专利名称：电梯用绳缆的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于电梯的、悬吊轿厢的电梯用绳缆。
背景技术：
一直以来，在电梯装置中，为了防止绳缆过快的磨耗或断线，使用了具有绳缆直径的40倍以上的直径的绳轮。因此，为了减小绳轮的直径，还需要减小绳缆的直径。但是，如果不改变绳缆根数而减小绳缆直径，则绳缆的耐载荷下降，轿厢里能够装载的货物或上下乘客的重量下降。另外，增加绳缆根数使得电梯装置的构成变得复杂。进一步，若减小驱动绳轮的直径，则绳缆的反复弯曲疲劳变大，需要频繁更换绳缆。作为解决这些问题的方法，提出了使用以下绳缆将多根钢制线材捻合而构成钢绞线，并将多根该钢绞线捻合而构成钢丝绳，用树脂材料包覆该钢丝绳的最外周(例如，参照专利文献I)。使用了这样的绳缆的电梯是通过绳轮和构成绳缆的最外周的树脂材料间的摩擦力来驱动的。因此，希望稳定并提高树脂材料的摩擦特性。因此，为了提高电梯用绳缆的摩擦特性，提出了使用以不含蜡的聚氨酯包覆材料包覆的绳缆(例如，参照专利文献2)。另一方面，为了将绳轮与带之间的摩擦系数减小到规定的范围内，提出了利用含有含油量低的异构烷烃蜡的聚醚系聚氨酯弹性体包覆的扁平带(例如，参照专利文献3)。进一步，为了得到在诸如绳轮与绳缆或者带的接触面附着有油的状况下摩擦系数也不会大幅下降，而且由于滑动造成的树脂包覆体的磨耗较少的绳缆和带，提出了利用在绳缆或带的树脂基材中混合了不溶性固体添加物微粒，尤其是混合了具有大于绳轮的表面部件的硬度的不溶性固体添加物微粒的树脂包覆体包覆的绳缆和带(例如，参照专利文献4)。已知树脂材料的摩擦系数通常明显依赖于滑动速度和温度。另外，还已知树脂材料的动态粘弹性等粘弹性特性与其速度和温度依赖性之间具有换算性(Williams-Landel-Ferry方程(WLF方程))。另外,还公开了在橡胶摩擦的情况下换算性对于其滑动速度和温度也同样成立，因而橡胶的粘弹性特性影响该橡胶的摩擦特性(例如，参照非专利文献I)。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2001 - 262482号公报专利文献2 :日本特表2004 - 538382号公报专利文献3 :国际公开第2007/128622号公报专利文献4 :日本特开2009 - 234791号公报非专利文献非专利文献I =Grosch, K. A. :Proc. Roy. Soc.，A274, 21 (1963)
发明内容
发明所要解决的课题根据以上所述可知，即使是专利文献2所述的不含蜡的聚氨酯包覆材料，由于材料自身的摩擦系数随滑动速度和温度而变化，因而也存在不能稳定地对电梯进行制动的问题。另外，如非专利文献I所述的那样，橡胶的摩擦系数相对于滑动速度具有极大值。为了使电梯长时间停止，需要借助绳缆与绳轮之间的摩擦力维持轿厢的静止状态，但是过去那样摩擦系数的变动较大的包覆材料、或如专利文献3所述的那样添加了含油量较低的异构烷烃蜡的包覆材料，不能确保微小的滑动速度时的摩擦系数在一定值以上，存在轿厢的停止位置随着时间经过而偏离的问题。并且，为了使运转中的电梯紧急停止或者急速停止，需要借助绳缆与绳轮之间的摩擦力对电梯进行制动，但是专利文献I 4所述的以往的包覆材料由于摩擦热而引发强度降低或熔融，其结果是仍存在绳缆与绳轮之间的摩擦系数明显下降的问题。因此，本发明正是为了解决上述问题而完成的，其目的是提供一种具有稳定且不依赖于温度和滑动速度的摩擦系数的电梯用绳缆。用于解决课题的方法本发明人对各种各样树脂材料的摩擦特性进行了研究。图1是示出摩擦系数的滑动速度依赖性不同的材料中的损失弹性模量的频率依赖性的结果的一个示例。从图1可知，本发明人发现:在粘弹性的主曲线中，摩擦系数的滑动速度依赖性小的材料其损失弹性模量的频率依赖性小。