可提高弯曲刚度的纤维绳索
技术领域
本申请属于复编纤维绳索技术领域，具体涉及一种可提高弯曲刚度的纤维绳索。
背景技术
绳索弯曲刚度是绳索的一项重要使用性能，绳索应用领域的不同决定了对绳索弯曲刚度不同要求。
对复编纤维绳索而言，在使用过程中起主要承重作用的是绳芯部分，绳皮主要起保护绳芯的作用。复编绳常用于拖拽绳、树艺绳、高空作业绳以及训练绳等领域，根据绳索应用领域的不同，客户对绳索弯曲刚度要求也不同，而现有制绳工艺得到的复编纤维绳索弯曲刚度基本保持恒定，很难满足不同使用领域的使用需求。
实用新型内容
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可提高弯曲刚度的纤维绳索，该纤维绳索为绳芯、中芯和绳皮三层复编结构，其中：
绳芯由第一化学纤维编织而成；
中芯设置在绳芯外部，由混合纤维编织而成；
绳皮设置在中芯外部，由第二化学纤维编织而成；
混合纤维包括第一化学纤维和/或第二化学纤维，以及至少一种第三化学纤维，第三化学纤维的熔点低于第一化学纤维和第二化学纤维，且第三化学纤维在混合纤维中的质量含量为5～60％；
第三化学纤维与第一化学纤维通过熔融粘结点相互粘结，绳芯与中芯相接触的界面上形成多个粘结点相互连接的网状结构，第三化学纤维与第二化学纤维通过熔融粘结点相互粘结，中芯与绳皮相接触的界面上形成多个熔融粘结点相互连接的网状结构，得到的纤维绳索具有一体化整体结构。
一些实施例公开的可提高弯曲刚度的纤维绳索，第一化学纤维包括聚酯纤维、聚酰胺纤维中的一种或两种的组合。
一些实施例公开的可提高弯曲刚度的纤维绳索，绳芯的结构为12编、16编、平纹32编、平纹48编、斜纹32编或斜纹48编中的一种，其中，第一化学纤维的数量为5～50根，第一化学纤维的规格为840D，第一化学纤维的捻度设置为30～120捻/米，编织节距设定为50～100mm。
一些实施例公开的可提高弯曲刚度的纤维绳索，第二化学纤维包括聚酯纤维、聚酰胺纤维中的一种或两种的组合。
一些实施例公开的可提高弯曲刚度的纤维绳索，绳皮的结构为12编、16编、平纹32编、平纹48编、斜纹32编或斜纹48编中的一种，其中，第二化学纤维的数量为6～55根，第二化学纤维的规格为840D，第二化学纤维的捻度设置为30～100捻/米，编织节距设置为25～80mm。
一些实施例公开的可提高弯曲刚度的纤维绳索，第三化学纤维包括低熔点聚酯纤维或低熔点聚酰胺纤维中的一种或两种的组合。
一些实施例公开的可提高弯曲刚度的纤维绳索，中芯的结构为8编、12编或16编中的一种，混合纤维的捻度设置为30～60捻/米，编织节距设定为70～100mm。
一些实施例公开的可提高弯曲刚度的纤维绳索，第三化学纤维的规格为30～200D，第三化学纤维的断裂强度不小于3.5g/d，第三化学纤维的熔点为90～130℃。
本申请实施例公开的可提高弯曲刚度的纤维绳索包括混合纤维层，混合纤维层中的低熔点化学纤维在高于其熔点的温度下热处理能够熔融，将混合纤维中的其它纤维与低熔点化学纤维相互粘合在一起，通常纤维之间的粘结由多个粘结点相互粘结实现，混合纤维层与其两侧相邻的绳芯和绳皮之间分别形成部分立体网状结构，从而形成了具有一体化整体网状结构的三层复编结构纤维绳索，能够有效提高纤维绳索的弯曲刚度，而且随纤维绳索中低熔点纤维的含量提高，纤维绳索的弯曲刚度也提高，进而通过提高低熔点纤维的含量，可以提高纤维绳索弯曲。
