JP5001727B2

JP5001727B2 - ロープ

Info

Publication number: JP5001727B2
Application number: JP2007165866A
Authority: JP
Inventors: 俊之小阪
Original assignee: Ashimori Industry Co Ltd
Current assignee: Ashimori Industry Co Ltd
Priority date: 2007-06-25
Filing date: 2007-06-25
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2027-06-25
Also published as: JP2009001943A

Description

本発明は、ロープに関する。さらに詳しくは、本発明は、曳船作業などの用途に好適な耐摩耗性に優れたロープに関する。

例えば曳船作業において用いられるロープとしては、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレンなどの一般的な合成繊維からなるロープが使用されてきたが、近年、引張強度が高く、かつ海水より比重が小さい超高分子量ポリエチレン繊維を少なくとも一部に用いたロープが普及してきている。この超高分子量ポリエチレン繊維を一部に有するロープに関する技術として、例えば、以下のような特許文献１に開示された技術がある。

従来、超高強度ポリエチレン繊維よりなるヤーンが撚り合わされてなるストランドが適宜本数配設加撚された芯部ロープを有する曳船用ロープが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の曳船用ロープは、超高強度ポリエチレン繊維よりなる上記芯部ロープと、ポリエステル繊維とアラミド繊維よりなるヤーンを撚り合わせてなるストランドが適宜本数配設加撚されてなる外周ロープとからなるロープが三つ撚りされてなるロープである。引張強度の高い超高強度ポリエチレン繊維を用いることにより、ロープの径を小さくでき、ウインチドラムへの巻き量を多くできるので、タグボートと曳船される本船との間隔を長くできる、と称している。

特開平１１−６１６６１号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたようなロープが曳船作業に用いられる場合、ロープとロープガイドとの間などで繰り返しの摩擦が生じ、ロープ表面の繊維が切断され、たとえロープの初期強度が高かったとしても早期に強度が低下してしまうという問題点があった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、繰り返しの磨耗に対して長期に渡って耐えうる耐磨耗性に優れたロープを提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明に係るロープは、曳船作業などの用途に好適な耐摩耗性に優れたロープに関する。そして、本発明に係るロープは、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。すなわち、本発明のロープは、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。

上記目的を達成するための本発明に係るロープにおける第１の特徴は、合成繊維からなる複数のヤーンを撚り合わせて形成する複数のストランドを備え、前記ストランドの最外層を形成する前記ヤーンは、前記ストランドを形成する前の状態で前記合成繊維の表面および前記合成繊維間に樹脂を分散させる分散処理を行った樹脂処理ヤーンであり、複数の前記樹脂処理ヤーンが、前記ストランドの周方向に沿って相互に隣接して配設されるよう撚り合わせられることにより、前記ストランドの外周面が平滑な面に形成されてなることである。

この構成によると、ロープを構成するストランドの外周面にはほとんど凹凸が形成されない。そのため、ストランドは、例えばロープガイドなどとほぼ面接触することとなり、ストランド外周面の局部的な磨耗は防止される。また、ヤーンの内部に至るまでの単繊維間に樹脂が分散し、その単繊維同士は分散した樹脂により物理的に強固に結合するため、上記分散処理を行った樹脂処理ヤーンの形状は安定する。すなわち、複数の上記樹脂処理ヤーンで形成されるストランド外周面の平滑な形状も安定し、その平滑な形状は長期に渡って維持される。したがって、本ロープは、繰り返しの磨耗に対して長期に渡って耐えうる耐磨耗性に優れたロープとなる。

また、本発明に係るロープにおける第２の特徴は、前記樹脂処理ヤーンは、前記合成繊維の表面および前記合成繊維間に顔料および前記樹脂を分散させたヤーンであることである。

この構成によると、顔料の粒子は、ヤーンの内部に至るまでの単繊維間に分散し、樹脂により単繊維の表面全体にわたって物理的に結合すると共に、この合成繊維の間を埋めるように単繊維同士の間隙に固着保持される。このため、本ロープが繰り返しの磨耗を受けて、たとえロープ表面の着色された単繊維が切断されて剥がれ落ちたとしても、その内側の着色された単繊維がロープ表面に現れてくることによりロープの色落ちは防止される。すなわち、本ロープは、繰り返しの磨耗を受けても長期間にわたって色落ちしにくい視認性に優れたロープとなる。

