电梯的悬挂体和电梯的制作方法

1.本发明涉及悬吊轿厢的电梯的悬挂体和电梯。


背景技术：

2.已知有使用强化纤维的绳索，其中，具有在作为悬挂体的绳索的长度方向上进行取向的强化纤维包含在作为被覆层的基质内的负载支承部。使用碳纤维或玻璃纤维作为强化纤维，使用环氧树脂作为基质。与将钢丝捻合而成的钢缆相比，使用强化纤维的绳索的单位重量的断裂强度高。因此，特别是在需要较长的绳索的高层电梯中，能够降低绳索整体的重量且能够降低拽引机的驱动负担的使用强化纤维的绳索备受关注。但是，使用强化纤维的绳索由于强化纤维的弹性模量高，因此缺乏柔软性。在电梯中，使绳索沿着拽引机的驱动绳轮弯曲，因此使用强化纤维的绳索成为薄壁宽幅的带型的截面形状。在将这样的带型的绳索卷绕于驱动绳轮而进行驱动时，为了防止绳索在宽度方向上移动而从驱动绳轮脱落的情况，有时在驱动绳轮的表面形成被称为冠部的凸面。
3.在驱动绳轮的表面形成有冠部的情况下，带型的绳索也沿着冠部在宽度方向上弯曲。此时，由于冠部所导致的宽度方向的弯曲应力作用于带型的绳索的负载支承部。以下，将该弯曲应力称为冠弯曲应力。冠弯曲应力的大小由基质的弹性模量决定。在带型的绳索中，强化纤维未在宽度方向上进行取向，因此绳索的宽度方向的强度显著低于长度方向的强度，基质的弹性模量过高的情况下，由于冠弯曲应力，绳索有可能在宽度方向上被撕裂而被破坏。
4.在专利文献1中公开了利用包含作为低弹性模量成分的弹性体的材料构成基质的绳索。与由环氧树脂构成的基质相比，基质的弹性模量降低，因此使用强化纤维的绳索的冠弯曲应力降低，使用强化纤维的绳索的耐久性提高。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特表2013-504695号公报


技术实现要素：

8.发明所要解决的课题
9.但是，在上述专利文献1所述的技术中，强化纤维仅通过表面材料与基质粘接。在专利文献1记载的技术中，表面材料由包含聚氨酯、热塑性弹性体、聚酯、橡胶或橡胶衍生物的材料构成。由这样的材料构成的表面材料不具有在受到冠弯曲应力时能够抑制强化纤维与基质之间的界面处的剥离破坏的程度的强化纤维与基质之间的界面强度。
10.本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于得到能够降低悬挂体的宽度方向的冠弯曲应力，并且能够提高强化纤维与被覆层之间的界面强度的电梯的悬挂体。
11.用于解决课题的手段
12.为了解决上述课题实现目的，本发明的电梯的悬挂体具备：在与长度方向垂直的
截面中宽度的尺寸比厚度的尺寸大的负载支承层；以及覆盖负载支承层的外周的至少一部分的被覆层。负载支承层具有在长度方向上进行取向的多个纤维以及填充多个纤维间的固化的浸渗树脂。浸渗树脂是包含在树脂骨架中含有通式(1)所表示的聚氧亚烷基键的聚氧系环氧树脂和双酚a型环氧树脂的环氧树脂。
13.【化1】
[0014][0015]
发明效果
[0016]
根据本发明，起到下述效果：能够降低悬挂体的宽度方向的冠弯曲应力，并且能够提高强化纤维与被覆层之间的界面强度。
附图说明
[0017]
图1是示意性示出实施方式1的电梯的整体结构的一例的图。
[0018]
图2是示意性示出实施方式1的绳索的与长度方向垂直的方向的结构的一例的截面图。
[0019]
图3是示意性示出卷绕于驱动绳轮的状态下的绳索的与长度方向垂直的方向的结构的一例的截面图。
[0020]
图4是示意性示出负载支承层的与绳索的长度垂直的方向的结构的一例的局部截面图。
[0021]
图5是示出实施方式1的绳索的冠弯曲应力和纤维树脂界面强度相对于聚氧系环氧树脂的混配比的关系的一例的图。
[0022]
图6是示意性示出负载支承层的制造装置的结构的一例的图。
[0023]
图7是示出相对于聚氧系环氧树脂的混配比的有无反应性稀释剂所导致的浸渗树脂的弹性模量的变化的一例的图。
[0024]
图8是示出实施方式2的绳索的冠弯曲应力和纤维树脂界面强度相对于聚氧系环氧树脂的混配比的关系的一例的图。
具体实施方式
[0025]
以下，根据附图详细说明本发明的实施方式的电梯的悬挂体和电梯。需要说明的是，并非通过这些实施方式限定本发明。
[0026]
实施方式1.
