フルオロポリマーファイバーを組み込んだワイヤーロープ
少なくとも一つの金属ワイヤーおよび少なくとも一つのフルオロポリマーファイバーを含むワイヤーロープ。好ましくは、フルオロポリマーファイバーは約２５質量％未満の量で存在し、そして別の態様では、２０質量％、１５質量％、１０質量％および５質量％未満である。フルオロポリマーファイバーは好ましくはＰＴＦＥであり、そして最も好ましくは延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）である。このワイヤーロープは、引張りおよび曲げ用途において有用である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属ワイヤーおよびファイバーを含んだワイヤーロープに関し、より具体的にはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のようなフルオロポリマーファイバーを含むワイヤーロープに関する。
【０００２】
本出願において使用されるように、「ワイヤー」という用語は図１の１６で示されるような単一の金属製の糸のような物品を意味する。複数のワイヤーが結集されて、図１で示されるような「ストランド」１４を形成してもよい。複数のストランドが結集されて、図１で示されるような「ワイヤーロープ」１２を形成してもよい。通常、ワイヤーロープはファイバーまたはワイヤーコア１８の廻りに撚った多数（マルチ）のストランドから構成される。コアは使用中のストランドの位置を維持するのに役立つ。コアはファイバーまたはフィルムで巻かれてもよい。ここで使用されるように、「ファイバー」は非金属製の引き伸ばされた糸のような物品と定義される。ストランドおよびワイヤーロープは一以上のファイバーを含んでもよい。
【０００３】
通常のストランド構造では、６つのワイヤー１６が７番目のワイヤー１６の廻りに撚られて、これが図２ａの「６オーバー１構造」と呼ばれる。多数（マルチ）からなる６オーバー１構造は結集されて、図２ａで示されるような「７×７構造」と呼ばれるワイヤーロープを形成することができる。追加的で代替的なロープ構造は、ここで記載される発明において意図され且つ包含される。
【背景技術】
【０００４】
ワイヤーロープは通常は高引張りおよび曲げストレス用途で使用される。これらの用途は、制御ケーブル（飛行機、自動車、オートバイ、および自転車）、リフト／ホイスト／リギングおよびウィンチ（林業、防衛部門、釣り、海洋、地下採鉱、構造物、工業および建設用リフト、ホイスト、リギングおよびウィンチ、石油およびガス採掘、ユーティリティ、エレベーター、クレーン、農業、飛行機、消費財、オフィス器具、運動用品、フィットネス機器）、動策［ランニングロープ］（路面電車、ケーブルカー、スキーリフト、橋、ロープウェイ、シャトル）、電線または電流運搬ワイヤー（柔軟な銅ワイヤー／ケーブル（リボンケーブル、プリント回路基板導線を含む）、海洋および釣り（曳航、係留、吊り索）、海軍および米国国防省（避雷ケーブル、補給ケーブル）、ゴムおよびプラスチックの強化（タイヤ、ベルト、ホース）および電気機械用途（沿革操作乗用車のパイプライン、光ファイバーケーブル、動物用つなぎ紐、ケーブル集電溝、牽引道具、地震観測網）を含む。
【０００５】
ワイヤーロープに関する主要な破綻（failure）のメカニズムは、摩耗および曲げ疲労である。ロープの寿命はその用途の要求に合うように設計を変更することによって延ばされてきている。例えば、ロープの撚り、すなわち構築中のワイヤーおよびストランドの配置は、左もしくは右、左右対称、共撚り、または互い違いでもよい。さらに、ストランドは様々のワイヤーおよびワイヤーサイズを組み合わせて構築されて、耐久力を増進することもできる。ロープはまた潤滑処理されて、その耐用年数が延ばされている。
【０００６】
グリースは摩擦摩耗を減らし、および腐食を抑制する。このような潤滑剤は、しかしながら、時が経つと駄目になり、および費用と時間のかかる交換作業が必要である。潤滑剤の効果的な補充も問題のあるプロセスである。
【０００７】
ファイバー、例えばポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、および他の熱可塑性樹脂および熱硬化性材料および高弾性率材料が、ロープ構造物、概してコアに加えられてきた。概してこのファイバーは、ワイヤーロープの耐摩耗性を増そうとしておよび耐腐食性のために、潤滑剤を伝搬するために使用されてきた。これらのファイバーを使用して金属ワイヤーを置換することは、ロープの脆弱化という代償を払って手に入れることができるが、耐久力改善が不十分なために広まっていない。
【０００８】
ロープ寿命を延ばし、ロープ内の振動およびねじれによる力を減らすために予め成形されたポリマー性挿入物をワイヤーロープ構造物に組み込むことが提案されてきた。これらの挿入物は精緻な形状および寸法に作られ、そしてロープ製造中に特別な注意を必要とする。それらは準備するには比較的複雑で且つ高価であり、およびロープ形成中に正確に配置することが難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ワイヤーロープはなお不十分な耐久力に苦しんでいる。本発明の目的はワイヤーロープの寿命を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、少なくとも一つの金属ワイヤーおよび少なくとも一つのフルオロポリマーファイバーを含んでなるワイヤーロープを提供する。好ましくは、フルオロポリマーファイバーは約２５質量％未満の量で存在し、そして別の実施態様では２０質量％、１５質量％、１０質量％、および５質量％である。フルオロポリマーファイバーは好ましくはＰＴＦＥであり、そして最も好ましくはｅＰＴＦＥ（延伸ポリテトラフルオロエチレン）である。それはまた不織ファイバー（すなわち、織ったファブリックの部分でない）であることが好ましい。金属ワイヤーは、好ましくは鉄または銅である。ワイヤーロープは追加的な潤滑剤を含んでもよく、そしてフルオロポリマーファイバーは代替的にフィラー、例えば炭素、チタン酸化物、または他の機能材料を含んでもよい。ワイヤーロープはその外側のまわりにサヤを含んでもよい。このワイヤーロープは上に列記した用途の全てで有用である。
【００１１】
別の態様では、本発明は金属ワイヤーを用意し、フルオロポリマーファイバーを用意し、およびその金属ワイヤーとフルオロポリマーファイバーを絡み合わせてワイヤーロープを形成する工程を含んでなる、ワイヤーロープを製造する方法を提供する。好ましくは、用意されるフルオロポリマーファイバーは、実質的に丸型の断面を有する。
【００１２】
別の態様では、本発明は、少なくとも一つのフルオロポリマーファイバーをワイヤーロープに組み込む工程を含んでなる、ワイヤーロープの耐久力を改善する方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、ワイヤーストランドおよびワイヤーロープのための新規なワイヤーおよびファイバー構造物に向けられている。図２（Ｂ）に表されるような本発明の典型的な実施態様を参照して、ワイヤーロープ４３が図解される。フルオロポリマーファイバー２２が金属ワイヤー１６に混じって組み込まれて、ストランド１４を形成する。図解された実施態様では、ストランド１４はコア１８として使用される。好ましくは、図２（Ｂ）で示されるように、全てのストランド１４がフルオロポリマーファイバー２２を含む。別の実施態様では、しかしながら、いずれか一つ以上のストランド１４が、一つ以上のフルオロポリマーファイバー２２を含んでもよい。
【００１４】
フルオロポリマーファイバーは本発明で使用される好ましいファイバー材料である。特定のフルオロポリマー、例えば延伸ＰＴＦＥ、ＥＴＦＥ、ＰＶＤＦファイバー、およびそれらの混合物、は最も好ましい。上記の基準に合致する他の材料、例えばＰＦＡおよびＦＥＰもまた本発明の範囲内であることを意図する。
【００１５】
本発明のフルオロポリマーを使用することで、ロープ寿命の予期せぬ増加がもたらされる。このファイバーの特定の好ましい実施態様は、特に予期せぬ結果をもたらす。好ましいファイバーは、角をもたない滑らかな表面を有する。すなわち、滑らかで、丸型の断面を有するファイバーは、類似の平型の材料よりも良好に機能する。形状が丸いほど耐久力が高い。低気孔率（空隙体積が少ない）のファイバーも好ましい。この発見は、柔らかいほど快適であり、従って気孔率の高いファイバーほどロープの破綻を導くメカニズムの影響を緩和すると信じられているのと対照的である。ファイバーにおける低気孔率および滑らかで、丸型の断面の組み合わせが、最も好ましい。これらの前述した以外の異なる物理特性を有するが、同じ属の材料タイプでできた材料も本発明の範囲内であると意図される。
【００１６】
これらの新しいロープは、驚くべきことにヤーンオンヤーン摩耗試験、回転ビーム試験、および滑車上曲げ試験で、先行技術のロープよりも良好に機能する。耐久力の劇的な改善は、ファイバーと金属ワイヤーの新規な組み合わせに起因する。以下に続く例で実演されるように、本発明の追加されたフルオロポリマーファイバーは、通常の潤滑剤を有するワイヤーロープの耐久力すら増加させた。ファイバーの追加が金属ワイヤーの寿命にこのような劇的な増加をもたらすことは、驚くべきことである。
【００１７】
本発明の範囲は、単一のタイプのファイバー材料の追加またはここで記載されたロープ構造物だけに限定されないと、理解されなければならない。鉄はその多数の実績の歴史から好ましいワイヤー材料である一方、他の金属材料、例えば銅を含むがこれに限定はされない、が本発明の実施において使用可能である。本発明は、耐久力性能試験で見られた寿命の劇的な増加がもたらされるので、頻繁なメンテナンスの要求を最小にしまたはさらに無くすことすらある。
【００１８】
本発明の別の重要な要素は、ファイバーがロープ構築時に加えられるその容易さである。このファイバーは、慣習的なロープ製造器を用いて、慣習的な方法で配置される。先行技術におけるワイヤーロープの寿命を改善するための試みとは違って、このファイバーは断面が丸型でもよい。さらに、それらはロープに別の工程で配置される必要もなく；それらはロープ自体を製造する間に組み込まれることが可能である。結果として、本発明の物品は、製造が遙かに簡単であり、これは非常に長いロープを製造する場合にとても重要な特徴である。
【００１９】
本発明によりワイヤーロープを製造する好ましい方法は、金属ワイヤーと少なくとも一つのフルオロポリマーファイバーを絡み合わせてまたは編んでストランドを形成すること、およびそれからいくつかのストランドを絡み合わせてまたは編んでワイヤーロープを形成することを含む。好ましくは、３〜９１のワイヤーが使用されて、ストランドを形成する。絡ませることまたはこの金属ワイヤーとフルオロポリマーファイバーの他の組み合わせは、当該技術分野で知られたワイヤーロープ製造方法によって実施可能である。
【００２０】
以下の例は本発明を説明することを意図したものであるが、それに限定されるものではない。本発明の完全な範囲は添付の特許請求の範囲で定められる。
【実施例】
【００２１】
以下に示される例では、耐摩耗性および摩耗寿命を様々なワイヤーストランドおよびワイヤーロープで試験した。この結果は、本発明の束からできた様々なワイヤーストランドおよびワイヤーロープで見られる効果を示し、それは当業者に理解されるであろう。
【００２２】
摩耗寿命は特定の例によって実証され、そこではワイヤーストランドおよびワイヤーロープ（本発明のフルオロポリマーファイバーの組み合わせたものとそうでないものがある）が破綻するまで繰り返された。結果は破綻するまでのサイクルとして報告した。試験の詳細は以下に提示した。
【００２３】
試験方法
【００２４】
単位長さあたりの質量および引張強度試験
