JP2021172906A

JP2021172906A - 線状体

Info

Publication number: JP2021172906A
Application number: JP2020076274A
Authority: JP
Inventors: 宗丈田嶋; Munetake Tajima; 祐登笛吹; Yuto Usui
Original assignee: Fukuvi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Fukuvi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2020-04-22
Filing date: 2020-04-22
Publication date: 2021-11-01

Abstract

【課題】金属繊維や無機繊維を主材料とする芯部を摩耗や損傷、腐食等から保護できるだけでなく、芯部に熱を加えずに被覆部を形成でき、更に樹脂の劣化による被覆部の割れも生じ難く、軽量性及び緩衝性の面でも有利な線状体の提供。【解決手段】金属繊維または無機繊維を主材料とする線状の芯部と；熱可塑性樹脂を主材料とする単線状の樹脂線２１を前記芯部の外周に螺旋状に巻き付けて形成された被覆部２と；を含んで線状体Ｒを構成する一方、被覆部２の各樹脂線２１には、芯部の主材料よりも比重及び弾性率が小さい非繊維強化樹脂を使用する。【選択図】図１

Description

本発明は、線状体の改良、詳しくは、芯部の外周を樹脂で被覆して芯部を摩耗や損傷、腐食等から保護できる線状体に関するものである。

周知のとおり、建築分野や機械分野等では、高強度の線材として金属製や炭素繊維製のワイヤーロープが使用されているが(例えば、特許文献１参照)、ワイヤーロープは使用環境によって摩耗や損傷、腐食が生じるため、耐久性を向上させるためにワイヤーロープを芯材としてその外周を樹脂で被覆して保護する方法が知られている。

具体的には、ワイヤーロープを挿通した熱収縮チューブを加熱収縮させて被覆層を形成する方法や、プラスチックのインサート成形によってワイヤーロープの外周に被覆層を形成する方法が知られているが、これらの方法は、製造に手間がかかるだけでなく、外周の被覆層の樹脂が劣化すると割れが生じてワイヤーロープが露出する問題がある。

また上記のように熱収縮チューブやインサート成形を行う場合、製造時にワイヤーロープ自体にも熱が加わるため、炭素繊維製のワイヤーロープを芯材として使用すると、炭素繊維束の繊維同士を結合している接着樹脂が熱で溶融または劣化して炭素繊維同士の結合が弱くなり、結果的にワイヤーロープの強度が低下する問題も生じる。

一方、従来においては、ワイヤーロープの外周を複数本の熱可塑性ポリマー複合体ワイヤー(熱可塑性ポリマーをマトリックス樹脂として連続繊維状の無機繊維を束状にしたもの)で被覆する技術も公知となっているが(特許文献２参照)、この従来技術に関しては、重量が大きくなり易いだけでなく、被覆部が弾性変形し難いため緩衝性も低い。

特開平５−１２５６７６号公報特開２０１６−１０６１８６号公報

本発明は、上記従来技術の問題を解決することを目的としており、要約すると金属繊維や無機繊維を主材料とする芯部を摩耗や損傷、腐食等から保護できるだけでなく、芯部に熱を加えずに被覆部を形成でき、更に樹脂の劣化による被覆部の割れも生じ難く、軽量性及び緩衝性の面でも有利な線状体を提供することにある。

本発明者は、上記問題の解決手段として、金属繊維または無機繊維を主材料とする線状の芯部１と；熱可塑性樹脂を主材料とする単線状の樹脂線21・21…を前記芯部１の外周に螺旋状に巻き付けて形成された被覆部２と；を含んで線状体を構成する一方、前記被覆部２の各樹脂線21・21…には、芯部１の主材料よりも比重及び弾性率が小さい非繊維強化樹脂を使用した。

また上記被覆部２の各樹脂線21・21…については、樹脂線21の弾性変形による緩衝効果が得られ易く、また樹脂線21の切断や伸び、弛み等も抑えられ、少ない本数で芯部１を被覆できるように、その直径を芯部１の直径の１／５〜１／２の大きさとすることが好ましい。

また上記と同様の目的で、上記芯部１を金属繊維または無機繊維の繊維束を撚ったワイヤーロープから構成し、被覆部２の各樹脂線21・21…の直径を前記繊維束の直径以上の大きさとすることが好ましい。

また上記被覆層２の樹脂線21・21…については、軽量化や緩衝性の向上を目的としてその全体または一部を筒状の中空体とすることが好ましい。

また上記被覆層２の樹脂線21・21…については、視認性や装飾性の向上を目的としてその全体または一部に、コア層とクラッド層とを備えた周面発光型の導光棒を使用することもできる。

