KR101288158B1 - 편조된 로프 구조체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 중합체 필라멘트로 제조된 n 편조된 주 스트랜드로 주로 이루어진 벤드-오버-시브 적용예를 위한 편조된 로프에 관한 것이고, 로프는 1.2 내지 4.0 범위의 종횡비를 갖는 장원형 단면을 구비한다. 그러한 로프는 순환 벤드-오버-시브 적용예에 있어서 현저하게 개선된 유효 수명 성능을 나타낸다. 본 발명은 또한 벤드-오버-시브 적용예에 있어서 하중 지지 부재로서의 본 발명에 따른 편조된 로프의 용도와, 그러한 로프 및 로프 치수에 적합한 치수의 그루브를 갖는 적어도 하나의 시브를 포함하는 시스템에 관한 것이다.

Description

편조된 로프 구조체{BRAIDED ROPE CONSTRUCTION}
본 발명은 편조된 주 스트랜드(braided primary strand)로 주로 이루어지는 벤드-오버-시브(bend-over-sheave) 용도를 위한 편조된 로프에 관한 것으로서, 스트랜드의 양은 n과 동일하고, 스트랜드는 중합체 필라멘트(polymeric filament)로 제조된다. 본 발명은 또한 상기 로프 및 시브를 포함하는 시스템과, 본 발명에 따른 로프를 제조하는 방법에 관한 것이다.
그러한 편조된 로프 구조체는 미국 특허 제 5,901,632 호로부터 알려져 있다. 이 특허 문헌에 있어서, 대직경의 편조된 로프가 설명되고, 로프는 그 자체가 바람직하게 고강도 중합체 필라멘트를 포함하는 로프사(rope yarn)로부터 편조된 주 스트랜드를 포함한다. 지적된 가장 바람직한 실시예에 있어서, 로프는 12-스트랜드, 2-초과/2-미만 원형 편조물이고, 각 스트랜드는 고계수 폴리에틸렌(high-modulus polyethylene)(HMPE) 필라멘트(12×12 구성)로부터 제조된 12-스트랜드 편조물이다.
벤드-오버-시브 적용예를 위한 편조된 로프는, 선박, 해양학, 근해 기름 및 가스, 지진, 상업적 어업 및 다른 공업 시장과 같은 리프팅(lifting) 및 정박 적용예에 전형적으로 사용된 하중 지지 로프로 고려되는 본 적용예의 문맥 내에 있다. 그러한 사용 동안, 벤드-오버-시브 적용예로서 언급됨과 함께, 로프는 빈번하게 드럼, 계주(bitt), 풀리, 시브 등 위로 끌어당겨져, 문질러지고 구부러진다. 그러한 빈번한 굽힘 또는 구부러짐에 노출될 때, 로프는 예를 들어 외부 및 내부 마손, 마찰열, 또는 구부러짐 피로 또는 굽힘 피로로서 또한 언급되는 피로 파괴로부터 유래하는 로프 및 필라멘트 손상에 기인하여 못쓰게 될 것이다.
벤드-오버-시브 적용예에 있어서의 로프의 굽힘 피로를 감소시키기 위해, 적어도 8의 로프 직경을 갖는 시브(또는 다른 표면)의 사용이 일반적으로 권고된다. 외부 마손으로부터 기인하는 로프에 있어서의 강도의 손실을 감소시키기 위해, 로프 또는 로프 내의 스트랜드에 재킷(jacket), 예를 들어 직조된 또는 편조된 슬리브(sleeve)을 제공하는 것이 알려져 있다. 그러나, 이들 재킷은 로프 직경 및 강성을 증가시키고, 중량 및 비용을 추가하지만, 로프의 하중 지지 능력에 대해 공헌하지 않고, 하중 지지 요소의 시각적 검사가 불가능하다. 로프 스트랜드 내에 있어서의 중합체 필라멘트의 특수 혼합이 미국 특허 출원 공개 제 2004/0069132 A1 호에 제안되었다. 성능을 향상시키기 위한 다른 공지된 수단은 로프에 특수 마무리 또는 코팅을 제공하는 것을 포함한다.
