一种超低延伸高强静力绳及其制作方法
技术领域
本发明涉及绳索技术领域，尤其涉及低延伸绳索，具体为一种超低延伸高强静力绳及其制作方法。
背景技术
现实生活场景中，静力绳一般使用于探洞、救援中以及高空速降，因其延展性低，所以被广泛使用。静力绳通常设计为较小的延伸性，这个特点决定了静力绳的应用场景。
但目前多数静力绳的绳芯采用捻线结构或者编织结构，以10.5mm静力绳为例，其静态延伸率往往在3.5-5.0％范围内，虽然看似延伸率够低，但当使用的绳索超过一定长度后，整条绳索的延伸长度依然偏大，并且采用捻线结构做绳芯往往带来扭转缺陷；而少数采用平心纱结构绳索，由于绳芯为完全散开的纤维，因此饱满度极差，在通过8字环或下降器等配件时绳索完全压扁，导致绳索无法顺滑的通过配件。除此之外，采用捻线结构或编织结构的绳芯，其纤维强力利用率偏低，捻线结构为50-60％，编绳结构为60-70％。
因此本领域技术人员亟需一款延伸率更低，且不具有扭转缺陷、绳芯集中的静力绳。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种超低延伸高强静力绳及其制作方法，该静力绳能够实现更低的延伸率，且特殊的三维圆柱体绳索结构的绳芯能够避免绳芯扭转的缺陷，且绳芯具有良好的圆度与饱满度，使得静力绳更容易通过配件。
本发明提供的一种超低延伸高强静力绳，该静力绳包括：绳芯，由一根或多根三维圆柱体绳索组成，其中，所述三维圆柱体绳索的材质为高强纤维；以及包裹在所述绳芯外面的绳皮，由多根高强纤维加捻构成的多股绳股或子绳编织而成。
本发明的具体实施方式中，所述绳皮包含S捻向的高强纤维绳股或子绳和Z捻向的高强纤维绳股或子绳。
其中，所述S捻向的高强纤维绳股和所述Z捻向的高强纤维绳股数量相同；所述S捻向的子绳和Z捻向的子绳数量相同。
其中，所述S捻向的高强纤维绳股数量为16股，所述Z捻向的高强纤维绳股数量为16股；或者，所述S捻向的高强纤维绳股数量为24股，所述Z捻向的高强纤维绳股数量为24股。
本发明的具体实施方式中，所述S捻向的子绳和Z捻向的子绳都是通过初复捻的方式制成。
本发明的具体实施方式中，所述高强纤维由锦纶、涤纶、芳纶和HMPE中的至少一种构成。
本发明的具体实施方式中，所述三维圆柱体绳索是由一根纬线纤维在同一横截面上将多根经线纤维依次缠绕形成的绳索。
本发明的具体实施方式还提供了一种超低延伸高强静力绳的制作方法，该制作方法包括：选取适当纤度的一种或几种高强纤维；加捻高强纤维获得一定长度的绳股，或者通过初复捻或编织方式得到一定长度的子绳；按照给定长度将制得的绳股或子绳在全自动预织机上预织成符合高速编织机锭子的纱管；利用高强纤维制作绳芯的组成元素三维圆柱体绳索；以及利用纱管和三维圆柱体绳索编织超低延伸高强静力绳。
其中，利用高强纤维制作三维圆柱体绳索的步骤，具体包括：按照直径需求将多根高强纤维作为径线纤维平铺在三位绳索编织机上；以及利用一根高强纤维作为纬线纤维依次缠绕所有经线纤维，从而得到预期直径的三维圆柱体绳索。
其中，利用纱管和三维圆柱体绳索编织超低延伸高强静力绳的步骤，具体包括：以单根三维圆柱体绳索或多根三维圆柱体绳索作为绳芯，以获得的纱管作为绳皮编织元素，在高速编织机上按照半数为顺时针行走、半数为逆时针行走编织在绳芯外面，形成绳皮，绳皮包覆绳芯一次性形成整绳。
