JP2009234791A - Rope for elevator and belt for elevator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エレベータ用ロープおよびエレベータ用ベルトに関し、特に、昇降部を吊るす主索等を対象とした樹脂被覆ロープおよびベルトに関する。 The present invention relates to an elevator rope and an elevator belt, and more particularly, to a resin-coated rope and belt for a main rope or the like that suspends an elevating unit.
従来の樹脂被覆ロープおよびベルトにおいては、例えば、特許文献1または特許文献2に示すように、抗張体を摩耗損傷から保護する被覆体は、耐摩耗性が高く、柔軟性に富んだ樹脂で構成されている。この場合、ロープまたはベルトの外層樹脂と駆動力伝達部であるシーブの溝面との直接接触になるため、摺動面に両者の凝着により大きな摩擦力が生まれる。摩擦力は、駆動力伝達に不可欠であるが、摺動による摩耗、特に樹脂の摩耗を促進してしまう。
In conventional resin-coated ropes and belts, for example, as shown in
このため、上記の摩擦と摩耗との相反する関係に対して、摺動面における摩擦係数を適切に設定する必要がある。エレベータの駆動システムの場合、特許文献3に示すように、ロープと接触するシーブ(綱車)の溝面を適度に粗し、フッ素化合物を含んだニッケル−リン金属間化合物を無電解メッキして摩擦および摩耗の適正化を図っている。しかしながら、現状の樹脂では、初期の段階においては比較的安定するものの、その後、エレベータの稼働時間に伴って、摩擦係数の上昇および摩耗量の急激な増加が見られ、長期的に安定なトラクションを得るには至っていない。
For this reason, it is necessary to appropriately set the friction coefficient on the sliding surface with respect to the conflicting relationship between friction and wear. In the case of an elevator drive system, as shown in
また、特許文献4には、単位断面積当たりの強度が高く、シーブとの良好な摩擦接触を実現するため、被覆芯シェンケルの周りに複数本の側シェンケルを配置し、被覆芯シェンケルと側シェンケルとで囲まれたスペースに細径の複数本の第1フィラーストランドを配置し、側シェンケル間の外形側の谷間に細径の複数本の第2フィラーストランドを配置し、側シェンケルを囲む高分子化合物の外装被覆を備えたワイヤロープが開示されている。
Further, in
また、特許文献5には、高摩擦材として、シリカ粉末、黒鉛、炭素粉末窒化ホウ素粉末、チタン酸カリウム繊維またはチタン酸カリウムウィスカーを充填したウレタン樹脂を被覆したエレベータ用トラクションシーブが開示されている。
長手方向に掛かる張力を受け持つ抗張体すなわち鋼線と、駆動力伝達部との摺動による摩耗を鋼線から保護する被覆体、すなわち樹脂の役割を完全に分離している樹脂被覆ロープまたはベルトにおいては、駆動力伝達部と接している外層樹脂は、駆動力を鋼線に伝達するために所定の摩擦係数を維持するとともに、高い耐摩耗性も有していなければならない。ロープまたはベルトを被覆する樹脂は、長期間にわたってあらゆる環境下で摩擦係数の安定化の実現と耐摩耗性に優れていることが必要不可欠である。特に、エレベータの駆動システムの場合、ロープとシーブとの接触面に潤滑油が付着する環境が想定されるが、この場合に、摩擦係数は最も低下する。 Resin-covered rope or belt that completely separates the role of the resin, that is, a covering body that protects the wear due to sliding between the tensile body, that is, the steel wire, and the driving force transmission section, which bears the tension applied in the longitudinal direction, from the steel wire In order to transmit the driving force to the steel wire, the outer layer resin in contact with the driving force transmitting portion must maintain a predetermined friction coefficient and also have high wear resistance. It is indispensable that the resin for covering the rope or the belt is excellent in achieving the stabilization of the coefficient of friction and being excellent in wear resistance in all environments over a long period of time. In particular, in the case of an elevator drive system, an environment in which lubricating oil adheres to the contact surface between the rope and the sheave is assumed. In this case, the coefficient of friction is the lowest.
