JP2009293181A - 混紡繊維で形成された合成ロープ - Google Patents

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Abstract

【課題】複数のロープサブコンポーネントと、このロープサブコンポーネントを形成するために組み合わされる複数の束と、この束を形成するために組み合わされる複数の第１ヤーン及び複数の第２ヤーンとを含むロープ構造体を提供する。
【解決手段】一実施形態では、第１ヤーンが約25〜45gpdの靱性を有し、かつ第２ヤーンが約６〜22gpdの靱性を有する。別の実施形態では、第１ヤーンが約２％〜５％の破断伸び率を有し、かつ第２ヤーンが約２％〜12％の破断伸び率を有する。
【選択図】なし

Description

〔関連出願〕
この出願は、2008年6月4日提出の米国仮特許出願第61/130,986号の優先権を主張し、この仮出願の内容を参照によって本明細書に引用したものとする。
〔技術分野〕
本発明は、ロープ構造体、システム、及び方法に関し、更に詳細には、改良された性能をもたらすロープ構造体、システム、及び方法を得るための繊維の組合せに関する。
典型的ロープ構造体の基本要素は繊維である。典型的に繊維を組み合わせてヤーンと呼ばれるロープサブコンポーネントにする。更にヤーンを組み合わせて束(bundle)又はストランド等のロープサブコンポーネントを形成することができる。次に、このロープサブコンポーネントを編む、撚る、及び織る等の技法を用いてロープ構造体を形成する。
異なるタイプの繊維は、典型的に異なる特性、例えば引張り強さ、密度、可撓性、及び耐摩耗性などを示す。更に、種々の理由のため、異なるタイプの繊維のコストは有意に変化し得る。
特定用途のために設計されたロープ構造体は、異なるタイプの繊維を含み得る。例えば、本出願の譲受人に譲渡された米国特許第7,134,267号及び第7,367,176号は、ロープ構造体に所望の強度及び表面特性を与えるために組み合わせた繊維を含むロープサブコンポーネントを開示している。
所定の操作特性又はロープ構造体の特性セットを最適化しながら、ロープ構造体を形成するために使用する材料のコストを最小限にもするロープ構造体が要望されている。
本発明を複数のロープサブコンポーネントと、複数の束と、複数の第１ヤーンと、複数の第２ヤーンとを含むロープ構造体として具体化することができる。ロープサブコンポーネントを組み合わせてロープ構造体を形成し、束を組み合わせてロープサブコンポーネントを形成し、第１及び第２ヤーンを組み合わせて束を形成する。第１ヤーンは約25〜45gpdの靱性(tenacity)を有し、第２ヤーンは約６〜22gpdの靱性を有する。
本発明を複数のロープサブコンポーネントと、複数の束と、複数の第１ヤーンと、複数の第２ヤーンとを含むロープ構造体として具体化することもできる。ロープサブコンポーネントを組み合わせてロープ構造体を形成し、束を組み合わせてロープサブコンポーネントを形成し、第１及び第２ヤーンを組み合わせて束を形成する。第１ヤーンは約２％〜５％の破断伸び率(breaking elongation)を有し、第２ヤーンは約２％〜12％の破断伸び率を有する。
更に別の実施形態では、本発明は、複数のロープサブコンポーネントと、複数の束と、複数の第１ヤーンと、複数の第２ヤーンとを含むロープ構造体であり得る。ロープサブコンポーネントを組み合わせてロープ構造体を形成し、束を組み合わせてロープサブコンポーネントを形成し、第１及び第２ヤーンを組み合わせて束を形成する。第１ヤーンは、HMPE、LCP、アラミド、及びPBOを含む材料群から選択される少なくとも１種の材料で形成される。第２ヤーンは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンとポリプロピレンのブレンド、又はコポリマーを含む樹脂群から選択される少なくとも１種の樹脂製の高モジュラス繊維で形成される。
本発明を以下の工程を含むロープ構造体の形成方法として具体化することもできる。約25〜45gpdの靱性を有する複数の第１ヤーンを準備する。約６〜22gpdの靱性を有する複数の第２ヤーンを準備する。複数の第１ヤーンと複数の第２ヤーンを組み合わせて複数の束を形成する。複数の束を組み合わせて複数のロープサブコンポーネントを形成する。複数のロープサブコンポーネントを組み合わせてロープ構造体を形成する。
本発明を以下の工程を含むロープ構造体の形成方法として具体化することもできる。約２％〜５％の破断伸び率を有する複数の第１ヤーンを準備する。約２％〜12％の破断伸び率を有する複数の第２ヤーンを準備する。複数の第１ヤーンと複数の第２ヤーンを組み合わせて複数の束を形成する。複数の束を組み合わせて複数のロープサブコンポーネントを形成する。複数のロープサブコンポーネントを組み合わせてロープ構造体を形成する。
