用于在滑轮上弯曲张紧元件的此类方法在本领域中是已知的。特别地，用于在滑车轮(sheave)上弯曲应用的绳索(rope)在本领域中一般被称为承重绳索，其通常用于提升或安装应用中，例如，海事、海洋学、近海石油和天然气、地震、商业捕鱼和其他产业市场。本领域已知的提升系统通常包括滑轮(例如滑车轮)、冷却系统和张紧元件(例如绳索)以及用于所述张紧元件的保护系统(例如，覆盖物)，其防止所述元件在使用过程中过热。本领域已知的冷却系统是开放式冷却系统，即包括直接、主动地应用冷却介质，例如喷水(例如从大海)、鼓吹(冷却)空气和/或在张紧元件和/或滑轮上应用冰袋和/或仅通过将张紧元件直接暴露于周围环境条件(例如在空气中在约15-25℃下)来冷却张紧元件。例如，jp69020221b公开了一种来自滚筒的缆线(cable)，其具有通过挤出机设置在其上的橡胶护套，当缆线穿过管道时，护套被蒸汽硫化。在缆线经过转向滑车轮到冷却导管之前，使缆线分段经受预冷水喷雾。
然而，本领域中已知的用于弯曲张紧元件的方法的缺点在于，当使用张紧元件、特别是用于涉及频繁在滑轮上拉动和弯曲张紧元件的应用中时，这会导致内部/外部摩擦和子元件移动，从而进一步导致张紧元件的磨损和能量耗散过程。当暴露于这种频繁的弯曲或挠曲时，张紧元件会由于外部和/或内部磨耗、摩擦热所导致的损坏而失效，这种疲劳失效通常被称为弯曲疲劳或挠曲疲劳。因此，根据现有技术的方法进行弯曲的张紧元件在暴露于频繁的弯曲或挠曲时具有有限的使用寿命。
因此，工业上需要一种循环弯曲张紧元件的方法，所述张紧元件在用于弯曲应用中时在增加的次数期间显示出改善的性能。
因此，本发明的目的是提供一种循环弯曲张紧元件的方法，所述张紧元件在用于弯曲应用中时在增加的次数期间显示出改善的性能、特别是延长的寿命。
该目的通过一种在滑轮上循环弯曲张紧元件的方法得以实现，所述张紧元件包含高性能纤维并且具有不超过70℃的芯温度，所述方法包括通过使用封闭冷却系统来降低所述滑轮的温度的步骤，所述封闭冷却系统与所述滑轮接触，包含在-60℃至70℃范围内的冷却介质。
出乎意料地发现：通过应用根据本发明的方法，实现了循环弯曲张紧元件的方法，所述张紧元件在用于弯曲应用中时在增加的次数期间具有改善的性能。特别地，张紧元件在高负荷下经受弯曲时显示出延长的寿命，并且实现了在增加的次数期间高频率的弯曲循环。
根据本发明的方法的额外优点包括：使用清洁、无腐蚀性、环保且无液体的环境，使得能够例如使用各种冷却介质进行冷却，例如在低于0℃的温度下，允许冷却介质再循环。此外，还发现：滑轮和张紧元件之间的温差可以精确地测量并且具有恒定值，使得能够基于滑轮的温度来估计和预测温度、特别是张紧元件的芯温度，从而允许以更准确且更容易的方式测量张紧元件的温度。
根据本发明的“张紧元件”是细长体，其长度远大于其横向尺寸，例如宽度和厚度或直径，其可具有圆形或非圆形横截面，并且在张力下可以最小程度地变形，但在弯曲下可以大幅变形，其中弯曲在本文中包括偏转。张紧刚度除以张紧元件的弯曲刚度的值可以很高。“张力”在本文中被定义为作用在张紧元件上的至少两个力，这些力沿着相同的轴，朝向相反方向，彼此远离，以拉伸张紧元件。“弯曲”在本文中可被定义为不沿着与元件相同的轴线作用的若干力对张紧元件的影响，所述力引起横向于张紧元件的轴的偏转力。例如，这可以在滑轮上作为横向压力(以n/mm2表示)观察到。通常，张力倾向于使张紧元件伸长，在一定角度下，弯曲倾向于改变张紧元件的曲率和横截面形状。“循环”在本文中可被定义为张紧元件在滑轮上的重复运动，其具有在每秒几次运动至每小时几次运动、优选地约每分钟几次运动的范围内的或多或少的恒定频率。换句话说，在本发明的上下文中，循环是指循环频率在0.01hz和5hz之间，优选地在0.02hz和4hz之间，最优选地在0.05hz和2hz之间的循环弯曲。优选地，重复运动是张紧元件的来回运动，与环形、无端(endless)运动不同。“弯曲”在本文中也可被定义为通过滑轮使张紧元件偏转。“偏转”在本文中也可被称为张紧元件在负荷下移动的度(例如角度或距离)。张紧元件的一部分的弯曲循环在本文中被定义为张紧元件的该部分从直线形状变为弯曲或曲线形状并回到直线形状。张紧元件在本文中包括条带(strip)、带条(strap)、皮带(belt)、绳(cord)、带状物(ribbon)、缆线、丝(wire)、绳索、股线(strand)、管(tube)、软管(hose)、丝绳(wirerope)、带材(tape)、链条(chain)和/或它们的组合。优选地，张紧元件的所述长度尺寸比其宽度或厚度尺寸(以较大者为准)大至少10倍，更优选地至少20倍，甚至更优选地至少50倍，最优选地至少100倍。张紧元件的横截面形状可以是圆形或几乎圆形，椭圆形或矩形形状，其中具有圆形或几乎圆形横截面的张紧元件可以是但不限于股线、缆线、绳索、软管或管，而具有椭圆形到矩形横截面的张紧元件通常被称为带状物或条带。张紧元件的断裂强度可以为通过本领域已知的任何方法测量的0.001kn至30000kn，优选使用iso2307方法测量的10kn至20000kn。
