JP3246495U - 繊維ロープ - Google Patents
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Abstract
【課題】糸強さの利用率の低下を抑えながら太径化を図ることのできる繊維ロープを提供すること。【解決手段】12本のストランドが撚り合わされて形成された12打ち(1×12打ち)ロープR1を12本用いて構成された繊維ロープRであって、12本の12打ちロープは、2本を引き揃えて一組にして得られる6対の内の3対がZ撚りに、他の3対がS撚りに撚り合わされて形成された組構造(2×6打ち)を有する。【選択図】図1
Description
本考案は、例えば、海上土木工事用等に用いられる繊維ロープに関する。
繊維ロープは、糸(繊維糸)からヤーン、ヤーンからストランド、ストランドからロープというように、各段階で複数の構成要素を集合させて製造される。出願人が良く製造する船舶、海洋用途のロープのサイズは、概ねロープ直径40~100mmの範囲に収まり、大型貨物船用途のロープでは直径60~80mmの範囲のものが多い。
例えば、直径が70mm程度のロープは、直径1mm前後の細い糸を30本集合させて直径2~3mm程度のヤーンを作り、このヤーンを40本ほど集合させて直径18mm程度のストランドを作り、最後に12本のストランドを編んで12打ちロープとすることで得ることができる。この12打ちロープは、ストランド2本を引き揃えて一組にして得られる6対の内の3対がZ撚りに、他の3対がS撚りに撚り合わされて形成された組構造(2×6打ち)を有する。図2(A)及び(B)は、この12打ち(2×6打ち)ロープR2を示し、符号Sはストランドである。
ところで、直径1mm程度の糸から超太径(直径が200mm以上)のロープを製造することを考えた場合、ヤーンを構成する糸の集合数を増やすとしても、ヤーンを作るために用いる装置の仕様等の関係上、50~60本程度とするのが限界であり、このとき得られるヤーンの直径は4~4.5mm程度となる。そのヤーンを集合させてストランドを作り、さらにこのストランドを集合させて例えばロープ径200mmを実現するには、ヤーンを170本くらい集合させてストランドを作る計算になる。
このとき、図2(C)に示すように、ストランドSの断面を見るとヤーンYは同心円状(一つの中心に対して、半径が異なる円で、樹の年輪のように幾層にも囲まれている状態)に並ぶ。また、ストランドSは複数のヤーンYを撚り合わせて作るため、ストランドSにおいて中心のヤーンYは直線あるいはそれに近い状態に延び、周囲のヤーンYは螺旋状に延び、内層側のヤーンYに比べ外層側のヤーンYはより角度のついた(ストランドSの軸方向とのなす角度が大きい)螺旋に巻かれることになる。ということは、ストランドSを構成するヤーンYの長さは全て同じにはならず、中心のヤーンYと最外層のヤーンYとで長さに相当の差異が生じることになる。以上の知見は、ストランドSを構成するヤーンYどうしについてのものであるが、同様のことは、ロープを構成するストランドSどうしについても当てはまり得る。
そして、ロープに張力がかかると、ストランドS中のヤーンYが張力を受けるわけで、長さの異なるヤーンYを引っ張った場合、短いものが先に切れることから、相対的に短いヤーンYのグループの集合強度がロープの強度に反映されるといえる。
ここで、実際のロープは高分子化合物の繊維からなり、伸びがあり、この伸びによって、ヤーンY間の長さのばらつきによるロープ強度への影響はある程度抑えられる。しかし、ロープが太くなるほど、特に超太径のロープでは、ヤーンYを集合させる数が相当大きくなるので、ストランドSの中のヤーン層の列数も大きく増加し、中心と最外層のヤーンYの長さの差はより広がり、ロープ強度への影響が深刻化する懸念がある。
以下は、スーパー繊維である超高分子量ポリエチレン(HMPE)を原料とするイザナス(登録商標、東洋紡エムシー株式会社製)SK777を使用して作ったロープ(1),(2)のデータである。
[ロープ(1):ロープ径 61mm]
直径1mm程度の糸を18本集合させてヤーンとし、ヤーンを34本集合させてストランド(断面の層数:5層)とし、ストランドを12本集合させて12打ち(2×6打ち)ロープとした。
直径1mm程度の糸を18本集合させてヤーンとし、ヤーンを34本集合させてストランド(断面の層数:5層)とし、ストランドを12本集合させて12打ち(2×6打ち)ロープとした。
このロープ(1)の強度は142tであった。ロープ(1)を構成する総糸数は7344本(=18×34×12)であるので、142000/7344≒19.3、つまり糸1本あたり19.3kgの「強さ」が発揮される計算になる。
[ロープ(2):ロープ径 86mm]
直径1mm程度の糸を20本集合させてヤーンとし、ヤーンを66本集合させてストランド(断面の層数:7層)とし、ストランドを12本集合させて12打ち(2×6打ち)ロープとした(図2(D)参照)。