基于该见解，本发明人对树脂材料的组成进行了研究，结果发现:为了减小损失弹性模量的频率依赖性，从而也减小摩擦系数的滑动速度依赖性，将下述的树脂组合物的交联体作为包覆绳缆主体的外周的层而使用是有用的，从而完成了本发明，其中，所述树脂组合物是在热塑性聚氨酯弹性体中添加了 I个分子中具有2个以上乙烯基的乙烯基化合物的树脂组合物，或是含有由有机多异氰酸酯、分子中具有乙烯基的多元醇和扩链剂得到的热塑性聚氨酯弹性体的树脂组合物。S卩，本发明提供一种电梯用绳缆，其特征在于，该电梯用绳缆具备绳缆主体和包覆该绳缆主体的外周的树脂包覆层，其中，所述树脂包覆层由含有热塑性聚氨酯弹性体和交联助剂的树脂组合物的交联体构成，所述交联助剂由I个分子中具有2个以上乙烯基的乙烯基化合物构成。另外，本发明还提供一种电梯用绳缆，其特征在于，该电梯用绳缆具备绳缆主体和包覆该绳缆主体的外周的树脂包覆层，其中，所述树脂包覆层由含有热塑性聚氨酯弹性体的树脂组合物的交联体构成，所述热塑性聚氨酯弹性体由分子中具有乙烯基的多元醇、有机多异氰酸酯和扩链剂获得。发明的效果根据本发明，通过使用树脂组合物的交联体作为包覆绳缆主体的外周的层来使用，能够得到具有稳定的对温度及滑动速度没有依赖的摩擦系数这样的电梯用绳缆，其中，所述树脂组合物含有热塑性聚氨酯弹性体和由在I个分子中具有2个以上乙烯基的乙烯基化合物构成的交联助剂，或者是含有由分子中具有乙烯基的多元醇、有机多异氰酸酯、和扩链剂得到的热塑性聚氨酯弹性体。
图1是示出摩擦系数的滑动速度依赖性不同的材料中的损失弹性模量的频率依赖性的结果(粘弹性主曲线)的一个示例。图2是在实施例中使用的用于测定微小滑动速度范围内的摩擦系数的装置的示意图。图3是在实施例中使用的用于测定紧急停止时的摩擦系数的装置的示意图。
具体实施例方式以下对本发明的实施方式进行说明。实施方式I本发明的实施方式I的电梯用绳缆的特征在于，绳缆主体的外周被树脂组合物的交联体包覆，所述树脂组合物含有热塑性聚氨酯弹性体和由在I个分子中具有2个以上乙烯基的乙烯基化合物构成的交联助剂。作为本实施方式中使用的热塑性聚氨酯弹性体，可以举出例如酯系热塑性聚氨酯弹性体、醚系热塑性聚氨酯弹性体、酯-醚系热塑性聚氨酯弹性体、碳酸酯系热塑性聚氨酯弹性体等。这些可以单独使用，也可以组合2种以上来使用。这些热塑性聚氨酯弹性体中，为了防止由于使用环境引起的水解，优选使用醚系热塑性聚氨酯弹性体，若也考虑到电梯用绳缆的柔软性和耐久性，更优选JIS A硬度(在JIS K7215中规定的基于A型硬度计(durometer)的硬度)为85以上且95以下的聚醚系热塑性聚氨酯弹性体。另外，从与在I个分子中具有2个以上乙烯基的乙烯基化合物的混合等操作性方面出发，优选使用加工成颗粒状的热塑性聚氨酯弹性体。本实施方式中使用的交联助剂只要是I个分子中具有2个以上乙烯基的乙烯基化合物即可，可以根据情况从众所周知的各种各样的乙烯基化合物中适当选择使用。本实施方式中，从入手容易，与热塑性聚氨酯弹性体的相容性和交联性，以及得到的交联体的物性方面出发，优选为二丙烯酸酯系单体、二甲基丙烯酸酯系单体、三丙烯酸酯系单体和三甲基丙烯酸酯系单体。作为二丙烯酸酯系单体的示例，可以举出聚乙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、聚四亚甲基二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、2，2-双[4-(丙烯酰氧基二乙氧基)苯基]丙烷等。作为二甲基丙烯酸酯系单体的示例，可以举出乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚四亚甲基二醇二甲基丙烯酸酯、1，3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、丙二醇二甲基丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、2-羟基-1，3-二甲基丙烯酰氧基丙烷、2，2-双[4-(甲基丙烯酰氧基乙氧基)苯基]丙烷、2，2-双[4-(甲基丙烯酰氧基~■乙氧基)苯基]丙烧、2，2_双[4_(甲基丙稀酸氧基聚乙氧基)苯基]丙烧等。