구동 시스템에 사용하기 위한 강철제 와이어 로프 document_id A220623107968

강철제 와이어 로프들은 수 m 내지 수 km의 거리에 걸쳐 힘과 변위(즉, 일)을 낮은 비용으로 전달하는데 많은 경우에서 선호되는 수단이다. 로프들은 가는 와이어 직경들을 사용하여 -로프가 작은 굽힘 풀리(pulley)들에 맞춰질 수 있도록- 매우 휘기 쉽게 될 수 있다. 냉간 성형(cold formed)된 경(hard-drawn) 강철 와이어들로 조립될 때, 로프의 강도가 증가될 수 있으므로 보다 큰 힘을 전달할 수 있다. 부가적으로, 탄성계수가 강철에 가깝고 코드의 신장이 최소화되어 구동 시스템이 느슨해지는 것을 제거할 수 있다. 로프들은 이러한 구동 시스템들에서 일어나는 반복적인 굽힘, 비틀림 또는 당김 운동들을 견디도록 설계될 수 있다. 실제로, 강철제 와이어 로프들은 신뢰성이 있는데 왜냐하면 피로 한계가 로프들의 실생활 사용(real live usage)을 시뮬레이팅하는 시험들에 의해 정확히 예측될 수 있기 때문이다. 마지막으로, 강철제 와이어 로프들은 마모 부품들에 관해 유리한 마찰 계수를 보이며 이 특성은 많은 경우에 굽힘 풀리들을 고정된 로프 가이드들로 교체할 수 있게 하여 결과적으로 구동 시스템에 상당한 비용 절약을 할 수 있게 한다. 불행하게도 많은 강철들이 부식이 증가하는 조건들(실외 사용, 및 엘리베이터 축의 내측, 또는 자동차 문의 내측)에 처할 때 녹스는 경향이 있다. 부식은 이 점에서 해로워서 예측된 피로 수준을 극적으로 감소시켜 치명적인 조기 파손을 일으킬 수 있다. 이러한 메커니즘이 당업계에 "부식 피로", 즉 코드의 동적 부하가 부식 환경에서 수행될 때 발생하는 피로 현상으로서 알려져 있다. 이러한 부식을 감소시키기 위한 몇 가지 표준 해결방안이 당업자에게 알려져 있다: - 부식에 덜 민감한 스테인리스 강(예를 들어, AISI 306, AISI 314)들을 사용할 수 있다. 불행하게도, 이러한 강들은 정적인 부식 응용예들, 즉, 동적인 부하가 없을 때에만 종종 잘 작동한다. 로프들이 반복적으로 풀리들 상에서 굽혀질 때, 스테인리스 강 위에 형성된 산화물 피막이 연속적으로 마모되어 없어져 섬유(filament)들이 과다하게 마모되고 열악한 피로 수명(fatigue life)이 초래된다. - 아마도 가장 오래된 해결방안은 보호 코팅이 개별적으로 코팅된 와이어들을 사용하는 것일 것이다. 와이어 로프의 다른 특성들에 악영향을 주지 않기 위해, 이러한 코팅은 되도록이면 금속이다. 이에 관해 가장 선호되는 것은 강철 와이어 상에 고온 침지(hot dipping) 공정을 통해 도포되는 아연 또는 아연 합금 코팅들이다. 개재하는 합금 층들이 고온 침지시에 형성되어 강철 와이어에 대한 코팅의 양호한 접착을 보장한다. 이러한 코팅들은 강철에 희생적 부식 보호를 제공한다. - 코드를 중합체로 캡슐화(encapsulation)하는 것도 공지된 기술이다. 이러한 캡슐화는 부식 환경이 강철 표면에 도달하는 것을 방지하기 위해 구동 시스템의 동력(dynamics)을 견뎌야 한다. WO 03/044267호는 이러한 로프를 설명한다. 이 해결방안은 우수한 피로 특성들과 조합하여 우수한 부식 보호를 제공하지만, 다소 보다 강성이고, 그리 양호한 마찰 특성들을 갖지 않고 보다 고가이다. - 부식 억제 오일, 그리스, 슬러리 또는 겔(gel)의 도포. 