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绳索


背景

绳索是一束柔软的纤维,绞合或编织在一起,以增加其总长度和抗拉强度。使用绳索进行狩猎、携带、提升和攀爬可以追溯到史前时代。绳索最初是用天然纤维手工制成的。现代绳索由机器制造,并使用许多较新的合成材料来提高强度、减轻重量和更好地抵抗腐烂。今天生产的绳索有一半以上用于渔业和海运业。

尽管绳索的起源不详,但埃及人是最早开发出制作绳索的特殊工具的人。埃及绳索的历史可以追溯到公元前 4000 年到 3500 年 并且一般由水芦苇纤维制成。其他埃及绳索由枣椰树、亚麻、草、纸莎草、皮革或骆驼毛的纤维制成。成千上万的奴隶使用这种绳索使埃及人能够移动建造金字塔所需的沉重石头。到大约 2800 B.C. , 麻纤维制成的绳索在中国使用。在接下来的几千年里,绳索和绳索制作工艺传遍了亚洲、印度和欧洲。到了四世纪,印度的绳索制造变得非常专业,以至于一些制造商生产的绳索仅供大象使用。列奥纳多·达·芬奇(Leonardo da Vinci,1452-1519 年)绘制了制绳机概念的草图,到 1700 年代后期,已经建造了几台工作机器并获得了专利。绳索一直由天然纤维制成,直到 1950 年代尼龙等合成材料开始流行。尽管材料和技术发生了变化,但自古埃及时代以来,今天的绳索制作几乎没有变化。

绳索有时通常被称为绳索,根据其直径可分为四类。直径小于 0.1875 英寸(0.5 厘米)的绳索包括麻线、晾衣绳、腰带和被称为 marline 的涂有焦油的麻绳。这些不被认为是真正的绳索。直径为 0.1875 到 0.5 英寸(0.5-1.3 厘米)的绳索是一种轻型绳索,有时被称为“小东西”。直径为 0.5 至约 1.5 英寸(1.3-3.8 厘米)的绳索被认为是真正的绳索。直径超过约 1.5 英寸(3.8 厘米)的绳索通常称为锚索,用于系泊大型船舶。

绳索结构包括将纤维捻在一起形成纱线。对于加捻绳,先将纱线捻成股,再将股捻成绳。三股绞合绳是最常见的结构。对于编织绳,纱线是编织而不是捻成股线。双编织绳具有编织芯和编织层。编织绳是通过编织绞合股线制成的。其他绳索结构包括这三种技术的组合,例如带有编织层的三股绞合线芯。将纤维或长丝制成纱线并将纱线制成股线或编织物的概念是制绳过程的基础。

原材料

绳索可以由天然纤维制成,天然纤维经过加工使其易于形成纱线,或者由合成材料制成,已纺成纤维或挤压成长丝。

天然纤维包括大麻、剑麻、棉花、亚麻和黄麻。另一种天然材料被称为马尼拉麻,但它实际上是来自香蕉植物的纤维。剑麻被广泛用于制作麻线,但合成材料正在取代它。马尼拉绳仍然被传统主义者使用,但它可以从内部腐烂,从而失去强度而没有任何外在迹象。

合成纤维包括尼龙、涤纶、 聚丙烯和芳纶。聚丙烯成本最低,漂浮在水面上,并且不会明显拉伸。由于这些原因,它是一种很好的滑水牵引绳。尼龙价格适中,相当坚固,并且具有相当大的弹性。它是一条很好的船只系泊和对接线,因为它能够稍微提供一点,但可以保持。芳纶是最强的,但也非常昂贵。尼龙和聚酯可纺成约 4-10 英寸(10-25 厘米)长的纤维。由纺成的合成纤维制成的绳索感觉模糊,并且不如由长而连续的细丝制成的绳索结实。一些绳索使用两种不同的合成材料来实现高强度和低成本或高强度和光滑表面光洁度的组合。

