JP4110621B2

JP4110621B2 - Composite striatum

Info

Publication number: JP4110621B2
Application number: JP19565098A
Authority: JP
Inventors: 文昭乃万; 彰彦北野
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1998-03-18
Filing date: 1998-07-10
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2018-07-10
Also published as: JPH11323749A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロープ、ワイヤー、ケーブル、補強筋という名称で総称される繊維強化樹脂（以下ＦＲＰと略す）製の複合線条体、すなわち、橋梁、トンネル等の土木資材、道路橋や歩道橋などの道路資材、架線等の鉄道資材、治水・水処理設備資材、港湾・海洋資材、架設機材などの土木、建築資材をはじめ、帆船、船舶、自動車、航空・宇宙、防衛などの構造資材、さらには、電力、電気通信機器、スポーツ用品など産業資材全般の分野に亘って好適に利用される複合線条体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
素線と呼ばれる細線を撚り合わせて構成される、鋼などの金属製のケーブル、ワーヤーロープに対し、軽量で錆びない樹脂あるいは繊維強化プラスチック（以下ＦＲＰと略す）製のケーブル、ワイアーロープといった複合線条体が開発されている。中でも、中空状のケーブルあるいはワーアーロープは、中空部を利用して流体や粉体の搬送、あるいは送電線や光ケーブル等の通信線を通すことが出来るなど、一般の管状の産業資材としての利用が可能となる。トンネルを掘削する際に地盤補強として使用するケーブルボルトにおいては、地盤にケーブルボルトを挿入のための穿孔した孔にセメントミルクを注入した後、ＦＲＰ製のケーブルボルトを挿入してセメントミルクとともに固化させるものであるが、ケーブルボルトがキルナタイプと言われる中空状の場合、セメントミルクの注入はケーブルボルトの挿入後に、中空部から可能で、より確実にケーブルとセメントミルクと地盤を一体化させることができる等は、産業資材として中空状の複合線条体が中実である複合線条体よりも利用価値が高いことを示しており、中空状の複合線条体は極めて熱心に研究されている。
【０００３】
例えば、特公昭５７−２５６７９号公報には、軽量で耐腐食性に優れる繊維強化樹脂製のロープ状物として、複数本のストランドを撚合または編組して互いに決着させた構造が開示されていが、各ストランドは結着しているため可堯性に乏しく、ロープ状物とはいっても、実用的な巻き半径に巻き上げることはできず、棒状体として使うことしかできない。しかも、編組構造では、ストランドは屈曲し、かつ断面積（断面形状）が長手方向に亘り一様でないため、機械的特性が十分に発現されてはおらず、ＦＲＰの特徴を生かしきった構造とはいえない。
【０００４】
また、特開平２−１１５４９９号公報には、細線からなる中空状の線条体（ロックボルト）が開示されているが、やはり、細線同士が結合材で互いに結着されているため、線条体は可堯性に乏しく、実用上極めて重要である、巻き上げが不可能となり、現場へは、所定の長さに切断した棒状物として搬入するという手間のかかる手順を取っている。所定の長さに切断するのであれば、ロープ状物とはいえず、ロープ状物が持つ半無限長さを有することで現場で任意の長さに切断して無駄なく線条体を使用できるという利便性が失われており、実用的な長尺のロックボルトは得られていない。さらに、該公報の線条体は組紐構造であるため、前公報の場合と同様、細線同士が互いに交絡し、かつ、細線の断面は長手方向に亘り一様ではないため、各細線の潜在的な強度、剛性等の機械的特性が十分発現されているとはいえない。
【０００５】
前記両公報がともに、複合線条体を構成する各線条体を結着、あるいは固化させる理由は、複合線条体としての形態を安定させるためであり、特に複合線条体を中空構造にする場合には、各線条体を結着させることと、組紐あるいは編組構造とすることでのみ、形態の安定性が得られると言うのが従来の常識であった。形態の安定性は、構造体としての信頼性、すなわち、機械的物性の信頼性につながるものであり、作業性についても、例えば、中空部の大きさが変化する場合には中空部に挿入した挿入物が予期せぬ変形を被って破損したり、中空部に流し込んだ流体の流量が制限されるというような問題を生じるので、大変重要な要素となっている。
【０００６】
しかしながら、複合線条体の形態の安定性を結着あるいは固着により確保した場合、特公平６−６０４７１号公報に述べられているように、複合線条体の構成要素である線条体（あるいは細線）１本１本の滑動が妨げられて可堯性が乏しくなり、実用上極めて重要である、ハンドリング性が犠牲となるばかりか、物性の低下を来すという不都合が生じる。
【０００７】
特公平６−６０４７１号公報には、かかる結着による弊害を抑制することを目的とした、複合材からなる芯と、編組体からなる外層を有し、かつ該編組体は、その表面に繊維状のループまたは、起毛繊維を有する複合線状体が開示されている。この技術によれば、線条体同士の接触を点接触状態として相互に滑動を可能にすることができるが、繊維のループまたは起毛繊維のような点接触では、活動する部分が容易に破壊して、複合線条体としての形態安定性は使用頻度とともに乏しくなっていく欠点があり。さらに、かかる点接触状態では、心線が無い中空の場合には、特公平６−６０４７１号公報が心線の存在を発明の必須構成用件としていることからも明らかなように、複合線条体としての形態安定性は全く失われてしまうものなのである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来、軽量で錆びないという優れた特徴のある中空状のＦＲＰ製のワイヤーロープが限られた用途でしか使用されていないという理由は、可撓性と形態安定性が両立できていないためであり、環境保護の立場からも、エネルギー効率のよい、ＦＲＰ製の中空複合線条体を取り入れようとする各種産業分野においても、両者を両立させる技術の創出が切望されているのが実状である。
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、中空状でありながら、複合線条体の形態安定性と可撓性を両立させることができ、さらには、現場で複合線条体を分解、組立することができる優れた複合線条体を提供せんとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、本発明の複合線条体は、螺旋状の線条体を複数本組み合わせて形成された中空部を有する中空状の複合線条体であって、該線条体は補強繊維を含んだ繊維強化樹脂製であり、該線条体の断面形状が、長手方向にほぼ一様で、かつ、隣接する線条体とは面で接触していることを特徴するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の複合線条体の一例を示す図１〜図４に示す実施態様例により説明する。図１は、本発明に係る中空状の複合線条体の実施態様の一例を示す概略図である。複合線条体１は、互いに結着されていない複数本の螺旋状の線条体２と、それら線条体で形成される中空部３からなる。各線条体２の断面４の形状は、複合線条体を長手方向に垂直に切断した時の各断面で定義し、隣接する線条体とは面で接触している形状を有する。また、線条体の螺旋形状は、図２に示す螺旋のピッチ５と径６により決まる。螺旋軸７は、線条体の断面の幾何重心を長手方向に繋ぎ合わせた線として定義する。
【００１２】
複合線条体を構成する線条体は、補強繊維８と樹脂９とからなる繊維強化樹脂製（図３）である。
【００１３】
まず、本発明の線条体２は、各線条体同士が独立していて結着されていない点で、従来のワイアーケーブルとは全く相違するものであり、したがって組立、分解が可能である。すなわち、現場への資材の搬入は、複合線条体である必要はなく、複合線条体より軽量で、柔軟性のある線条体の形態でよいということになる。すなわち、高重量・嵩高であるため実用化できなかった大型の複合線条体が実現可能となる点で極めて特徴的である。特に、トンネル採掘に利用するケーブルボルトなどのように、狭い場所を通過して複合線条体を搬入する必要がある場合には、これまで以上に多様な複合線条体が利用できることになる。