발명의 요약
하지만, 공지된 로프 구성의 결점은 빈번한 굽힘 또는 구부러짐에 노출될 때 여전히 유효 수명이 제한된다는 것이다. 따라서, 산업계에 있어서, 연장된 시간 동안 순환 벤드-오버-시브 적용예에 있어서 향상된 성능을 보여주는 로프에 대한 필요성이 존재한다. 따라서, 본 발명의 목적은 향상된 성능을 나타내는 그러한 편조된 로프를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이 목적은 1.2 내지 4.0 범위의 종횡비(aspect ratio)를 갖는 장원형 단면을 구비한 편조된 로프에 의해 달성된다.
실질적으로 원형 단면을 갖는 대체로 원형 또는 관형 편조물이 로프를 제조하기 위해 사용되기 때문에, 본 발명에 따른 대직경의 편조된 로프가 순환 벤드-오버-시브 적용예에 있어서 향상된 유효 수명 성능을 나타내는 것은 놀라운 일이다. 예를 들어, 섬유 로프 기술의 핸드북(Handbook of fibre rope technology)[편집 맥켄나, 헐리 및 오히어(McKenna, Hearle and O'Hear), 우드헤드 출판사(Woodhead Publishing Ltd), ISBN 1 85573 606 3]의 203페이지 참조. 본질적으로 편평한 단면을 갖는 로프 또는 밧줄은 예를 들어 편평한 편조물 또는 소위 슈태치 편조물(soutache braid)로 알려져 있지만, 그러한 편조된 구조체는, 심해 설치 로프와 같은 하중 지지 로프가 아닌, 꾸밈, 장식 또는 초 심지로서 통상적으로 적용된다.
본 발명에 따른 로프의 다른 장점은, 예를 들어 스트랜드간의 및/또는 필라멘트간의 마찰의 결과로서 사용 동안 열이 덜 발생되고, 그리고 로프가 개방된 구조를 가져 예를 들어 물에 의해 보다 효과적으로 냉각된다는 것이다. 로프는 높은 강도 효율을 갖고, 이것은 로프의 강도가 구성 필라멘트의 강도의 상대적으로 높은 백분율을 의미한다. 로프는 또한 견인 및 저장 윈치(winch) 상에 있어서 향상된 성능, 즉 보다 규칙적인 권선 및 보다 덜한 묻힘(burying-in)을 나타낸다. 본 발명에 따른 로프는 가능한 손상을 용이하게 검사할 수 있으며, 필요시 용이하게 수리될 수 있다.
따라서, 본 발명은 또한 벤드-오버-시브 적용예에 있어서의 하중 지지 부재만큼 본원에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이 구성 및 조직의 편조된 로프의 사용에 관한 것이다.
본 발명에 따른 로프에 있어서, 스트랜드로서 또한 언급되는 주 스트랜드 자체는, 홀수의 스트랜드로 이루어지는 경우에도, 균형잡힌 그리고 무 토크(torque-free) 로프로 귀착되는 꼰 또는 평행한 로프 스트랜드 대신에, 편조되고, 토크가 균형잡힌 구성이다. 편조된 로프에 있어서 주 스트랜드의 개수(n)는 3 이상이다.
본 발명에 따른 로프는 장원형 단면을 갖고, 이것은 팽팽한 로프의 단면이 대용량 로프에 대해 통상적인 바와 같이 원형, 둥근형 또는 입방 형태가 아니라, 편평한 타원형 또는 (주 스트랜드의 개수에 따라) 심지어 거의 직사각형 형태를 나타낸다는 것을 의미한다. 단면은 1.2 내지 4.0 범위의 종횡비, 즉 보다 작은 직경에 대한 보다 큰 직경의 비(또는 높이에 대한 폭의 비)를 갖는다. 종횡비를 결정하는 방법은 당업자에게 알려져 있고, 예를 들어 로프를 (적어도 작은) 장력 하에 두면서, 또는 둘레에 접착 테이프를 단단히 감은 후에, 로프의 외경을 측정하는 것을 포함한다. 상기 종횡비의 장점은, 순환 굽힘 동안, 로프 내의 필라멘트 사이에서 응력차가 덜 발생하고, 마손 및 마찰열이 덜 발생하여, 증대된 굽힘 피로 수명으로 귀착된다는 것이다. 하지만, 소정의 편조물 구성으로부터 기인하는 약 4보다 큰 종횡비는 로프의 감소된 강도 또는 보다 낮은 강도 효율로 귀착된다. 따라서, 단면은 바람직하게 약 1.3 내지 3.0, 보다 바람직하게 약 1.4 내지 2.0, 보다 더 바람직하게 약 1.5 내지 1.8, 가장 바람직하게 약 1.6 내지 1.7의 종횡비를 갖는다.