根据本发明的上述实施方式可知，本发明提供的一种超低延伸高强静力绳具有以下益处：该静力绳的绳芯采用三维圆柱体绳索结构，三维圆柱体绳索的纤维强度利用率在75-90％，利用三维圆柱体绳索作为静力绳绳芯，可以明显提升绳索的破断强力；同时，由于三维圆柱体绳索为数根经线纤维与一根纬线纤维结构，因此具有极低的延伸率，并且纬线结构使得绳芯仍然具有良好的圆度与饱满度，同时三维圆柱体绳索本身就是自平衡结构，因此整绳不存在扭矩不平衡缺陷，除此之外，静力绳的绳皮结构可以保证整绳具有良好的耐磨性与耐钩丝性，将三维圆柱体绳索本身的缺陷通过绳皮包覆得以解决，因此该新型静力绳成功解决了现有静力绳与三维圆柱体绳索自身的缺陷，而将两者的优势充分发挥到极致，具有极大的实用价值。
应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。
附图说明
下面的附图是本发明的说明书的一部分，其绘示了本发明的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本发明的原理。
图1为本发明提供的一种超低延伸高强静力绳的结构图。
图2为本发明提供的一种超低延伸高强静力绳的三维绳芯的结构图。
图3为本发明提供的一种超低延伸高强静力绳的其制作方法的实施例一的流程图。
图4为本发明提供的一种超低延伸高强静力绳的其制作方法的实施例二的流程图。
图5为本发明提供的一种超低延伸高强静力绳的其制作方法的实施例三的流程图。
附图标记说明：
1-绳芯、2-绳皮、11-纬线纤维、12-经线纤维。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
图1为本发明提供的一种超低延伸高强静力绳的结构图。图中，该静力绳包括绳皮和绳芯，绳皮由高强纤维编织而成，包裹在绳芯的外部，用于保护绳芯，绳芯具有多股，用于增强静力绳的抗拉程度。
该附图所示的实施例中，该静力绳包括绳芯1和绳皮2，其中，绳芯1由一根或多根三维圆柱体绳索组成，其中，所述三维圆柱体绳索的材质为高强纤维；绳皮2包裹在所述绳芯1的外面，绳皮2是由多根高强纤维加捻构成的多股绳股或子绳编织而成。而且绳皮2由S捻向的高强纤维绳股和Z捻向的高强纤维绳股编织而成，通过编织高强纤维绳股来获得绳皮2。其中，S捻向是高强纤维加捻后，纤维自左上方向右下方倾斜；Z捻向是高强纤维加捻后，纤维自右上方向左下方倾斜。另外一种实施方式中，绳皮2包含S捻向的高强纤维子绳和Z捻向的高强纤维子绳，通过编织子绳来获得绳皮2。
本实施例的具体实施方式中，编织绳皮的S捻向的高强纤维绳股和Z捻向的高强纤维绳股数量相同。为了达到对称且合理的编织效果，需要S捻向的高强纤维绳股和所述Z捻向的高强纤维绳股数量相同。另外一种实施方式中S捻向的子绳和Z捻向的子绳数量相同。本实施例中，S捻向的高强纤维绳股数量为16股，Z捻向的高强纤维绳股数量为16股；或者，S捻向的高强纤维绳股数量为24股，Z捻向的高强纤维绳股数量为24股。根据对绳子粗细的不同需求，可以设置不同数量的高强纤维绳股。S捻向的高强纤维绳股和Z捻向的高强纤维绳股都是通过加捻的方式制成。另外一种实施方式中的S捻向的子绳和Z捻向的子绳都是通过初复捻的方式制成。初复捻是对纤维进行初捻得到绳股，然后将3根绳股进行复捻，以此得到三股捻绳。
