CN102906000A - 电梯用绳索 - Google Patents

Abstract

本发明的电梯用绳索具有绳索主体和包覆该绳索主体的外周的由树脂包覆层形成组合物的成形体构成的树脂包覆层，所述树脂包覆层形成组合物是将热塑性聚氨酯弹性体、具有100℃以上150℃以下的熔点的摩擦稳定剂和1个分子中具有2个以上的异氰酸酯基的异氰酸酯化合物进行混合而得到的。为了使摩擦系数更稳定，还可以在树脂包覆层形成组合物中混合无机填充材料。本发明的电梯用绳索具有稳定且不依赖于温度或滑动速度的摩擦系数。

Description

电梯用绳索

技术领域

本发明涉及在电梯中使用的吊挂轿厢的电梯用绳索。

背景技术

过去，在电梯装置中使用具有绳索直径的40倍以上的直径的绳轮，以防止绳索的早期磨损或断线。因此，为了减小绳轮的直径，也需要减小绳索的直径。但是，如果不改变绳索根数而减小绳索直径，则有可能绳索的强度降低，使得电梯的可搭载重量降低。并且，绳索根数的增加将导致电梯装置的结构变复杂。另外，如果减小驱动绳轮的直径，则绳索的弯曲疲劳寿命缩短，需要频繁更换绳索。

作为解决这些问题的手段提出了采用如下绳索（例如，参照专利文献1）：将钢制芯线扭绞多根构成股线，将该股线扭绞多根构成钢丝绳，用树脂材料包覆该钢丝绳的最外周。采用这种绳索的电梯利用绳轮与构成绳索的最外周的树脂材料之间的摩擦力进行驱动。因此，期望使树脂材料的摩擦特性稳定或者提高树脂材料的摩擦特性。为此，提出了采用由不含蜡的聚氨酯包覆材料包覆的绳索，以提高电梯用绳索的摩擦特性（例如，参照专利文献2）。另一方面，为了将绳轮与带之间的摩擦系数减小到预定的范围内，提出了用在聚醚类热塑性聚氨酯弹性体中添加了含油量较低的异构烷烃蜡的材料包覆的扁平带（例如，参照专利文献3）。另外，提出了用在树脂基材中混合了不溶性固体添加物微粒，尤其是混合了硬度大于绳轮的表面部件的硬度的不溶性固体添加物微粒的树脂包覆体包覆的绳索和带（例如，参照专利文献4），以便得到在诸如绳轮与绳索或者带的接触面附着有油的状况下摩擦系数也不会大幅下降，而且滑动造成的树脂包覆体的磨损较少的绳索和带。

已知树脂材料的摩擦系数通常明显依赖于滑动速度或温度。另外，还已知树脂材料的动态粘弹性等粘弹性特性与其速度和温度依赖性之间具有换算性（Williams-Landel-Ferry的式子（WLF式））。另外，还公开了在橡胶摩擦的情况下同样的换算性对于其滑动速度和温度也成立，因而橡胶的粘弹性特性干预该橡胶的摩擦特性（例如，参照非专利文献1）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001－262482号公报

专利文献2：日本特表2004－538382号公报

专利文献3：国际公开第2007/128622号公报

专利文献4：日本特开2009－234791号公报

非专利文献

非专利文献1：Grosch,K.A.:Proc.Roy.Soc.,A274,21（1963）

发明内容

发明要解决的问题

根据以上所述可知，即使是专利文献2记载的不含蜡的聚氨酯包覆材料，由于材料自身的摩擦系数根据滑动速度或温度而变化，因而也存在不能稳定地对电梯进行制动的问题。另外，如非专利文献1记载的那样，橡胶的摩擦系数相对于滑动速度具有极大值。为了使电梯长时间停止，需要借助绳索与绳轮之间的摩擦力维持轿厢的静止状态，但是过去那样摩擦系数的变动较大的包覆材料、或专利文献3记载的那样添加了含油量较低的异构烷烃蜡的包覆材料，也不能确保微小的滑动速度时的摩擦系数在一定值以上，存在轿厢的停止位置随着时间经过而偏离的问题。并且，为了使运转中的电梯紧急停止或者骤然停止，需要借助绳索与绳轮之间的摩擦力对电梯进行制动，但是专利文献1～4记载的过去的包覆材料由于摩擦热而引发强度降低或熔融，其结果是也存在绳索与绳轮之间的摩擦系数明显下降的问题。