“滑轮”在本文中是指弯曲表面，其用于借助于经过其边缘的张紧元件来偏转力，所述边缘可以是正沟槽外缘或负沟槽外缘或平坦外缘。通常，当沟槽的边缘与沟槽的其余部分具有相同的直径时，沟槽是平坦的。当边缘的直径高于沟槽的其余部分的直径时，沟槽可以是正沟槽；当边缘的直径低于沟槽的其余部分的直径时，沟槽可以是负沟槽。负沟槽特别用于皮带应用。沟槽可以具有不同的形状，例如，圆形、椭圆形、v形和/或它们的组合。沟槽在本文中也可被称为“腔”。术语“滑轮”在本文中包括轮子(wheels)、滑车轮、仿形滑脚(glidingshoes)、系缆柱(bitts)、滚筒(drums)，例如所述张紧元件可绕其缠绕的卷轴或线轴。滑轮可以是动态装置，即张紧元件的表面和滑轮(例如牵引绞盘、旋转滑车轮)之间没有或几乎没有速度差。滑轮也可以是静态装置，即张紧元件的表面和滑轮(例如仿形滑脚)之间存在速度差。在这两种情况下，通常产生热量，即对于动态滑轮装置(例如，当滑车轮旋转时)，大部分热量在张紧元件内部产生；对于静态滑轮装置，大部分热量在张紧元件的表面产生。速度通常被认为是距离除以时间单位。
“纤维”在本文中被理解为具有长度、重量、宽度和厚度的细长体，所述细长的长度尺寸远大于横向尺寸(宽度和厚度)。因此，术语纤维包括可具有规则或不规则横截面的长丝、条带、带、带材等。纤维可具有连续的长度(在本领域中被称为长丝)或不连续的长度(在本领域中被称为短切纤维)。纤维可具有各种横截面，例如，具有圆形、豆形、椭圆形或矩形的规则或不规则横截面，并且它们可以是加捻的或无捻的。
“纱线”在本文中被理解为包含多根纤维或长丝(即，至少两根单独的纤维或长丝)的细长体。“单独的纤维或长丝”在本文中被理解为纤维或长丝本身。术语“纱线”包括连续的长丝纱线或包含多根连续的长丝纤维的长丝纱线和包含短纤维(也被称为短切纤维)的短切纱线或短纤纱。这些纱线是本领域技术人员已知的。如本领域技术人员所已知的，纱线可以随后被聚集或捆扎成股线。
“绳索”在本文中是指细长体，其长度远大于其横向尺寸，例如宽度和厚度或直径。绳索的横截面可以为圆形或多边形或其组合。优选地，在本发明中使用具有椭圆形横截面或圆形横截面的绳索。“绳索的直径”在本文中被理解为绳索横截面的周界上两个相对位置之间的最大距离。根据本发明使用的绳索的直径可以在小于1mm至大于200mm、甚至大于500mm的大范围之间变化。绳索直径可以由技术人员容易地确定。
张紧元件包含高性能纤维形式的材料，优选由高性能纤维形式的材料组成。换句话说，根据本发明使用的张紧元件包含高性能纤维或由高性能纤维组成。
最优选地，本发明中使用的张紧元件是合成张紧元件，即张紧元件包含合成材料或由合成材料组成。所述合成张紧元件优选包含合成纤维或由合成纤维组成，基于张紧元件的总重量，合成纤维的量优选为至少50重量％，更优选至少70重量％，甚至更优选至少90重量％，最优选地，所述合成张紧元件包含的所有纤维都是合成纤维。合成纤维是“高性能纤维”，包括含有聚合物和/或基于聚合物的组合物的纤维，其中所述聚合物选自包含如下的组或由如下组成的组：α-烯烃(例如乙烯和/或丙烯)的均聚物和/或共聚物；聚氧亚甲基；聚(偏氟乙烯)；聚(甲基戊烯)；聚(乙烯-氯三氟乙烯)；聚酰胺和聚芳酰胺，例如聚(对苯二甲酰对苯二胺)(称为
或者，高性能纤维在本文中可被理解为包括韧度或抗张强度为至少1.2n/tex、更优选至少2.5n/tex、最优选至少3.5n/tex、最优选至少4n/tex的纤维、优选地聚合物纤维。出于实际原因，高性能纤维的韧度或抗张强度可以为至多10n/tex。可以通过下文“实施例”部分中描述的方法测量抗张强度。
高性能纤维的抗张模量可以为至少40gpa、更优选至少60gpa、最优选至少80gpa。纤维的纤度优选为至少100dtex、甚至更优选至少1000dtex、甚至更优选至少2000dtex、甚至更优选至少3000dtex、甚至更优选至少5000dtex、甚至更多优选至少7000dtex、最优选至少10000dtex。
更优选地，张紧元件包含聚烯烃或由聚烯烃组成，其中聚烯烃是聚乙烯均聚物，甚至更优选高性能聚乙烯，最优选高分子量聚乙烯(hmwpe)或超高分子量聚乙烯(uhmwpe)。uhmwpe在本文中被理解为特性粘度(iv)为至少4dl/g、更优选地至少8dl/g、最优选地至少12dl/g的聚乙烯。优选地，所述iv是至多50dl/g、更优选地至多35dl/g、更优选地至多25dl/g。特性粘度是分子量(也称为摩尔质量)的一种量度，其比实际分子量参数(如mn和mw)更容易测定。iv可以根据astmd1601(2004)在135℃下在十氢化萘中通过将不同浓度下测量的粘度外推至零浓度来测定，溶解时间为16小时，使用量为2g/l溶液的bht(丁基化羟基甲苯)作为抗氧化剂。
“uhmwpe纤维”在本文中是指包含超高分子量聚乙烯且韧度为至少1.5n/tex、优选地2.0n/tex、更优选地至少2.5n/tex或至少3.0n/tex的纤维。通过如实验部分中所述的已知方法测定纤维的抗张强度(也简称为强度)或韧度。uhmwpe纤维的韧度没有上限，但是可用的纤维通常具有至多约5n/tex至6n/tex的韧度。uhmwpe纤维还具有高抗张模量，例如至少75n/tex、优选至少100n/tex或至少125n/tex的高抗张模量。uhmwpe纤维通常也被称为高模量聚乙烯纤维或高性能聚乙烯纤维。
uhmwpe纤维优选地具有至少5dtex、更优选地至少10dtex的纤度。出于实际原因，纤维的纤度为至多数千dtex、优选地至多5000dtex、更优选地至多3000dtex。优选地，纤维的纤度在10-10000dtex的范围内、更优选地15-6000dtex、最优选地20-3000dtex的范围内。