また、本発明に係るロープにおける第３の特徴は、前記樹脂処理ヤーンは、前記樹脂を軟化させる温度に加温したボイスにより撚り合わせられることである。ボイスとは、ヤーンを撚り合わせるための金型のことをいう。

この構成によると、ボイスの内平面に沿って樹脂処理ヤーンが加温されたボイスを通過する際、樹脂処理ヤーンを構成する樹脂が軟化して、樹脂処理ヤーンの外表面はボイスの内平面に沿って平滑化される。したがって、平滑化された複数の樹脂処理ヤーンで形成されるストランドの表面は、平滑な円状に形成され、耐磨耗性に優れたロープが形成される。

また、本発明に係るロープにおける第４の特徴は、前記樹脂処理ヤーンは、超高分子量ポリエチレン繊維からなり、当該樹脂処理ヤーンの繊度が６００００ｄＴ以下であることである。

この構成によると、引張強度も高く耐磨耗性にも優れた超高分子量ポリエチレン繊維を用いることで、ロープの引張強度を高めると共に耐摩耗性をさらに高めることができる。また、繊度を６００００ｄＴ以下とすることで、顔料および樹脂を十分に合成繊維からなるヤーンの内部まで分散させることができる。

また、本発明に係るロープにおける第５の特徴は、前記樹脂処理ヤーンにおける前記樹脂の付着量は、前記分散処理される前の前記ヤーンの重量の７％以上であることである。この構成によると、顔料および樹脂は、合成繊維からなるヤーンの内部まで十分分散する。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。尚、本発明に係るロープは、曳船作業、車両牽引作業、荷締め作業などの用途で広く利用できるものである。

図１は、本発明に係るロープの一実施形態を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係るロープ１は、８本のストランド２を撚り合わせて形成される８つ打ちロープであり、ロープ１の呼称径は７０ｍｍである。そして、ストランド２をスパイラル状に１周撚り合わせることでロープ長手方向にストランド２が進む距離であるロープ１のロープピッチは、ロープ１の呼称径の約４．２６倍である。また、ストランド２は、合成繊維からなる複数のヤーン（３、４、５、詳しくは後述する）を撚り合わせて形成されるものである。そして、上記ヤーンをスパイラル状に１周撚り合わせることでストランド２の長手方向にヤーンが進む距離であるストランドピッチは、ロープ１の呼称径の約３．５倍である。尚、本実施形態に係るロープ１は、８つ打ちロープであるが、３本のストランドを撚り合わせて形成される３つ打ちロープ、１２本のストランドを撚り合わせて形成される１２打ちロープ、または２４本のストランドを撚り合わせて形成される２４打ちロープとしてもよい。

次に、ストランド２を形成するヤーンについて説明する。図２は、図１に示すロープ１のＡ−Ａ断面の概略図である。図３は、図２に示すストランド２断面の概略図である。また、図４は、図３に示すストランド２断面に相当する従来技術に係るストランド５１断面の概略図である。

まず、図２においてロープ１のＡ−Ａ断面を示すように、本実施形態に係るロープ１は、８本のストランド２からなるものである。そして、図３に示すように、ストランド２は、合成繊維からなるヤーン（３、４、５）を撚り合わせた複数のヤーン（３、４、５）から形成されている。そして、ストランド２は、最外層の環状の層Ｘと、芯Ｚと、層Ｘと芯Ｚとの中間の環状の層Ｙとからなるものである。このように、本実施形態に係るストランド２は、３つの層から構成されている。尚、必ずしも３つの層に限られる必要はなく、例えば環状の１つの層（最外層）と芯とから構成されてもよい。

また、最外層の環状の層Ｘは２９本のヤーン３からなり、中間の環状の層Ｙは２１本のヤーン４からなり、芯Ｚは、２２本のヤーン５からなる。

ここで、ストランド２の最外層（層Ｘ）を形成するヤーン３は、超高分子量ポリエチレン繊維からなる。また、詳しくは後述するが、ヤーン３は、ストランド２を形成する前の状態（ヤーンの状態）で、この超高分子量ポリエチレン繊維の表面および繊維間に、顔料、および樹脂からなるバインダーを分散させる分散処理を行った樹脂処理ヤーン３である。そして、この分散処理を行った後、複数の樹脂処理ヤーン３が、ストランド２の周方向に沿って隣接して配置されるよう撚り合わせられることにより、ストランド２の外周面Ｓは平滑な面に形成されている。