钢丝绳可由铁丝或钢丝制成。这通常称为电缆,用于桥梁、 电梯、 和起重机。它是由与纤维或长丝绳不同的工艺制成的。

制造
过程

纤维和长丝首先形成纱线。然后根据所制造的绳索类型对纱线进行加捻、编织或编结。绳子的直径由纱线的直径、数量决定 每股纱线数,以及成品绳中的股数或辫子数。

加工纤维和长丝

  • 1 如果绳索是由未加工的天然纤维制成,则首先用天然油润滑纤维。然后将它们送入一系列机器中,去除任何污垢,拉直纤维,将它们分开,然后用几组钢齿梳梳理它们。随着纤维在整个过程中前进,每组梳子的齿靠得更近。这会产生松散、连续的纤维带,称为棉条。条子中的纤维已沿带子的长轴排列。合成纤维遵循类似的过程,但往往更容易对齐。

    如果绳索是由合成材料的长丝制成,则在称为加倍或抛掷的过程中将多根丝组合在一起。这产生了多层长丝的条子。

  • 2 条子在加捻成纱线之前通过并条机的辊子进行压缩。从末端看具有右旋(向右和向上)捻度的纱线称为“Z”捻,而具有左旋捻度(向左和向上)的纱线称为“Z”捻一个“S”扭曲。有时这被称为右手捻纱和左手捻纱。成品纱线缠绕在称为线轴的线轴上。此时,可以将纱线染成各种颜色以生产特定颜色的股线或整条绳索。这对于在帆船索具的迷宫中找到特定线路特别有帮助。

形成扭绳

  • 3 纱线线轴放置在称为筒子架的框架上。对于三股右捻绳,Z 捻纱线将用于制造每一股。纱线的末端通过定位板中的一个孔进给,该孔使纱线彼此保持适当的关系。然后将纱线的末端送入压缩管中。当纱线被拉过压缩管时,管子将它在 S 捻方向上加捻,与纱线捻度相反,以产生紧密的股线。
  • 4 股线被转移到股线线轴或直接送入合模机。对于普通的三股绳索,将使用三股 S 捻股。合模机用管状夹子将股线牢牢固定,称为铺设顶部。然后每根线的末端通过旋转模具,该模具在 Z 扭曲方向上扭曲线,将它们锁定在一起。这个过程称为收绳。
  • 5 将完成的绳索缠绕在卷轴上。当到达股线末端时,完成的绳圈从卷轴上取下并用较小的绳带绑在一起。末端要么用胶带粘住,要么如果绳子是合成材料,则加热熔化以防止它们散开。

编绳编织

  • 6 编织绳通常由合成材料制成。纱线线轴安装在编织机上的几个移动吊坠上。每个吊坠都以摆动的方式移动,将纱线编织成紧密的编织物。一组滚轮将编织物拉过导轨以锁定或固定编织物并保持绳索的张力。在一些机器中,编织过程是通过将纱线喂入单独的反向旋转套准板来完成的。一根纱线沿一个方向编织,然后沿相反方向编织另一根纱线,依此类推,形成互锁编织物。
  • 7 如果正在形成双股编织绳,则第一个编织物成为核心,第二个编织物立即编织在其上以形成外层,称为外套。
  • 8 当绳索从滚轮中出来时,它被卷在卷轴上。然后将完成的线圈取出并捆扎起来,并将末端用胶带粘住或熔化。

形成镀层绳

  • 9 八股绳由四股 S 捻股和四股 Z 捻股组成。这些股线通过每对中的一个 S 捻和一个 Z 捻配对在一起。然后将这些对固定在一起并与其他对编织在一起。制造过程首先遵循绞绳工艺制成股线,然后是编织绳工艺以形成最终的绳索。

质量控制

质量控制水平取决于绳索的预期用途。一般用途的绳索按直径和抗拉强度出售。拉伸强度是通过在负载下破坏样品片来确定的。基本原材料规格和目视检查是用于这些绳索的唯一质量控制措施。用于高风险应用的绳索——例如绳降、救援工作和将物体吊在人身上——需要更仔细地检查和测试。这些绳索的使用寿命有限,还可能有颜色代码或其他编码来指示制造日期。一些绳索在绳索中加入了某种类型的磨损示踪剂。这些示踪剂通常是放在纱线外层下方的对比色单纱。如果绳索发生任何磨损或过度拉伸,该细丝将暴露在外,表明存在不安全状况并需要更换绳索。

未来

绳索制造的未来与材料的改进直接相关。多年来,几乎所有可以想到的绳索配置类型都已尝试过。过去,新材料使绳索制造商能够在保持抗拉强度和提高耐候性和耐磨性的同时减小绳索的直径。预计新一代非常坚固、非常轻的纤维和成型技术将进一步改进绳索。


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