TWI472665B - 合成纖維索、用於監控合成纖維索的使用壽命之方法及電梯 - Google Patents

Description

合成纖維索、用於監控合成纖維索的使用壽命之方法及電梯

本發明係有關於一種合成纖維索，其係由被配置在至少一個股線層中之複數條股線所構成，其中股線係由複數條經撚搓之紗線所構成，而紗線則係由複數條合成纖維所構成，且至少一條股線具有至少一個由複數條指標纖維或至少一條指標紗線所組成之股線層，以便監控如諸申請專利範圍獨立項所界定之索的使用壽命。

由EP 1 371 597 A1專利申請案可如一種被用作為電梯懸吊裝置之包覆索。此索具有複數個內股線層與複數個外股線層，其中股線層係由複數條經撚搓之股線所構成，而內股線層之撚向係相反於外股線層之撚向。內股線層之抗拉強度係較高於外股線層之抗拉強度。各股線係由複數條經撚搓且經浸透之芳香族聚醯胺合成纖維所構成。外股線層之使用壽命係小於內股線層之使用壽命。為達成對索之監控，外股線層之諸個別股線上配備有導電金屬線，而每兩條相鄰之股線上配備有相互磨損之導雷金屬線，並藉此快速地檢測到此索之使用壽命的屆滿或此索之使用壽命的終止。

由EP 0 731 209 A1專利申請案可知一種被用作為雷梯懸吊裝置之包覆索。此索具有複數個內股線層與複數個外股線層，其中股線層係由複數條經撚搓之股線所構成，且內股線層之撚向係相同於外股線層之撚向。各股線係由複數條經撚搓且經浸透之芳香族聚醯胺合成纖維所構成。為監控索之使用壽命或合成纖維索之磨損狀態，在各種情況下，股線層中之股線配備有導電碳纖維。在正常操作中，碳纖維由於過度之拉伸或過多數量之反向彎折而產生折斷或破裂之情形通常較快於股線中含芳香族聚醯胺纖維者。折斷之碳纖維的數量可藉由電壓源而被確定。僅有某百分比之碳纖維可能失去作用，如此使得此合成纖維索之殘餘承載能力可被確保。於是，電梯被自動地驅動至一預定停駐站處並被予關機。

本發明在此提供一種補救方式。如申請專利範圍第1項中所述特徵，本發明解決了產生合成纖維索之問題，而此合成纖維索具有用於監控索使用壽命之增大靈敏度。

本發明之其他有利發展被敘述於諸申請專利範圍附屬項中。

監控索之使用壽命係所有合成纖維索(尤其諸如由一覆罩所包圍的索)之基本問題。

根據目前之技藝狀態，可按照索中之負載狀況而選擇及配置碳纖維。此方法之一缺點可能在於：應被設定為條件之諸參數無法最佳地彼此相因應，而懸吊構件必然會過早被更換以求充分地遠離臨界狀況。在電梯結構中，相對於正常斷裂強度，當作懸吊構件之合成纖維索可被使用達殘留斷裂強度之60%至80%。可更精確地達到此點，將可更經濟地使用此懸吊構件。

取決於類型、應用領域、及合成纖維索應用之安全要求，此合成纖維索之諸指標股線在監控靈敏度上之要求被增加。視此要求而定之正確反應性能及再現性係本發明之合成纖維索的有利特徵。已知當作電梯用懸吊構件之合成纖維索係藉由被一體成型於索股線中之碳纖維紗線而被永久地以電力監控。此具有下列優點：合成纖維索被監控於其整個長度上，包括諸看不到之區域，例如在索套中之區域。合成纖維索檢測索內之磨擦耗損，並可靠地檢測由外部所作用之損壞，且經由與電梯控制裝置之持續連接(此控制裝置在必要時可快速且毫不妥協地作出反應)而賦予電梯使用者最大之安全性。

現代對懸吊構件監控之要求相對於過去已增加。具有複數條指標纖維之諸股線在其反應性能上甚至必須更可調整，而取決於反向彎曲之數量及殘留斷裂力，此諸股線之諸指標纖維具有喪失其導電性之高可能性，並可藉此檢測索磨損，如此使得此合成纖維索可使用到其失效極限，並藉此使新類型懸吊構件之經濟潛力被更完全地開發，或使用者可根據其要求而設定索磨損狀態之檢測靈敏度。

指標纖維或指標紗線可由在任何型式中均為導體之任何材料所製成，諸如具有光傳導性質之纖維，或為可導電之金屬鍍層纖維、碳纖維等，而直接接觸型纖維將比承載纖維磨損的更快。