[0027]
图1是示意性示出实施方式1的电梯的整体结构的一例的图。电梯10设置于大楼等建筑物内，具备沿铅垂方向延伸的井道11和设置于井道11的上部的机械室12。电梯10在机械室12内具有拽引机13、转向滑轮14和电梯控制装置15。拽引机13具有：驱动绳轮16；使驱动绳轮16旋转的未图示的拽引机电动机；以及对驱动绳轮16的旋转进行制动的未图示的拽引机制动器。
[0028]
电梯10具有：作为悬挂体的多条绳索17；在井道11中升降的作为第1升降体的轿厢18；以及在井道11中升降的作为第2升降体的对重19。需要说明的是，在图1中，仅示出一条绳索17。多条绳索17卷绕于驱动绳轮16和转向滑轮14。各个绳索17具有：与轿厢18连接的第
1端部17a；以及与对重19连接的第2端部17b。轿厢18和对重19以1：1绕绳方式通过绳索17悬吊。另外，轿厢18和对重19通过使驱动绳轮16旋转而在井道11内升降。电梯控制装置15通过控制拽引机13而控制轿厢18的运行。
[0029]
电梯10在井道11内具有未图示的一对轿厢导轨和未图示的一对对重导轨。轿厢导轨对井道11内的轿厢18的升降进行引导。对重导轨对井道11内的对重19的升降进行引导。
[0030]
轿厢18具有连接绳索17的轿厢架20和支承于轿厢架20的轿厢室21。在轿厢室21中容纳人或物。
[0031]
图2是示意性示出实施方式1的绳索的与长度方向垂直的方向的结构的一例的截面图。在以下的说明中，将绳索17的长度方向设为z方向。另外，在与z方向垂直的平面中，将绳索17的宽度方向设为x方向，将与x方向垂直的绳索17的厚度方向设为y方向。如图2所示，绳索17是所谓的平带，其是厚度(即y方向的尺寸)小于宽度(即x方向的尺寸)的带状。
[0032]
另外，绳索17具有作为厚度方向的任意一个端面的绳轮接触面17c。绳轮接触面17c在绳索17卷绕于驱动绳轮16时与驱动绳轮16的外周面接触。即，绳索17在通过驱动绳轮16时按照绳轮接触面17c成为内侧的方式沿着驱动绳轮16的外周面弯曲。
[0033]
绳索17具有：带状的负载支承层31；以及覆盖负载支承层31的外周的至少一部分的被覆层32。负载支承层31是主要支承作用于绳索17的负载的层。被覆层32具有保护负载支承层31的功能。
[0034]
图3是示意性示出卷绕于驱动绳轮的状态下的绳索的与长度方向垂直的方向的结构的一例的截面图。在对卷绕有绳索17的驱动绳轮16进行驱动时，为了抑制绳索17在宽度方向即x方向上移动而从驱动绳轮16脱离的情况，在驱动绳轮16的表面形成有被称为冠部16a的凸面。卷绕于驱动绳轮16的绳索17沿着冠部16a在绳索17的宽度方向上弯曲。
[0035]
图4是示意性示出负载支承层的与绳索的长度垂直的方向的结构的一例的局部截面图，其是图3的区域d的放大截面图。负载支承层31包含：多个纤维即高强度纤维311；以及填充在多个高强度纤维311之间且固化的浸渗树脂312。高强度纤维311按照在负载支承层31的长度方向、即z方向上取向的方式进行配置。在高强度纤维311与浸渗树脂312之间存在纤维树脂界面315。
[0036]
与钢线相比，高强度纤维311是轻量且高强度的纤维。高强度纤维311的一例是碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、pbo(聚对苯撑苯并二恶唑)纤维或玄武岩纤维。或者，高强度纤维311的一例是将选自碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、pbo纤维和玄武岩纤维的组中的两种以上的纤维组合而成的复合纤维。
