KR101864456B1

KR101864456B1 - 하이브리드 로프

Info

Publication number: KR101864456B1
Application number: KR1020127020451A
Authority: KR
Inventors: 파울루스 요하네스 히아신터스 마리에 스미츠; 크리스티안 헨리 페터 디르크스; 람베르투스 마리아 요제프 타보; 사비에르 아밀스
Original assignee: 디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이.; 브리든 인터내셔널 엘티디.
Priority date: 2010-01-07
Filing date: 2011-01-05
Publication date: 2018-06-04
Also published as: EP2521869B1; BR112012016880A2; US8752361B2; WO2011083126A1; EP2521869A1; AU2011204606B2; CA2785928C; BR112012016880B1; AU2011204606A1; ES2712776T3; PT2521869T; CA2785928A1; CN102782361B; PL2521869T3; MY183359A; CN102782361A; KR20120101584A; US20130145739A1

Abstract

본 발명은, 강철 와이어 스트랜드(5)를 포함하는 외층으로 둘러싸이고 합성사(5)를 함유하는 코어를 갖는 하이브리드 로프(1)에 관한 것이며, 상기 로프의 적어도 한 쪽 말단은 원추형 공간(3)을 갖는 소켓(2)에 의해 종결되고, 이때, 상기 소켓의 원추형 공간은 2°내지 8°의 원추각 α 및 5D 내지 20D의 길이를 갖고(이때, D는 상기 원추형 공간의 최소 직경이다), 상기 합성사를 함유하는 코어와 상기 강철 와이어는 상기 적어도 한 쪽 말단에서는 꼬임이 해제되고, 상기 소켓의 중공형 원추체 내에서 꼬임 해제된 와이어 및 코어 주위의 개방 공간(6)은 수지로 채워진다.

Description

하이브리드 로프{HYBRID ROPE}

본 발명은, 강철(steel) 와이어 스트랜드를 포함하는 외층으로 둘러싸이고 합성사를 함유하는 코어를 갖는 하이브리드 로프에 관한 것이다.

합성사를 함유하고, 예를 들면 나선으로 놓인 외부 강철 와이어 스트랜드를 포함하는 외층으로 둘러싸인 코어를 갖는 하이브리드 로프는 알려져 있다. 하이브리드 로프는 최상의 두 계(합성사와 강철 와이어 스트랜드)를 결합하는 것을 목표로 한다. 전적으로 합성 로프의 관점에서 본 하이브리드 로프의 장점은 이러한 로프가 기계적 파괴에 덜 민감하다는 것이다. 이러한 로프는 마모와 뾰족한 물체에 의한 공격에 보다 내성이다. 더욱이, 외층은, 예를 들면 UV 및 오존 공격 및 고온 방사선과 같은 외부 영향으로부터 코어의 합성사를 보호한다.

하이브리드 로프는 예를 들면 영국특허 제 1290900호, 미국특허 제 4,887,422호 및 국제특허출원공개 제 WO 2008/141623호에 기술되어 있다.

전적으로 강철 로프의 관점에서 본 하이브리드 로프의 장점은 로프의 경량과 예를 들면 인장 피로 및 굽힘 피로와 같은 성능의 개선이다.

하이브리드 로프, 예를 들면 크레인 케이블은 예를 들어 권양(hoisting) 작업, 심해 설치, 해양 및 연안 정박, 상업적 어업, 그물용 날실선(warp lines) 및 채굴 작업에 사용될 수 있다.

로프의 장력이 로프 말단을 통해, 예를 들면 크레인 블록의 후크, 로프의 고정점 또는 섀클(shackle)로 전달되기 때문에, 로프를 적절히 종결할 필요가 있다. 로프 종결의 한 가지 가능성은 스플라이싱된 아이(spliced eye)이다. 하지만 많은 용도에서 소켓(socket)이 선호된다. 그 이유는, 소켓이 적은 공간을 차지하고 소켓으로 모든 종류의 연결을 하기가 쉽기 때문이다. 또한, 스펠터(spelter) 소켓(수지 또는 용융 아연)은 로프에 조립될 때 100%의 효율을 낸다.