したがって、両者間のトラクション特性で第一に必要なのは、油が付着した状態での摩擦係数を所定の値以上に確保することである。このため、潤滑油が付着しても摩擦係数を大幅に下げないことを目的として、シーブ溝面には所定の表面粗さが施されている。一方で、シーブ溝面の表面粗さすなわち凹凸はロープまたはベルトの外層樹脂の摩耗を速めるため、樹脂にはこの凹凸の摺動に打ち勝つ摩耗特性が必要となる。樹脂被覆ロープまたはベルトの長期間における信頼性を実現するには、油が付着した時の摩擦係数を確保するとともに、所定の表面粗さを有するシーブ溝面に対して摩耗を一定限度に抑えることが求められる。 Therefore, the first requirement for the traction characteristics between the two is to ensure the friction coefficient in a state where the oil is adhered to a predetermined value or more. For this reason, a predetermined surface roughness is applied to the sheave groove surface for the purpose of not significantly reducing the friction coefficient even when the lubricating oil adheres. On the other hand, since the surface roughness of the sheave groove surface, that is, the unevenness, accelerates the wear of the outer resin of the rope or belt, the resin needs to have wear characteristics that can overcome the sliding of the unevenness. In order to achieve long-term reliability of resin-coated ropes or belts, the friction coefficient when oil adheres is secured, and the wear on the sheave groove surface with the specified surface roughness is kept to a certain limit. Is required.
本発明は、樹脂被覆体を有するロープまたはベルトの、摺動に対する摩擦係数を安定させるとともに、耐摩耗性を向上させ、あらゆる環境下で長期的に安定なトラクションを維持できる、信頼性の高いロープまたはベルトを提供することを目的とする。 The present invention is a highly reliable rope that can stabilize the friction coefficient against sliding of a rope or belt having a resin coating, improve wear resistance, and maintain long-term stable traction in any environment. Or to provide a belt.
本発明のロープまたはベルトは、長手方向に掛かる張力を受け持つ抗張体と、該抗張体を摩耗損傷から保護する樹脂被覆体とを含み、該樹脂被覆体が、樹脂母材に不溶固体添加物粒子を混合したものであることを特徴とする。 The rope or belt of the present invention includes a tensile body that bears a tension applied in the longitudinal direction, and a resin coating that protects the tensile body from abrasion damage, and the resin coating is added with an insoluble solid in the resin base material. It is a mixture of product particles.
本発明によれば、樹脂被覆ロープまたはベルトにおける被覆体に、摺動に対する摩擦係数が安定的で、かつ耐摩耗性に優れた樹脂を提供することができるため、あらゆる環境下で長期的に安定なトラクションを維持できる樹脂被覆ロープまたはベルトを実現することが可能となる。 According to the present invention, a resin coated rope or belt can be provided with a resin having a stable coefficient of friction for sliding and excellent wear resistance. It becomes possible to realize a resin-coated rope or belt capable of maintaining a good traction.
人や重量物などの被移動物を高低差のある場所に移動させるためのエレベータなどの昇降装置に用いる、本発明のロープまたはベルトは、被移動物の重量を支えるため、鋼線などで形成された抗張体と、該抗張体を摩耗損傷から保護する樹脂被覆体とを含む。 The rope or belt of the present invention used for an elevator or other lifting device for moving a moving object such as a person or heavy object to a place with a height difference is formed of a steel wire or the like to support the weight of the moving object. And a resin coating that protects the tensile body from abrasion damage.
潤滑油が付着しても摩擦係数が大幅に下がらず、摺動による樹脂の摩耗が少ないロープまたはベルトは、下記の手段で得られる。 A rope or belt in which the friction coefficient does not drop significantly even when lubricating oil adheres and the resin wear due to sliding is small is obtained by the following means.
第一に、油が付着した時に摩擦係数の低下を防ぐには、ロープまたはベルトの外層樹脂とシーブ溝面との接触部の微小な隙間(摩擦面)から油を排除することである。元来、ロープまたはベルトの外層樹脂とシーブ溝面との接触では、両者が凝着することにより摩擦係数は大きくなるため、潤滑油が付着しても摩擦面から油を排除して清浄状態に近づければ、トラクションに必要な摩擦力を確保することが可能となる。摩擦面から油を排除するには、樹脂の硬度を上げて両者の微小な接触面に発生する面圧を高めることが有効である。硬度が高い場合、変形は小さく樹脂が凹まないため、接触面積が小さくなる。その結果、面圧が上がる。 First, in order to prevent a reduction in the friction coefficient when oil adheres, it is necessary to eliminate the oil from a minute gap (friction surface) at the contact portion between the outer layer resin of the rope or belt and the sheave groove surface. Originally, when the outer layer resin of the rope or belt and the sheave groove surface are in contact with each other, the friction coefficient increases because both adhere to each other. Therefore, even if lubricating oil adheres, the oil is removed from the friction surface to make it clean. If it approaches, it becomes possible to ensure the frictional force required for traction. In order to remove oil from the friction surface, it is effective to increase the hardness of the resin and increase the surface pressure generated at the minute contact surface between the two. When the hardness is high, the deformation is small and the resin does not dent, so the contact area is small. As a result, the surface pressure increases.
