KR20150016593A - 합성 섬유 로프 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 고장력이며 신장률이 작고, 합성 섬유의 인장 강도의 강도 효율(强力利用率) 을 비약적으로 향상시킬 수 있으며, 사용되는 합성 섬유의 신장률과 거의 동일한 신장률을 확보할 수 있는 합성 섬유 로프를 제공하는 것이다.
　또한, 합성 섬유 로프는, 합성 섬유의 날실과 씨실로 직성(織成)된 통형상 직물; 및, 그 통형상 직물내에 모여서 정렬된 복수의 합성 섬유의 심재; 로 이루어지는 스트랜드를 복수개 서로 꼬거나 또는 조합하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

합성 섬유 로프{SYNTHETIC-FIBER ROPE}

본 발명은, 합성 섬유 로프, 특히 복수개의 스트랜드를 서로 꼬거나 또는 조합하여 구성한 합성 섬유 로프에 관한 것이다.

종래의 합성 섬유 로프는, 일반적으로 복수개의 원사를 1회 또는 2회의 꼬임 공정을 거쳐 방적사(연사)를 제조하고, 이 방적사를 복수개 모아 합치면서 꼬아, 방적사의 집합체인 스트랜드를 제조한 후, 이 스트랜드를 복수개 서로 꼬거나 또는 조합함으로써 구성된다. 일반적으로, 3개의 스트랜드를 서로 꼬아 만들어지는 로프를 3가닥 로프, 8개의 스트랜드를 조합하는 로프를 8가닥 로프라 칭하고, 12개, 16개 등의 짝수개 스트랜드를 조합한 로프도 있다(특허 문헌 1, 2 참조).

또, 상기 스트랜드로서, 다수의 합성 섬유를 심재로 하여, 이것을 브레이드 형상으로 구성한 통형상의 외층에 의해 집속된 것이 있고, 이들 스트랜드를 서로 꼰 로프도 있다(특허 문헌 3 참조).

(특허 문헌 1)특허 공개 공보 제 2001－103870호 (특허 문헌 2)특허 공개 공보 제 2000－228931호 (특허 문헌 3)실용 신안 공개 공보 제 1991－53597호

상기 종래의 로프는, 방적사 및 스트랜드를 거듭해서 꼬는 것에 의해 구성되므로, 로프의 신장률은 증가되고, 합성 섬유가 원래 갖고 있는 인장 강도를 충분히 살릴 수 없을 뿐 아니라, 로프의 호칭 두께(직경)가 커짐에 따라, 스트랜드를 구성하는 방적사의 개수는 증가되어, 복수개 방적사의 장력을 맞추는 것이 어려워져, 합성 섬유가 원래 갖고 있는 인장 강도의 강도 효율(强力利用率)은 저하되는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은, 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은, 합성 섬유의 날실과 씨실로 직성(織成)된 통형상 직물; 및, 그 통형상 직물내에 모여서 정렬된 합성 섬유의 심재; 로 이루어지는 스트랜드를 복수개 서로 꼬거나 또는 조합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 합성 섬유 로프를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 합성 섬유 로프는, 합성 섬유의 날실과 씨실에 의해 구성된 직물(織物)을 스트랜드로 하고, 이들을 서로 꼬거나 또는 조합하여 구성되어 있으므로, 아래와 같은 작용 효과를 갖는다.

1) 통형상 직물의 날실 및 심재가, 로프의 길이 방향으로 배향되어 있으므로, 고장력이고 신장률이 작은 로프를 제공할 수 있고, 합성 섬유의 인장 강도의 강도 효율(强力利用率)을 비약적으로 향상시킬 수 있는 동시에, 사용되는 합성 섬유의 신장률과 거의 동일한 신장률을 확보할 수 있다.

2) 통형상 직물로 심재를 구속하기 때문에, 로프의 형상을 안정적으로 유지하기 쉽고, 로프 리드(스트랜드의 1회 꼬임 길이; lay length)를 자유롭게 설정할 수 있다.