이러한 겔들은 강철 와이어 로프에 다수의 특성들이 가능하게 해야 하고 많은 경우들에서 상이한 특성들(비용, 환경, 피로 성능 등) 간에서 타협한다. 일 예를 US 6106741호에서 찾을 수 있다. 그러므로, 구동 시스템 로프들에 대한 당업계의 현재 상태는 윤활제에 잠겨 있는 아연 또는 아연 합금 코팅된 와이어 로프들에 의해 지배되고 있다. 아연 또는 아연 합금 코팅의 두께는 부식 환경에서 특정한 시간을 견디도록 선택된다. 이러한 부식 시험들은 ISO 9227 표준으로서 당업계에 널리 알려져 있다(동등한 국가 표준은 ASTM B117 또는 DIN 50021). 이 시험에서 강철 와이어 로프 제조업자로부터 얻은 샘플들이 35℃의 온도 및 100%의 상대습도에서 유지되는 분무제(nebula)로 충전된 밀폐된 챔버(chamber) 내에 걸려 있다. 이 챔버 내의 분위기(atmosphere)는 5 중량%의 NaCl를 함유하는 순환하는 수분 분무(spray of water)에 의해 포화되어 있다. 지금까지가 ISO 9227 표준에 설명되어 있다. 부식 과정은 규칙적으로(예를 들어, 매 24시간마다) 시각적으로 모니터링되고 다수의 등급(class)('밝은 갈색 점들의 녹', '밝은 갈색 얼룩들의 녹', '어두운 갈색 점들의 녹', '어두운 갈색 얼룩들의 녹', '어두운 갈색 녹으로 표면의 5%가 덮힘')으로 분류된다. 이하에는 샘플 상에 '어두운 갈색 얼룩들의 녹'이 나타날 때까지 이 시험에서 몇 시간 동안 염분 분무를 견디게 된다. 현재 와이어 로프들은 자동차 업계에 수용되기 전에 염수 분무(salt spray)를 최소 72시간 견뎌야 한다. 윤활제는 피로 수명을 최적화하기 위해 선택된다. 피로 수명에 대한 추정치들은 구동 시스템에서의 로프의 실생활 사용(real life usage)을 시뮬레이트하는 특정 시험 절차들을 통해 얻어질 수 있다. 그러므로, 이 피로 수명을 정하는데 사용할 수 있는 다수의 전매 시험 벤치(test bench)가 있다. 널리 알려진 사용가능한 시험은 '항공기 케이블'을 시험하는데 지금까지 널리 사용된 (그리고 지금도 사용되는) MIL-W-83420 표준이다. 산업계에서는, 부식 보호 및 피로 수명을 증가시키면서 구동 시스템들의 사이즈를 줄이기 위해 동등하거나 또는 보다 고강도인 보다 얇은 와이어 로프들을 사용하려는 꾸준한 경향이 있다. 공지된 아연 또는 아연-합금 코팅들로는 강도-대-부식 보호의 모순과 마주치게 된다. 코팅의 부식 보호가 코팅의 두께에 대략적으로 비례하므로 최소한의 코팅 두께가 부식 요구조건을 만족시키기 위해 유지되어야 한다. 그러나, 갈수록 미세한 와이어들을 사용할 때, 코팅은 와이어 단면적에서 차지하는 양이 증가한다. 코팅이 와이어의 강도를 더해주지는 않으므로, 이들의 보다 두꺼운 대조물(counterpart)들에 비해 보다 얇은 로프들은 이로 인해 비교적으로 강도를 잃는다. 그러므로, 본 발명의 목적은 종래의 문제점들을 극복하는 강철 와이어 로프를 제공하는 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명의 목적은 강도에 대해 타협하지 않고 양호한 부식 저항을 겸비하는 강철 와이어 로프를 제공하는 것이다. 추가 목적은 개선된 마찰 특성들을 갖는 와이어 로프를 제공하는 것이다. 본 발명자들은 효과적이고, 저렴하고, 환경친화적이고 적용하기 쉬운 와이어 로프들의 구동 시스템들에서의 특정한 용도에 적용되는 특히 간단한 부식 억제제(inhibitor)를 찾아왔다: 본 발명의 다른 목적.