一种轻质耐磨的多功能复合动力单绳及其制作方法
技术领域
本申请属于特种绳索技术领域，具体涉及一种轻质耐磨的多功能复合动力单绳及其制作方法。
背景技术
动力绳登山绳分为单绳、半绳、双绳。单绳为可以单根使用的动力登山绳，单独使用、单独受力，防止攀登者坠落，是最常见的绳索类型，使用中将一股绳索挂入一个保护点，当攀岩路线不是很曲折时，大多使用这种绳索。单绳不适合多阶段下降，多用于运动攀登，可以在攀岩者坠落时拉紧，由于其高延伸性可以降低坠落人员受到的冲击力，提高缓冲性，从而保证其人身安全。
静力A型绳以其轻便、耐磨、高强力等性能特点可应用于高空作业、消防救援、军事速降、户外露营、洞穴探险、特种训练等领域，其设计为尽可能小的弹性，它几乎不能吸收冲击力，其延伸性能远低于动力绳，通常静态延伸率仅3-5％左右。
因此，由于动力单绳和静力A型绳性能要求和应用领域不同，目前作业或登山攀岩人员外出时，需要携带两根绳索，不够方便。
发明内容
为了至少解决以上提到现有技术存在的技术问题之一，本申请实施例公开了一种轻质耐磨的多功能复合动力单绳，该动力单绳包括复合绳芯和包覆在其外部的绳皮，复合绳芯由第一绳芯纤维和第二绳芯纤维复合而成，绳皮由第一绳皮和第二绳皮沿动力单绳轴向间隔排列组合而成，其中：
第一绳芯纤维为聚酰胺纤维，第二绳芯纤维为高强度低延伸纤维，第一绳芯纤维与第二绳芯纤维平行并股复合或者编织复合，得到复合绳芯；
绳皮由复合纤维绳股编织而成，复合纤维绳股以节距25～30mm进行编织形成第一绳皮，以节距32～40mm进行编织形成第二绳皮；
复合纤维绳股由数量比为4：1的聚酰胺纤维与高强度低延伸纤维复合而成；
高强度低延伸纤维包括超高分子量聚乙烯纤维、Vectran纤维、芳纶纤维、碳纤维、玻璃纤维中的一种或几种的组合。
一些实施例公开的轻质耐磨的多功能复合动力单绳，复合绳芯的编织结构包括8编、12编或16编。
一些实施例公开的轻质耐磨的多功能复合动力单绳，绳皮的编织结构包括平纹40编、48编，斜纹40编、48编，其中，S捻向复合纤维绳股和Z捻向复合纤维绳股的数量相等。
一些实施例公开的轻质耐磨的多功能复合动力单绳，第一绳芯纤维与第二绳芯纤维的比例设定为7:1、11:1或15:1。
另一方面，本申请实施例公开了一种轻质耐磨的多功能复合动力单绳的制作方法，该制作方法包括：
(1)用聚酰胺纤维和高强度低延伸纤维制作复合绳芯；
(2)将复合绳芯热定型，热定型温度设定为60～190℃，热定型时间设定为40～130分钟；
(3)选取若干聚酰胺纤维和若干高强度低延伸纤维，加捻并为一股，得到复合纤维绳股，其中聚酰胺纤维与高强度低延伸纤维的数量之比为4：1；
(4)将复合纤维绳股热定型，热定型温度设定为60～190℃，热定型时间设定为40～130分钟；
(5)经过热定型的复合纤维绳股在预织机上预织，并线到编织机纱管上；
(6)将复合纤维绳股、复合绳芯绳股编织成绳，得到轻质耐磨的多功能复合动力单绳，其中，编织节距设定为25～30mm得到第一绳皮，编织节距设定为32～40mm得到第二绳皮，多功能复合动力单绳的绳皮结构中，S捻向复合纤维绳股和Z捻向复合纤维绳股的数量设定为相等。
进一步，一些实施例公开的轻质耐磨的多功能复合动力单绳的制作方法，复合绳芯的制作包括：
(1)选取8～12根规格为840～2000D的聚酰胺纤维，初捻得到第一绳芯初捻绳股，初捻捻度设定为150～200捻/米；将3～6股第一绳芯初捻绳股复捻，得到第一绳芯复捻绳股，复捻方向与初捻方向相反，复捻捻度设定为100～160捻/米；
(2)选取8～12根规格为840～2000D的高强度低延伸纤维，初捻得到第二绳芯初捻绳股；初捻捻度设定为150～200捻/米；将3～6股第二绳芯初捻绳股复捻，得到第二绳芯复捻绳股，复捻方向与初捻方向相反，复捻捻度设定为100～160捻/米；
(3)第一绳芯复捻绳股、第二绳芯复捻绳股平行并股复合，得到复合绳芯。
