KR200482233Y1 - 내구성 및 인장강도가 우수한 구조용 로프 - Google Patents

Abstract

본 고안은 내구성 및 인장강도가 우수한 구조용 로프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인명구조 작업 등에 적용되며, 심재, 상기 심재의 외표면에 형성되며, 아라미드 필라멘트의 집합체인 스트렌드를 직조하여 이루어진 외피재로 이루어진다.
상기의 형태로 제조되는 구조용 로프는 아라미드 필라멘트로 이루어진 스트렌드를 직조하여 이루어진 외피재가 적용되어 우수한 인장강도를 나타내며, 표면에 코팅제가 도포되어 우수한 내구성을 나타낸다.

Description

내구성 및 인장강도가 우수한 구조용 로프 {SAFETY ROPE HAVING EXCELLENT DURABILITY AND TENSILE STRENGTH}

본 고안은 내구성 및 인장강도가 우수한 구조용 로프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아라미드 필라멘트로 이루어진 스트렌드를 직조하여 이루어진 외피재가 형성되기 때문에 우수한 인장강도를 나타내며, 표면에 코팅제가 도포되어 우수한 내구성을 나타내는 내구성 및 인장강도가 우수한 구조로 로프에 관한 것이다.

전형적인 로프 구조물의 기본적인 구성요소는 섬유인데, 섬유는 전형적으로 얀(yarn)으로 불리는 로프 하부구성 성분으로 결합되며, 얀은 더욱 결합되어서 번들(bundle) 또는 연선(strand)과 같은 로프 하부구성성분을 형성할 수 있다. 그 후 로프 하부구성성분은 브레이딩(braiding), 트위스팅(twisting), 및 위빙(weaving)과 같은 기술을 이용하여 결합되어서 로프 구조물을 형성한다.

서로 다른 유형의 섬유는 전형적으로 인장 강도(tensile strength), 밀도, 유연성, 및 마찰 저항성과 같은 서로 다른 특성을 나타낸다. 또한 다양한 이유로 인하여, 서로 다른 유형의 섬유 가격이 상당히 다양할 수 있다.

한편, 인명구조 등에 사용되는 로프는 피난 장비의 하나로써 고층 건물의 완강기에 설치되어 사용되거나, 해난 구조시 구명튜브에 연결되어 사용되는 등 인명을 구조하는 데 유용하게 사용되고 있는 장비의 하나다.

상기의 인명구조 로프는 가공성과 유연성이 떨어지는 철강로프 보다는 합성수지로 이루어진 로프가 주로 사용되는데, 인장강도가 매우 중요한 물성으로 여겨지며, 인장강도 외에도 장기간 물성이 저하되지 않는 특성이 부여되어야 한다.

종래에 사용되던 인명구조 등에 사용되는 합성수지 로프는 와이어 로프의 단점으로 지적된 낮은 유연성, 낮은 가공성 및 높은 중량을 해소하였으나, 인장강도와 내열성이 낮아 안전사고의 위험성을 내포하는 문제점이 있었다.

또한, 자외선 등에 노출되면 물성이 저하되어 장시간 사용할 수 없는 문제점이 있었다.

한국특허등록 제10-1495343호(2015.02.13.) 한국특허등록 제10-1088834호(2011.11.25.)

본 고안의 목적은 아라미드 필라멘트로 이루어진 스트렌드를 직조하여 제조되는 외피재가 형성되기 때문에 우수한 인장강도를 나타내며, 표면에 코팅제가 도포되어 우수한 내구성을 나타내는 내구성 및 인장강도가 우수한 구조로 로프를 제공하는 것이다.

본 고안의 목적은 심재, 상기 심재의 외표면에 형성되며, 아라미드 필라멘트의 집합체인 스트렌드를 직조하여 이루어진 외피재로 이루어지는 특징으로 하는 내구성 및 인장강도가 우수한 구조용 로프를 제공함에 의해 달성된다.

본 고안의 바람직한 특징에 따르면, 상기 아라미드 필라멘트는 500℃에서의 중량 감소율이 10% 이하이고 20g/d이상의 인장 강도를 갖는 것으로 한다.

