电梯用缆及电梯用带

　　具体实施方式

　　本发明的线缆或带在用于将人及重物等被移动物移动至具有高低差的位置的电梯等升降装置中使用，为支承被移动物的重量，其包括由钢缆等形成的抗拉体和保护该抗拉体不受磨损损伤的树脂包覆体。

　　即使附着润滑油，摩擦系数也不会大幅下降，滑动导致的树脂的磨损少的线缆或带用下述方法得到。

　　第一，为防止附着油时摩擦系数的降低，从线缆或带的外层树脂和槽轮槽面的接触部的微小间隙(摩擦面)排出油。本来，线缆或带的外层树脂和槽轮槽面的接触中，由于因两者粘着而使摩擦系数变大，因此，即使附着润滑油，若从摩擦面排出油接近至清洁状态，则也能够确保牵引需要的摩擦力。为了从摩擦面排出油，提高树脂的硬度且提高两者的微小接触面上发生的面压是有效的。提高硬度的情况下，变形小而树脂不凹陷，因此接触面积变小。其结果是面压提高。

　　第二，滑动引起的树脂的摩擦通过摩擦面的变形产生，因此，首先通过提高树脂的抗拉强度，另外，通过极力避免树脂母材和槽轮槽面的直接接触，来抑制树脂的变形。由此，可降低磨损量。为了避免树脂母材和槽轮槽面的直接接触，可通过在树脂母材中混合比其硬的其它的固体材料形成复合材料来实现。

　　在上述方法中，提高树脂的硬度、提高树脂的抗拉强度、及在该树脂中混合固体材料不是相互相反的关系，因此，可同时实施这些方法。因此，若同时实施上述方法，即使附着润滑油，摩擦系数也不会大幅降低，且可得到耐磨损性高的树脂。

　　下面，使用附图说明实施例。

　　实施例

　　图1是表示本发明的实施例的缆外层包覆树脂的构成图。树脂包覆缆或带的外层树脂1含有树脂母材1a和不溶固体添加物1b。在本实施例中，树脂母材1a采用了热塑性聚氨酯，不溶固体添加物1b采用了氧化铝填充物。与外层树脂1相接的槽轮2在槽轮母材2a的表面设置有槽轮镀敷层2b。不溶固体添加物1b的形状理想的是球形或与此相当的形状，以使在外层树脂1和槽轮2滑动时不会使槽轮表面的槽轮镀敷层2b有不必要的损伤，另外难以从树脂母材1a脱落。

　　在此，外层树脂1也可以称为树脂包覆体。

　　专利文献3公示有，在槽轮2的表面，作为槽轮镀敷层2b非电解镀敷含有氟化合物的镍-磷金属间化合物时，外层树脂1和槽轮镀敷层2b间的摩擦系数发挥具有极低的摩擦系数的氟化合物的作用，即使在槽轮镀敷层2b上存在表面粗糙度Ra＝8～9μm范围的凹凸也会不变大。另外，即使在这些接触面附着润滑油，与清净时相比也能够抑制降低到1/1.2。

　　但是，只用树脂母材1a构成外层树脂1的情况下，随着滑动进行，两者间的摩擦系数急剧上升，随之，树脂的磨损量也急剧增加。图2表示使用现有一般的树脂时的摩擦系数及磨损量的变化。本图的情况下，滑动距离达到60米的期间摩擦系数急剧增加，磨损进行。

　　图3表示旋转式磨损试验机的概略图。在本图中，外层树脂1的磨损特性通过在树脂包覆缆3的一端施加张力，使设置于架台6上的槽轮2旋转而进行的滑动试验进行测定。摩擦系数由砝码4的重量和设置于树脂包覆缆3的另一端的负载传感器5的载荷值算出。

　　图4是表示通过俄歇电子分光器对滑动后的槽轮镀敷层表面进行了元素分析的结果的图。横轴根据溅射时间表示槽轮镀敷层的深度，纵轴表示碳(C)、氧(O)、磷(P)、镍(Ni)及氟(F)的元素浓度。由本图得知，槽轮镀敷层表面附近的碳及氧的浓度变高。这表示树脂从线缆3转印至镀敷层2b的滑动面。

　　即，随着滑动的进行摩擦系数上升是因为通过树脂的转印降低氟化合物的作用而引起的。另外，以与树脂的转印相对应的方式在外层树脂1的滑动面观察到树脂变形的痕迹。

　　因此，第一阶段以抑制树脂磨损量急剧增加的倾向为目的，以即使滑动进行也难以产生树脂变形的方式，首先用抗拉强度σr比现有的高的树脂母材1a制造树脂包覆缆3。而且，通过滑动试验和现有的进行比较研究。