本発明を以下の工程を含むロープ構造体の形成方法として具体化することもできる。HMPE、LCP、アラミド、及びPBOを含む材料群から選択される少なくとも１種の材料で形成された複数の第１ヤーンを準備する。ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンとポリプロピレンのブレンド又はコポリマーを含む樹脂群から選択される少なくとも１種の樹脂製の高モジュラス繊維で形成された複数の第２ヤーンを準備する。複数の第１ヤーンと複数の第２ヤーンを組み合わせて複数の束を形成する。複数の束を組み合わせて複数のロープサブコンポーネントを形成する。複数のロープサブコンポーネントを組み合わせてロープ構造体を形成する。
本発明の第１実施例のロープシステム及び第１実施例のロープシステムの製造方法を示す極めて概略的な図である。 本発明の第２実施例のロープシステム及び第２実施例のロープシステムの製造方法を示す極めて概略的な図である。 本発明の第３実施例のロープシステム及び第３実施例のロープシステムの製造方法を示す極めて概略的な図である。 本発明の第４実施例のロープシステム及び第４実施例のロープシステムの製造方法を示す極めて概略的な図である。 本発明の第５実施例のロープシステム及び第５実施例のロープシステムの製造方法を示す極めて概略的な図である。 本発明の第６実施例のロープシステム及び第６実施例のロープシステムの製造方法を示す極めて概略的な図である。
本発明は、混紡繊維を含むロープ構造体及び混紡繊維を含むロープ構造体の製造方法に関する。以下の議論では、セクションＩで図１を参照しながら第１の、より一般的な実施例について述べ、セクションII〜VIで、それぞれ図２〜６を参照しながら第２及び第３の更に特有の実施例について述べる。以下のセクションVIIでは、実施例のロープサブコンポーネント形成方法の１つについて更に詳述する。
Ｉ．第１実施例のロープ構造体と方法
まず図面の図１を参照すると、本発明の原理に従って構成され、かつ本発明の原理を具体化する第１実施例のロープ構造体が示されている。この例のロープ構造体20は、複数の第１ヤーン30及び第２ヤーン32を含む。第１ヤーン30と第２ヤーン32を組み合わせて束40を形成する。この例の各束40は、第２ヤーン32を含んでなる中心部42を含む。第１ヤーン30を配列して、この例の束40のカバー部44を画定する。この例の束40を更に加工して複数のロープサブコンポーネント50を得る。ロープサブコンポーネント50を組み合わせてロープ構造体20を形成する。
この例のロープ構造体20では、第１ヤーン30を配列して、束40のカバー部44を画定し、第２ヤーンを配列して、中心部42を画定している。これとは別に、第１ヤーンが中心部を形成し、第２ヤーンが束のカバー部を形成し得るだろう。更に別の例では、第１及び第２ヤーンを束全体に均一に分配し、ひいてはロープサブコンポーネント50及びロープ構造体20全体に均一に分配することができるだろう。更に別の例として、ここで述べたヤーンの種々の形態を組み合わせてロープ構造体を形成することができるだろう。
この例の第１ヤーン30は、高モジュラスポリエチレン(HMPE)等の材料で形成される。或いは、LCP、アラミド、及びPBO等のいずれの高モジュラス(すなわち、高い靱性と低い伸び率)の繊維で第１ヤーン30を形成してもよい。この例の第１ヤーン30は約40gpdの靱性と約3.5％の破断伸び率を有する。第１ヤーン30の靱性は、約30〜40gpdの第１範囲内であるべきであり、どんな場合でも約25〜45gpdの第２範囲内でなければならない。第１ヤーン30の破断伸び率は、約3.0〜4.0％の第１範囲内であるべきであり、どんな場合でも約２％〜５％の第２範囲内でなければならない。
この例の第２ヤーン32は、高モジュラスポリプロピレン(HMPP)等の材料で形成される。一例として、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンとポリプロピレンのブレンド、又はコポリマー等の樹脂製の高モジュラス繊維のような高モジュラスポリオレフィン繊維で第２ヤーン32を形成することができる。典型的に、このような繊維は溶融紡糸法を用いて製造されが、溶融紡糸法の代わり又は溶融紡糸法に加えた方法を用いて第２ヤーン32を製造し得る。代替材料として、高モジュラスポリプロピレン(HMPP)又はPENと同様の特性を有するいずれの材料も挙げられる。第２ヤーンを形成するために使用し得る商業的に入手可能な材料(商標名によって特定される)の例として、Ultra Blue、Innegra及びTsunoogaが挙げられる。
