用于升降机的绳索的制作方法

本发明涉及一种能够有效承受负荷的同时减轻重量的用于升降机的绳索。

背景技术：

升降机(elevator)是在其内部装载东西上下运动的结构的统称。升降机是机械、电机、电子等技术的综合体，是与人们的便利生活和安全生活息息相关的综合技术产业。

为支撑并上下移动升降机要使用用于升降机的绳索。普通的用于升降机的绳索由绳芯和其周围以3～8股捻制而成的绳股构成，因此实质上具有圆形截面。其中，绳股是指将绳纱捻成一层或多层而形成的股。

最近随着多栋超高层大楼的竣工，为此正在积极开发特别的用于升降机的绳索的技术。例如，由于在超高层大楼内要以超高速度长距离运行，存在绳索需要具备耐磨性、耐久性、耐燃性等的问题，随着使用于超高层大楼的绳索的长度变长，存在需要降低绳索本身的重量的轻量化问题等，为解决所述问题，正在进行技术开发。

在这种情况下，正兴起的技术中的一种是利用碳纤维或玻璃纤维制造的用于升降机的绳索。

韩国公开专利第10-2010-0102169号中提出了利用碳纤维或玻璃纤维，在横断面方向厚度比宽度大的所谓传送带形状的用于升降机的绳索。这种绳索内侧包括碳纤维或玻璃纤维的高强纤维，其外侧有涂层。

但是，所述现有技术中，高强纤维与涂层之间的结合并不能有效地形成。考虑到需要承受大负荷的用于升降机的绳索的特性，若高强 纤维与涂层之间的结合力小，承受负荷的高强纤维部分的涂层会脱落，由此可导致危险的后果。

并且，不仅是高强纤维部分，直接承受摩擦的涂层的形成也很重要，但却没有针对涂层应具备的耐磨性、耐久性及耐燃性方面进行考察。

况且，如图1a所示，用于升降机的绳索被挂在牵引机上，并以U字型弯曲，根据其弯曲的程度，负荷集中在绳索内部高强纤维部分的外侧面，即与牵引机接触的面的相反面，会出现局部的强度降低的现象，但也无法对上述问题进行考察。

另外，在WO 2011004071A2、WO 2011135174A1、EP 2749519A1、WO 2013113862A1、WO 2013110853A1、EP 2749521A2等中公开了包括碳纤维的用于升降机的绳索，但尚未解决所述问题点。

现有技术文献

KR 10-2010-0102169

WO 2011004071A2

WO 2011135174A1

EP 2749519A1

WO 2013113862A1

WO 2013110853A1

EP 2749521A2

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明是为了解决上述现有技术中存在的问题而提出的。

更具体地，提供一种用于超高层大楼的超速度升降机的绳索，该绳索具有耐久性、耐磨性、耐燃性等，而且能够实现轻量化。当然，这种用于升降机的绳索同样适用于普通的升降机。

并且，本发明的目的在于，解决现有的包括碳纤维或玻璃纤维的 用于升降机的绳索中存在的问题，即，涂层的材料问题、碳纤维或玻璃纤维部分与涂层之间的结合问题。

并且，本发明的目的在于，解决在用于升降机的绳索经过牵引机时被折弯的情况下，由于负荷集中在局部导致的强度降低的问题。

(二)技术方案

为了解决上述问题，本发明的第一实施例提供一种用于升降机的绳索，所述绳索100为传送带形状，包括碳纤维或玻璃纤维复合材料110和结合在所述碳纤维或玻璃纤维复合材料110的外侧的涂层120，其中，所述碳纤维或玻璃纤维复合材料110为传送带形状，所述碳纤维或玻璃纤维复合材料110包括向外侧突出的多个突出部111。

并且，优选地，所述多个突出部111是所述碳纤维或玻璃纤维复合材料110从上部和下部向外侧突出形成，而且所述突出部111的形状为大小朝外侧的方向渐渐变大的楔子(wedge)状。

为解决上述问题，本发明的第二实施例提供一种用于升降机的绳索，所述绳索100为传送带形状，包括碳纤维或玻璃纤维复合材料110和结合在所述碳纤维或玻璃纤维复合材料110的外侧的涂层120，其中，所述碳纤维或玻璃纤维复合材料110以圆形形成多个，所述碳纤维或玻璃纤维复合材料110是圆形芯体的碳纤维或玻璃纤维112以加捻的方式被聚合物基体113包覆而形成的复合材料。

为解决上述技术问题，本发明的第三实施例提供一种用于升降机的绳索，所述绳索100为传送带形状，包括碳纤维或玻璃纤维复合材料110和结合在所述碳纤维或玻璃纤维复合材料110的外侧的涂层120，其中，所述碳纤维或玻璃纤维复合材料110的最外侧编织有多个聚合体纱线114。