各個別のファイバーの単位あたりの質量を、Denver Instruments. Inc. Model AA160分析秤を用いて９ｍ長さのファイバー試料を秤量し、およびそのグラム単位で表された質量を１０００倍してデニール単位にすることによって、測定した。全ての引張試験は室温で圧空式ファイバー把持部を備えた引張試験装置（Zellweger USTER（登録商標）TENSORAPID 4, Uster, Switzerland）で、３５０ｍｍの長さのゲージおよび３３０ｍｍ／分のクロスヘッド速度を用いて、行った。結果として、ひずみ速度は９４．３％／分であった。ファイバーの破断強度は、ピーク力と呼ばれ、これを記録した。３つの試料を試験し、そしてそれらの平均破断強度を計算した。ｇ／ｄで表される個別のファイバー試料の平均引張強さ（tenacity）を、グラムで表される平均破断強度を個別のファイバーのデニール値で割り算をすることによって計算した。ワイヤー、ストランドまたはロープを試験する場合、これらの試料の平均引張強さは、ワイヤー、ストランドまたはロープの平均破断強度（グラム単位）をワイヤー、ストランドまたはロープの長さあたりの質量（デニール単位で表される）で割り算することによって計算した。ワイヤー、ストランドまたはロープのデニール値は、試料の質量を測定することによって、または試料の個別の成分のデニール値を合計することによって、測定した。
【００２５】
密度測定
ファイバー密度は以下の手法を用いて測定した。本質的に丸型の断面輪郭を有するファイバーの場合、ファイバー体積は一定の長さのファイバーの平均直径から計算し、そして密度はファイバー体積およびファイバーの質量から計算した。本質的に長方形の断面輪郭を有するファイバーの場合、ファイバー体積は一定の長さのファイバーの平均厚さおよび幅の値から計算し、またファイバー密度はファイバー体積およびファイバーの質量から計算した。
【００２６】
丸型の断面輪郭を有するファイバーについて、２メートル長のファイバーをA&D FR-300秤に置き、そして質量（Ｍ）をグラムで記録した。それからこのファイバー試料の直径を、ファイバーに沿って３点で、AMES (Waltham, MA., USA) Model LG3600 厚さゲージを使用して計測し、平均直径を計算し、および立方センチメートル単位でファイバー試料の体積を測定した（Ｖ）。他の全ての断面輪郭について、２メートル長のファイバーをA&D FR-300秤に置き、そして質量（Ｍ）をグラムで記録した。それからこのファイバー試料の厚みを、ファイバーに沿って３点で、AMES (Waltham, MA., USA) Model LG3600 thickness ゲージを使用して計測した。ファイバーの幅も同ファイバー試料に沿って３点で、Ehrenreich Photo Optical Ind. Inc. Garden City, New Yorkから市販されているLP-6 Profile Projectorで測定した。それから厚みと幅の平均値を計算し、そして平均厚み、平均幅、および長さの試料でできた製品から、ファイバー試料の体積を測定した（Ｖ）。全てのファイバー試料の密度は以下のようにして計算した：
ファイバー試料密度（ｇ／ｃｃ）＝Ｍ／Ｖ。
【００２７】
耐摩耗性試験方法
この摩耗試験は、湿潤および乾燥したヤーンオンヤーン耐摩耗性に関するＡＳＴＭ標準試験方法（Ｄ６６１１−００）を出典とする。この試験方法はロープ、特に海洋環境で使用されることを意図したロープの構造物で使用されるヤーンの試験に適用される。
【００２８】
試験装置は図３に示され、垂直フレーム２４に配置されたプーリー２１、２２、２３を有する。プーリー２１と２３は直径４３．２ｍｍであり、プーリー２２は直径３５．６ｍｍであった。上方のプーリー２１、２３の中心線は２０３ｍｍの距離を隔てている。下方のプーリー２２の中心線は、上方のプーリー２１、２３の中心線を結ぶ水平ラインより３９４ｍｍ下にあった。モーター２５およびクランク２６は図３に示されるように配置された。ブッシング２８を介してモーター駆動のクランク２６によって動くエクステンションロッド２７を利用して、各サイクルの間にロッド２７を前後に動かして、試験試料３０を５０．８ｍｍ移動させた。ここで留意すべきは、試料３０が少なくとも一つのワイヤーを含んでおり、および一以上のファイバーを含んでいる場合があることである。サイクルは前と後へのストロークを構成した。クランク速度は毎分９６サイクルまで調節可能であった。
【００２９】
試験試料３０の平均破断強度のパーセンテージに相当する所定の張力を適用するために、おもり３１（プラスチック容器の形をしていてその中に様々なおもりを加えることができる）を試料３０の一端に結びつけた。鉄ワイヤーの試験の場合、張力はこの試験試料の平均破断強度の５％に相当させた。鉄ストランド（例えば６オーバー１構造）の試験の場合、張力はこの試験試料の平均破断強度の２％に相当させた。銅ワイヤーおよび銅ストランドの試験の場合、張力はこの試験試料の平均破断強度の１５％に相当させた。金属ワイヤーとファイバーの組み合わせを含む試験の場合、その破断力を測定するために、この材料を一緒に引張試験した。試料３０は、張力をかけない間に、図３に従って、プーリー２３の上、プーリー２２の下、それからプーリー２１の上を通した。
【００３０】
それから図で示すようにおもり３１を吊すことによって張力を試料３０にかけた。それから試料３０の他端をモータークランク２６に付着したエクステンションロッド２７に貼り付けた。ロッド２７は先にストロークの最高点に配置しておき、それにより張力を提供するおもり３１が試験の前に最大の高さに位置することを確実にした。その最大高さは概して第三のプーリー２３の中心線より６〜８ｃｍ下である。試験中にスリップするのを防止するために、試料３０が確実にエクステンションロッド２７とおもり３１に付着することを確実なものとするように、注意を払った。
【００３１】
まだ張力のかかっている試験試料３０を、その後注意深く第二の下側のプーリー２２からはずした。約２７ｍｍ直径のシリンダー（図示せず）を試料３０によって形成されたクレードルに配置し、それから試料３０に完全な巻き付けをもたらすために、上から見て時計回りに３６０度回転した。シリンダーはその後、試料３０にまだ張力がかかっている間に、注意深く取り外し、そして試料３０を第二のプーリー２２の廻りに戻した。
【００３２】
試験試料が少なくとも一つのワイヤーと少なくとも一つのファイバーからなる試験では、以下の追加的な手順を続けた。上述したとおりにワイヤーを固定した後で、かつワイヤー試料に巻き付けをする前に、単一または複数のファイバーを、巻き付けをしたものとしないものを横並びに配置した。おもり３１の付着を介した張力のかかっている既に配置されたワイヤーを伴って、その単一または複数のファイバーもおもり３１に付着した。それからこの単一または複数のファイバーを第三のプーリー２３の上、第二のプーリー２２の下そしてそれから第一の第一のプーリー２１の上を通した。この単一または複数のファイバーを次に軽い張力のかかっている下でモーター駆動クランクに付着した。他に記載がなければ、この単一または複数のファイバーは常に操作者のもっとも近くに配置した。このファイバーを巻き付けるための次の手順は、それ以外は上記で概説したのと同じであった。
【００３３】
一度試験のセットアップが完了すると、サイクルカウンターを０にセットし、クランク速度を所望の速度に調節し、およびギアモーターを始動させた。摩耗試験は、張力をかけた下で試料が完全に破断するまで続けた。試料が破綻するまでのサイクルとして、サイクル数を記録した。絡ませた試験箇所以外で試料が破断した場合、耐久力の値はその試料が破綻したサイクル数よりも大きいと報告した、というのはその試験は破綻がなければ続行されていただろうからである。
【００３４】
ファイバー質量パーセント
金属ワイヤーに加えた材料の量は、ファイバー質量パーセント（ファイバーｗｔ％）で示される。ファイバー質量パーセントは、異なる数の追加的ファイバーをその金属ワイヤーに結集させることによって変化する。ファイバー質量パーセントはファイバー材料（すなわち、非金属ワイヤー材料）の質量のファイバーと金属ワイヤー複合体の質量に対する比に１００％を乗じて計算した。
【００３５】
回転ビーム試験方法
図５に示したように、ワイヤーロープ５０の一端を回転動力工具（Craftsman model 572.611200, Sears, Roebuck and Co., Hoffman Estates, IL）のチャック５２で把持し、および他端は自由にアイドリングするチャック５４で把持した。回転工具のチャックと自由にアイドリングするチャックは、同じ高さになり、且つ平行な軸を有するように配置した。したがってロープは１８０度の円弧に曲げられた。チャックの中心線は７．１ｃｍ離れており、そしてロープの試験長さ（すなわちチャック間のロープの長さ）は１１．４ｃｍであった。工具のチャックの初期回転速度は３０００〜５０００ｒｐｍの範囲内であった。
【００３６】
ワイヤーロープ（およびファイバーを含有する鉄ワイヤーロープを含む他のロープ構造）をこのやり方でワイヤーが確実に破綻するまで回転させた。破綻までの時間を記録した。破断は、ロープの単一のファイバーの断絶として定義した。破断までのサイクルは、回転工具のチャックの回転速度と破綻までの時間の積として記録した。
【００３７】
滑車上曲げ試験方法
ワイヤーロープ６０を、図６に示される滑車上曲げ装置に取り付けた。末端は環状（ループ）にし、および１／１６インチ（０．１５９ｃｍ）ワイヤークランプ６２を使用して付着させた。一端をクランプ６３で固定保持し、一方他端を自由に回転する真鍮の滑車６４に付着させ、これは順々に回転するホイール６６に付着する。ロープはアイドラー（遊動輪）滑車６５の上を通した。試験滑車６９に付着したポストにおもりをつけた。試験滑車は０．７５０インチ（１．９ｃｍ）直径の硬化鋼の滑車であり、０．０８４インチ（０．２１３ｃｍ）直径のグローブを有する。１０８．３ｌｂ（４９．１ｋｇ）のおもり６１を吊すことによって、張力をかけた。試験サイクル速度は１Hzであった。破綻は、ワイヤーロープが完全に破断しておもりが落下することと定義した。三つの試料を試験し、破綻までの平均サイクル数を記録した。
【００３８】
気孔率
気孔率は百分率の気孔率で表され、そして１からＰＴＦＥのバルク密度と当該物品の平均密度（本明細書の前半に記載）の商を引き算して、それから１００％を乗じて求めた。この計算の目的に関して、ＰＴＦＥのバルク密度は２．２ｇ／ｃｃとした。ＰＶＤＦおよびＥＴＦＥのバルク密度はそれぞれ１．８ｇ／ｃｃ、１．７ｇ／ｃｃとした。
【００３９】
比較例１
（ａ）直径０．３２ｍｍ、単位長さあたりの質量５８４０デニール、および破断強度９．１ｋｇの鉄ワイヤーを得た（Zinc Phos Braiding Wire 35, Techstrand, Lansing, IL）。ある長さのこのワイヤーを後ろに折り曲げて自身に接するようにし、そして絡ませて（捻って）完全に３６０度一巻きし、それから前述の摩耗試験方法に従って試験した。試験結果を表２に示す。
（ｂ）別の長さのこのワイヤーを摩耗試験のための準備中に前述の比較例１（ａ）のように絡み合わせた。この場合、高温リチウムグリース（Mobilgrease XHP222, Exxon Mobil Corp., Fairfax, VA)を試験試料を捻る前に試験試料の外表面に大量に使用した。この試験は前述したのと同じやり方で実施した。試験結果を表２に示す。
【００４０】
比較例２
直径０．３２ｍｍ、単位長さあたりの質量６６５２デニール、および破断強度２．０ｋｇの銅ワイヤー(28AWG SPC wire from Phelps Dodge)。ある長さのこのワイヤーを後ろに折り曲げて自身に接するようにし、そして絡ませて完全に３６０度一巻きし、それから張力が試験試料の破断強度の１５％相当であったことを除いて、前述の摩耗試験方法に従って試験した。試験結果を表２に示す。
【００４１】
比較例３