如图2所示，本发明的实施例中，绳芯1的组成元素是三维圆柱体绳索，三维圆柱体绳索是由一根纬线纤维11在同一横截面上将多根经线纤维12依次缠绕形成的绳索。在经线纤维12上每隔一段距离设置一根纬线纤维11，保证经线纤维12一直保持集中状态。相邻两根纬线纤维11的间隔距离为0.1米，间隔距离越短，经线纤维12越集中。由于三维圆柱体绳索为数根经线纤维12与一根纬线纤维11结合，且经线纤维12处于伸直状态，所以三维圆柱体绳索具有极低的延伸率。另外，由于纬线纤维11缠绕在经线纤维12的周围，使得经线纤维12保持集中，这样就可以使得绳芯1具有良好的圆度与饱满度。同时三维圆柱体绳索本身就是自平衡结构，因此整绳不存在扭矩不平衡缺陷。三维圆柱体绳索的特殊结构使得纤维强力利用率在75-90％，利用三维圆柱体绳索作为静力绳绳芯，可以明显提升绳索的破断强力。除此之外，静力绳的绳皮结构可以保证整绳具有良好的耐磨性与耐钩丝性，将三维圆柱体绳索本身的缺陷通过绳皮包覆得以解决，因此该新型静力绳成功解决了现有静力绳与三维圆柱体绳索自身的缺陷，而将两者的优势充分发挥到极致，具有极大的实用价值。另外，本发明中高强纤维是由锦纶、涤纶、芳纶和HMPE(高分子量高密度聚乙烯)中的至少一种构成。本发明的具体实施方式中，高强纤维可以是一种，也可以是多种，根据现实静力绳的制作需要而选择不同的材料以及组合。
图3为本发明提供的一种超低延伸高强静力绳的其制作方法的实施例一的流程图。如图3所示，静力绳的制作过程中需要先对绳皮以及绳芯的组成单元进行制作，即绳皮的组成单元是高强纤维绳股或高强纤维经过初复捻得到的子绳；绳芯的组成单元为三维圆柱体绳索。
该附图所示的具体实施方式中，一种超低延伸高强静力绳的其制作方法包括：
步骤S1：选取适当纤度的一种或几种高强纤维。
步骤S2：加捻高强纤维获得一定长度的绳股，或者通过初复捻或编织方式得到一定长度的子绳。本发明的具体实施例中，绳皮可以由加捻制得的绳股编织而成，也可由高强纤维通过初复捻得到的子绳编织而成。
步骤S3：按照给定长度将制得的绳股或子绳在全自动预织机上预织成符合高速编织机锭子的纱管。本发明的具体实施例中，绳皮的组成元素绳股或子绳在编织成绳皮之前，需要将绳股或子绳制成编织机器固定的纱管，以便于进行绳皮的高速编织。
步骤S4：利用高强纤维制作绳芯的组成元素三维圆柱体绳索。本发明的具体实施例中，利用高强纤维制成绳芯的组成元素。
步骤S5：利用纱管和三维圆柱体绳索编织超低延伸高强静力绳。本发明的具体实施例中，根据设计需要在一定数量的三维圆柱体绳索的外围进行绳皮的编织，将一根或多根三维圆柱体绳索包裹在其中，达到保护绳芯的作用。
图4为本发明提供的一种超低延伸高强静力绳的其制作方法的实施例二的流程图。该附图所示的实施方式中，步骤S4具体包括：
步骤S41：按照直径需求将多根高强纤维作为径线纤维平铺在三位绳索编织机上。本发明的具体实施例中，三维圆柱体绳索包括经线纤维，且经线纤维为主要的受力纤维，将经线纤维平铺制作，可以发挥出经线纤维的最大纤维强度。
步骤S42：利用一根高强纤维作为纬线纤维依次缠绕所有经线纤维，从而得到预期直径的三维圆柱体绳索。本发明的具体实施例中，三维圆柱体绳索还包括纬线纤维，纬线纤维是用来缠绕多根经线纤维的，且纬线纤维在一个横切面上进行缠绕。
参见图4，纬线纤维缠绕平铺的经线纤维，且每隔一段距离便设置一根纬线纤维，提高经线纤维的集中度。
图5为本发明提供的一种超低延伸高强静力绳的其制作方法的实施例三的流程图。该附图所示的实施方式中，步骤S5具体包括：
步骤S51：以单根三维圆柱体绳索或多根三维圆柱体绳索作为绳芯，以获得的纱管作为绳皮编织元素，在高速编织机上按照半数为顺时针行走、半数为逆时针行走编织在绳芯外面，形成绳皮，绳皮包覆绳芯一次性形成整绳。本发明的具体实施例中，根据对静力绳粗细的需求，选择不同根数的三维圆柱体绳索作为绳芯，然后在三维圆柱体绳索的外围进行绳皮的编织。
实施例一
制作直径规格为10.5mm的超低延伸高强静力绳，制作过程包括：
步骤S1：选取规格为840D锦纶长丝。