并且，优选地，所述碳纤维或玻璃纤维复合材料110以圆形形成多个，所述碳纤维或玻璃纤维复合材料110的内侧设置有圆形芯体的碳纤维或玻璃纤维112，所述碳纤维或玻璃纤维112的外侧以圆柱形编 织有所述聚合体纱线114。

并且，优选地，所述碳纤维或玻璃纤维复合材料110为传送带形状，所述碳纤维或玻璃纤维复合材料110的最内侧设置有传送带形状的碳纤维芯或玻璃纤维芯115，所述碳纤维芯或玻璃纤维芯115的外侧编织有所述聚合体纱线114，且该碳纤维芯或玻璃纤维芯被高分子基体116包覆。

为解决上述技术问题，本发明的第四实施例提供一种用于升降机的绳索，所述绳索100为传送带形状，包括碳纤维或玻璃纤维复合材料110和结合在所述碳纤维或玻璃纤维复合材料110的外侧的涂层120，其中，所述碳纤维或玻璃纤维复合材料110的最外侧以随机(random)模式或预定模式设置有多个聚合体纱线114。

并且，优选地，所述碳纤维或玻璃纤维复合材料110以圆形形成多个，所述碳纤维或玻璃纤维复合材料110的内侧的圆形芯体的碳纤维或玻璃纤维112以随机模式设置在高分子基体116内，所述多个聚合体纱线114以预定模式设置在所述高分子基体116的外侧。

并且，优选地，所述碳纤维或玻璃纤维复合材料110为传送带形状，所述碳纤维或玻璃纤维复合材料110的最内侧设置有传送带形状的碳纤维芯或玻璃纤维芯115，所述聚合体纱线114与高分子基体116同时以随机模式或预定模式设置在碳纤维芯或玻璃纤维芯115外侧。

为解决上述技术问题，本发明的另一实施例提供一种升降机，所述升降机堆叠使用多个前述的用于升降机的绳索100。

为解决上述技术问题，本发明的又一实施例提供一种用于升降机的绳索，其中，所述涂层120包括100重量份的热塑性聚氨酯树脂、10～50重量份的磷系阻燃剂以及1～10重量份的改善黏着力的调节剂。

并且，优选地，所述热塑性聚氨酯树脂以邵氏硬度A(shoreA)为基准具有95以上的硬度，以及以邵氏硬度D(shoreD)为基准具有50～75的硬度。

并且，优选地，所述热塑性聚氨酯树脂在80～120℃下进行3～7小时的干燥。

并且，优选地，所述磷系阻燃剂是选自磷酸三苯酯、磷酸三芳基酯、芳香族磷酸酯、2-乙基己基二苯基磷酸酯、三甲苯基磷酸酯(TCP)、三磷酸甲苯酯、甲阶酚醛树脂联苯磷酸、氯乙基磷酸、三(β-氯丙基)磷酸酯、磷酸三(2-氯-1-甲基乙基)酯、芳香族缩合磷酸酯、聚磷酸盐组成的组中的一个以上的有机磷化合物。

并且，优选地，所述改善黏着力的调节剂为环氧树脂、硅烷偶联剂或其组合。

并且，优选地，所述涂层120还包括0.1～3重量份的抗氧化剂。

并且，优选地，所述涂层120还包括1～10重量份的阻燃助剂。

并且，优选地，所述涂层120还包括选自光稳定剂、润滑剂、增强剂、颜料、着色剂及增塑剂组成的组中的一个以上的添加剂。

(三)有益效果

根据本发明，可提供一种适用于超高层大楼的超高速升降机的材料的用于升降机的绳索。

即，与现有的碳纤维或玻璃纤维的用于升降机的绳索相比，提高了涂层的耐久性、耐磨性、耐燃性，提高了碳纤维或玻璃纤维部分与涂层部分之间的结合力，因此可提供既安全又轻，且耐久性优异的用于升降机的绳索。