一方、図４に示すように、従来技術に係るストランド５１の最外層（層Ｘ）を形成するヤーン５２は、その断面が円状であり、断面が円状の複数のヤーン５２が連続してなるストランド５１の外周面には、繰り返し連続する凸凹が形成されている。したがって、ストランド５１からなるロープが、例えばロープガイドなどと接触すると、ストランド５１の凸部が局部的に磨耗を受けることになる。

しかしながら、本実施形態に係るロープ１の場合、ロープを構成するストランド２の外周面Ｓにはほとんど凹凸が形成されない。そのため、ストランド２は、例えばロープガイドなどとほぼ面接触することとなり、ストランド２外周面Ｓの局部的な磨耗は防止される。また、ヤーン３の内部に至るまでの単繊維間に樹脂が分散し、その単繊維同士は分散した樹脂により物理的に強固に結合するため、上記分散処理を行った樹脂処理ヤーン３の形状は安定する。すなわち、複数の樹脂処理ヤーン３で形成されるストランド２外周面Ｓの平滑な形状も安定し、その平滑な形状は長期に渡って維持される。したがって、本ロープは、繰り返しの磨耗に対して長期に渡って耐えうる耐磨耗性に優れたロープとなる。

尚、層Ｙを形成するヤーン４および芯Ｚを形成するヤーン５に関しては、上記分散処理を施していないが、ヤーン３と同様に分散処理を施してもかまわない。また、ヤーン４は、超高分子量ポリエチレン繊維からなるものであり、ヤーン５は、ポリプロピレン繊維からなるものである。最外層（層Ｘ）を形成するヤーン３および中間の環状の層Ｙを形成するヤーン４に、引張強度も高く耐磨耗性にも優れた超高分子量ポリエチレン繊維を用いることで、ロープ１の径を小さくすることができ、ロープ１は、取扱性、作業性などに優れたものとなる。使用する超高分子量ポリエチレン繊維は、一般に、超高強度ポリエチレン繊維、あるいは高強力ポリエチレン繊維と呼ばれる繊維であってもよい。

次に、図５は、図３に示す樹脂処理ヤーン３断面の概略図である。図５に示すように、樹脂処理ヤーン３の外表面Ｓは平滑な面に形成され、樹脂処理ヤーン３相互（合成繊維相互）の間隙には、顔料および樹脂８が入り込みヤーン３同士（合成繊維同士）を強固に結合させている。一方、樹脂処理ヤーン３は、７本の原糸６を下撚りしたもの３本をさらに上撚りして形成されたものである。下撚りは、２２回／３０ｃｍ行い、上撚りは、１５回／３０ｃｍ行っている。また、図３に示すヤーン４は、樹脂処理ヤーン３と同様、７本の原糸を下撚りしたもの３本をさらに上撚りして形成されたもので、下撚り２２回／３０ｃｍ、上撚り１５回／３０ｃｍ行っている。また、図３に示すヤーン５は、２本の原糸を下撚りしたもの５本をさらに上撚りして形成されたもので、下撚り２４回／３０ｃｍ、上撚り１２回／３０ｃｍ行っている。

また、樹脂処理ヤーン３を形成する樹脂処理原糸６、およびヤーン４を形成する原糸は、いずれも東洋紡績株式会社で製造されているダイニーマ（商品名）という超高分子量ポリエチレン繊維からなり、その繊度は１７６０ｄＴである。また、繊維数は、１５６０Ｆ（フィラメント）である。尚、着色ヤーン３およびヤーン４の繊度は、１７６０×７×３＝３６９６０ｄＴとなる。また、ヤーン５を形成する原糸の繊度は、３３００ｄＴのものを用いた。

次に、図６は、図５に示す樹脂処理原糸６断面の概略図である。図６に示すように、ヤーン３を形成する原糸６は、ストランド２を形成する前の状態で、つまり、ヤーン３の状態で、合成繊維（超高分子量ポリエチレン繊維）７の表面および合成繊維（超高分子量ポリエチレン繊維）７の間（間隙）に顔料およびバインダー８（顔料および樹脂８）を分散させる分散処理されたものである。

顔料およびバインダー８を、ヤーン３の状態で合成繊維７の表面および合成繊維７の間に分散させることで、顔料の粒子は、ヤーン３の内部に至るまでの単繊維間に分散し、バインダーにより合成繊維７（単繊維）の表面全体にわたって物理的に結合すると共に、この合成繊維７の間を埋めるように単繊維同士の間隙に固着保持される。このため、顔料およびバインダー８で着色されたロープ１が繰り返しの磨耗を受けて、仮にロープ表面の着色された合成繊維７が切断されて剥がれ落ちたとしても、その内側の着色された合成繊維７がロープ表面に現れてくることによりロープの色落ちは防止される。すなわち、ロープ１は、繰り返しの磨耗を受けても長期間にわたって色落ちしにくいため視認性に優れる。