【００１４】
また、分解・組立が可能であるので、複合線条体の一部に、例えば異物の衝撃などにより、損傷が生じた場合に、損傷した線条体のみを取り替えればよく、従来のように、複合線条体全部が使用不可能となることはなく、極めて経済的な効果が生じる。
【００１５】
また、後述するように、複合線条体の長さが足りなくなって、同一形状の複合線条体同士を接続する場合に、従来のように複合線状線条体の断面同士を接続させるのではなく、線条体の１本１本を一定以上の間隔をあけて接続することで、複合線条体の接合面を長手方向に分散させることができ、従来以上の接合強度が得られるという効果もある。さらに、線条体の接続位置を長手方向にずらすことで、容易に複合線条体を環状に組み立てることができる。
【００１６】
次に、本発明の複合線条体は、線条体同士が結着されていないため、従来の同じ径を有する複合線条体に比べ、巻き上げ径（Ｄ）が極めて小さく、このため、コイル状に巻き上げた梱包形態でトラック輸送が可能となり、現場への搬入が容易であるという特徴を有する。
【００１７】
巻き上げ径というのは、複合線条体を破損させずに、ドラムに巻くことのできる最小径のことである。実用的には、複合線条体の外径（ｄ１）と巻き上げ径（Ｄ）の比（Ｄ／ｄ１）は２０＜Ｄ／ｄ１＜４００の範囲内とすると好ましい。この範囲より小さいと複合線条体自体が柔軟すぎて、例えばメッセンジャーワイアーなどに利用する場合には複合線条体がブラブラして腰がなくなる可能性がある。この範囲より大きいと、複合線条体は棒状であり、ハンドリングが不十分となる可能性がある。
【００１８】
従来の複合線条体においては、巻き上げ径を小さくするためには、複合線条体の径を小さくすることで対応せざるを得ず、こうした場合には、複合線条体の径を小さくしたことで、複合線条体の耐荷重性能が低下するという問題があった。また、耐荷重性能の低下を本数でカバーすることも考えられるが、ロックボルトなどの場合、ロックボルトの間隔を十分取る必要があり、打ち込み本数に限界がある。
【００１９】
通常、複合線条体の巻き上げ径（Ｄ）は、複合線条体の外径（ｄ１）、線条体の引張または圧縮強度（σ）、線条体の弾性率（Ｅ）により決まり、その値は大凡（１）式となる。
【００２０】
Ｄ＝（Ｅｄ１／２σ）（１）
例えば、複合線条体のＥが１００ＧＰａ、ｄ１が３０ｍｍ、σが１ＧＰａの場合、Ｄは１．５ｍとなる。
【００２１】
本発明の複合線条体は、各線条体が結着されていないため、線条体が有る程度移動でき、巻き上げ径は（１）式において、複合線条体の径ｄ１ではなく、それよりも小さい線条体の外（接円）径ｄ３で置き換えた（２）式で与えられる。
【００２２】
Ｄ＝（Ｅｄ３／２σ）（２）
複合線条体の外径ｄ１は線条体の外接円径ｄ３より大きいので、本発明の複合線条体は、従来の複合線条体より巻き上げ径が小さい。その値は、線条体１本を巻き上げ場合に等しい柔軟性を有する。（２）式より明らかなように、本発明の複合線条体の巻き上げ半径をより小さくするためには、線条体のｄ３を小さくすればよい。但し、小さくすると、必要な線条体の本数ｎが増えすぎることもあるので、複合線条体を現場で組み立てたり、分解したりする作業量を考慮して、現実的には、ｎ＝５〜３６本の範囲内とすることが望ましい。さらに、ｎは３６０の約数であることがより好ましい。
【００２３】
土木・建築分野では１〜１５ｍの範囲内であることが作業性上好ましい。また、鉄道資材においては０．３ｍ〜５ｍの範囲内部であることが好ましい。
【００２４】
次に、本発明の複合線条体は、中空部を有しているため、軽量で、かつ、この中空部を上述したように様々な目的に使用することができる。
【００２５】
中空部の大きさは特に制限されるものではないが、例えば、気体などの流体を搬送する場合、流量を大きくしたい場合には、大きくするとよいし。複合線条体の外径を大きくせずに、強度を向上させたい場合には小さくするとよい。高粘度の流体を比較的早い速度で流したい場合も、中空部の大きさは大きい方が好ましい。
【００２６】
上述の複合線条体の柔軟性を確保するという観点からは、中空部の径（複合線条体の内径に等しい）ｄ２と、外径ｄ１との関係は、０．１＜ｄ２／ｄ１＜０．６の範囲内であることが好ましい。この範囲より大きいと強度が十分でなくなる可能性があり、この範囲より小さいと柔軟性（巻き上げ径など）が十分でなくなる可能性があるからである。
【００２７】
ただし、柔軟性については、線条体を複合線条体に組み上げた後不必要となる場合（たとえばケーブルや架線など長期に使用する場合）には、上記の関係は、０．０１＜ｄ２／ｄ１＜０．６の範囲であってもかまわない。ｄ２／ｄ１を小さくとることで、複合線条体の有効断面積が増えて、強度を大きくすることができる。
【００２８】
また、中空部の形状は、円や楕円や多角形であると内部に通信用のケーブル等を通す場合に、壁面との摩擦抵抗が少なくて好ましく、外に凸の花びら形状の場合には中空部の大きさが大きくできて好ましく、内に凸の星形の場合にはセメントなどを流し込んだ場合の接着力が大きくなって（接着面積が大きい）好ましい。次に、本発明の線条体は、複合線条体としての形状を安定して保つために、螺旋状をしており、断面形状は長手方向にわたり一様で、隣接する線条体とは面で接触している。
【００２９】
断面形状が一様である必要があるのは、従来技術の項で述べたように、断面の形状が変化するということは、線条体が長手方向に不均一構造をとるということであり、線条体の強度・弾性率などの機械的特性の低下につながるからである。また、後述する断面形状の関係で、隣接する線条体間にはたらく、摩擦や、押しつけ力が長手方向に不均一となり、複合線条体の形態安定性にも影響するからである。
【００３０】
図４には、好ましい線条体の断面形状の例のいくつかを示した。線条体の断面が円の場合、線条体同士は長手方向に線で接触することとなり、線条体が容易に移動して複合線条体としての形状が安定しない。面で接触させることで、線条体同士の摩擦力による形態安定性が確保でき、また、複合線条体を引っ張った場合、線条体同士が互いに締め付け合う力を面で受け止めることができるため、複数本の線条体をほぼ同時破壊させることができ、補強繊維の持つ強度が十分に発揮できる。
【００３１】
複合線条体を断面からみた場合、隣接する線条体の境は直線または曲線で表されるが、複合線条体の形状をより安定化させるためには、線条体断面の周長（Ｓ）の長さに占める隣接する線条体との同方向の接触長さ（Ｌ）との比（Ｌ／Ｓ）が０．３＜Ｌ／Ｓ＜０．７の範囲内であることが好ましい。この範囲より小さいと接触面積が小さくなり（円断面に近い状態となり）、厳しい環境下で本複合線条体を使用する場合に、予期せぬ分解を生じることがあるからである。この範囲より大きいと逆に形態が安定しすぎて、分解が容易でなくなる可能性がある。
【００３２】
また、本発明の複合線条体に引張力が作用した時には、線条体同士は押しつけ合うことになるので、接触する部分（上記接触長さに相当する部分）は直線であることが好ましい。例えば図３の台形状の断面がこれに相当する。さらに、２直線は、直線の延長線が複合線条体の中心１４を通る直線あるいは放物線上を通るのが最も複合線条体の形態が安定するため好ましい。複合線条体の中心を通る直線あるいは放物線上に２直線がない場合は、複合線条体を引張った時、２直線（辺）にかかる力のかかる方向が複合線条体の径方向以外の成分をもつので、複合線条体の断面形状が変形し、形態保持のバランスが確保できなくなる可能性があるからである。
【００３３】
本発明の線条体において線条体の隣接するその２辺が直線である場合、両辺のなす角度（図３中の１５）は１０〜７５度の範囲であることが好ましく、さらには３０〜５０度が好ましい。１０度未満であると複合線条体の構成本数が３６本を越えるこことなり線条体が容易に移動し形態保持ができなくなる。また、７５度を越えると５本未満となるため線条体が高剛性となり巻き上げがむつかしくなる。このことから構成本数は５〜３６本の範囲が好ましい。さらには、６〜１２本の範囲内が好ましい。また、曲げモードを受ける場合には、断面の対称性が確保できた方がバランスがとれるので、ｎは偶数であるとより好ましい。
【００３４】
また、線条体同士の摩擦係数は、大きい方が形態安定性上好ましが、分解することも考慮すると、０．１〜０．４の範囲が好ましい。
【００３５】
隣接する線条体の２辺をつなぐ線は、直線であっても、曲線であっても差し支えない。外に凸の曲線であると、複合線条体の外観は丸みを帯びたものとなり、ハンドリング時に作業者が手などを擦りむくなどの災害の可能性が少なく好ましいばかりか、セメントなどへ埋め込んだときにセメントとの接触面積が大きくなって接着力が増すので好ましい。