[0037]
如图3所示，当绳索17沿着冠部16a在绳索17的宽度方向上弯曲时，如图4所示，对绳索17的宽度方向的冠弯曲应力s作用于纤维树脂界面315。冠弯曲应力s在负载支承层上表面31a中成为拉伸应力。即，在负载支承层上表面31a侧，向将纤维树脂界面315剥离的方向作用应力。
[0038]
冠弯曲应力s的大小由浸渗树脂312的弹性模量决定。另外，在绳索17的宽度方向上，高强度纤维311未进行取向，因此绳索17的宽度方向的强度由纤维树脂界面315中的界面强度决定。在浸渗树脂312的弹性模量过高的情况下，纤维树脂界面315中的界面强度显著低于负载支承层31的长度方向的强度。因此，由于冠弯曲应力s，纤维树脂界面315剥离，从而负载支承层31有可能在宽度方向上被撕裂而发生破坏。
[0039]
因此，在实施方式1中，使用环氧树脂作为浸渗树脂312，该环氧树脂包含在树脂骨架中含有下述通式(2)所表示的聚氧亚烷基键的聚氧系环氧树脂和双酚a型环氧树脂。
[0040]
【化2】
[0041][0042]
浸渗树脂312的弹性模量优选为0.01gpa以上且小于2gpa的范围。这是因为，浸渗树脂312的弹性模量在该范围的情况下，能够充分降低冠弯曲应力s。其结果，能够防止绳索17的负载支承层31的破坏。
[0043]
通式(2)中的取代基r表示氢原子h或甲基ch3，取代基r’表示c2h4、c3h6或双酚a。具有通式(2)所表示的聚氧亚烷基键的聚氧系环氧树脂通过醚基而具有挠性，因此与通用的双酚a型环氧树脂相比，具有柔软性。另外，具有通式(2)所表示的聚氧亚烷基键的聚氧系环氧树脂的粘度比较低，因此在高强度纤维311间的浸渗性也优异。
[0044]
不过，在聚氧系环氧树脂单体中，缺乏与高强度纤维311表面的反应性，纤维树脂界面315的界面强度有可能比冠弯曲应力s低。当纤维树脂界面315的界面强度过低时，由于冠弯曲应力s而将纤维树脂界面315剥离，负载支承层31有可能被破坏。因此，通过将与高强度纤维311的粘接性优异的双酚a型环氧树脂混配于聚氧系环氧树脂中，得到的浸渗树脂312具有柔软性，并且具有能够抑制由于冠弯曲应力s所导致的破坏的纤维树脂界面315的界面强度。
[0045]
浸渗树脂312除了聚氧系环氧树脂和双酚a型环氧树脂以外，还包含固化剂。固化剂可以使用胺系固化剂、酸酐、咪唑类等通常的固化剂，对其没有特别限定。另外，浸渗树脂312中，除了固化剂以外，还可以含有固化促进剂、内部脱模剂、填充剂等。
[0046]
聚氧系环氧树脂和双酚a型环氧树脂连续地结合。这里，“连续地结合”是指，聚氧系环氧树脂和双酚a型环氧树脂相互不发生相分离而成为一体。聚氧系环氧树脂和双酚a型环氧树脂相互发生相分离的情况下，浸渗树脂312的耐热性取决于凝胶化温度低的任意一种树脂。通常，与双酚a型环氧树脂相比，聚氧系环氧树脂的耐热性较低，因此浸渗树脂312的耐热性取决于聚氧系环氧树脂的耐热性。聚氧系环氧树脂和双酚a型环氧树脂连续地结合的情况下，浸渗树脂312的凝胶化温度成为各树脂的凝胶化温度之间的值，因此与发生相分离的情况相比，能够提高耐热性。
[0047]