第１例では、この例の第２ヤーン32を形成する繊維は、約10gpdの靱性と約８％の破断伸び率を有する。この第１例では、第２ヤーン32を形成する繊維の靱性は約９〜12gpdの第１範囲内であるべきであり、どんな場合でも約7.0〜20.0gpdの第２範囲内でなければならない。この例の第２ヤーン32を形成する繊維の破断伸び率は、約5.0〜10.0％の第１範囲内であるべきであり、どんな場合でも約3.5％〜12.0％の第２範囲内でなければならない。
第２例では、この例の第２ヤーン32を形成する繊維は、約8.5gpdの靱性と約７％の破断伸び率を有する。この第２例では、第１ヤーン30を形成する繊維の靱性は約７〜12gpdの第１範囲内であるべきであり、どんな場合でも約6.0〜22.0gpdの第２範囲内でなければならない。この例の第２ヤーン32を形成する繊維の破断伸び率は、約5.0〜10.0％の第１範囲内であるべきであり、どんな場合でも約2.0％〜12.0％の第２範囲内でなければならない。
この例の束40は約35〜45質量％の第１ヤーン30を含む。この例の第１ヤーン30の質量％は約40〜60質量％の第１範囲内であるべきであり、どんな場合でも約20〜80質量％の第２範囲内でなければならない。
上述したいずれの状況でも、第２ヤーン32又は第２ヤーン32と他材料の組合せによって束40のバランスを形成することができる。
この例のロープ構造体20は複数の束40を含むので、この例のロープ構造体20は、束40と同じ質量％の第１ヤーン30及び第２ヤーン32を含む。
第１ヤーン30及び第２ヤーン32中のストランドの正確な数は、ヤーンサイズ(すなわち、直径)に基づき、かつ第１ヤーンと第２ヤーンの比によって予め決定される。
ここで少しの間図面の図１に戻って、この例のロープ構造体20の第１例の製造方法について説明する。まず、括弧60及び62で表される第１及び第２工程を行う。第１工程60では、第１ヤーン30を準備し；第２工程62では、第２ヤーン32を準備する。括弧64で表される第３工程では、第１ヤーン30と第２ヤーン32を、第２ヤーン32が中心部42を形成し、第１ヤーン30が束40のカバー部44を形成するように撚って(twisted)、束40にする。
括弧66で表される任意の第４工程では、束40を撚ってロープサブコンポーネント50を形成する。従ってこの例のロープサブコンポーネント50は撚混紡繊維束である。或いは、複数の束40を第２、第３、又はそれより多くの撚る工程で撚って、ロープ構造体20の寸法及び操作条件によって必要とされる通りに、より大きいロープサブコンポーネント50を形成することができる。
次に、括弧68で表される第５工程で１つ以上のロープサブコンポーネント50を組み合わせてロープ構造体20を形成する。この例の第５工程68は、編む(braiding)又は撚る工程であり、従って結果として生じるロープ構造体20は編又は撚混紡繊維ロープである。
任意に、第５工程68の後、ロープ構造体20を水性ポリウレタン又は他の化学若しくはブレンドでコーティングして、特定操作条件下での性能を強化することができる。適切なコーティングの例として、ポリウレタン(例えば、Permuthane、Sancure、Witcobond、Eternitex、Icothane)、ワックス(例えば、Recco、MA-シリーズのエマルション)、及び潤滑剤(例えば、E22 Silicone、XPT260、PTFE 30)等の１種以上の材料が挙げられる。
II．第２実施例のロープ構造体と方法
ここで、図面の図２を参照すると、本発明の原理に従って構成され、かつ本発明の原理を具体化する第２実施例のロープ構造体120が示されている。この例のロープ構造体120は、４本の第１ヤーン130と３本の第２ヤーン132を含む。第１ヤーン130と第２ヤーン132を組み合わせて束140を形成する。束140は、第２ヤーン132を含んでなる中心部142を含む。第１ヤーン130を配列して、束140のカバー部144を画定する。束140を更に加工して12本のロープストランド150を得る。12本のロープストランド150を組み合わせてロープ構造体120を形成する。
この例の第１ヤーン130はHMPEで形成され、約1600デニールのサイズ、約40gpdの靱性、約1280gpdのモジュラス、及び約3.5％の破断伸び率を有する。この例の第２ヤーン132はHMPPで形成され、約2800デニールのサイズ、約8.5又は10.0gpdの靱性、約190又は225gpdのモジュラス、及び約7.0％又は8.0％の破断伸び率を有する。下表Ａ及びＢは、それぞれ第１ヤーン130及び第２ヤーン132の繊維特性の第１及び第２範囲を示す。
Ａ．第１ヤーン
Figure 2009293181
Ｂ．第２ヤーン
Figure 2009293181
