KR20230137162A - 와이어 로프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 와이어 로프를 개시한다. 구체적으로, 합성섬유 재질로 연선된 코어와, 상기 코어의 외주를 둘러싸면서 연선되는 와이어 스트랜드를 포함하는 와이어 로프에 있어서, 상기 코어는, 합성섬유재질의 소심 3가닥을 연선한 제1코어스트랜드; 상기 제1코어스트랜드 6 ~ 8가닥을 연선한 제2코어스트랜드; 상기 제2코어스트랜드 3가닥을 연선하여 만들어지는 제3코어스트랜드;를 포함해서 이루어지되, 상기 소심은 폴리에스터(polyester) 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

와이어 로프{Wire rope}

본 발명은 기계, 건설, 선박, 어업, 광업, 중공업 등 산업전반에 사용되는 와이어 로프에 관한 것으로서, 상세하게는 와이어 로프의 중심을 이루는 와이어 로프 코어에 관한 것이다.

각종 산업분야에서 동력전달, 중량지지, 인장목적 등에 폭넓게 사용되는 와이어 로프는 주로 광산용, 유전용, 어업용에서 사용될 뿐 아니라 기계, 건설, 선박, 항공기, 크레인, 엘리베이터, 케이블카, 교량 등에 산업 전반에 걸쳐 그 활용범위가 매우 방대하다.

이러한 와이어 로프의 구조는 하나의 코어를 중심으로 그 외측으로 복수 개의 와이어 스트랜드(strand)를 꼬아 연선되는 구조로 이루어지는 구성이다.

각 와이어 스트랜드는 다시 수십 가닥의 소선(element wire)을 꼬아 형성되는 구성이며, 이러한 스트랜드는 통상 2개 이상으로 이루어지게 된다.

그리고 와이어 로프의 코어는 외측의 와이어 스트랜드에 그리스를 공급하여 외부환경으로부터의 내식성을 유지되게 하면서 윤활성을 부여하도록 하고 있으며, 이 코어의 재질은 천연섬유 또는 합성섬유를 사용하고 있다.

천연섬유 코어는 그리스 함침 시 내재율이 양호하기는 하나 와이어 스트랜드의 압력에 의해 일정형상을 유지하지 못하고 쉽게 변형되는 단점이 있고, 이에 반해 합성섬유 코어는 내재율이 낮아 와이어 스트랜드에 대한 방청성 및 윤활성이 낮은 반면 강성이 높아 와이어 스트랜드의 압력에 대한 형상유지 능력이 양호한 장점이 있다.

한편 와이어 로프의 중심으로서 요구되는 조건 중 각 와이어 스트랜드에 그리스를 지속적으로 공급하는 윤활기능과 함께 외측 스트랜드의 외압에 견디는 내구성 증대를 위한 기술개발이 계속되고는 있으나 역시 한계가 있다.

이를 위해서 종래에도 특허등록 제10-0124043호를 통해 와이어 로프의 중심이 합성섬유 재질을 필름형태로 압출하여 꼬는 대신에 일정 폭과 두께를 갖는 밴드 형태로 압출한 후 그 표면에는 일정 깊이로서 요철이 형성되도록 하였다.

따라서 표면에 요철이 형성된 일정두께의 합성섬유 소선을 꼬아서 중심 스트랜드를 만들고, 복수의 중심 스트랜드를 일정피치 간격으로 연선하여 와이어 로프의 코어가 되도록 하였다.

이때의 와이어 로프 코어를 구성하는 소선은 PP얀(Polypropylene yarn, 열가소성수지 계열)을 소재로 하고 있으며, 이러한 소선은 PP얀을 단순 압출하거나 미립자 상의 CaCO3를 20~50wt%가량 혼합하여 압출하는 공정을 거친 후 연신과정을 통해 인장력을 증대시키도록 하고 있다.

도 1은 종래 와이어 로프의 단면을 나타내는 단면도이다.

종래 와이어 로프는 코어(32)의 외주면에 다수의 와이어 스트랜드인 외층 스트랜드(41)들이 연선된 구조인데, 다수의 섬유사를 연선하여 만든 얀 섬유단 다수를 연선하여 단위 스트랜드(31)를 구성하고, 이 단위 스트랜드 다수 가닥을 연선하여 코어를 구성한다.

이때, 섬유사로는 천연섬유인 마닐라 마이나 사이잘 마를 사용할 수 있고, 합성섬유인 경우 폴리프로필렌사, 폴리에틸렌사를 사용할 수 있다.

그러나 이러한 구조를 가지는 종래 와이어 로프는 와이어 로프에 요구되는 코어의 강성과, 내구성, 내식성, 윤활성의 향상이 필요하다.

특히, 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌과 같은 합성섬유사를 사용하면 강도가 높고 연신율이 낮아 내구성, 내식성이 우수하지만, 천연섬유에 비해 윤활성이 떨어진다.

더불어 강도의 증가에도 한계가 있어 고인장력에 사용될 수 있는 조건을 갖춘 와이어 로프가 요구된다고 할 것이다.