로프는 일반적으로, 로프에 형성된 플러그(plug)를 수용하기 위한 원추형 공간을 가진 소켓에 의해 종결된다. 로프의 말단 쪽으로 뾰족한 원추형 공간의 큰 직경을 갖는 소켓이 로프의 한 쪽 또는 양 쪽 끝에 배치되고, 하이브리드 로프의 사(yarn) 및 와이어는 로프의 말단에서 꼬임이 해제되고 퍼지며, 꼬임 해제된 사와 와이어를 포함하는 플러그는 원추형 공간 내에 형성된다. 플러그는 소켓으로부터 로프가 빠지는 것을 막는다.

플러그를 형성하는 많은 가능성이 존재한다. 완전한 강철 로프의 경우에는 보통, 상대적으로 짧고 넓은 각의 원추체를 갖는 소켓이 사용된다. 플러그는, 소켓 내에 수지나 저융금속을 부어 소켓의 원추형 공간 내에서 꼬임 해제된 와이어 주위의 개방 공간을 채움으로써 형성된다. 예를 들면 미국특허 제 3,507,949호는 저온 경화성 합성수지를 사용하여, 와이어의 스트랜드 또는 천연 또는 합성섬유 또는 이들의 조합을 포함하는 로프를 소켓팅(socketing) 하는 방법을 기술한다. 하지만 만약 강철 로프에 통상적인 소켓이 사용되고 통상적인 방법들이 하이브리드 로프에 사용된다면, 로프는 비교적 낮은 하중 하에서 벌써 끊어진다.

완전한 합성 로프의 경우 흔히, 종종 스파이크(spike) 또는 콘(cone)으로 지칭되는 원추형 쐐기(wedge)를 꼬임 해제된 사를 포함하는 원추형 공간의 중심에 밀어 넣음으로써 플러그가 형성된다. 이러한 소켓은 예를 들면 영국특허 제 2313853호에 기술되어 있다. 만약 장력이 로프에 가해지면 사(yarn)와 쐐기의 플러그는 소켓에서 더 당겨지기 때문에, 소켓은 매우 강한 말단 연결을 제공하고, 이런 식으로 사와 소켓 사이의 마찰을 증가시켜 점차적으로 로프의 장력을 증가시킨다. 하지만 이러한 소켓이 하이브리드 로프에 적용되는 경우, 이러한 소켓의 문제점은, 하이브리드 로프에 대한 소켓의 연결이 충분히 강하지 않아서, 특히 하중 하에서 사용되는 오랜 시간이 지난 후에 연결이 끊어질 수 있다는 것이다.

본 발명의 목적은 이러한 문제점이 없는 하이브리드 로프를 제공하는 것이다. 이 목적은, 강철 와이어 스트랜드를 포함하는 외층으로 둘러싸이고 합성사를 함유하는 코어를 갖는 하이브리드 로프에 의해 달성되며, 상기 로프의 적어도 한 쪽 말단은 원추형 공간을 갖는 소켓에 의해 종결되고, 상기 소켓의 원추형 공간은 2° 내지 8°의 원추각 α 및 5D 내지 20D의 길이 A를 갖고(이때, D는 상기 원추형 공간의 최소 직경이다), 상기 합성사를 함유하는 코어와 상기 강철 와이어는 상기 적어도 한 쪽 말단에서는 꼬임이 해제되고, 상기 소켓의 중공형 원추체 내의 꼬임 해제된 와이어 및 코어 주위의 개방 공간은 수지로 채워지는 것을 특징으로 한다.

하이브리드 로프의 실시에 관한 선행 기술에 따르면, 합성사는 절단되고 소켓에 들어가지 않는다. 강철 와이어만이 꼬임이 해제되고 수지에 의해 둘러싸인다. 따라서, 선행 기술에서는 강철 와이어만이 소켓 내부의 하중에 기여한다. 이와 구별되게, 본 발명에 따르면, 강철 와이어와 마찬가지로 합성사도 꼬임이 해제되고 수지로 둘러싸인다. 따라서 합성사와 강철 와이어 둘 다 소켓 내부에 하중을 가한다.