直径０．２２ｍｍ、単位長さあたりの質量２７１０デニール、および破断強度４．７ｋｇの鉄ワイヤーを得た（Zinc Phos Braiding Wire 35, Techstrand, Lansing, IL）。０．０６７ｃｍ直径のセラミックのサイジングスリーブを用いて、０．４９ｃｍ／一巻きのピッチで６オーバー１の右巻きに撚った鉄ワイヤーストランドを作った。ある長さのこの６オーバー１鉄ワイヤーストランドを折り、そして絡み合わせて、そして前述の摩耗試験方法に従ってこの試験試料の平均破断強度の２％に相当する張力で試験をした。試験結果を表２に示す。
【００４２】
比較例４
（ａ）７×７ワイヤーロープを鉄ワイヤー(Zinc Phos Braiding Wire 35, Techstrand, Lansing, IL)から作った。第一に、この鉄ワイヤーで比較例３の右巻きに撚った６オーバー１ストランドを作った。このロープを使用し、０．２０ｃｍ直径のセラミックのサイジングスリーブを用いて、１．５５ｃｍ／一巻きのピッチで左巻きに撚った７×７ワイヤーロープを構築した。この７×７ワイヤーロープの３つの試料を前述の回転ビーム試験方法に従って試験した。工具チャックの平均初期回転速度は３３６７ｒｐｍ（範囲：３２００〜３７００ｒｐｍ）であった。破綻までの平均サイクル数は４５２９７サイクルであった。試験結果を表３に示す。
（ｂ）ロープを１０Ｗオイル(Almo 525, Exxon Mobil Corp., Fairfax, VA22037)で潤滑処理したことを除いて、比較例４ａで記載したとおりに、７×７ワイヤーロープを作った。この７×７ワイヤーロープは、１．５分間このオイルに浸し、それから余剰のオイルを拭き取って、潤滑処理した。４つの試料を前述の回転ビーム試験方法に従って試験した。工具チャックの平均初期回転速度は４６５０ｒｐｍ（範囲：４５００〜４９００ｒｐｍ）であった。破綻までの平均サイクル数は９４３７７サイクルであった。試験結果を表３に示す。
【００４３】
比較例５
例４ａで記載されたとおりに７×７ワイヤーロープを構築した。このロープの３つの試料を、前述したような滑車上曲げ試験にかけた。この３つの試料に関する破綻までの平均サイクル数は２０９６サイクルであった。試験結果を表４に示す。
【００４４】
例１
（ａ）延伸ＰＴＦＥモノフィラメントファイバー(品番 V112447, W.L. Gore & Associates, Elkton MD)を得た。このファイバーの特性は表１に示される。このｅＰＴＦＥファイバーを、直径０．３２ｍｍ、単位長さあたりの質量５８４０デニール、および破断強度９．１ｋｇの単一の鉄ワイヤー（Zinc Phos Braiding Wire 35, Techstrand, Lansing, IL）と結集させた。このファイバーの一つをこのワイヤーのひとつと結集させた。ファイバー質量パーセントを測定した。この二つの材料を絡み合わせて、そして前述の摩耗試験方法に従って試験した。試験結果を表２に示す。
（ｂ）二つのファイバーを一つのワイヤーと結集させたことをのぞき、例１（ａ）を繰り返した。試験結果を表２に示す。
（ｃ）四つのファイバーを一つのワイヤーと結集させたことをのぞき、例１（ａ）を繰り返した。試験結果を表２に示す。
（ｄ）六つのファイバーを一つのワイヤーと結集させたことをのぞき、例１（ａ）を繰り返した。試験結果を表２に示す。
（ｅ）例１ａの二つの長さのｅＰＴＦＥファイバーと別の長さの鉄ワイヤーを得てそして試験をした。しかしながら、この場合、高温リチウムグリース(Mobilgrease XHP222, Exxon Mobil Corp., Fairfax, VA)を、この試験試料を捻る前にこの試験試料の外表面に大量に適用した。試験は前述したのと同じやり方で行った。試験結果を表２に示す。
【００４５】
例２
以下の特性：単位長さあたりの質量７６９デニール、引張強さ２．４ｇ／ｄ、および直径０．２９ｍｍを有する、延伸ＰＴＦＥモノフィラメントファイバーを得た。このファイバーの特性は表１に示される。このｅＰＴＦＥファイバーを、直径０．３２ｍｍ、単位長さあたりの質量５８４０デニール、および破断強度９．１ｋｇの単一の鉄ワイヤー（Zinc Phos Braiding Wire 35, Techstrand, Lansing, IL）と結集させた。この二つの材料を絡み合わせて、そして前述の摩耗試験方法に従って試験した。試験結果を表２に示す。
【００４６】
例３
（ａ）延伸ＰＴＦＥモノフィラメントファイバー(品番 V111617, W.L. Gore & Associates, Elkton MD)を得た。このファイバーの特性は表１に示される。このｅＰＴＦＥファイバーを、直径０．３２ｍｍ、単位長さあたりの質量５８４０デニール、および破断強度９．１ｋｇの単一の鉄ワイヤー（Zinc Phos Braiding Wire 35, Techstrand, Lansing, IL）と結集させた。このファイバーの一つをこのワイヤーのひとつと結集させた。ファイバー質量パーセントを測定した。この二つの材料を絡み合わせて、そして前述の摩耗試験方法に従って試験した。試験結果を表２に示す。
（ｂ）二つのファイバーを一つのワイヤーと結集させたことをのぞき、例３（ａ）を繰り返した。試験結果を表２に示す。
（ｃ）四つのファイバーを一つのワイヤーと結集させたことをのぞき、例３（ａ）を繰り返した。試験結果を表２に示す。
（ｄ）六つのファイバーを一つのワイヤーと結集させたことをのぞき、例３（ａ）を繰り返した。試験結果を表２に示す。
【００４７】
例４
（ａ）ＰＶＤＦモノフィラメントファイバー(品番 11AIX-915, Albany International, Albany, NY)を得た。このファイバーの特性は表１に示される。このＰＶＤＦファイバーを、直径０．３２ｍｍ、単位長さあたりの質量５８４０デニール、および破断強度９．１ｋｇの単一の鉄ワイヤー（Zinc Phos Braiding Wire 35, Techstrand, Lansing, IL）と結集させた。このファイバーの一つをこのワイヤーのひとつと結集させた。ファイバー質量パーセントを測定した。この二つの材料を絡み合わせて、そして前述の摩耗試験方法に従って試験した。試験結果を表２に示す。
（ｂ）二つのファイバーを一つのワイヤーと結集させたことをのぞき、例４（ａ）を繰り返した。試験結果を表２に示す。
（ｃ）四つのファイバーを一つのワイヤーと結集させたことをのぞき、例４（ａ）を繰り返した。試験結果を表２に示す。
【００４８】
例５
（ａ）エチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）マルチフィラメントフルオロポリマーファイバー(E.I. DuPont deNemours, Inc., Wilmington, DEから市販される品番 HT2216)を得た。このファイバーの特性は表１に示される。このＥＴＦＥファイバーを、直径０．３２ｍｍ、単位長さあたりの質量５８４０デニール、および破断強度９．１ｋｇの単一の鉄ワイヤー（Zinc Phos Braiding Wire 35, Techstrand, Lansing, IL）と結集させた。このファイバーの一つをこのワイヤーのひとつと結集させた。ファイバー質量パーセントを測定した。この二つの材料を絡み合わせて、そして前述の摩耗試験方法に従って試験した。試験結果を表２に示す。
（ｂ）二つのファイバーを一つのワイヤーと結集させたことをのぞき、例５（ａ）を繰り返した。試験結果を表２に示す。
【００４９】
例６
エチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）モノフィラメントフルオロポリマーファイバー(品番 20T3-3PK, Albany International, Albany, NY)を得た。このファイバーの特性は表１に示される。二つのこのＥＴＦＥファイバーを、直径０．３２ｍｍ、単位長さあたりの質量５８４０デニール、および破断強度９．１ｋｇの単一の鉄ワイヤー（Zinc Phos Braiding Wire 35, Techstrand, Lansing, IL）と結集させた。この二つの材料を絡み合わせて、そして前述の摩耗試験方法に従って試験した。試験結果を表２に示す。
【００５０】
例７
（ａ）マトリックス−スピンＰＴＦＥマルチフィラメントファイバー(品番 6T013. E.I. DuPont deNemours, Inc., Wilmington, DE)を得た。このファイバーの特性は表１に示される。このマトリックス−スピンＰＴＦＥマルチフィラメントファイバーを、直径０．３２ｍｍ、単位長さあたりの質量５８４０デニール、および破断強度９．１ｋｇの単一の鉄ワイヤー（Zinc Phos Braiding Wire 35, Techstrand, Lansing, IL）と結集させた。このファイバーの一つをこのワイヤーのひとつと結集させた。ファイバー質量パーセントを測定した。この二つの材料を絡み合わせて、そして前述の摩耗試験方法に従って試験した。試験結果を表２に示す。
（ｂ）二つのファイバーを一つのワイヤーと結集させたことをのぞき、例７（ａ）を繰り返した。試験結果を表２に示す。
（ｃ）三つのファイバーを一つのワイヤーと結集させたことをのぞき、例７（ａ）を繰り返した。試験結果を表２に示す。
【００５１】
例８
（ａ）例１ａの延伸ＰＴＦＥモノフィラメントファイバーを得て、そして直径０．３２ｍｍ、単位長さあたりの質量６６５２デニール、および破断強度２．０ｋｇの単一の銅ワイヤー(Phelps Dodgeから市販される28AWG SPC wire)と絡み合わせた。このファイバーの一つをこのワイヤーのひとつと結集させた。ファイバー質量パーセントを測定した。この二つの材料を絡み合わせて、そして張力がこの試験試料の破断強度の１５％相当であることを除いて、前述の摩耗試験方法に従って試験した。試験結果を表２に示す。
（ｂ）二つのファイバーを一つのワイヤーと結集させたことをのぞき、例８（ａ）を繰り返した。試験結果を表２に示す。
（ｃ）三つのファイバーを一つのワイヤーと結集させたことをのぞき、例８（ａ）を繰り返した。試験結果を表２に示す。
【００５２】
例９
例１ａのｅＰＴＦＥモノフィラメントファイバー六つと、径０．２２ｍｍ、単位長さあたりの質量２７１０デニール、および破断強度４．７ｋｇの単一の鉄ワイヤー(Zinc Phos Braiding Wire 35, Techstrand, Lansing, IL)７つとを得て、そしてこれらを結集してストランドを形成した。このストランドは、６つのｅＰＴＦＥファイバーを同時に６つの鉄ワイヤーとともに７番目の鉄ワイヤーに提供することによって、作った。各ｅＰＴＦＥファイバーは、鉄ワイヤーの近くに提供し、結果として図２Ｂのストランド１４で示され得るような互い違いのワイヤーパターンをもたらす。ｅＰＴＦＥファイバーで右巻きに撚った鉄ワイヤーストランドを、０．０８ｃｍ直径の割って型締めするダイ（split closing die）を用いて、０．４９ｃｍ／一巻きのピッチで構築した。このストランド構造物を絡み合わせて、そしてこの試験試料の平均破断強度の２％に相当する張力で前述の摩耗試験方法に従って試験をした。試験結果を表２に示す。
【００５３】
例１０
（ａ）例９で記載したとおりに、（例１ａの）ｅＰＴＦＥモノフィラメントファイバーおよび鉄ワイヤー(Zinc Phos Braiding Wire 35, Techstrand, Lansing, IL) からストランドを作った。このｅＰＴＦＥファイバーの特性は表１に示される。それからこのストランドを使用して、０．２２ｃｍ直径のセラミックのサイジングスリーブを用いて、１．５５ｃｍ／一巻きのピッチで、７×７の左巻きに撚ったワイヤーロープ構造物を作った。
３つの試料を前述の回転ビーム試験方法に従って試験した。工具チャックの平均初期回転速度は４３００ｒｐｍ（範囲：３６００〜４９００ｒｐｍ）であった。破綻までの平均サイクル数は６２１９４サイクルであった。試験結果を表３に示す。