3) 호칭 두께(직경)가 큰 로프의 제조에 적합하다.

도 1은, 본 발명의 합성 섬유 로프의 실시예를 나타내는 구성 설명도(A) 및 그 단면도(B)이다.
도 2는, 도 1에 나타낸 스트랜드의 구성 설명도이다.
도 3은, 아이 스플라이스 가공(사쯔마 가공)에 의해 로프(rope)의 단부에 루프(loop)를 형성한 다른 실시예의 구성 설명도이다.
도 4는, 피복을 한 합성 섬유 로프의 다른 실시예의 구성 설명도이다.
도 5는, 시험 데이터에 근거한 로프 리드와 강도 효율(强力利用率)의 관계를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명의 합성 섬유 로프의 실시예에 대해, 도면을 참조하여 설명한다.

도 1에 있어서, 1은 합성 섬유 로프로써, 복수개(본 실시예에서는 12개)의 스트랜드(2)를 서로 꼬아 구성되어 있다. 이처럼 서로 꼴 때, 각 스트랜드(2)를 비틀지 않는 것이, 신장률을 작게 하기 위해 바람직하지만, 본 발명에서 비틀기를 배제하는 것은 아니다. 스트랜드의 비틀기가 들어가지 않도록 각 스트랜드의 통형상 직물의 날실의 일부에 색이 상이한 식선(識線)을 넣을 수 있다. 상기 스트랜드(2)를 서로 꼬는 개수는, 본 실시예의 12개에 한정되는 것이 아니라, 수산 분야, 선박 분야, 육상 분야 등의 용도나, 사용하는 합성 섬유의 종류나 두께 등에 따라 적절하게 결정한다. 또, 합성 섬유 로프(1)의 중심부에 합성 섬유나 금속선 등으로 이루어지는 중심재를 넣을 수 있다.

상기 스트랜드(2)는, 도 2로부터 알 수 있듯이, 합성 섬유의 날실과 씨실로 직성(織成)된 통형상 직물(3); 및, 그 통형상 직물(3)내에 집속된 합성 섬유로 이루어지는 심재(4); 로 구성된다. 상기 합성 섬유로서는, 예를 들어, 나일론 등의 폴리아미드계 섬유, 폴리에스테르계 섬유, 폴리 아크릴로니트릴계 섬유, 비닐론 등의 폴리비닐 알코올계 섬유, 폴리프로필렌계 섬유, 폴리염화비닐계 섬유, 폴리에틸렌계 섬유, 폴리 염화 비닐리덴계 섬유, 폴리우레탄계 섬유를 들 수 있지만, 고인장력에 견딜 수 있는 강도나 연신률의 관점에서 폴리에스테르계 섬유 외에, 초고분자량 폴리에틸렌, 아라미드 섬유, 폴리아릴레이트 섬유, 탄소 섬유, 금속선 등의 고강도이지만 신장률이 적은 합성 섬유가 바람직하다. 또, 상기 통형상 직물은, 예를 들어, 평직, 능직 등 , 통형상으로 직성할 수 있는 직물 조직을 적절하게 선정할 수 있다.

도 3은, 아이 스플라이스 가공(S)에 의해 로프의 단부에 루프(R)를 형성한 다른 실시예를 나타내는 것으로 , 종래의 브레이드 구조의 스트랜드에 비해, 날실과 씨실의 직물 조직을 갖는 본 발명 스트랜드는, 잘 늘어나거나 미끄러지지 않아 견고한 루프(R)를 구성할 수 있다.

도 4는, 피복(5)을 한 합성 섬유 로프의 다른 실시예를 나타내는 것으로 , 그 피복(5)으로서는, 합성 수지의 박막, 합성 섬유의 복수의 방적사를 브레이드 구조로 엮은 것, 혹은 상기 통형상 직물과 같은 직물 구조 중 어느 하나 일 수 있다.

(본 발명의 구체예)

다음으로, 본 발명의 구체예에 대해, 표 1을 참조하여 설명한다.