直径1mm程度の糸を20本集合させてヤーンとし、ヤーンを66本集合させてストランド(断面の層数:7層)とし、ストランドを12本集合させて12打ち(2×6打ち)ロープとした(図2(D)参照)。
このロープ(2)の強度は280tであった。ロープ(2)を構成する総糸数は15840本(=20×66×12)であるので、280000/15840≒17.7、つまり糸1本あたり17.7kgの「強さ」が発揮される計算になる。
上記ロープ(1),(2)のデータが示すように、同じ糸で同じような作り方でロープを作った場合でも、ロープが太くなるほど、ロープになったときの「発揮される糸の強さ」=「糸強さの利用率」が低下することが理解される。これがもっと太いロープ、例えば直径200mmの超太径のロープになると、ロープになったときの糸強さの利用率はより低くなると考えられる。
本考案は上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、糸強さの利用率の低下を抑えながら太径化を図ることのできる繊維ロープを提供することにある。
上記目的を達成するために、本考案に係る繊維ロープは、12本のストランドが撚り合わされて形成された12打ち(1×12打ち)ロープを12本用いて構成された繊維ロープであって、12本の12打ちロープは、2本を引き揃えて一組にして得られる6対の内の3対がZ撚りに、他の3対がS撚りに撚り合わされて形成された組構造(2×6打ち)を有する(請求項1)。
上記繊維ロープにおいて、各ストランドを構成する糸にスーパー繊維を用いることが考えられる(請求項2)。
本願考案では、糸強さの利用率の低下を抑えながら太径化を図ることのできる繊維ロープが得られる。
すなわち、本願の各請求項に係る考案の繊維ロープでは、これを形成するストランドをヤーンの集合体でなく、12打ち(1×12打ち)ロープの形にする、即ち12打ち(1×12打ち)ロープをストランドに見立ててこれを12本用いて12打ち(2×6打ち)のロープとしてあるので、各糸の長さを揃えやすくなり、ひいては糸強さの利用率の低下を抑えながら太径化を図ることができる。
請求項2に係る考案の繊維ロープでは、一般繊維(汎用繊維)を用いる場合に比べ、ロープ径の増大を緩和することができ、取り扱いや収納等の面で不都合を生じ難くすることができる。
本考案の実施の形態について図面を参照しながら以下に説明する。
まず、本考案の繊維ロープは、ロープでロープを編むようにしたものであり、具体的には以下のようにして製造する。
糸を複数本集合させて(撚り合わせて)ヤーンとし、ヤーンを複数本集合させて(撚り合わせて)ストランドとし、ストランドを12本集合させて(撚り合わせて)12打ち(1×12打ち)ロープとし、この12打ちロープをストランドに見立て12本を編んでさらに12打ち(2×6打ち)ロープにする。ストランドに見立てた12本の12打ち(1×12打ち)ロープを編んで12打ち(2×6打ち)ロープにする際は、12打ち(1×12打ち)ロープの2本を引き揃えて一組にして得られる6対の内の3対がZ撚りに、他の3対がS撚りに撚り合わされて形成された組構造(2×6打ち)を有するようにする。
また、上記製造方法においてヤーンを作るために集合させる糸の本数、ストランドを作るために集合させるヤーンの本数は、それぞれ製造しようとする繊維ロープの仕様等に応じて適宜に決めればよく、直径が200mm~300mmといった超太径のロープを製造する場合には、糸の本数、ヤーンの本数はそれぞれ数十本程度とすることが考えられる。
本考案の繊維ロープには、上述のイザナスのようなHMPE(超高分子量ポリエチレン)繊維、LCP繊維、アラミド繊維等のスーパー繊維を用いるのが好ましい。超太径の繊維ロープを製造する場合、一般繊維(汎用繊維)を使うとロープ径が太くなりすぎ、取り扱いや収納に支障を来すことが多くなるが、強度の高いスーパー繊維を使えばロープ径の増大の緩和を図ることができる。スーパー繊維としては、約2GPa以上の引張強度を持ち、弾性率が約50GPa以上の繊維を用いることが考えられる。
図1(A)は本考案の繊維ロープの検証用に作成した試作繊維ロープRを示す。この試作繊維ロープRは、直径1mm程度の糸(HMPEイザナスSK777)を40本集合させてストランドとし、ストランドを12本集合させて(撚り合わせて)12打ち(1×12打ち)ロープR1(図1(B)参照)とし、この12打ちロープをストランドに見立て12本を編んでさらに12打ち(2×6打ち)ロープにして製造した。
ここで、12打ちロープには、図1(B)に示す1×12打ちロープR1と、図2(D)に示す2×6打ちロープR2とがあり、同じ12打ちロープでも、ストランドの集合のさせ方の違いによってロープの凹凸度合や丸みの帯び方が変わるのであり、図1(B)に示す1×12打ちロープR1の方が図2(D)に示す2×6打ちロープR2より、凹凸が減り丸みを帯びた形になっている。本来のヤーンの集合体であるストランドは丸い形をしており、試作繊維ロープRではそれに近づけるために1×12打ちロープR1を採用している。