본 발명에 따른 로프는 다양한 편조 구성일 수 있다. 여러 타입의 알려진 편조물이 존재하고, 각각은 일반적으로 직물을 형성하는 방법에 의해 구별된다. 적당한 구성은 슈태치 편조물, 관형 편조물 및 편평한 편조물을 포함한다. 슈태치 편조물은 용이하게 변형될 수 있는 편평한 직물이고, 보통 심지, 장식 직물, 자수 및 트리밍(trimming)을 위해 사용된다. 슈태치 편조물은 2개의 혼기어/혼도그(horngear/horndog)를 갖는 편조 기계로 제조될 수 있고, 각각의 혼기어/혼도그는 전형적으로 3 내지 17 캐리어(carrier)(그리고 따라서 3 내지 17 주 스트랜드)를 위해 설계된 홀수의 슬롯(slot)을 갖는다. 관형 또는 원형 편조물은 가장 평범한 편조물이고, 일반적으로 가능한 상이한 패턴으로 쌍을 이룬 두 세트의 스트랜드로 구성된다. 관형 편조물은 예를 들어 원형 어레이(arrary)로 일련의 혼기어/혼도그를 포함하는 기계 상에서 제조될 수 있고, 두 세트의 스트랜드는 서로에 대해 대향하는 방향으로 원으로 이동하고, 스트랜드는 반경 반향으로 안쪽으로 그리고 바깥쪽으로 이동한다[메이폴 편조기(Maypole braider)]. 관형 편조물 내의 스트랜드 개수는 광범위하게 변할 수 있다. 특히 스트랜드의 개수가 많고, 그리고/또는 스트랜드가 상대적으로 얇다면, 관형 편조물은 중공 코어를 가질 것이고, 편조물은 장원형 형상으로 붕괴될 것이다. 편평한 편조물은 관형 편조물의 변경으로서 볼 수 있고, 혼기어가 폐쇄 원을 형성하지 않는(하나 또는 거의 없는) 편조 기계로 제조될 수 있다. 이러한 방식으로, 스트랜드를 갖는 캐리어는 원의 단부에 도달하고, 그 후 반대 배향으로 뒤로 통과된다.
본 발명에 따른 로프에 있어서의 주 스트랜드의 개수는 적어도 3이다. 스트랜드의 증가하는 개수는 로프의 단면의 보다 높은 종횡비로 귀착된다. 하지만, 보다 많은 개수의 스트랜드는 로프의 강도 효율을 낮추는 경향이 있다. 따라서 스트랜드의 개수는 바람직하게, 편조물의 타입에 따라 기껏해야 16이다. 스트랜드의 개수(n)가 3 내지 12인 로프가 특히 적당하다. 바람직하게, 로프는 슈태치 편조물이고, n은 3, 5, 7 또는 9이며, 보다 바람직하게 5 또는 7이다. 그러한 로프는 굽힘 피로에 대한 인성(tenacity) 및 저항의 유리한 조합을 제공하고, 상대적으로 간단한 기계 상에서 경제적으로 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 편조된 로프는, 편조 주기(즉, 로프의 폭에 관한 피치 길이)가 특별히 중대하지 않은 구성일 수 있고, 적당한 편조 주기는 4 내지 20의 범위 내이다. 보다 높은 편조 주기는 보다 높은 강도 효율을 갖는 보다 느슨한 로프로 귀착되지만, 이것은 덜 강건하고 스플라이싱(splicing)하기가 더 어렵다. 너무 낮은 편조 주기는 인성을 너무 많이 감소시킨다. 따라서, 바람직하게 편조 주기는 약 5 내지 15, 보다 바람직하게 6 내지 10이다.