본 고안의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 아라미드 필라멘트의 표면에는 코팅제가 0.05 내지 0.5 밀리미터의 두께로 도포되는 것으로 한다.

본 고안의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 코팅제는 하이드로탈사이트, 하이드로마그네사이트, 하이드로칼루마이트, 힌더드 하이드록시벤조에이트 화합물 및 폴리우레탄 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.

본 고안의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 폴리우레탄 혼합물은 폴리우레탄 100 중량부, 산화방지제 1 내지 3 중량부 및 환원방지제 1 내지 3 중량부로 이루어지는 것으로 한다.

본 고안에 따른 내구성 및 인장강도가 우수한 구조로 로프는 아라미드 필라멘트로 이루어진 스트렌드를 직조하여 제조된 외피재가 형성되기 때문에 우수한 인장강도를 나타내며, 표면에 코팅제가 도포되어 우수한 내구성을 나타낸다.

도 1은 본 고안에 따른 내구성 및 인장강도가 우수한 구조용 로프를 촬영하여 나타낸 사진이다.

이하에는, 본 고안의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 고안을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 고안의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

본 고안에 따른 내구성 및 인장강도가 우수한 구조용 로프(1)는 심재(10), 상기 심재(10)의 외표면에 형성되며, 아라미드 필라멘트의 집합체인 스트렌드를 직조하여 이루어지는 외피재(20)로 이루어진다.

상기 심재(10)는 로프(1)에 가해지는 하중을 견디기 위한 것으로, 가는 소재들이 비교적 좁고 촘촘한 간격을 두고 "×"자 모양으로 직조되어 있는데, 상기 심재(10)의 재료는 특별히 한정되지 않고, 인장강도와 유연성이 우수한 합성섬유 소재라면 어떠한 것이든 사용가능하나, 아라미드(aramid) 계열의 캐블라(kervlar), 트와론(twaron), 스타본드(starbond), 폴리에틸렌(poly-ethylene)계열의 다이니마(dyneema), 스펙트라(spectra), 폴리에스테르(polyester), 나일론6, 나일론66, 폴리프로필렌(polypropylene)과 같은 고강력사를 소재로 사용할 수 있다. 또한, 탄소섬유나 유리섬유 등을 산업분야의 특성을 고려하여 고도의 인장력, 신장률, 내열성, 내화학성, 자외선, 습도 등의 외부 조건에 맞게 적용할 수 있다.

또한, 상기 심재(10)는 2겹이 되게 폭방향으로 접혀져 구성될 수도 있는데, 심재(10)를 접어서 2겹으로 구성하게 되면, 심재(10)가 견딜 수 있는 하중을 높일 수 있을 뿐만 아니라 심재(10)가 흐물거리지 않아 로프(1)의 기계적 물성 및 외관 품질을 개선할 수 잇다.

상기 외피재(20)는 상기 심재(10)의 외표면(20)에 형성되며, 아라미드 필라멘트의 집합체인 스트렌드를 직조하여 이루어지는데, 심재(10)를 보호하면서 로프(1)에 가해지는 하중으로부터 로프(1)가 견딜수 있는 인장강도를 향상시키는 역할을 한다.

상기 아라미드 필라멘트는 500℃에서의 중량 감소율이 10% 이하이고 20g/d이상의 인장 강도를 나타내는데, 500℃까지 온도를 받아도 10% 이하로 중량이 감소하기 때문에 고온에서도 충분한 강도를 유지할 수 있다.

상기와 같이 우수한 내열성을 갖는 상기 아라미드 필라멘트는 고온의 환경에 장시간 노출되거나 마찰에 의해 고온의 마찰열이 발생해도 인장강도를 유지할 수 있게 된다.

상기 열중량 분석은 40℃로 설정된 진공 오븐에서 충분히 건조된 시료를 사용하고 질소 분위기, 10℃/분의 승온속도 및 30 내지 800℃까지의 온도 범위에서 수행된다.

또한, 상기 아라미드 필라멘트는 20g/d 이상의 인장 강도를 갖는다. 즉, 아라미드 필라멘트는 규칙적인 전 방향족 분자 구조를 가짐에 따라 높은 인장 강도를 갖는데, 상기 아라미드 섬유는 다음과 같은 방법에 의해 제조될 수 있다.