この例のロープ構造体120は、質量で約43％のHMPEを含み、約4656lbsの平均破断強さを有した。相対的に、HMPE繊維(質量で100％のHMPE)の12本のストランドを含むロープ構造体は約8600lbsの平均破断強さを有する。従って、この例のロープ構造体120は、半分未満のHMPE繊維を含むが、純粋なHMPE繊維のロープ構造体の破断強さの半分より大きい破断強さを有する。
更に、ロープ構造体120は約17gpdより大きい靱性計算値(製造プロセスによる強度損失を計上する前)(中間靱性)及び１未満の比重を有するので、水に浮く。製造プロセスでは、繊維の撚り、編み及び加工による効率損失がある。繊維が平行から大きく撚れるか又はねじれるほど、効率損失が大きい。典型的なロープ製造操作では、実際のロープ強度は、靱性(gpd)として表した場合、最初の繊維強度の約50％でしかない。
従って、HMPE繊維(質量で100％のHMPE)の12本のストランドを含むロープ構造体は、22.5gpd、つまり最初の繊維靱性40gpdの56％と一致する8600lbsの平均破断強さを有する。43％のHMPEと57％のHMPPを含む混紡ロープは、12.0gpdの靱性(繊維の靱性及び同繊維の56％の強度効率に基づいて)を有する。従って、中間レベルの靱性(12.0gpdのロープ靱性)を有し、かつHMPE繊維のみを含むロープ(22.5gpdのロープ靱性)に比べて相対的に低コストのフローティングロープとしてロープ構造体120を使用することができる。
ここで少しの間図面の図２に戻って、この例のロープ構造体120の第１例の製造方法について説明する。まず、括弧160及び162で表される第１及び第２工程を行う。第１工程160では、第１ヤーン130の４本の経糸(end)を準備し；第２工程162では、第２ヤーン132の３本の経糸を準備する。括弧164で表される第３工程では、第１ヤーン130と第２ヤーン132を、第２ヤーン132が中心部142を形成し、第１ヤーン130が束140のカバー部144を形成するように混紡して束140にする。
括弧166で表される第４工程では、束140を撚ってストランド150を形成する。従ってこの例のロープストランド150は撚混紡繊維束である。上述したように、複数の束140を第２、第３、又はそれより多くの撚る工程で撚って、ロープ構造体120の寸法及び操作条件によって必要とされる通りに、より大きいストランド150を形成することができる。
次に、括弧168で表される第５工程で、束140から形成された12本のヤーン150を組み合わせてロープ構造体120を形成する。この例の第５工程168は編む工程なので、結果として生じるロープ構造体120は、1/4インチ(6.35mm)径の編混紡繊維ロープである。任意に、第５工程後、ロープ構造体120を水性ポリウレタン又は他の化学若しくはブレンドでコーティングして、特定操作条件下での性能を強化することができる。
III．第３実施例のロープ構造体と方法
ここで、図面の図３を参照すると、本発明の原理に従って構成され、かつ本発明の原理を具体化する第３実施例のロープ構造体220が示されている。この例のロープ構造体220は、５本の第１ヤーン230と４本の第２ヤーン232を含む。第１ヤーン230と第２ヤーン232を組み合わせて束240を形成する。束240は、第２ヤーン232を含んでなる中心部242を含む。第１ヤーン230を配列して、束240のカバー部244を画定する。束240を更に加工してサブストランド250を得る。７本のサブストランド250を組み合わせて大ストランド260を形成する。12本の大ストランド260を組み合わせてロープ構造体220を形成する。
この例の第１ヤーン230はHMPEで形成され、1600デニールのサイズ、約40gpdの靱性、約1280gpdのモジュラス、及び約3.5％の破断伸び率を有する。この例の第２ヤーン232はHMPPで形成され、約2800デニールのサイズ、約8.5gpd又は10.0gpdの靱性、約190gpd又は225gpdのモジュラス、及び約7.0％又は8.0％の破断伸び率を有する。下表Ｃ及びＤは、それぞれ第１ヤーン230及び第２ヤーン232の繊維特性の第１及び第２範囲を示す。
Ｃ．第１ヤーン
Figure 2009293181
Ｄ．第２ヤーン
Figure 2009293181
この例のロープ構造体220は、質量で約42％のHMPEを含み、約37,000lbsの平均破断強さを有した。相対的に、HMPE繊維(質量で100％のHMPE)を含む同様のロープ構造体は、約64,400lbsの平均破断強さを有する。従って、この例のロープ構造体220は、半分未満のHMPE繊維を含むが、純粋なHMPE繊維のロープ構造体の破断強さの半分より大きい破断強さを有する。