一些实施例公开的轻质耐磨的多功能复合动力单绳的制作方法，复合绳芯的制作包括：
(1)取5～8根规格为630～1260D的聚酰胺纤维，初捻为第一绳芯绳股，初捻捻度设定为150～200捻/米；
(2)取5～8根规格为630～1260D的高强度低延伸纤维，初捻为第二绳芯绳股，初捻捻度设定为150～200捻/米；
(3)将第一绳芯绳股和第二绳芯绳股分别在预织机上预织，制得对应纱管容量的股线；
(4)将预织的纱管放在编织机上进行编织，得到编织的复合绳芯。
一些实施例公开的轻质耐磨的多功能复合动力单绳的制作方法，绳皮的编织结构设定为平纹40编或48编，或斜纹40编或48编。
一些实施例公开的轻质耐磨的多功能复合动力单绳的制作方法，第一绳芯复捻绳股与第二绳芯复捻绳股的比例设定为7:1、11:1或15:1。
一些实施例公开的轻质耐磨的多功能复合动力单绳的制作方法，复合绳芯的编织结构设定为8编、12编或16编，其中，第二绳芯绳股的数量设定为1股。
本申请实施例公开的制作方法制作的轻质耐磨的多功能复合动力单绳，其直径为10～11mm，线密度小于65g/m，绳皮绳芯通过特定工艺的热定型处理，使绳索具有更好的吸能缓冲能力，产品性能指标同时满足动力单绳和静力A型绳产品的标准要求，即同时符合标准UIAA 107(EN 1891)和UIAA101(EN 892)标准要求；在静力A型绳使用状态时，皮芯滑动率小于0.05％，静态延伸率小于3％，打结系数小于1，坠落冲击力小于5KN，坠落次数大于9次，断裂强力大于23KN，静拉力大于17KN，缩水率小于4％，性能指标符合UIAA 107(EN 1891)Type A类型绳索标准要求；处于动力单绳使用状态时，皮芯滑动率小于0.05％，静态延伸率小于7.5％，首次动态延伸率小于37％，打结系数小于1，首次坠落冲击力小于8.5KN，坠落次数大于6次，缩水率小于4％。能够作为同时满足复合动力单绳和静力A型绳性能要求的多功能复合动力单绳。
附图说明
图1实施例1多功能复合动力单绳结构示意图
图2实施例1多功能复合动力单绳横截面示意图
具体实施方式
在这里专用的词“实施例”，作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。本申请实施例中性能指标测试，除非特别说明，采用本领域常规试验方法。应理解，本申请中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本申请公开的内容。
除非另有说明，否则本文使用的技术和术语具有本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义；作为本申请中其它未特别注明的试验方法和技术手段均指本领域内普通技术人员通常采用的实验方法和技术手段。
本公开所用的术语“基本”和“大约”用于描述小的波动。例如，它们可以是指小于或等于±5％，如小于或等于±2％，如小于或等于±1％，如小于或等于±0.5％，如小于或等于±0.2％，如小于或等于±0.1％，如小于或等于±0.05％。浓度、量和其它数值数据在本文中可以以范围格式表示或呈现。这样的范围格式仅为方便和简要起见使用，因此应灵活解释为不仅包括作为该范围的界限明确列举的数值，还包括该范围内包含的所有独立的数值或子范围。例如，“1～5％”的数值范围应被解释为不仅包括1％至5％的明确列举的值，还包括在所示范围内的独立值和子范围。因此，在这一数值范围中包括独立值，如2％、3.5％和4％，和子范围，如1％～3％、2％～4％和3％～5％等。这一原理同样适用于仅列举一个数值的范围。此外，无论该范围的宽度或所述特征如何，这样的解释都适用。
在本公开，包括权利要求书中，所有连接词，如“包含”、“包括”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“容纳”等被理解为是开放性的，即是指“包括但不限于”。只有连接词“由……构成”和“由……组成”是封闭连接词。