（ｂ）ロープを１０Ｗオイル(Almo 525, Exxon Mobil Corp., Fairfax, VA22037)で潤滑処理したことを除いて、例１０ａで記載したとおりに、７×７ワイヤーロープを作った。このワイヤーロープは、１．５分間このオイルに浸し、それから余剰のオイルを拭き取って、潤滑処理した。３つの試料を前述の回転ビーム試験方法に従って試験した。工具チャックの平均初期回転速度は４６６７ｒｐｍ（範囲：４６００〜４７００ｒｐｍ）であった。破綻までの平均サイクル数は１１７９１２サイクルであった。試験結果を表３に示す。
【００５４】
比較例１１
例１０ａで記載されたとおりに、（例１ａの）ｅＰＴＦＥモノフィラメントファイバーおよび鉄ワイヤー(Zinc Phos Braiding Wire 35, Techstrand, Lansing, IL) から７×７ワイヤーロープを構築した。このロープの試料を、前述したような滑車上曲げ試験にかけた。この３つの試料に関する破綻までの平均サイクル数は３０５１サイクルであった。試験結果を表４に示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】
【表２】
【００５７】
【表３】
【００５８】
【表４】
【００５９】
結果の考察
フルオロポリマーファイバーを金属ワイヤー構造物に加えることで、本発明のストランドまたはワイヤーロープの耐久力は、実施した全ての耐久力試験で一貫して且つ著しく増加した。三つの異なるタイプの耐久力試験を用いて、この物品の向上した寿命を実証した。使用したフルオロポリマーファイバーの各タイプについて、試験したファイバー質量パーセントの範囲にわたって、より多くのフルオロポリマーファイバーを含む構造物ほど、耐久力は常に高くなった。全ての場合で、単一または複数のファイバーを単純なやり方で、最も簡単な構造であるワイヤーに対してはファイバーを撚り、そして編み機を含むより複雑な構造物においてはワイヤーに平行にファイバーを送り込んで、加えた。
【００６０】
例１から８は、ヤーンオンヤーン耐摩耗性試験の結果を報告する。例１ａはｅＰＴＦＥファイバーと鉄ワイヤーの最も単純な組み合わせ、すなわち一つのファイバーと一つのワイヤーを絡ませたもの、の効果を示す。その耐久力は、比較例１ａで示される同じタイプの鉄ワイヤー自体を絡み合わせたものを試験したとき（破綻するまで５２２サイクル）よりも、ずっと高かった（破綻するまで４０２５サイクル）。試験試料に追加のファイバーが加えられると、耐久力はさらに高くなった。６つのｅＰＴＦＥファイバーを組み込んだとき（例１ｄ）、破綻するまでのサイクルは２２，６９２の多さであった。比較例１ａの物品にリチウムグリースを添加すると、比較例１ｂで示すように、破綻するまでの寿命を１８，４５６サイクルまで延ばした。二つのｅＰＴＦＥファイバーを含む例１ｂの物品に同じやり方で同じ潤滑剤を加えると、結果として破綻まで２５，４２５サイクルを超える耐久力をもたらした（例１ｅで示される）。異なる金属ワイヤー、すなわち銅ワイヤーを使用した場合に、耐久力における同様の改善も明らかであった。例８と比較例２の結果の比較が、この結論を証明する。例９および比較例３の比較で示されるように、より多くの数のワイヤーストランドから構成される物品を試験した場合でも、この効果はあった。この場合、ｅＰＴＦＥファイバーの追加は耐久力を破綻まで８３２サイクルから破綻まで５６，６９５サイクルまで改善した。（留意すべきは、例８と９のｅＰＴＦＥファイバーは例１で使用したものと同じタイプであることである。）
【００６１】
例１のｅＰＴＦＥファイバーは、実質的に丸型の断面を有するモノフィラメントであった。ファイバーはまた非常に緻密であり、気孔率は約５％に過ぎなかった。例２で報告するとおり、より多孔性の（４５％）、丸型の断面のｅＰＴＦＥモノフィラメントファイバーを試験した。例２における単一のファイバーは、比較例１ａで報告された鉄ワイヤー単独のもの（破綻まで５２２サイクル）に比べて、劇的に耐久力を増した（破綻まで４５８０サイクル）。しかしながら、この独創的なファイバー構造の耐久力は、非常に類似したファイバー質量パーセントを有し４つのｅＰＴＦＥファイバーを用いる例１ｃで報告された耐久力よりもかなり低かった。
【００６２】
二つの他のタイプのＰＴＦＥファイバーを試験した。一つは気孔率１８％の平型ｅＰＴＦＥモノフィラメントであり、他方は丸型マトリックス−スピンＰＴＦＥマルチフィラメントファイバーであった。これらの材料に関する構造およびヤーンオンヤーン試験結果をそれぞれ例３および７に示す。これらのファイバーは、十分なファイバー質量パーセントで存在するときは、試料の耐久力を増すが、前述のｅＰＴＦＥファイバーほどではない。
【００６３】
別のタイプのフルオロポリマーモノフィラメントファイバー、ＰＶＤＦを試験した。このファイバーは本質的に非多孔性であった。例４で示される結果は、鉄ワイヤー単独のもの（破綻まで５２２サイクル；比較例１ａ）に比べて、著しい耐久力の増加（破綻まで２８，３０９サイクルの高さ；例４ｃ）を示唆した。二つのタイプのＥＴＦＥフィラメントも試験した。例６のモノフィラメントＥＴＦＥファイバーは、例５のマルチフィラメントＥＴＦＥファイバーよりもずっと良好に機能した。この二つのタイプのＥＴＦＥファイバーは同様の引張強さであった。両方とも鉄ワイヤー単独のものよりも良好に機能した。
【００６４】
例１０は、本発明のワイヤーロープの回転ビーム試験の結果を表す。例１ａの延伸ＰＴＦＥファイバーを鉄ワイヤーと結集させて鉄ロープを作った。例１０ａの本発明の物品は、本質的に同じやり方で同じ鉄ワイヤーで作ったがファイバーは含まないワイヤーロープ（比較例４ａ、これは破綻まで４５，２９７サイクルの耐久力を有する）と比べて、破綻まで６２，１９４サイクルの耐久力を有した。例１０ａと比較例４ａの物品を、１０Ｗオイルで同じやり方で潤滑処理をして、それぞれ例１０ｂおよび比較例４ｂの物品を作った。この場合もやはり、本発明の物品がはるかに良好な耐久力を示した（破綻までのサイクル数が１１７，９１２対９４，３７７）。
【００６５】
例１１および比較例５の物品（これらはそれぞれ例１０ａおよび比較例４ａで記載したものと同じものである）を滑車上の曲げ試験にかけた。またしても、ｅＰＴＦＥファイバーの追加が著しく耐久力を増加させた（破綻までのサイクル数を２０９６から３０５１にした）。
【００６６】
本発明の特定の実施態様がここで説明され記載されてきたが、本発明はそれらの説明および記載に限定されるべきではない。以下の特許請求の範囲内の本発明の一部として、変更および改良が組み込まれおよび具体化されてもよいことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】ワイヤーロープの典型的実施態様の分解図。
【図２（Ａ）】先行技術のワイヤーロープの分解図。
【図２（Ｂ）】本発明により作られたワイヤーロープの典型的実施態様の分解図。
【図３】耐摩耗性試験セットアップの説明図。
【図４】耐摩耗性試験で使用される捻ったワイヤーまたはファイバーの説明図。
【図５】回転ビーム試験セットアップの説明図。
【図６】滑車上で曲げる試験のセットアップの説明図。
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属ワイヤーおよびファイバーを含んだワイヤーロープに関し、より具体的にはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のようなフルオロポリマーファイバーを含むワイヤーロープに関する。
【０００２】
本出願において使用されるように、「ワイヤー」という用語は図１の１６で示されるような単一の金属製の糸のような物品を意味する。複数のワイヤーが結集されて、図１で示されるような「ストランド」１４を形成してもよい。複数のストランドが結集されて、図１で示されるような「ワイヤーロープ」１２を形成してもよい。通常、ワイヤーロープはファイバーまたはワイヤーコア１８の廻りに撚った多数（マルチ）のストランドから構成される。コアは使用中のストランドの位置を維持するのに役立つ。コアはファイバーまたはフィルムで巻かれてもよい。ここで使用されるように、「ファイバー」は非金属製の引き伸ばされた糸のような物品と定義される。ストランドおよびワイヤーロープは一以上のファイバーを含んでもよい。
【０００３】
通常のストランド構造では、６つのワイヤー１６が７番目のワイヤー１６の廻りに撚られて、これが図２ａの「６オーバー１構造」と呼ばれる。多数（マルチ）からなる６オーバー１構造は結集されて、図２ａで示されるような「７×７構造」と呼ばれるワイヤーロープを形成することができる。追加的で代替的なロープ構造は、ここで記載される発明において意図され且つ包含される。
【背景技術】
【０００４】
ワイヤーロープは通常は高引張りおよび曲げストレス用途で使用される。これらの用途は、制御ケーブル（飛行機、自動車、オートバイ、および自転車）、リフト／ホイスト／リギングおよびウィンチ（林業、防衛部門、釣り、海洋、地下採鉱、構造物、工業および建設用リフト、ホイスト、リギングおよびウィンチ、石油およびガス採掘、ユーティリティ、エレベーター、クレーン、農業、飛行機、消費財、オフィス器具、運動用品、フィットネス機器）、動策［ランニングロープ］（路面電車、ケーブルカー、スキーリフト、橋、ロープウェイ、シャトル）、電線または電流運搬ワイヤー（柔軟な銅ワイヤー／ケーブル（リボンケーブル、プリント回路基板導線を含む）、海洋および釣り（曳航、係留、吊り索）、海軍および米国国防省（避雷ケーブル、補給ケーブル）、ゴムおよびプラスチックの強化（タイヤ、ベルト、ホース）および電気機械用途（沿革操作乗用車のパイプライン、光ファイバーケーブル、動物用つなぎ紐、ケーブル集電溝、牽引道具、地震観測網）を含む。
【０００５】
ワイヤーロープに関する主要な破綻（failure）のメカニズムは、摩耗および曲げ疲労である。ロープの寿命はその用途の要求に合うように設計を変更することによって延ばされてきている。例えば、ロープの撚り、すなわち構築中のワイヤーおよびストランドの配置は、左もしくは右、左右対称、共撚り、または互い違いでもよい。さらに、ストランドは様々のワイヤーおよびワイヤーサイズを組み合わせて構築されて、耐久力を増進することもできる。ロープはまた潤滑処理されて、その耐用年数が延ばされている。
【０００６】
グリースは摩擦摩耗を減らし、および腐食を抑制する。このような潤滑剤は、しかしながら、時が経つと駄目になり、および費用と時間のかかる交換作業が必要である。潤滑剤の効果的な補充も問題のあるプロセスである。
【０００７】
ファイバー、例えばポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、および他の熱可塑性樹脂および熱硬化性材料および高弾性率材料が、ロープ構造物、概してコアに加えられてきた。概してこのファイバーは、ワイヤーロープの耐摩耗性を増そうとしておよび耐腐食性のために、潤滑剤を伝搬するために使用されてきた。これらのファイバーを使用して金属ワイヤーを置換することは、ロープの脆弱化という代償を払って手に入れることができるが、耐久力改善が不十分なために広まっていない。
【０００８】
ロープ寿命を延ばし、ロープ内の振動およびねじれによる力を減らすために予め成形されたポリマー性挿入物をワイヤーロープ構造物に組み込むことが提案されてきた。これらの挿入物は精緻な形状および寸法に作られ、そしてロープ製造中に特別な注意を必要とする。それらは準備するには比較的複雑で且つ高価であり、およびロープ形成中に正確に配置することが難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ワイヤーロープはなお不十分な耐久力に苦しんでいる。本発明の目的はワイヤーロープの寿命を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、少なくとも一つの金属ワイヤーおよび少なくとも一つのフルオロポリマーファイバーを含んでなるワイヤーロープを提供する。好ましくは、フルオロポリマーファイバーは約２５質量％未満の量で存在し、そして別の実施態様では２０質量％、１５質量％、１０質量％、および５質量％である。フルオロポリマーファイバーは好ましくはＰＴＦＥであり、そして最も好ましくはｅＰＴＦＥ（延伸ポリテトラフルオロエチレン）である。それはまた不織ファイバー（すなわち、織ったファブリックの部分でない）であることが好ましい。金属ワイヤーは、好ましくは鉄または銅である。ワイヤーロープは追加的な潤滑剤を含んでもよく、そしてフルオロポリマーファイバーは代替的にフィラー、例えば炭素、チタン酸化物、または他の機能材料を含んでもよい。ワイヤーロープはその外側のまわりにサヤを含んでもよい。このワイヤーロープは上に列記した用途の全てで有用である。