作为三丙烯酸酯系以及三甲基丙烯酸酯系单体的示例，可以举出三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、四羟甲基甲烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯等。这些化合物均可以使 用能够作为市售品获得的化学试剂。本实施方式中，上述的交联助剂可以单独使用，也可以组合2种以上使用。本实施方式中，对于热塑性聚氨酯弹性体和由I个分子中具有2个以上乙烯基的乙烯基化合物构成的交联助剂的配合比例，根据使用的热塑性聚氨酯弹性体和乙烯基化合物的种类而变化，但可以在对树脂组合物进行交联处理而得到的交联体的JIS A硬度为98以下以及玻璃化转变温度为_20°C以下的范围内进行适当调整。例如使用JIS A硬度为95的聚醚系热塑性聚氨酯弹性体作为热塑性聚氨酯弹性体，使用三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯作为交联助剂的情况下，优选对于100重量份的热塑性聚氨酯弹性体，以2重量份 7重量份的比例来配合交联助剂。若交联助剂的量小于2重量份，则交联不充分，有时难以充分发挥使不依赖温度和滑动速度的摩擦系数稳定的效果。另一方面，若交联助剂的量超过7重量份，未确认到与其配合量对应的效果的提高，反而在经济方面不利，除此以外，有时得到的交联体的其他物性也会下降。本实施方式的树脂包覆层通过下述过程得到利用众所周知的方法，例如利用挤出机、混合辊、班伯里混合机、捏合机等混练机进行混练的方法将热塑性聚氨酯弹性体与I个分子中具有2个以上乙烯基的乙烯基化合物构成的交联助剂进行混合来制备树脂组合物，通过众所周知的方法，例如通过挤出成型机、注射成型机等成型机将上述树脂组合物按照包覆绳缆主体的外周的方式进行成型，实施交联处理。作为交联处理可以进行加热处理、电子射线照射处理、或者组合它们进行处理。交联处理的条件根据使用的交联助剂和配合量等而不同，加热处理时通常情况下优选在70°C 130°C的范围的温度保持I 24小时。若加热温度小于70°C或保持时间小于I小时，则有时交联不是很充分。另一方面，若加热温度超过130°C或保持时间超过24小时，则交联难以继续进行，反而有时得到的交联体的机械特性等会下降。另一方面，电子射线照射处理时优选IOkGy IOOOkGy (千戈瑞)的范围的照射量。若照射量小于IOkGy,则有时交联不充分。另一方面，若照射量超过IOOOkGy,交联难以继续进行，除了在经济方面不利之夕卜，还会导致得到的交联体的机械特性下降。该电子射线照射处理通常情况下在常温进行，根据需要也可加热至适当温度来进行。另外，组合加热处理和电子射线照射处理的情况下，对其顺序没有特别限定，可以先进行任何一种。根据实施方式1，能够得到一种电梯用绳缆，对于从维持电梯轿厢的静止状态所需要的微小滑动速度区域到使运转中的电梯紧急停止或急速停止时的大的滑动速度区域这样广范围的滑动速度，其摩擦系数的变动小。实施方式2本发明的实施方式2的电梯用绳缆的特征在于，电梯主体的外周被含有由分子中具有乙烯基的多元醇、有机多异氰酸酯、和扩链剂得到的热塑性聚氨酯弹性体这样的树脂组合物的交联体包覆。作为本实施方式中使用的分子中具有乙烯基的多元醇，可以举出聚丁二烯多元醇、聚异戊二烯多元醇等。对于多元醇的数均分子量没有特别限定，通常情况下在500 5000的范围。这些多元醇中，从入手容易方面出发，优选聚丁二烯多元醇和聚异戊二烯多元醇。作为本实施方式中使用的有机多异氰酸酯，可以使用以往使用的有机多异氰酸酯。作为这样的有机多异氰酸酯的示例，可以举出甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯等。这些可以单独使用，也可以组合2种以上使用。这些有机多异氰酸酯中，从经济性以及得到的热塑性聚氨酯弹性体的机械特性方面出发，优选为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯等芳香族多异氰酸酯。作为本实施方式中使用的扩链剂，可以使用以往使用的扩链剂。作为这样的扩链剂的示例，可以举出乙二醇、丁二醇、2-乙基-1，3-己二醇、二乙二醇等二醇类；二乙醇胺、