第二に、摺動による樹脂の摩耗は摩擦面における変形によって生じるため、まず、樹脂の引張強度を上げること、さらに、樹脂母材とシーブ溝面との直接接触を極力避けることで樹脂の変形を抑える。これにより摩耗量を低減することが可能となる。樹脂母材とシーブ溝面との直接接触を避けるには、樹脂母材にそれよりも硬い別の固形材を混合し、複合材料を形成することで実現することができる。 Secondly, since resin wear due to sliding occurs due to deformation on the friction surface, first, increase the tensile strength of the resin, and further, avoid deformation of the resin by avoiding direct contact between the resin base material and the sheave groove surface as much as possible. Suppress. As a result, the amount of wear can be reduced. In order to avoid direct contact between the resin base material and the sheave groove surface, another solid material harder than that can be mixed with the resin base material to form a composite material.
上記の手段において、樹脂の硬度を上げること、樹脂の引張強度を上げること、および、その樹脂に固形材を混ぜることは互いに相反する関係にはないため、これらの手段を同時に実施することは可能である。したがって、上記の手段を同時に実施すれば、潤滑油が付着しても摩擦係数が大幅には低下せず、かつ、耐摩耗性の高い樹脂を得ることが可能となる。 In the above means, increasing the hardness of the resin, increasing the tensile strength of the resin, and mixing the solid material with the resin are not mutually exclusive, so it is possible to implement these means simultaneously. It is. Therefore, if the above-mentioned means are performed at the same time, it is possible to obtain a resin having a high wear resistance without significantly reducing the coefficient of friction even when the lubricating oil adheres.
以下、図を用いて実施例を説明する。 Embodiments will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例を示すロープ外層被覆樹脂の構成図である。樹脂被覆ロープまたはベルトの外層樹脂1は、樹脂母材1aと不溶固体添加物1bとを含む。本実施例においては、樹脂母材1aには熱可塑性ポリウレタンを、不溶固体添加物1bにはアルミナフィラーを採用した。外層樹脂1に接するシーブ2は、シーブ母材2aの表面にシーブメッキ層2bを設けたものである。不溶固体添加物1bの形状は、外層樹脂1とシーブ2とが摺動する際にシーブ表面のシーブメッキ層2bを必要以上に損傷しないように、また、樹脂母材1aから脱落しにくいように、球形もしくはそれ相当の形が望ましい。
FIG. 1 is a configuration diagram of a rope outer layer coating resin showing an embodiment of the present invention. The
ここで、外層樹脂1は樹脂被覆体と呼んでもよい。
Here, the
シーブ2の表面に、シーブメッキ層2bとしてフッ素化合物を含んだニッケル−リン金属間化合物を無電解メッキした場合、外層樹脂1とシーブメッキ層2bとの間の摩擦係数は、極めて低い摩擦係数を有するフッ素化合物の働きで、シーブメッキ層2bに表面粗さRa=8〜9μm程度の凹凸が存在しても大きくならない。また、これらの接触面に潤滑油が付着しても、清浄時に比べて1/1.2の低下に抑えることが可能であると特許文献3に示されている。
When the surface of the
しかしながら、外層樹脂1を樹脂母材1aのみで構成した場合は、摺動が進むに従って、両者間の摩擦係数が急上昇し、それに伴って樹脂の摩耗量も劇的に増加する。従来の一般的な樹脂を用いた場合の摩擦係数および摩耗量の変化を図2に示す。本図の場合、摺動距離が60mに達する間に摩擦係数が急激に増加し、摩耗が進行してしまう。
However, when the
図3は、回転式摩耗試験機の概略図を示したものである。本図において外層樹脂1の摩耗特性は、樹脂被覆ロープ3の一端に張力を掛け、架台6上に設置したシーブ2を回転させて行う摺動試験によって測定した。摩擦係数は、おもり4の重量と樹脂被覆ロープ3の他端に設けたロードセル5の荷重値とから算出した。
FIG. 3 shows a schematic view of a rotary wear tester. In this figure, the wear characteristics of the
図4は、摺動後のシーブメッキ層表面をオージェ電子分光器により元素分析した結果を示したものである。横軸はスパッタリング時間によってシーブメッキ層の深さを表し、縦軸は、炭素(C)、酸素(O)、リン(P)、ニッケル(Ni)およびフッ素(F)の元素濃度を示している。本図から、シーブメッキ層表面近傍の炭素および酸素の濃度が高くなっていることがわかる。これはロープ3からシーブメッキ層2bの摺動面に樹脂が転写されたことを示している。