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。最大长丝纤度优选地为至多50dtex、更优选地至多30dtex、最优选地至多20dtex。
可以通过各种方法获得聚合物纤维，例如通过熔融纺丝法、凝胶纺丝法或固态粉末压实法。
优选地，uhmwpe纤维包含凝胶纺丝纤维，即采用凝胶纺丝法制造的纤维。用于制造uhmwpe纤维的凝胶纺丝法的示例描述于大量出版物中，包括ep0205960a、ep0213208a1、us4413110、gb2042414a、gb-a-2051667、ep0200547b1、ep0472114b1、wo01/73173a1和ep1,699,954。凝胶纺丝工艺通常包括：制备高特性粘度聚合物(例如uhmwpe)的溶液；在高于该聚合物溶解温度的温度下将溶液挤出成纤维；将纤维冷却至低于胶凝温度，从而至少部分凝胶化纤维；和在至少部分除去溶剂之前、期间和/或之后拉伸纤维。所获得的凝胶纺丝纤维可以含有非常少量的溶剂，例如至多500ppm。
纤维还可包括带材。带材通常被认为是纤维材料或非纤维材料。带材可以通过现有技术中已知的任何方法制备。非纤维带材可以通过不同于下述方法的方法获得：所述方法包括产生纤维的步骤和使用(例如熔融)纤维来制造带材的步骤。例如，非纤维带材可以通过如下来获得：在环形带的组合之间进料聚合物粉末，在低于其熔点(也称为熔融温度)的温度下压塑聚合物粉末，并将所得的压塑的聚合物辊压，然后进行拉伸。这种方法例如描述于ep0733460a2中，其通过引用并入本文。压塑也可以通过在输送聚合物粉末的同时将聚合物粉末暂时保持在环形带之间来进行。这可以例如通过提供与环形带连接的压板和/或辊来实现。优选地，当uhmwpe是在该方法中使用的聚合物时，则uhmwpe需要在固体状态下是可拉伸的。所获得的非纤维带材也被称为“固态带材”。
形成带材的另一种方法可以是熔融纺丝，包括将聚合物进料到挤出机，在高于其熔点的温度下挤出带材，并将挤出的聚合物带在低于其熔融温度的温度下拉伸，以得到熔融纺丝的聚合物带材。熔融纺丝的聚合物带材通常基本上不含任何溶剂。
带材也可以通过凝胶纺丝工艺制备，例如，带材包括凝胶纺丝的uhmwpe纤维。合适的凝胶纺丝法描述于例如gb-a-2042414、gb-a-2051667、ep0205960a和wo01/73173a1以及“advancedfibrespinningtechnology”,ed.t.nakajima,woodheadpubl.ltd(1994),isbn1855731827中。简而言之，凝胶纺丝法包括：制备高特性粘度聚合物的溶液，在高于所述聚合物的溶解温度的温度下将溶液挤出成带材；将膜冷却至低于胶凝温度，从而至少部分凝胶化带材；和在至少部分除去溶剂之前、期间和/或之后拉伸带材。所获得的产物通常含有处于ppm水平(例如至多500ppm)的某些溶剂。
在所描述的用于制备带材的方法中，所生产的带材的拉伸、优选单轴拉伸可以通过本领域已知的手段进行。这种手段包括在合适的拉伸单元上的挤出伸长和拉伸伸长。为了获得增加的机械强度和刚度，可以在多个步骤中进行拉伸。在包含聚烯烃(优选地聚乙烯且更优选地uhmwpe)的带材的情况下，通常在许多拉伸步骤中单轴地进行拉伸。第一拉伸步骤例如可以包括拉伸到3的伸长系数。在聚烯烃是uhmwpe的情况下，优选地使用多步拉伸法，其中对于高达120℃的拉伸温度来说使带材以系数9伸长，对于高达140℃的拉伸温度来说伸长系数为25，对于升高到150℃以上的拉伸温度来说伸长系数为50。通过在提高的温度下多次拉伸，可以达到约50和更大的伸长系数。
优选地，带材具有至少0.3gpa、更优选地至少0.5gpa、甚至更优选地至少1gpa、最优选地至少1.5gpa的抗张强度，其根据下文的“实施例”部分中的方法测定。
带材可以形成织物、优选织造织物。带材的织物在本文中被理解为一种这样的织物，其中带材是单向排列的并且沿着由其长度所限定且包含在单个平面中的共同方向延伸。在两个相邻的带材之间可以存在间隙，所述间隙优选地是所述两个相邻带材中最窄处的宽度的至多10％，更优选地至多5％，最优选地至多1％。优选地，带处于邻接关系。更优选地，织物包含在带材的部分表面上沿着它们的长度彼此重叠的相邻带材，优选地，重叠部分为所述两个重叠的相邻带材的最窄部分的宽度的至多50％，更优选至多25％，最优选至多10％。优选地，一层中的带材延伸的共同方向与相邻层中的带材延伸的共同方向成一定角度，所述角度优选在45°和90°之间，更优选约90°。当带材形成织造织物时获得很好的结果。优选的织造结构是平纹织造、方平织造、缎纹织造和破斜纹织造。最优选的织造结构是平纹织造。优选地，织造织物的厚度在带材厚度的1.5倍和3倍之间，更优选地为带材厚度的约2倍。