(스트랜드는 날실과 씨실로 이루어지는 통형상 평직물을 사용. 시험방법 JIS-L-2707에 준거)

	폴리에스테르 로프(8가닥)	폴리에스테르 로프(12가닥)
호칭두께(직경)	36mm	45mm
사용원사	폴리에스테르 멀티 필라멘트 1500d
방적사 구성	(날실) 심(芯):3개 측(側):4개
방적사 수/1 스트랜드	(날실) 심(芯):103개+측(側):40개 직물
스트랜드 수	8개	12개
실측 인장 강도	345kN	534kN
로프 질량/200m	183kg	262kg
사용섬유의 섬도	5,628,000d	8,442,000d
강도 효율	69.4%	71.7%

*강도 효율(强力利用率)은 폴리에스테르 원사 강도 9g/d를 기준으로 계산한다.

　

상기 표 1에서는, 원사의 합성 섬유로서 폴리에스테르 필라멘트(1500d)를 사용한 스트랜드가 8개인 경우, 실측 인장 강도는 345kN, 강도 효율(强力利用率)은 69.4%이며, 스트랜드가 12개인 경우, 실측 인장 강도는 534kN, 강도 효율(强力利用率)은 71.7%이었다.

(기존 기술예)

본 발명의 상기 구체예에 대비하여, 기존 기술예를 표 2에 나타낸다.

(제조방법 및 시험방법 JIS-L-2707에 준거)

폴리에스테르 로프(8가닥)
호칭두께(직경)	18mm	28mm	36mm
사용원사	폴리에스테르 멀티 필라멘트 1500d
방적사 구성	4개 × 3개	6개 × 3개	6개 × 3개
방적사 수/1 스트랜드	12개	18개	30개
스트랜드 수	8개
규격 인장 강도	46.7kN	106kN	170kN
실측 인장 강도	61.0kN	121kN	187kN
로프 질량/200m	50kg	121kg	200kg
사용섬유의 총 섬도	1,728,000d	3,888,000d	6,480,000d
강도 효율	40%	35.3%	32.7%

표 2에 있어서, 원사의 합성 섬유로서 폴리에스테르 필라멘트(1500d)를 사용한 스트랜드가 8개인 경우, 실측 인장 강도는 61. 0(직경 18 mm)~187(직경 36 mm)kN, 강도 효율(强力利用率)은 40~32.7%이다.

(기존 기술과 본 발명 기술의 비교)

이어서, 상기 기존 기술과 본 발명 기술을 비교하여, 본 발명의 장점에 대해 설명한다.

(모두, 호칭 두께 36mmㆍ8가닥 로프로 비교한다.)

	기존기술(JIS에 준거)	신기술
호칭두께(직경)	36mm	36mm
사용원사	폴리에스테르 멀티 필라멘트1500d
스트랜드 수	8개	8개
실측 인장 강도	187kN	345kN
로프 질량/200m	200kg	183kg
사용섬유의 총 섬도	6,480,000d	5,628,000d
강도 효율	32.7%	69.4%
강도 효율 비교	100%로 함	212%
인장 강도비교	100%로 함	184.5%
질량당 강도 비교	100%로 함	201.6%

상기 표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 신기술(본 발명)의 합성 섬유 로프는, 종래 기술에 비해, 동일 호칭 두께(직경)가 36 mm이고 동일 스트랜드 개수가 8개에 있어서, 강도 효율(强力利用率)이 2.12배(69.4%/32.7%)이고, 인장 강도가 1.84배로 우수한 것이 증명되었다. 또, 신기술(본 발명)의 합성 섬유 로프는, 종래 기술에 비해, 동일 호칭 두께(직경)에 있어서 약 8%의 경량화를 꾀할 수 있는 것을 알 수 있었다.