因此，本发明正是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种具有稳定且不依赖于温度或滑动速度的摩擦系数的电梯用绳索。

用于解决问题的手段

发明者们对树脂材料的组分进行研究后发现，在从长时间保持静止时过渡到电梯骤然停止时的宽范围的滑动速度中，为了得到摩擦系数的变动较小的电梯用绳索，将在热塑性聚氨酯弹性体中添加熔点在100℃以上150℃以下的摩擦稳定剂和1个分子中具有2个以上的异氰酸酯基的异氰酸酯化合物而得到的树脂材料用作绳索主体的包覆层比较有用，从而完成了本发明。

发明效果

根据本发明，通过将在热塑性聚氨酯弹性体中添加具有100℃以上150℃以下的熔点的摩擦稳定剂和1个分子中具有2个以上的异氰酸酯基的异氰酸酯化合物而得到的树脂包覆层形成组合物的成形体，用作包覆绳索主体的外周的层，能够得到具有稳定且不依赖于温度或滑动速度的摩擦系数的电梯用绳索。

附图说明

图1是表示摩擦系数的滑动速度依赖性不同的材料中的损耗模量的频率依赖性的结果（粘弹性主曲线）的一例。

图2是在实施例中使用的用于测定微小滑动速度范围内的摩擦系数的装置的示意图。

图3是在实施例中使用的用于测定紧急停止时的摩擦系数的装置的示意图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。

实施方式1

本发明的实施方式1的电梯用绳索的特征在于，绳索主体的外周被树脂包覆层形成组合物的成形体包覆，该树脂包覆层形成组合物是将热塑性聚氨酯弹性体、具有100℃以上150℃以下的熔点的摩擦稳定剂和1个分子中具有2个以上的异氰酸酯基的异氰酸酯化合物进行混合而得到的。摩擦系数稳定且不依赖于温度或滑动速度的理由如下：在诸如电梯保持静止时和通常运转时摩擦热的产生较少的滑动条件下，摩擦稳定剂不熔融而不降低摩擦系数，在诸如电梯骤然停止时滑动速度增大而且明显产生摩擦热的滑动条件下，摩擦稳定剂熔融，树脂包覆层的润滑性急剧增加，摩擦面的温度上升得到抑制，其结果是不会引发树脂包覆层的强度降低或熔融，摩擦造成的损伤得到抑制，能够确保一定值以上的摩擦系数。

作为在本实施方式中使用的热塑性聚氨酯弹性体，例如可以列举酯类热塑性聚氨酯弹性体、醚类热塑性聚氨酯弹性体、酯-醚类热塑性聚氨酯弹性体、碳酸酯类热塑性聚氨酯弹性体等。这些热塑性聚氨酯弹性体可以单独使用，也可以组合两种以上热塑性聚氨酯弹性体来使用。

在这些热塑性聚氨酯弹性体中，为了防止在使用环境中产生的加水分解，优选使用醚类热塑性聚氨酯弹性体，如果还考虑电梯用绳索的柔软性和耐久性，更优选使用JIS A硬度（在JIS K7215中规定的基于A型硬度计（durometer）的硬度）在85以上95以下的聚醚类热塑性聚氨酯弹性体。

另外，从与摩擦稳定剂和1个分子中具有2个以上的异氰酸酯基的异氰酸酯化合物的混合等操作性方面考虑，优选使用被加工成丸状的热塑性聚氨酯弹性体。

作为在本实施方式中使用的具有100℃以上150℃以下的熔点的摩擦稳定剂，例如可以使用石蜡、微结晶蜡、低分子量聚烯类蜡等蜡类，脂肪酸酰胺、聚乙烯或聚丙烯等聚烯烃树脂。其中优选聚烯烃类化合物，以便减小保持静止时的摩擦系数的变动。