带材层可以通过本领域已知的方法织造。带材的织造本身是已知的，例如从文件wo2006/075961，其公开了一种由带状经线和纬线制备织造层的方法，包括以下步骤：供给带状经线以帮助形成梭口(shed)和织物卷取；在由所述经纱形成的梭口中插入带状纬线；将所插入的带状纬线放置在织物织口(fabric-fell)处；并卷取所制的织造单层；其中插入带状纬线的步骤包括通过夹紧的手段来夹持处于基本平坦状态的纬线带并拉纬线带穿过梭口。在被放置在织物织口位置之前，所插入的纬线带优选地在预定位置处与其供应源切断。当织造带材时，使用特别设计的织造元件。特别合适的织造元件在us6450208中描述。优选地，所述单层的织造结构是平纹织造。优选地，带材单层中的纬向方向与相邻带材单层中的纬向方向成一定角度。优选地，所述角度约为90°。带材单层可以包含单向排列的聚合物带材(即沿共同方向延伸的带材)的阵列。优选地，带材沿其长度部分重叠。单层中的带材的共同方向可以与相邻单层中的带材的共同方向成一定角度，例如，所述角度大约为90°。所述带材可以经受压力，优选在低于通过dsc测定的聚烯烃的熔融温度(tm)的温度下经受压力，以形成固结片材。当带材被排列成单层时，优选通过在升高的压力下、优选在低于tm的温度下压制多个单层来获得固结片材。可用的压力可以是至少1bar，优选至少10bar，更优选至少15bar，更优选至少20bar，还更优选至少40bar，最优选至少50bar的压力。优选地，所述压力为至多100bar、更优选至多165bar、最优选至多200bar、还最优选至多300bar。所用温度优选地在比tm低120℃的温度和tm之间，更优选地在比tm低50℃的温度和比tm低2℃的温度之间。当使用uhmwpe带材时，所用合适的温度包含在30℃和160℃之间，更优选在50℃和150℃之间。
本发明的方法可包括至少一个张紧元件。当存在至少2个张紧元件时，可以通过本领域已知的任何方法将它们保持在一起，例如，通过在张紧元件周围应用覆盖物。覆盖物可以由本领域已知的任何材料制成，优选地由包含聚合物纤维的织物制成。单个张紧元件也可以包含覆盖物用于保护。
根据本发明，可以使用本领域已知的任何张紧元件，例如，条带、皮带、绳、带状物、缆线、丝、绳索、股线、管、软管、丝绳、带条、带材和链条。现有技术中已经广泛描述了此类张紧元件、它们的设计、组成及其制造方法。例如，带条或皮带可以通过将复丝纱线编织或针织成本领域已知的任何结构，例如平纹和/或斜纹织造结构来制造。链条可包括文件wo2009115249、wo2008089798、wo2014076279和wo2013186206中描述的合成链条，所述文件通过引用并入本文。
张紧元件可被涂布或不被涂布。优选地，张紧元件被涂布。这种经涂布的张紧元件在增加的使用次数期间显示出寿命改善。
张紧元件和/或张紧元件的芯可以经受额外的热定形过程，如现有技术中已经描述的那样。
可以在张紧元件的表面上施加覆盖物，该覆盖物可以保护张紧元件免受外部磨损。这种结构例如从wo2009130001已知。
更优选地，张紧元件是绳索。可以使用本领域已知的任何绳索。绳索可以具有本领域已知的任何组成和设计，并且可以通过本领域已知的任何方法制造。优选地，在根据本发明的方法中使用的绳索包含多个股线，所述股线包括多个含有所述纤维的纱线。优选的绳索结构包括编织绳索和捻制绳索。绳索通常包含形成绳索的纤维之间的间隙和纤维。通常，绳索的紧密度也决定了形成绳索的纤维之间的间隙的尺寸；绳索越紧，则间隙就越小。绳索的紧密度可能与编织绳索比编织周期(编织系数l/d)和捻制绳索比捻系数有关；所述编织周期越小或所述捻系数越大，则绳索越紧。
优选地，在根据本发明的方法中使用的绳索是特别适用于弯曲应用(例如在滑车轮上弯曲应用，特别是在滑车轮上循环弯曲应用，在本领域中也称为cbos)的绳索。优选地，根据本发明的绳索是直径为至少5mm，更优选至少，还更优选至少10mm、至少40mm、至少50mm、至少60mm，或者甚至至少70mm的绳索。已知的最大绳索具有至多约300mm的直径，在深水装置中使用的绳索通常具有至多但不限于约130mm的直径。
绳索可以具有近似圆形以及椭圆形横截面，即受拉绳索的横截面显示出扁平的、椭圆形或甚至几乎为长方形(依赖于初级股线数)形式。这样的椭圆形横截面的长宽比(即，较大直径与较小直径之比，或宽高比)优选为1.2-4.0。确定长宽比的方法是本领域技术人员已知的；一种实例包括：在保持绳索受到拉力的同时，或围绕其紧密缠绕胶带之后，测量绳索的外部尺寸。具有所述长宽比的非圆形横截面的优点在于，在横截面的宽度方向平行于滑轮的宽度方向的循环弯曲期间，绳索中的纤维之间存在较小的应变差异，并且存在较少的磨损和摩擦热，从而导致延长的弯曲疲劳寿命。横截面的长宽比优选为约1.3-3.0，更优选约1.4-2.0。在具有椭圆形横截面的绳索的情况下，用与非圆形绳索具有相同的单位长度质量的圆形绳索的直径(有时在行业中称为有效直径)来定义圆形绳索的尺寸更为精确。在本文件中，术语“直径”表示在具有椭圆形横截面的绳索的情况下的有效直径。
根据本发明使用的绳索可包括芯元件，纤维围绕该芯元件编织。当期望编织物不会坍塌成椭圆形并且绳索在使用期间保持其形状时，具有芯元件的结构特别有用。
不同类型的纤维可以用来形成绳索纱线。纤维如本文所述。将绳索纱线制成股线，并将股线制成最终的复合绳索。
绳索可进一步包含导热纤维或导电纤维，例如金属纤维，优选在芯中。这是有利的，因为绳索中心通常具有最高温度。通过该实施方式，绳索中心中产生以及以别的方式保留的热量非常快速地沿纵向消散。对于其中绳索的相同部分被反复弯曲的应用来说，这样非常有利。
每种绳索纱线也可以由第一纤维制成的第一绳索纱线和第二纤维制成的第二绳索纱线制成，以此类推。第一、第二和任选地另外的绳索纱线被制成股线，并且股线被制成最终的复合绳索。例如在文件wo2007062803中描述了这种绳索，该文件通过引用并入本文。
或者，绳索的每一股线由单一类型的绳索纱线制成。各自由不同类型的纤维制成的股线被制成最终的复合绳索。
此外，或者，一些绳索纱线或股线由一种类型的纤维制成，而一些绳索纱线或股线由两种或多种类型的纤维制成。