更に、ロープ構造体220は約27gpdより大きい靱性計算値(製造プロセスによる強度損失を計上する前)(中間靱性)及び１未満の比重を有するので、水に浮く。製造プロセスでは、繊維の撚り、編み及び加工による効率損失がある。典型的なロープ製造操作では、実際のロープ強度は、靱性(gpd)として表した場合、最初の繊維強度の約50％でしかない。HMPE繊維(質量で100％のHMPE)の12本のストランドを含むロープ構造体は20.0gpd、つまり最初の繊維靱性40gpdの50％と一致する64400lbsの平均破断強さを有する。42％のHMPEと58％のHMPPを含む混紡ロープは10.8gpdの靱性(繊維の靱性及び同繊維の50％の強度効率に基づいて)を有する。従って、中間レベルの靱性(10.8gpdのロープ靱性)を有し、かつHMPE繊維のみを含むロープ(20.0gpdのロープ靱性)に比べて相対的に低コストのフローティングロープとしてロープ構造体220を使用することができる。
ここで少しの間図面の図３に戻って、この例のロープ構造体220の第１例の製造方法について説明する。まず、括弧270及び272で表される第１及び第２工程を行う。第１工程270では、第１ヤーン230の４本の経糸を準備し；第２工程272では、第２ヤーン132の３本の経糸を準備する。括弧274で表される第３工程では、第１ヤーン230と第２ヤーン232を、第２ヤーン232が中心部242を形成し、第１ヤーン230が束240のカバー部244を形成するように撚って束240にする。
括弧276で表される第４工程では、束240を撚ってストランド250を形成する。従ってこの例のロープストランド250は撚混紡繊維束である。第５工程278では、７本のストランド250を一緒に撚って、より大きいストランド260を形成することができる。
次に、括弧280で表される第５工程で12本のより大きいストランド260を組み合わせてロープ構造体220を形成する。この例の第５工程280は編む工程なので、結果として生じるロープ構造体220は、3/4インチ(19.05mm)径の編混紡繊維ロープである。任意に、第５工程後、ロープ構造体220を水性ポリウレタン又は他の化学若しくはブレンドでコーティングして、特定操作条件下での性能を強化することができる。
IV．第４実施例のロープ構造体と方法
ここで、図面の図４を参照すると、本発明の原理に従って構成され、かつ本発明の原理を具体化する第４実施例のロープ構造体320が示されている。この例のロープ構造体320は、複数の第１ヤーン330、複数の第２ヤーン332、複数の第３ヤーン334、及び複数の第４ヤーン336を含む。第１ヤーン330と第２ヤーン332を組み合わせて複数の第１束340を形成する。第１束340は、第２ヤーン332を含んでなる中心部340aを含む。第１ヤーン330を配列して第１束340のカバー部340bを画定する。第３ヤーン334と第４ヤーン336を好ましくは仮撚り(false-twisting)法を用いて組み合わせて複数の第２束342を形成する。第２束342は、第３ヤーン334を含んでなる中心部342aを含む。第４ヤーン336を配列して、第２束342の中心部342bを確定する。
第１束340を更に加工してサブストランド350を得る。第２束342を加工してサブストランド352を得る。第１サブコンポーネント又はストランド350及び第２サブコンポーネント又はストランド352を組み合わせてロープ構造体320を形成する。
この例の第１ヤーン330はHMPEで形成され、1600デニールのサイズ、約40gpdの靱性、約1280gpdのモジュラス、及び約3.5％の破断伸び率を有する。この例の第２ヤーン332はHMPPで形成され、約2800デニールのサイズ、約8.5gpdの靱性、約190gpdのモジュラス、及び約7.0％の破断伸び率を有する。第１ヤーン330と同様に、この例の第３ヤーン334もHMPEで形成され、約1600デニールのサイズ、約40.0gpdの靱性及び約3.5％の破断伸び率を有する。しかし、第１ヤーン330と第３ヤーン334が異なってよい。この例の第４ヤーン336はポリエステル銀で形成され、約52グレイン(grain)のサイズを有する。しかし、第４ヤーンは以下の材料の１種以上のものでよい：ポリエステル、ナイロン、アラミド、LCP、及びHMPE繊維。
下表Ｅ、Ｆ、Ｇ、及びＨは、それぞれ第１ヤーン330、第２ヤーン332、及び第３ヤーン334の繊維特性の第１及び第２範囲を示す。
Ｅ．第１ヤーン
Figure 2009293181
Ｆ．第２ヤーン
Figure 2009293181
Ｇ．第３ヤーン
Figure 2009293181
この例のロープ構造体320は、質量で約42％のHMPEと質量で約６％のポリエステル銀を含み、約302,000lbsの平均破断強さを有した。相対的に、HMPE繊維(質量で94％のHMPE)とポリエステル銀(質量で6％のポリエステル銀)を含む同様のロープ構造体は約550,000lbsの平均破断強さを有する。従って、この例のロープ構造体320は、半分未満のHMPE繊維を含むが、HMPE及びポリエステル銀繊維のロープ構造体の破断強さの半分より大きい破断強さを有する。
