ланками 10 утворені частинами поверхонь петель, які після натягнення ланцюга 1 стикаються одні з одними. Цей спосіб передачі навантаження між ланками 10 призводить до високої локальної напруги стиснення. Використання в ланках багатоволоконних ниток з поліетилену надвисокої молекулярної маси забезпечує підвищений опір цій напрузі. Інша перевага полягає в тому, що ланцюг 1 може бути легко відрегульований за довжиною за допомогою прикріплення додаткових ланок до вже існуючої частини або за допомогою видалення ланок. Також до ланцюга дуже легко додавати бічні ланки. Ланки 10 можуть мати будь-яку форму, можуть відрізнятися одна від одної і можуть розташовуватися в різних площинах, як це показано на Фіг. 1, де ланки 10а знаходяться в площині фігури, а ланки 10b перпендикулярні до неї. На Фіг. 2 показаний ланцюг, вдосконалений в порівнянні з ланцюгом, показаним на Фіг. 1. Цей варіант здійснення винаходу має замкнуті петлі 10, які з'єднані між собою трубчастими сполучними засобами 21. Бажано внутрішня поверхня сполучних засобів 21 має таку форму, щоб навантаження між петлями 10 добре розподілялося. Сполучні засоби 21 можуть бути заповнені смолою для отримання між петлями 10 жорсткішого з'єднання. Додаткова перевага цього варіанту здійснення винаходу полягає в тому, що петлі 10 є більш досяжними для крюків і/або інших петель і тому подібного, оскільки сполучні засоби 21 утримують петлі 10 відкритими, щонайменше, близько від цих засобів. Інший кращий варіант виконання ланцюга показаний на Фіг. 3. Тут замкнуті петлі 10 з'єднані між собою вузлами 22, зокрема, грубим вузлом. Хоча на Фіг. 3 показані тільки дві петлі 10, очевидно ланцюг матиме ще багато петель 10. На Фіг. 4 і 5 показаний ще один варіант виконання ланцюга запропонованого винаходом. Як показано на Фіг. 4, ланцюг 1 є сходовою конструкцією, яка складається з подовжніх елементів 24 і сходинок 23. Подовжні елементи 24 і сходинки 23 разом утворюють велику кількість петель 10. Сходинки 23 утворюють з'єднання між петлями 10. Сходи 1 можуть бути виготовлені з будьякої відповідної волокнистої структури, такої як мотузка, ткана стрічка, стропа, нитки, тощо. На Фіг. 5 детально показано, як подовжні елементи 24 і сходинки 23 можуть бути безперервним чином сформовані з мотузки, виготовленої з поліетилену надвисокої молекулярної маси. Зліва на Фіг. 5 детально показаний вигляд конструкції цього конкретного варіанту здійснення винаходу. Ланцюг-сходи 1 не тільки може бути виготовлений з, власне кажучи, однієї мотузки, що забезпечує покращену передачу навантаження в з'єднаннях, але цей конкретний варіант здійснення винаходу також дозволяє з легкістю включати додаткові кріпильні конструкції, такі як проушина 25 для крюків або інші кріпильні засоби 26. На Фіг. 6 показаний інший варіант виконання ланцюга 1 запропонованого винаходом. Ланцюг 1 має велику кількість петель 10 у формі волокнистих структур з поліетилену надвисокої молекулярної маси, таких як нитки та/або стропи, з'єднані між собою за допомогою витків 27 з іншої волокнистої структури, бажано також з поліетилену надвисокої молекулярної маси. Ланцюг, крім того, має прикріплений до нього крюк 28 та кільце 29. З'єднання кільця 29 з рештою частини ланцюга утворене смугою 30 бажано виготовленою також з поліетилену надвисокої молекулярної маси. Цей варіант здійснення винаходу показує, що ланцюг може бути виконаний з декількох компонентів, що забезпечує високу гнучкість при використанні. За бажання декілька компонентів, таких як крюк 28 і кільця 29, можуть бути виготовлені із іншого матеріалу, наприклад, з металу. На Фіг. 7А і 7В показаний інший варіант виконання ланцюга 1. На Фіг. 7А показаний вигляд збоку, а на Фіг. 7В - вигляд зверху. Ланцюг 1 складений з петель 10 у формі кілець. Кільця 10 виконані за допомогою намотування декількох шарів волокнистої структури поліетилену надвисокої молекулярної маси. На фігурі показані три шари від "а" до "с", але їх може бути як більше, так і менше залежно від необхідної вантажопідйомності. Шари кілець 10 