对于聚氧系环氧树脂和双酚a型环氧树脂是否发生相分离，通过对作为固化物的状态的浸渗树脂312的凝胶化温度进行评价来判定。聚氧系环氧树脂和双酚a型环氧树脂发生相分离的情况下，分别检测到聚氧系环氧树脂和双酚a型环氧树脂各自的凝胶化温度。例如利用动态粘弹性测定评价凝胶化温度的情况下，观测到两点动态粘弹性急剧降低的温度。另一方面，聚氧系环氧树脂和双酚a型环氧树脂未发生相分离而连续地结合的情况下，仅检测到一点凝胶化温度。在该说明书中，将仅检测到一点作为固化物的状态的浸渗树脂312的凝胶化温度定义为聚氧系环氧树脂和双酚a型环氧树脂“连续地结合”。
[0048]
被覆层32优选具有耐热性和耐磨耗性的材料。通过变更被覆层32的材料，能够调整绳索17与驱动绳轮16之间的摩擦系数。因此，按照成为所期望的绳索17与驱动绳轮16之间的摩擦系数的方式选择被覆层32的材料。
[0049]
作为被覆层32的材料，可以使用聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺6(pa6)、聚酰胺12(pa12)、
聚酰胺66(pa66)、聚碳酸酯、聚醚醚酮、聚苯硫醚等热塑性树脂。
[0050]
另外，作为被覆层32的材料，也可以使用烯烃系、苯乙烯系、聚氯乙烯系、聚氨酯系、聚酯系、聚酰胺系、氟系或丁二烯系的热塑性弹性体。
[0051]
进一步，作为被覆层32的材料，还可以使用丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、氯丁橡胶、丙烯酸系橡胶、聚氨酯橡胶、有机硅橡胶等作为热固性弹性体的橡胶。
[0052]
在图2和图3中，被覆层32被覆负载支承层31的与长度方向平行的整个侧面，但只要被覆负载支承层31的与长度方向平行的侧面中的至少一部分即可。作为所被覆的部位，可以为绳索17与驱动绳轮16接触的部分。例如，在图2和图3的例子中，可以采用仅在负载支承层31的y方向的下表面设置被覆层32、在其他面未设置被覆层32的结构。
[0053]
图5是示出实施方式1的绳索的冠弯曲应力和纤维树脂界面强度相对于聚氧系环氧树脂的混配比的关系的一例的图。在该图中，横轴示出将聚氧系环氧树脂和双酚a型环氧树脂的合计重量设为100时的聚氧系环氧树脂的重量混配比。以下，将聚氧系环氧树脂的重量混配比称为聚氧系环氧树脂混配比。纵轴示出各混配比下的相对冠弯曲应力和相对纤维树脂界面强度。相对冠弯曲应力是将聚氧系环氧树脂混配比为0％时的纤维树脂界面315的界面强度设为1而对冠弯曲应力进行标准化得到的。相对纤维树脂界面强度是将聚氧系环氧树脂混配比为0％时的纤维树脂界面315的界面强度设为1而对纤维树脂界面315处的界面强度进行标准化得到的。另外，图中的曲线s示出相对冠弯曲应力，曲线is示出相对纤维树脂界面强度。
[0054]
根据图5，在聚氧系环氧树脂混配比低于47％的区域和高于98％的区域中，相对冠弯曲应力s高于相对纤维树脂界面强度is。据认为聚氧系环氧树脂混配比低于47％的情况下，浸渗树脂312的弹性模量增高，其结果，冠弯曲应力s增高。另外，据认为聚氧系环氧树脂混配比高于98％的情况下，由于浸渗树脂312的低弹性化，冠弯曲应力s降低，但纤维树脂界面315的界面强度也会降低，冠弯曲应力s相对较高。
[0055]
根据以上内容，实现实施方式1的绳索17的聚氧系环氧树脂混配比存在适当的范围，该范围是聚氧系环氧树脂混配比为47％以上98％以下的范围。需要说明的是，由于制造绳索17时的偏差等，相对纤维树脂界面强度is也产生偏差。在聚氧系环氧树脂混配比向较低的一方产生偏差的情况下，所制造的绳索17有可能会破损。因此，聚氧系环氧树脂混配比优选为55％以上90％以下的范围，更优选为60％以上85％以下的范围。通过使聚氧系环氧树脂混配比为这样的范围，即使由于制造时的偏差而使相对纤维树脂界面强度is降低，也能够抑制绳索17的破损。