본 발명에 따른 로프는 넓은 한계 사이에서 변하는 직경을 가질 수 있다. 예를 들어 약 2 내지 20mm 범위의 보다 작은 직경 로프는, 전형적으로 자동자 도어 윈도우 리프팅 메커니즘과 같은 기계 장치에 있어서 코드(cord)로서 적용된다. 보다 큰 직경, 또는 대용량 로프는 전형적으로 적어도 20mm의 직경을 갖는다. 장원형 단면을 갖는 로프의 경우에 있어서, 동등한 직경으로, 즉 비원형 로프와 동일한 길이당 질량의 원형 로프의 직경으로 원형 로프의 크기를 정의하는 것이 보다 정확하다. 하지만, 일반적으로 로프의 직경은, 스트랜드에 의해 규정된 로프의 불규칙한 경계 때문에, 크기를 측정하기에는 불확실한 파라미터(parameter)이다. 보다 간명한 크기 파라미터는, 단위 길이당 질량인 역가(titer)로도 불리는 로프의 선형 밀도이다. 역가는 kg/m로 표현될 수 있지만, 종종 직물 유닛 데니어(g/9000m) 또는 dtex(g/10000m)이 사용된다. 직경 및 역가는 공식 d=(T/(10*ρ*v))0.5에 따라 상호관련되고, T는 역가(dtex)이고, d는 직경(mm), ρ는 필라멘트의 밀도(kg/m3), v는 팩킹 계수(packing factor)(보통 약 0.7 내지 0.9)이다. 그럼에도 불구하고, 직경 값으로 로프 크기를 표현하는 것이 로프 산업에 있어서 여전히 통례이다. 바람직하게, 본 발명의 장점은 로프가 클수록 보다 관련되기 때문에, 본 발명에 따른 로프는 적어도 30mm, 보다 바람직하게 적어도 40, 50, 60 또는 심지어 적어도 70mm의 동등한 직경을 갖는 대용량 로프이다. 알려진 가장 큰 로프는 약 300mm까지의 직경을 갖고, 심해 설치에 사용되는 로프는 전형적으로 약 130mm까지의 직경을 갖는다.
본 발명에 따른 로프에 있어서, 각 주 스트랜드는 자체가 편조된 로프이다. 바람직하게, 주 스트랜드는, 또한 로프사(rope yarn)로 불리는, 짝수 개수의 보조 스트랜드로부터 제조된 원형 편조물이다. 보조 스트랜드의 개수는 제한되지 않고, 예를 들어 6 내지 32 범위일 수 있으며, 그러한 편조물을 제조하기에 이용가능한 기계의 관점에서 8, 12 또는 16이 바람직하다. 당업자는, 지식에 기초하여 또는 계산이나 실험의 도움으로, 원하는 로프의 최종 구성 및 크기와 관련한 스트랜드의 구성 및 역가의 타입을 선택할 수 있다.
중합체 필라멘트를 포함하는 보조 스트랜드 및 로프사는, 다시 한번 원하는 로프에 기초하여, 다양한 구성일 수 있다. 적당한 구성은 꼬아진 다중-필라멘트사(multi-filament yarn)(또는 꼬인 로프)를 포함하지만, 또한 원형 편조물과 같은 편조된 로프 또는 코드가 사용될 수 있다. 적당한 구성은 예를 들어 미국 특허 제 5,901,632 호에 언급된다.
로프사는, 전형적으로 0.2 내지 25dtex 범위, 바람직하게 약 0.5 내지 20dtex 범위의 역가를 갖는 필라멘트를 포함하는, (전형적으로 mm 범위까지의 직경의) 모노필라멘트의 형태 또는 다중 필라멘트사 형태의 다양한 중합체 필라멘트를 포함할 수 있다. 적당한 필라멘트는, [혼성 중합체 및 극-고 몰 질량 중합체(ultra-high molar mass polymer)를 포함하는] 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌과 같은 폴리올레핀, [폴리(에틸렌테레프탈레이트)(ethyleneterephthalate) 또는 온도 전이형(thermotropic) 폴리에스테르를 포함하는] 폴리에스테르, (PA 6, PA 66 또는 PA 46, 또는 농도 전이형 방향족 폴리아미드를 포함하는) 폴리아미드를 포함하여, 합성 중합체로부터 제조될 수 있다. 로프사는 오직 하나의 타입의 필라멘트를 포함할 수 있지만, 예를 들어 상보적인 특성을 갖는 하나 이상의 상이한 필라멘트의 혼합을 포함할 수도 있다. 바람직하게, 로프사는 적어도 1.5, 보다 바람직하게 적어도 2.0, 2.5 또는 심지어 적어도 3.0 N/tex의 인성을 갖는, 고강도 필라멘트를 포함한다. 필라멘트의 인장 강도, 또한 단순히 강도 또는 인성은 ASTM D885-85 또는 D2256-97에 기초한 바와 같은 공지된 방법에 의해 결정된다. 일반적으로, 그러한 고강도 중합체 필라멘트는 또한 고장력 계수, 예를 들어 적어도 50N/tex, 바람직하게 적어도 75, 100 또는 심지어 적어도 125N/tex를 갖는다. 그러한 고강도 및/또는 고계수 필라멘트를 사용하는 장점은 최종 로프가 또한 높은 인성을 갖는다는 것이고, 즉 낮은 강도 필라멘트를 포함하고 동일한 최대 하중-지지 능력을 갖는 표준 로프에 대해 직경이 상대적으로 작을 수 있다는 것이다.