【００３６】
勿論、積極的に、セメントなどとの接着力を向上させるために、線条体の表面に突起や、凹み、溝を設けても差し支えない。突起、凹み、溝は、必ずしも長手方向に亘って一様である必要はなく、所々に点在させても差し支えない。
【００３７】
建造物に使用する補強筋等の外周面はコンクリートとの付着性が発現する方形、鋸歯状等の凹凸形状が好ましい。コンクリートとの付着性を発現する方法として線条体の表面をサンドブラスター等で荒らすか粒状物、線状物等接着する後加工も好ましい。
【００３８】
尚、溝を隣接する線条体との接触面に設けた場合には、中空部が複合線条体の中心部以外にも存在することになり、産業資材としての利用価値が増す。例えば、中心部の中空には光ケーブルを、溝には通電線を挿入することができ、両者を分離することで、光ケーブルと通電線間のノイズなどの相互作用の影響が出ないようにすること等ができる。あるいは、中心部には樹脂を流し込み、溝には硬化剤を流し込んで、複合線条体を緊張させたり緊張を緩めたりして、あるいは振動を与えたりして、樹脂と硬化剤が混ざるようにして複合線条体を固めてしまうなどの利用法等がある。
【００３９】
また、隣接する線条体とのコーナー部分には応力集中を低減するため、コーナー部は丸みを帯びていることが好ましい。丸み半径は１ｍｍ以上であれば十分である。
【００４０】
また、複合線条体が曲げを受けた場合には、線条体も曲げ状態となるため、この場合、断面は、図４の（１）、（２）、（４）、（５）、（６）、（８）、（９）、（１０）、（１１）、（１２）等の対称軸が１本以下であることが好ましい。対称軸が２本以上となると、線条体が対称軸に対して回転し易くなり、曲げを受けた時に複合線条体の断面形状が変化する可能性があるからである。
【００４１】
つぎに、本発明の線条体は螺旋形状をしている。長手方向に形成される螺旋は組み合わせて複合線条体としたとき形態保持するための撚りの役目を果たす。すなわち、この撚りと上記した隣接する線条体同士が面で接触するという拘束力により結着されていないにもかかわらず、線条体が複合線条体として形態保持することができる。
【００４２】
線条体の螺旋形状は、図２で示す常螺旋のことであり、螺旋のピッチ（ｃ）と径（ａ）により形状が決定される。線条体の断面の重心を長手方向に繋いでできる線条体の中心軸は、図２のｘ，ｙ，ｚ，軸上で、次式で定義される。すなわち、螺旋の形状はｔをパラメータとして、
ｘ＝ａｃｏｓｔ
ｙ＝ａｓｉｎｔ
ｚ＝（ｃ／２π）ｔ
で表される。
【００４３】
複合線条体の形態安定性は螺旋の撚りによりもたらされるものであるから、ピッチｃは、線条体の大きさ（重さ）にほぼ比例するａとの関係で適切な範囲がある。定性的には、ピッチが長いと形態安定性は低下する方向にあり、ピッチが短いと形態安定性は向上する方向にある。
【００４４】
本発明においては、線条体の形態安定性が十分確保できる条件として、ピッチｃと径ａの比ｃ／ａは０．２〜５００の範囲であることが好ましい。さらに、現場での組立・分解の作業性を考慮すると、ｃ／ａは１〜１００の範囲内であるとより好ましい。
【００４５】
土木・建築用途においてコンクリート補強用の筋として使用する際には、ａは１０〜３０ｍｍの範囲が好ましく、ｃは１００〜３０００ｍｍの範囲であることが好ましい。径ａを本範囲内とすることで、土木・建築分野で特に重要となる荷重負担能力を大きくすることができるとともに、ピッチｃを本範囲とすることで、土木・建築分野で重要となる剛性を高くすることができるからである。また、両者を本範囲内とすることで、土木・建築分野で最も好ましい、作業性と物性がバランスした複合線条体が得られる。
【００４６】
一般的に繊維強化樹脂を成形する時、引き揃えられた繊維束に樹脂を含浸し各種の形状に成形するが、円形、円筒のような曲面を持つ成形品は曲面である厚みをもった繊維束を張り付け、巻き付けた時に内外周差のために内周部の繊維が屈曲成形されることとなり、本来有する繊維の機械的特性が十分に発揮されていない。本発明の線条体についても螺旋にすることにより同様で曲面はできるだけ大きくする必要がある。このことから螺旋ピッチは１００ｍｍ以下では線条体の曲面が小さ過ぎて機械的特性が確保できない。また、３０００ｍｍ以上となると撚り効果が少なくなり巻き上げた時形態保持することができない。
【００４７】
以上、経済性上から利点のある、線条体の断面は１種類で統一されている場合についての記述が多かったが、勿論、コンクリートとの付着性の発現させるなどの目的で、異なる形状の断面を持つ線条体で１つの複合線条体が形成されていても一向にさしつかえない。
【００４８】
次に、本発明の線条体は、補強繊維と樹脂からなる繊維強化樹脂製（ＦＲＰと以下略し、単に「樹脂製」と称する場合もある。）であり、樹脂は固化したものである。「固化」とは、熱硬化性樹脂にあっては、硬化反応によって硬化した樹脂の状態を意味し、熱可塑性樹脂にあっては、冷却して固まった樹脂の状態を意味する。また、補強繊維は実質上螺旋の軸の方向に配列していることが機械物性上からも、成形上からも好ましい。
【００４９】
補強繊維としては炭素繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維、窒化珪素繊維等の無機繊維とアラミド繊維、ナイロンなどのポリアミド系合成繊維、ポリオレフィン系繊維、ポリエステル系繊維、ポリフェニルスルホン繊維等の有機繊維といった公知の繊維を使用することができる。
【００５０】
炭素繊維は、強度、弾性率が高く、耐食性に優れるという特徴を持つ。ＰＡＮ（ポリアクリルニトリル）系、ピッチ系のいずれでもかまわないが、中でもＰＡＮ系の炭素繊維は上記弾性率、伸度以外に径方向の特性にもすぐれるので好ましい。複合線条体に腰を持たせたい場合には、弾性率が２００〜６００ＧＰａの炭素繊維、柔軟性をもたせたい場合には強度が３〜１０ＧＰａの範囲内のものを選定するとよい。炭素繊維は、補強繊維の中では弾性率が高いので、複合線条体の形態安定性を向上させたい場合に使用することができる。例えば、ガラス繊維製の複合線条体において、ピッチを大きくとる必要が生じて形態安定性が不足する場合、ガラス繊維に炭素繊維を合糸することで、線条体の剛性を増し、形態安定性を向上させることができる。
【００５１】
ガラス繊維は、圧縮／引張の強度バランスが良い。ガラス繊維とは、二酸化珪素（ＳｉＯ₂）を主成分とするいわゆるＥガラス、Ｃガラス、Ｓガラスなどの繊維状ガラスのことで、繊維径は５〜２０μｍ程度のものであることが好ましい。
上記の補強繊維を単独で使用するか２種類以上を混合して使用することは補強繊維の特性を十分に引き出し、また経済的であることから好ましい。
【００５２】
繊維の形態としては、ストランド状、ロービング状、紡績糸状、織物条、カバリング糸状など公知の形態のいずれでも構わないが、強度や剛性を向上させたい場合には、ストランドあるいはロービング状であることが好ましい。また、２回／ｍ〜１０回／ｍ程度の撚りをかけることもプロセス上好ましい。上述した巻き上げ径の関係では、ガラス繊維は炭素繊維より弾性率が小さい（約７ｔｏｎｆ／ｍｍ²）ので、巻き上げ径を小さくしたい場合に使用することもできる。例えば、炭素繊維の周りをガラス繊維製のメッシュやクロスで被覆する等である。
【００５３】
有機繊維の中で、強度・弾性率が高く、構造用に適するのは、アラミド繊維である。酸に対する抵抗性があると同時に、強度は２．５ＧＰａ〜３．８ＧＰａと極めて高い。アラミド繊維として広く使用されているのはケブラー繊維で、比重が炭素繊維やガラス繊維より低いので、複合線条体を軽量化したい場合にも使用することができる。例えば、炭素繊維製の複合線条体において、線条体の何本かをケブラー繊維製として、より一層の軽量化ができる。また、ガラス繊維と同様、有機繊維は非導電性であるので、炭素繊維を有機繊維で被覆することで線条体、及び複合線条体の表面全部あるいは一部を非導電性とすることができる。
【００５４】
本発明の線条体は複合線条体が引張を受けた場合に、互いに押しつけ合うという挙動を呈するため、線条体が圧縮破壊する可能性があり、これを防止したい場合には、螺旋軸方向以外の方向、例えば、螺旋軸と垂直あるいは、螺旋軸を４５度の方向に繊維を補強して線条体が径方向に変形することを妨げることが好ましい。例えば、上記したカバリング糸の場合におけるカバリング糸のカバー方向を芯となる補強繊維の繊維方向に対し４５度方向としたり、９０度方向としたりすることで線条体が径方向に変形し圧縮破壊するのを防止することができる。
【００５５】