并且，用于升降机的绳索经过牵引机被折弯时，负荷集中在局部而导致的硬度降低的问题得以解决，因此可提供安全性优异的用于升降机的绳索。

附图说明

图1a和图1b是表示现有技术的升降机的概略图。

图2a和图2b是示意表示本发明的第一实施例的用于升降机的绳索的剖视图。

图3是示意表示本发明的第二实施例的用于升降机的绳索的剖视图。放大图是单独示出碳纤维或玻璃纤维复合材料110的侧视图。

图4a和图4b是示意表示本发明的第三实施例的用于升降机的绳索的剖视图。放大图是单独示出碳纤维或玻璃纤维复合材料110的侧视图。

图5a和图5b是示意表示本发明的第四实施例的用于升降机的绳索的剖视图。放大图是单独示出碳纤维或玻璃纤维复合材料110的侧视图。

附图标记说明

100：绳索

110：碳纤维或玻璃纤维复合材料

111：突出部

112：碳纤维或玻璃纤维

113：聚合物基体

114：聚合体纱线

115：碳纤维芯或玻璃纤维芯

116：高分子基体

120：涂层

具体实施方式

下面，参照附图对本发明进行详细说明。

以下，‘传送带(belt)形状’是指厚度比宽度大的扁平状。

以下，‘碳纤维或玻璃纤维复合材料’是指包括碳纤维或玻璃纤维等的非金属高强纤维，进一步选择性地包括树脂或聚合体，从而耐久性提高的材料部分。可采用各种成型方法，但为了提高硬度，可通过拉挤成型法生产，所述拉挤成型法是将碳纤维或玻璃纤维含浸在基体中，然后经过具有一定形状的加热模具时将其拉伸，从而连续成型。

与此不同的是，‘碳纤维或玻璃纤维’是指作为纤维本身的、不 包括其他材料的普通的圆形芯体，‘碳纤维芯或玻璃纤维芯’是指仅由所述碳纤维或玻璃纤维形成的传送带形状的中芯，两者是有区别的。

以下，‘聚合体纱线’要理解为包括碳纤维或玻璃纤维的纺织纱线。

以下，参照图4a可知，‘编织(braiding)’是指通过将多个长方形的物体(例如：原纱)分成两个组垂直交叉穿过，使其交替重叠，形成编扎的形状。

以下，参照图5a可知,‘随机模式(random pattern)’是指在无单独指定规则的情况下形成的形式。

第一实施例

图2a和图2b表示本发明的用于升降机的绳索100的第一实施例。

如现有技术所提及的，碳纤维或玻璃纤维复合材料110与涂层之间的结合很重要，因此，为了强化其结合，本发明的用于升降机的绳索100的第一实施例中，碳纤维或玻璃纤维复合材料110具有突出部111。通过突出部111，接触面积变宽，各部位之间的结合力也随之提高。

因此，本发明的第一实施例的用于升降机的绳索100包括碳纤维或玻璃纤维复合材料110和结合在所述碳纤维或玻璃纤维复合材料110的外侧的涂层120，所述碳纤维或玻璃纤维复合材料110为传送带形状，所述碳纤维或玻璃纤维复合材料110包括向外侧突出的多个突出部111。

如图2a所示，所述多个突出部111可以是从所述碳纤维或玻璃纤维复合材料110的一侧面向外侧突出的任意一种形状。

如图2b所示，所述多个突出部111可以从所述碳纤维或玻璃纤维复合材料110的上部及下部向外侧突出，而且其形状可以是大小朝外侧方向渐渐变大的楔子(wedge)状。在这种情况下，与涂层120 的结合力会增强。

第二实施例

图3表示本发明的用于升降机的绳索100的第二实施例。

本发明的第二实施例的用于升降机的绳索100采用的是圆形的多个碳纤维或玻璃纤维复合材料110，而不是采用传送带形状的碳纤维或玻璃纤维复合材料110，圆形芯体的碳纤维或玻璃纤维112以加捻的方式被聚合物基体113围住。

如上所述的结构因具有聚合物基体113的特性，不仅能够增强与涂层120的结合力，碳纤维或玻璃纤维复合材料110的局部硬度也随之增强，即使受到基于牵引机等的局部负荷也能够维持优异的稳定性。

第三实施例

图4a和图4b表示本发明的用于升降机的绳索100的第三实施例。

在本发明的第三实施例的用于升降机的绳索100中，碳纤维或玻璃纤维复合材料110的最外侧编织有多个聚合体纱线114，从而不仅能够增强复合材料与涂层120的结合力，碳纤维或玻璃纤维复合材料110的局部强度也随之增强，因此，即使受到基于牵引机等的局部负荷也能够维持优异的稳定性。

更具体地，图4a所示的实施例中，碳纤维或玻璃纤维复合材料110的内侧设置有圆形芯体的碳纤维或玻璃纤维112，其外侧编织有圆柱形的所述聚合体纱线114。

图4b所示的实施例中，碳纤维或玻璃纤维复合材料110为传送带形状，其最内侧设置有传送带形状的碳纤维芯或玻璃纤维芯115，其外侧编织有所述聚合体纱线114，且所述碳纤维芯或玻璃纤维芯被高分子基体116包覆。