특수 소켓을 사용하기 때문에, 로프는 더 높은 하중 하에서 끊어진다. 이 때문에, 하이브리드 로프는 합성사와 강철 와이어의 높은 강도가 더 잘 이용될 때 얻어진다. 이러한 소켓은 심지어, 로프가 더이상 소켓에서 빠지지 않거나 소켓 출구에서 끊어지지 않을 정도로 강하다. 소켓과 하이브리드 로프의 어셈블리는 하이브리드 로프의 100% 파괴 하중에 도달할 정도로 잘 작동한다.

소켓이 쐐기를 함유하고 있는 것 자체를 제외하는 것은 아니지만, 바람직하게는 이러한 쐐기가 존재하지 않는다. 이는, 소켓을 하이브리드 로프에 적용하는 공정을 단순화하고, 놀랍게도 심지어 쐐기 없이도, 본 발명에 따른 하이브리드 로프의 매우 높은 수준의 강도가 얻어진다.

합성사를 함유하는 코어는 바람직하게 합성사로 만들어진 로프이다. 코어는 합성 로프로 알려진 어떠한 구조도 가질 수 있다. 코어는 플레이트(plaited), 브레이드(braided), 레이드(laid), 트위스트(twisted) 또는 평행 구조, 또는 이들의 조합을 가질 수 있다. 바람직하게 코어는 레이드 또는 브레이드 구조, 또는 이들의 조합을 가진다.

이러한 로프의 구조에서, 로프는 스트랜드로 구성된다. 스트랜드는, 합성섬유를 함유하는 로프사로 구성된다. 섬유로부터 사를, 사로부터 스트랜드를, 및 스트랜드로부터 로프를 형성하는 방법은 당해 분야에 알려져있다. 스트랜드 자체도 플레이트, 브레이드, 레이드, 트위스트 또는 평행 구조, 또는 이들의 조합을 가질 수 있다.

로프의 구조에 관한 추가적인 설명에 대해서는, 예를 들면 문헌["Handbook of fibre rope technology", McKenna, Hearle and O'Hear, 2004, ISBN 0-8493-2588-9]을 참조한다.

브레이드 로프 구조의 예가 미국특허 제 5901632호로부터 알려져있다. 이 특허에는, 바람직하게는 고-강도 중합체성 필라멘트를 함유한 로프사로부터 브레이드된 1차 스트랜드를 포함하는 큰 직경의 브레이드 로프가 기술되어 있다. 명시된 가장 바람직한 실시양태에서, 로프는 12-스트랜드의 투-오버(two-over)/투-언더(two-under) 원형 브레이드이며, 이때 각각의 스트랜드는, 고탄성 폴리에틸렌(HMPE) 필라멘트(12x12 구조)로 만들어진 12-스트랜드 브레이드이다.

브레이드 로프의 추가적인 실시예는 또한 12x1 구조로 일컬어지는 12 스트랜드의 중공형 브레이드 로프이다. 또한 이 구조에 대해서는, 상기-언급된 편람(handbook)을 참조한다.

코어 로프는 또한, 강철 와이어 스트랜드를 함유하는 외층과 로프 사이에 커버를 가질 수 있다. 커버는 합성사로 만든 커버, 압출된 커버 또는 코팅에서 선택될 수 있다. 바람직한 커버는 동시계류중인 유럽특허출원 제 10165263.4호에 기술되어 있다.

본 발명의 하이브리드 로프를 위한 합성사를 함유하는 코어는, 하이브리드 로프의 궁극적인 용도에 따른 임의의 공지된 두께를 가질 수 있다. 통상 코어는 2mm 내지 300mm의 직경을 가질 것이다. 바람직하게 코어는 5mm 내지 200mm의 직경을 가진다.

"꼬임 해제"가 언급될 때, 이는 구성 부분이 느슨해지도록 합성사를 함유하는 코어가 열리는 것을 의미한다. 따라서 꼬임 해제는 또한 코어를 느슨하게 하는 것, 또는 코어의 꼬임을 푸는 것(unbraiding, unwinding)을 포함한다. 만약 코어가 로프라면, 이는 느슨한 스트랜드를 얻기 위해 로프를 개방하는 것을 의미할 뿐만 아니라 느슨한 사(yarn), 또는 심지어 느슨한 섬유 또는 필라멘트를 얻기 위해 스트랜드도 개방하는 것을 의미한다.