　　图5是表示因滑动而产生的树脂变形的示意图。本图中，树脂母材1a和槽轮镀敷层2b，(a)部分地直接接触并(b)滑动时，(c)粘着的树脂母材1a(d)变形且破断。

　　通常，为了通过滑动使树脂变形使变形部7破断，必须超过树脂母材1a所具有的破坏抵抗值。因此，认为破坏抵抗值即破坏能量(等于抗拉强度和破断伸长的积)大的树脂，滑动引起磨损量少。

　　通常，对于破断伸长，若树脂的材质相同，则不能发现大的不同，因此，认为通过提高抗拉强度σr能够增大破坏能量。

　　在本实施例中，从防锈、耐磨损性等观点考虑，作为槽轮2的表面部件设置有槽轮镀敷层2b，但是，槽轮镀敷层2b未必需要设置，也可以使槽轮母材2a作为槽轮2的表面部件露出。即，槽轮2的表面部件在没有槽轮镀敷层2b的情况下，是构成槽轮母材2a的金属、树脂、陶瓷等，在有槽轮镀敷层2b的情况下，是构成槽轮镀敷层2b的金属、树脂、陶瓷等镀敷材料。

　　图6表示通过滑动试验得到的外层树脂1的磨损量和树脂母材1a的抗拉强度σr的关系。本图中，树脂母材1a的材质是热塑性聚氨酯。如本图表明，外层树脂1的磨损量随树脂母材1a的抗拉强度变大而变小。而且，其倾向是抗拉强度σr以25MPa为界大幅度变化。即，树脂母材1a的抗拉强度σr低于25MPa时，外层树脂1的磨损量急剧增加，因此，在抑制磨损方面树脂母材1a所需的抗拉强度σr为25MPa以上。

　　在此，抗拉强度σr以JIS K7311(聚氨酯类热塑性弹性体的试验方法)为基准进行测定。

　　另外，作为第二阶段，尝试了通过在树脂母材1a中混入不溶固体添加物1b，极力减少外层树脂1和槽轮镀敷层2b的直接接触。即，通过外层树脂1使用填充物添加树脂材料，通过下面所示的两个作用谋求低磨损特性的实现。

　　(1)使树脂母材1a和槽轮镀敷层2b间存在间隙，极力减少外层树脂1和槽轮镀敷层2b的直接接触。

　　(2)通过挠破槽轮镀敷层2b，使槽轮镀敷层2b中含有的氟化合物转印于外层树脂1上，由转印的氟化合物抑制摩擦及磨损。

　　为了通过作用(1)实现磨损量的降低，重要的是至少混入比树脂母材1a硬质的不溶固体添加物1b，及增大不溶固体添加物1b的粒径及含有率来保护树脂母材1a。另外，对于形状而言，难以损伤槽轮镀敷层2b，且难以从树脂母材1a脱落是重要的。

　　另一方面，为了通过作用(2)实现磨损量的降低，至少比槽轮镀敷层2b硬质的不溶固体添加物1b是必要的，但是，因为损伤槽轮镀敷层2b，所以，氟化合物的转印量停留在必要最小限是重要的。

　　而且，在运转初期氟化合物向外层树脂1的转印不充分，因此，在滑动初期阶段通过作用(1)能够实现长期稳定的低磨损特性，在之后的阶段通过作用(2)能够实现长期稳定的低磨损特性。

　　因此，不溶固体添加物1b对于(a)材质、(b)大小、(c)形状、(d)含有率的各参数，需要选择作用(1)、(2)成立的适当的材料。

　　图7是表示使用了填充物添加树脂材料时的外层树脂的摩擦系数·磨损特性的图。另外，图8是表示外层树脂的磨损量和不溶固体添加物的硬度的关系的图。它们是对于关于不溶固体添加物1b的材质、大小及形状的各种影响程度的研究结果之一例。滑动试验使用分别混合了滑石粉、氢氧化镁、碳酸钙及氧化铝填充物的外层树脂1进行，调查了各种树脂包覆缆3及槽轮2间的摩擦系数及外层树脂1的磨损特性。

　　其结果是，如图7(a)所示，在图示的不溶固体添加物1b的范围内，摩擦系数高的顺序是碳酸钙、其次是滑石及氢氧化镁同等，之后是氧化铝。对于伴随滑动的摩擦系数的变化倾向，尽管可以发现混合填充物的效果，但是，在碳酸钙、滑石及氢氧化镁中依然有上升的倾向。另一方面，可以看到，氧化铝的变化倾向与这些不同，在滑动开始后摩擦系数降低，之后大致保持一定值。

　　对于磨损特性，如图7(b)所示，以与摩擦系数的变化对应的方式，从磨损量大的方面按顺序为：碳酸钙、其次是滑石及氢氧化镁同等，之后是氧化铝。对于表示了低摩擦系数的氧化铝，可看到摩擦量的增加停止的倾向。