更に、ロープ構造体320は１未満の比重を有するので、水に浮く。従って、中間レベルの強度と靱性を有し、かつHMPE繊維のみを含むロープに比べて相対的に低コストのフローティングロープとしてロープ構造体320を使用することができる。
ここで少しの間図面の図４に戻って、この例のロープ構造体320の第１例の製造方法について説明する。まず、工程360、362、364、及び366で第１ヤーン330、第２ヤーン332、第３ヤーン334、及び第４ヤーン336を準備する。
括弧370で表される工程では、第２ヤーン332が束340の中心部340aを形成し、かつ第１ヤーン330が束340のカバー部340bを形成するように、第１ヤーン330と第２ヤーン332を撚って束340にする。括弧372で表される工程では、束340を撚ってストランド350を形成する。従って、この例のロープストランド350は撚混紡繊維束である。
括弧374で表される工程では、第３ヤーン334が束342の中心部342aを形成し、かつ第４ヤーン336が束342のカバー部342bを形成するように、第３ヤーン334と第４ヤーン336を仮撚りして束342にする。括弧376で表される工程では、束342を一緒に仮撚りしてストランド352を形成する。従って、この例のロープ構造体352は、仮撚混紡繊維束である。
括弧380で表される最終工程で、第１ヤーン350と第２ヤーン352を撚り法又は編み法などのいずれかの適切な方法で組み合わせてロープ構造体320を形成する。さらなる任意工程として、一般的に上述したように、ロープ構造体320をコーティングすることができる。
Ｖ．第５実施例のロープ構造体と方法
ここで、図面の図５を参照すると、本発明の原理に従って構成され、かつ本発明の原理を具体化する第５実施例のロープ構造体420が示されている。この例のロープ構造体420は、複数の第１ヤーン430、複数の第２ヤーン432、及び複数の第３ヤーン434を含む。第１ヤーン430と第２ヤーン432を組み合わせて複数の第１束440を形成する。第１束440は、第２ヤーン432を含んでなる中心部440aを含む。第１ヤーン430を配列して、第１束440のカバー部440bを画定する。
第３ヤーン434を好ましくは仮撚り法を用いて第１束440と組み合わせてロープサブコンポーネント又はストランド450を形成する。第１ヤーン430と第２ヤーン432を配列して、ストランド450のコア部を画定する。第３ヤーン434を配列して、ストランド450のカバー部の少なくとも一部を画定する。
この例の第１ヤーン430はHMPEで形成され、1600デニールのサイズ、約40gpdの靱性、約1280gpdのモジュラス、及び約3.5％の破断伸び率を有する。この例の第２ヤーン432はHMPPで形成され、約2800デニールのサイズ、約8.5gpdの靱性、約190gpdのモジュラス、及び約7.0％の破断伸び率を有する。この例の第３ヤーン434はポリエステル銀で形成され、約52グレインのサイズを有する。
下表Ｈ及びＩは、それぞれ第１ヤーン430及び第２ヤーン432の繊維特性の第１及び第２範囲を示す。
Ｈ．第１ヤーン
Figure 2009293181
Ｉ．第２ヤーン
Figure 2009293181
この例のロープ構造体420は、半分未満のHMPE繊維を含むが、純粋なHMPE繊維のロープ構造体の破断強さの半分より大きい破断強さを有する。
更に、ロープ構造体420は１未満の比重を有するので、水に浮く。従って、中間レベルの強度と靱性を有し、かつHMPE繊維のみを含むロープに比べて相対的に低コストのフローティングロープとしてロープ構造体420を使用することができる。
ここで少しの間図面の図５に戻って、この例のロープ構造体420の第１例の製造方法について説明する。まず、工程460で、第１ヤーン430を準備し；工程462で、第２ヤーン432を準備する。括弧464で表される工程では、第２ヤーン432が束440の中心部440aを形成し、かつ第１ヤーン430が束440のカバー部440bを形成するように、第１ヤーン430と第２ヤーン432を組み合わせて束440にする。
工程470で、第３ヤーン434を準備する。括弧472で表される工程で、第３ヤーン434が束450のカバー部を形成するように、第３ヤーン434を束440と仮撚りしてストランド450を形成する。括弧480で表される最終工程で、ストランド450を撚り法又は編み法などのいずれかの適切な方法で組み合わせてロープ構造体420を形成する。
さらなる任意工程として、一般的に上述したように、ロープ構造体420をコーティングすることができる。
VI．第６実施例のロープ構造体と方法