三乙醇胺、甲苯基二胺、六亚甲基二胺等胺类。另外，作为热塑性聚氨酯弹性体的原料，可以使用日本特开2008-106188号公报所述的物质。使用上述的原料通过众所周知的方法，例如日本特开2008-106188号公报所述的方法，使有机多异氰酸酯和多元醇反应来制备预聚物，在使扩链剂在该预聚物上反应的方法，由此能够得到热塑性聚氨酯弹性体。对于有机多异氰酸酯与分子中具有乙烯基的多元醇与扩链剂的反应比率，根据使用的原料的种类而变化，从电梯用绳缆的柔软性和耐久性的观点出发，可以在得到的热塑性聚氨酯弹性体的JIS A硬度为85以上且95以下的范围进行适当调整。本实施方式的树脂包覆层可以通过下述过程得到通过众所周知的方法，例如通过挤出成型机、注射成型机等成型机将上述的含有热塑性聚氨酯弹性体的树脂组合物按照包覆绳缆主体的外周的方式进行成型，实施交联处理。为了使摩擦系数相对温度和滑动速度更加稳定，可以在热塑性聚氨酯弹性体中添加实施方式I中示例出的交联助剂。这种情况下，可以通过众所周知的方法，例如利用挤出机、混合辊、班伯里混合机、捏合机等混练机进行混练的方法对热塑性聚氨酯弹性体和交联助剂进行混合而得到树脂组合物，将该树脂组合物投入至成型机中。另外，交联处理可以采用与实施方式I相同的条件。根据实施方式2，能够得到一种电梯用绳缆，对于从维持电梯轿厢的静止状态所需要的微小滑动速度区域到使运行中的电梯紧急停止或急速停止时的大的滑动速度区域这样广范围的滑动速度，其摩擦系数的变动小。需要说明的是，在实施方式I以及实施方式2所述树脂组合物中，为了使摩擦系数相对温度和滑动速度更加稳定，可以进一步混合无机充填材。作为这样的无机充填材可以举出例如碳酸钙、二氧化硅、二氧化钛、炭黑、乙炔炭黑、硫酸钡等球状无机充填材；碳纤维、玻璃纤维等纤维状无机充填材；云母、滑石、膨润土等片状无机充填材。这些可以单独使用，也可以组合2种以上使用。其中，为了进一步减小摩擦系数的变动，优选使用纤维状无机充填材和片状无机充填材。另外，对这些无机充填材的硬度没有特别要求。这些无机充填材的配合量可以在对树脂组合物进行交联处理而得到的交联体的JIS A硬度为98以下以及玻璃化转变温度为-20°C以下的范围进行适当调整。将交联体的JIS A硬度规定为98以下的理由是本发明人通过研究发现若超过98则对绳缆的柔软性有损害，将其适用于电梯进行驱动时的消耗电量倾向于增加。交联体的JIS A硬度更优选为85以上且95以下。另外，将交联体的玻璃化转变温度规定为-20°C以下的理由是本发明人通过研究发现交联体的玻璃化转变温度越高，则摩擦系数对滑动速度依赖性越小，但另一方面，交联体的玻璃化转变温度越高，则交联体的弹性模量越大，将其作为树脂包覆层适用于电梯用绳缆时，若绳缆的柔软性下降，在比交联体的玻璃化转变温度更高的环境下绳缆反复弯曲，则树脂包覆层由于受到的应力倾向于易产生树脂包覆层的破裂等疲劳破坏。交联体的玻璃化转变温度更优选为_25°C以下。需要说明的是，本实施方式I以及实施方式2的电梯用绳缆特征在于包覆绳缆主体的外周的最外层的树脂材料，因此对绳缆主体的结构并没有特别限定，绳缆主体通常情况下含有将多根钢制线材捻合而构成的钢绞线或者软线作为荷重支撑部件。本实施方式的绳缆主体也可以是包含上述钢绞线或者软线的带状绳缆主体。另外，为了提高绳缆主体与树脂包覆层的密合性，优选预先在上述钢绞线或者软线上涂布诸如开姆洛克(Chemlok，注册商标)218(Lord Far East公司制)那样的金属和聚氨酯用接合剂。实施例以下通过实施例以及比较例对本发明进行更加详细的说明，但本发明并不限定这些示例。<电梯用绳缆的制作方法>将具有如表I所述的配合的各树脂组合物供给至挤出成型机，利用各树脂组合物包覆绳缆主体。利用各树脂组合物包覆了绳缆主体之后，使用电子射线照射装置，对树脂组合物以150kGy照射IOMeV的电子射线，为了促进交联反应以及使接合剂固化在100°C加热2小时，从而得到了绳缆主体被树脂包覆层包覆的且直径为12_的电梯用绳缆。