【００１１】
別の態様では、本発明は金属ワイヤーを用意し、フルオロポリマーファイバーを用意し、およびその金属ワイヤーとフルオロポリマーファイバーを絡み合わせてワイヤーロープを形成する工程を含んでなる、ワイヤーロープを製造する方法を提供する。好ましくは、用意されるフルオロポリマーファイバーは、実質的に丸型の断面を有する。
【００１２】
別の態様では、本発明は、少なくとも一つのフルオロポリマーファイバーをワイヤーロープに組み込む工程を含んでなる、ワイヤーロープの耐久力を改善する方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、ワイヤーストランドおよびワイヤーロープのための新規なワイヤーおよびファイバー構造物に向けられている。図２（Ｂ）に表されるような本発明の典型的な実施態様を参照して、ワイヤーロープ４３が図解される。フルオロポリマーファイバー２２が金属ワイヤー１６に混じって組み込まれて、ストランド１４を形成する。図解された実施態様では、ストランド１４はコア１８として使用される。好ましくは、図２（Ｂ）で示されるように、全てのストランド１４がフルオロポリマーファイバー２２を含む。別の実施態様では、しかしながら、いずれか一つ以上のストランド１４が、一つ以上のフルオロポリマーファイバー２２を含んでもよい。
【００１４】
フルオロポリマーファイバーは本発明で使用される好ましいファイバー材料である。特定のフルオロポリマー、例えば延伸ＰＴＦＥ、ＥＴＦＥ、ＰＶＤＦファイバー、およびそれらの混合物、は最も好ましい。上記の基準に合致する他の材料、例えばＰＦＡおよびＦＥＰもまた本発明の範囲内であることを意図する。
【００１５】
本発明のフルオロポリマーを使用することで、ロープ寿命の予期せぬ増加がもたらされる。このファイバーの特定の好ましい実施態様は、特に予期せぬ結果をもたらす。好ましいファイバーは、角をもたない滑らかな表面を有する。すなわち、滑らかで、丸型の断面を有するファイバーは、類似の平型の材料よりも良好に機能する。形状が丸いほど耐久力が高い。低気孔率（空隙体積が少ない）のファイバーも好ましい。この発見は、柔らかいほど快適であり、従って気孔率の高いファイバーほどロープの破綻を導くメカニズムの影響を緩和すると信じられているのと対照的である。ファイバーにおける低気孔率および滑らかで、丸型の断面の組み合わせが、最も好ましい。これらの前述した以外の異なる物理特性を有するが、同じ属の材料タイプでできた材料も本発明の範囲内であると意図される。
【００１６】
これらの新しいロープは、驚くべきことにヤーンオンヤーン摩耗試験、回転ビーム試験、および滑車上曲げ試験で、先行技術のロープよりも良好に機能する。耐久力の劇的な改善は、ファイバーと金属ワイヤーの新規な組み合わせに起因する。以下に続く例で実演されるように、本発明の追加されたフルオロポリマーファイバーは、通常の潤滑剤を有するワイヤーロープの耐久力すら増加させた。ファイバーの追加が金属ワイヤーの寿命にこのような劇的な増加をもたらすことは、驚くべきことである。
【００１７】
本発明の範囲は、単一のタイプのファイバー材料の追加またはここで記載されたロープ構造物だけに限定されないと、理解されなければならない。鉄はその多数の実績の歴史から好ましいワイヤー材料である一方、他の金属材料、例えば銅を含むがこれに限定はされない、が本発明の実施において使用可能である。本発明は、耐久力性能試験で見られた寿命の劇的な増加がもたらされるので、頻繁なメンテナンスの要求を最小にしまたはさらに無くすことすらある。
【００１８】
本発明の別の重要な要素は、ファイバーがロープ構築時に加えられるその容易さである。このファイバーは、慣習的なロープ製造器を用いて、慣習的な方法で配置される。先行技術におけるワイヤーロープの寿命を改善するための試みとは違って、このファイバーは断面が丸型でもよい。さらに、それらはロープに別の工程で配置される必要もなく；それらはロープ自体を製造する間に組み込まれることが可能である。結果として、本発明の物品は、製造が遙かに簡単であり、これは非常に長いロープを製造する場合にとても重要な特徴である。
【００１９】
本発明によりワイヤーロープを製造する好ましい方法は、金属ワイヤーと少なくとも一つのフルオロポリマーファイバーを絡み合わせてまたは編んでストランドを形成すること、およびそれからいくつかのストランドを絡み合わせてまたは編んでワイヤーロープを形成することを含む。好ましくは、３〜９１のワイヤーが使用されて、ストランドを形成する。絡ませることまたはこの金属ワイヤーとフルオロポリマーファイバーの他の組み合わせは、当該技術分野で知られたワイヤーロープ製造方法によって実施可能である。
【００２０】
以下の例は本発明を説明することを意図したものであるが、それに限定されるものではない。本発明の完全な範囲は添付の特許請求の範囲で定められる。
【実施例】
【００２１】
以下に示される例では、耐摩耗性および摩耗寿命を様々なワイヤーストランドおよびワイヤーロープで試験した。この結果は、本発明の束からできた様々なワイヤーストランドおよびワイヤーロープで見られる効果を示し、それは当業者に理解されるであろう。
【００２２】
摩耗寿命は特定の例によって実証され、そこではワイヤーストランドおよびワイヤーロープ（本発明のフルオロポリマーファイバーの組み合わせたものとそうでないものがある）が破綻するまで繰り返された。結果は破綻するまでのサイクルとして報告した。試験の詳細は以下に提示した。
【００２３】
試験方法
【００２４】
単位長さあたりの質量および引張強度試験
各個別のファイバーの単位あたりの質量を、Denver Instruments. Inc. Model AA160分析秤を用いて９ｍ長さのファイバー試料を秤量し、およびそのグラム単位で表された質量を１０００倍してデニール単位にすることによって、測定した。全ての引張試験は室温で圧空式ファイバー把持部を備えた引張試験装置（Zellweger USTER（登録商標）TENSORAPID 4, Uster, Switzerland）で、３５０ｍｍの長さのゲージおよび３３０ｍｍ／分のクロスヘッド速度を用いて、行った。結果として、ひずみ速度は９４．３％／分であった。ファイバーの破断強度は、ピーク力と呼ばれ、これを記録した。３つの試料を試験し、そしてそれらの平均破断強度を計算した。ｇ／ｄで表される個別のファイバー試料の平均引張強さ（tenacity）を、グラムで表される平均破断強度を個別のファイバーのデニール値で割り算をすることによって計算した。ワイヤー、ストランドまたはロープを試験する場合、これらの試料の平均引張強さは、ワイヤー、ストランドまたはロープの平均破断強度（グラム単位）をワイヤー、ストランドまたはロープの長さあたりの質量（デニール単位で表される）で割り算することによって計算した。ワイヤー、ストランドまたはロープのデニール値は、試料の質量を測定することによって、または試料の個別の成分のデニール値を合計することによって、測定した。
【００２５】
密度測定
ファイバー密度は以下の手法を用いて測定した。本質的に丸型の断面輪郭を有するファイバーの場合、ファイバー体積は一定の長さのファイバーの平均直径から計算し、そして密度はファイバー体積およびファイバーの質量から計算した。本質的に長方形の断面輪郭を有するファイバーの場合、ファイバー体積は一定の長さのファイバーの平均厚さおよび幅の値から計算し、またファイバー密度はファイバー体積およびファイバーの質量から計算した。
【００２６】
丸型の断面輪郭を有するファイバーについて、２メートル長のファイバーをA&D FR-300秤に置き、そして質量（Ｍ）をグラムで記録した。それからこのファイバー試料の直径を、ファイバーに沿って３点で、AMES (Waltham, MA., USA) Model LG3600 厚さゲージを使用して計測し、平均直径を計算し、および立方センチメートル単位でファイバー試料の体積を測定した（Ｖ）。他の全ての断面輪郭について、２メートル長のファイバーをA&D FR-300秤に置き、そして質量（Ｍ）をグラムで記録した。それからこのファイバー試料の厚みを、ファイバーに沿って３点で、AMES (Waltham, MA., USA) Model LG3600 thickness ゲージを使用して計測した。ファイバーの幅も同ファイバー試料に沿って３点で、Ehrenreich Photo Optical Ind. Inc. Garden City, New Yorkから市販されているLP-6 Profile Projectorで測定した。それから厚みと幅の平均値を計算し、そして平均厚み、平均幅、および長さの試料でできた製品から、ファイバー試料の体積を測定した（Ｖ）。全てのファイバー試料の密度は以下のようにして計算した：
ファイバー試料密度（ｇ／ｃｃ）＝Ｍ／Ｖ。
【００２７】
耐摩耗性試験方法
この摩耗試験は、湿潤および乾燥したヤーンオンヤーン耐摩耗性に関するＡＳＴＭ標準試験方法（Ｄ６６１１−００）を出典とする。この試験方法はロープ、特に海洋環境で使用されることを意図したロープの構造物で使用されるヤーンの試験に適用される。
【００２８】
試験装置は図３に示され、垂直フレーム２４に配置されたプーリー２１、２２、２３を有する。プーリー２１と２３は直径４３．２ｍｍであり、プーリー２２は直径３５．６ｍｍであった。上方のプーリー２１、２３の中心線は２０３ｍｍの距離を隔てている。下方のプーリー２２の中心線は、上方のプーリー２１、２３の中心線を結ぶ水平ラインより３９４ｍｍ下にあった。モーター２５およびクランク２６は図３に示されるように配置された。ブッシング２８を介してモーター駆動のクランク２６によって動くエクステンションロッド２７を利用して、各サイクルの間にロッド２７を前後に動かして、試験試料３０を５０．８ｍｍ移動させた。ここで留意すべきは、試料３０が少なくとも一つのワイヤーを含んでおり、および一以上のファイバーを含んでいる場合があることである。サイクルは前と後へのストロークを構成した。クランク速度は毎分９６サイクルまで調節可能であった。
【００２９】
試験試料３０の平均破断強度のパーセンテージに相当する所定の張力を適用するために、おもり３１（プラスチック容器の形をしていてその中に様々なおもりを加えることができる）を試料３０の一端に結びつけた。鉄ワイヤーの試験の場合、張力はこの試験試料の平均破断強度の５％に相当させた。鉄ストランド（例えば６オーバー１構造）の試験の場合、張力はこの試験試料の平均破断強度の２％に相当させた。銅ワイヤーおよび銅ストランドの試験の場合、張力はこの試験試料の平均破断強度の１５％に相当させた。金属ワイヤーとファイバーの組み合わせを含む試験の場合、その破断力を測定するために、この材料を一緒に引張試験した。試料３０は、張力をかけない間に、図３に従って、プーリー２３の上、プーリー２２の下、それからプーリー２１の上を通した。
【００３０】
それから図で示すようにおもり３１を吊すことによって張力を試料３０にかけた。それから試料３０の他端をモータークランク２６に付着したエクステンションロッド２７に貼り付けた。ロッド２７は先にストロークの最高点に配置しておき、それにより張力を提供するおもり３１が試験の前に最大の高さに位置することを確実にした。その最大高さは概して第三のプーリー２３の中心線より６〜８ｃｍ下である。試験中にスリップするのを防止するために、試料３０が確実にエクステンションロッド２７とおもり３１に付着することを確実なものとするように、注意を払った。