附图说明
图1实施例1公开的可提高弯曲刚度的纤维绳索结构示意图
图2实施例1公开的可提高弯曲刚度的纤维绳索横截面示意图
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科学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。本申请述及的混合纤维，通常是指包括有低熔点化学纤维的两种以上化学纤维的组合纤维束。本公开述及的弯曲刚度通常是指材料或结构在受力时抵抗弯曲弹性变形的能力，是材料或结构弯曲弹性变形难易程度的表征。材料的弯曲刚度通常可以用弯曲弹性模量来衡量，在宏观弹性范围内，弯曲刚度是零件荷载与弯曲位移成正比的比例系数，即引起单位弯曲位移所需的力。本公开述及的熔融粘结点，通常是指低熔点化学纤维熔融后与其他纤维相互融合，融合部位冷却后形成的粘结点。
在一些实施方式中，可提高弯曲刚度的纤维绳索包括绳芯、中芯和绳皮三层复编结构，其中：绳芯由第一化学纤维编织而成，中芯设置在绳芯外部，由混合纤维编织而成，绳皮设置在中芯外部，由第二化学纤维编织而成；混合纤维包括第一化学纤维和/或第二化学纤维及至少一种第三化学纤维，第三化学纤维的熔点低于第一化学纤维，也低于第二化学纤维，且第三化学纤维在混合纤维中的质量含量为5～60％；第三化学纤维与第一化学纤维通过熔融粘结点相互粘结，绳芯与中芯相接触的界面上形成多个粘结点相互连接的网状结构，第三化学纤维与第二化学纤维通过熔融粘结点相互粘结，中芯与绳皮相接触的界面上形成多个熔融粘结点相互连接的网状结构，得到的纤维绳索具有一体化整体结构。
通常纤维绳索的中芯部分由混合纤维编织而成，也可以称之为混合纤维层，混合纤维通常由多根第一化学纤维和/或第二化学纤维和多根熔点低于第一化学纤维和第二化学纤维的第三化学纤维组成，混合纤维中的不同种类的纤维相互间隔分布，混合纤维中的不同纤维在并线或加捻形成纤维绳股的过程中相互间隔均匀分布，若对该混合纤维进行热处理，在温度高于第三化学纤维熔点和低于第一化学纤维和/第二化学纤维熔点的温度下进行热处理，第三化学纤维熔融而第一化学纤维和第二化学纤维不熔融，低熔点第三化学纤维与第一化学纤维和/或第二化学纤维之间相互融合，融合部位在冷却后形成熔融粘结点，通常冷却后的熔融粘结点是随机、不连续、无规则分布的，纤维绳索中的中芯设置在绳芯与绳皮之间，混合纤维层中的低熔点纤维与绳芯部分、绳皮部分之间，也分别形成了粘结点，连接点随机、离散地分布在中芯与绳芯之间，以及中芯与绳皮之间；绳芯、中芯和绳皮三者之间形成的立体网状结构使得纤维绳索更加饱满，使得三者形成了一体化结构，有效改善了纤维绳索的手感和整体性能。
通常在混合纤维层中，第三化学纤维与组成混合纤维层的第一化学纤维和/或第二化学纤维之间也形成了熔融粘结点，多个间隔、离散、随机分布的熔融粘结点使得化学纤维之间相互连接形成立体网状结构，增加了纤维绳索的弯曲刚度。
作为可选实施方式，可提高弯曲刚度的纤维绳索的第一化学纤维包括聚酯纤维、聚酰胺纤维中的一种或两种的组合。例如，可以是单一的聚酯纤维或者聚酰胺纤维，也可以依照不同的比例将聚酯纤维和聚酰胺纤维组合，作为第一化学纤维。