需要说明的是，得到的电梯用绳缆具有如国际公开第2003/050348号的图1所述的截面结构。此处，绳缆主体相当于由内层绳缆、包覆内层绳缆的外周的树脂制的内层包覆体和外层绳缆构成，树脂包覆层相当于外层包覆体，其中，所述内层绳缆具有将多根钢制芯线扭绞形成的多根芯子绳，和将多根钢制芯线扭绞形成的多根内层子绳；所述外层绳缆设于内层包覆体的外周部，具有将多根钢制芯线扭绞形成的多根外层子绳。在用树脂包覆层包覆绳缆主体之前，对绳缆主体的外周子绳涂布开姆洛克(Chemlok,注册商标)218(Lord Far East公司制)并使其干燥。[树脂包覆层的JISA硬度]按照JIS K7215使用A型硬度计测定A硬度计硬度。结果在表I中示出。[树脂包覆层的玻璃化温度(Tg)的测定]树脂包覆层的玻璃化温度(Tg)按照如下所述进行了测定。将与分别在实施例以及比较例使用的树脂包覆层相同组成的树脂组合物供给至注射成型机内，成形为IOOmmX IOOmmX厚度2_的平板，在100°C加热2小时，然后从其中心部切取50_X IOmmX厚度2mm的试验片。使用精工株式会社的粘弹性光谱仪DMS120，在变形模式为弯曲模式、测定频率为10Hz、升温速度为2°C /分、施振振幅为10 μ m的条件下，测定试验片的损失弹性模量，将损失弹性模量的峰值温度设为Tg。结果在表I中示出。[绳缆摩擦系数的测定](I)基于微小滑动速度和通常运转滑动速度的测定法图2是用于测定在微小滑动速度范围中的摩擦系数的装置的示意图。如图2所示，将在实施例和比较例中得到的电梯用绳缆I以180度卷挂于绳轮2，将其一端固定于测定装置3，将另一端连接于对重4，对电梯用绳缆I施加张力。在此，在使绳轮2以规定速度顺时针地旋转时，固定侧的绳缆张力(T2)减缓在电梯用绳缆I与绳轮2之间产生的摩擦力的量，并与对重侧的绳缆张力(T1)之间产生张力差。利用设置在绳缆与对重的连接部的测力传感器测定这些对重侧的绳缆张力(T1)和固定侧的绳缆张力(T2)。将保持静止时的滑动速度定义为I X 10 — 5mm/sec,将通常运转时的滑动速度定义为lmm/sec,将T1和T2 (其中，T1XT2)、绳缆卷挂角度Θ ( = 180度)、由绳轮槽的形状确定的系数K2 (= 1.19)代入下式1，求出了电梯用绳缆I与绳轮2之间的摩擦系数μ1Ι5结果在表I中示出。需要说明的是，测定均是在25°C实施的。[式I]
权利要求
1.一种电梯用绳缆，其特征在于，该电梯用绳缆具备绳缆主体和包覆该绳缆主体的外周的树脂包覆层，其中，所述树脂包覆层由含有热塑性聚氨酯弹性体和交联助剂的树脂组合物的交联体构成，所述交联助剂由I个分子中具有2个以上乙烯基的乙烯基化合物构成。
2.一种电梯用绳缆，其特征在于，该电梯用绳缆具备绳缆主体和包覆该绳缆主体的外周的树脂包覆层，其中，所述树脂包覆层由含有热塑性聚氨酯弹性体的树脂组合物的交联体构成，所述热塑性聚氨酯弹性体由分子中具有乙烯基的多元醇、有机多异氰酸酯和扩链剂获得。
3.如权利要求1或2所述的电梯用绳缆，其特征在于，所述树脂组合物进一步含有无机充填材。
4.如权利要求3所述 的电梯用绳缆，其特征在于，所述无机充填材为纤维状或片状。
全文摘要
本发明提供一种电梯用绳缆，其具备绳缆主体以及包覆该绳缆主体的外周的树脂包覆层，其中，所述树脂包覆层是使添加了热塑性聚氨酯弹性体和1个分子中具有2个以上乙烯基的乙烯基化合物这样的组合物的成型体进行交联而成，或是使利用分子内具有乙烯基的多元醇而形成的热塑性聚氨酯弹性体的成型体进行交联而成。为了使摩擦系数更加稳定，可以在成型用组合物中进一步混合滑石、玻璃纤维、氧化钛等无机充填材。本发明的电梯用绳缆具有稳定的且不依赖温度和滑动速度的摩擦系数。
文档编号B66B7/06GK103079982SQ20108006895
公开日2013年5月1日 申请日期2010年9月9日 优先权日2010年9月9日
发明者村井道雄, 光井厚 申请人:三菱电机株式会社