為了永久之監控，諸導電性指標纖維被接觸於索端並被連接至儀器。在一索端處，諸指標纖維被連接至一信號傳輸器，而在另一索端處，諸指標纖維則被連接至一信號接收器。此傳輸器信號係由信號接收器所測量，而諸指標纖維之狀況便係基於此經測得之信號或在無信號下被評斷。EP 0 731 209 A1案顯示一藉由電信號進行監控之指標纖維。

合成纖維索係由複數條經撚搓之股線所構成，而此諸股線被配置在不同層中，每一股線係由複數條經撚搓之紗線所構成，而紗線則例如由1000條合成纖維所構成。生紗係由單向性合成纖維，或者為更佳之可加工性而從工廠處獲得之一例如每公尺15轉之防護撚線所構成。一般而言，「纖維」被用作為一與長度無關之所有紡織纖維材料的通稱。「纖維絲」係一被使用在具有大長度或實際上無盡頭之紡織纖維的化學纖維製造上之名詞。股線中之紗線的撚向將使得個別纖維被有利地對準排列在索之拉伸方向上，或在索之縱向上。此合成纖維索可由化學纖維所構成，諸如芳香族聚醯胺纖維或相關類型之纖維、聚乙烯纖維、聚酯纖維、玻璃纖維等。此合成纖維索可由一或二或三或三個以上之股線層所構成。至少一股線層之至少一股線具有複數條指標纖維或至少一指標紗線，以便監控索之使用壽命。

根據本發明，包圍該配備有至少一指標纖維或指標紗線之股線的塑膠(亦稱基質)具有一比其他股線之基質低之抗磨性。

在本發明之合成纖維索中，包圍具有指標纖維或指標紗線的股線中之股線的基質材料或樹脂係由一塑膠(例如蕭氏硬度等級A)所構成，其係比鄰近或其他股線之基質材料(例如蕭氏硬度等級D)更柔軟，因此使得這些股線相對於一不具有諸指標纖維或指標紗線之股線具有一較低之抗磨性。作為一較柔軟塑膠之替代物，基質材料可被浸透以一柔軟劑。為達此目的，可使用已知之柔軟劑。由於具有指標纖維之股線的較差耐磨性能，經由相對於諸相鄰股線在彎曲期間所產生之移動，將導致股線中之指標纖維較早開始磨耗且因而較早故障。具有指標纖維或指標紗線之股線當作原本預期之斷裂點。具有指標纖維或指標紗線之股線在下文中被稱為「指標股線」。取決於所選定柔軟劑之類型及量，磨耗上之增加可被控制。

酞酸酯及己二酸酯係可使股線較柔軟、可使其側面剛性較低、且可使其抗磨性較低之典型柔軟劑。憑藉一在指標股線之基質上之經選定的1%至30%重量比，此基質可被實施成相對於諸鄰近股線為「較柔軟」的，而視柔軟度而定地，耐磨性能將隨著柔軟劑量之增加而惡化。

此外，與諸指標股線基質材料相同之鄰近股線或其他股線(不具有指標纖維或指標紗線之股線)之基質材料可被浸透以一添加劑，其可相對於指標股線而降低摩擦。可被加入之添加劑的範例係臘或小量鐵氟龍(相對於除了纖維含量外之基質固體含量係1至3%之臘或5至15%之鐵氟龍粉末)。

再者，與鄰近股線之基質材料相同之指標股線的基質材料可在製造期間被處理，以致使得塑膠基質降解，直到硬度及抗磨耗性變小為止。此可藉由指標股線在大於230°溫度下之溫度處理及超過20秒之處理時間下而達成。由於此溫度，材料性質所必需之長分子鏈將分離至某一種程度，以致使諸分子在冷卻後不再立即完全地再結合。為證實此方法，水分子可被加入股線基質，此可防止諸分子鏈之完全再結合。可思及用其他之分子作為一替代者，其減弱或防止此再結合。基質之開始降解發生，此造成一明顯較低之抗磨性，且因而導致此諸指標纖維或此指標紗線之故障。結果，磨損保護亦因此被降低。

複數條指標纖維或一條指標紗線係位於接近股線之表面處，並且併合於合成纖維或合成纖維紗線之螺旋結構中。由於此較柔軟之股線基質，此諸指標纖維或此指標紗線被磨穿。此承載纖維之永久監控因此在其他承載纖維被影響之前先被中斷並被檢測為磨耗。此確保諸指標股線不僅由於達斷裂伸長之不同伸展而具有不同之性能，還可使可靠之故障可能性由於基質之不同硬度而造成。(斷裂伸長係一條纖維、一條紗線、或一條股線直到其斷裂為止之伸展。)