また、圧縮破壊を抑制する他の方法として、線条体の外周に一定間隔を空けて糸状物を巻き付けることもできる。勿論糸状物ではなく、筒状物で線条体を被覆しても圧縮破壊の抑制に効果がある。尚、糸状物を一定間隔置きに巻き付けた場合には、線条体の断面形状は厳密には長手方向に亘り均一とはならないが、本発明においては、複合線条体の形態安定性を損なわない程度の断面形状の均一性が確保されている場合も含むものである。同様の意味で、線条体を接合した箇所では、補強材などにより断面形状は厳密には長手方向に亘り均一とはならないが、接合部は全体の長さに対しごく一部であり、接合部という局所的な断面形状の変化も本発明においては許容されるものである。
【００５６】
なお、線条体の接合には、接着接合、融着接合、機械接合など公知のあらゆる接合法を用いることができるが、断面形状を著しく変化させずに強い接合が得られるという意味では接着接合が好ましい。この際、接合法としては、バットジョイント、スカーフジョイント、テーパーラップジョイント、シングルラップジョイント、ダブルラップジョイント、ダブルバットラップジョイント、ベベルラップジョイント、２重ベベルラップジョイント、インサートラップジョイント、ベベルインサートラップジョイントなどが有効で、接着剤は信頼性の高い、エポキシ系、アクリル系、フェノール系、シアノアクリレート系のものが特に好ましく使用される。中でも耐久性の高いエポキシ系のものがより好ましく使用される。
また、接合を有する線条体の抜けを防止して、複合線条体の強度を確保するというためには、線条体の接合部を有する部分の複合線条体全体を金属や樹脂製のリング、箔、帯、テープ、バンド、スプリングなどで帯状物またはリング状物で被覆（固定部と以下呼ぶ）して複合線条体の径方向の変化を抑制することも好ましい。また、固定部は接合部を保護するという役割、接合部がどこにあるかという目印の役割も果たす。この場合、固定部の（かしめる）強さは、複合線条体を径方向に０．０１％〜０．５％程度変形させる強さであることが好ましい。かしめる強さが上記範囲以下であると固定部の帯状物やリング状物といった金具や治具が使用中に移動してしまう可能性があり、上記範囲以上であると複合線条体を破損する可能性がでてくるからである。固定部の長手方向の長さとしては、複合線条体の径の０．５倍〜５００倍の範囲内であることが好ましい。固定部の長さが本範囲以下であると固定する効果が薄れる可能性があり、本範囲以上であると固定部による重量増加が生じるためである。
【００５７】
なお、線条体の接合部が短い間隔で存在しすぎると、複合線条体としての強度が低下する場合があるので、各線条体の接合部はできるだけ均一に分散させることが好ましい。定量的には、線条体の接合部の間隔は複合線条体の径の１０倍以上であることが好ましい。また、同一の線条体が接合部を複数有する場合には、それら接合部の間隔は、ピッチの４倍以上であることが好ましい。
【００５８】
尚上記した帯状物を使用する場合には、接合部と帯状物の位置を一致させることが有効であり、こうした場合には、接合部の間隔は、上記の半分以下であっても差しつかえない。
【００５９】
さらに、接着接合をより完全なものとする方法として、接合部を有する箇所において複合線条体を樹脂で固める方法も有効である。但し、樹脂を複合線条体全体に亘り流し込むことは、複合線条体の柔軟性を損ねる場合もあるので、組立分解を頻繁に行う用途では差し控えた法がよい。逆に、一旦組立た後には分解せず、半永久的に使用する用途では、複合線条体を樹脂で固めて強度を向上させたり、耐候性を高めたりするすることは好ましい。
【００６０】
また、接着接合に嵌合接合を併用することでも接合部の強度を高くすることができる。嵌合接合とは、爪やノッチを線条体に設けてそららが機械的にかみ合う構造のものである。
【００６１】
融着接合は、線条体の樹脂が熱可塑性樹脂である場合などには、線条体同士を圧着させて融解させて接合したり、加熱したり、第３の熱可塑樹脂を加えたりして融着させる方法である。理想的には、接合部で繊維が連続していることが好ましいので、融着に際しては、接合部をオーバーラップさせることが好ましいが、ピッチとの関係で不可能なことも多いので、融着部に短繊維や無機粒子などのフィラーを混入させることで融着部の強度を向上させることができる。
【００６２】
本発明でいう樹脂としては、公知のあらゆる樹脂を使用することができる。フェノール樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂、あるいは、ポリエチレン、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポチブチレンテレフタレート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート等の樹脂などの熱可塑性樹脂、及びこれら樹脂をアロイ化した変性樹脂も使用することができる。ポリ塩化ビニルは低温性能に優れて好ましい。エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂およびこれら樹脂の変性樹脂は、引き抜き成形性に適し、かつ、耐薬品性、耐候性などに優れているので、かかる性能が要求される用と分野の素材として好ましく使用される。また、フェノール樹脂、ベンゾオキサジン樹脂も難燃性に優れ、燃焼時の発生ガスも少なく土木、建築用素材として好ましく使用される。また、ナイロンなどの熱可塑性樹脂も熱変形させたい場合の素材として好ましく使用される。
【００６３】
次に、本発明の線条体を製造するには、プルトルージョン法、プルワインド法、フィラメントワインド法、ハンドレアップ法、レジントランスモールディング法、ＳＣＲＩＮＰ法等、公知のあらゆる技術を用いることができる。中でも、ブルトルージョン法は、螺旋状の金型を使用することで、連続的に補強繊維ヤーンまたはストランドに樹脂を短時間で含浸、硬化させることができて、効率的に線条体を製造できる。また、断面の形状も金型の精度をあげることで、正確に調整でき、複合線条体の形態安定性を極めて良好に確保することができる。１例として、一方向に引き揃えた長繊維か、または短繊維の補強繊維束に熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を含浸し螺旋状の溝加工を施した金型に入れて固化し螺旋状の線条体を得る。金型に切られた螺旋状の溝は線条体を組み合わせた時の複合線条体中空部の外周に沿って螺旋ピッチで巻き付けた軌跡を基に線条体に隣接する２辺を有するほぼ台形状を組み合わせた時の状態と同一なる位置に溝を加工する。この金型で成形した螺旋状の線条体をえる。螺旋は複数本の線条体を接着せず組み合わせた時の撚りの役目を果たし、組み上げた後、線条体のほぼ台形形状の断面との相乗効果で形態を保持し、しかも中心部に中空を形成する。複合線条体の撚りは巻き上げる時、曲部の内外周差が発生する特に内周部長さは中空部に逃げるとともに線条体の撚りに沿って外周部へ滑り逃げて小径で巻き上げることができる。かくして出来上がった線条体を複数本組み合わせることで、柔軟で、形態が安定した中空状の複合線条体ができる。
【００６４】
次に、本発明の複合線条体の製造方法を図面により、さらに具体的に説明する。図５、図６は、本発明の樹脂製線条体の製造法であり、工程１で、樹脂９を押出機２４の金型２５から押出し、一様な断面を有する棒状樹脂２６を得る（図５）。その後、工程２で、この棒状樹脂を赤外線などの加熱手段による加熱工程２７により、螺旋状のねじりを賦型して（図６）、樹脂製線条体を製造するものである。かかる方法の他に、たとえば押出成形において、金型を螺旋状にして、直接螺旋状の樹脂製線条体を製造することもできる。
【００６５】
次に、図７は、本発明の繊維強化樹脂製線条体の製造法であり、補強繊維束１７をクリール１９から引き出し、樹脂含浸バス２０、予備金型２１を通過させた後、螺旋状の金型にて樹脂を硬化させて螺旋形状を賦型する。引き出しの駆動力は、引き抜き機２３から、導きロープ２２を介して得る。かかる製造方法において、予備金型は、必ずしも必要ではないし、金型の数を複数にしたり、賦型後に線条体同士を組み合わせる工程を入れたり、複合線条体を同時に成形するなどの手段を採用することなどの手段を適宜採用することができる。
【００６６】
かくして得られる本発明の複合線条体は、ロープ、ワイヤー、ケーブル、補強筋という名称で総称される樹脂製の複合線条体であるが、その利用分野は一般産業資材全般といった広範に亘る。使用の形態は、複合線条体のみでも、金属製の撚り線の芯線とするなどして他素材と組み合わせでも使用することができる。