바람직한 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 로프에 있어서의 중합체 필라멘트는 고계수 폴리에틸렌 필라멘트(high-modulus polyethylene filament)(HMPE)로도 언급되는 극-고 몰 질량 폴리에틸렌으로부터 제조된 고강도 필라멘트, 및 선택적으로 다른 필라멘트를 포함한다. 보다 바람직하게, 주 스트랜드는 주로 HMPE 필라멘트로 구성되고, 장점은 이들 필라멘트가 고장력 강도, 양호한 마손 저항 및 낮은 비중량과 같은 특성을 조합한다는 것이며, 이것은 1보다 작은 밀도를 가질 수 있는 고강도 로프로 귀착되고, 로프는 물 위에서 뜰 것이다.
극-고 몰 질량 폴리에틸렌(ultra-high molar mass polyethylene)(UHPE)은 4dl/g 이상의 고유 점도(intrinsic viscosity)(IV)를 갖는다. IV는 데카린(decalin)에 있어서 135℃에서 방법 PTC-179[헤라클레스 인크. 알이브이.(Hercules Inc. Rev.) 1982년 4월 29일]에 따라 결정되고, 용해 시간은 16시간이며, 2g/l 용액의 양에 있어서 산화 방지제로서 DBPC를 사용하고, 상이한 농도에서 점도는 제로(zero) 농도까지 외삽(extrapolation)된다. 고유 점도는 Mn 및 Mw와 같은 실제 몰 질량 파라미터보다 용이하게 결정될 수 있는 몰 질량(분자량으로도 불림)에 대한 치수이다. IV와 Mw 사이에는 몇몇의 관계, 예를 들어 Mw=5.37×104[IV]1.37(유럽 특허 공개 제 0 504 954 A1 호 참조)이 존재하지만, 그러한 관계는 몰 질량 분포에 종속적이다. HMPE 섬유, 예를 들어 필라멘트사(filament yarn)는, 용제의 부분적인 또는 완전한 제거 전에, 제거 동안 그리고 제거 후에, 적당한 용제 내에서 UHPE의 용액을 겔 섬유로 방적하고 섬유로 뽑아 냄으로써, 즉 예를 들어 유럽 특허 공개 제 0 205 960 A 호, 국제 공개 제 01/73173 A1 호, 진보된 섬유 방적 기술, 이디. 티. 나카지마, 우드헤드 퍼블리케이션 엘티디[Advanced fiber spinning technology, Ed. T. Nakajima, Woodhead Publ. Ltd](1994), ISBN 185573 182 7, 및 거기에 인용된 문헌들에 기술된 바와 같은 소위 겔-방적 공정을 통해 준비될 수 있다. HMPE 섬유는 바람직하게 약 5 내지 40dl/g, 보다 바람직하게 7 내지 30dl/g의 IV를 갖는다. 바람직하게, UHPE는 100 탄소 원자당 하나 이하의 가지(branch), 보다 바람직하게는 300 탄소 원자당 하나 이하의 가지를 갖는 선형 폴리에틸렌이고, 가지 또는 곁사슬은 보통 적어도 10 탄소 원자를 포함한다. 선형 폴리에틸렌은, 프로필렌, 부텐, 펜텐, 4-메틸펜텐 또는 옥텐과 같은 알켄과 같은, 하나 이상의 코모노머의 5mol%까지를 더 포함할 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, UHPE는 곁사슬로서 상대적으로 작은 그룹, 바람직하게 C1-C4 알킬 그룹의 소량을 포함한다. 그러한 그룹의 소정량은 개선된 크립 거동(creep behaviour)를 갖는 섬유로 귀착됨이 발견되었다. 하지만, 너무 큰 곁사슬, 또는 너무 많은 곁사슬의 양은 공정 그리고 특히 필라멘트의 뽑아 냄 거동에 악영향을 미친다. 이러한 이유로, UHPE는 바람직하게 메틸 또는 에틸 곁사슬, 보다 바람직하게 메틸 곁사슬을 포함한다. 그러한 곁사슬의 양은 바람직하게 1000 탄소 원자당 기껏 해야 20, 보다 바람직하게 기껏 해야 10이다.