FIG. 4 shows the result of elemental analysis of the surface of the sieve plating layer after sliding with an Auger electron spectrometer. The horizontal axis represents the depth of the sieve plating layer according to the sputtering time, and the vertical axis represents the elemental concentrations of carbon (C), oxygen (O), phosphorus (P), nickel (Ni), and fluorine (F). From this figure, it can be seen that the concentration of carbon and oxygen in the vicinity of the surface of the sieve plating layer is high. This indicates that the resin has been transferred from the
すなわち、摺動が進むに従って摩擦係数が上昇するのは、樹脂の転写によってフッ素化合物の働きを低下させることによる。また、樹脂の転写に対応するように、外層樹脂1の摺動面には樹脂変形の痕跡が観察された。
That is, the friction coefficient increases as the sliding progresses because the function of the fluorine compound is reduced by the transfer of the resin. Also, traces of resin deformation were observed on the sliding surface of the
そこで、第一段階は樹脂の摩耗量が急激に増加する傾向を抑えることを目的として、摺動が進んでも樹脂変形が生じにくくなるように、まず、引張強度σrが従来に比べて高い樹脂母材1aで樹脂被覆ロープ3を作製した。そして、摺動試験により従来と比較検討した。
Therefore, in the first stage, in order to suppress the tendency of the resin wear amount to increase rapidly, first, a resin base having a higher tensile strength σr than that of the prior art is used so that the resin deformation is less likely to occur even if the sliding proceeds. A resin-coated
図5は摺動によって生じる樹脂変形を表わす模式図である。本図において、樹脂母材1aとシーブメッキ層2bとが(a)部分的に直接接触して(b)摺動する際、(c)凝着した樹脂母材1aが、(d)変形して破断する。
FIG. 5 is a schematic diagram showing resin deformation caused by sliding. In this figure, when the
通常、摺動によって樹脂が変形して変形部7が破断するには、樹脂母材1aの持つ破壊抵抗値を超えなければならない。このため、破壊抵抗値、すなわち、破壊エネルギー(引張強度と破断伸びとの積に等しい)の大きい樹脂は、摺動による摩耗量が少ないと考えられる。
Usually, in order for the resin to be deformed by sliding and the
一般に、破断伸びに関しては、樹脂の材質が同じであれば大きな違いは見られないため、引張強度σrを上げることで破壊エネルギーを大きくすることを考えた。 Generally, regarding the elongation at break, there is no significant difference as long as the resin material is the same. Therefore, it was considered to increase the fracture energy by increasing the tensile strength σr.
本実施例では、防錆、耐摩耗性などの観点から、シーブ2の表面部材としてシーブメッキ層2bを設けたが、シーブメッキ層2bは必ずしも設ける必要はなく、シーブ母材2aをシーブ2の表面部材として露出させてもよい。すなわち、シーブ2の表面部材は、シーブメッキ層2bがない場合、シーブ母材2aを構成する金属、樹脂、セラミックスなどであり、シーブメッキ層2bがある場合は、シーブメッキ層2bを構成する金属、樹脂、セラミックスなどのメッキ材である。
In this embodiment, the
図6に摺動試験で得られた外層樹脂1の摩耗量と樹脂母材1aの引張強度σrとの関係を示す。本図において樹脂母材1aの材質は、熱可塑性ポリウレタンである。本図からわかるように、外層樹脂1の摩耗量は、樹脂母材1aの引張強度σrが大きくなると少なくなる。そして、その傾向は引張強度σrが25MPaを境に大きく変化する。すなわち、樹脂母材1aの引張強度σrが25MPaを下回ると外層樹脂1の摩耗量は急激に増加することから、摩耗を抑制する上で樹脂母材1aに必要な引張強度σrは25MPa以上であることがわかる。
FIG. 6 shows the relationship between the wear amount of the
ここで、引張強度σrは、JIS K7311(ポリウレタン系熱可塑性エラストマーの試験方法)に準拠して測定した。 Here, the tensile strength σr was measured in accordance with JIS K7311 (Testing method for polyurethane-based thermoplastic elastomer).