【００６７】
具体的には、橋梁、トンネル等の土木資材、道路橋や歩道橋などの道路資材、架線等の鉄道資材、治水・水処理設備資材、港湾・海洋資材、架設機材などの土木、建築資材をはじめ、帆船、船舶、自動車、航空・宇宙、防衛などの構造資材、さらには、電力、電気通信機器、スポーツ用品など産業資材全般に渡る。
【００６８】
このうち、橋梁には斜張橋や吊り橋のケーブル、ケーブルを固定するためのステーケーブル、ケーブルを固定する地盤やコンクリートの補強筋など、道路橋や歩道橋の床板や床面を補強する補強筋、橋の防護柵、防雪柵などである。道路資材としては各種標識や信号柱、照明具固定用のケーブルやワイヤー、防護ネット、防雪ネット等として利用できる。
【００６９】
鉄道資材としては、トロリ線、ちょう架線、補助ちょう架線、トロリ線、ハンガ、ドロッパ、曲線引金線、架空地線、き電線、保護線を始めとするケーブル、ワイヤー類、電柱や信号柱の固定ケーブル等がある。
【００７０】
港湾・海洋資材としては、船舶の係留用ワーアー、帆船用のワイアーケーブル、貨物の積み卸し用のケーブル類、ウインチ用ケーブル、海中観測機器のブイ等の係留ワイアーなどである。
【００７１】
電力・電気通信用途では、送電線そのものはもとより、送電線の支持ケーブルあるいはシースとして、あるいは、アーマーロッド、ダンパー、スペーサーなどに使用することができる。また、送電ケーブルや光ファイバー等の通信ケーブルを被覆・支持する中空管状体としても、あるいはこれらを敷設する際のメッセンジャーワーヤ、あるいは導線としても使用できる。
【００７２】
このうち、好ましい用途の一つとして、法面その他の斜面の土留め等を目的として地盤に設置する永久地盤アンカー、トンネルや坑道を掘削する際に地盤補強として使用するロックボルトおよびケーブルボルトが挙げられる。
【００７３】
かかる用途においては、本発明の特徴である複合線条体の組立・分解が可能、複合線条体の長さが半無限的に可能、複合線条体の柔軟性という特性が特に重宝され、従来にない技術上、作業性上、経済性上の効果をもたらす。
【００７４】
【実施例】
実施例１
補強繊維を炭素繊維とし東レ（株）”トレカ”Ｔ７００Ｓ（弾性率２３．５ｔｏｎｆ／ｍｍ²、強度４９０ｋｇｆ／ｍｍ²）のストランドを引き抜き成形により樹脂（エポキシ樹脂）を含浸、硬化（硬化温度１２０℃、補強線の繊維退席含有率＝５０％）して、長さ２０ｍの螺旋状の線条体を９本得た。線条体の螺旋のピッチは４００ｍｍ、螺旋の径は２０ｍｍとした。また、線条体の断面形状は丸みを帯びた図９の台形で、複合線条体に組み合わせた時に隣接する線条体とは長さ５ｍｍで接し、この２辺のなす角度は４０度である。
【００７５】
かかる線条体９本を組み合わせて長さ２０ｍ、中空部の直径が１０ｍｍ、外周１８ｍｍの複合線条体を作成した。本複合線条体は４ｍ径のドラムに巻き上げることができた。また、かかる複合線条体は巻き上げの前後で形態は十分安定していた。また、一度分解し、再度組み立てて巻き上げ径を再測定したところ、やはり４．２であり、再測定の前後でも複合線条体の形態は非常に安定していた。
【００７６】
実施例２
実施例１と同一の金型を使用し、補強繊維をガラス繊維ロービング（日東紡績社製ＲＳ２４０ＰＥ−９８５）とした他は実施例１と同様にして、ガラス繊維強化樹脂製複合線条体を得た。かかる複合線条体は３ｍ径のドラムに巻き上げることができた。
【００７７】
比較例１
実施例１の複合線条体の外表面からエポキシ樹脂を塗布して、硬化させた後、巻き上げ半径を測定したところ、１０ｍドラムでも巻き上げることはできなかった。
【００８０】
実施例３
実施例１と同一の複合線条体において、９本の線条体の中の１本を螺旋軸に対し垂直に切断し、その箇所を室温硬化型の２液硬化型エポキシ系接着剤で接合して、接合部を有する長さ１０ｍの複合線条体を得、これの両端を把持して引張試験した。
【００８１】
その結果、引張強度は、線条体を接合していない場合（接合部を有しない複合線条体）の７０％であった。
【００８２】
実施例４
実施例３の複合線条体において、接合部を有する箇所を、直径１ｍｍのスチールワイアで５回（幅５ｍｍ）巻き締めた（縛った）固定部を設けて、実施例３と同様に引張試験した。この際、スチールワイアで締め付けた箇所の径の変化は０．１％であった。
【００８３】
その結果、引張強度は、線条体を接合していない場合の９０％であった。
【００８４】
実施例５
実施例３の複合線条体の接合部を有する箇所を中心として、複合線条体の長手方向に亘り、ゴム変性したエポキシ系接着剤を流し込んで、線条体を固着させた固定部を設けて、実施例３と同様に引張試験した。固定部の長さは複合線条体の径の３倍であった。
【００８５】
その結果、引張強度は、線条体を接合していない場合の９０％であった。
【００８６】
実施例６
実施例１と同一の複合線条体において、９本の線条体のうちの２本を切断し、その２箇所の間隔をピッチの２倍（８００ｍｍ）離してアクリル系接着剤で接合した、長さ１５ｍの複合線条体を得、これを両端把持して引張試験した。
【００８７】
その結果、引張強度は、線条体を接合していない場合の７０％であった。
【００８８】
【発明の効果】
本発明によれば、中空でありながら機械的特性に優れ、しかも、線条体が接着していないため複合線条体の分解、組立が容易にできるとともに柔軟性があり、巻き上げ径を小さくすることができる、従来にない、極めて優良な産業資材、しいては、産業界の発展に寄与する優れた複合線条体を安価に提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の複合線条体の（立体）概略図である。
【図２】本発明の螺旋状線条体の概略図である。
【図３】本発明の線条体の断面の図である。
【図４】本発明の線条体の断面の図である。
【図５】本発明の線条体を製造する一例である押出成形法の工程１を説明する概略図である。
【図６】図５の押出成形法の工程２を説明する概略図である。
【図７】本発明の線条体を製造する一例であるプルトルージョン法を説明する概略図である。
【符号の説明】
１：複合線条体
２：線条体
３：中空部
４：線条体の断面（形状）
５：線条体の螺旋の径
６：線条体の螺旋のピッチ
７：線条体の螺旋軸
８：補強繊維
９：樹脂
１０：複合線条体の外径（ｄ１）
１１：複合線条体の内径（ｄ２）
１２：線条体の外径（ｄ３）
１３：線条体の内径（ｄ４）
１４：複合線条体の（断面）中心
１５：線条体の２辺のなす角度
１６：金型
１７：補強繊維束
１８：引き抜き方向
１９：補強繊維クリール
２０：樹脂含浸バス
２１：予備金型
２２：導きロープ
２３：引き抜き機
２４：押出機
２５：金型
２６：棒状樹脂
２７：加熱工程[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a composite striated body made of fiber reinforced resin (hereinafter abbreviated as FRP) generically named ropes, wires, cables, reinforcing bars, that is, civil engineering materials such as bridges and tunnels, road bridges and pedestrian bridges, etc. Road materials, railway materials such as overhead lines, flood control and water treatment equipment materials, civil engineering and construction materials such as harbor and marine materials, construction equipment, construction materials such as sailing ships, ships, automobiles, aviation / space, defense, and more In addition, the present invention relates to a composite wire body that is suitably used in the field of general industrial materials such as electric power, telecommunications equipment, and sports equipment.