根据本发明的绳索可以具有各种结构，包括捻制、编织、平行(具有覆盖物)和丝绳状构造的绳索。绳索中股线的数量也可以在宽范围内变化，但通常为至少3，优选至多16，或甚至至多100，以获得良好性能和易于制造的组合。绳索中股线的数量没有上限，这取决于实际情况，例如，绳索用于的应用。
优选地，根据本发明的绳索具有编织结构，以提供在使用期间保持内聚性的坚固且扭矩平衡的绳索。已知有各种编织类型，每种编织类型通常通过形成绳索的方法来区分。合适的结构包括滚边(soutache)编织物、管状编织物和扁平编织物。管状或圆形编织物是最常见的用于绳索应用的编织物，通常由两组可以采用不同式样相互缠绕的股线组成。管状编织物中股线的数量可以有很大变化。特别是当股线的数量较高时，和/或当股线相对较细时，管状编织物可以具有中空芯；并且编织物可能会坍塌成椭圆形。
根据本发明的绳索可以是这样的结构，其中捻距(捻制结构中一个捻回的股线长度)或编织周期(即相对于编织绳索宽度的节距)不是特别关键。合适的捻距和编织周期的范围为4-20倍的绳索直径。较长的捻距或编织周期可得到具有较高强度效率的较松散的绳索，但该绳索不那么坚固并且更难以捻接。捻距或编织周期太短会使韧性降低太多。因此，优选地，捻距或编织周期是绳索直径的约5-15倍，更优选是绳索直径的6-10倍。
在本发明的绳索中，股线(也称为初级股线)的结构并不特别关键。本领域技术人员可以选择合适的结构(如捻制或编织股线)以及相应的加捻系数或编织周期，从而得到平衡且无扭矩的绳索。
根据期望的绳索应用，包含聚合物纤维的次级股线或绳索纱线可以具有各种结构。合适的结构包括捻合纤维，但也可以使用编织绳索或绳，如圆形编织物。例如，us5901632中提到了合适的结构，其通过引用并入本文。
每一初级股线可以本身即为编织绳索或捻制绳索。优选地，股线是由偶数根次级股线(也称为绳索纱线)制成的圆形编织物，所述次级股线包含聚合物纤维。次级股线的数量并无限制，可以例如为6-32；考虑到制造这种编织物的可用机器，次级股线的数量优选为8、12或16。更优选地，股线是包含聚合物纤维的捻制绳索。次级股线的数量并无限制，可以例如在3至6的范围内。本领域技术人员可以基于其知识或借助于一些计算或实验，根据所期望的绳索的最终结构和尺寸，选择股线的结构类型以及纤度。文件wo2003102295中描述了此类绳索结构，该文件通过引用并入本文。
根据本发明的绳索可以利用已知技术来制造。绳索优选地被涂布。可以将包含可交联的硅酮聚合物的涂料组合物涂覆到如本文所述的纤维上，固化形成包含交联的硅酮聚合物的涂层，然后可以将纤维制成绳索。也可以在形成绳索之后，涂覆包含可交联的硅酮聚合物的涂料组合物。当然可以将涂料组合物涂覆在由纤维组成的绳索纱线上或由绳索纱线组成的股线上。
优选地，绳索可涂有涂料组合物。用于制造包含纤维、优选高强度纤维的经涂布绳索的一种优选方法包括下列步骤：将含有可交联的硅酮聚合物的涂料组合物涂覆到高强度纤维上和/或绳索上，使该高强度纤维和/或绳索经受120-150℃的温度，从而在绳索和/或hppe纤维上形成交联的硅酮聚合物。这种经涂布的绳索例如描述于文件wo2011015485中，该文件通过引用并入本文。用于绳索的涂料与用于纤维的涂料可以是相同或不同类型的。用于绳索的其他涂料例如以商品名ico-dyn-10已知，即硅酮基涂料。
绳索可以替代性地包含带材，所述带材可以通过例如文件wo2013092622中所述的原纤化方法获得，该文件通过引用整体并入本文。该文件特别描述了以下步骤：提供包含超高分子量聚乙烯的单轴取向带材，所述带材具有根据iso1184(h)测量的至少0.9gpa的抗张强度，同时将带材扭曲和原纤化成具有长丝和原纤维的内聚网络的原纤化带材的捻合股线。
“封闭冷却系统”在本文中是指这样的系统，其包含冷却装置、冷却介质和位于滑轮内部的通道，所述冷却装置与所述通道相连，共同形成适于穿过所述滑轮再循环所述冷却介质的闭合环路并使得能够通过所述张紧元件冷却滑轮。张紧元件的冷却优选地在张紧元件和滑轮之间的接触表面进行，或者换句话说，优选地在与滑轮直接接触的那部分张紧元件处进行。物体的冷却在本领域中通常是已知的，在本文中被称为从物体中减掉热能，借此降低物体的温度。冷却装置入口处的冷却介质的温度可以比滑轮中的冷却介质的温度高至少0.1℃或至少1℃。所述封闭冷却系统允许滑轮的内部冷却，从而间接冷却张紧元件，这与已知的冷却方法相比是有益的，已知的冷却方法例如通过例如在张紧元件上倒水、喷水或吹气或仅仅通过将张紧元件暴露于周围环境(例如在空气中在约15-25℃下)而在开放储存器中冷却或在水下冷却，因为本发明中使用的冷却介质不直接暴露于环境和张紧元件。封闭冷却系统还使得能够使用各种冷却介质，以便在低于0℃的温度下进行冷却，并且允许对张紧元件进行更精确的温度控制。
根据本发明，可以使用本领域已知的任何滑轮，例如具有任何设计且/或由本领域已知的任何材料(例如，钢、铜、铝、复合材料、聚合物(例如浇铸的尼龙、hdpe、uhmwpe)和/或它们的组合)制成的滑轮。例如，文件steelwireropesforcranes,problemsandsolutions,rolandverreet,2001,prgmbh,aachen和文件bethlehemmining
根据本发明的滑轮可以与冷却装置直接接触，从而形成封闭冷却系统；或者可以通过旋转连接器与冷却装置间接接触，从而形成封闭冷却系统。
根据本发明，可以使用本领域已知的任何冷却装置，例如具有任何设计且/或由本领域已知的任何材料制成的冷却装置。此类冷却装置的合适例子包括低温恒温器、汽车散热器、空调系统、冰箱。