【００３１】
まだ張力のかかっている試験試料３０を、その後注意深く第二の下側のプーリー２２からはずした。約２７ｍｍ直径のシリンダー（図示せず）を試料３０によって形成されたクレードルに配置し、それから試料３０に完全な巻き付けをもたらすために、上から見て時計回りに３６０度回転した。シリンダーはその後、試料３０にまだ張力がかかっている間に、注意深く取り外し、そして試料３０を第二のプーリー２２の廻りに戻した。
【００３２】
試験試料が少なくとも一つのワイヤーと少なくとも一つのファイバーからなる試験では、以下の追加的な手順を続けた。上述したとおりにワイヤーを固定した後で、かつワイヤー試料に巻き付けをする前に、単一または複数のファイバーを、巻き付けをしたものとしないものを横並びに配置した。おもり３１の付着を介した張力のかかっている既に配置されたワイヤーを伴って、その単一または複数のファイバーもおもり３１に付着した。それからこの単一または複数のファイバーを第三のプーリー２３の上、第二のプーリー２２の下そしてそれから第一の第一のプーリー２１の上を通した。この単一または複数のファイバーを次に軽い張力のかかっている下でモーター駆動クランクに付着した。他に記載がなければ、この単一または複数のファイバーは常に操作者のもっとも近くに配置した。このファイバーを巻き付けるための次の手順は、それ以外は上記で概説したのと同じであった。
【００３３】
一度試験のセットアップが完了すると、サイクルカウンターを０にセットし、クランク速度を所望の速度に調節し、およびギアモーターを始動させた。摩耗試験は、張力をかけた下で試料が完全に破断するまで続けた。試料が破綻するまでのサイクルとして、サイクル数を記録した。絡ませた試験箇所以外で試料が破断した場合、耐久力の値はその試料が破綻したサイクル数よりも大きいと報告した、というのはその試験は破綻がなければ続行されていただろうからである。
【００３４】
ファイバー質量パーセント
金属ワイヤーに加えた材料の量は、ファイバー質量パーセント（ファイバーｗｔ％）で示される。ファイバー質量パーセントは、異なる数の追加的ファイバーをその金属ワイヤーに結集させることによって変化する。ファイバー質量パーセントはファイバー材料（すなわち、非金属ワイヤー材料）の質量のファイバーと金属ワイヤー複合体の質量に対する比に１００％を乗じて計算した。
【００３５】
回転ビーム試験方法
図５に示したように、ワイヤーロープ５０の一端を回転動力工具（Craftsman model 572.611200, Sears, Roebuck and Co., Hoffman Estates, IL）のチャック５２で把持し、および他端は自由にアイドリングするチャック５４で把持した。回転工具のチャックと自由にアイドリングするチャックは、同じ高さになり、且つ平行な軸を有するように配置した。したがってロープは１８０度の円弧に曲げられた。チャックの中心線は７．１ｃｍ離れており、そしてロープの試験長さ（すなわちチャック間のロープの長さ）は１１．４ｃｍであった。工具のチャックの初期回転速度は３０００〜５０００ｒｐｍの範囲内であった。
【００３６】
ワイヤーロープ（およびファイバーを含有する鉄ワイヤーロープを含む他のロープ構造）をこのやり方でワイヤーが確実に破綻するまで回転させた。破綻までの時間を記録した。破断は、ロープの単一のファイバーの断絶として定義した。破断までのサイクルは、回転工具のチャックの回転速度と破綻までの時間の積として記録した。
【００３７】
滑車上曲げ試験方法
ワイヤーロープ６０を、図６に示される滑車上曲げ装置に取り付けた。末端は環状（ループ）にし、および１／１６インチ（０．１５９ｃｍ）ワイヤークランプ６２を使用して付着させた。一端をクランプ６３で固定保持し、一方他端を自由に回転する真鍮の滑車６４に付着させ、これは順々に回転するホイール６６に付着する。ロープはアイドラー（遊動輪）滑車６５の上を通した。試験滑車６９に付着したポストにおもりをつけた。試験滑車は０．７５０インチ（１．９ｃｍ）直径の硬化鋼の滑車であり、０．０８４インチ（０．２１３ｃｍ）直径のグローブを有する。１０８．３ｌｂ（４９．１ｋｇ）のおもり６１を吊すことによって、張力をかけた。試験サイクル速度は１Hzであった。破綻は、ワイヤーロープが完全に破断しておもりが落下することと定義した。三つの試料を試験し、破綻までの平均サイクル数を記録した。
【００３８】
気孔率
気孔率は百分率の気孔率で表され、そして１からＰＴＦＥのバルク密度と当該物品の平均密度（本明細書の前半に記載）の商を引き算して、それから１００％を乗じて求めた。この計算の目的に関して、ＰＴＦＥのバルク密度は２．２ｇ／ｃｃとした。ＰＶＤＦおよびＥＴＦＥのバルク密度はそれぞれ１．８ｇ／ｃｃ、１．７ｇ／ｃｃとした。
【００３９】
比較例１
（ａ）直径０．３２ｍｍ、単位長さあたりの質量５８４０デニール、および破断強度９．１ｋｇの鉄ワイヤーを得た（Zinc Phos Braiding Wire 35, Techstrand, Lansing, IL）。ある長さのこのワイヤーを後ろに折り曲げて自身に接するようにし、そして絡ませて（捻って）完全に３６０度一巻きし、それから前述の摩耗試験方法に従って試験した。試験結果を表２に示す。
（ｂ）別の長さのこのワイヤーを摩耗試験のための準備中に前述の比較例１（ａ）のように絡み合わせた。この場合、高温リチウムグリース（Mobilgrease XHP222, Exxon Mobil Corp., Fairfax, VA)を試験試料を捻る前に試験試料の外表面に大量に使用した。この試験は前述したのと同じやり方で実施した。試験結果を表２に示す。
【００４０】
比較例２
直径０．３２ｍｍ、単位長さあたりの質量６６５２デニール、および破断強度２．０ｋｇの銅ワイヤー(28AWG SPC wire from Phelps Dodge)。ある長さのこのワイヤーを後ろに折り曲げて自身に接するようにし、そして絡ませて完全に３６０度一巻きし、それから張力が試験試料の破断強度の１５％相当であったことを除いて、前述の摩耗試験方法に従って試験した。試験結果を表２に示す。
【００４１】
比較例３
直径０．２２ｍｍ、単位長さあたりの質量２７１０デニール、および破断強度４．７ｋｇの鉄ワイヤーを得た（Zinc Phos Braiding Wire 35, Techstrand, Lansing, IL）。０．０６７ｃｍ直径のセラミックのサイジングスリーブを用いて、０．４９ｃｍ／一巻きのピッチで６オーバー１の右巻きに撚った鉄ワイヤーストランドを作った。ある長さのこの６オーバー１鉄ワイヤーストランドを折り、そして絡み合わせて、そして前述の摩耗試験方法に従ってこの試験試料の平均破断強度の２％に相当する張力で試験をした。試験結果を表２に示す。
【００４２】
比較例４
（ａ）７×７ワイヤーロープを鉄ワイヤー(Zinc Phos Braiding Wire 35, Techstrand, Lansing, IL)から作った。第一に、この鉄ワイヤーで比較例３の右巻きに撚った６オーバー１ストランドを作った。このロープを使用し、０．２０ｃｍ直径のセラミックのサイジングスリーブを用いて、１．５５ｃｍ／一巻きのピッチで左巻きに撚った７×７ワイヤーロープを構築した。この７×７ワイヤーロープの３つの試料を前述の回転ビーム試験方法に従って試験した。工具チャックの平均初期回転速度は３３６７ｒｐｍ（範囲：３２００〜３７００ｒｐｍ）であった。破綻までの平均サイクル数は４５２９７サイクルであった。試験結果を表３に示す。
（ｂ）ロープを１０Ｗオイル(Almo 525, Exxon Mobil Corp., Fairfax, VA22037)で潤滑処理したことを除いて、比較例４ａで記載したとおりに、７×７ワイヤーロープを作った。この７×７ワイヤーロープは、１．５分間このオイルに浸し、それから余剰のオイルを拭き取って、潤滑処理した。４つの試料を前述の回転ビーム試験方法に従って試験した。工具チャックの平均初期回転速度は４６５０ｒｐｍ（範囲：４５００〜４９００ｒｐｍ）であった。破綻までの平均サイクル数は９４３７７サイクルであった。試験結果を表３に示す。
【００４３】
比較例５
例４ａで記載されたとおりに７×７ワイヤーロープを構築した。このロープの３つの試料を、前述したような滑車上曲げ試験にかけた。この３つの試料に関する破綻までの平均サイクル数は２０９６サイクルであった。試験結果を表４に示す。
【００４４】
例１
（ａ）延伸ＰＴＦＥモノフィラメントファイバー(品番 V112447, W.L. Gore & Associates, Elkton MD)を得た。このファイバーの特性は表１に示される。このｅＰＴＦＥファイバーを、直径０．３２ｍｍ、単位長さあたりの質量５８４０デニール、および破断強度９．１ｋｇの単一の鉄ワイヤー（Zinc Phos Braiding Wire 35, Techstrand, Lansing, IL）と結集させた。このファイバーの一つをこのワイヤーのひとつと結集させた。ファイバー質量パーセントを測定した。この二つの材料を絡み合わせて、そして前述の摩耗試験方法に従って試験した。試験結果を表２に示す。
（ｂ）二つのファイバーを一つのワイヤーと結集させたことをのぞき、例１（ａ）を繰り返した。試験結果を表２に示す。
（ｃ）四つのファイバーを一つのワイヤーと結集させたことをのぞき、例１（ａ）を繰り返した。試験結果を表２に示す。
（ｄ）六つのファイバーを一つのワイヤーと結集させたことをのぞき、例１（ａ）を繰り返した。試験結果を表２に示す。
（ｅ）例１ａの二つの長さのｅＰＴＦＥファイバーと別の長さの鉄ワイヤーを得てそして試験をした。しかしながら、この場合、高温リチウムグリース(Mobilgrease XHP222, Exxon Mobil Corp., Fairfax, VA)を、この試験試料を捻る前にこの試験試料の外表面に大量に適用した。試験は前述したのと同じやり方で行った。試験結果を表２に示す。
【００４５】
例２
以下の特性：単位長さあたりの質量７６９デニール、引張強さ２．４ｇ／ｄ、および直径０．２９ｍｍを有する、延伸ＰＴＦＥモノフィラメントファイバーを得た。このファイバーの特性は表１に示される。このｅＰＴＦＥファイバーを、直径０．３２ｍｍ、単位長さあたりの質量５８４０デニール、および破断強度９．１ｋｇの単一の鉄ワイヤー（Zinc Phos Braiding Wire 35, Techstrand, Lansing, IL）と結集させた。この二つの材料を絡み合わせて、そして前述の摩耗試験方法に従って試験した。試験結果を表２に示す。
【００４６】
例３
（ａ）延伸ＰＴＦＥモノフィラメントファイバー(品番 V111617, W.L. Gore & Associates, Elkton MD)を得た。このファイバーの特性は表１に示される。このｅＰＴＦＥファイバーを、直径０．３２ｍｍ、単位長さあたりの質量５８４０デニール、および破断強度９．１ｋｇの単一の鉄ワイヤー（Zinc Phos Braiding Wire 35, Techstrand, Lansing, IL）と結集させた。このファイバーの一つをこのワイヤーのひとつと結集させた。ファイバー質量パーセントを測定した。この二つの材料を絡み合わせて、そして前述の摩耗試験方法に従って試験した。試験結果を表２に示す。
（ｂ）二つのファイバーを一つのワイヤーと結集させたことをのぞき、例３（ａ）を繰り返した。試験結果を表２に示す。
（ｃ）四つのファイバーを一つのワイヤーと結集させたことをのぞき、例３（ａ）を繰り返した。試験結果を表２に示す。
（ｄ）六つのファイバーを一つのワイヤーと結集させたことをのぞき、例３（ａ）を繰り返した。試験結果を表２に示す。
【００４７】
例４