[0002]
[Prior art]
Composite cables such as steel cables and wire ropes made by twisting together fine wires called strands, wire ropes, lightweight and non-rusting resin or fiber reinforced plastic (FRP) cables, and wire ropes Strips have been developed. In particular, hollow cables or wire ropes can be used as general tubular industrial materials, such as being able to transport fluids and powders through the hollow part or pass communication lines such as power transmission lines and optical cables. It becomes. For cable bolts used as ground reinforcement when excavating tunnels, cement milk is injected into the holes for insertion of cable bolts into the ground, and then FRP cable bolts are inserted to solidify with cement milk. However, when the cable bolt is a hollow type that is said to be a Kiruna type, cement milk can be injected from the hollow part after insertion of the cable bolt, and the cable, cement milk, and ground can be integrated more securely. This indicates that hollow composite filaments have higher utility value than solid composite filaments as industrial materials, and hollow composite filaments are being studied very enthusiastically. .
[0003]
For example, Japanese Patent Publication No. 57-25679 discloses a structure in which a plurality of strands are twisted or braided and fixed together as a rope-like product made of fiber reinforced resin that is lightweight and excellent in corrosion resistance. Since each strand is bound, it has poor flexibility, and even though it is a rope-like material, it cannot be rolled up to a practical winding radius and can only be used as a rod-like body. Moreover, in the braided structure, the strand is bent and the cross-sectional area (cross-sectional shape) is not uniform in the longitudinal direction, so that the mechanical characteristics are not sufficiently expressed, and the structure that makes full use of the characteristics of FRP is I can't say that.
[0004]
Japanese Patent Laid-Open No. 2-115499 discloses a hollow linear body (lock bolt) made of fine wires. However, since the fine wires are bound to each other with a binding material, The body has poor flexibility, which is extremely important for practical use, making it impossible to wind up, and taking the time-consuming procedure of carrying it to the site as a rod-shaped object cut to a predetermined length. If it is cut to a predetermined length, it can not be called a rope-like object, but it can be cut to an arbitrary length at the site by using the semi-infinite length possessed by the rope-like object, and the filament can be used without waste However, practical long rock bolts have not been obtained. Furthermore, since the linear body of the publication has a braided structure, as in the case of the previous publication, the fine lines are entangled with each other, and the cross section of the fine lines is not uniform in the longitudinal direction. It cannot be said that mechanical properties such as strong strength and rigidity are sufficiently expressed.
[0005]
In both of the above publications, the reason for binding or solidifying the respective linear bodies constituting the composite linear body is to stabilize the form as the composite linear body, and in particular, the composite linear body has a hollow structure. In some cases, the conventional common sense is that the stability of the form can be obtained only by binding the striated bodies and using a braided or braided structure. The stability of the form leads to the reliability of the structure, that is, the reliability of the mechanical properties. Regarding the workability, for example, when the size of the hollow portion changes, it is inserted into the hollow portion. This is a very important factor because the insert suffers from unexpected deformation and breaks, and the flow rate of the fluid flowing into the hollow portion is limited.
[0006]
However, when the stability of the form of the composite filament is secured by binding or adhering, as described in Japanese Patent Publication No. 6-60471, the filament (which is a constituent element of the composite filament) (or (Thin wire) The sliding of each piece is hindered, resulting in poor flexibility, which is extremely important for practical use. In addition to sacrificing handling properties, there is a disadvantage that physical properties are deteriorated.
[0007]
Japanese Examined Patent Publication No. 6-60471 has a core made of a composite material and an outer layer made of a braided body for the purpose of suppressing adverse effects caused by such binding, and the braided body has fibers on its surface. A composite linear body having a loop or a raised fiber is disclosed. According to this technology, it is possible to allow sliding between the striated bodies as a point contact state, but in a point contact such as a fiber loop or a raised fiber, an active part is easily broken. In addition, the morphological stability as a composite striatum has a drawback that it decreases with frequency of use. Further, in such a point contact state, in the case of a hollow without a core wire, it is clear from Japanese Patent Publication No. 6-60471 that the presence of the core wire is an essential constituent requirement of the invention. The form stability as a body is completely lost.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the reason why a hollow FRP wire rope having an excellent feature that it is lightweight and does not rust has been used only in limited applications is that both flexibility and form stability are compatible. From the standpoint of environmental protection, the creation of technology that achieves both of them is also eagerly desired in various industrial fields that intend to incorporate FRP hollow composite filaments. It's real.
[0009]
In view of the background of such prior art, the present invention can achieve both form stability and flexibility of the composite filament while being hollow, and further, disassemble and assemble the composite filament on site. It is intended to provide an excellent composite striatum that can be made.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention employs the following means in order to solve such problems. That is, the composite filamentous body of the present invention is a combination of a plurality of spiral filamentous bodies.Having a hollow formedA hollow composite filament,The filament is made of a fiber reinforced resin containing reinforcing fibers,The cross-sectional shape of the linear body is substantially uniform in the longitudinal direction, and the adjacent linear body is in contact with the surface.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
It demonstrates by the example of embodiment shown in FIGS. 1-4 which shows an example of the composite filament | striate body of this invention. FIG. 1 is a schematic view showing an example of an embodiment of a hollow composite filamentary body according to the present invention. The composite filament 1 is composed of a plurality of spiral filaments 2 that are not bound to each other and a hollow portion 3 that is formed by these filaments. The shape of the cross section 4 of each linear body 2 is defined by each cross section when the composite linear body is cut perpendicularly to the longitudinal direction, and has a shape that is in contact with the adjacent linear body on the surface. Further, the spiral shape of the filament is determined by the pitch 5 and the diameter 6 of the spiral shown in FIG. The spiral axis 7 is defined as a line obtained by connecting the geometric centroids of the cross-sections of the striatum in the longitudinal direction.
[0012]
  The striatum constituting the composite striatumIs a supplementFiber reinforced resin consisting of strong fiber 8 and resin 9Made (Fig. 3).