为了更好的说明本申请内容，在下文的具体实施例中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本申请同样可以实施。在实施例中，对于本领域技术人员熟知的一些方法、手段、仪器、设备等未作详细描述，以便凸显本申请的主旨。在不冲突的前提下，本申请实施例公开的技术特征可以任意组合，得到的技术方案属于本申请实施例公开的内容。本申请述及的第一、第二仅为表述不同的部分，并不表示其先后顺序；Z捻向和S捻向仅为表述两个相反的加捻方向。
在一些实施方式中，轻质耐磨的多功能复合动力单绳包括复合绳芯和包覆在其外部的绳皮，复合绳芯由第一绳芯纤维和第二绳芯纤维复合而成，绳皮由第一绳皮和第二绳皮沿动力单绳轴向间隔排列组合而成，其中：第一绳芯纤维为聚酰胺纤维，第二绳芯纤维为高强度低延伸纤维，第一绳芯纤维与第二绳芯纤维平行并股复合或者编织复合，得到复合绳芯；绳皮由复合纤维绳股编织而成，复合纤维绳股以节距25～30mm进行编织形成第一绳皮，以节距32～40mm进行编织形成第二绳皮；复合纤维绳股由数量比为4：1的聚酰胺纤维与高强度低延伸纤维复合而成；高强度低延伸纤维包括超高分子量聚乙烯纤维、Vectran纤维、芳纶纤维、碳纤维、玻璃纤维中的一种或几种的组合。
作为可选实施方式，复合绳芯为第一绳芯绳股与第二绳芯绳股平行并股得到。进一步作为可选实施方式，第一绳芯绳股与第二绳芯绳股的数量比例为7:1,、11：1或15:1。
作为可选实施方式，复合绳芯为第一绳芯绳股和第二绳芯绳股编织而成。通常多根第一绳芯纤维经过初捻得到第一绳芯初捻绳股，多股第一绳芯初捻绳股复捻得到第一绳芯复捻绳股；多根第二绳芯纤维经过初捻得到第二绳芯初捻绳股，多股第二绳芯绳股复捻得到第二绳芯绳股；第一绳芯复捻绳股与第二绳芯复捻绳股以一定比例编织，得到复合绳芯。作为可选实施方式，复合绳芯的编织结构包括8编、12编或16编，其中第一绳芯复捻绳股与第二绳芯复捻绳股的比例设定为7：1、11:1或15：1。
在一些实施方式中，绳皮由第一绳皮和第二绳皮沿动力单绳轴向间隔排列组合而成，通常多功能复合动力登山绳需要考虑到其使用舒适度，需要将其制作成比较柔软舒适的状态，通常编制绳皮的工艺中尽量采用较大的节距，例如本申请实施例公开的节距32-40mm，所以多功能复合动力登山绳的主体是以这种规格的节距进行编织的，即通常绳皮的主体部分为第二绳皮；但是，绳皮舒适度的提高同时造成其使用强度减小，尤其是耐磨性能大为降低，结合其使用方法和使用状态，本申请实施例采用不同的编织方法，以较小的节距进行编织，得到的绳皮结构紧密，具有良好的耐磨性，在需要增强动力登山绳耐磨性的部位上，采用较小的节距进行编织，例如25～30mm，即本申请实施例中公开的第一绳皮部分。
通常，第一绳皮和第二绳皮的具体长度和设置位置可以根据多功能复合动力登山绳的使用需求进行设置，间隔地排列设置在多功能复合动力登山绳上。第一绳皮可以作为多个不同的部分，分别设置在复合动力登山绳的不同部位上。
作为可选实施方式，第二绳皮约占绳皮总长度的80～90％，第一绳皮占绳皮总长度的20～10％。
通常第一绳皮设置在动力登山绳的端部。作为可选实施方式，第一绳皮约占绳皮总长度的10％，设置在动力登山绳的一端。
作为可选实施方式，第一绳皮占绳皮总长度的20％，第一绳皮分为相同长度的两部分，分别设置在动力登山绳的两端。
在一些实施方式中，轻质耐磨的多功能复合动力单绳的绳皮编织结构包括平纹40编或48编，斜纹40编或48编，其中，S捻向复合纤维绳股和Z捻向复合纤维绳股的数量相等。
在一些实施方式中，轻质耐磨的多功能复合动力单绳的制作方法包括：
(1)用聚酰胺纤维和高强度低延伸纤维制作复合绳芯，具体包括：