합성사의 코어 및 외부 강철 와이어는 바람직하게 소켓의 전체 길이 A에 걸쳐 꼬임 해제된다. 몇몇 경우, 합성사의 코어 및 외부 강철 와이어가 약간 더 긴 길이, 바람직하게 길이 A+D 에 걸쳐 꼬임 해제될 수 있다.

일반적으로, 스트랜드가 평행 배열 상태로 소켓으로 들어가는 길이에 걸쳐 먼저 강철 와이어 스트랜드의 꼬임이 해제된다. 이는 소켓 입구의 강도를 최적화 한다.

그 다음에, 통상 다음 단계에서, 합성사를 함유한 코어의 꼬임이 해제된다. 꼬임 해제의 정도는 통상 코어의 두께에 의존한다. 따라서, 예를 들면, 50mm 내지 200mm의 직경을 갖는 상대적으로 두꺼운 코어에서, 느슨한 스트랜드를 얻기 위해 코어의 꼬임이 해제된다. 예를 들면 50mm보다 작은, 특히 20mm보다 작은 직경을 갖는 얇은 코어에서, 느슨한 사, 또는 심지어 섬유를 얻기 위해 코어의 꼬임이 해제될 수 있다.

몇몇 경우, 압출된 커버는 합성 스트랜드를 함유하는 코어 상에 존재할 수 있다. 이 경우에, 압출된 커버는 합성섬유 및 강철 와이어의 꼬임이 해제되기 전에 바람직하게 제거된다.

본 발명에 따른 하이브리드 로프의 코어에 사용될 수 있는 합성사는 완전한 합성 로프에 사용되는 것으로 알려진 모든 사를 포함한다. 이러한 사는 폴리프로필렌, 나일론, 폴리에스테르 섬유로 이루어진 사를 포함할 수 있다. 바람직하게는 고탄성 섬유사, 예를 들면 액정 중합체(LCP) 섬유, 아라미드, 고분자량 폴리에틸렌(HMwPE), 초고분자량 폴리에틸렌(UHMwPE), PBO(폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸)사 및 이들의 혼합물이 사용된다. 고탄성 섬유는 바람직하게 적어도 2 MPa의 인장 탄성률을 갖는다. 바람직하게 코어는 고탄성 섬유사 코어의 총 중량을 기준으로 적어도 60 중량%, 더 바람직하게는 적어도 70 중량%, 가장 바람직하게는 적어도 80 중량%를 포함한다.

본원에서 섬유는, 폭과 두께의 횡단 치수보다 훨씬 큰 길이 치수를 갖는 신장체(elongate body)로 이해된다. 따라서, 섬유란 용어는 필라멘트, 리본, 스트립, 밴드, 테이프, 및 규칙적인 또는 불규칙적인 단면을 갖는 이와 유사한 것들을 포함한다. 섬유는 연속적인 길이를 갖거나(당해 분야에 필라멘트로 알려짐), 불연속적인 길이를 가질 수 있다(당해 분야에 스테이플 섬유로 알려짐). 스테이플 섬유는 흔히 필라멘트를 절단하거나 연신-파단(stretch-breaking)하여 얻는다. 본 발명의 목적을 위한 사(yarn)는 많은 섬유를 함유하는 신장체이다.

고분자량 또는 초고분자량 폴리올레핀의 겔 방사된 섬유의 사, 바람직하게는 HMwPE 또는 UHMwPE사가 로프의 코어에 사용될 때 가장 좋은 결과가 얻어진다.

코어는 총 중량을 기준으로 적어도 60 중량%의 HMPE사를 함유하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게 코어는 적어도 70 중량%, 심지어 적어도 80 중량%의 HMPE사를 함유한다. 코어의 나머지 중량은, 상기에 열거된 다른 중합체들로부터 제조된 사(yarn)로 구성될 수 있다.