さらに、第二段階として、樹脂母材1aに不溶固体添加物1bを混ぜることによって、外層樹脂1とシーブメッキ層2bとの直接接触を極力少なくすることを試みた。すなわち、外層樹脂1にフィラー添加樹脂材を用いることで、次に示す二つの作用によって低摩耗特性の実現を図った。
(1)樹脂母材1aとシーブメッキ層2bとの間に隙間を存在させ、外層樹脂1とシーブメッキ層2bとの直接接触を極力少なくする。
(2)シーブメッキ層2bを引っ掻くことにより、シーブメッキ層2bに含まれるフッ素化合物を外層樹脂1に転写させ、転写したフッ素化合物によって摩擦や摩耗を抑制する。
Furthermore, as a second step, an attempt was made to minimize direct contact between the
(1) A gap is present between the
(2) By scratching the
作用(1)により摩耗量の低減を実現するには、少なくとも樹脂母材1aより硬質な不溶固体添加物1bを混ぜること、および、不溶固体添加物1bの粒径や含有率を大きくして樹脂母材1aを保護することが重要である。また、形状に関しては、シーブメッキ層2bを損傷しにくく、樹脂母材1aから脱落しにくいことが重要である。
In order to reduce the amount of wear by the action (1), at least the insoluble solid additive 1b harder than the
一方、作用(2)により摩耗量の低減を実現するには、少なくともシーブメッキ層2bより硬質な不溶固体添加物1bが必要であるが、シーブメッキ層2bを損傷させることから、フッ素化合物の転写量は必要最小限に留めることが重要である。
On the other hand, in order to realize a reduction in the amount of wear by the action (2), at least the insoluble solid additive 1b harder than the
そして、運転初期において外層樹脂1へのフッ素化合物の転写は十分でないため、摺動の初期段階では作用(1)によって、その後の段階では作用(2)によって長期間安定な低摩耗特性を実現可能とする。
In addition, since the transfer of the fluorine compound to the
したがって、不溶固体添加物1bは、(a)材質、(b)大きさ、(c)形状、(d)含有率の各パラメータに関して、作用(1)、(2)が成り立つ適切な材料を選択する必要がある。 Therefore, for the insoluble solid additive 1b, an appropriate material satisfying the actions (1) and (2) is selected for each parameter of (a) material, (b) size, (c) shape, and (d) content rate. There is a need to.
図7は、フィラー添加樹脂材を用いた場合の外層樹脂の摩擦・摩耗特性を表わす図である。また、図8は、外層樹脂の摩耗量と不溶固体添加物の硬度の関係を表わす図である。これらは不溶固体添加物1bの材質、大きさおよび形状に関するそれぞれの影響度合についての検討結果の一例である。摺動試験は、タルク、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウムおよびアルミナのフィラーをそれぞれ混合した外層樹脂1を用いて行い、各々の樹脂被覆ロープ3とシーブ2との間の摩擦係数および外層樹脂1の摩耗特性を調べた。
FIG. 7 is a diagram showing the friction and wear characteristics of the outer layer resin when a filler-added resin material is used. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the wear amount of the outer layer resin and the hardness of the insoluble solid additive. These are examples of examination results on the degree of influence on the material, size and shape of the insoluble solid additive 1b. The sliding test is performed using the
その結果、図7(a)に示すように、図示した不溶固体添加物1bの範囲においては、摩擦係数が高い順に、炭酸カルシウム、次にタルクおよび水酸化マグネシウムが同等、そしてアルミナである。摺動に伴う摩擦係数の変化の傾向については、フィラーを混合した効果は見られるものの、炭酸カルシウム、タルクおよび水酸化マグネシウムにおいては依然上昇する傾向がある。一方、アルミナの変化の傾向はこれらと異なって、摺動開始後に摩擦係数は低下し、その後ほぼ一定値を保つことがわかった。 As a result, as shown in FIG. 7 (a), in the range of the insoluble solid additive 1b shown in the figure, calcium carbonate, then talc and magnesium hydroxide are equivalent in order from the highest friction coefficient, and alumina. Regarding the tendency of the change in the friction coefficient with sliding, although the effect of mixing the filler is seen, calcium carbonate, talc and magnesium hydroxide still tend to increase. On the other hand, the tendency of the change of alumina was different from these, and it was found that the coefficient of friction decreased after the start of sliding, and then kept almost constant.
摩耗特性については、図7(b)に示す通りであり、摩擦係数の変化に対応するように、摩耗量が大きい方から順に、炭酸カルシウム、次にタルクおよび水酸化マグネシウムが同等、アルミナである。低摩擦係数を示したアルミナについては、摩耗量の増加が停止する傾向が見られる。 The wear characteristics are as shown in FIG. 7 (b). In order to correspond to the change in the friction coefficient, calcium carbonate, talc and magnesium hydroxide are equivalent in order from the larger wear amount, and are alumina. . Alumina showing a low coefficient of friction tends to stop increasing the amount of wear.
そこで、これらの不溶固体添加物1bによる影響を考える上で、材料特性のうち特に硬度に着目し、摩耗量の関係を不溶固体添加物1bの硬度で整理した。そのグラフが図8である。横軸にモース硬度、縦軸に外層樹脂の摩耗量をとっている。 Therefore, in considering the influence of these insoluble solid additives 1b, the hardness of the material characteristics is particularly focused, and the relationship of the wear amount is organized by the hardness of the insoluble solid additives 1b. The graph is shown in FIG. The horizontal axis represents the Mohs hardness, and the vertical axis represents the wear amount of the outer layer resin.