먼저, 아미드계 또는 우레아계 등의 유기용매에 할로겐화 알칼리 금속염 또는 할로겐화 알칼리 토금속염 등의 무기염을 첨가하여 중합용매를 제조한다. 이어서, 상기 중합용매에 고순도를 갖는 파라페닐렌디아민을 용해시켜 혼합용액을 제조하고, 상기 혼합용액을 교반하면서 상기 혼합용액에 방향족 디엑시드 할라이드(aromatic diacid chloride)와 같은 방향족 디엑시드 화합물을 첨가하여 중합공정을 수행한다. 상기 중합공정이 완료되면, 산을 제거하기 위한 중화공정 및 중합용매와 물을 추출하는 공정을 수행한 후 건조 공정을 거쳐 아라미드 중합체가 완성된다.

이어서, 상기 아라미드 중합체를 농황산 용매에 용해시켜 방사 도프(spinning dope)를 제조한다. 방사도프를 방사구금(spinneret)을 이용하여 방사(spinning)한 후 에어 갭(air gap)을 거쳐 응고조(coagulation bath) 내에서 응고시킴으로써 필라멘트를 형성한다. 상기 필라멘트를 수세 및 건조하는 공정을 거쳐 아라미드 섬유로 제조된다.

상기와 같이 제조된 아라미드 섬유는 강철보다 비중이 낮고 강도는 더 높으며 제조가 용이한 특성이 있을 뿐만 아니라, 수지와의 친화력이 높아 다양한 수지를 코팅할 수 있기 때문에 다양한 기능을 용이하게 부여할 수 있게 된다.

또한, 상기 아라미드 필라멘트의 표면에는 코팅제가 0.05 내지 0.5 밀리미터의 두께로 도포되며, 상기 코팅제는 외피재(20)의 내구성을 향상시키는 역할을 하는데, 상기 코팅제의 도포 두께가 0.05 밀리미터 미만이면 외피재(20)의 내구성 향상효과가 미미하며, 상기 코팅제의 도포 두께가 0.5 밀리미터를 초과하게 되면 외피재(20)의 내구성은 크게 향상되지 않으면서 제조비용을 증가시키고 외피재(20)의 기계적 물성을 저하시킬 수 있다.

이때, 상기 코팅제는 하이드로탈사이트, 하이드로마그네사이트, 하이드로칼루마이트, 힌더드 하이드록시벤조에이트 화합물 및 폴리우레탄 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는데, 상기 폴리우레탄 혼합물은 폴리우레탄 100 중량부, 산화방지제 1 내지 3 중량부 및 환원방지제 1 내지 3 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.

따라서, 본 고안에 따른 내구성 및 인장강도가 우수한 구조로 로프는 아라미드 필라멘트로 이루어진 스트렌드를 직조하여 제조되는 외피재(20)가 형성되기 때문에 우수한 인장강도를 나타내며, 표면에 코팅제가 도포되어 우수한 내구성을 나타낸다.

1 ; 로프
10 ; 심재
20 ; 외피재

Claims (5)

1. 심재;
   상기 심재의 외표면에 형성되며, 아라미드 필라멘트의 집합체인 스트렌드를 직조하여 이루어진 외피재;로 이루어지며,
   상기 심재는 아라미드 계열의 캐블라, 트와론, 스타본드, 폴리에틸렌 계열의 다이니마, 스펙트라, 폴리에스테르, 폴리프로필렌으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지고,
   상기 아라미드 필라멘트의 표면에는 폴리우레탄 혼합물로 이루어진 코팅제가 0.05 내지 0.5 밀리미터의 두께로 도포되며,
   상기 코팅제는 폴리우레탄 100 중량부, 산화방지제 1 내지 3 중량부 및 환원방지제 1 내지 3 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내구성 및 인장강도가 우수한 구조용 로프.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 아라미드 필라멘트는 500℃에서의 중량 감소율이 10% 이하이고 20g/d이상의 인장 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 내구성 및 인장강도가 우수한 구조용 로프.
   
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