본 발명에 따른 로프에 적용된 HMPE 섬유는 산화 방지제, 열적 안정제, 착색제, 유동 촉진제(flow promoter) 등과 같은, 소량의 일반적으로 5질량% 이하, 바람직하게 3질량% 이하의 통상적인 부가물을 더 포함한다. UHPE는 단일의 중합체 그레이드(polymer grade)일 수 있지만, 또한 2개 이상의 다른, 예를 들어 IV 또는 몰 질량 분포, 및/또는 코모노머 또는 곁사슬의 타입 및 개수에 있어서 다른, 폴리에틸렌 그레이드의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 특정 실시예에 있어서, 로프의 강도를 더 증가시키기 위해, 바람직하게 100-120℃ 범위의 온도에서, 편조된 로프가 후-신장(post-stretched)되거나, 또는 HMPE 필라멘트를 포함하는 주 스트랜드가 후-신장된다. 그러한 후-신장 단계는 유럽 특허 제 0 398 843 B1 호 또는 미국 특허 제 5,901,632 호에 설명된다.
주로 주 스트랜드로 구성된 본 발명에 따른 로프는, 주 스트랜드가 로프에게 하중-지지 특성을 주는 주요 구성요소임을 의미한다. 따라서, 로프에 있어서의 주 스트랜드의 양은 n과 동일하다. 로프는, 당업자에게 알려진 바와 같이, 성능을 더 증대시키거나 몇몇 추가 특성을 주는 보조 구성요소를 더 포함할 수 있다. 예는 예를 들어 전기 전도성 또는 광 투과 특성을 갖는 몇몇 보조 로프 스트랜드 또는 로프사를 포함하고, 그 특성에 있어서의 변화는 예를 들어 발생된 과부하(overload) 상황에 대한 표시기로서 역할을 한다. 로프는 또한 임의의 통상적인 코팅 또는 사이징(sizing)을 더 포함할 수 있고, 그 코팅은 로프를 보호하거나 윤활제로서 작용하여 마손에 대한 저항을 증대시킨다. 그러한 목적에 적당한 코팅 재료는 일반적으로, 예를 들어 열가소성 중합체 또는 역청질 합성물(bituminous compound)의 수성 분산으로서 적용된다.
본 발명에 따른 로프의 다른 장점은, 주 스트랜드가 스트랜드의 두 세그먼트(segment) 사이에 단부-대-단부 접속부로서 스플라이스(splice)를 포함할 수 있다는 것이다. 그러한 로프는, 실제로 강도에 있어서의 감소 없이, 캐리어 상의 스트랜드의 길이를 초과하는 길이를 가질 수 있다. 로프는 하나 이상의 스트랜드에 임의의 공지된 편조 로프 스플라이스를 포함할 수 있다.