또 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌은 융점이 160℃ 정도되는데, 실제 와이어 로프 운용시 마찰로 인해 열이 많이 발생하여 코어가 녹는 경우도 발생할 수 있다.

대한민국 등록특허 10-0124043(1997.9.23.)"와이어 로프 중심" 대한민국 등록특허 10-0342178(2002.6.14.)"기계제어용 스틸 와이어 로프" 대한민국 등록특허 10-0328719(2002.3.4.)"다층연 스트랜드심을 가진 와이어 로프" 대한민국 공개특허 10-2004-0024283(2004.3.20.)"와이어 로프용 합성수지 코팅코어" 대한민국 등록특허 10-1261810(2013.5.1.)"와이어 로프 중심" 대한민국 등록특허 10-1843142(2018.3.22.)"엘리베이터용 와이어 로프"

이에 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하고자 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 와이어 로프의 코어스트랜드 연선방식의 개선과 코어에 사용되는 합성섬유의 종류를 변경함으로써 종래에 비해 강도가 더 증가되고, 연신율이 낮아지며, 윤활성 및 내열성이 향상된 와이어 로프를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 와이어 로프는, 합성섬유 재질로 연선된 코어와, 상기 코어의 외주를 둘러싸면서 연선되는 와이어 스트랜드를 포함하는 와이어 로프에 있어서, 상기 코어는, 합성섬유재질의 소심 3가닥을 연선한 제1코어스트랜드; 상기 제1코어스트랜드 6 ~ 8가닥을 연선한 제2코어스트랜드; 상기 제2코어스트랜드 3가닥을 연선하여 만들어지는 제3코어스트랜드;를 포함해서 이루어질 수 있다.

이때, 상기 소심은 폴리에스터(polyester) 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 본 발명에 의하면, 아래와 같은 효과가 있다.

첫째, 종래 코어가 이중으로 연선되었으나 본 발명은 소심을 삼중으로 연선함으로써 총 3개의 코어스트랜드로 코어를 만들기 때문에 강도 및 그리스 함침율이 향상된다. 그리고 연신율은 낮아지므로 변형이 거의 없다.

둘째, 그리스 함침이 균일하고 상대적으로 오랜시간 동안 비산되므로 와이어 로프의 수명이 연장된다.

셋째, 와이어 로프의 외경이 균일하게 제조될 수 있다.

넷째, 폴리에스터 소재를 사용하기 때문에 강도가 증가하고 내열성, 내마모성, 내식성이 좋아진다.

도 1은 종래 와이어 로프를 나타내는 단면도
도 2는 본 발명의 일 실시 예를 따른 와이어 로프를 나타내는 단면도

이하, 본 발명에 따른 일 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

참고로, 도면을 참조한 설명은 본 발명을 더 쉽게 이해하기 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단될 경우, 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예를 따른 와이어 로프를 나타내는 단면도이다.

본 발명은 크게, 와이어 로프의 중심을 이루는 코어(100)와, 상기 코어(100)의 외주를 둘러싸는 와이어 스트랜드(200)를 포함해서 구성될 수 있으며, 본 발명에서 상기 코어(100)에 기술적 특징이 있다.

먼저, 상기 코어(100)에 대해 설명한다.

상기 코어(100)는 도시된 바를 참조하면, 제1코어스트랜드(110), 제2코어스트랜드(120), 제3코어스트랜드(130)를 포함해서 구성될 수 있다.

상기 제1코어스트랜드(110)는 합성섬유로 이루어진 합성섬유사를 수십 가닥씩 꼬아 만든 얀(yarn) 섬유단(이하에서, '소심'이라고 하기로 한다)으로 구성될 수 있다.

즉, 상기 소심(101) 3가닥을 연선하여 상기 제1코어스트랜드(110)가 만들어질 수 있다.

이때, 연선방식(꼬임방식)은 보통꼬임(Z, S), 랑꼬임(Z, S) 어느 것이 가능하고, 이하에서도 대동소이하다.

다만, 후술하는 바와 같이 합성섬유사로 폴리에스터(polyester)를 사용하기 때문에 폴리에스터는 폴리프로필렌보다 부드럽기 때문에 더 많은 꼬임이 바람직하므로 보통 꼬임방식이 더 적절할 것이다.

상기 제2코어스트랜드(120)는 상기 제1코어스트랜드(110) 다수 가닥을 연선하여 만들어질 수 있다.

구체적으로 도시된 바와 같이 상기 제2코어스트랜드(120)는 상기 제1코어스트랜드(110)를 6 ~ 8가닥을 연선하여 만들어질 수 있다. 참고로 도 2에 도시된 것은 제1코어스트랜드(110) 7가닥을 연선한 것을 나타낸다.

그리고 상기 제3코어스트랜드(130)는 상기 제2코어스트랜드(120) 3가닥을 연선하여 만들어질 수 있다.