出来上がった試作繊維ロープRは、直径52mm、強度は133tであった。試作繊維ロープRを構成する総糸数は5760本(=40×12×12)であるので、133000/5760≒23.1、つまり糸1本あたり23.1kgの「強さ」が発揮される計算になる。
また、図1(B)に示す1×12打ちロープR1の強度は12tであった。このロープR1を12本集合させて得られるのが試作繊維ロープRであるので、
強度効率=(試作繊維ロープRの強度)/(12本のロープR1の強度の合計)
=133t/(12t×12本)
≒0.92
であり、1×12打ちロープR1をストランドとして試作繊維ロープRを編んだ場合の強度効率は92%という高いレベルに収まることが分かる。試作繊維ロープRの糸1本当たりの強さ(23.1kg)が上記ロープ(1)、(2)の強度(19.3kg、17.7kg)より明らかに高いのは、この高い強度効率によるものと考えられる。
強度効率=(試作繊維ロープRの強度)/(12本のロープR1の強度の合計)
=133t/(12t×12本)
≒0.92
であり、1×12打ちロープR1をストランドとして試作繊維ロープRを編んだ場合の強度効率は92%という高いレベルに収まることが分かる。試作繊維ロープRの糸1本当たりの強さ(23.1kg)が上記ロープ(1)、(2)の強度(19.3kg、17.7kg)より明らかに高いのは、この高い強度効率によるものと考えられる。
以下、ロープでロープを編むようにした本考案の繊維ロープと、上記ロープ(1)、(2)のような一般的な方法で製造される繊維ロープとの比較検討を行った。
まず、本考案の繊維ロープにはスーパー繊維を用いることが好ましいとしているが、そもそもスーパー繊維は、一般繊維に比べて伸びが少ないので、この伸びによって、ヤーンの長さのばらつきによるロープ強度への影響が抑えられること自体、あまり期待できない。ゆえに、製造過程でいかに糸の長さをそろえるかによって出来上がるロープの強さが随分変わってくる。
本考案の繊維ロープでは、ストランドに見立てた12本の12打ち(1×12打ち)ロープを編んで12打ち(2×6打ち)ロープにするのであり、例えば径200mmの繊維ロープを製造する場合、ストランドに見立てる12打ち(1×12打ち)ロープは径50mmくらいとなり、この程度の太さのロープならロープ(1)、(2)のような通常の作り方で製造しても「ロープになった時の糸強さの利用率」は相応に期待することができる。
それに対し、径200mmの繊維ロープを製造する場合に、通常の作り方でストランドを作ると、ストランド内部のヤーンの長さの差(ばらつき)は相当に大きくなるといえる。ロープ(1)、(2)と同様に、スーパー繊維を用いて通常の作り方でストランドを作り、径200mmにしたロープ(3)は、典型的には以下のものとなる。
[ロープ(3):ロープ径 200mm]
直径1mm程度の糸を50本集合させてヤーンとし、ヤーンを146本集合させてストランド(断面の層数:11層)とし、ストランドを12本集合させて12打ち(2×6打ち)ロープとした。
直径1mm程度の糸を50本集合させてヤーンとし、ヤーンを146本集合させてストランド(断面の層数:11層)とし、ストランドを12本集合させて12打ち(2×6打ち)ロープとした。
ここで、上の表1に示されるロープ(1)、(2)のストランドの断面の層の数と糸1本当たり強さとに着目すると、ストランドの断面の層の数が2層増えるごとに糸1本当たり強さが1割低下すると考えられる。そうすると、ストランドの断面の層の数が11層であるロープ(3)では、糸1本当たり強さは14kg程度になると予想される。そして、この場合、総糸数が87600本(=50×146×12)であるロープ(3)のロープ強さは、
14kg×87600=1226400kg
となり、ゆえに、通常の作り方で径200mmのロープを作った場合、強さは約1226tになると計算(推定)される。
14kg×87600=1226400kg
となり、ゆえに、通常の作り方で径200mmのロープを作った場合、強さは約1226tになると計算(推定)される。
一方、本考案の繊維ロープに使用する12打ち(1×12打ち)ロープ(ストランドに見立てるロープ)としては、ロープ(1)、(2)と同じスーパー繊維を用いて製造される以下のロープ(4)が考えられる。
[ロープ(4):ロープ径 56mm]
直径1mm程度の糸を20本集合させてヤーンとし、ヤーンを27本集合させてストランド(断面の層数:5層)とし、ストランドを12本集合させて12打ち(1×12打ち)ロープとした。
直径1mm程度の糸を20本集合させてヤーンとし、ヤーンを27本集合させてストランド(断面の層数:5層)とし、ストランドを12本集合させて12打ち(1×12打ち)ロープとした。