冷却装置优选地包含出口(在本文中也可被称为供给(feed))，冷却介质通过该出口被供给到滑轮的内部通道，和入口(在本文中也可被称为返回(return))，冷却介质通过该入口被供给到冷却装置，入口和出口与位于滑轮内部的通道一起形成闭合环路，该闭合环路能够使冷却介质在冷却装置和滑轮内再循环。因此，滑轮的入口在本文中可被称为冷却装置的出口，滑轮的出口在本文中可被称为冷却装置的入口。滑轮的前侧和滑轮的后侧可以通过滑轮内的内部通道连接。所述入口和出口之间的连接可以是本领域已知的任何类型的连接(例如软管)并且可以由任何已知材料(例如硅酮基材料)制成。
在滑轮与封闭冷却系统通过旋转连接器接触的情况下，冷却装置连接(例如软管)的所述入口和出口可以通过本领域已知的任何连接器(例如快速连接器)连接到旋转连接器。根据本发明，可以使用本领域已知的任何旋转连接器。旋转连接器和快速连接器例如描述于dsti,inc.catalog,lightweight+compactrotaryunionsolutions-ltseries章节,2015中。
优选地，冷却装置和滑轮可以以这样的方式连接到旋转连接器，使得连接到滑轮的旋转连接器的一侧是动态的，即能够与轴一起自由旋转，而连接到冷却装置侧的旋转连接器的另一侧是静态的(即不旋转)。因此，旋转连接器入口可以是静态的，旋转连接器出口可以是动态的，连接到滑轮的那部分旋转连接器与滑轮一起以及任选地与轴一起在相同的方向上并且以相同的速度旋转。这种结构能够防止由冷却装置的入口-出口连接(例如软管)形成的环在滑轮运动时发生缠绕和扭转。
可连接到滑轮的轴在现有技术中通常被称为主体(例如圆柱形主体)并且通常具有将拉伸负荷传递到结构体(例如，起重机或机器)的作用。当滑轮包含内轴承时，轴可以与滑轮一起以相同的方向并以相同的速度旋转或以不同的方向(即相反的方向)旋转。根据本发明，可以使用本领域已知的任何轴，例如具有任何设计且/或由本领域已知的任何材料制成的轴。
优选地，冷却介质从冷却装置经由滑轮的入口穿过位于滑轮的沟槽表面下方的内部通道被供给到滑轮。所述供给可以通过本领域技术人员已知的任何方法进行，例如，通过藉由电动泵泵送冷却介质。可以通过本领域已知的任何方法在滑轮中铣削或机械加工内部通道。这种结构使得冷却介质能够从滑轮的沟槽表面提取热量，从而降低滑轮的温度。
或者，可以存在连接(例如用螺栓连接)到滑轮的板，该板具有内部通道，冷却介质通过该内部通道(即通过板)与滑轮间接接触，从而使得能够冷却滑轮和张紧元件。可以通过本领域已知的任何方法在板内机械加工或铣削内部通道。在存在板的情况下，滑轮可包含或不包含内部通道。
滑轮可进一步在两侧包括板，例如具有圆盘形状的板。该板可以由任何材料(例如，不锈钢)并且通过本领域已知的任何方法和设计制成。所述板在本文中也可被称为用于密封冷却介质的前盖板和后盖板，并且可包括橡胶类型的密封件。
或者，可以通过下述方法冷却滑轮：在滑轮的外表面上安装导热管(例如，在一侧或两侧，呈螺旋形状)，从而允许热从滑轮传递到管，因此可以穿过管泵送冷却介质。
冷却介质在本领域中是公知的，在本文中也被称为这样的物质，其用于装置中以防止装置过热，将装置产生的热传递给使用或消散所述热的其他装置。根据本发明的冷却介质可包含任何流体，例如，本领域已知作为冷却介质的气体、液体、液化气体和/或固体。优选地，冷却介质是流体，更优选是液体。冷却介质的合适实例包括水，空气，氢气，惰性气体，蒸汽，聚亚烷基二醇，乙二醇，油，例如矿物油，硅油，变压器油，氟碳油，氟利昂，制冷剂，例如卤代甲烷，卤代烷，例如液化丙烷，二氧化碳，液氮，液氢，纳米流体，干冰，水冰。优选地，冷却介质是水。冷却介质的温度范围为-60℃至70℃，优选-50℃至60℃，更优选-40℃至50℃，甚至更优选-40℃至50℃，最优选-20℃至30℃。当低温恒温器被用作冷却装置时，冷却介质的流速为例如0.01-20l/min。
在与滑轮的接触表面处的张紧元件和滑轮之间的温差可以是至少0.1k并且至多200k，更优选地在0.1k至50k的范围内。张紧元件的温度还可以进一步取决于例如设计、材料选择以及滑轮和张紧元件之间的热传递和/或张紧元件的导热性。滑轮优选地具有与冷却介质大致相同的温度，滑轮的温度还取决于例如滑轮的设计、材料选择、导热系数值。
在与滑轮的接触表面处的张紧元件的表面和张紧元件的芯之间可能存在温差，所述温差可以在0.1k至50k的范围内，优选地在1-10k的范围内。在与滑轮的接触表面处的张紧元件的表面和冷却介质之间也可存在温差，所述温差可以在0.1k至50k的范围内，优选在1-10k的范围内。张紧元件的芯温度在本文中被定义为在张紧元件与滑轮的接触表面处，在张紧元件的横截面的中心位置处测量的温度。张紧元件的芯温度通常高于张紧元件与滑轮的接触表面处的张紧元件的温度，但是可以不超过适合于张紧元件的适当功能的温度极限。
可以通过下述方法来控制滑轮的温度：通过控制冷却介质的类型，通过控制滑轮入口处的冷却介质的温度和/或通过控制冷却介质的流速，通过滑轮上冷却介质的接触表面的尺寸和/或通过使用本领域已知的用于控制温度的装置，例如热电偶。冷却介质的流速可取决于期望从张紧元件中提取的热量和施加在张紧元件上的负荷水平。例如，当滑轮的出口温度应该较低时，应该增加流速。较高的流速会提供对滑轮以及张紧元件更有效的冷却。可以通过本领域已知的方法并且在冷却介质流动的任何地方将用于监测温度的装置(例如，热电偶)连接到冷却装置(例如低温恒温器)。