утримуються 6 UA 97825 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 разом за допомогою того, що їх скріпляють, наприклад, за допомогою швів 11. Кільця 10 з'єднані між собою смугами 33 у вигляді петель, протилежні сторони яких скріпляють на щонайменше центральній ділянці 32. Кріплення може бути виконане за допомогою стібків 33, але також можуть бути використані і інші засоби кріплення. За бажання від стібків 33 можна відмовитися, наприклад, у разі, коли необхідний гнучкіший ланцюг. Нарешті, на Фіг. 8 показаний ще один варіант виконання ланцюга 1 запропонованого винаходом. Цей ланцюг 1 складений з волокнистих структур 10 U-подібної форми, які утворюють ланки ланцюга. Кожна структура складається з декількох шарів волокнистої структури поліетилену надвисокої молекулярної маси. На фігурі показані три шари від "а" до "с", але їх може бути як більше, так і менше залежно від необхідної вантажопідйомності. Ланки 10 U-подібної форми зібрані і прикріплені до двох бічних елементів 34, також складених з декількох шарів волокнистої структури поліетилену надвисокої молекулярної маси. У даному варіанті показані два шари "d" і "e. Ланки 10 і бічні елементи 34 скріпляють один з одним, наприклад, за допомогою зшивання. На Фіг. 8 стібки 35 показані тільки для однієї ланки. Далі даний винахід буде докладніше пояснено за допомогою нижченаведених прикладів і результатів порівняльних експериментів. Були проведені випробування, які порівнюють винахід з ланцюгом на основі араміду, описаного в US 4779411. Перша серія випробувань включала випробування на розтягування ниток і випробування на розтягування ланцюгів, виготовлених з цих ниток. Друга серія випробувань включала випробування ланцюгів на стирання, проведене за сухих умов та підвищеної вологості. Випробування на розтягування було виконане на сухих зразках з використанням універсальної випробувальної машини Zwick 1484 за температури біля 21 °C із швидкістю 100 мм/хвилину. Зразки ниток випробовувалися з використанням стандартних захоплень для волокна; зразки ланцюгів випробовувалися з використанням D-подібних скоб. Випробування на стирання було виконане на випробувальному пристрої для статичного випробування на стирання, який використовує колесо із спицями, яке застосовується в галузі, яка виробляє мотузки та канати. Зразок знаходиться у контакті з корпусом (колесо із спицями, діаметр 0,15 м), що обертається, який містить 20 стрижнів діаметром 15 мм, паралельних до осі обертання корпусу. Зразок завантажується деякою часткою руйнуючого навантаження. Випробування може проводитися за сухих умов та підвищеної вологості. У останньому випадку здійснюють безперервну подачу води до частини зразка, який знаходиться у контакті з колесом із спицями. Швидкість колеса складала 2 об./с, навантаження на зразок ланцюга складало 6 % від межі міцності на розрив. Реєструвалася кількість циклів до руйнування. Приклад І Було визначене руйнуюче навантаження і опір до розриву нитки Dyneema® SK75, погонною масою 1760 децитексів (1760 г на 10000 м), отриманої від DSM Dyneema B.V., Нідерланди. Випробування на розтягування було виконане так, як вказано вище. Результати приведені в Таблиці 1. Приклад II Було визначене руйнуюче навантаження і опір до розриву ланцюга, виготовленого з нитки Dyneema® SK75 від DSM Dyneema B.V., Нідерланди. Ланцюг мав 4 зчеплених петлі з 16 ниток Dyneema® SK75 погонною масою 1760 децитексів. Ланцюги-зразки були закріплені пневматичним зрощенням. Випробування на розтягування було виконане так, як вказано вище. Результати приведені в Таблиці 1. Порівняльний експеримент А Було визначене руйнуюче навантаження і опір до розриву нитки Twaron® 2000 погонною масою 1580 децитексів (1580 г на 10000 м), отриманою від Tejin Twaron, B.V., Нідерланди. Випробування на розтягування було виконане так, як вказано вище. Результати приведені в Таблиці 1. Порівняльний експеримент В Було визначене руйнуюче навантаження і опір до розриву ланцюга, виготовленого з нитки Twaron® 2000 від Tejin Twaron, В.V., Нідерланди. Ланцюг мав 4 зчеплених петлі з 20 ниток Twaron® 2000 погонною масою 1580 децитексів. Ланцюги-зразки були закріплені пневматичним зрощенням. Випробування на розтягування було виконане так, як вказано вище. Результати приведені в Таблиці 1. 