즉, 본 발명은 3가닥의 소심(101)을 꼬아 만든 상기 제1코어스트랜드(110)를 사용하여 상기 제2코어스트랜드(120)를 만들기 때문에 종래에 비해 꼬임의 수가 증가되므로 종래에 비해 상기 소심(101)들 간에 압착상태가 더 좋다. 왜냐하면, 도 1의 종래 구조에서는 코어스트랜드가 2개이지만, 본 발명의 3개의 코어스트랜드가 구비되기 때문이다.

다시 말해서, 상기 소심(101)들 사이에 밀착력이 높아져 상기 제1코어스트랜드(110)가 더 단단해진다. 이것은 상기 코어(100)의 강성과 강도를 두 배 이상 향상시켜준다.

그리고 종래에 비해 연신율이 줄어들어 잘 늘어나지 않게 될 뿐 아니라, 상기 코어(100)의 외경이 균일해지므로 와이어 로프의 외경이 균일하게 제조될 수 있다.

또 본 발명의 코어(100)는 종래에 비해 그리스(grease) 함침율이 더 향상된다.

구체적으로 설명하면, 상기 제1코어스트랜드(110) 내부에는 제1함침공간(S1)이 형성되고, 상기 제2코어스트랜드(120) 내부에는 제2함침공간(S2)이 형성되며, 상기 제3코어스트랜드(130) 내부에는 제3함침공간(S3)이 형성된다.

즉, 도 1에 도시된 종래 구조에서는 함침공간이 상대적으로 작지만, 본 발명의 경우 함침공간(S1, S2, S3)이 크게 늘어 그리스의 내재율이 높아질 수 있다.

따라서, 상대적으로 더 오랫동안 상기 와이어 스트랜드(200)에 그리스를 공급해 줄 수 있다.

더불어, 꼬임의 수가 종래에 비해 증가하기 때문에 상기 소심(101)들 사이사이에 그리스가 스며들 공간이 더 많이 확보되어, 함침율이 증가할 뿐 아니라, 상기 소심(101)들 사이로부터 그리스가 더 느린 속도로 비산될 수 있기 때문이다.

부가적으로 꼬임의 수가 많기 때문에 상기 코어(100) 전체적으로 균일하게 그리스가 함침되므로 상기 와이어 스트랜드(200)의 길이방향을 따라 균일하게 그리스가 비산된다.

한편, 본 발명에서 상기 소심(101)의 재질은 폴리에스터(polyester)를 사용하는 것이 바람직하다.

종래 사용된 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌은 융점이 낮아 열에 약한 단점이 있고, 강도도 상대적으로 약한 문제가 있었다.

폴리에스터는 융점이 260℃이므로 내열성이 뛰어나다.

그리고 폴리에스터는 내화학성 및 내마모성도 우수하고, 고강성을 가지므로 와이어 로프의 품질을 향상시킬 수 있다.

또 상대적으로 저연신율(저모듈러스)을 가지므로 외력에 의해 변형이 잘 발생하지 않아 안정적이다.

특히, 폴리에스터를 사용하기 때문에 상술한 바와 같이 코어스프랜드를 종래에 비해 더 많이 연선하더라도 외경이 커지지 않고 강도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

부가적으로 폴리에스터는 고온 및 영하의 온도의 양쪽 모두에서의 굴곡 및 굽힘 피로에 대해 뛰어난 저항성을 갖는다. 이는 넓은 범위의 온도에 노출되며 또한 매우 높은 레벨의 굴곡 피로 및 압축을 받는 환경, 예를 들어, 크레인이나 엘리베이터 등에 특히 적합할 것이다.

다음으로 상기 와이어 스트랜드(200)에 대해 설명한다.

상기 와이어 스트랜드(200)는 상기 코어(100)의 외주를 포위하여 둘러싸면서 감기는 것으로 복수 가닥을 상기 코어(100)를 감싸도록 연선한다.

상기 와이어 스트랜드(200)는 다수 가닥의 소선(wire element)을 꼬아 만들어질 수 있다. 이때, 상기 소선(210)은 강선일 수 있다

이러한 상기 와이어 스트랜드(200)는 공지된 구조이므로 상세한 설명은 생략하고, 다만, 어떤 구조나 방식, 갯수라도 무방하다.

이상에서 도면을 참조하여 본 발명의 대표적인 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 코어
101 : 소심 110 : 제1코어스트랜드
120 : 제2코어스트랜드 130 : 제3코어스트랜드
200 : 와이어 스트랜드 210 : 소선
S1 : 제1함침공간
S2 : 제2함침공간
S3 : 제3함침공간

Claims (2)

1. 합성섬유 재질로 연선된 코어와, 상기 코어의 외주를 둘러싸면서 연선되는 와이어 스트랜드를 포함하는 와이어 로프에 있어서,
   상기 코어는,
   합성섬유재질의 소심 3가닥을 연선한 제1코어스트랜드;
   상기 제1코어스트랜드 6 ~ 8가닥을 연선한 제2코어스트랜드;
   상기 제2코어스트랜드 3가닥을 연선하여 만들어지는 제3코어스트랜드;를 포함해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 와이어 로프.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 소심은 폴리에스터(polyester) 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 와이어 로프.