겔 방사 공정은 예를 들면 영국특허 제 2042414호, 영국특허 제 2051667호, 유럽특허 제 0205960호 및 국제특허출원공개 제 WO 01/73173 A1호에 서술되어 있다. 이 공정은 근본적으로 높은 고유 점도를 갖는 폴리올레핀 용액의 제조와, 용해 온도보다 높은 온도에서 용액을 필라멘트로 방사(spinning)하고, 겔화가 일어나도록 겔화(gelling) 온도 아래로 필라멘트를 냉각시키고, 용매의 제거 이전, 그 동안, 또는 그 이후에 필라멘트를 연신하는 것을 포함한다.

본원에서 필라멘트 단면의 모양은 방사 간극의 모양 선택을 통해 선택될 수 있다.

바람직하게, 135℃의 데칼린 중에서 결정시 적어도 5 dl/g의 고유 점도, 및 적어도 50 데니어의 사 타이터(yarn titre)를 갖는 HMwPE가 사용되며, 이때 사(yarn)는 적어도 25, 더 바람직하게 적어도 30, 더욱 더 바람직하게 적어도 32, 더욱 더 바람직하게 적어도 34 cN/dtex의 인장 강도와 적어도 1000 cN/dtex의 인장 탄성률을 갖는다.

고유 점도는 135℃에서, 용해 시간이 16시간이고 산화방지제가 2 g/(용액 l) 양의 DPBC인 경우, PTC-179(헤르큘레스 인코포레이티드(Hercules Inc.), 1982년 4월 29일 개정안)에 따라 결정되며, 상기 점도는 상이한 농도에서 측정되어, 영점(zero) 농도로 외삽된다.

로프의 외층은, 강철 로프의 생산에 쓰일 수 있다고 알려진 어떠한 강철 와이어도 함유할 수 있다. 바람직하게, 강철 와이어는 플레인(plain) 고-탄소 강철 와이어이다. 고-탄소 강철은 하기에 따른 구성을 가질 수 있다: 0.30% 내지 1.15%, 바람직하게 0.40% 내지 0.90%의 탄소 함유량, 0.10% 내지 1.10%의 망간 함유량, 0.10% 내지 0.90%의 실리콘 함유량, 0.15%, 바람직하게 0.10% 또는 심지어 이보다 낮은 퍼센트로 제한되는 황 및 인 함유량. (0.20% 내지 0.40% 이하의) 크롬, (0.20% 이하의) 구리 및 (0.30% 이하의) 바나듐과 같은 추가적인 마이크로-합금(micro-alloying) 원소가 첨가될 수 있다. 모든 %는 중량%이다.

개개의 강철 와이어는 내부식성 코팅, 예를 들면 아연 코팅 또는 아연 알루미늄 코팅, 또는 아연 알루미늄 마그네슘 코팅으로 코팅되거나 코팅되지 않을 수 있다.

개개의 강철 와이어는 여러 스트랜드로 꼬여진다. 최종 용도에 따라, 개개의 강철 와이어의 직경은 0.30mm 내지 7.0mm로 변할 수 있다.

바람직하게 로프의 외층은, 코어 주위에 나선형으로 놓인 한 층의 강철 와이어 스트랜드를 함유하나, 두 층의 강철 스트랜드가 제외되지는 않는다.

로프의 외층은, 코어 주위에 나선형으로 놓인 하나보다 많은 층의 스트랜드를 함유할 수 있다. 바람직하게 이러한 층들은 인접한 층 또는 층들과 반대 방향으로 꼬인다.

본 발명은 특히 모든 직경의 하이브리드 로프에 적합하다. 권양 작업에 있어서 바람직하게 10 내지 60mm 직경의 로프가 사용된다. 심해 설치 및 해양 및 연안 정박에 있어서는 직경이 바람직하게 40 내지 200 mm이다.

소켓이 원추형 공간을 갖고 있는 한, 예를 들면 로프의 용도에 따라 소켓에 대해서 많은 구조가 가능하다. 소켓은 하이브리드 로프로부터 하중을 전달하기 위한 모든 종류의 파트를 포함할 수 있다. 소켓은 예를 들면 열리거나 닫힌 소켓일 수 있다. 일반적으로, 이러한 소켓은 강철로 만들어진다. 소켓의 원추형 공간은 원뿔대 모양을 가진다. 이러한 소켓을 얻는 방법은 당업자에게 알려져 있다.