亦存在另一可行性，即將諸指標股線安置於多層式合成纖維中，如此可使被吸收之負荷較高於在諸鄰近股線中者。例如，在一具有之股線層之合成纖維索中，兩內部同心股線層吸收較高部分之負荷，此乃因為雖然編織長度相對於最外層係固定不變的，但編織角度相對於此合成纖維索之中點通常減小。在一編成之索中，諸股線處於顯著較陡斜狀態，藉此使諸股線係取決於層而為較短或較長。鑑於幾何上之限制，最內部之股線係最短並因此承受較大之負荷。因此最好是在兩內部股線層之諸個別股線中再配置若干指標纖維或指標紗線。在三層式索中，中間股線層係為較佳的，此乃因為由於不同之纏繞半徑與因而不同之彎曲速度，使得此層承受了較高之應力負荷。

此外，可將具有非常好動態反向彎曲能力之合成纖維用於不具有指標纖維之股線的股線構造。為了此指標股線之指標紗線，指標纖維(例如碳纖維)可結合合成纖物(例如碳纖維)，其動態反向彎曲能力係較差於指標股線之其他合成纖維的動態反向彎曲能力，或較差於不具有指標纖維之股線的動態反向彎曲能力。作為運轉懸吊構件用途之較好合成纖維均係共聚對酞醯胺(copolyterephthalamide)基之共聚物者，而在此條件下之較差性能纖維則可為聚苯醯亞胺樹脂(poly－p－phenylenterephthalamide)(動態反向彎曲能力係為在變化負載下之反向彎曲能力)。

此外，為構成指標紗線，諸指標纖維(例如碳纖維)可與複數條合成纖維相結合，而此諸合成纖維相對於指標股線之其他合成纖維，或相對於不具有指標紗線之股線的合成纖維，具有較高之彈性模數。可將具有介於100,000至120,000N/mm² 間之彈性模數的特瓦隆(Twaron)纖維用於與指標股線中之指標紗線相結合之合成纖維。非指標股線之其他纖維可由例如具有76,000 N/mm² 彈性模數之德克隆樂(Technora)纖維所構成。

上述用以監控索使用壽命之諸方法亦可被結合。例如，抗磨性可藉由改變股線基質而被提供；同時，指標紗線可由複數條指標纖維及複數條在應力上比其他合成纖維差之合成纖維所構成。

Claims (10)

1. 一種合成纖維索，其係由被配置在至少一個股線層中之複數條股線所構成，其中股線係由複數條經撚搓的紗線所構成，而紗線係由複數條合成纖維所構成，且至少一個股線層中的至少一條股線具有複數條指標纖維或至少一條指標紗線用以監控該索之使用壽命，其特徵在於：該等具有複數條指標纖維或具有至少一條指標紗線之股線具有一較其他股線低之抗磨損能力，其中，該具有複數條指標纖維或具有至少一條指標紗線之股線的基質具有一較其他股線的基質低之抗磨損能力。
2. 如申請專利範圍第1項之合成纖維索，其中該具有複數條指標纖維或具有至少一條指標紗線之股線的基質被浸透以柔軟劑。
3. 如申請專利範圍第1項之合成纖維索，其中該具有複數條指標纖維或具有至少一條指標紗線之股線的基質被實施成具有一較相鄰或其他股線的基質低之蕭氏(Shore)硬度。
4. 如申請專利範圍第1項之合成纖維索，其中該具有複數條指標纖維或具有至少一條指標紗線之股線的基質係藉由熱處理及/或藉由分子之增加而被降解。
5. 如申請專利範圍第1項之合成纖維索，其中該等其他股線的基質被浸透以添加劑，其可相對於該等具有複數條指標纖維或具有至少一條指標紗線之股線而降低摩擦。
6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之合成纖維索，其中該具有複數條指標纖維或具有至少一條指標紗線之股線被安置成使其負荷吸收相對於該等相鄰纖維係較高的。
7. 一種用於監控如申請專利範圍第1至6項中任一項之合成纖維索的使用壽命之方法，其特徵在於：該等股線係藉由複數條指標纖維而被永久地監控。
8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中為了可在該索之一端處監控指標纖維，該等指標纖維被連接至一信號傳輸器，而在該索之另一端處，該等指標纖維則被連接至一信號接收器，且該信號傳輸器之傳輸信號係由該信號接收器所測量，而該等指標纖維之狀況便基於該經測得之信號或在無信號下被評斷。
9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該等指標纖維之監控係藉由光信號或電信號而進行。
10. 一種電梯，其具有如申請專利範圍第1至6項中任一項之合成纖維索。