如果摩擦稳定剂的熔点小于100℃，在诸如夏季氛围气温度较高的环境下，绳索表面的摩擦系数，尤其是诸如保持静止时的滑动速度极小的滑动条件下的摩擦系数有可能过低。另一方面，如果摩擦稳定剂的熔点超过150℃，在诸如产生明显的摩擦热的滑动条件下，摩擦稳定剂的融解和与之相伴的润滑性的发现将会延迟，引发树脂包覆层的强度降低或熔融，摩擦系数有可能急剧下降。

摩擦稳定剂的添加量没有特殊限定，但是优选相对于树脂包覆层形成组合物在0.5重量％以上5重量％以下，更优选在1重量％以上3重量％以下。如果摩擦稳定剂的添加量小于0.5重量％，则存在不能得到具有稳定的摩擦系数的树脂包覆层的情况；如果超过5重量％，则存在包覆材料的强度、耐磨损性以及粘接性下降，电梯用绳索的柔软性和耐久性受到损害的情况。

作为在本实施方式中使用的1个分子中具有2个以上的异氰酸酯基的异氰酸酯化合物，例如可以列举1,6-六亚甲基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸甲酯二异氰酸酯、亚甲基二异氰酸酯、异丙基异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、1,5-亚辛基二异氰酸酯、二聚酸二异氰酸酯等脂肪族异氰酸酯；4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、氢化甲苯二异氰酸酯、甲基环己烷二异氰酸酯、异亚丙基二环己基-4,4’-二异氰酸酯等脂环族异氰酸酯；2,4-或者2,6-甲苯二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、1,5-亚萘基二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、三苯甲烷三异氰酸酯、硫代磷酸三（4-苯基异氰酸酯）、二甲基联苯二异氰酸酯（tolidinediisocyanate）、对苯二异氰酸酯、二苯基醚二异氰酸酯、二苯砜二异氰酸酯等芳香族异氰酸酯。这些异氰酸酯化合物可以单独使用，也可以组合两种以上异氰酸酯化合物来使用。并且，也可以将分子链端具有异氰酸酯基的异氰酸酯预聚合物用作在1个分子中具有2个以上的异氰酸酯基的异氰酸酯化合物，该异氰酸酯预聚合物是使多元醇、多胺等活性氢化物与上述异氰酸酯进行反应而得到的。这些异氰酸酯化合物发挥使摩擦系数相对于温度或滑动速度更稳定的效果。从与热塑性聚氨酯弹性体的混合等操作性方面考虑，异氰酸酯化合物优选用作预先与同除了热塑性聚氨酯弹性体以外的异氰酸酯化合物之间的反应性较差的热塑性树脂进行混合，并加工成丸状的树脂组合物（以下有时称作异氰酸酯批）。作为在此使用的除了热塑性聚氨酯弹性体以外的热塑性树脂，例如可以列举环氧树脂、聚苯乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、聚醋酸乙烯树脂、乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚酯树脂等。

这些异氰酸酯化合物的添加量可以在使得到的成形体的JIS A硬度在98以下且玻化温度达到－20℃以下的范围内适当调整。

本实施方式的树脂包覆层通常是这样得到的，即，将上述热塑性聚氨酯弹性体的丸与上述摩擦稳定剂以及异氰酸酯化合物（或者异氰酸酯批）进行混合，然后将其投入到挤压成形机、注塑成形机等成形设备中进行成形。

为了使摩擦系数相对于温度或滑动速度更稳定，也可以在上述树脂包覆层形成组合物中还混合无机填充材料。作为这种无机填充材料，例如可以列举碳酸钙、二氧化硅、氧化钛、碳黑、乙炔黑、硫酸钡等球状无机填充材料，碳纤维、玻璃纤维等纤维状无机填充材料，云母、滑石、澎润土等板状无机填充材料。这些无机填充材料可以单独使用，也可以组合两种以上无机填充材料来使用。其中，优选使用纤维状无机填充材料和板状无机填充材料，以便使摩擦系数的变动更小。另外，这些无机填充材料的硬度没有特殊要求。这些无机填充材料的添加量可以在使得到的成形体的JIS A硬度在98以下且玻化温度达到－20℃以下的范围内适当调整。