본 발명의 스트랜드는, 합성 섬유의 날실과 씨실로 직성(織成)된 통형상 직물; 및, 그 통형상 직물내에 집속된 합성 섬유로 이루어지는 심재; 로 구성되어 있으므로 보형성이 좋다. 따라서, 리드(lay length)를 길게 해도 실용성을 잃는 일이 없다.

표 4는, 로프 리드의 차이에 따른 로프의 파단 강도 및 강도 효율 변화 등의 시험 데이터를 나타내는 것으로, 로프 리드가, 3.00, 3.78, 4.58, 5.64 및 6.39인 경우, 파단 강도(kN)는, 각각 236, 305, 352, 376 및 366이며, 강도 효율(%)은, 각각 46.3, 59.8, 69.0, 73.7 및 71.8이었다. 상기 로프 리드와 강도 효율(%)의 관계를 그래프화 한 것이 도 5의 그래프로, 로프 리드가 5.6배 정도에서 강도 효율(%)이 극대화되는 것을 알 수 있다. 통상적인 스트랜드를 이용했을 경우에는, 강도 효율(强力利用率)은 30~40% 정도이므로, 데이터의 73.7%는, 꽤 높은 강도 효율(强力利用率)이다.

로프에서는, 본 발명과 같이 로프 리드를 늘리면 스트랜드의 형상이 유지되지 않고, 내마모성이 저하되는 등 , 실제 사용시 문제가 되는 경우가 있다(따라서, 예를 들어, 8가닥 로프에서는, JIS 규격상, 로프 리드는 3. 5배 이하로 정해져 있다.).

한편, 본 발명에서는, 통형상 직물내에 심재를 집속하고 있으므로, 스트랜드의 형상을 유지할 수 있고, 로프 리드를 3.5배 초과하여 늘릴 수 있다. 이것에 의해, 표 4에 나타낸 바와 같이, 로프 리드를 최적화하면, 73.7%와 같은 높은 강도 효율(强力利用率)을 얻을 수 있다.

벨트 스트랜드 크로스 로프(8가닥) 36 mm 평가 결과

시료	초하중시 직경	초하중시 리드	초하중~128kN신장률	파단 강도	이용률	스트랜드파단개수	아이스플라이스가공 주입회수	슬립
①로프리드 3.00배의 것	36.0mm	3.00배	14.29%	236kN	46.3%	4개	3회	없음
②로프리드 3.78배의 것	35.0mm	3.78배	8.74%	305kN	59.8%	6개	3회	있음
③로프리드 4.58배의 것	36.0mm	4.58배	7.77%	352kN	69.0%	4개	4회	있음
④로프리드 5.64배의 것	35.7mm	5.64배	6.91%	376kN	73.7%	6개	5회	없음
⑤로프리드 6.39배의 것	36.0mm	6.39배	6.89%	366kN	71.8%	2개	5회	없음

<JISL2706 폴리에스테르 멀티 36mm 규격>

초하중(初荷重):1.47kN

신장률:1.47~128kN사이 40% 이하

파단 강도:170kN 이상

날실과 씨실에 의해 구성되는 통형상 직물(3)의 조직은, 평직, 능직 등 , 종래 공지된 조직 중 어느 하나일 수 있고, 특히, 능직은 날실의 구속이 적고, 인장 강도가 크고, 스트랜드가 유연해지는 장점이 있다.

상기 통형상 직물(3)은, 셔틀 직기, 니들 직기 혹은 원형 직기 중 어느 하나로 직성할 수 있다. 상기 셔틀 직기나 니들 직기 등의 평직기는, 번갈아 개폐 운동을 하는 날실 사이에, 셔틀 혹은 니들로 씨실을 통과시켜 평직물을 직성하고, 그 평직물의 양단을 별도의 실로 봉합하거나 니들의 씨실에 의해 휘갑치기 하여, 통형상으로 형성한다.