　　于是，考虑了这些不溶固体添加物1b带来的影响，在材料特性中特别着眼于硬度，用不溶固体添加物1b的硬度调整磨损量的关系。该图表是图8。横轴为莫氏硬度，纵轴为外层树脂的磨损量。

　　根据本图得知，在比槽轮镀敷层2b的硬度低且与其硬度接近的碳酸钙的情况下，滑动引起的磨损量大。这被认为是，在低的一侧硬度接近时，在滑动面上槽轮镀敷层2b和不溶固体添加物1b容易粘着，因此，不溶固体添加物1b从树脂母材1a脱落，通过之后的滑动而使磨损量增加。另一方面，对于大小及形状，如图7及图8所示的结果得知，可以说关系到磨损量的这些影响不超出材质即硬度的影响。

　　因此，从这些因素考虑，在控制树脂包覆缆3和槽轮2间的摩擦系数及外层树脂1的磨损特性的情况下，不溶固体添加物1b的材质成为重要的影响因素。认为对于不溶固体添加物1b的大小，只要在不降低树脂母材1a的材料强度的范围内考虑即可，对于不溶固体添加物1b的形状，只要在难以从树脂母材1a脱落的范围内考虑即可。

　　图9表示通过俄歇电子分光器对缆的外层树脂1表面进行的元素分析结果。是不溶固体添加物1b为氧化铝的情况。是对碳、氧、镍及氟进行元素分析的结果。

　　不溶固体添加物1b是氧化铝那样的比槽轮镀敷层2b更硬的材质时，从本图所示的分析结果表明，在滑动后的外层树脂1的表面转印有在槽轮镀敷层2b中含有的氟化合物。认为该转印产生图7所示的低摩擦系数及低磨损特性。

　　在图7所示的不溶固体添加物1b的范围内，在氧化铝以外的不溶固体添加物1b的情况下，不能看到这样转印，因此，可以说通过滑动使槽轮镀敷层2b的氟化合物转印于外层树脂1上时，需要比槽轮镀敷层2b更硬的材质的不溶固体添加物1b的存在。

　　接着，讨论了关于不溶固体添加物1b的含有率的影响程度。图10表示不溶固体添加物1b使用氧化铝填充物的情况下的、关于涉及树脂包覆缆3和槽轮2之间的摩擦系数及外层树脂1的磨损特性的含有率的影响进行研究的结果。表示不溶固体添加物1b的含有率为0.03、0.09及0.21vol％的情况和0vol％的情况进行比较。由本图表明，从0.03vol％(体积百分数)显现显著的效果。在0.03vol％以上时，无论含有率是多少，虽然在滑动初期阶段摩擦系数低下时期可见多少有些不同，但是，摩擦系数大致在同范围内。另外，对于外层树脂1的磨损量，反映摩擦系数，任何的含有率都在同样范围内。

　　另一方面，对于该试验范围的不溶固体添加物1b的含有率，对槽轮表面的镀敷层2b承受怎样程度的损伤也进行了研究。槽轮镀敷层2b的损伤评价是使树脂包覆缆3及槽轮2滑动300m后，通过槽轮镀敷层2b的表面粗糙度的测定及扫描型电子显微镜进行表面观察，和滑动前的状态进行比较研究。所谓滑动300m后是指相当于使用了20年后的状态。

　　图11是表示滑动引起的槽轮镀敷层的表面粗糙度的变化的图。横轴为氧化铝含有率，纵轴为缆表面粗糙度Ra。如本图所示，得知含有率为0.03vol％时，几乎不损伤槽轮镀敷层2b，可以将氟化合物转印于外层树脂1上。另外，含有率为0.21vol％时，槽轮镀敷层2b的表面粗糙度的降低稳定在0.5μm范围。

　　从以上的研究结果认为，通过滑动氟素化合物转印于外层树脂1，且以不改变槽轮镀敷层2b的表面粗糙度为条件时，不溶固体添加物1b的含有率0.03vol％以上0.21vol％以下是适当的量。氧化铝含量为0.21vol％的情况下，能够将槽轮表面粗糙度Ra抑制为8.3μm，因此，对于油附着时的摩擦系数没有问题。另外，从槽轮的可靠性的观点看，以表面粗糙度Ra基准将表面凹凸的20年后的磨损率抑制为-5％。即，有将槽轮表面粗糙度Ra保持为8.3μm以上的要求。另外，含有率更理想的范围是0.03vol％以上0.09vol％以下。

