具有低摩擦股丝的绳的制作方法与工艺

具有低摩擦股丝的绳相关文件的交叉引用本申请要求于2013年1月14日在先提交的共同未决的美国临时申请第61/752,195号的优先权，其全部内容以参见的方式纳入本文。技术领域本发明总体上涉及一种用于各种海上应用的磨损减小的合成纤维绳，具体地，涉及一种具有低摩擦股丝的绳。

技术实现要素：
合成纤维绳在各种应用中用以承载拉伸载荷，所述应用诸如是做功和提升、拖曳、浮标系泊、拖船和打捞作业、轮船和驳船系泊、商业捕鱼等。此类绳的使用寿命由于个体纤维磨损而受到限制，纤维的磨损可以在一定程度上由相互贴擦的纤维的摩擦力导致的。例如当绳在绞轮上绕行时或者当绳从松弛状态移动到运载拉伸载荷的状态时，所述各纤维彼此贴擦。减少绳中的摩擦和磨损的在先尝试包括：使绳子的高摩擦纤维缠绕低摩擦纤维，以及将润滑剂或润滑纤维增加到绳上。此类措施不能实现所期望的减小的摩擦和绳磨损，并且可能具有独立缺点，例如使绳子的性能降低(例如，在绳的绞拉、拼接过程中摩擦减小)。如此，绳需要比先前的绳具有例如更长的使用寿命和提高的性能等。此类绳由于绳子的纤维之间的减小的摩擦而可以经受较小的磨损，同时在可能需要外表面摩擦的应用中(例如，绞拉、拼接等)实现可接受的性能。在一个独立方面，一种绳，总体上可以包括：多个主股丝，每个主股丝包括由高摩擦材料形成的多个纤维，所述多个主股丝限定绳的外表面和纵向中心通道；和非承载的副股丝，其具有股丝外表面并且设置在该绳的纵向中心通道中，该副股丝至少在该股丝外表面上包括由不可流动的低摩擦材料形成的多个结构稳定的纤维。在另一独立方面，绳总体上可以包括：多个外股丝，所述多个外股丝一起限定该绳的最外表面和该绳的纵向延伸中心通道，所述多个外股丝的每个包括由高摩擦材料形成的多个纤维，所述高摩擦材料限定相对于其本身的第一摩擦系数；和内芯股丝，其设置在该绳的纵向延伸中心通道中，并且所述内芯股丝与所述绳的所述最外表面在该绳的整个长度上且绕该绳的周界的所有点处由所述多个外股丝中的至少一个隔开，该内芯股丝包括由不可流动的低摩擦材料形成的多个结构稳定的纤维，该不可流动的低摩擦材料限定相对于该高摩擦材料的第二摩擦系数，该第二摩擦系数小于该第一摩擦系数。在又一独立方面中，绳总体上可以包括：十二个外股丝，所述十二个外股丝一起限定该绳的纵向延伸中心通道，所述十二个外股丝以单一编织型式编织而成，所述十二个外股丝的每个均包括以单一编织型式编织而成的十二个子股丝，所述十二个子股丝的每个包括多个合成纤维；和内芯股丝，其设置在沿该绳的整个长度的纵向延伸中心通道中，该内芯股丝包括多个纤维。在另一独立方面中，一种构造绳的方法总体上可以包括：提供具有股丝外表面的非承载的副股丝，该副股丝至少在该股丝外表面上包括由不可流动的低摩擦材料形成的多个结构稳定的纤维；用多个主股丝环绕所述副股丝，每个主股丝包括由高摩擦材料形成的多个纤维，所述多个主股丝限定该绳的外表面和纵向中心通道，该副股丝设置在该通道内。对于本领域的技术人员，在阅读了详细说明、附图和权利要求后，本发明的独立特征和独立优势会变得显而易见。附图说明图1是具有低摩擦股丝的绳的侧视图，其中以假想线示出了该低摩擦股丝。图2是图1的绳的侧视图，其中以假想线示出了多个外股线。图3是图1的绳的多个外股线中的一个的侧视图。图4是图1的绳的低摩擦股丝的侧视图。图5是图1的绳的剖视图，为了清晰显示，在各股丝之间的空间被放大了。图6是中心股丝的可替换构造的剖视图。图7是示出了绳的用途以及外股丝与低摩擦股丝接合的示意性剖视图。具体实施方式在详细阐释本发明的任何独立实施例之前，应理解到，本发明的应用不限于下述说明中阐释或下面附图中所示的部件的构造和布置的细节。本发明能具有其它独立实施例或者能以各种方式来实践或实施。同样，应理解到，文中所用的措辞和术语是出于说明的目的，并且不应视为是限制性的。在本文中使用“包括”、“包含”及其变型意味着包含了下文所列的物件及其等效物以及附加的物件。本文中使用“组成”及其变型意味着只包含下文中所列的物件及其等效物。参照图1至图5，所示出的绳10总体上包括高摩擦承载外护套或外层(例如包括高摩擦纤维16的高摩擦承载外股丝12)，该高摩擦承载外护套或外层环绕低摩擦非承载内芯(例如包括结构稳定、不可流动的低摩擦纤维22的非承载中心股丝14)。