作为可选实施方式，可提高弯曲刚度的纤维绳索的绳芯是第一化学纤维编织而成的编织结构，包括12编、16编、平纹32编、平纹48编、斜纹32编或斜纹48编中的一种，其中，第一化学纤维的数量为5～50根，规格为840D，第一化学纤维编织成绳芯的工艺中加捻捻度设置为30～120捻/米。
作为可选实施方式，可提高弯曲刚度的纤维绳索的第二化学纤维包括聚酯纤维、聚酰胺纤维中的一种或两种的组合。例如，可以是单一的聚酯纤维或者聚酰胺纤维，也可以依照不同的比例将聚酯纤维和聚酰胺纤维组合，作为第二化学纤维。
作为可选实施方式，可提高弯曲刚度的纤维绳索由第二化学纤维编织而成，绳皮的编织结构为12编、16编、平纹32编、平纹48编、斜纹32编或斜纹48编中的一种，其中，第二化学纤维的数量为6～55根，第二化学纤维的规格为840D，第二化学纤维编织成绳皮的工艺中加捻捻度设置为30～100捻/米。
作为可选实施方式，可提高弯曲刚度的纤维绳索的第三化学纤维包括低熔点聚酯纤维或低熔点聚酰胺纤维中的一种或两种的组合。例如，可以是单一的低熔点聚酯纤维，或者低熔点聚酰胺纤维作为第三化学纤维，也可以是低熔点聚酯纤维与低熔点聚酰胺纤维以一定比例组合成第三化学纤维。
作为可选实施方式，可提高弯曲刚度的纤维绳索中的第三化学纤维的熔点为90～130℃。
作为可选实施方式，可提高弯曲刚度的纤维绳索中的第三化学纤维的规格为30～200D，第三化学纤维的断裂强度不小于3.5g/d。
在一些实施方式中，可提高弯曲刚度的纤维绳索由以下方法制作，具体包括：
选定纤维绳索，该纤维绳索包括第一化学纤维编织成的绳芯和第二化学纤维编织成的绳皮；
在绳芯和绳皮之间增加至少一层混合纤维层，混合纤维层中包括第一化学纤维和/或第二化学纤维和至少一种熔点低于第一化学纤维和第二化学纤维的第三化学纤维；
使第三化学纤维熔融，分别与第一化学纤维和第二化学纤维之间形成熔融粘结点，形成绳芯与中芯之间、绳皮与中芯之间通过熔融点多点粘结的立体网状结构。在纤维绳索中增加一层混合纤维层，混合纤维层中包括第一化学纤维和/或第二化学纤维和至少一种熔点低于所述化学纤维的低熔点第三化学纤维；
使得低熔点化学纤维与化学纤维之间相互粘结，形成多根化学纤维、低熔点化学纤维之间通过多点粘结的立体网状结构。
通常通过将低熔点化学纤维熔融的方式将低熔点化学纤维与其他化学纤维之间相互粘结，例如可以将纤维绳索加热到一定温度进行热处理，即可将低熔点第三化学纤维熔融，熔融的第三化学纤维与第一化学纤维之间相互熔融粘结，冷却后形成熔融粘结点，熔融的第三化学纤维与第二化学纤维之间相互熔融粘结，冷却后形成熔融粘结点。通常进行热处理的温度高于低熔点第三化学纤维的熔融温度，小于纤维绳索中第一化学纤维和第二化学纤维的熔融温度，以便只有部分纤维在热处理过程中熔融，而主体纤维不会发生熔融，能够保持纤维绳索的主体形状。作为化学纤维的加热方式，例如，可以通过电加热方式、超声波加热方式进行加热使低熔点化学纤维处于高温环境中，变为熔融状态。
进一步，一些实施例公开的纤维绳索的弯曲刚度调节方法，纤维绳索中的混合纤维层中，第三化学纤维与第一化学纤维和/或第二化学纤维之间通过熔融粘结点相互粘结。
在一些实施方式中，可提高弯曲刚度的纤维绳索由以下方法制作得到，具体包括：
选定第一化学纤维长丝，编织绳芯；例如，可以5×840D～50×840D的聚酰胺纤维或聚酯纤维长丝为第一化学纤维，编织绳芯，捻度设置为30～120捻/米，捻向设置为半数为S捻向、半数为Z捻向，编织方式为12编、16编、平纹32编、平纹48编、斜纹32编、斜纹48编中的一种，编织节距设置为50～100mm；