将成形体的JIS A硬度规定在98以下的理由是，根据发明者们的研究可知，如果超过98则绳索的柔软性受到损害，在将其应用于电梯进行驱动时具有耗电增加的趋势。更优选成形体的JISA硬度在85以上95以下。

另外，将成形体的玻化温度规定在-20℃以下的理由是，根据发明者们的研究可知，虽然成形体的玻化温度越高摩擦系数的滑动速度依赖性越小，但是，成形体的玻化温度越高成形体的弹性率越大，在将其作为树脂包覆层应用于电梯用绳索时，绳索的柔软性降低，如果绳索在高于成形体的玻化温度的环境下反复弯曲，则存在根据树脂包覆层受到的应力而容易产生树脂包覆层的裂纹等疲劳损伤的趋势。更优选成形体的玻化温度在－25℃以下。

另外，本实施方式的电梯用绳索的特征在于包覆绳索主体的外周的最外层的树脂材料，因而对绳索主体的构造没有特殊限定，但是绳索主体通常包含将多根钢制芯线进行扭绞构成的股线或者软线作为荷重支撑部件。本实施方式的绳索主体也可以是包含上述股线或者软线的带状绳索主体。另外，为了提高绳索主体与树脂包覆层的密合性，优选预先在上述股线或者软线上涂敷诸如kemuri69（注册商标）218（ロードファーイースト社）那样的金属和聚氨酯用粘接剂。

根据本实施方式，能够提供一种电梯用绳索，在从维持电梯轿厢的静止状态所需要的微小滑动速度范围到使运转中的电梯紧急停止或者骤然停止时的较大滑动速度范围的宽范围的滑动速度中，摩擦系数的变动较小。

另外，本实施方式对应用于电梯用绳索的情况进行了说明，但是，同样也能够应用于电梯用带。

实施例

下面，根据实施例和比较例对本发明进行更详细的说明，但是，本发明不限于此。

<实施例1－11>

在JIS A硬度95的醚类热塑性聚氨酯弹性体（以下有时简称TPU）中添加摩擦稳定剂并在必要时添加无机填充材料，然后加工成丸状。在该丸状树脂组合物中添加预定量的丸状的异氰酸酯批，将充分混合后的物质提供给挤压成形机，成形为包覆绳索主体的外周的树脂包覆层，所述异氰酸酯批是利用双轴挤压机对1.85质量份的聚苯乙烯树脂、1.3质量份的环氧树脂以及1.85质量份的4,4’－二苯甲烷异氰酸酯进行搅拌而得到的。在用树脂包覆层包覆绳索主体后，在100℃加热2小时来进行粘接剂的固化以及树脂包覆层的退火处理，得到直径12mm的电梯用绳索。另外，得到的电梯用绳索具有国际公开第2003/050348号的图1记载的断面构造。其中，绳索主体相当于由内层绳索、包覆内层绳索的外周的树脂制的内层包覆体和外层绳索构成，树脂包覆层相当于外层包覆体，所述内层绳索具有将多根钢制芯线扭绞形成的多根芯子绳、和将多根钢制芯线扭绞形成的多根内层子绳，所述外层绳索设于内层包覆体的外周部，具有将多根钢制芯线扭绞形成的多根外层子绳。在用树脂包覆层包覆绳索主体之前，对绳索主体的外周子绳涂敷kemuri69（注册商标）218（ロードファーイースト社）并使其干燥。树脂包覆层的组分如表1所示。

<比较例1以及7～9>

在TPU中根据需要添加无机填充材料，然后加工成丸状。将该丸状树脂组合物用作包覆绳索主体的外周的树脂包覆层，除此之外与实施例相同，从而得到电梯用绳索。树脂包覆层的组分如表2所示。