[0056]
即，通过使用聚氧系环氧树脂混配比为47％以上98％以下的树脂作为浸渗树脂312，能够兼具由浸渗树脂312的低弹性化所带来的冠弯曲应力s的降低和纤维树脂界面315的界面强度的提高。其结果，能够防止由于驱动绳轮16的冠部16a所导致的绳索17的破坏。
[0057]
在实施方式1中，绳索17具有负载支承层31，该负载支承层31包含在绳索17的长度方向上进行取向的多个高强度纤维311以及填充到多个高强度纤维311之间的浸渗树脂312。浸渗树脂312是包含含有通式(2)所表示的聚氧亚烷基键的聚氧系环氧树脂和双酚a型环氧树脂的环氧树脂。由此，具有下述效果：能够降低绳索17的宽度方向的冠弯曲应力，并且能够提高高强度纤维311与浸渗树脂312之间的纤维树脂界面315处的界面强度。另外，在使用该绳索17的电梯10中，具有下述效果：能够抑制由于驱动绳轮16的冠部16a所导致的绳
索17的破坏。
[0058]
实施方式2.
[0059]
在实施方式2中，首先对负载支承层的通常的制造方法进行说明而说明使用实施方式1中说的包含含有通式(2)所表示的聚氧亚烷基键的聚氧系环氧树脂和双酚a型环氧树脂的浸渗树脂的情况下的课题。然后，对解决该课题的实施方式2进行说明。
[0060]
图6是示意性示出负载支承层的制造装置的结构的一例的图。作为一例，实施方式1的绳索17的负载支承层31通过拉拔成型法而制造。负载支承层31的制造装置100具有：绕线管101、树脂浸渗模102、加热成型部103、拉拔部104以及卷取部105。
[0061]
在拉拔成型法中，从绕线管101拉出多个高强度纤维311成束的高强度纤维束110，通过拉拔部104拉入到树脂浸渗模102中。在图6中，为了简化说明，仅示出三根高强度纤维束110。在树脂浸渗模102中，将浸渗树脂312浸渗于拉齐的高强度纤维束110内。这里，将固化前的浸渗树脂312浸渗于高强度纤维束110中。
[0062]
然后，浸渗有浸渗树脂312的高强度纤维束110通过拉拔部104拉入到加热成型部103中。加热成型部103对浸渗有浸渗树脂312的高强度纤维束110进行加热。浸渗树脂312通过加热而固化。由此，高强度纤维311与浸渗树脂312一体化，形成负载支承层31。所形成的负载支承层31卷取到卷取部105。
[0063]
在树脂浸渗模102中的树脂浸渗工序中，需要使浸渗树脂312浸渗到以较窄间隔配置的高强度纤维311之间。因此，期望浸渗树脂312的粘度低。含有聚氧系环氧树脂的浸渗树脂312的粘度比较低，但有时由于双酚a型环氧树脂的粘度或混配比而使浸渗树脂312的浸渗性不充分。
[0064]
因此，在实施方式2的绳索17中，浸渗树脂312进一步包含反应性稀释剂。反应性稀释剂是低粘度且与作为主剂的聚氧系环氧树脂和双酚a型环氧树脂具有反应性的稀释剂，是浸渗树脂312通过含有反应性稀释剂而能够使浸渗树脂312低粘度化且使浸渗性提高的成分。
[0065]
反应性稀释剂只要与聚氧系环氧树脂和双酚a型环氧树脂具有反应性即可。特别是适合将具有通式(2)所表示的聚氧亚烷基键的聚氧系环氧树脂作为反应性稀释剂。
[0066]
反应性稀释剂为聚氧系环氧树脂的情况下，与未添加反应性稀释剂的情况相比，添加了反应性稀释剂的情况下，浸渗树脂312的弹性模量降低。
[0067]
