In vogelvlucht: de rijke geschiedenis van staalkabel

Je staat er niet elke dag bij stil, maar staalkabels vind je overal. Je vindt ze in bruggen, liften en sluizen, in hijskranen en in diverse industriële toepassingen. Wat is de oorsprong van dit veelzijdige product? Een vogelvlucht door de rijke historie van de staalkabel. 

De geschiedenis van de staalkabel gaat ver terug. Dit komt omdat het touw de voorloper is. Al in de prehistorie werden kabels vervaardigd uit plantenvezels, huid en haar. In 1350 bouwden de Inca’s met touw een brug van hangkabels. En in het oude Egypte fungeerde touw als hijsmiddel bij de bouw van piramides. 

Touwkabels en ijzeren kettingen

Vanaf de negentiende eeuw vormden ijzeren kettingen een goed alternatief. Onder meer de mijnbouw maakte hiervan gretig gebruik. Mijnbouwkundig ingenieur Julius Albert voorzag hierbij een risico. Kettingen hadden weliswaar een hoge breekkracht, maar geen parallel dragende strengen zoals touwkabels. Terwijl bij touwkabels de breuk van één draad wordt opgevangen door de andere draden, was dit bij kettingen niet het geval. Hierdoor waren vermoeiingsbreuken van kettingen in de mijnbouw een reëel gevaar, aangezien de volledige ketting faalt bij slechts één breuk. 

Vanaf 1824 ontfermt Albert zich over dit vraagstuk en zoekt hij een manier om de voordelen van touwkabels en kettingen te combineren. Hij bouwt een trekbank om kettingen op vermoeiing te testen. Na tal van testen komt hij tot de conclusie dat kettingen niet volstaan: ze raken snel vermoeid en zijn niet veilig genoeg.

Albert-kabel: de eerste staalkabel

In 1834 vervaardigt Albert de eerste geslaagde staalkabel. Hierbij maakt hij gebruik van de weeftechniek waarmee touw werd gemaakt. Hij slaat de kabel met drie strengen, die elk uit vier draden bestaan. Het resultaat is een staalkabel met een diameter van 18 millimeter en een lengte van 600 meter. Het grote voordeel van deze staalkabel: als één van de draden breekt, vangen de andere draden de klap op. 

Op 23 juli 1834 werd de eerste staalkabel volgens deze techniek gebruikt in de Carolinegroeve in het Duitse Clausthal. Deze groeve was zo’n 484 meter diep. 

Doorontwikkeling

Het verhaal van de staalkabel eindigt hier niet. In de jaren die volgen, wordt de staalkabel verder ontwikkeld. Er ontstaan nieuwe technieken voor kabels met een hogere breekkracht. In Engeland ontwerpt Robert Stirling Newall een machine om de staalkabels machinaal te slaan. Ook wordt er geëxperimenteerd met meerdere draadlagen.

Seale-constructie: oplossing voor draadbreuken?

Hoewel experts de staalkabel continu naar een hoger niveau tillen, blijven draadbreuken een delicaat punt. In 1884 komt Thomas Seale met een nieuwe kabelconstructie, die bestaat uit stevige buitendraden en een gelijk aantal binnendraden met een kleinere diameter. Hierdoor is de staalkabel buigzamer. Ook zorgt Seale ervoor dat de draden parallel aan elkaar liggen, waarmee hij draadkruisingen voorkomt. 

Vuldraadconstructie

Toch blijkt de Seal-constructie uiteindelijk niet de gedroomde oplossing voor draadbreuken. De grote buitendraden maken de kabel minder flexibel, waardoor de staalkabel alsnog snel vermoeiing oploopt. Daarop verkleinde James B. Stone de diameter van de buitenste draden. De ruimte die tussen de buitenste draden ontstond, vulde hij op met kleinere draden. De vuldraadconstructie was een feit. Deze techniek wordt vandaag de dag nog altijd vaak toegepast.  

Warrington-constructie

In de loop van de negentiende eeuw komt er nog een constructie bij: de Warrington-constructie. Deze bestaat uit zes strengen uit één kerndraad, met zes draden in de eerste laag eromheen. In de groeven van de zes dikke draden bevinden zich in de tweede laag nóg zes draden. De tweede laag bestaat dus uit 12 draden. Het grote aantal draden in de buitenste laag verhoogt de buigzaamheid. Een nadeel is dat de dunne draden aan de buitenkant de weerstand tegen vernieling en corrosie verlagen. Ook is de constructie relatief instabiel.

Materiaal: van ijzer naar staal

Vanzelfsprekend werd er ook continu gezocht naar kwalitatievere materialen. In 1855 kreeg Henry Bessemer patent voor het zogenoemde ‘bessemerprocedé’: een productiemethode voor staal uit ruwijzer. Vanaf 1865 was het mogelijk om staal in massa te produceren. De staalkabels die vervaardigd werden uit deze staalmassa, hadden veel meer treksterkte dan ijzeren kabels. In 1883 werd staalkabel voor het eerst gebruikt in een hangbrug, en niet de minste: de Brooklyn Bridge in New York.

Voorvormen: nog altijd voordelig

‘Alle begin is moeilijk.’ Dat ondervonden ook de producenten van staalkabels. Ijzer is namelijk een stuk soepeler dan staal. Het was wennen om met de ‘weerspannige’ staalkabels te werken. Tijdens de fabricage van de staalkabel hebben stalen draden en strengen continu de neiging om hun oorspronkelijke vorm aan te nemen. In 1920 werd hier een oplossing voor bedacht. De draden en strengen werden voorgevormd. 

Het resultaat: een staalkabel die beter bestand is tegen vermoeiing, een beter herstellend vermogen heeft (na buiging) en (in onbelaste toestand) soepeler is. Een oplossing waar we nog altijd van profiteren.
 

Download onze whitepaper

Staalkabel is voor velen een grijs gebied: een complex product met tal van factoren om aan te denken. In deze whitepaper ontdek je de 7 belangrijkste aandachtspunten voor een lange levensduur van je staalkabels.