本図によると、シーブメッキ層2bの硬度よりも低く、かつ、その硬度に近い炭酸カルシウムの場合は、摺動による摩耗量が大きいことがわかった。これは、低い側で硬度が近いと、摺動面においてシーブメッキ層2bと不溶固体添加物1bとが凝着しやすくなるため、不溶固体添加物1bが樹脂母材1aから脱落し、その後の摺動によって摩耗量が増加するものと考える。一方、大きさおよび形状については、図7および図8に示す結果からわかるように、摩耗量に及ぼすこれらの影響は、材質、すなわち硬度の影響を上回ることはないと言える。
According to the figure, it was found that the amount of wear due to sliding is large in the case of calcium carbonate which is lower than the hardness of the
したがって、これらのことから、樹脂被覆ロープ3とシーブ2との間の摩擦係数および外層樹脂1の摩耗特性を制御する場合、不溶固体添加物1bの材質が重要な影響因子となる。不溶固体添加物1bの大きさについては樹脂母材1aの材料強度を低下させない範囲、不溶固体添加物1bの形状については樹脂母材1aから脱落しにくい範囲で考慮すればよいと考える。
Therefore, when controlling the coefficient of friction between the resin-coated
図9に、ロープの外層樹脂1表面のオージェ電子分光器による元素分析結果を示す。不溶固体添加物1bはアルミナの場合である。炭素、酸素、ニッケルおよびフッ素について元素分析を行った結果である。
In FIG. 9, the elemental analysis result by the Auger electron spectrometer of the outer-
不溶固体添加物1bがアルミナのようにシーブメッキ層2bよりも硬い材質の場合では、本図に示す分析結果からわかるように、摺動後の外層樹脂1の表面にはシーブメッキ層2bに含まれるフッ素化合物が転写している。この転写が図7に示した低摩擦係数および低摩耗特性を生むものと考える。
In the case where the insoluble solid additive 1b is made of a material harder than the
図7に示した不溶固体添加物1bの範囲では、アルミナ以外の不溶固体添加物1bの場合にはこのような転写が見られないことから、摺動によってシーブメッキ層2bのフッ素化合物を外層樹脂1に転写させるには、シーブメッキ層2bよりも硬い材質の不溶固体添加物1bの存在が必要であると言える。
In the range of the insoluble solid additive 1b shown in FIG. 7, in the case of the insoluble solid additive 1b other than alumina, such transfer is not observed, so that the fluorine compound of the
次に、不溶固体添加物1bの含有率についての影響度合を検討した。図10は、不溶固体添加物1bにアルミナフィラーを用いた場合の、樹脂被覆ロープ3とシーブ2との間の摩擦係数および外層樹脂1の摩耗特性に及ぼす含有率の影響について検討した結果を示したものである。不溶固体添加物1bの含有率が0.03、0.09、および0.21vol%の場合を示し、0vol%の場合と比較している。本図からわかるように、0.03vol%(体積パーセント)から顕著な効果が現れる。0.03vol%以上においては、含有率によらず、摺動初期段階の摩擦係数の低下時期について多少相違が見られるものの、摩擦係数はほぼ同程度である。また、外層樹脂1の摩耗量については、摩擦係数を反映していずれの含有率においても同程度である。
Next, the influence degree about the content rate of the insoluble solid additive 1b was examined. FIG. 10 shows the results of examining the influence of the content ratio on the friction coefficient between the resin-coated
一方、この試験範囲における不溶固体添加物1bの含有率に対して、シーブ表面のメッキ層2bがどの程度損傷を受けるかについても検討を行った。シーブメッキ層2bの損傷評価は、樹脂被覆ロープ3およびシーブ2を300m摺動後、シーブメッキ層2bの表面粗さの測定および走査型電子顕微鏡による表面観察を行い、摺動前の状態と比較して検討した。300m摺動後とは、20年使用した後の状態に相当する。
On the other hand, the degree of damage to the
図11は、摺動によるシーブメッキ層表面粗さの変化を示す図である。横軸にアルミナ含有率、縦軸にシーブ表面粗さRaをとっている。本図に示すように、含有率が0.03vol%ではほとんどシーブメッキ層2bを損傷することなく、フッ素化合物を外層樹脂1に転写させることが可能であることがわかった。また、含有率が0.21vol%まではシーブメッキ層2bの表面粗さの低下が0.5μm程度に収まっていることがわかった。