图7是示出相对于聚氧系环氧树脂的混配比的有无反应性稀释剂所导致的浸渗树脂的弹性模量的变化的一例的图。在该图中，横轴示出聚氧系环氧树脂混配比，纵轴示出浸渗树脂312的弹性模量。另外，曲线c0示出未添加反应性稀释剂的情况下的浸渗树脂312的弹性模量，曲线c1示出在将聚氧系环氧树脂和双酚a型环氧树脂的合计重量设为100时以20％的重量添加了反应性稀释剂的情况下的浸渗树脂312的弹性模量。
[0068]
根据图7，对于相同的聚氧系环氧树脂混配比下的浸渗树脂312的弹性模量，与未添加反应性稀释剂的情况相比，添加了反应性稀释剂的情况下，弹性模量降低。据认为这是因为，通过添加反应性稀释剂，具有柔软性的聚氧系环氧树脂的比例相对地增加，使浸渗树脂312低弹性化。
[0069]
据认为当向聚氧系环氧树脂中添加反应性稀释剂时，使浸渗树脂312低弹性化，因此也使优选的聚氧系环氧树脂混配比发生变化。图8是示出实施方式2的绳索的冠弯曲应力
和纤维树脂界面强度相对于聚氧系环氧树脂的混配比的关系的一例的图。在该图中，横轴示出聚氧系环氧树脂混配比，纵轴示出各混配比下的相对冠弯曲应力和相对纤维树脂界面强度。相对冠弯曲应力和相对纤维树脂界面强度与图5同样，因此省略说明。另外，图中的曲线s示出相对冠弯曲应力，曲线is示出相对纤维树脂界面强度。
[0070]
对图8和图5进行比较，在图8中，相对纤维树脂界面强度is高于相对冠弯曲应力s的范围向聚氧系环氧树脂混配比较低的一方移动。因此，添加了反应性稀释剂的情况下的聚氧系环氧树脂混配比存在适当的范围，该范围是聚氧系环氧树脂混配比为34％以上98％以下的范围。需要说明的是，由于制造绳索17时的偏差等，相对纤维树脂界面强度is也产生偏差。在聚氧系环氧树脂混配比向较低的一方产生偏差的情况下，所制造的绳索17有可能破损。因此，聚氧系环氧树脂混配比优选为40％以上90％以下，更优选为50％以上85％以下。通过使聚氧系环氧树脂混配比为这样的范围，即使由于制造时的偏差而使相对纤维树脂界面强度is降低，也能够抑制绳索17的破损。
[0071]
将聚氧系环氧树脂和双酚a型环氧树脂的合计重量设为100时的反应性稀释剂的重量混配比优选为0％以上20％以下的范围。以下，将反应性稀释剂的重量混配比称为反应性稀释剂混配比。反应性稀释剂混配比多于20％的情况下，浸渗树脂312的耐热性会降低，因此是不优选的。需要说明的是，反应性稀释剂为0％的情况下，为实施方式1所说明的情况。由上述可知，通过使反应性稀释剂混配比为20％以下，能够抑制浸渗树脂312的耐热性降低，并且能够使浸渗树脂312低粘度化。
[0072]
在实施方式2中，作为浸渗树脂312，使用聚氧系环氧树脂混配比为34％以上98％以下、反应性稀释剂混配比为0％以上20％以下的树脂。由此，使浸渗树脂312低粘度化。其结果，能够得到下述绳索17，该绳索17能够实现浸渗树脂312在高强度纤维311间的浸渗性的提高，并且能够抑制由于驱动绳轮16的冠部16a所导致的破坏。
[0073]
以上的实施方式所示的结构示出本发明的内容的一例，也可以与其他公知的技术组合，也可以在不脱离本发明的主旨的范围内省略、变更结构的一部分。
[0074]
符号说明
[0075]
10电梯、11井道、12机械室、13拽引机、14转向滑轮、15电梯控制装置、16驱动绳轮、16a冠部、17绳索、17c绳轮接触面、18轿厢、20轿厢架、21轿厢室、31负载支承层、31a负载支承层上表面、32被覆层、100制造装置、101绕线管、102树脂浸渗模、103加热成型部、104拉拔部、105卷取部、110高强度纤维束、311高强度纤维、312浸渗树脂、315纤维树脂界面。