7 UA 97825 C2 Таблиця 1 Результати випробувань на розтягування ниток і ланцюгів Зразок Маса (у децитексах) Приклад І Порівняльний експеримент А Приклад II Порівняльний експеримент В 5 10 15 20 25 1760 Відносна Руйнуюче Опір до розриву деформація (У навантаження (Н) (у сН/децитекс) %) 606 34,3 3,6 1580 309 19,6 2,7 56400 2835 5,03 3,2 63200 2364 3,8 2,6 Приклад III Було визначено кількість циклів до руйнування для сухого ланцюга, виготовленого з нитки Dyneema® SK75 від DSM Dyneema B.V., Нідерланди. Були випробувані три ланцюги. Ланцюг мав 4 зчеплених петлі з 16 ниток Dyneema® SK75 погонною масою 1760 децитексів. Ланцюгизразки були закріплені пневматичним зрощенням. Випробування на стирання було виконане так, як вказано вище. Результати приведені в Таблиці 2. Приклад IV Було визначено кількість циклів до руйнування для вологого ланцюга, виготовленого з нитки Dyneema® SK75 від DSM Dyneema B.V., Нідерланди. Були випробувані три ланцюги. Ланцюг мав 4 зчеплених петлі з 16 ниток Dyneema® SK75 погонною масою 1760 децитексів. Ланцюгизразки були закріплені пневматичним зрощенням. Випробування на стирання було виконане так, як вказано вище. Результати приведені в Таблиці 2. Порівняльний експеримент С Було визначено кількість циклів до руйнування для сухого ланцюга, виготовленого з нитки Twaron® 2000 погонною масою 1580 децитексів (1580 г на 10000 м) від Tejin Twaron B.V., Нідерланди. Були випробувані три ланцюги. Ланцюг мав 4 зчеплених петлі з 20 ниток Twaron® 2000 погонною масою 1580 децитексів. Ланцюги-зразки були закріплені пневматичним зрощенням. Випробування на стирання було виконане так, як вказано вище. Результати приведені в Таблиці 2. Порівняльний експеримент D Було визначено кількість циклів до руйнування для вологого ланцюга, виготовленого з нитки Twaron® 2000 погонною масою 1580 децитексів (1580 г на 10000 м) від Tejin Twaron B.V., Нідерланди. Були випробувані три ланцюги. Ланцюг мав 4 зчеплених петлі з 20 ниток Twaron® 2000 погонною масою 1580 децитексів. Ланцюги-зразки були закріплені пневматичним зрощенням. Випробування на стирання було виконане так, як вказано вище. Результати приведені в Таблиці 2. Таблиця 2 Результати випробування на стирання ланцюгів Зразки Приклад III Порівняльний експеримент С Приклад IV Порівняльний експеримент D #1 642 70 2228 105 #2 631 74 2091 127 #3 651 91 2726 104 Середнє 641 78 2348 112 30 35 Приклади з V по VIII Нарешті, був виготовлений ланцюг з використанням смуги, виготовленої з нитки Dyneema® SK75 погонною масою 1760 децитексів від DSM High Performance Fibers B.V. Смуга мала погонну масу 238000 децитексів (Приклад V). З цих смуг було виготовлено декілька ланцюгів, які мають будову, показану на Фіг. 7. Ланцюги були складені з кілець, кільця були утворені з 4 витків вищезазначеної смуги і зшиті разом. У ланцюзі прикладу VI виготовлені кільця мали круглу форму. Ланцюг з прикладу VII мав виготовлені кільця прямокутної форми. Також до кілець перед тим, як вони були зшиті разом, було застосовано попереднє натягнення. Нарешті, 8 UA 97825 C2 ланцюг з прикладу VIII був ідентичний до ланцюга з прикладу VII, але ланцюг був підданий термостабілізації за температури 100 °C із застосуванням залишкової деформації, яка становить 5 %. Випробування на розтягування було виконане так, як вказано вище. Результати приведені в Таблиці 3. 