このロープ(4)の強度は170tであった。ロープ(4)を構成する総糸数は6480本(=20×27×12)であるので、170000/6480≒26.2、つまり糸1本あたり26.2kgの「強さ」が発揮される計算になる。
これをストランドに見立ててロープを編むと、計算上径が224mmになってしまい、径200mmとするにはロープ径を50mmにしないといけないので、
仮計算 170×(50/56)/2=135.5
より、径50mmなら強度は135.5tの計算値になる。これを12本合わせて本考案の繊維ロープにすると、
135.5×12=1626t
となるが、前述のように強度効率を考慮すると、
強度効率90%なら 1626×0.9=1463t
強度効率85%なら 1626×0.8=1382t
となり、太くなると強度効率も落ちると考えられるが、90%であればもちろん、85%でも、強度が1226tである上記ロープ(3)に比べて、強度上の優位性が認められる。
仮計算 170×(50/56)/2=135.5
より、径50mmなら強度は135.5tの計算値になる。これを12本合わせて本考案の繊維ロープにすると、
135.5×12=1626t
となるが、前述のように強度効率を考慮すると、
強度効率90%なら 1626×0.9=1463t
強度効率85%なら 1626×0.8=1382t
となり、太くなると強度効率も落ちると考えられるが、90%であればもちろん、85%でも、強度が1226tである上記ロープ(3)に比べて、強度上の優位性が認められる。
なお、本考案は、上記の実施の形態に何ら限定されず、本考案の要旨を逸脱しない範囲において種々に変形して実施し得ることは勿論である。例えば、ロープでロープを編むようにした本考案の繊維ロープに、スーパー繊維ではなくナイロンやポリエステルなどの汎用繊維を用いてもよく、この場合でも、ロープでロープを編まない一般的な方法で得られる構造の繊維ロープに比して、強度面においてプラスの効果が得られるといえる。
本考案に係る繊維ロープは、大型貨物船等の船舶の他、海洋資源の探査などに用いられる浮遊海上構造物を海底等に係留するための係留ロープや船舶用ロープ、養殖、定置、底曳等の水産漁業用ロープ、陸上用一般ロープ等としても好適に適用される。特に、通常は金属のチェーンが使われており、繊維でできれば、軽量化、作業の安全性、腐食による劣化がない、などメリットが多いことから、洋上風力発電の工事等、海上土木工事用途に好適に適用される。
S ストランド
R 試作繊維ロープ
R1 12打ち(1×12打ち)ロープ
R2 12打ち(2×6打ち)ロープ
Y ヤーン
R 試作繊維ロープ
R1 12打ち(1×12打ち)ロープ
R2 12打ち(2×6打ち)ロープ
Y ヤーン
Claims (2)
- 12本のストランドが撚り合わされて形成された12打ち(1×12打ち)ロープを12本用いて構成された繊維ロープであって、
12本の12打ちロープは、2本を引き揃えて一組にして得られる6対の内の3対がZ撚りに、他の3対がS撚りに撚り合わされて形成された組構造(2×6打ち)を有する繊維ロープ。 - 各ストランドを構成する糸にスーパー繊維を用いてある請求項1に記載の繊維ロープ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2024000572U JP3246495U (ja) | 2024-02-28 | 2024-02-28 | 繊維ロープ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2024000572U JP3246495U (ja) | 2024-02-28 | 2024-02-28 | 繊維ロープ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP3246495U true JP3246495U (ja) | 2024-04-25 |
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ID=90735604
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2024000572U Active JP3246495U (ja) | 2024-02-28 | 2024-02-28 | 繊維ロープ |
Country Status (1)
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2024
- 2024-02-28 JP JP2024000572U patent/JP3246495U/ja active Active
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