また、上記のように、顔料およびバインダー８による着色処理は、化学変化を伴う染色によるものではなく、物理的作用によるものであるため、樹脂処理ヤーン３を構成する超高分子量ポリエチレン繊維内部に影響を与えるものではない。つまり、顔料を用いた着色処理により着色前の合成繊維７の強度が低下することはない。すなわち、ロープ１は、着色により着色前の強度が低下することはない。また、合成繊維７の表面は、全体にわたって顔料およびバインダー８により被覆されるので、この点からも樹脂処理ヤーン３の層を最外層に有するロープ１は、耐摩耗性に優れたものとなる。

尚、前記したように、本実施形態では、樹脂処理ヤーン３の繊度を３６９６０ｄＴとしているが、樹脂処理ヤーン３の繊度としては、６００００ｄＴ以下であることが好ましい。超高分子量ポリエチレン繊維からなる６００００ｄＴ以下のヤーンは、直径が約６ｍｍ以下であり、顔料およびバインダー８を十分に合成繊維からなるヤーンの内部まで分散させることができる。

また、樹脂処理ヤーンにおけるバインダー（樹脂）の付着量は、分散処理される前のヤーンの重量の７％以上であることが好ましい。これにより、顔料およびバインダー８は、合成繊維からなるヤーンの内部まで十分分散する。

次に、ロープ１を構成するストランド２の製造方法について説明する。図７は、図２に示すストランド２を製造するための製造装置１００の概略図である。

図６に示すように、ストランド２を製造するための製造装置１００は、ボビン（１７、１８、１９）が回転自在に取り付けられたクリール１１と、着色処理液が満たされた着色バス１２と、乾燥炉１３と、ヤーン５を撚り合わせるための第１ボイス２０が取り付けられた第１収束盤１４と、ヤーン４を撚り合わせるための第２ボイス２１が取り付けられた第２収束盤１５と、ヤーン３を撚り合わせるための第３ボイス２２が取り付けられた第３収束盤１６とから構成されている。

ストランド２の最外層（層Ｘ）を形成するヤーン３は、ボビン１９に巻きつけられ、ストランド２の中間の環状の層Ｙを形成するヤーン４は、ボビン１７に巻きつけられ、ストランド２の芯Ｚを形成するヤーン５は、ボビン１８に巻きつけられる。

そして、着色バス１２に満たされた着色処理液は、顔料および樹脂（バインダー）からなる処理液である。水１００重量部に対して、顔料は、住化カラー株式会社製の黄色の顔料（タイプＰＭ−３Ｔ０８７（イエロー）、平均粒子径０．０４μｍ、固形分濃度３５％）を１．５重量部用い、バインダーは、ＢＩＰ社製のウレタンＬ９０１０（固形分濃度２３％）を、５０重量部混合したものを用いた。

まず、ストランド２の芯Ｚを形成するヤーン５は、ボビン１８から第１収束盤１４の第１ボイス２０に供給され、第１ボイス２０の部分で撚り合わされる。撚り合わされた複数のヤーン５は、ストランド２の芯Ｚを形成し第２収束盤１５、第３収束盤１６の順に後段の工程へ送られていく。

ストランド２の中間の環状の層Ｙを形成するヤーン４は、ボビン１７から第２収束盤１５の第２ボイス２１に供給され、第２ボイス２１の部分で撚り合わされる。撚り合わされた複数のヤーン４は、芯Ｚを覆うようにストランド２の中間の環状の層Ｙを形成し、第３収束盤１６へ送られていく。

次に、ストランド２の最外層（層Ｘ）を形成するヤーン３は、まず、ボビン１９から着色バス１２の中へ供給される。そして、ヤーン３を乾燥させるための乾燥炉１３に送られる。このように、ヤーン３を着色バス１２に満たされた上記着色処理液に浸漬し、乾燥炉１３を通過させることで、樹脂処理ヤーン３が形成される。これにより、顔料の粒子は、ヤーン全体の繊維間まで分散されバインダーにより固着され、約１０％（着色処理される前のヤーン３の重量に対する割合）という高い付着量でバインダーをヤーン３に付着させることができた。