원추형 공간의 원추각 α는, 원추형 공간으로 형성된 원추의 축과, 그 축을 통한 평면과 원추형 공간을 에워싸는 벽 사이의 교선 사이의 각이다. 그러므로 간극(aperture)은 2α이다.

바람직하게 길이 A는 5.5D 초과이고, 더 바람직하게는 6D 초과이고, 더 바람직하게는 6.5D 초과이고, 더 바람직하게는 7D 초과이다. 바람직하게 길이 A는 20D 미만이고, 더 바람직하게는 18D 미만이고, 더 바람직하게는 16D 미만이고, 더 바람직하게는 14D 미만이고, 더 바람직하게는 12D 미만이고, 더 바람직하게는 10D 미만이다.

바람직하게 α는 6°보다 작고, 더 바람직하게는 5°보다 작다. 바람직하게 α는 2°보다 크다.

D는 일반적으로 로프의 직경의 1.05 내지 2배, 바람직하게는 1.05 내지 1.25배이다.

중공형 원추체 내에서 섬유와 와이어 사이의 개방 공간을 채우고 플러그를 형성하는데에 사용되는 수지는 당해 분야에 잘 알려져 있고, 종종 포팅(potting) 수지로 명시된다. 포팅 수지는 불포화된 폴리에스테르, 폴리우레탄 및 에폭시 수지를 기초로 한다. 수지를 선택할 때 바람직하게는, 수지의 경화 온도가 충분히 낮아서 합성사의 성능을 잃지 않게 주의를 기울여야 한다.

수지를 선택할 때 바람직하게는, 수지의 경화 온도가 충분히 낮아서 고-탄성 합성사에서 저-탄성 합성사로의 변형이 일어나지 않게 주의를 기울여야 한다.

본 발명의 추가적인 목적은, 강철 와이어 스트랜드를 포함하는 외층으로 둘러싸이고 합성사를 함유하는 코어를 갖는 하이브리드 로프를 말단 처리하는 방법이며, 상기 방법은

2°내지 8°의 원추각 α 및 5D 내지 20D의 길이 A를 갖는 원추형 공간(이때, D는 원추형 공간의 최소 직경이다)을 가진 소켓을 로프의 적어도 한 쪽 말단에 위치시키는 단계,

적어도 한 쪽 말단에서, 상기 합성사를 함유하는 코어와 상기 강철 와이어의 꼬임을 해제하는 단계,

상기 소켓의 중공형 원추체 내의 꼬임 해제된 와이어 및 섬유 주위의 개방 공간을 수지로 채우는 단계

를 포함한다.

합성사를 함유하는 코어 및 강철 와이어가 꼬임 해제된 후, 얻어진 사(yarn)와 와이어는 바람직하게 소켓 형태 내로 펼쳐진다.

수지로 개방 공간을 채우는 단계 다음에 수지를 경화하는 단계가 올 수 있다.

본 발명은 도 1 내지 3에 의해 추가로 설명된다.
도 1에서는, 본 발명에 따른 하이브리드 로프 및 소켓의 측면도가 도시된다.
도 2에서는, 본 발명의 소켓의 단면이 원추형 공간을 갖고 있음이 도시된다.
도 3에서는, 도 1과 동일한 하이브리드 로프가 도시되지만, 길이방향 단면이 도시된다.
도 1에서는 본 발명에 따른 소켓의 측면도가 도시된다. 로프(1)는 소켓(2)에 연결된다. 원추형 공간(3)은 명시된 A의 길이를 갖는다.
도 2에서는, 원추형 공간(3)을 갖는 소켓(2)의 단면이 그 공간의 축(B)을 통과하는 평면으로 제시된다(도 1에도 도시됨). 원추형 공간의 끝이 절단된 것은 명백하다. 원추형 공간의 각 α와 그 공간의 길이 A가 도 2에 도시되어 있다. D는 원추형 공간의 최소 직경이다. 원추형 공간은 소켓 벽(4)에 의해 결정된다.
도 3에서는 도 1의 로프가 도시되지만, 길이방향 단면이 도시된다. 로프(1)는, 로프의 꼬임 해제된 코어와 강철 와이어(5)를 함유하는 원추형 공간(3) 내에서 소켓(2)에 연결된다. 섬유와 와이어로 둘러싸인 개방 공간(6)은 포팅 수지로 채워진다.