[0013]
First, the linear body 2 of the present invention is completely different from the conventional wire cable in that the linear bodies are independent and not bound to each other, and can be assembled and disassembled. That is, it is not necessary for the material to be brought into the site in the form of a composite striate body, but may be in the form of a striate body that is lighter and more flexible than the composite striate body. That is, it is very characteristic in that a large composite filament that cannot be put into practical use because of its high weight and bulkiness can be realized. In particular, when it is necessary to carry in a composite strip through a narrow place, such as a cable bolt used for tunnel mining, various composite strips can be used more than ever.
[0014]
In addition, since it can be disassembled and assembled, if a part of the composite filament is damaged due to, for example, the impact of a foreign object, only the damaged filament may be replaced. The entire composite striatum will not be unusable, resulting in a very economic effect.
[0015]
Also, as will be described later, when the lengths of the composite filaments are insufficient and the composite filaments having the same shape are connected to each other, the sections of the composite linear filaments are connected to each other as in the past. Rather, by connecting the filaments one by one with a certain distance or more, the joint surface of the composite filaments can be dispersed in the longitudinal direction, and a joint strength higher than conventional can be obtained. There is also an effect. Furthermore, the composite filament can be easily assembled in an annular shape by shifting the connecting position of the filament in the longitudinal direction.
[0016]
Next, since the composite filaments of the present invention are not bound to each other, the winding diameter (D) is extremely small as compared with the conventional composite filaments having the same diameter. It has the feature that truck transportation is possible in a packing form wound up in a shape, and it is easy to carry in to the site.
[0017]
The winding diameter is the minimum diameter that can be wound around the drum without damaging the composite filament. Practically, it is preferable that the ratio (D / d1) of the outer diameter (d1) and the winding diameter (D) of the composite filament is in the range of 20 <D / d1 <400. If it is smaller than this range, the composite filament itself is too flexible. For example, when it is used for a messenger wire, the composite filament may be dull and lose its waist. If it is larger than this range, the composite filament is rod-shaped and handling may be insufficient.
[0018]
In the conventional composite filaments, in order to reduce the winding diameter, it is necessary to reduce the diameter of the composite filaments. In such cases, the diameter of the composite filaments is reduced. As a result, there is a problem in that the load bearing performance of the composite filament is reduced. In addition, it is conceivable to cover the decrease in load bearing performance with the number of the bolts. However, in the case of a lock bolt or the like, it is necessary to take a sufficient interval between the lock bolts, and the number of driven bolts is limited.
[0019]
Usually, the winding diameter (D) of the composite filament is determined by the outer diameter (d1) of the composite filament, the tensile or compressive strength (σ) of the filament, and the elastic modulus (E) of the filament, The value is approximately equation (1).
[0020]
D = (Ed1 / 2σ) (1)
For example, when E of the composite filament is 100 GPa, d1 is 30 mm, and σ is 1 GPa, D is 1.5 m.
[0021]
In the composite striated body of the present invention, since each striate body is not bound, the striated body can move to the extent that the striate body is present. Is also given by equation (2), which is replaced by the outer (tangent circle) diameter d3 of the smaller striatum.
[0022]
D = (Ed3 / 2σ) (2)
Since the outer diameter d1 of the composite wire body is larger than the circumscribed circle diameter d3 of the wire body, the composite wire body of the present invention has a winding diameter smaller than that of the conventional composite wire body. The value has the same flexibility as winding up one filament. As apparent from the equation (2), in order to reduce the winding radius of the composite filament of the present invention, d3 of the filament may be reduced. However, since the number n of necessary striates may increase too much if it is made small, in consideration of the amount of work for assembling or disassembling the composite striates in the field, in reality, n = 5 It is desirable to be within the range of ~ 36. Further, n is more preferably a divisor of 360.
[0023]
In the civil engineering / architecture field, it is preferable in the range of 1 to 15 m from the viewpoint of workability. Moreover, in a railway material, it is preferable that it exists in the range of 0.3m-5m.
[0024]
Next, since the composite linear body of this invention has a hollow part, it is lightweight and can use this hollow part for various purposes as mentioned above.
[0025]
The size of the hollow portion is not particularly limited. For example, when a fluid such as a gas is conveyed, the flow rate may be increased. If it is desired to improve the strength without increasing the outer diameter of the composite wire body, it is preferable to decrease it. Even when it is desired to flow a high-viscosity fluid at a relatively high speed, it is preferable that the size of the hollow portion is large.
[0026]
From the viewpoint of ensuring the flexibility of the above-mentioned composite filament, the relationship between the diameter d2 of the hollow portion (equal to the inner diameter of the composite filament) and the outer diameter d1 is 0.1 <d2 / d1 <. It is preferable to be within the range of 0.6. If it is larger than this range, the strength may not be sufficient, and if it is smaller than this range, flexibility (such as a winding diameter) may not be sufficient.
[0027]
However, with regard to flexibility, when it becomes unnecessary after assembling the striated body into a composite striated body (for example, when it is used for a long time such as a cable or an overhead wire), the above relationship is 0.01 <d2 / It may be in the range of d1 <0.6. By making d2 / d1 small, the effective sectional area of the composite filament can be increased and the strength can be increased.
[0028]
In addition, the shape of the hollow portion is preferably a circle, ellipse, or polygon when the communication cable or the like is passed therethrough, since it has less frictional resistance with the wall surface, and in the case of an outwardly convex petal shape, it is hollow. It is preferable that the size of the portion can be increased. In the case of a convex star shape, the adhesive strength when cement or the like is poured is increased (the adhesive area is large). Next, in order to keep the shape as a composite wire body stably, the wire body of the present invention has a spiral shape, the cross-sectional shape is uniform in the longitudinal direction, and the adjacent wire body is Touching on the surface.
[0029]
The cross-sectional shape needs to be uniform, as described in the prior art section, the fact that the cross-sectional shape changes means that the striate body has a non-uniform structure in the longitudinal direction. This is because the mechanical properties such as the strength and elastic modulus of the striatum are reduced. In addition, because of the cross-sectional shape to be described later, the friction and pressing force acting between adjacent linear bodies become non-uniform in the longitudinal direction, which affects the shape stability of the composite linear body.
[0030]
  FIG. 4 shows some examples of preferable cross-sectional shapes of the striatum. When the cross-section of the striate body is a circle, the striate bodies contact each other with a line in the longitudinal direction, and the striate body easily moves and the shape as the composite striatum body is not stable. By making contact with the surface, it is possible to ensure the form stability due to the frictional force between the striated bodies, and when the composite striated body is pulled, the surface can receive the force with which the striated bodies are tightened together. , Destroy multiple striatum almost simultaneouslyCanAnd the strength of the reinforcing fiber can be sufficiently exerted.
[0031]
When the composite striatum is viewed from a cross section, the boundary between adjacent striates is represented by a straight line or a curve. In order to further stabilize the shape of the composite striatum, the perimeter of the cross section of the striatum ( The ratio (L / S) to the contact length (L) in the same direction with the adjacent striatum in the length of S) is in the range of 0.3 <L / S <0.7. preferable. If it is smaller than this range, the contact area becomes small (becomes a state close to a circular cross section), and unexpected decomposition may occur when this composite filament is used in a severe environment. On the other hand, if it is larger than this range, the form is too stable and decomposition may not be easy.
[0032]
Further, when a tensile force is applied to the composite linear body of the present invention, the linear bodies are pressed against each other. Therefore, it is preferable that the contacting portion (the portion corresponding to the contact length) is a straight line. For example, the trapezoidal cross section of FIG. 3 corresponds to this. Further, it is preferable that the two straight lines pass through a straight line passing through the center 14 of the composite striatum or a parabola because the form of the composite striatum is most stable. If there are no two straight lines on the straight line or parabola passing through the center of the composite linear body, when the composite linear body is pulled, the direction in which the force applied to the two straight lines (sides) is other than the radial direction of the composite linear body This is because it has components, so that the cross-sectional shape of the composite filament may be deformed, and it may not be possible to ensure a balance of form retention.