樹脂処理ヤーン３は、第３収束盤１６の第３ボイス２２に供給され、第３ボイス２２の部分で撚り合わされる。ここで、第３ボイス２２は、ストランド２の径よりもわずかに小さい内径を有し、予めバインダーであるウレタンＬ９０１０の軟化温度に加温されている。樹脂処理ヤーン３が、第３ボイス２２の内平面に沿って予め加温された第３ボイス２２を撚り合わされながら通過する際、樹脂処理ヤーン３を構成しているウレタンＬ９０１０が軟化し、第３ボイス２２の内平面で押圧されることにより、樹脂処理ヤーン３の外表面は平滑化される。撚り合わされた複数の着色ヤーン３は、環状の層Ｙを覆うようにストランド２の最外層（層Ｘ）を形成し、層Ｘ、層Ｙ、および芯Ｚからなるストランド２を形成する。そのため、平滑化された複数の樹脂処理ヤーン３で形成されるストランド２の表面は、平滑な円状に形成される。その後、８本のストランド２を撚り合わせてロープ１が完成する。尚、必ずしも、第３ボイス２２を加温して用いる必要はない。

尚、樹脂処理ヤーン３の形成に際しては、ヤーン３にテンションをできるだけ加えないで行うことが好ましい。これにより、顔料およびバインダー８の粒子がヤーン３の内部まで分散しやすくなり、バインダーを十分な付着量でヤーン３に付着させることができる。

一方、従来は、ヤーンを撚り合わせて形成したストランド、またはストランドを撚り合わせたロープの状態で樹脂処理（着色処理）を行っているが、撚り合わされることによりヤーンにはテンションが加わった状態であり、さらに、ストランドやロープの外表面のみからの着色処理となり、顔料およびバインダー８の粒子は、ヤーン内部へ分散しにくい。参考として、ストランドの状態での着色処理では、バインダー付着量は５．７％、ロープの状態での着色処理では、バインダー付着量は３．１％であった。

尚、ストランド２の製造方法としては、図７に示すように樹脂処理していないヤーン３をボビン１９にセットして、着色、乾燥固化、撚り合わせの工程を連続的に行ってもよいが、事前に樹脂処理した着色ヤーン３をボビン１９にセットして、その後、ストランド２の最外層（層Ｘ）に着色ヤーン３が配置されたストランド２を製造してもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。

本発明に係るロープの一実施形態を示す図である。図１に示すロープのＡ−Ａ断面の概略図である。図２に示すストランド断面の概略図である。図３に示すストランド断面に相当する従来技術に係るストランド断面の概略図である。図３に示す樹脂処理ヤーン断面の概略図である。図５に示す樹脂処理原糸断面の概略図である。図２に示すストランドを製造するための製造装置の概略図である。

符号の説明

１ロープ
２ストランド
３樹脂処理ヤーン（ヤーン）
４、５ヤーン
６樹脂処理原糸（原糸）
７合成繊維（単繊維）
８顔料および樹脂
Ｘ層（最外層）
Ｚ芯

Claims

合成繊維の複数の単繊維からなる複数の原糸を撚り合わせて形成される複数のヤーンをさらに撚り合わせて形成する複数のストランドを備え、
前記ストランドの最外層を形成する前記ヤーンは、前記ストランドを形成する前の状態で前記単繊維の表面および前記単繊維間に樹脂を分散させる分散処理を行った樹脂処理ヤーンであり、
複数の前記樹脂処理ヤーンが、前記ストランドの周方向に沿って相互に隣接して配設されるよう撚り合わせられることにより、前記ストランドの外周面が平滑な面に形成されてなることを特徴とする、ロープ。
前記樹脂処理ヤーンは、前記複数の原糸を撚り合わせた後、且つ前記ストランドを形成する前の状態で、前記単繊維の表面および前記単繊維間に顔料および前記樹脂を分散させたヤーンであることを特徴とする、請求項１に記載のロープ。
前記樹脂処理ヤーンは、前記樹脂を軟化させる温度に加温したボイスにより撚り合わせられることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のロープ。
前記樹脂処理ヤーンは、超高分子量ポリエチレン繊維からなり、当該樹脂処理ヤーンの繊度が６００００ｄＴ以下であることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のロープ。
前記樹脂処理ヤーンにおける前記樹脂の付着量は、前記分散処理される前の前記ヤーンの重量の７％以上であることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のロープ。