以此方式，绳10可以提供与高摩擦外护套相关联的一个或多个优势(例如，在可能需要外表面摩擦的应用(绞拉、拼接等)中具有可接受的表面摩擦系数)以及与低摩擦内芯相关联的一个或多个优势(例如，在绳10的承载股丝12上具有减小的摩擦和磨损，如本文将更详细解释的)。换言之，所示绳10不牺牲绳的性能来实现减小的摩擦和磨损。另外，由于所示低摩擦材料独立于外股丝，所以低摩擦材料可以按需要从绳10移除。例如，低摩擦材料可以在绳10的端部段被移除，以用于拼接或端接等。在此类实例中，已移除低摩擦材料的绳10的该段会如同没有低摩擦材料的绳一样进行工作。应当理解的是，术语“高”和“低”是相对的术语。例如，在所示构造中，外股线12和纤维16的摩擦系数高于芯股丝14和纤维22的摩擦系数，反过来，芯股丝14和纤维22的摩擦系数低于外股线12/纤维16的摩擦系数。类似地，外股线12和纤维16的强度高于芯股丝14和纤维22的强度，反过来，芯股丝14和纤维22的强度低于外股线12/纤维16的强度。所示绳10包括多个主承载股丝12，多个主承载股丝12环绕至少一个辅助的非承载股丝14。所示的中心股丝14是低摩擦股丝(相对于所示外股丝12)以减小绳10的中心处的摩擦，绳10的中心处是大部分摩擦发生之处。以此方式，当绳10的纤维彼此贴擦时，它们经受相对小的磨损，由此，例如导致相比于在先的绳更长的使用寿命。转到图1至图3，每个外股丝12包括由高摩擦材料形成的多个纤维(即，不是低摩擦材料，或者说是相对于中心股丝14的高摩擦材料，并且允许绳10由滑轮、绞轮等驱动)。纤维16的材料也是高强度的(例如具有高于纤维22的强度)。外股丝12因此是高强度、高摩擦的股丝，以为绳10提供承载作用和较高的表面摩擦系数。纤维16可以包括诸如但不限于这些材料：再结晶高模量聚乙烯(例如)、液晶聚酯(LCP；例如可从日本Kuraray公司购得的)、冻胶聚乙烯(例如可从美国新泽西州Honeywell国际公司购得的)、对位芳纶(例如可从美国特拉华州杜邦公司购得的或者可从荷兰TeijinAramidB.V.公司购得的)、对位芳纶共聚物(例如，可从TeijinAramidB.V.公司购得的)、聚酰胺(尼龙)、聚酯或类似物，或它们的组合。纤维16可具有聚氨酯面漆，但是可替换地，也可以使用其他面漆。在一些构造中，外股丝12的一个或多个可以包括由一种以上的材料(诸如上面确定的示例性材料中的一种以上)形成的复合股丝。在某些其它构造中(例如在绳的表面的摩擦系数的重要性较小的构造中)并且对于本发明的其他方面，外股丝12的一个或多个可以包括由高摩擦材料和低摩擦材料形成的复合股丝。例如，绳10可以包括与名称为“用于提升重物应用的绳(RopeforHeavyLiftingApplications)”的美国专利第6,945,153号中所述的结构类似，该专利的内容也通过引用的方式纳入本文。所述多个外股丝12可以彼此编织在一起。例如，外股丝12可编织为“12x12”的型式，如同由纽约科特兰的科特兰缆绳公司(CortlandCable)提供的绳。也就是说，可以有以单一编织型式编织的十二个外股丝12，这12个外股丝12的每个又可以包括以单一编织型式编织的十二个子股丝。子股丝又可以包括多个合成纤维16；每个股丝12可以用由低摩擦材料形成的中心子股丝以类似于所示构造的绳10的方式编织而成。类似地，所述多个外股丝12可以限定如名称为“绳构造(RopeConstruction)”的美国专利第5,901,632号中所述的绳结构，该专利的内容通过引用的方式纳入本文。可替换地，绳10和/或所述多个外股丝12可以使用其他型式(12x3，,12x8等)编织而成，其中绳或股丝编织有与其外表面分开的内芯。在任意情形下，所述多个外股丝12限定绳10的外表面18以及内部纵向延伸通道20，中心股丝14设置在该通道20中。转到图2、图4和图5，中心股丝14包括由低摩擦材料(即，低摩擦材料相对于高摩擦材料的摩擦系数小于高摩擦材料相对于本身的摩擦材料)形成的多个不能流动、结构稳定和实心的合成纤维22。在所示构造中，纤维22的材料也是低强度的(例如，其强度小于纤维16的强度)。由此，所示内芯股丝14是低强度(非承载)、低摩擦股丝，其提供绳10的中心内的减小摩擦，并且由于是结构稳定且不能流动的，所以不影响绳10的表面摩擦系数。