また上記被覆層２の樹脂線21・21…については、機能性を向上させるためにその全体または一部に不揮発性の機能性材料を添加することもできる。

また上記被覆層２の樹脂線21・21…については、融雪や通信等を目的としてその全体または一部に導電性樹脂を使用することもできる。

本発明の線状体は、金属繊維または無機繊維を主材料とする線状の芯部の外周に、熱可塑性樹脂を主材料とする単線状の樹脂線を螺旋状に巻き付けて被覆部を形成したことにより、芯部を被覆部によって保護できる上に、熱収縮チューブやインサート成形のように芯部を加熱することなく被覆部を形成できる。

更に本発明では、上記被覆部の各樹脂線に、芯部の主材料よりも比重及び弾性率が小さい非繊維強化樹脂を使用しているため、線状体を軽量化できるだけでなく樹脂線の弾性変形によって芯部を衝撃から保護する充分な緩衝性も得られる。加えて、複数の樹脂線から被覆部を構成しているため、樹脂が劣化しても被覆部に割れが生じ難い。

本発明の第一実施形態の線状体を表す正面図である。本発明の第一実施形態の線状体の断面構造を表す横断面図である。本発明の第一実施形態の芯部を表す拡大斜視図である。本発明の線状体の変更例を表す断面図である。本発明の線状体の変更例を表す断面図である。

『第一実施形態』
次に、本発明の第一実施形態について図１〜図３に基づいて説明する。なお図中、符号１で指示するものは、芯部であり、符号２で指示するものは、被覆部である。また符号Ｒで指示するものは、線状体である。

「線状体の構成」
[１]線状体の基本構成について
本実施形態では、図１及び図２に示すように線状体Ｒを、炭素繊維を主材料とする線状の芯部１の外周に、熱可塑性樹脂を主材料とする単線状の樹脂線21・21…を螺旋状に隙間無く巻き付け、芯部１の外周に被覆部２を形成して構成している。また被覆部２の各樹脂線21・21…には、芯部１の主材料よりも比重及び弾性率が小さい非繊維強化樹脂を使用している。

これにより、芯部１を外周の被覆部２によって保護できるだけでなく、芯部１に熱を加えずに被覆層２を形成することができるため、芯部１に炭素繊維束から成るワイヤーロープを使用する場合でも強度が低下する心配がない。また被覆層２は、複数の樹脂線21・21…を並べて形成しているため、樹脂劣化時の割れも生じない。

[２]芯部について
[2-1]芯部の構造・材料
次に上記線状体Ｒの各構成要素について説明する。まず上記芯部１については、本実施形態では図３に示すように炭素繊維の繊維束11・11…を撚ったワイヤーロープを使用しているが、複数の繊維束11・11…を撚ったワイヤーロープだけでなく単線状のものを使用することもできる。また芯部１の主材料には、炭素繊維以外の無機繊維(例えば、アラミド繊維やガラス繊維など)を使用することもでき、また金属繊維(例えば、鉄、ステンレス、アルミニウム、チタン、合金材料など)を使用することもできる。

[３]被覆部について
[3-1]樹脂線の形状
また被覆部２の樹脂線21の形状に関しては、本実施形態では図２に示すように断面形状が円形状の形態を採用しているが、樹脂線21の断面形状は、かまぼこ型の半楕円形状や楕円形状や半円形状、多角形状等を採用することもできる。また断面形状の異なる樹脂線21・21…を組み合わせて使用することもできる。

[3-2]樹脂線の材料
また上記樹脂線21の材料に関しては、本実施形態では、塩化ビニル樹脂を採用しているが、押出成形が可能な熱可塑性樹脂であれば、それ以外の樹脂材料(例えばポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂、ＡＢＳ樹脂、フッ素系樹脂、ＰＥＴ樹脂、その他ポリエステル系樹脂等)を採用することもできる。また上記樹脂線21の材料に熱硬化性樹脂を採用することもできる。

また本実施形態では、上記被覆部２に同じ樹脂材料から成る樹脂線21・21…を使用しているが、機能性を考慮して異種材料から成る樹脂線21を一部に使用することもできる。具体的には、線状体Ｒを融雪や通信等に利用する場合、被覆部２の全体または一部に導電性樹脂から成る樹脂線21を使用することもできる。

[3-3]樹脂線の太さ
また上記樹脂線21・21…の太さについては、本実施形態では各樹脂線21の直径を芯部１の直径の１／５〜１／２の大きさとし、かつ、芯部１の繊維束11の直径以上の大きさとしているが、これに限定されるものではない。ちなみに樹脂線21を適度に太くすることによって、樹脂線21の弾性変形による緩衝効果が得られるだけでなく、樹脂線21の切断や伸び、弛み等も防止でき、少ない本数で芯部１を被覆できるようになる。