(1-1)选取8～12根规格为840～2000D的聚酰胺纤维，初捻得到第一绳芯初捻绳股，初捻捻度设定为150～200捻/米；将3～6股第一绳芯初捻绳股复捻，得到第一绳芯复捻绳股，复捻方向与初捻方向相反，复捻捻度设定为100～160捻/米；
(1-2)选取8～12根规格为840～2000D的高强度低延伸纤维，初捻得到第二绳芯初捻绳股；初捻捻度设定为150～200捻/米；将3～6股第二绳芯初捻绳股复捻，得到第二绳芯复捻绳股，复捻方向与初捻方向相反，复捻捻度设定为100～160捻/米；
(1-3)第一绳芯复捻绳股、第二绳芯复捻绳股平行并股复合，得到复合绳芯；
(2)将复合绳芯热定型，热定型温度设定为60～190℃，热定型时间设定为40～130分钟；
(3)选取若干聚酰胺纤维和若干高强度低延伸纤维，加捻并为一股，得到复合纤维绳股，其中聚酰胺纤维与高强度低延伸纤维的数量之比为4：1；
(4)将复合纤维绳股热定型，热定型温度设定为60～190℃，热定型时间设定为40～130分钟；
(5)经过热定型的复合纤维绳股在预织机上预织，并线到编织机纱管上；
(6)将复合纤维绳股、复合绳芯编织成绳，得到轻质耐磨的多功能复合动力单绳，其中，编织节距设定为25～30mm得到第一绳皮，编织节距设定为32～40mm得到第二绳皮，多功能复合动力单绳的绳皮结构中，S捻向复合纤维绳股和Z捻向复合纤维绳股的数量设定为相等。编织节距设定为25～30mm时，绳皮占比较大，编织紧密，绳皮的耐磨性好；绳皮节距设定为32～40mm时，编织的绳皮较为稀疏，绳皮占比较小，手感柔软，质量轻。
作为可选实施方式，绳芯绳股和绳皮绳股都经过松弛热定型处理，使得绳芯和绳皮材料中的大分子重新排列，提高纱线延伸性能，通常采用的热定型方法包括蒸汽热定型、电加热热定型和热空气热定型等。
在一些实施方式中，轻质耐磨的多功能复合动力单绳的制作方法包括：
(1)用聚酰胺纤维和高强度低延伸纤维制作复合绳芯，具体包括：
(1-1)取5～8根规格为630～1260D的聚酰胺纤维，初捻为第一绳芯绳股，初捻捻度设定为150-200捻/米；
(1-2)取5～8根规格为630～1260D的高强度低延伸纤维，初捻为第二绳芯绳股，初捻捻度设定为150～200捻/米；
(1-3)将第一绳芯绳股和第二绳芯绳股分别在预织机上预织，制得对应纱管容量的股线；
(1-4)将预织的纱管放在编织机上进行编织，得到编织的复合绳芯。
(2)将复合绳芯热定型，热定型温度设定为60～190℃，热定型时间设定为40～130分钟；
(3)选取若干聚酰胺纤维和若干高强度低延伸纤维，加捻并为一股，得到复合纤维绳股，其中聚酰胺纤维与高强度低延伸纤维的数量之比为4：1；
(4)将复合纤维绳股热定型，热定型温度设定为60～190℃，热定型时间设定为40～130分钟；
(5)经过热定型的复合纤维绳股在预织机上预织，并线到编织机纱管上；
(6)将复合纤维绳股、复合绳芯绳股编织成绳，得到轻质耐磨的多功能复合动力单绳，其中，编织节距设定为25～30mm得到第一绳皮，编织节距设定为32～40mm得到第二绳皮，多功能复合动力单绳的绳皮结构中，S捻向复合纤维绳股和Z捻向复合纤维绳股的数量设定为相等。编织节距设定为25～30mm时，绳皮占比较大，编织紧密，绳皮的耐磨性好；绳皮节距设定为32～40mm时，编织的绳皮较为稀疏，绳皮占比较小，手感柔软，质量轻。
一些实施例公开的轻质耐磨的多功能复合动力单绳的制作方法，绳皮的编织结构设定为平纹40编或48编，或斜纹40编或48编。
一些实施例公开的轻质耐磨的多功能复合动力单绳的制作方法，第一绳芯复捻绳股与第二绳芯复捻绳股的比例设定为7：1、11:1或15：1。
一些实施例公开的轻质耐磨的多功能复合动力单绳的制作方法，复合绳芯的编织结构设定为8编、12编或16编，其中，第二绳芯绳股的数量设定为1股。
以下结合实施例对技术细节做进一步说明。
实施例1
实施例1公开的轻质耐磨的多功能复合动力单绳通过以下方法制作：
(1)用聚酰胺纤维和高强度低延伸纤维制作复合绳芯，具体包括：