纤维22可以包括例如但不限于诸如低摩擦超高分子重量聚乙烯(UHMWPE)(例如可从荷兰的DSMN.V.公司购得的商标为的UHMWPE以及可从Honeywell国际公司购得的900和1000，或者可从TeijinAramidB.V.公司购得的)的UHMWPE基材料、诸如膨体聚四氟乙烯(ePTFE，包括不可流动的、稳定的和实体纤维；例如可从美国特拉华州的W.L.Gore&Associates公司购得的)的含氟聚合物基材料、改性聚四氟乙烯、氟化乙丙烯(FEP)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、全氟烷氧基聚合物(PFA)，或者类似物，或者它们的组合。在一个示例性绳10中，中心丝线14的纤维22可以包括含氟聚合物基材料(例如，ePTFE)，而外股丝12的纤维16可以包括对位芳纶共聚物(例如)。在另一实例中，纤维22可以包括含氟聚合物基材料(例如，ePTFE)，而纤维16可以包括UHMWPE。纤维22的材料是结构稳定的且不可流动的，意思是该材料保持定位在通道20中，并且不会流动、蠕变或挤压出各外股丝12之间而到达绳10的外部。纤维22可以被编织、缠绕等。纤维22和中心股丝14设置在通道20中，通道20在绳10的整个长度上由外股丝12限定。另外，在沿绳10的整个长度以及绕绳10的整个周界的所有点处，中心股丝14通过各外股丝12中的至少一个而与外表面18分离。以此方式，中心股丝14减小了在绳10的中心处的摩擦，而纤维16、22在它们彼此贴擦时经受相对较小的磨损。中心股丝14的直径(或者说是，如果各股丝12彼此压缩的话，则是最大横截面尺寸)，是使得中心股丝14不会有害地影响外股丝12和绳10的性能(例如，不会影响外股丝12的载重能力)。作为实践的实例，最多是各外股丝12的直径(或者最大横截面尺寸)的三分之一的中心股丝14通常不会影响给定的绳10的性能或外径。然而，应当理解的是，中心股丝14可以是更小或更大(甚至与外股丝12一样大)。在一些构造中，中心股丝14可以由低摩擦高强度的材料形成。在某些构造中，中心股丝14可以包括由一种以上的材料形成的复合股丝，所述一种以上的材料诸如是上述确定的示例性材料中的一种以上。在某些构造(未示出)中，绳10可以包括一个以上的中心股丝14。在某些其它构造中(见图6)并且对于本发明的其他方面，中心股丝14a可以包括混合股丝，该混合股丝由上述确定的示例性低摩擦材料的一种或多种结合其他材料而形成。在此类构造中，中心股丝14a可以包括非承载中心或内芯元件24，该元件24由比所述低摩擦材料具有相对较高摩擦系数的材料形成。内芯元件24由低摩擦材料(例如纤维22)环绕，该低摩擦材料在沿通道20的整个长度且绕其整个周界的所有点上位于外股丝12的内表面和内芯元件24之间。该内芯元件24可以是编织而成的。为了环绕该内芯元件24，低摩擦材料(例如纤维22)例如形成编织外护套或者缠绕该内芯元件24以限定低摩擦股丝14a。内芯元件24可以包括例如但不限于多丝聚酯(可从日本的Kuraray公司、日本的Teijin有限公司或者美国北卡罗莱纳州的Unifi公司购得)、对位芳纶共聚物(例如可从TeijinAramidB.V.公司购得的)、液晶聚酯(LCP，可从日本的Kuraray公司购得的)、聚氨酯、聚酯或类似物，或者它们的组合。此类混合中心股丝构造可以用在更大的绳(例如，具有3又5/8英寸或更大的直径以及80mm或更大的周长)中，其中可以形成较大的通道20。相对较贵的低摩擦材料可以与内芯元件24的比较便宜的材料一起使用，以形成较大的中心股丝14a，以占据该较大的通道20。当使用该绳10时，所有股丝12、14相对彼此移动。当使用该绳10并施加张力时(参见图7)，位于中心通道20中的“空”区域消失了，并且中心股丝14与外股丝12接触。低摩擦股丝14阻止各外股丝12接触彼此，并且允许外股丝12相对于低摩擦材料(例如纤维22)移动，此不会损坏外股丝12。由以上描述，应当明显的是，本发明提供了一种可以包括结构稳定、不可流动、低摩擦的中心股丝以减小在绳中心处的摩擦，同时保持该绳的表面的摩擦系数。以此方式，该绳的各纤维当彼此贴擦时可以经受减小的磨损，由此得到相对于先前的绳具有延长的使用寿命和提高的性能。本发明的一个或多个独立特征和独立优势可以在所附权利要求中阐述。