ここで、図面の図６を参照すると、本発明の原理に従って構成され、かつ本発明の原理を具体化する第６実施例のロープ構造体520が示されている。この例のロープ構造体520は、束内に配列された複数の第１ヤーン530、複数の第２ヤーン532及び複数の第３ヤーン534を含む。第２ヤーン532と第３ヤーン534を好ましくは仮撚り法を用いて組み合わせて複数の第２束540を形成する。第２束540は、第２ヤーン532を含んでなる中心部540aを含む。第３ヤーン534を配列して、第２束540のカバー部540bを画定する。
第１ヤーン530の束を第２束540と組み合わせてロープサブコンポーネント又はストランド550を形成する。第２ヤーン532と第３ヤーン534を配列して、ストランド550のコア部を画定する。第１ヤーン530の束を配列して、ストランド550のカバー部の少なくとも一部を画定する。
この例の第１ヤーン530はHMPEで形成され、1600デニールのサイズ、約40gpdの靱性、約1280gpdのモジュラス、及び約3.5％の破断伸び率を有する。この例の第２ヤーン532はHMPPで形成され、約2800デニールのサイズ、約8.5gpdの靱性、約190gpdのモジュラス、及び約7.0％の破断伸び率を有する。この例の第３ヤーン534はポリエステル銀で形成され、約52グレインのサイズを有する。
下表Ｊ及びＫは、それぞれ第１ヤーン530及び第２ヤーン532の繊維特性の第１及び第２範囲を示す。
Ｊ．第１ヤーン
Figure 2009293181
Ｋ．第２ヤーン
Figure 2009293181
この例のロープ構造体520は、半分未満のHMPE繊維を含むが、純粋なHMPE繊維のロープ構造体の破断強さの半分より大きい破断強さを有する。更に、ロープ構造体520は１未満の比重を有するので、水に浮く。従って、中間レベルの強度と靱性を有し、かつHMPE繊維のみを含むロープに比べて相対的に低コストのフローティングロープとしてロープ構造体520を使用することができる。
ここで少しの間図面の図６に戻って、この例のロープ構造体520の第１例の製造方法について説明する。まず、工程560で、第１ヤーン530を、典型的に束の形態で準備する。工程570及び572で、第２ヤーン532及び第３ヤーン534を準備する。括弧574で表される工程では、第２ヤーン532が束540の中心部540aを形成し、かつ第３ヤーン534が束540のカバー部540bを形成するように、好ましくは仮撚り法を用いて、第２ヤーン532と第３ヤーン534を組み合わせて束540にする。
括弧576で表される工程では、第１ヤーン530(又は第１ヤーン530から形成された束)を束540と撚ってストランド550を形成する。括弧580で表される最終工程では、ストランド550を、撚り法又は編み法などのいずれかの適切な方法で組み合わせてロープ構造体520を形成する。
さらなる任意工程として、一般的に上述したように、ロープ構造体520をコーティングすることができる。
VII．仮撚り法
上述したように、仮撚り法を用いて、第１繊維(例えば、ヤーン)の束を第２繊維(例えば、ヤーン)の束と組み合わせてロープサブコンポーネントを形成し、順次これらのロープサブコンポーネントを組み合わせて他のロープサブコンポーネント及び/又はロープ構造体を形成する。仮撚り法は、例えば、米国特許第7,134,267号及び第7,367,176号に記載されており、これらの明細書を参照によって本願明細書に援用する。

Claims (19)

  1. ロープ構造体であって、
    組み合わせて前記ロープ構造体を形成する複数のロープサブコンポーネントと、
    組み合わせて前記ロープサブコンポーネントを形成する複数の束と、
    約25〜45gpdの靱性を有する複数の第１ヤーンと、
    約６〜22gpdの靱性を有する複数の第２ヤーンと
    を含み、前記第１ヤーンと前記第２ヤーンとを組み合わせて前記束を形成することを特徴とするロープ構造体。
  2. 前記第１ヤーンが、約２％〜５％の破断伸び率を有し、かつ
    前記第２ヤーンが、約２％〜12％の破断伸び率を有する、請求項１に記載のロープ構造体。
  3. 前記第１ヤーンが、HMPE、LCP、アラミド、及びPBOを含む材料群から選択される少なくとも１種の材料で形成される、請求項１に記載のロープ構造体。
  4. 前記第２ヤーンが、高モジュラスポリオレフィン繊維で形成される、請求項１に記載のロープ構造体。
  5. 前記第２ヤーンが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンとポリプロピレンのブレンド又はコポリマーを含む樹脂群から選択される少なくとも１種の樹脂製の高モジュラス繊維で形成される、請求項４に記載のロープ構造体。
  6. 前記束が、約20〜80質量％の第１ヤーンを含む、請求項１に記載のロープ構造体。
  7. 前記束が、約20〜80質量％の第２ヤーンを含む、請求項７に記載のロープ構造体。
  8. 前記束が、約20〜80質量％の第２ヤーン及び他の材料を含む、請求項７に記載のロープ構造体。