　　另外，使用氧化铝填充物的含有率同样是0.03vol％且树脂母材1a的抗拉强度σr不同的外层树脂1，调查了树脂包覆缆3和槽轮2之间的摩擦系数及外层树脂1的摩擦特性。图12是比较由树脂母材1a的抗拉强度引起的摩擦系数及磨损特性的图表。本图中，比较树脂母材1a的抗拉强度σr是19MPa的情况和34MPa的情况。

　　由此得知，即使含有氧化铝填充物0.03vol％，在树脂母材1a的抗拉强度σr是19MPa的情况下，外层树脂1的磨损量早期地增加。该情况下，摩擦系数在滑动的初期阶段显示下降的倾向，并且，也引起保持氧化铝填充物的树脂母材1a的变形，因此，认为与氟素化合物向外层树脂1的转印相比，是氧化铝填充物的脱落及树脂变形引发的。

　　因此，为了降低外层树脂1的磨损，需要使用混合不溶固体添加物1b，并且抗拉强度σr高且难以产生不溶固体添加物1b的脱落和树脂母材1a的变形的树脂母材1a。

　　如上所述，通过将抗拉强度为25MPa以上的树脂作为树脂母材1a，且添加比槽轮镀敷层2b硬的不溶固体添加物1b(填充物)，能够实现外层树脂1的低磨损特性。

　　另一方面，需要验证该方法是否对提高树脂母材1a的硬度抑制附着油时的摩擦系数的降低的机制产生负面影响。

　　图13表示将图6所述的滑动试验结果中使用抗拉强度σr为20MPa左右的外层树脂1得到的结果以付着油时的摩擦系数和树脂母材1a的硬度Hr的关系进行整理的图表。从本图得知，电梯的牵引所需的摩擦系数通过使用树脂硬度94(JIS-A标准)以上的树脂母材1a能够实现。

　　在此，树脂硬度以JIS K7311(聚氨酯系热塑性弹性体的试验方法)为基准进行测定。

　　于是，相对于具有该值以上的硬度的树脂母材1a，确认不改变硬度Hr而将抗拉强度σr提高到25MPa以上，且添加了氧化铝填充物的情况下，对附着油时的摩擦系数产生怎样的影响。滑动试验如下进行：在抗拉强度σr为34MPa、硬度Hr97(JIS-A标准)的树脂母材1a上制作了氧化铝填充物的含有率分别为0.03、0.09及0.21vol％的外层树脂1，对各种树脂包覆缆3进行。

　　图14表示其试验结果。显示相对于各种氧化铝填充物含有率，在未附着油的清洁时28℃的情况下的摩擦系数，以及附着油时温度为28℃及50℃的情况下的摩擦系数。从本图得知，清洁时的摩擦系数在氧化铝填充物的含量多时显示若干上升的倾向。但是，对于附着油时的摩擦系数未看到大的不同，另外，该值和图13的树脂硬度97(JIS-A标准)的值大致相等，因此，可以说氧化铝填充物的添加及抗拉强度σr的提高对抑制附着油时的摩擦系数的降低的机械装置不造成负面影响。

　　因此，通过向抗拉强度σr为25MPa以上，硬度Hr为94(JIS-A标准)以上的树脂母材1a添加比槽轮镀敷层2b硬的填充物，能够抑制附着油时的摩擦系数的降低，且能够实现具有耐磨损性优异的外层树脂1的树脂包覆缆3。

　　至此，对树脂母材1a采用了热塑性聚氨酯的实施例进行了说明，但是，树脂母材1a不一定局限于热塑性聚氨酯。如下所示，外层树脂1的磨损量不因材质而由抗拉强度σr限定，因此，只要是烯系及苯乙烯系等高分子弹性体抗拉强度σr为25MPa以上，硬度Hr为94(JIS-A标准)以上，也能够抑制附着油时的摩擦系数的降低，且能够实现具有耐磨损性优异的外层树脂1的树脂包覆缆3。

　　图15表示用销盘式磨损试验得到的热塑性聚氨酯、苯系弹性体及苯乙烯系弹性体的各自的磨损量和它们的抗拉强度σr的关系。在此，销盘式磨损试验以JIS K7218(塑料的滑动磨损试验方法)为基准进行。用图1说明该磨损试验的接触面的状态时，将销侧作为外层树脂1，将盘侧作为槽轮镀敷层2b。

　　从图15表明，这些磨损量在抗拉强度σr变大时变少。而且，该倾向在抗拉强度σr以25MPa为界大幅度变化。该变化无论高分子弹性体的种类都相等。因此，得知，在树脂母材1a的抗拉强度σr比25MPa低的情况下，外层树脂1的磨损量急剧增加的倾向不受材质影响。

　　本发明的缆及带作为用于电梯等升降装置有所记载，但是，不限于这些用途，也可以广泛地用作支承重量的缆及带。