（ａ）ＰＶＤＦモノフィラメントファイバー(品番 11AIX-915, Albany International, Albany, NY)を得た。このファイバーの特性は表１に示される。このＰＶＤＦファイバーを、直径０．３２ｍｍ、単位長さあたりの質量５８４０デニール、および破断強度９．１ｋｇの単一の鉄ワイヤー（Zinc Phos Braiding Wire 35, Techstrand, Lansing, IL）と結集させた。このファイバーの一つをこのワイヤーのひとつと結集させた。ファイバー質量パーセントを測定した。この二つの材料を絡み合わせて、そして前述の摩耗試験方法に従って試験した。試験結果を表２に示す。
（ｂ）二つのファイバーを一つのワイヤーと結集させたことをのぞき、例４（ａ）を繰り返した。試験結果を表２に示す。
（ｃ）四つのファイバーを一つのワイヤーと結集させたことをのぞき、例４（ａ）を繰り返した。試験結果を表２に示す。
【００４８】
例５
（ａ）エチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）マルチフィラメントフルオロポリマーファイバー(E.I. DuPont deNemours, Inc., Wilmington, DEから市販される品番 HT2216)を得た。このファイバーの特性は表１に示される。このＥＴＦＥファイバーを、直径０．３２ｍｍ、単位長さあたりの質量５８４０デニール、および破断強度９．１ｋｇの単一の鉄ワイヤー（Zinc Phos Braiding Wire 35, Techstrand, Lansing, IL）と結集させた。このファイバーの一つをこのワイヤーのひとつと結集させた。ファイバー質量パーセントを測定した。この二つの材料を絡み合わせて、そして前述の摩耗試験方法に従って試験した。試験結果を表２に示す。
（ｂ）二つのファイバーを一つのワイヤーと結集させたことをのぞき、例５（ａ）を繰り返した。試験結果を表２に示す。
【００４９】
例６
エチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）モノフィラメントフルオロポリマーファイバー(品番 20T3-3PK, Albany International, Albany, NY)を得た。このファイバーの特性は表１に示される。二つのこのＥＴＦＥファイバーを、直径０．３２ｍｍ、単位長さあたりの質量５８４０デニール、および破断強度９．１ｋｇの単一の鉄ワイヤー（Zinc Phos Braiding Wire 35, Techstrand, Lansing, IL）と結集させた。この二つの材料を絡み合わせて、そして前述の摩耗試験方法に従って試験した。試験結果を表２に示す。
【００５０】
例７
（ａ）マトリックス−スピンＰＴＦＥマルチフィラメントファイバー(品番 6T013. E.I. DuPont deNemours, Inc., Wilmington, DE)を得た。このファイバーの特性は表１に示される。このマトリックス−スピンＰＴＦＥマルチフィラメントファイバーを、直径０．３２ｍｍ、単位長さあたりの質量５８４０デニール、および破断強度９．１ｋｇの単一の鉄ワイヤー（Zinc Phos Braiding Wire 35, Techstrand, Lansing, IL）と結集させた。このファイバーの一つをこのワイヤーのひとつと結集させた。ファイバー質量パーセントを測定した。この二つの材料を絡み合わせて、そして前述の摩耗試験方法に従って試験した。試験結果を表２に示す。
（ｂ）二つのファイバーを一つのワイヤーと結集させたことをのぞき、例７（ａ）を繰り返した。試験結果を表２に示す。
（ｃ）三つのファイバーを一つのワイヤーと結集させたことをのぞき、例７（ａ）を繰り返した。試験結果を表２に示す。
【００５１】
例８
（ａ）例１ａの延伸ＰＴＦＥモノフィラメントファイバーを得て、そして直径０．３２ｍｍ、単位長さあたりの質量６６５２デニール、および破断強度２．０ｋｇの単一の銅ワイヤー(Phelps Dodgeから市販される28AWG SPC wire)と絡み合わせた。このファイバーの一つをこのワイヤーのひとつと結集させた。ファイバー質量パーセントを測定した。この二つの材料を絡み合わせて、そして張力がこの試験試料の破断強度の１５％相当であることを除いて、前述の摩耗試験方法に従って試験した。試験結果を表２に示す。
（ｂ）二つのファイバーを一つのワイヤーと結集させたことをのぞき、例８（ａ）を繰り返した。試験結果を表２に示す。
（ｃ）三つのファイバーを一つのワイヤーと結集させたことをのぞき、例８（ａ）を繰り返した。試験結果を表２に示す。
【００５２】
例９
例１ａのｅＰＴＦＥモノフィラメントファイバー六つと、径０．２２ｍｍ、単位長さあたりの質量２７１０デニール、および破断強度４．７ｋｇの単一の鉄ワイヤー(Zinc Phos Braiding Wire 35, Techstrand, Lansing, IL)７つとを得て、そしてこれらを結集してストランドを形成した。このストランドは、６つのｅＰＴＦＥファイバーを同時に６つの鉄ワイヤーとともに７番目の鉄ワイヤーに提供することによって、作った。各ｅＰＴＦＥファイバーは、鉄ワイヤーの近くに提供し、結果として図２Ｂのストランド１４で示され得るような互い違いのワイヤーパターンをもたらす。ｅＰＴＦＥファイバーで右巻きに撚った鉄ワイヤーストランドを、０．０８ｃｍ直径の割って型締めするダイ（split closing die）を用いて、０．４９ｃｍ／一巻きのピッチで構築した。このストランド構造物を絡み合わせて、そしてこの試験試料の平均破断強度の２％に相当する張力で前述の摩耗試験方法に従って試験をした。試験結果を表２に示す。
【００５３】
例１０
（ａ）例９で記載したとおりに、（例１ａの）ｅＰＴＦＥモノフィラメントファイバーおよび鉄ワイヤー(Zinc Phos Braiding Wire 35, Techstrand, Lansing, IL) からストランドを作った。このｅＰＴＦＥファイバーの特性は表１に示される。それからこのストランドを使用して、０．２２ｃｍ直径のセラミックのサイジングスリーブを用いて、１．５５ｃｍ／一巻きのピッチで、７×７の左巻きに撚ったワイヤーロープ構造物を作った。
３つの試料を前述の回転ビーム試験方法に従って試験した。工具チャックの平均初期回転速度は４３００ｒｐｍ（範囲：３６００〜４９００ｒｐｍ）であった。破綻までの平均サイクル数は６２１９４サイクルであった。試験結果を表３に示す。
（ｂ）ロープを１０Ｗオイル(Almo 525, Exxon Mobil Corp., Fairfax, VA22037)で潤滑処理したことを除いて、例１０ａで記載したとおりに、７×７ワイヤーロープを作った。このワイヤーロープは、１．５分間このオイルに浸し、それから余剰のオイルを拭き取って、潤滑処理した。３つの試料を前述の回転ビーム試験方法に従って試験した。工具チャックの平均初期回転速度は４６６７ｒｐｍ（範囲：４６００〜４７００ｒｐｍ）であった。破綻までの平均サイクル数は１１７９１２サイクルであった。試験結果を表３に示す。
【００５４】
比較例１１
例１０ａで記載されたとおりに、（例１ａの）ｅＰＴＦＥモノフィラメントファイバーおよび鉄ワイヤー(Zinc Phos Braiding Wire 35, Techstrand, Lansing, IL) から７×７ワイヤーロープを構築した。このロープの試料を、前述したような滑車上曲げ試験にかけた。この３つの試料に関する破綻までの平均サイクル数は３０５１サイクルであった。試験結果を表４に示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】
【表２】
【００５７】
【表３】
【００５８】
【表４】
【００５９】
結果の考察
フルオロポリマーファイバーを金属ワイヤー構造物に加えることで、本発明のストランドまたはワイヤーロープの耐久力は、実施した全ての耐久力試験で一貫して且つ著しく増加した。三つの異なるタイプの耐久力試験を用いて、この物品の向上した寿命を実証した。使用したフルオロポリマーファイバーの各タイプについて、試験したファイバー質量パーセントの範囲にわたって、より多くのフルオロポリマーファイバーを含む構造物ほど、耐久力は常に高くなった。全ての場合で、単一または複数のファイバーを単純なやり方で、最も簡単な構造であるワイヤーに対してはファイバーを撚り、そして編み機を含むより複雑な構造物においてはワイヤーに平行にファイバーを送り込んで、加えた。
【００６０】
例１から８は、ヤーンオンヤーン耐摩耗性試験の結果を報告する。例１ａはｅＰＴＦＥファイバーと鉄ワイヤーの最も単純な組み合わせ、すなわち一つのファイバーと一つのワイヤーを絡ませたもの、の効果を示す。その耐久力は、比較例１ａで示される同じタイプの鉄ワイヤー自体を絡み合わせたものを試験したとき（破綻するまで５２２サイクル）よりも、ずっと高かった（破綻するまで４０２５サイクル）。試験試料に追加のファイバーが加えられると、耐久力はさらに高くなった。６つのｅＰＴＦＥファイバーを組み込んだとき（例１ｄ）、破綻するまでのサイクルは２２，６９２の多さであった。比較例１ａの物品にリチウムグリースを添加すると、比較例１ｂで示すように、破綻するまでの寿命を１８，４５６サイクルまで延ばした。二つのｅＰＴＦＥファイバーを含む例１ｂの物品に同じやり方で同じ潤滑剤を加えると、結果として破綻まで２５，４２５サイクルを超える耐久力をもたらした（例１ｅで示される）。異なる金属ワイヤー、すなわち銅ワイヤーを使用した場合に、耐久力における同様の改善も明らかであった。例８と比較例２の結果の比較が、この結論を証明する。例９および比較例３の比較で示されるように、より多くの数のワイヤーストランドから構成される物品を試験した場合でも、この効果はあった。この場合、ｅＰＴＦＥファイバーの追加は耐久力を破綻まで８３２サイクルから破綻まで５６，６９５サイクルまで改善した。（留意すべきは、例８と９のｅＰＴＦＥファイバーは例１で使用したものと同じタイプであることである。）
【００６１】
例１のｅＰＴＦＥファイバーは、実質的に丸型の断面を有するモノフィラメントであった。ファイバーはまた非常に緻密であり、気孔率は約５％に過ぎなかった。例２で報告するとおり、より多孔性の（４５％）、丸型の断面のｅＰＴＦＥモノフィラメントファイバーを試験した。例２における単一のファイバーは、比較例１ａで報告された鉄ワイヤー単独のもの（破綻まで５２２サイクル）に比べて、劇的に耐久力を増した（破綻まで４５８０サイクル）。しかしながら、この独創的なファイバー構造の耐久力は、非常に類似したファイバー質量パーセントを有し４つのｅＰＴＦＥファイバーを用いる例１ｃで報告された耐久力よりもかなり低かった。
【００６２】
二つの他のタイプのＰＴＦＥファイバーを試験した。一つは気孔率１８％の平型ｅＰＴＦＥモノフィラメントであり、他方は丸型マトリックス−スピンＰＴＦＥマルチフィラメントファイバーであった。これらの材料に関する構造およびヤーンオンヤーン試験結果をそれぞれ例３および７に示す。これらのファイバーは、十分なファイバー質量パーセントで存在するときは、試料の耐久力を増すが、前述のｅＰＴＦＥファイバーほどではない。
【００６３】
別のタイプのフルオロポリマーモノフィラメントファイバー、ＰＶＤＦを試験した。このファイバーは本質的に非多孔性であった。例４で示される結果は、鉄ワイヤー単独のもの（破綻まで５２２サイクル；比較例１ａ）に比べて、著しい耐久力の増加（破綻まで２８，３０９サイクルの高さ；例４ｃ）を示唆した。二つのタイプのＥＴＦＥフィラメントも試験した。例６のモノフィラメントＥＴＦＥファイバーは、例５のマルチフィラメントＥＴＦＥファイバーよりもずっと良好に機能した。この二つのタイプのＥＴＦＥファイバーは同様の引張強さであった。両方とも鉄ワイヤー単独のものよりも良好に機能した。
【００６４】
例１０は、本発明のワイヤーロープの回転ビーム試験の結果を表す。例１ａの延伸ＰＴＦＥファイバーを鉄ワイヤーと結集させて鉄ロープを作った。例１０ａの本発明の物品は、本質的に同じやり方で同じ鉄ワイヤーで作ったがファイバーは含まないワイヤーロープ（比較例４ａ、これは破綻まで４５，２９７サイクルの耐久力を有する）と比べて、破綻まで６２，１９４サイクルの耐久力を有した。例１０ａと比較例４ａの物品を、１０Ｗオイルで同じやり方で潤滑処理をして、それぞれ例１０ｂおよび比較例４ｂの物品を作った。この場合もやはり、本発明の物品がはるかに良好な耐久力を示した（破綻までのサイクル数が１１７，９１２対９４，３７７）。