步骤S2：将步骤S1选取的840D锦纶长丝取4根，通过加捻方式捻成一股绳股，捻度为100捻/米。其中S捻方向的绳股与Z捻方向的绳股长度各为2400m。
步骤S3：将步骤S2所制得的绳股在全自动预织机上按照每个100m预织成符合高速编织机锭子的纱管，即S捻方向的绳股制成的纱管与Z捻方向的绳股制成的纱管各24个。
步骤S41：在三维圆柱体绳索编织机上平铺27根840D锦纶长丝，作为径线纤维。
步骤S42：利用1根840D锦纶长丝作为纬线纤维，依次缠绕步骤S41平铺的所有经线纤维，共制成三维圆柱体绳索1120m，并按照70m一段分成16根。
步骤S51：以步骤S42获得16根三维圆柱体绳索集合体作为绳芯，以步骤S3获得的纱管作为绳皮编织元素，在高速48编编织机上按照24锭为顺时针行走、24锭为逆时针行走在绳芯外面包覆编织成绳皮，绳皮结合绳芯一次性编织成70m长度的10.5mm静力绳。
实施例二
制作直径规格为12.0mm的超低延伸高强静力绳，制作过程包括：
步骤S1：选取规格为1000D涤纶长丝与规格为1500D芳纶长丝。
步骤S2：将步骤S1选取的1000D涤纶长丝取9根，通过加捻方式捻成一股绳股，捻度为50捻/米，其中S捻方向的绳股与Z捻方向的绳股长度各为600m；将步骤S1选取的1500D芳纶长丝取6根通过加捻方式捻成一股绳股，捻度为50捻/米，其中S捻方向的绳股与Z捻方向的绳股长度各为600m。
步骤S3：将步骤S2所制得的绳股在全自动预织机上按照每个75m预织成符合高速编织机锭子的纱管，即S捻方向的绳股制成的纱管与Z捻方向的绳股制成的纱管各16个。
步骤S41：在三维圆柱体绳索编织机上平铺30根1000D涤纶长丝，作为径线纤维。
步骤S42：利用1根1000D涤纶长丝作为纬线纤维，依次缠绕步骤S41平铺的所有经线纤维，共制作三维圆柱体绳索950m，并按照50m一段分成19根。
步骤S51：以步骤S42获得19根三维圆柱体绳索集合体作为绳芯，以步骤S3获得的纱管作为绳皮编织元素，在高速32编编织机上按照16锭为顺时针行走、16锭为逆时针行走在绳芯外面包覆编织成绳皮，绳皮结合绳芯一次性编织成50m长度的12.0mm静力绳。
实施例三
制作直径规格为9.0mm的超低延伸高强静力绳，制作过程包括：
步骤S1：选取规格为1000D涤纶长丝与规格为1680D锦纶长丝。
步骤S2：将步骤S1选取的1000D涤纶长丝取3股合线每股3根，通过初复捻方式捻成3股子绳，初捻捻度为80捻/米，复捻捻度为50捻/米，其中复捻S捻方向的3股子绳与复捻Z捻方向的3股子绳长度各为600m。
步骤S3：将步骤S2所制得的3股子绳在全自动预织机上按照每个75m预织成符合高速编织机锭子的纱管，即复捻S捻方向的3股子绳与复捻Z捻方向的3股子绳各8个。
步骤S41：在三维圆柱体绳索编织机上平铺155根1680D锦纶长丝，作为径线纤维。
步骤S42：利用1根1680D锦纶长丝作为纬线纤维，依次缠绕步骤S41平铺的所有经线纤维，共制成三维圆柱体绳索50m。
步骤S51：以步骤S42获得的单根三维圆柱体绳索作为绳芯，以步骤S3获得的纱管作为绳皮编织元素，在高速16编编织机上按照8锭为顺时针行走、8锭为逆时针行走在绳芯外面包覆编织成绳皮，绳皮结合绳芯一次性编织成50m长度的9.0mm静力绳。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，在不脱离本发明的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