FIG. 11 is a diagram showing changes in the surface roughness of the sheave plating layer due to sliding. The horizontal axis represents the alumina content, and the vertical axis represents the sheave surface roughness Ra. As shown in the figure, it was found that when the content rate is 0.03 vol%, the fluorine compound can be transferred to the
以上の検討結果から、摺動によりフッ素化合物が外層樹脂1に転写し、かつシーブメッキ層2bの表面粗さを変えないことを条件とすると、不溶固体添加物1bの含有率については、0.03vol%以上0.21vol%以下が適切な量であると考える。アルミナ含有量が0.21vol%の場合、シーブ表面粗さRaを8.3μmに抑えることができるため、油付着時の摩擦係数に関して問題が生じないからである。さらに、シーブの信頼性の観点から、表面凹凸の20年後の摩損率を表面粗さRa基準で−5%に抑えたい。すなわち、シーブ表面粗さRaを8.3μm以上に保持したいという要求があるからである。また、含有率の更に望ましい範囲は、0.03vol%以上0.09vol%以下である。
From the above examination results, when the fluorine compound is transferred to the
さらに、アルミナフィラーの含有率が同じ0.03vol%で樹脂母材1aの引張強度σrが異なる外層樹脂1を用いて、樹脂被覆ロープ3とシーブ2との間の摩擦係数および外層樹脂1の摩耗特性を調べた。図12は、樹脂母材1aの引張強度による摩擦係数および摩耗特性を比較したグラフである。本図では、樹脂母材1aの引張強度σrが19MPaの場合と34MPaの場合とを比較している。
Furthermore, the friction coefficient between the resin-coated
これによると、アルミナフィラーを0.03vol%含有しても、樹脂母材1aの引張強度σrが19MPaの場合、外層樹脂1の摩耗量は早期に増加することがわかる。この場合、摩擦係数が摺動の初期段階で低下する傾向を示すとともに、アルミナフィラーを保持する樹脂母材1aの変形も起こることから、外層樹脂1へのフッ素化合物の転写よりもアルミナフィラーの脱落および樹脂の変形によるものと考える。
According to this, it can be seen that even when the alumina filler is contained in an amount of 0.03 vol%, when the tensile strength σr of the
したがって、外層樹脂1の摩耗を低減するには、不溶固体添加物1bを混合するとともに、引張強度σrが高く、不溶固体添加物1bの脱落や樹脂母材1aの変形が生じにくい樹脂母材1aを使用することが必要である。
Therefore, in order to reduce the wear of the
以上のように、引張強度σrが25MPa以上の樹脂を樹脂母材1aにし、かつシーブメッキ層2bよりも硬い不溶固体添加物1b(フィラー)を添加することで、外層樹脂1の低摩耗特性を実現することが可能となる。
As described above, the
一方、この手段が樹脂母材1aの硬度を上げて油が付着した時の摩擦係数の低下を抑えるメカニズムに負の影響を及ぼさないかを検証する必要がある。
On the other hand, it is necessary to verify whether this means has a negative effect on the mechanism that increases the hardness of the
図13に、図6で述べた摺動試験結果のうち、引張強度σrが20MPa程度の外層樹脂1を用いて得られた結果を、油が付着した時の摩擦係数と樹脂母材1aの硬度Hrの関係で整理したグラフを示す。本図から、エレベータのトラクションに必要な摩擦係数は、樹脂硬度94(JIS‐Aスケール)以上の樹脂母材1aを用いることで実現可能であることがわかる。
FIG. 13 shows the results obtained by using the
ここで、樹脂硬度は、JIS K7311(ポリウレタン系熱可塑性エラストマーの試験方法)に準拠して測定した。 Here, the resin hardness was measured according to JIS K7311 (Testing method for polyurethane-based thermoplastic elastomer).