选定混合纤维长丝，编织中芯；例如，可选择3×840D～6×840D聚酰胺纤维长丝与30～1890D低熔点聚酰胺纤维长丝，或者选择3×840D～6×840D聚酯纤维长丝与50～2000D低熔点聚酯纤维长丝作为混合纤维，混合纤维中低熔点纤维的质量占比设置在5％～60％之间，编织中芯的混合纤维捻度设置为30～60捻/米；捻向为半数为S捻向、半数为Z捻向，编织方式为8编、12编、16编结构中的一种，编织节距设置为70～100mm；通常将混合纤维与得到的绳芯一起喂入编织机中进行编织，得到绳芯外部编织有中芯的绳芯/中芯两层复编结构；
选定第二化学纤维，编织绳皮；通常可以选择与绳芯材质相同的聚酰胺化学纤维长丝作为第二化学纤维编织绳皮，也可以选择与绳芯材质不同的化学纤维长丝作为第二化学纤维编织绳皮；通常编织的捻度设置为30～100捻/米；捻向为半数为S捻向、半数为Z捻向，编织方式为12编、16编、平纹32编、平纹48编、斜纹32编、斜纹48编中的一种，节距设置为25～80mm，将绳芯/中芯复编结构与第二化学纤维一起喂入编织机中进行编织，得到中芯外部编织有绳皮的绳芯/中芯/绳皮三层复编结构；
加热定型，将得到的绳芯/中芯/绳皮三层复编结构进行热处理，例如，用热烘箱或热吹风设备加热处理，设定温度为110～160℃，定型时间3～30min，然后绳索在室温条件下冷却定型，得到可提高弯曲刚度的纤维绳索。纤维绳索弯曲刚度测试方法，参照专利CN201320370028、用于绳索的弯曲刚度测试装置进行测试，测量头的直径为20mm，伸缩缸重量为10N。弯曲刚度相对值介于0.01～0.07之间的纤维绳索弯曲刚度较大，弯曲刚度相对值介于0.07～0.1之间的纤维绳索弯曲刚度中等，弯曲刚度相对值大于0.1的纤维绳索弯曲刚度较小。
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公开的可提高弯曲刚度的纤维绳索，制作过程如下：
以10合840D聚酰胺长丝为第一化学纤维原料编织绳芯，捻度设置为60捻/米；捻向为半数为S向、半数为Z向，编织方式设置为16编绳芯，编织节距设置为50mm；
以4合840D聚酰胺长丝与7合50D低熔点聚酰胺长丝为混合纤维原料编织中芯，低熔点聚酰胺长丝的熔点为98℃，低熔点纤维的质量含量为10％，捻度设置为30捻/米；捻向为半数为S捻向、半数为Z捻向，编织方式为8编结构，编织节距设置为100mm，将得到的绳芯喂入编织机中一起编织，形成绳芯/中芯双层复编结构；
以11合的840D聚酰胺长丝为第二化学纤维原料编织绳皮，捻度设置为40捻/米；捻向为半数为S向、半数为Z向，编织方式为平纹32编，编织节距设置为80mm，将绳芯/中芯双层复编结构与第二化学纤维绳股喂入编织机中一起编织，得到绳芯/中芯/绳皮三层复编结构；
将绳芯/中芯/绳皮三层复编结构的复编纤维绳索用热烘箱加热，保持加热温度为130℃，加热时间5min，然后在室温条件下冷却定型，得到可提高弯曲刚度的纤维绳索。
实施例1得到的可提高弯曲刚度的纤维绳索结构示意图见图1，图2为其横截面示意图，其中，绳芯1外部编织有中芯2，中芯2的外部编织有绳皮3，纤维绳索为三层复编结构。