실시예

하기의 하이브리드 로프가 표준 장비를 이용하여 생산되었다.

실시예 1 : 하이브리드 로프 (본 발명)

먼저 합성사의 12 스트랜드 브레이드 코어를 제조하였으며, 각각의 스트랜드는 14x1760 dTex 다이니마(Dyneema, 등록상표) 1760 dTex SK78사로 구성되었다. 코어의 직경은 8 mm였다.

이후, 먼저 각각 19개의 브라이트(bright)(즉, 코팅되지 않은 강철 와이어)의 스트랜드 8개를 꼬고, 압축하고, 그 후에 상기 브레이드 코어(이는, 이후 하이브리드 로프의 코어를 형성함) 주위로 상기 압축된 스트랜드 8개를 놓음으로써, 하이브리드 로프를 얻었다. 강철 와이어의 인장 강도는 1960MPa이었다. 하이브리드 로프의 최종 직경은 13 mm였다.

실시예 2 : 강철/ 사이잘 ( sisal ) 로프 ( 비교예 )

코어가 4개의 사이잘 스트랜드로 제조된 로프임을 제외하고는, 로프를 실시예 1과 동일하게 제조하였다. 코어의 직경은 8 mm였다. 강/사이잘 로프의 최종 직경은 13 mm였다.

실시예 3 : 강철/강철 로프 ( 비교예 )

코어가 강철 와이어로 제조되고 직경 6.7mm 인 7x7 구조를 갖는다는 것을 제외하고는, 로프를 실시예 1과 동일하게 제조하였다.

하기 소켓을 제공하였다:

소켓 A

소켓 A는 완전한 강철 와이어 로프에 보통 사용된다. 소켓의 원추형 공간은 아래의 크기를 갖는다:

A = 4.4D (D는 로프의 직경이다)

α = 6.3°

소켓 B

소켓 B는 특히 실험을 목적으로 생산되었다. 소켓의 원추형 공간은 아래의 크기를 갖는다:

A = 8.8D

α = 2°30'

로프에 소켓을 연결하는 방법

로프의 양 말단은 소켓 A 또는 소켓 B로 종결되었다. 이를 위해 로프의 말단을 소켓의 작은 직경의 개구부로 넣었다. 그 다음에, 로프와 로프의 스트랜드를 세척하고, 길이 A+D에 걸쳐 꼬임을 해제하였다. 그 후에, 로프의 와이어와 사(yarn)를 소켓의 중공형 원추형 공간의 형태 내로 펼쳤다. 그 후에, 꼬임 해제되고 펼쳐진 로프의 말단을 원추형 공간 내로 밀었다. 꼬임 해제되고 펼쳐진 로프의 말단을 함유한 소켓을, 위쪽 방향으로 뾰족한 소켓의 원추형 공간의 넓은 개구부와 수직 상태로 배치하였다.

그 후, 필리스트란(Phillistran)에서 공급된 불포화된 폴리에스테르 2 성분 수지 소켓 패스트 블루(Socket Fast Blue, 상표명)를 혼합하고, 풀리고 펼쳐진 로프의 말단의 사(yarn)와 와이어 사이의 개방 공간을 채우기 위해 소켓 내로 부었다. 수지를 24시간 동안 경화시켰다.

로프의 길이는 4 m였다.

로프의 시험

ISO 2307에 따라 로프를 시험하였다. 일반적인 로프 파괴 시험 장비에 소켓으로 로프를 부착하였다. 로프는 예상되던 파괴 강도의 약 50%(7톤)로 5회 예비-인장시켰다.

그 후에, 로프를 끊어질 때까지 인장시켰다. 로프의 파괴 강도를 하기 표 1에 제시한다. 기준으로서 동일한 로프들을 가지고 동일한 과정을 거치되, 소켓 없이 로프를 클램핑(clamping)함으로써 시험 장비에 부착하여 시험하였다. 또한 이 방법으로 측정된 강도를 하기 표 1에 제시한다("클램핑된 파괴 강도" 열 참조).