(1-1)选取8根规格为840D的聚酰胺纤维，初捻得到第一绳芯初捻绳股，初捻捻度设定为200捻/米；将3股第一绳芯初捻绳股复捻，得到第一绳芯复捻绳股，复捻方向与初捻方向相反，复捻捻度设定为160捻/米；
(1-2)选取8根规格为840D的高强度低延伸纤维，初捻得到第二绳芯初捻绳股；初捻捻度设定为200捻/米；将3股第二绳芯初捻绳股复捻，得到第二绳芯复捻绳股，复捻方向与初捻方向相反，复捻捻度设定为160捻/米；
(1-3)7股第一绳芯复捻绳股、1股第二绳芯复捻绳股平行并股复合，得到复合绳芯；
(2)将复合绳芯进行电加热热定型，热定型温度设定为60℃，热定型时间设定为130分钟；
(3)选4根聚酰胺纤维和1根高强度低延伸纤维，加捻并为一股，得到复合纤维绳股；
(4)将复合纤维绳股进行电加热热定型，热定型温度设定为60℃，热定型时间设定为130分钟；
(5)经过热定型的复合纤维绳股在预织机上预织，并线到编织机纱管上；
(6)将复合纤维绳股、复合绳芯编织成绳，得到轻质耐磨的多功能复合动力单绳，其中，编织节距设定为25mm得到第一绳皮，编织节距设定为32mm得到第二绳皮，多功能复合动力单绳的绳皮结构中，S捻向复合纤维绳股和Z捻向复合纤维绳股的数量设定为20。
图1为实施例1得到的多功能复合动力单绳结构示意图，图2为其横截面示意图，其中，复合绳芯2包括第一绳芯绳股21和第二绳芯绳股22，绳皮1包括第一绳皮11和第二绳皮12。
实施例2
实施例2公开的轻质耐磨的多功能复合动力单绳通过以下方法制作：
(1)用聚酰胺纤维和高强度低延伸纤维制作复合绳芯，具体包括：
(1-1)取8根规格为1260D的聚酰胺纤维，初捻为第一绳芯绳股，初捻捻度设定为150捻/米；
(1-2)取8根规格为1260D的高强度低延伸纤维，初捻为第二绳芯绳股，初捻捻度设定为150捻/米；
(1-3)将第一绳芯绳股和第二绳芯绳股分别在预织机上预织，制得对应纱管容量的股线；
(1-4)将预织的纱管放在编织机上进行编织，得到编织的复合绳芯。
(2)将复合绳芯热定型，热定型温度设定为190℃，热定型时间设定为40分钟；
(3)选取4根聚酰胺纤维和1根高强度低延伸纤维，加捻并为一股，得到复合纤维绳股；
(4)将复合纤维绳股热定型，热定型温度设定为190℃，热定型时间设定为40分钟；
(5)经过热定型的复合纤维绳股在预织机上预织，并线到编织机纱管上；
(6)将复合纤维绳股、复合绳芯绳股编织成绳，得到轻质耐磨的多功能复合动力单绳，其中，编织节距设定为30mm得到第一绳皮，编织节距设定为40mm得到第二绳皮，多功能复合动力单绳的绳皮结构中，S捻向复合纤维绳股和Z捻向复合纤维绳股的数量设定为24。
本申请实施例公开的轻质耐磨的多功能复合动力单绳，其直径为10～11mm，线密度小于65g/m，绳皮绳芯通过特定工艺的热定型处理，使绳索具有更好的吸能缓冲能力，产品性能指标同时满足动力单绳和静力A型绳产品的标准要求，即同时符合标准UIAA 107(EN1891)和UIAA 101(EN 892)标准要求；在静力A型绳使用状态时，皮芯滑动率小于0.05％，静态延伸率小于3％，打结系数小于1，坠落冲击力小于5KN，坠落次数大于9次，断裂强力大于23KN，静拉力大于17KN，缩水率小于4％，性能指标符合UIAA107(EN 1891)Type A类型绳索标准要求；处于动力单绳使用状态时，皮芯滑动率小于0.05％，静态延伸率小于7.5％，首次动态延伸率小于37％，打结系数小于1，首次坠落冲击力小于8.5KN，坠落次数大于6次，缩水率小于4％。能够作为同时满足复合动力单绳和静力A型绳性能要求的多功能复合动力单绳。
本申请公开的技术方案和实施例中公开的技术细节，仅是示例性说明本申请的构思，并不构成对本申请技术方案的限定，凡是对本申请公开的技术细节所做的没有创造性的改变，都与本申请具有相同的发明构思，都在本申请权利要求的保护范围之内。