5 Таблиця 3 Результати випробувань на розтягування ланцюгів Зразок Приклад V Приклад VI Приклад VII Приклад VIII 10 15 20 Маса (у децитексах*1000) 238 1900 1900 1800 Руйнуюче навантаження (у Н*1000) 42 105 115 130 Опір до розриву (у сН/децитекс) 17,6 5,5 6,1 7,2 З приведених вище результатів випробування на розтягування можна зробити висновок, що за рівної маси ланцюг на основі волокна з поліетилену надвисокої молекулярної маси є на, щонайменше, приблизно 33 % міцнішим, ніж ланцюг на основі волокон з ароматичного поліаміду, описаний в US 4779411. Дійсно, з Таблиці 1 видно, що опір до розриву ланцюга на основі волокна з поліетилену надвисокої молекулярної маси (приклад II) складає 5,0 сН/децитекс, тоді як опір до розриву ланцюга на основі волокна з ароматичного поліаміду (порівняльний експеримент В) складає тільки 3,8 сН/децитекс. З приведених вище результатів випробування на стирання можна зробити висновок, що ланцюг на основі волокна з поліетилену надвисокої молекулярної маси демонструє набагато більший термін служби в умовах динамічного навантаження, ніж ланцюг на основі волокон з ароматичного поліаміду, описаний в US 4779411. Дійсно, з Таблиці 2 видно, що кількість циклів до руйнування ланцюга на основі волокна з поліетилену надвисокої молекулярної маси (приклад III) складає 641, тоді як кількість циклів до руйнування ланцюга на основі волокон з ароматичного поліаміду (порівняльний експеримент С) складає тільки 78 (приблизно в 8 разів менше). Для умов підвищеної вологості кількість циклів до руйнування ланцюга на основі волокна з поліетилену надвисокої молекулярної маси (приклад IV) складає 2348, тоді як кількість циклів до руйнування ланцюга на основі волокон з ароматичного поліаміду (порівняльний експеримент D) складає тільки 112 (приблизно в 20 разів менше). 25 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 40 45 1. Ланцюг для швартовки або постановки на якір човна, прикріплення вантажу при автомобільних, залізничних, водних і повітряних перевезеннях і для переміщення, підйому або підвішування вантажів, який містить велику кількість з'єднаних між собою ланок, при цьому принаймні частина ланок містить багатоволоконні нитки, який відрізняється тим, що багатоволоконні нитки є багатоволоконними нитками з поліетилену надвисокої молекулярної маси, а щонайменше частина ланок є замкнутими петлями. 2. Ланцюг за п. 1, який відрізняється тим, що його статична міцність складає не менше 1 кH. 3. Ланцюг за п. 1 або 2, який відрізняється тим, опір до розриву волокон складає не менше 1,9 Н/текс. 4. Ланцюг за будь-яким із пп. 1-3, який відрізняється тим, що принаймні частина ланок ланцюга містить покриття. 5. Ланцюг за будь-яким із пп. 1-4, який відрізняється тим, що щонайменше частина ланок містить скловолокно, вуглецеві волокна, металеві волокна, волокна ароматичного поліаміду, полі(р-фенілен-2,6-бензобісоксазолу) (РВО) та/або волокна політетрафторетилену (PTFE). 6. Ланцюг за будь-яким із пп. 1-5, який відрізняється тим, що ланкимістять щонайменше частково сплавлені волокна та/або волокна кінцевої довжини. 7. Ланцюг за будь-яким із пп. 1-6, який відрізняється тим, що ланки, які є замкнутими петлями, містять смуги волокон. 8. Ланцюг за п. 1, який відрізняється тим, що замкнуті петлі з'єднані між собою за допомогою вузлів. 9. Ланцюг за п. 1, який відрізняється тим, що замкнуті петлі з'єднані між собою за допомогою трубчастих сполучних засобів. 9 UA 97825 C2 5 10 10. Ланцюг за будь-яким з пп. 1-8, який відрізняється тим, що ланки з'єднані між собою сполучними засобами, які мають форму кільця. 11. Спосіб збільшення міцності ланцюга за будь-яким із пп. 1-10, який відрізняється тим, що ланцюг перед його використанням заздалегідь розтягують за температури, нижчої за температуру плавлення поліетилену. 12. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що ланцюг навантажують статичним навантаженням, яке становить щонайменше 20 % від руйнуючого навантаження ланцюга протягом періоду часу, достатнього для отримання залишкової деформації ланцюга від 2 до 20 %. 13. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що ланцюг піддають множині циклів навантаження, кількість яких знаходиться в діапазоні від 2 до 25, при цьому максимальне навантаження, яке прикладається, не перевищує 45 % від руйнуючого навантаження ланцюга, краще - не перевищує 35 % від руйнуючого навантаження ланцюга. 10 UA 97825 C2 11 UA 97825 C2 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 12