실시예	소켓	소켓의 파괴 강도 (미터톤)	클램핑된 파괴 강도 (미터톤)
1(강철/합성사)	A(비교예)	10.8	14.8
1(강철/합성사)	B(본 발명)	14.8	14.8
2(강철/사이잘)	A	9.4	11.5
2(강철/사이잘)	B	8.9	11.5
3(강철/강철)	A	13.1	13.6
3(강철/강철)	B	12.7	13.6

상기 표 1의 결과로부터 본 발명에 따른 하이브리드 로프(실시예 1B)가 말단에서 개선된 효율을 보인다는 것이 명백하다. 소켓과 하이브리드 로프 어셈블리의 파괴 하중은 클램프에서 측정된 하이브리드 로프 파괴 하중의 100%에 달하였다. 이와는 반대로, 완전한 금속 로프용으로 알려진 소켓(본 발명에 따르지 않는, 실시예 1A)을 갖는, 소켓과 로프의 어셈블리는, 시험장비에 클램핑하여 측정된 동일한 로프의 파괴 하중보다 낮은 파괴 하중을 보였다.

더욱이, 다른 종류의 로프(즉, 사이잘 코어를 가진 강철, 또는 강철 코어를 가진 강철)를 위한 소켓으로 바꾸는 것은 로프의 파괴 강도 차이를 그다지 야기하지 않았다.

Claims

강철(steel) 와이어 스트랜드를 포함하는 외층으로 둘러싸이고 합성사(synthetic yarn)를 함유하는 코어를 갖는 하이브리드 로프에 있어서,
상기 로프의 적어도 한 쪽 말단은 원추형 공간을 갖는 소켓에 의해 종결되고,
이때, 상기 소켓의 원추형 공간은 2°내지 8°의 원추각 α 및 5D 내지 20D의 길이 A를 갖고(이때, D는 상기 원추형 공간의 최소 직경이다),
상기 합성사를 함유하는 코어와 상기 강철 와이어는 상기 적어도 한 쪽 말단에서는 꼬임이 해제되고(untwisted),
상기 소켓의 중공형 원추체 내의 꼬임 해제된 와이어 및 코어 주위의 개방 공간은 수지로 채워진 것을 특징으로 하는, 하이브리드 로프.
제 1 항에 있어서,
상기 합성사가, 액정 중합체(LCP), 아라미드, 고분자량 폴리에틸렌(HMwPE), 초고분자량 폴리에틸렌(UHMwPE) 또는 PBO(폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸))의 섬유로 제조된 사인, 하이브리드 로프.
제 1 항에 있어서,
상기 합성사가, 겔 방사된 고-분자량 폴리에틸렌 사인, 하이브리드 로프.
제 1 항에 있어서,
상기 합성사를 함유하는 코어 및 상기 강철 와이어가 길이 A 또는 길이 A+D 에 걸쳐 꼬임이 해제된, 하이브리드 로프.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
α가 2°내지 6°인, 하이브리드 로프.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
α가 2°내지 5°인, 하이브리드 로프.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
A가 18D보다 작은, 하이브리드 로프.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
A가 16D보다 작은, 하이브리드 로프.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
A가 14D보다 작은, 하이브리드 로프.
강철 와이어 스트랜드를 포함하는 외층으로 둘러싸이고 합성사를 함유하는 코어를 갖는 하이브리드 로프를 말단 처리하는 방법에 있어서,
로프의 적어도 한 쪽 말단에, 2°내지 8°의 원추각 α 및 5D 내지 20D의 길이 A를 갖는 원추형 공간(이때, D는 상기 원추형 공간의 최소 직경이다)을 갖는 소켓을 위치시키는 단계;
상기 적어도 한 쪽 말단에서, 상기 합성사를 함유하는 코어와 상기 강철 와이어의 꼬임을 해제하는 단계;
상기 소켓의 중공형 원추체 내의 꼬임 해제된 와이어 및 섬유 주위의 개방 공간을 수지로 채우는 단계
를 포함하는, 방법.