적어도 2.5N/tex의 인성을 갖는 고성능 폴리에틸렌 필라멘트로 만들어진 편조된 스트랜드로 주로 구성된, 적어도 20mm의 동등 직경을 갖는 5-스트랜드 1 오버 2(1 over 2), 1 언더 2(1 under 2) 편조된 로프 구성에 의해 아주 양호한 성능이 얻어진다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 로프와, 바람직하게 로프 치수에 적합한 치수의 그루브(groove)를 구비한 적어도 하나의 시브(sheave)를 포함하는 시스템에 관한 것이다. 원형 로프와 함께 사용하기 위한 본 시브는 일반적으로, 바람직하게 로프의 직경보다 적어도 10% 큰 직경의 원형 그루브를 갖는다. 로프 치수에 적합한 시브 그루브의 치수는, 과도한 마찰 및 압축을 통한 로프의 손상을 방지하기 위해, 본 발명에 따른 로프와 조합하여 사용하기 위한 시브가 그 로프의 단면 형태와 유사한 형태의, 그리고 장원형 로프의 폭보다 적어도 10% 큰 직경의 그루브를 갖는다는 것을 의미한다. 시브는 바람직하게 로프의 동등 직경의 적어도 약 8배인 직경을 갖는다. 시스템은 당업자에게 알려진 바와 같은 임의의 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 로프는 상술된 바와 같은 공지된 편조 기술로 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 로프를 제조하는 바람직한 방법은, 단일 모양 8개 트랙 내의 캐리어(carrier)를 이송하기 위한 n 노치(notch)(또는 슬롯)를 각각 갖는 2개의 역회전 혼기어/혼도그를 사용하여 n 캐리어로부터 n 주 스트랜드를 편조하는 단계를 포함하고, n은 3 이상의 홀수이다. 그러한 방법은 당업계에서 슈태치 편조(soutache braiding)로 언급된다. 바람직하게, 스트랜드의 수 n은, 알맞은 특성의 조합을 갖는 로프에 도달하기 위해, 3, 5, 7 또는 9이고, 보다 바람직하게 5 또는 7이다. 5-스트랜드 슈태치 편조의 경우에, 로프는 바람직하게 1 오버 2, 1 언더 2 편조 구성으로 제조된다.
다른 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 방법은 편평한 편조물 4 내지 16 주 스트랜드, 바람직하게 6 내지 12 스트랜드를 포함한다.
편조 방법에 대한 다른 바람직한 실시예에 있어서, 로프의 구성 및 조직과 주 스트랜드는 로프에 대한 상술된 그것과 유사하다.
본 발명에 따른 방법은, 스트랜드를 포함하는 캐리어가 비게 될 때, 하나의 주 스트랜드의 단부를 다음의 주 스트랜드의 단부에 스플라이싱(splicing)하는 단계를 더 포함한다. 이 방법에 의하면, 최종 로프가 낮은 파손 강도로 이어지는 취약 지점을 포함하지 않고, 로프의 길이가 임의의 원하는 길이까지 연장될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 또한 편조 단계 전에 주 스트랜드를 후-신장시키는 단계를, 또는 대안적으로 편조된 로프를 후-신장시키는 단계를 더 포함한다. 그러한 신장시키는 단계는 바람직하게 상승된 온도 그러나 스트랜드 내의 필라멘트의 용융점(가장 낮은 용융점) 아래의 온도에서 수행된다(열-신장). HMPE 필라멘트를 포함하는 로프에 대해, 바람직한 온도는 100 내지 120℃ 범위이다. 그러한 후-신장 단계는 유럽 특허 제 0 398 843 B1호 또는 미국 특허 제 5,901,632 호에 설명된다.
본 발명은 다음의 실험을 참조하여 설명될 것이다.
예 1
5-스트랜드 편조된 로프가, 극-고 몰질량 폴리에틸렌으로부터 제조되고, 약 3.4N/tex의 인성 및 약 120N/tex의 계수를 갖는 Dyneema® SK75 1760 dtex 다중-필라멘트사[네덜란드 소재의 디에스엠 다이니마 비브이(DSM Dyneema BV)사로부터 입수가능함]로부터 제조된다. 먼저 12-스트랜드 토크-균형 편조된 로프는 (3×7)×1760 dtex SK75사로 이루어진 한 쌍의 로프사로부터 제조된다. 약 11mm의 직경을 갖는 5개의 이들 편조된 스트랜드는 이어서 1 오버 2, 1 언더 2 구성으로, 로프의 폭의 약 6.4배의 피치 길이(편조 주기)를 갖는, (약 10톤 하중에서) 약 26.4mm의 폭 및 약 16.8mm 높이의 치수의 장원형 단면을 갖는 로프로 편조된다. 로프는 코팅 조성물 A로 코팅된다.
[2개의 아이 스플라이스(eye splice)를 갖는] 스플라이싱된 로프의 파손 강도가, (100kN의 사전-하중을 3번 인가한 후) 약 298kN이 되도록 결정된다. 로프 인성은 따라서 약 1.35N/tex이다(약 40%의 강도 효율).