第四实施例

图5a和图5b表示本发明的用于升降机的绳索100的第四实施例。

在本发明的第四实施例的用于升降机的绳索100中，碳纤维或玻璃纤维复合材料110的外侧以随机模式或预定模式设置有聚合体纱线114，从而能够增强复合材料与涂层120的结合力。

在此，如图5a所示，预定模式是指多个聚合体纱线114在高分子基体116上形成相互交互交叉的形状。

具体地，在图5a所示的实施例中，碳纤维或玻璃纤维复合材料110以圆形形成多个，所述碳纤维或玻璃纤维复合材料110的内侧的圆形芯体的碳纤维或玻璃纤维112以随机模式设置在高分子基体116内，所述多个聚合体纱线114以预定模式设置在所述高分子基体116的外侧。

在图5b所示的实施例中，碳纤维或玻璃纤维复合材料110为传送带形状，其最内侧设置有传送带形状的碳纤维芯或玻璃纤维芯115，所述聚合体纱线114与高分子基体116同时以随机模式或预定模式设置在碳纤维芯或玻璃纤维芯外侧。

如上所述的结构，因具有聚合物基体113的特性，不仅能够增强与涂层120的结合力，碳纤维或玻璃纤维复合材料110的局部硬度也随之增强，因此，即使受到基于牵引机等的局部负荷也能够维持优异的稳定性。

另外，第一实施例至第四实施例所述的用于升降机的绳索100可各作为一个绳索使用，但着重强调传送带形状这一特征，可以堆叠使用多个绳索。

涂层组合物

下面，对碳纤维或玻璃纤维复合材料110外部的涂层120的组合物进行说明。

涂层120是用于升降机的绳索100中向外露出的部分，特别是如图1a所示，由于与滑轮等的外部结构产生持续的摩擦，在涂层上持续产生摩擦，当被制动时，由于其是通过外部结构所控制的部分，要 求具备很高的耐燃性、耐磨性和耐久力等。

并且，与涂层120内部的碳纤维或玻璃纤维复合材料110的结合力和黏着力也固然要高。

为此，本申请的发明人确认到，作为涂层120，以特定比例混合热塑性聚氨酯树脂和作为非卤素系阻燃剂的磷系阻燃剂以及改善黏着力的调节剂的组合物具有阻燃性，不仅呈现出优异的机械特性和/或物理特性，而且能够显著提高对碳纤维或玻璃纤维复合材料110的粘着力的作用。

即，本发明的特征在于，首次发现了能够通过在热塑性聚氨酯树脂中添加磷系阻燃剂及改善黏着力的调节剂来确保充分的阻燃性，同时能够将热塑性聚氨酯树脂的断裂伸长率、弹回的弹性系数、弹性系数、耐磨性等物理性质降低程度最小化的最佳比例。

因此，本发明的涂层120保持了具有弹性，而且坚固又轻、具有高摩擦系数的聚氨酯树脂的性质，因此可与碳纤维或玻璃纤维同时使用在超高层电梯用绳索中。

另外，本发明的用于升降机的绳索100的涂层120可包括100重量份的热塑性聚氨酯树脂、10～50重量份的磷系阻燃剂以及1～10重量份的改善黏着力的调节剂。

例如，磷系阻燃剂的比率小于10重量份的情况下，无法赋予充分的阻燃性，挡超过50重量份时，会降低热塑性聚氨酯树脂的有益的物理性质和机械性质。而且，当改善黏着力的调节剂的比率小于1重量份时，无法提供对碳纤维或玻璃纤维复合材料110的充分的黏着力，涂布在碳纤维或玻璃纤维复合材料110上时，随着时间或一些刺激，容易脱落，当超过10重量份时，会降低热塑性聚氨酯树脂的有益的物理性质和机械性质。

在此，所述‘聚氨酯’是由氨基甲酸酯(氨基甲酸乙酯)的结合而连接的、由有机单体链组成的高分子，可简称为‘氨基甲酸乙酯’。 异氰酸酯基和羟基的结合，即，可通过氨基甲酸乙酯的结合而形成，因此，能够通过将含有两个异氰酸酯基的化合物与含有两个羟基的化合物进行反应，来制造出线性聚合物形态的聚氨酯。此时，能够通过调节选择单体而调节生成的聚氨酯的性质。例如，当使用醚作为含有羟基的反应物，会形成相对柔和的聚合物，当使用聚酯纤维时，会形成比较硬的聚合物。而且，当使用含有三个以上的羟基的多元醇作为反应物时，能够获得以三维形式结合的聚氨酯，而不是线型结合的聚氨酯。聚氨酯可以是热塑性，具有柔软、坚韧且耐用于化学药品，在热的作用下也不会变形的特性，因此广泛使用在软管、表面涂布剂、表面密封剂、弹性合成纤维、绝缘体、结构体、泡沫隔热材料、泡沫垫、弹性纤维、耐久性弹性聚合物轮及轮胎等多种领域。而且，与聚氯乙烯(PVC)相比，其耐热性、耐冲击性、抗寒性及耐久性优异，而且具有无毒的优点。只是，由于聚氨酯树脂的阻燃性较低，使用范围有限，因此正摸索研究与阻燃剂同时使用的方案。