【００６５】
例１１および比較例５の物品（これらはそれぞれ例１０ａおよび比較例４ａで記載したものと同じものである）を滑車上の曲げ試験にかけた。またしても、ｅＰＴＦＥファイバーの追加が著しく耐久力を増加させた（破綻までのサイクル数を２０９６から３０５１にした）。
【００６６】
本発明の特定の実施態様がここで説明され記載されてきたが、本発明はそれらの説明および記載に限定されるべきではない。以下の特許請求の範囲内の本発明の一部として、変更および改良が組み込まれおよび具体化されてもよいことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】ワイヤーロープの典型的実施態様の分解図。
【図２（Ａ）】先行技術のワイヤーロープの分解図。
【図２（Ｂ）】本発明により作られたワイヤーロープの典型的実施態様の分解図。
【図３】耐摩耗性試験セットアップの説明図。
【図４】耐摩耗性試験で使用される捻ったワイヤーまたはファイバーの説明図。
【図５】回転ビーム試験セットアップの説明図。
【図６】滑車上で曲げる試験のセットアップの説明図。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）それぞれが少なくとも一つの金属ワイヤーを含む複数のストランド；
（ｂ）すくなくとも一つのフルオロポリマーファイバー、
を含んでなるワイヤーロープ。
【請求項２】
フルオロポリマーファイバーが約２５質量％未満の量で存在する、請求項１に記載のワイヤーロープ。
【請求項３】
フルオロポリマーファイバーが約２０質量％未満の量で存在する、請求項１に記載のワイヤーロープ。
【請求項４】
フルオロポリマーファイバーが約１５質量％未満の量で存在する、請求項１に記載のワイヤーロープ。
【請求項５】
フルオロポリマーファイバーが約１０質量％未満の量で存在する、請求項１に記載のワイヤーロープ。
【請求項６】
フルオロポリマーファイバーが約５質量％未満の量で存在する、請求項１に記載のワイヤーロープ。
【請求項７】
フルオロポリマーファイバーがＰＴＦＥである、請求項１に記載のワイヤーロープ。
【請求項８】
フルオロポリマーファイバーが延伸ＰＴＦＥである、請求項１に記載のワイヤーロープ。
【請求項９】
フルオロポリマーファイバーが不織ファイバーである、請求項１に記載のワイヤーロープ。
【請求項１０】
フルオロポリマーファイバーがモノフィラメントである、請求項１に記載のワイヤーロープ。
【請求項１１】
フルオロポリマーファイバーがフィラーを含んでなる、請求項１に記載のワイヤーロープ。
【請求項１２】
（ａ）それぞれが少なくとも一つのステンレス鋼ワイヤーを含む複数のストランド；
（ｂ）すくなくとも一つの延伸ＰＴＦＥファイバー、
を含んでなるワイヤーロープであって、ここで前記延伸ＰＴＦＥファイバーがモノフィラメントであり且つ約１０質量％未満の量で存在する、ワイヤーロープ。
【請求項１３】
さらに潤滑剤を含んでなる、請求項１に記載のワイヤーロープ。
【請求項１４】
金属ワイヤーが鉄である、請求項１に記載のワイヤーロープ。
【請求項１５】
金属ワイヤーが銅である、請求項１に記載のワイヤーロープ。
【請求項１６】
フルオロポリマーファイバーがストランド中にある、請求項１に記載のワイヤーロープ。
【請求項１７】
請求項１に記載のワイヤーロープを含んでなる、リフト／ホイスト／リギングおよびウインチロープ。
【請求項１８】
請求項１に記載のワイヤーロープを含んでなる、制御ケーブル。
【請求項１９】
請求項１に記載のワイヤーロープを含んでなる、電線。
【請求項２０】
請求項１に記載のワイヤーロープを含んでなる、海洋および釣りロープ。
【請求項２１】
請求項１に記載のワイヤーロープを含んでなる、強化ロープ。
【請求項２２】
請求項１に記載のワイヤーロープを含んでなる、構造物用ロープ。
【請求項２３】
請求項１に記載のワイヤーロープを含んでなる、動策（ランニングロープ）。
【請求項２４】
請求項１に記載のワイヤーロープを含んでなる、電気機械ケーブル。
【請求項２５】
少なくとも一つの金属ワイヤーおよび少なくとも一つのフルオロポリマーファイバーを含んでなる、ストランド。
【請求項２６】
フルオロポリマーファイバーが約２５質量％未満の量で存在する、請求項２５に記載のワイヤーロープ。
【請求項２７】
フルオロポリマーファイバーが約２０質量％未満の量で存在する、請求項２５に記載のワイヤーロープ。
【請求項２８】
フルオロポリマーファイバーが約１５質量％未満の量で存在する、請求項２５に記載のワイヤーロープ。
【請求項２９】
フルオロポリマーファイバーが約１０質量％未満の量で存在する、請求項２５に記載のワイヤーロープ。
【請求項３０】
フルオロポリマーファイバーが約５質量％未満の量で存在する、請求項２５に記載のワイヤーロープ。
【請求項３１】
（ａ）金属ファイバーを用意すること；
（ｂ）フルオロポリマーファイバーを用意すること；および
（ｃ）金属ファイバーとフルオロポリマーファイバーを一緒に結集して、ワイヤーロープを形成すること、
を含んでなるワイヤーロープの製造方法。
【請求項３２】
請求項１に記載のワイヤーロープを製造する方法であって、ここでフルオロポリマーファイバーが実質的に丸型断面を有する方法。
【請求項３３】
ワイヤーロープに少なくとも一つのフルオロポリマーファイバーを組み込む工程を含んでなる、ワイヤーロープの耐久力を増加させる方法。
【請求項３４】
ワイヤーストランドに少なくとも一つのフルオロポリマーファイバーを組み込む工程を含んでなる、ワイヤーストランドの耐久力を増加させる方法。
【請求項１】
（ａ）それぞれが少なくとも一つの金属ワイヤーを含む複数のストランド；
（ｂ）すくなくとも一つのフルオロポリマーファイバー、
を含んでなるワイヤーロープ。
【請求項２】
フルオロポリマーファイバーが約２５質量％未満の量で存在する、請求項１に記載のワイヤーロープ。
【請求項３】
フルオロポリマーファイバーが約２０質量％未満の量で存在する、請求項１に記載のワイヤーロープ。
【請求項４】
フルオロポリマーファイバーが約１５質量％未満の量で存在する、請求項１に記載のワイヤーロープ。
【請求項５】
フルオロポリマーファイバーが約１０質量％未満の量で存在する、請求項１に記載のワイヤーロープ。
【請求項６】
フルオロポリマーファイバーが約５質量％未満の量で存在する、請求項１に記載のワイヤーロープ。
【請求項７】
フルオロポリマーファイバーがＰＴＦＥである、請求項１に記載のワイヤーロープ。
【請求項８】
フルオロポリマーファイバーが延伸ＰＴＦＥである、請求項１に記載のワイヤーロープ。
【請求項９】
フルオロポリマーファイバーが不織ファイバーである、請求項１に記載のワイヤーロープ。
【請求項１０】
フルオロポリマーファイバーがモノフィラメントである、請求項１に記載のワイヤーロープ。
【請求項１１】
フルオロポリマーファイバーがフィラーを含んでなる、請求項１に記載のワイヤーロープ。
【請求項１２】
（ａ）それぞれが少なくとも一つのステンレス鋼ワイヤーを含む複数のストランド；
（ｂ）すくなくとも一つの延伸ＰＴＦＥファイバー、
を含んでなるワイヤーロープであって、ここで前記延伸ＰＴＦＥファイバーがモノフィラメントであり且つ約１０質量％未満の量で存在する、ワイヤーロープ。
【請求項１３】
さらに潤滑剤を含んでなる、請求項１に記載のワイヤーロープ。
【請求項１４】
金属ワイヤーが鉄である、請求項１に記載のワイヤーロープ。
【請求項１５】
金属ワイヤーが銅である、請求項１に記載のワイヤーロープ。
【請求項１６】
フルオロポリマーファイバーがストランド中にある、請求項１に記載のワイヤーロープ。
【請求項１７】
請求項１に記載のワイヤーロープを含んでなる、リフト／ホイスト／リギングおよびウインチロープ。
【請求項１８】
請求項１に記載のワイヤーロープを含んでなる、制御ケーブル。
【請求項１９】
請求項１に記載のワイヤーロープを含んでなる、電線。
【請求項２０】
請求項１に記載のワイヤーロープを含んでなる、海洋および釣りロープ。
【請求項２１】
請求項１に記載のワイヤーロープを含んでなる、強化ロープ。
【請求項２２】
請求項１に記載のワイヤーロープを含んでなる、構造物用ロープ。
【請求項２３】
請求項１に記載のワイヤーロープを含んでなる、動策（ランニングロープ）。
【請求項２４】
請求項１に記載のワイヤーロープを含んでなる、電気機械ケーブル。
【請求項２５】
少なくとも一つの金属ワイヤーおよび少なくとも一つのフルオロポリマーファイバーを含んでなる、ストランド。
【請求項２６】
フルオロポリマーファイバーが約２５質量％未満の量で存在する、請求項２５に記載のワイヤーロープ。
【請求項２７】
フルオロポリマーファイバーが約２０質量％未満の量で存在する、請求項２５に記載のワイヤーロープ。
【請求項２８】
フルオロポリマーファイバーが約１５質量％未満の量で存在する、請求項２５に記載のワイヤーロープ。
【請求項２９】
フルオロポリマーファイバーが約１０質量％未満の量で存在する、請求項２５に記載のワイヤーロープ。
【請求項３０】
フルオロポリマーファイバーが約５質量％未満の量で存在する、請求項２５に記載のワイヤーロープ。
【請求項３１】
（ａ）金属ファイバーを用意すること；
（ｂ）フルオロポリマーファイバーを用意すること；および
（ｃ）金属ファイバーとフルオロポリマーファイバーを一緒に結集して、ワイヤーロープを形成すること、
を含んでなるワイヤーロープの製造方法。
【請求項３２】
請求項１に記載のワイヤーロープを製造する方法であって、ここでフルオロポリマーファイバーが実質的に丸型断面を有する方法。
【請求項３３】
ワイヤーロープに少なくとも一つのフルオロポリマーファイバーを組み込む工程を含んでなる、ワイヤーロープの耐久力を増加させる方法。
【請求項３４】
ワイヤーストランドに少なくとも一つのフルオロポリマーファイバーを組み込む工程を含んでなる、ワイヤーストランドの耐久力を増加させる方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２００９−５０７１４０（Ｐ２００９−５０７１４０Ａ）
【公表日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５２９０８０（Ｐ２００８−５２９０８０）
【出願日】平成１８年８月１１日（２００６．８．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０３１３６７
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０３０２６１
【国際公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【出願人】（５９８１２３６７７）ゴア エンタープライズ ホールディングス，インコーポレイティド (279)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月１１日（２００６．８．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０３１３６７
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０３０２６１
【国際公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【出願人】（５９８１２３６７７）ゴア エンタープライズ ホールディングス，インコーポレイティド (279)
【Ｆターム（参考）】
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