로프의 순환 굽힘(굽힘 피로 수명)에 대한 저항이 미국 특허 공개 제 2004/0069132 A1 호에 설명된 것과 유사한 시험 장치 및 시험 견본으로 시험된다. 이 시험에 있어서, 양 단부에 아이 스플라이스를 갖는 로프 샘플이 장력 하에 시브 위로 주기적으로 이동되어, 로프의 일부가 매 사이클마다 2번씩 구부러진다. 인가된 장력은 6.14초의 순환 주기를 갖는 114kN이다. 시험은, 시브 상의 로프의 입구/출구 지점에서 로프 상으로 물이 분무된, 주위 조건하에서 수행된다. 시브에는 9.6mm 폭의 편평한 바닥을 갖는 그루브와, 8.4mm의 반경의 둥근 모서리가 제공된다. 시브의 유효 직경, 즉 중립축으로부터 시브 상의 20mm의 동등 직경을 갖는 로프에 대한 중립축까지의 거리는 400mm이다.
로프는 30,000 사이클 후에 파손되지 않고, 그 표면상에 약간의 손상만을 나타낸다.
비교 실험 A-E
다양한 편조된 로프가 Dyneema® SK75사로부터 제조되고, 모든 로프는 예 1의 로프와 유사한 역가(즉 약 222g/m)(및 동등 직경) 및 그러나 상이한 구성을 갖는다. 다른 변수는 로프에 도포된 코팅의 타입이다.
모든 로프는 동일한 순환 굽힘 시험을 받지만, 이 경우에 있어서는 시브가 (로프보다 약 10% 큰 치수, 유효 직경 400mm) 원형의 그루브와 함께 사용된다.
결과가 표 1에 정리되며, 표 1은 예 1의 로프가 시브 위에서의 순환 굽힘에 대해 우수한 저항을 보여줌을 명확하게 나타낸다.
Figure 112008002473424-pct00001

Claims (13)

  1. 본질적으로 편조된 주 스트랜드(primary strand)로 이루어진 벤드-오버-시브(bend-over-sheave) 적용을 위한 편조된 로프로서, 상기 스트랜드의 양은 n과 동일하고, 상기 스트랜드는 중합체 필라멘트로 제조되는, 상기 편조된 로프에 있어서,
    상기 로프는 1.2 내지 4.0 범위의 종횡비를 갖는 장원형 단면을 구비하는 것을 특징으로 하는
    편조된 로프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단면은 1.3 내지 3.0의 종횡비를 갖는
    편조된 로프.
  3. 제 1 항에 있어서,
    주 스트랜드의 개수 n은 3 내지 12인
    편조된 로프.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 로프는 n이 5 또는 7인 슈태치 편조물(soutache braid)인
    편조된 로프.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 로프는 적어도 20mm의 동등 직경을 갖는
    편조된 로프.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 로프는 적어도 30mm의 동등 직경을 갖는
    편조된 로프.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 로프는 고강도 필라멘트를 포함하는
    편조된 로프.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 주 스트랜드는 HMPE 필라멘트로 이루어지는
    편조된 로프.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 로프는 코팅을 더 포함하는
    편조된 로프.
  10. 본질적으로 1 오버 2, 1 언더 2 구조의 5스트랜드로 이루어진 벤드-오버-시브 적용을 위한 편조된 로프에 있어서,
    상기 로프는 적어도 20mm의 동등 직경을 갖고, 적어도 2.5N/tex의 인성을 갖는 고성능 폴리에틸렌 필라멘트로 만들어진 편조된 스트랜드로 본질적으로 이루어지는
    편조된 로프.
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 따른 로프와, 적어도 하나의 시브를 포함하는 시스템.
  13. 제 1 항에 따른 로프를 제조하는 방법에 있어서,
    단일 형상의 8개의 트랙 내의 캐리어(carrier)를 이송하기 위한 n 노치(notch)를 각각 갖는 2개의 역회전 혼기어/혼도그(horngear/horndog)를 사용하여 n 캐리어로부터 n 주 스트랜드를 편조하는 단계를 포함하고, n은 3 이상의 홀수인
    로프 제조 방법.
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