包含高性能纤维的张紧元件，特别是当张紧元件包含含有uhmwpe的纤维时，在张紧元件和滑轮的接触表面处的张紧元件的芯温度可能不高于70℃，更优选地，芯温度可能不高于50℃。在与滑轮的接触表面处的张紧元件的表面和张紧元件的芯之间也可以存在温差，所述温差可以在0k至20k的范围内。在张紧元件与滑轮的接触表面处的张紧元件的表面和冷却介质之间也可以存在温差，所述温差可以在0k至50k的范围内。优选地，滑轮的温度与冷却介质的温度大致相同，更优选地等于冷却介质的温度。在与滑轮的接触表面处的张紧元件的温度优选地取决于滑轮的温度。本发明的方法不特别限于弯曲应用本身的环境温度，然而，可以在高达100℃的环境温度下、更优选地在高达80℃的环境温度下、最优选在高达70℃的环境温度下在滑轮上循环弯曲张紧元件。
本发明可采用用于张紧元件的封闭冷却系统，该系统包含冷却装置、冷却介质和位于滑轮中的通道，所述冷却装置与所述通道相连，共同形成适于穿过所述滑轮再循环所述冷却介质的闭合环路。封闭冷却系统、其组成和结构如本文所述。通过使用这种封闭冷却系统，观察到：当用于弯曲应用中时，在增加的次数期间，张紧元件的寿命得到改善。
本发明还涉及延长张紧元件在滑车轮上循环弯曲的寿命的方法，优选地涉及通过根据本发明方法的冷却的张紧元件，在滑轮上弯曲张紧元件的方法，该方法包括通过使用与滑轮接触的封闭冷却系统来降低滑轮温度的步骤。该方法的弯曲失效循环值(bendingcyclestofailurevalue)比未冷却张紧元件的弯曲失效循环值高100％以上，优选高150％以上，更优选高200％以上，所述弯曲失效循环值是通过本专利申请的实施例部分中描述的cbos方法测量的。特别地，根据该方法，将张紧元件置于负荷下并使其经受弯曲循环频率(即，张紧元件在滑轮上来回循环)，直至张紧元件失效。在该方法中，d/d比(即，滑轮的直径除以张紧元件的直径)可以在5和100之间，张紧元件所经受的负荷可以是张紧元件的断裂强度的1％至50％，弯曲循环频率可以在每分钟1到15个弯曲循环之间。较低的d/d、较高的循环频率和/或较高的负荷可导致张紧元件的温度升高。每个机器循环通常产生暴露的张紧元件部分的两个直-弯-直(straight-bent-straight)弯曲循环，即双弯曲区域。
此外，本发明涉及本发明方法用于弯曲应用(例如在滑车轮上弯曲应用，例如提升和吊装应用)中的承重张紧元件的用途。该方法特别适用于其中在延长的时间段内反复弯曲张紧元件的固定部分或多个部分的应用。实例包括用于海底设施、矿业、可再生能源、起重机、机器人、运输系统、系泊设备等的应用。
此外，本发明涉及本申请中详述的方法在提升和吊装中的用途，优选用于起重机、海事平台、机器人、矿业、深海设施和回收、运输的用途。
本发明还可以涉及在滑轮上弯曲张紧元件的方法，该方法包括通过使用与滑轮接触的封闭加热系统来提高滑轮温度的步骤。这使得能够提高滑轮的温度以及张紧元件的温度。在零下的环境温度下，可以通过应用所述弯曲张紧元件的方法来改善张紧元件的涂层性能、特别是润滑。例如，在绳索包含尼龙的情况下，该方法能够防止绳索脆断，因为绳索的温度不低于玻璃化转变温度。滑轮和张紧元件的结构和组成如上文所述。封闭加热系统的结构和组成如上文关于封闭冷却系统所述，不同之处在于温度升高而不是温度降低。
本文中的图1示意性地示出了根据本发明使用的滑车轮的侧视横截面，其中：1＝滑车轮的沟槽；2＝用于覆盖密封冷却介质的滑车轮的后盘；3＝位于滑车轮后侧的内部通道；4＝连接滑车轮的后侧和入口的内部通道；5＝滑车轮；6＝连接滑车轮的后侧和前侧的内部通道；7＝用于密封冷却介质，用于覆盖滑车轮的前盘；8＝冷却介质出口；9＝位于滑车轮前侧的内部通道；10＝冷却介质入口；11＝对称轴。
实施例
方法
·dtex：纱线或长丝的纤度分别通过称重100米的纱线或长丝来测量。通过将重量(以毫克计)除以10来计算纱线或长丝的dtex数。
·熔化热和峰值熔融温度分别根据标准dsc方法astme794和astme793测量，第二加热曲线的加热速率为10k/min，在氮气下在脱水样品上进行。
·iv：特性粘度是根据astmd1601(2004)方法在135℃下在萘烷中测定的，其中溶解时间为16小时，使用2g/l溶液的量的bht(丁基化羟基甲苯)作为抗氧化剂，根据在不同浓度下测量到的粘度外推至零浓度。
·uhmwpe纤维的抗张性能：按照astmd885m的规定，使用名义标定长度为500mm的纤维、50％/min的十字头速度和“fibregripd5618c”型instron2714夹具，定义和测定复丝纱线的抗张强度(或强度)和抗张模量(或模量)。基于测量的应力-应变曲线，由0.3-1％应变之间的斜率来确定模量。为了计算模量和强度，将所测量的张力除以纤度，该纤度如上所述来确定；假设uhmwpe的密度为0.97g/cm3来计算单位为gpa的值。
·具有带状形状的纤维的抗张性能：按照astmd882的规定，使用名义标定长度为440mm的带材、50mm/min的十字头速度，在25℃下定义和测定宽度为2mm的带材的抗张强度、抗张模量和断裂伸长率。
·每千个碳原子的烯属分支数是通过ftir在2mm厚的压塑膜上通过使用基于nmr测量的校准曲线量化在1375cm-1处的吸收来确定的，如例如ep0269151(特别是其第4页)中。
·根据方法iso2307测量张紧元件的断裂强度。对于在实施例中使用的包含uhmwpe的绳索，根据iso2307测量的加固(spliced)断裂强度为400kn。