考虑到本发明的用于升降机的绳索100的涂层120与碳纤维或玻璃纤维一同使用在用于升降机的绳索100中，优选地，所述聚氨酯树脂以邵氏硬度A(shortA)基准具有为95以上的硬度，以及以邵氏硬度D(shortD)为基准为50～75的硬度，但并不限定于此。

另外，由于热塑性聚氨酯树脂具有吸收水分的吸湿性，在进行成型加工时有可能降低物理性质或产生气泡，因此为防止此现象，可以使用在80～120℃下干燥3～7小时的热塑性聚氨酯树脂。

目前阻燃剂使用的都是如聚氯乙烯等价格低廉、阻燃性优异、而且加工方便的卤素系化合物，但这种化合物燃烧时会产生致癌物质二恶英及腐蚀性气体。而且，为了赋予包括卤素元素的氯的聚氯乙烯柔软性，与增塑剂同时使用，但这种方式会引发环境激素，因此被限制使用。

而且，聚烯烃系列的物质可以用作阻燃剂，但其柔软性欠缺，表 面弯曲时会产生粉尘或毛刺(burr)，因此使用在电梯用绳索中时，运行过程中会引发严重的误差。尤其是，要通过使用聚烯烃系列的物质确保充分的阻燃性，必须过量使用，而这样会降低热塑性聚氨酯树脂优异的物理性质。

在此，本发明的用于升降机的绳索100的涂层120使用不会降低热塑性聚氨酯树脂的物理性质的同时，不会排放环境污染物质的阻燃剂的磷系阻燃剂。所述磷系阻燃剂的非限定的例子，是包括磷酸三苯酯、磷酸三芳基酯、芳香族磷酸酯、2-乙基己基二苯基磷酸酯、三甲苯基磷酸酯(TCP)、三磷酸甲苯酯、甲阶酚醛树脂联苯磷酸、氯乙基磷酸、三(β-氯丙基)磷酸酯、磷酸三(2-氯-1-甲基乙基)酯、芳香族缩合磷酸酯、聚磷酸盐等有机磷酸化合物。所述磷系阻燃剂可使用单一的化合物，也可一起使用两种以上的化合物。

另外，为了提高涂层120与碳纤维或玻璃纤维复合材料110之间的黏着力，涂层120可包括改善黏着力的调节剂。所述改善黏着力的调节剂可以单独使用环氧树脂或硅烷偶联剂，或者可以将两者组合一起使用，但不限定于此。例如，可同时使用环氧树脂和硅烷偶联剂实现提高黏着力的效果。

而且，为赋予本发明的用于升降机的绳索100的涂层120耐热性，还可包括0.1～3重量份的抗氧化剂。所述抗氧化剂可以是单独使用受阻酚类抗氧化剂或氧化钛系化合物类抗氧化剂或同时使用两者。

另外，为提高阻燃剂的阻燃性以及减少烟的排放，本发明的用于升降机的绳索100的涂层120还可包括1～10重量份的阻燃助剂。所述阻燃助剂可以是单独使用硅化合物或硼化合物或同时使用两者。

而且，本发明的用于升降机的绳索100的涂层120根据其目的和环境，还可包括选自光稳定剂、润滑剂、增强剂、颜料、着色剂及增塑剂组成的组中一个以上的添加剂。所述追加的添加剂的使用量可以在不降低本发明组合物的优异的机械特性和/或物理特性的范围内来 确定。

而且，本发明的用于升降机的绳索100的涂层120是通过将各成分溶解并混匀后，与碳纤维或玻璃纤维复合材料110一同进行挤压成型，从而生产出所需形状的产品。所述挤压成型工序采用所属技术领域中的公知方法，并不限定于此。例如，可按原材料的干燥、投入、挤压、冷却、卷绕等顺序进行，但并不限定于此，根据需要可以增加步骤或省略部分步骤。

以上是参照本发明的优选实施例进行了说明，但所属技术领域的普通技术人员在不超出权利要求书所记载的本发明的思想及领域的范围内，可以进行各种修改或变更。