  9. ロープ構造体であって、
    組み合わせて前記ロープ構造体を形成する複数のロープサブコンポーネントと、
    組み合わせて前記ロープサブコンポーネントを形成する複数の束と、
    約２％〜５％の破断伸び率を有する複数の第１ヤーンと、
    約２％〜12％の破断伸び率を有する複数の第２ヤーンと
    を含み、前記第１ヤーンと前記第２ヤーンを組み合わせて前記束を形成することを特徴とするロープ構造体。
  10. 前記第１ヤーンが、HMPE、LCP、アラミド、及びPBOを含む材料群から選択される少なくとも１種の材料で形成される、請求項10に記載のロープ構造体。
  11. 前記第２ヤーンが、高モジュラスポリオレフィン繊維で形成される、請求項10に記載のロープ構造体。
  12. 前記第２ヤーンが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンとポリプロピレンのブレンド又はコポリマーを含む樹脂群から選択される少なくとも１種の樹脂製の高モジュラス繊維で形成される、請求項12に記載のロープ構造体。
  13. ロープ構造体であって、
    組み合わせて前記ロープ構造体を形成する複数のロープサブコンポーネントと、
    組み合わせて前記ロープサブコンポーネントを形成する複数の束と、
    HMPE、LCP、アラミド、及びPBOを含む材料群から選択される少なくとも１種の材料で形成された複数の第１ヤーンと、
    ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンとポリプロピレンのブレンド又はコポリマーを含む樹脂群から選択される少なくとも１種の樹脂製の高モジュラス繊維で形成された複数の第２ヤーンと
    を含み、前記第１ヤーンと前記第２ヤーンを組み合わせて前記束を形成することを特徴とするロープ構造体。
  14. 前記第１ヤーンが、25〜45gpdの靱性を有し、かつ
    前記第２ヤーンが、約６〜22gpdの靱性を有する、請求項14に記載のロープ構造体。
  15. 前記第１ヤーンが、更に約２％〜５％の破断伸び率を有し、かつ
    前記第２ヤーンが、更に約２％〜12％の破断伸び率を有する、請求項15に記載のロープ構造体。
  16. ロープ構造体の形成方法であって、以下の工程、
    約25〜45gpdの靱性を有する複数の第１ヤーンを準備する工程、
    約６〜22gpdの靱性を有する複数の第２ヤーンを準備する工程、
    前記複数の第１ヤーンと前記複数の第２ヤーンを組み合わせて複数の束を形成する工程、
    前記複数の束を組み合わせて複数のロープサブコンポーネントを形成する工程、及び
    前記複数のロープサブコンポーネントを組み合わせて前記ロープ構造体を形成する工程、
    を含むことを特徴とする方法。
  17. 前記第１ヤーンを準備する工程が、前記第１ヤーンが約２％〜５％の破断伸び率を有するように前記第１ヤーンを準備する工程を含み、かつ
    前記第２ヤーンを準備する工程が、前記第２ヤーンが約２％〜12％の破断伸び率を有するように前記第２ヤーンを準備する工程を含む、請求項17に記載の方法。
  18. ロープ構造体の形成方法であって、以下の工程、
    約２％〜５％の破断伸び率を有する複数の第１ヤーンを準備する工程、
    約２％〜12％の破断伸び率を有する複数の第２ヤーンを準備する工程、
    前記複数の第１ヤーンと前記複数の第２ヤーンを組み合わせて複数の束を形成する工程、
    前記複数の束を組み合わせて複数のロープサブコンポーネントを形成する工程、及び
    前記複数のロープサブコンポーネントを組み合わせて前記ロープ構造体を形成する工程、
    を含むことを特徴とする方法。
  19. ロープ構造体の形成方法であって、以下の工程、
    HMPE、LCP、アラミド、及びPBOを含む材料群から選択される少なくとも１種の材料で形成された複数の第１ヤーンを準備する工程、
    ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンとポリプロピレンのブレンド又はコポリマーを含む樹脂群から選択される少なくとも１種の樹脂製の高モジュラス繊維で形成された複数の第２ヤーンを準備する工程、
    前記複数の第１ヤーンと前記複数の第２ヤーンを組み合わせて複数の束を形成する工程、
    前記複数の束を組み合わせて複数のロープサブコンポーネントを形成する工程、及び
    前記複数のロープサブコンポーネントを組み合わせて前記ロープ構造体を形成する工程、
    を含むことを特徴とする方法。
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