<比较例2～6以及10～12>

在TPU中添加摩擦稳定剂或者无机填充材料，然后加工成丸状。在该丸状树脂组合物中添加预定量的丸状的异氰酸酯批，将充分混合后的物质用作包覆绳索主体的外周的树脂包覆层，除此之外与实施例相同，从而得到电梯用绳索，所述异氰酸酯批是利用双轴挤压机对1.85质量份的聚苯乙烯树脂、1.3质量份的环氧树脂以及1.85质量份的4,4’－二苯甲烷异氰酸酯进行搅拌而得到的。树脂包覆层的组分如表2所示。

[树脂包覆层的玻化温度（Tg）的测定]

按照下面所述测定树脂包覆层的玻化温度（Tg）。将组分与在各个实施例和比较例中使用的树脂包覆层相同的成形用组合物提供给注塑成形机，成形为100mm×100mm×厚度2mm的平板，在100℃加热2小时，然后从其中心部切取50mm×10mm×厚度2mm的试验片。使用セイコーインスツルメンツ株式会社的粘弹性光谱仪DMS120，在变形模式弯曲模式、测定频率10Hz、升温速度2℃/分、施振振幅10μm的条件下，测定试验片的损耗模量，将损耗模量的峰值温度设为Tg。

[树脂包覆层的JIS A硬度]

按照JIS K7215使用A型硬度计测定A硬度。

[绳索摩擦系数的测定]

（1）基于微小滑动速度和通常运转滑动速度的测定法

图2是用于测定在微小滑动速度范围中的摩擦系数的装置的示意图。如图2所示，将在实施例和比较例中得到的电梯用绳索1以180度卷挂于绳轮2，将其一端固定于测定装置3，将另一端连接于对重4，对电梯用绳索1施加张力。在此，在使绳轮2以预定速度顺时针地旋转时，固定侧的绳索张力（T₂）减缓在电梯用绳索1与绳轮2之间产生的摩擦力的量，并与对重侧的绳索张力（T₁）之间产生张力差。利用设置在绳索与对重的连接部的读取器测定这些对重侧的绳索张力（T₁）和固定侧的绳索张力（T₂）。将保持静止时的滑动速度定义为1×10^-5mm/sec，将通常运转时的滑动速度定义为1mm/sec，将T₁和T₂（其中，T₁>T₂）、绳索卷挂角度θ（＝180度）、由绳轮槽的形状确定的系数K₂（＝1.19）代入下式1，求出电梯用绳索1与绳轮2之间的摩擦系数μ₁。另外，测定是在25℃的氛围气温度下实施的。结果如表1和表2所示。

${\mathrm{\&mu;}}_1=\frac{\ln (T_1/T_2)}{K_2\mathrm{\&theta;}}$ (式1)

（2）基于紧急停止时的较大滑动速度范围的测定法

图3是用于测定在紧急停止时的较大滑动速度范围中的摩擦系数的装置的示意图。将在实施例和比较例中得到的电梯用绳索1以180度卷挂于驱动绳轮5，将其一端连接于对重4a，将另一端连接于质量大于对重4a的对重4b。在此，通过使驱动绳轮5顺时针地旋转，使对重4a上升，在绳索速度达到4m/s的时刻使驱动绳轮5骤然停止，使电梯用绳索1相对于驱动绳轮5滑动。利用设置在绳索与对重的连接部的读取器测定此时的对重4a的最小减速度α、对重4a侧的张力（T₃）和对重4b侧的张力（T₄），将它们的值代入下式2，求出滑动中的最小摩擦系数μ₂。另外，测定是在25℃的氛围气温度下实施的。首次（第一次）的试验结果以及使树脂包覆层的相同面反复滑动10次时的试验结果如表1和表2所示。

${\mathrm{\&mu;}}_2=\frac{\ln (T_4(1+\mathrm{\&alpha;}/g)/T_3(1+\mathrm{\&alpha;}/g))}{K_2\mathrm{\&theta;}}$ (式2)