测定实施例1得到的纤维绳索的弯曲刚度，列于表1。表1为实施例1～3可提高弯曲刚度的纤维绳索性能表，表1中，弯曲刚度绝对值单位为mm，表示垂直凹入的距离，弯曲刚度相对值表示垂直凹入的距离与直径的比值。
实施例2
实施例2公开的可提高弯曲刚度的纤维绳索，制作过程如下：
以50合840D聚酰胺长丝为第一化学纤维原料编织绳芯，捻度设置为30捻/米；捻向为半数为S捻向、半数为Z捻向，编织方式设置为12编绳芯，编织节距设置为100mm；
以4合840D聚酰胺长丝与1合840D低熔点聚酰胺长丝为混合纤维原料编织中芯，低熔点聚酰胺长丝的熔点为98℃，低熔点纤维的质量含量为20％，捻度设置为80捻/米；捻向为半数为S捻向、半数为Z捻向，编织方式为12编结构，编织节距设置为70mm，中将得到的绳芯喂入编织机中一起编织，形成绳芯/中芯双层复编结构；
以11合的840D聚酰胺长丝为第二化学纤维原料编织绳皮，捻度设置为40捻/米；捻向为半数为S捻向、半数为Z捻向，编织方式为平纹32编，编织节距设置为80mm，将绳芯/中芯双层复编结构与第二化学纤维绳股喂入编织机中一起编织，得到绳芯/中芯/绳皮三层复编结构；
将绳芯/中芯/绳皮三层复编结构的复编纤维绳索用热烘箱加热，保持加热温度为130℃，加热时间5min，然后在室温条件下冷却定型，得到可提高弯曲刚度的纤维绳索。
测定实施例2得到的纤维绳索的弯曲刚度，列于表1。
实施例3
实施例3公开的可提高弯曲刚度的纤维绳索，制作过程如下：
以8合840D聚酰胺长丝为第一化学纤维原料编织绳芯，捻度设置为80捻/米；捻向为半数为S捻向、半数为Z捻向，编织方式设置为32编绳芯，编织节距设置为75mm；
以2合840D聚酰胺长丝与1合630D低熔点聚酰胺长丝为混合纤维原料编织中芯，低熔点聚酰胺长丝的熔点为98℃，低熔点纤维的质量含量为28％，捻度设置为45捻/米；捻向为半数为S捻向、半数为Z捻向，编织方式为8编结构，编织节距设置为85mm，中将得到的绳芯喂入编织机中一起编织，形成绳芯/中芯双层复编结构；
以25合的840D聚酰胺长丝为第二化学纤维原料编织绳皮，捻度设置为55捻/米；捻向为半数为S捻向、半数为Z捻向，编织方式为16编，编织节距设置为55mm，将绳芯/中芯双层复编结构与第二化学纤维绳股喂入编织机中一起编织，得到绳芯/中芯/绳皮三层复编结构；
将绳芯/中芯/绳皮三层复编结构的纤维绳索用热烘箱加热，保持加热温度为130℃，加热时间5min，然后在室温条件下冷却定型，得到可提高弯曲刚度的纤维绳索。
测定实施例3得到的纤维绳索的弯曲刚度，列于表1。
表1实施例1～3可提高弯曲刚度的纤维绳索性能表
本申请实施例公开的可提高弯曲刚度的纤维绳索包括混合纤维层，混合纤维层中的低熔点化学纤维在加热温度高于其熔点的温度下能够熔融，将混合纤维中的其它纤维与低熔点化学纤维相互粘合在一起，通常纤维之间的粘结由多个粘结点相互粘结实现，混合纤维层中形成了多根纤维通过点状粘结点相互连接的立体网状结构，混合纤维层与其两侧相邻的绳芯和绳皮之间也分别形成部分立体网状结构，从而形成了具有一体化整体结构的三层复编结构纤维绳索，能够有效增大纤维绳索的弯曲刚度，而且随着纤维绳索中低熔点纤维的含量增大，纤维绳索的弯曲刚度也增大，进而通过提高低熔点纤维的含量，可以提高纤维绳索弯曲刚度。
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。