또, 환상 직기인 원형 직기는, 날실은 직기의 외주부로부터 방사상으로 공급되고, 씨실을 원주 방향으로 회전시키면서 진행시켜 직성하는 방직기로, 이 원형 직기로 직성할 경우, 상기 평직기로 직성된 통형상 직물과 같이, 솔기부가 생기지 않으므로, 통형상 직물의 원주 방향의 강도를 향상시키는 것이 가능해질 뿐 아니라, 다음과 같은 장점이 있다. 즉, (1) 솔기부(요철)가 없기 때문에 통형상 직물의 조직이 균일해져 내마모성이 향상된다. (2) 솔기부가 없기 때문에 모든 방향으로의 구부러짐이 유연해져 굽힘 자국이 없어진다. (3) 솔기부가 없기 때문에 스트랜드의 길이 방향으로의 연신률이 균일해져 강도가 향상된다. (4) 동일한 정도의 원주 방향 강도를 목표로 할 경우, 씨실을 박아 넣는 개수를 줄일 수 있어 유연한 스트랜드를 만들 수 있다. (5) 씨실을 박아 넣는 개수를 줄일 수 있으므로, 로프 전체의 섬유량을 차지하는 날실의 비율이 증가되어 강도 효율(强力利用率)이 더욱 향상된다.

그리고, 상기 모든 방직기에 있어서, 통형상 직물(3)의 일부의 날실을 다른 날실과 상이한 색으로 된 식선(識線)을 넣어 짜는 것에 의해, 스트랜드(2)의 비틀림 정도를 식별하여, 비틀림이 적은 스트랜드(2)를 판별하기 쉬워지는 장점이 있다. 스트랜드가 비틀리면 강도가 약해지므로, 비틀림이 적은 스트랜드가 바람직하다.

본 발명의 합성 섬유 로프는, 고장력이고, 합성 섬유의 신장률과 거의 동등한 신장률을 가져, 종래의 와이어 로프가 사용되던 수산 분야, 선박 분야 혹은 육상 분야에서의 대체용 로프로서 이용 가능성이 있다.

1 : 합성 섬유 로프
2 : 스트랜드
3 : 통형상 직물
4 : 심재
5 : 피복
R : 루프
S : 아이 스플라이스 가공(사쯔마 가공)

Claims (6)

1. 　합성 섬유의 날실과 씨실로 직성(織成)된 통형상 직물; 및, 그 통형상 직물내에 모여서 정렬된 복수의 합성 섬유의 심재; 로 이루어지는 스트랜드를 복수개 서로 꼬거나 또는 조합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 합성 섬유 로프.
   
2. 　제 1항에 있어서,
   　상기 합성 섬유는, 나일론 등의 폴리아미드계 섬유, 폴리에스테르계 섬유, 폴리 아크릴로니트릴계 섬유, 비닐론 등의 폴리비닐 알코올계 섬유, 폴리프로필렌계 섬유, 폴리염화비닐계 섬유, 폴리에틸렌계 섬유, 폴리 염화 비닐리덴계 섬유, 폴리우레탄계 섬유로부터 선택되는 하나 또는 복수의 섬유를 조합한 것을 특징으로 하는 합성 섬유 로프.
   
3. 　제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   　상기 통형상 직물의 일부의 날실을 다른 날실과 상이한 색으로 된 식선(識線)을 넣어 짜는 것을 특징으로 하는 합성 섬유 로프.
   
4. 　제 1항, 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
   　외주면에, 합성 수지의 박막, 합성 섬유의 복수의 방적사를 브레이드(braid) 구조로 엮은 것, 혹은 상기 통형상 직물과 같은 직물 구조의 피복을 하는 것을 특징으로 하는 합성 섬유 로프.
   
5. 　제 1항, 제 2항, 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
   　상기 스트랜드를 원형 직기로 제조하는 것을 특징으로 하는 합성 섬유 로프.
   
6. 　제 1항, 제 2항, 제 3항, 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
   　어망용 로프 또는 선박계류용 로프 및 해상 또는 해중 구조물(어초 또는 석유 굴착 장치 등 )의 고정의 용도로 사용되는 것을 특징으로 하는 합성 섬유 로프.
   
   

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