其中，K₂与在基于微小滑动速度范围的测定法中使用的值相同，g表示重力（＝9.80665m/s²），θ表示绳索卷挂角度（＝180度）。

【表1】

【表2】

另外，在表中，摩擦稳定剂1是熔点115℃的聚乙烯蜡，摩擦稳定剂2是熔点150℃的聚丙烯蜡，摩擦稳定剂3是熔点144℃的乙烯/双硬脂酸酰胺，摩擦稳定剂4是熔点100℃的硬脂酸酰胺，摩擦稳定剂5是熔点85℃的固化蓖麻油，摩擦稳定剂6是熔点55℃的石蜡，摩擦稳定剂7是熔点53℃的聚－α－烯烃类蜡，摩擦稳定剂8是熔点155℃的钙异氰酸酯，无机填充材料1是氧化钛，无机填充材料2是玻璃纤维（纤维长度1mm），无机填充材料3是滑石。关于在各种测定条件下测定摩擦系数时的摩擦系数，将不足0.15的摩擦系数表示为×，将0.15以上且不足0.2的摩擦系数表示为△，将0.2以上且不足0.25的摩擦系数表示为〇，将0.25以上0.6以下的摩擦系数表示为◎。但是，在实施例和比较例中不存在超过0.6的摩擦系数。

根据表1和表2的结果可知，使用在实施例和比较例中得到的电梯用绳索，显示出微小滑动速度范围（1×10^-5mm/s）和紧急停止时的摩擦系数低于通常运转时的摩擦系数的趋势。另外，通过使树脂包覆层的相同面在紧急停止时的滑动条件下反复滑动，显示出树脂包覆层的摩擦系数比初期还低的趋势。

在实施例中得到的电梯用绳索显示出微小滑动速度范围和第一次试验后的紧急停止时的摩擦系数均在0.2以上。尤其可知并用摩擦稳定剂、交链剂即异氰酸酯化合物以及无机填充材料的实施例7～9的摩擦系数的变动较小，其中，添加了作为纤维状无机填充材料的玻璃纤维的实施例8和添加了作为板状无机填充材料的滑石的实施例9的摩擦系数的变动特别小。并且，可知使用聚烯烃类化合物作为摩擦稳定剂的实施例1～4以及7～11的保持静止时的摩擦系数的变动特别小。

另一方面，在比较例中得到的电梯用绳索均产生通常运转时的摩擦系数过低，或者摩擦系数的变动增大的问题。在使用熔点较低的摩擦稳定剂的比较例2～4中，熔点降低，而且通常运转时和保持静止时的摩擦系数降低。另外，在使用熔点过高的摩擦稳定剂的比较例5中，在紧急停止时的摩擦试验中，摩擦界面的树脂包覆层明显损伤，摩擦系数降低。这是因为摩擦稳定剂的熔点过高，由于在滑动界面产生的摩擦热，使得摩擦稳定剂的润滑作用不能得到充分发挥。另外，在不添加摩擦稳定剂但添加了异氰酸酯化合物和无机填充材料中的至少一方的比较例6～12中，如果在紧急停止时的滑动条件下进行滑动，则摩擦系数随着试验次数的增加而降低。

标号说明

1电梯用绳索；2绳轮；3测定装置；4、4a、4b对重；5驱动绳轮。

Claims (5)

1.一种电梯用绳索，其特征在于，该电梯用绳索具有绳索主体和包覆该绳索主体的外周的由树脂包覆层形成组合物的成形体构成的树脂包覆层，所述树脂包覆层形成组合物是将热塑性聚氨酯弹性体、具有100℃以上150℃以下的熔点的摩擦稳定剂和1个分子中具有2个以上的异氰酸酯基的异氰酸酯化合物进行混合而得到的。

2.根据权利要求1所述的电梯用绳索，其特征在于，所述摩擦稳定剂是聚烯烃类化合物。

3.根据权利要求1所述的电梯用绳索，其特征在于，在所述树脂包覆层形成组合物中还混合有无机填充材料。

4.根据权利要求3所述的电梯用绳索，其特征在于，所述无机填充材料是纤维状或者板状。

5.根据权利要求1所述的电梯用绳索，其特征在于，相对于所述树脂包覆层形成组合物，所述摩擦稳定剂的含量在0.5重量％以上5重量％以下。

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