そこで、この値以上の硬度を有する樹脂母材1aに対して、硬度Hrを変えずに引張強度σrを25MPa以上に引き上げ、かつアルミナフィラーを添加した場合、油が付着した時の摩擦係数にどの程度影響を及ぼすかを確認した。摺動試験は、引張強度σrが34MPa、硬度Hrが97(JIS‐Aスケール)の樹脂母材1aにアルミナフィラーの含有率をそれぞれ0.03、0.09、および0.21vol%とした外層樹脂1を製作し、それぞれの樹脂被覆ロープ3について行った。
Therefore, when the tensile strength σr is raised to 25 MPa or more without changing the hardness Hr and the alumina filler is added to the
図14にその試験結果を示す。それぞれのアルミナフィラー含有率に対して、油が付着していない清浄時で28℃の場合、油が付着し、温度が28℃および50℃の場合について摩擦係数を示している。本図からわかるように、清浄時の摩擦係数はアルミナフィラーの含有が多くなると若干上昇する傾向を示す。しかし、油が付着した時の摩擦係数については大きな違いが見られないこと、また、その値が図13の樹脂硬度97(JIS‐Aスケール)における値とほぼ同等であることから、アルミナフィラーの添加や引張強度σrの引き上げは、油が付着した時の摩擦係数の低下を抑えるメカニズムに負の影響を及ぼさないと言える。 FIG. 14 shows the test results. For each alumina filler content, when the temperature is 28 ° C. when the oil is not adhered, the oil is adhered, and the friction coefficient is shown for temperatures 28 ° C. and 50 ° C. As can be seen from this figure, the coefficient of friction during cleaning tends to increase slightly as the alumina filler content increases. However, there is no significant difference in the coefficient of friction when oil is adhered, and the value is almost equivalent to the value in resin hardness 97 (JIS-A scale) in FIG. It can be said that the addition and the increase in the tensile strength σr do not have a negative effect on the mechanism for suppressing the decrease in the coefficient of friction when the oil adheres.
したがって、引張強度σrが25MPa以上、硬度Hrが94(JIS‐Aスケール)以上の樹脂母材1aにシーブメッキ層2bよりも硬いフィラーを添加することで、油が付着した時の摩擦係数の低下を抑制し、かつ耐摩耗性に優れた外層樹脂1を有する樹脂被覆ロープ3を実現することが可能となる。
Therefore, by adding a filler harder than the
これまでは、樹脂母材1aに熱可塑性ポリウレタンを採用した実施例について説明したが、必ずしも樹脂母材1aは熱可塑性ポリウレタンに限られるものではない。以下に示すように、外層樹脂1の摩耗量は材質によらず引張強度σrによって規定されるので、オレフィン系やスチレン系などの高分子エラストマーでも引張強度σrが25MPa以上、硬度Hrが94(JIS‐Aスケール)以上あれば、油が付着した時の摩擦係数の低下を抑制し、かつ耐摩耗性に優れた外層樹脂1を有する樹脂被覆ロープ3を実現することが可能となる。
So far, the embodiment in which thermoplastic polyurethane is adopted as the
図15にピンオンディスク摩耗試験で得られた熱可塑性ポリウレタン、オレフィン系エラストマー、およびスチレン系エラストマーのそれぞれの摩耗量とそれらの引張強度σrとの関係を示す。ここで、ピンオンディスク摩耗試験は、JIS K7218(プラスチックの滑り摩耗試験方法)に準拠して行った。この摩耗試験における接触面の状態を、図1を用いて説明すると、ピン側を外層樹脂1とし、ディスク側をシーブメッキ層2bとしている。
FIG. 15 shows the relationship between the respective wear amounts of thermoplastic polyurethane, olefin elastomer, and styrene elastomer obtained in the pin-on-disk wear test and their tensile strength σr. Here, the pin-on-disk wear test was performed in accordance with JIS K7218 (plastic sliding wear test method). The state of the contact surface in this wear test will be described with reference to FIG. 1. The pin side is the
図15からわかるように、これらの摩耗量は、引張強度σrが大きくなると少なくなる。そして、その傾向は引張強度σrが25MPaを境に大きく変化する。この変化は高分子エラストマーの種類によらず同等である。このことから、樹脂母材1aの引張強度σrが25MPaより低くなった場合に外層樹脂1の摩耗量が急激に増加する傾向は材質によらないことがわかる。
As can be seen from FIG. 15, the amount of wear decreases as the tensile strength σr increases. And the tendency changes greatly with the tensile strength σr as a boundary. This change is the same regardless of the type of polymer elastomer. From this, it can be seen that when the tensile strength σr of the
本発明のロープおよびベルトは、エレベータなどの昇降装置に用いるものとして記載してあるが、これに用途を限定するものではなく、重量物を支えるロープおよびベルトとして幅広く利用可能である。 Although the rope and belt of the present invention are described as being used for an elevator and other lifting devices, the application is not limited thereto, and the rope and belt can be widely used as a rope and belt for supporting heavy objects.
1:外層樹脂、1a:樹脂母材、1b:不溶固体添加物、2:シーブ、2a:シーブ母材、2b:メッキ層、3:樹脂被覆ロープ、4:おもり、5:ロードセル、6:架台、7:樹脂変形部。 1: outer layer resin, 1a: resin base material, 1b: insoluble solid additive, 2: sheave, 2a: sheave base material, 2b: plating layer, 3: resin-coated rope, 4: weight, 5: load cell, 6: mount , 7: Resin deformation part.
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