[3-4]筒状の樹脂線を用いた変更例
また本実施形態では、被覆部２に中実構造の樹脂線21・21…を使用しているが、図４に示すように筒状(中空構造)の樹脂線21・21…を使用することもでき、これにより線状体Ｒの軽量化が図れるだけでなく、被覆部２の弾性変形による緩衝機能(クッション性)を向上させることもできる。また筒状の樹脂線21は、被覆部２の全体でなく一部にのみ使用することもできる。

[3-5]導光棒を樹脂線に用いた変更例
また本実施形態では、被覆部２に単一材料から成る樹脂線21・21…を使用しているが、図５に示すようにコア層21aとクラッド層21bとを備えた周面発光型の導光棒を樹脂線21として使用することもできる。これにより樹脂線21の端部から光を入射すれば、樹脂線21を発光させることができるため、夜間の視認性や装飾性を向上させることができる。また導光棒から成る樹脂線21は、被覆部２の全体でなく一部に使用することもできる。

また上記樹脂線21に導光棒を使用する場合、コア層21aの主材料は透明樹脂から適宜選択できるが、その中でも硬質アクリル系樹脂（例えば、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸イソブチル、ポリメタクリル酸ｎ−ブチルなど）やアクリル系エラストマー（例えば、メタクリル酸メチルとアクリル酸ブチルのブロック共重合体、アクリル酸メチルとアクリル酸ブチルのブロック共重合体など）の使用が好ましい。

一方、クラッド層21bの主材料は、コア層21aの樹脂よりも屈折率が小さい樹脂から適宜選択できるが、その中でも摩擦係数の小さいフッ素系樹脂をクラッド層21bに使用することで、芯部１の外周に樹脂線21を引っ掛かりなく巻き付けることができる。フッ素系樹脂としては、エチレンとテトラフルオロエチレンの共重合体(ＥＴＦＥ)や、ヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体(ＥＦＥＰ)、ポリフッ化ビニリデンを好適に使用できる。

[3-6]機能性材料を含有する樹脂線を用いた変更例
また本実施形態では、上記被覆層２の樹脂線21・21…に、機能性を向上させるためにその全体または一部に不揮発性の機能性材料を添加することもできる。具体的には、蓄光剤や消臭剤、殺菌剤、忌避剤、紫外線吸収剤等を機能性材料として添加することができる。また樹脂線21に導光棒を使用する場合には、発光性能を高めるためにコア層21aやクラッド層21bの材料に光散乱剤を添加することもできる。

[４]芯部と被覆部の固定手段について
また本実施形態では、上記被覆部２の各樹脂線21・21…を芯部１に対してリング状の固定具を用いて固定しているが、芯部１と被覆部２の樹脂線21・21…の固定手段としては、固定具を用いる方法以外にも接着等の手段を採用することもできる。

[５]線状体の用途について
また上記線状体Ｒの用途としては、土木・建築用ケーブル、各種機械用ケーブル、通信用ケーブル、送電用ケーブル、農業用ケーブル、イルミネーション用ケーブル、駅のホームドアや構造体等に幅広く利用することができ、屋内外の用途で利用できる。

１芯部
11 繊維束
２被覆部
21 樹脂線
21a コア層
21b クラッド層
Ｒ線状体

Claims

金属繊維または無機繊維を主材料とする線状の芯部(１)と；熱可塑性樹脂を主材料とする単線状の樹脂線(21)(21)…を前記芯部(１)の外周に螺旋状に巻き付けて形成された被覆部(２)と；を含んで構成される一方、
前記被覆部(２)の各樹脂線(21)(21)…には、芯部(１)の主材料よりも比重及び弾性率が小さい非繊維強化樹脂が使用されていることを特徴とする線状体。
被覆部(２)の各樹脂線(21)(21)…の直径が芯部(１)の直径の１／５〜１／２の大きさであることを特徴とする請求項１記載の線状体。
芯部(１)が、金属繊維または無機繊維の繊維束を撚ったワイヤーロープから成り、被覆部(２)の各樹脂線(21)(21)…の直径が前記繊維束の直径以上の大きさであることを特徴とする請求項１または２に記載の線状体。
被覆層(２)の樹脂線(21)(21)…の全体または一部が筒状の中空体であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の線状体。
被覆層(２)の樹脂線(21)(21)…の全体または一部がコア層とクラッド層とを備えた周面発光型の導光棒であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の線状体。
被覆層(２)の樹脂線(21)(21)…の全体または一部に不揮発性の機能性材料が添加されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載の線状体。
被覆層(２)の樹脂線(21)(21)…の全体または一部に導電性樹脂が使用されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一つに記載の線状体。