·在滑车轮上循环弯曲(cbos)试验：通过在滑车轮上弯曲绳索来检测绳索的弯曲疲劳。将绳索置于负荷下并以210m/min的行程速度在滑轮上来回循环，直至绳索失效。每个机器循环通常产生暴露的绳索部分的两个直-弯-直弯曲循环，即双弯曲区域。施加到绳索上的力是所检测绳索的平均断裂强度的30％。d/d比为20，其中d是滑车轮的直径，d是绳索的直径。机器的试验负荷为24公吨。对于试验期间施加的绳索的负荷，试验负荷为12公吨。双弯曲区域是绳索直径的14倍。弯曲循环时间为12秒。各个循环反转之间的暂停为1秒。总机器循环时间为14秒。绳索中基床(bedding)的预负荷是14.5公吨的5倍。
样品1
具有有效直径约21mm的基本上圆形横截面的绳索由12根主股线编织而成，每根主股线包含7根捻制的次级股线，每根次级股线包含15根纱线的束，所述纱线具有1880dtex并包含uhmwpe纤维。该纱线由dsmdyneema,nl以商品名
绳索被配置成无端环结构，这意味着两个绳索端部都已经使用接合终端连接。该环的周长为约6.5米。接合终端(通常也被称为折叠接合)具有每个绳索侧9个折叠的量。两个接合端部都不是锥形的。
实施例1
借助于ringfeder圆锥形联轴器将由被称为rvs303的钢种制成的直径为420mm的滑车轮连接到在滑车轮上循环弯曲疲劳试验装置的下轴。通过使用一对硅软管将滑车轮中的供给和返回通道连接到旋转连接器(由dsti制造)，两个软管的每个端部都用软管夹固定到滑车轮入口和旋转出口，反之亦然。然后通过在每个软管的端部使用咬紧(snaptight)快速释放联轴器将旋转连接器连接到封闭冷却系统的入口软管和出口软管。将封闭冷却系统连接到旋转连接器，使得连接到滑车轮的旋转连接器的一侧是动态的，即能够与轴一起自由旋转，而连接到低温恒温器侧的旋转连接器的另一侧是静态的(即不旋转)。因此，旋转入口是静态的并且旋转出口是动态的，与滑车轮和轴一起在相同的方向上并且以相同的速度旋转。封闭冷却系统包含低温恒温器作为冷却装置，低温恒温器和滑车轮的内部通道共同形成闭合环路，该闭合环路适于穿过滑车轮再循环被用作冷却介质的自来水，并且使得能够冷却滑车轮并连续地冷却绳索。
使用ultrakryomatruk50型的laudacryostattt-19。低温恒温器有一个出口(或供给)，通过该出口(或供给)将温度为5℃的自来水以约15l/min的流速供给到滑车轮，和入口(或返回)，通过该入口(或返回)将水以低于约15l/min的流速和高于5℃的温度供给(或返回)到低温恒温器。设定用于冷却弯曲滑车轮的低温恒温器设定温度并保持在约5℃。
水经由滑车轮的入口(即通过使用电动泵泵送)以约15l/min的流速和约5℃的温度从低温恒温器穿过在滑车轮的沟槽表面下方铣削的内部通道直接供给到滑车轮。在弯曲滑车轮的两侧(前侧和后侧)，安装两个具有圆盘形状的不锈钢板以密封滑车轮。由rvs303制造的两个板都设有橡胶密封件以用于水密封目的。
通过使用用胶带固定在滑车轮侧面(在沟槽端部)的k型热电偶来测量滑车轮的温度，并将低温恒温器出口处的循环水的温度(即滑车轮的供给)控制/保持在约5℃的所选设定温度下。对于再现性方法，保持流速恒定为约15l/min。
在实验过程中，连续监测并记录绳索中心温度，即双弯曲区域的中心(即芯温度)。为此，将k型并联热电偶插入双弯曲区域处绳索的中心。所述热电偶与用于测量滑车轮温度的热电偶一起连接到picotechtc-08数据记录器设备，该设备通过usb连接连接到计算机，显示实时温度并启动或配置记录。
根据如上所述的cbos试验条件，通过在滑车轮上弯曲绳索来检测绳索的弯曲疲劳。绳索与滑车轮的接触表面处的绳索的单弯曲区域中的温度比双弯曲区域中的温度低约10k。冷却前，绳索与滑车轮的接触表面处的绳索的双弯曲区域和滑车轮之间的温差为17k。水冷却开始后(通过滑车轮中的自来水循环)，绳索的双弯曲区域和滑车轮之间的温差保持不变，但两者的绝对温度水平降低约26k。冷却前，与滑车轮的接触表面处的双弯曲区域中绳索的芯温度稳定在约58℃；水冷却开始后，温度在不到1000秒内迅速降低至约33℃。冷却前，在安装绳索的沟槽附近的滑车轮上测量的滑车轮温度稳定在约40℃水冷却开始后，温度在不到10分钟内迅速降低至约16℃。在26064个弯曲循环后，绳索失效。与下文的对比例1相比，弯曲失效循环增加了211％。
对比实验1
借助于ringfeder圆锥形联轴器将由被称为rvs303的钢种机械加工成的直径为420mm的滑车轮连接到在滑车轮上循环弯曲疲劳试验装置的下轴。通过根据上文所详述的cbos试验条件在滑车轮上弯曲绳索来检测作为样品1获得的绳索的弯曲疲劳。绳索和/或滑车轮未被主动冷却，但是通过将滑车轮上的绳索暴露于处于环境温度(约23℃)的空气中而提供了冷却效果。与滑轮的接触表面处的绳索的单弯曲区域中的温度比绳索的双弯曲区域中的温度低10k。与滑车轮的接触表面处绳索的双弯曲区域和滑车轮之间的温差为17k，因此保持与实施例1中相同，但是绳索的双弯曲区域和滑车轮的绝对温度水平显著高于实施例1中所述的它们的温度。在空气暴露试验期间，与滑车轮的接触表面处的双弯曲区域中的绳索的芯温度为约58℃。在12368个弯曲循环后，绳索失效。
因此可以观察到：根据本发明，获得了这样的张紧元件，当在增加的次数期间经受高负荷弯曲和高频率弯曲循环时，其具有延长的寿命(即，所得弯曲失效循环值的2倍)。