[0033]
In the striatum of the present invention, when the two adjacent sides of the striatum are straight lines, the angle formed by both sides (15 in FIG. 3) is preferably in the range of 10 to 75 degrees, more preferably 30 to 30 °. 50 degrees is preferable. If it is less than 10 degrees, the number of components of the composite striate exceeds 36, and the striate easily moves and the shape cannot be maintained. Moreover, since it will be less than 5 when exceeding 75 degree | times, a linear body becomes high rigidity and winding will become difficult. Therefore, the number of components is preferably in the range of 5 to 36. Furthermore, the range of 6-12 is preferable. In addition, when receiving the bending mode, it is more preferable that n is an even number since the balance is secured if the symmetry of the cross section can be secured.
[0034]
In addition, the coefficient of friction between the striates is preferably as large as possible in terms of form stability, but considering the decomposition, the range of 0.1 to 0.4 is preferable.
[0035]
The line connecting the two sides of the adjacent striatum may be a straight line or a curved line. If it is an outwardly convex curve, the appearance of the composite striate will be rounded, which is preferable because it is less likely to cause a disaster such as an operator rubbing hands during handling, or embedded in cement. It is preferable because the contact area with the cement sometimes increases and the adhesive strength increases.
[0036]
Of course, in order to positively improve the adhesive strength with cement or the like, a protrusion, a dent, or a groove may be provided on the surface of the filament. The protrusions, dents, and grooves do not necessarily have to be uniform in the longitudinal direction, and may be scattered in places.
[0037]
The outer peripheral surface of the reinforcing bars used for the building is preferably a rectangular shape that exhibits adhesion to concrete, or an uneven shape such as a sawtooth shape. As a method for expressing the adhesion to concrete, post-processing of roughening the surface of the striated body with a sand blaster or the like or adhering a granular material or a linear material is also preferable.
[0038]
In addition, when a groove | channel is provided in the contact surface with an adjacent filament, a hollow part will exist other than the center part of a composite filament, and the utility value as an industrial material increases. For example, an optical cable can be inserted into the hollow in the center and a conducting wire can be inserted into the groove. By separating the two, it is possible to prevent the influence of interaction such as noise between the optical cable and the conducting wire. Etc. Alternatively, the resin is poured into the center, the curing agent is poured into the groove, and the composite filament is tensed, loosened, or vibrated, so that the resin and the curing agent are mixed. For example, there are usage methods such as hardening the composite striatum.
[0039]
Moreover, in order to reduce stress concentration at the corner portion with the adjacent striatum, the corner portion is preferably rounded. A rounding radius of 1 mm or more is sufficient.
[0040]
In addition, when the composite striated body is bent, the striated body is also in a bent state, and in this case, the cross-section is (1), (2), (4), (5), FIG. It is preferable that the number of symmetry axes such as (6), (8), (9), (10), (11), (12) is one or less. This is because when the number of symmetry axes is two or more, the filaments easily rotate with respect to the symmetry axis, and the cross-sectional shape of the composite filaments may change when subjected to bending.
[0041]
  Next, the filamentous body of the present invention has a spiral shape. The spirals formed in the longitudinal direction play a role of twisting to maintain the shape when combined into a composite filament. That is, when this twist and the above-mentioned adjacent filaments contact each other on the surfaceSayDespite not being bound by the restraining force, the striate body can be retained as a composite striatum.
[0042]
The spiral shape of the striatum is the ordinary spiral shown in FIG. 2, and the shape is determined by the pitch (c) and the diameter (a) of the spiral. The central axis of the striatum that can connect the centroids of the cross-sections of the striatum in the longitudinal direction is defined by the following equation on the x, y, z, and axes in FIG. That is, the shape of the spiral is t as a parameter.
x = acost
y = asint
z = (c / 2π) t
It is represented by
[0043]
Since the shape stability of the composite filament is brought about by twisting of the spiral, the pitch c has an appropriate range in relation to a that is substantially proportional to the size (weight) of the filament. Qualitatively, when the pitch is long, the shape stability tends to decrease, and when the pitch is short, the shape stability tends to improve.
[0044]
In the present invention, the ratio c / a between the pitch c and the diameter a is preferably in the range of 0.2 to 500, as a condition that can sufficiently ensure the form stability of the striatum. Furthermore, considering the workability of assembly / disassembly on site, c / a is more preferably in the range of 1 to 100.
[0045]
When used as a reinforcement line for concrete in civil engineering and construction applications, a is preferably in the range of 10 to 30 mm, and c is preferably in the range of 100 to 3000 mm. By making the diameter a within this range, it is possible to increase the load carrying capacity that is particularly important in the civil engineering / architecture field, and by setting the pitch c within this range, rigidity that is important in the civil engineering / architectural field. It is because it can be made high. Moreover, by making both within this range, a composite filament with the most favorable workability and physical properties, which is most preferable in the civil engineering / architecture field, can be obtained.
[0046]
In general, when fiber reinforced resin is molded, the bundle of bundles is impregnated with resin and molded into various shapes. Molded products with curved surfaces such as circles and cylinders are fibers with curved surfaces. When the bundle is attached and wound, the fibers in the inner periphery are bent due to the difference between the inner and outer periphery, and the mechanical properties of the inherent fibers are not sufficiently exhibited. It is necessary to make the curved surface as large as possible in the same manner by spiraling the filaments of the present invention. For this reason, when the helical pitch is 100 mm or less, the curved surface of the filament is too small to ensure mechanical properties. Further, when the thickness is 3000 mm or more, the twisting effect is reduced, and the shape cannot be maintained when wound up.
[0047]
As mentioned above, there are many descriptions about the case where the cross-section of the striate body is unified with one type, which is advantageous from the viewpoint of economy, but of course, for the purpose of developing the adhesion to concrete, it has different shapes. Even if one composite striatum is formed of a striate having a cross section, it does not matter.
[0048]
  Next, the striatum of the present invention is, ComplementFiber reinforced resin consisting of strong fiber and resinManufactured (hereinafter abbreviated as FRP, sometimes simply referred to as "resin")The resin is solidified. “Solidification” means a state of a resin cured by a curing reaction in the case of a thermosetting resin, and means a state of a resin that is solidified by cooling in the case of a thermoplastic resin. Further, it is preferable from the viewpoint of mechanical properties and molding that the reinforcing fibers are arranged substantially in the direction of the spiral axis.
[0049]
As reinforcing fibers, carbon fibers, glass fibers, alumina fibers, silicon nitride fibers and other inorganic fibers and aramid fibers, polyamide synthetic fibers such as nylon, polyolefin fibers, polyester fibers, and organic fibers such as polyphenylsulfone fibers are known. Of fiber can be used.
[0050]
Carbon fiber is characterized by high strength and elastic modulus and excellent corrosion resistance. Either PAN (polyacrylonitrile) or pitch may be used, but PAN-based carbon fibers are particularly preferable because they have excellent radial characteristics in addition to the above elastic modulus and elongation. When it is desired to give the composite striated body a carbon fiber having an elastic modulus of 200 to 600 GPa, and when it is desired to have flexibility, a fiber having a strength within the range of 3 to 10 GPa may be selected. Since carbon fiber has a high elastic modulus among reinforcing fibers, it can be used when it is desired to improve the shape stability of the composite filament. For example, in a composite filament made of glass fiber, if it is necessary to take a large pitch and the form stability is insufficient, carbon fiber is combined with glass fiber to increase the rigidity of the filament and form stability. Can be improved.
[0051]
Glass fiber has a good compression / tensile strength balance. Glass fiber is silicon dioxide (SiO2).₂), And the fiber diameter is preferably about 5 to 20 μm.
It is preferable to use the above-mentioned reinforcing fibers singly or in combination of two or more because the properties of the reinforcing fibers are sufficiently drawn out and economical.
[0052]
The form of the fiber may be any of known forms such as a strand form, a roving form, a spun yarn form, a woven fabric, and a covering thread form. However, when it is desired to improve strength and rigidity, it may be a strand or a roving form. preferable. In addition, it is preferable in terms of the process to apply a twist of about 2 times / m to 10 times / m. In the relation of the winding diameter described above, the glass fiber has a smaller elastic modulus than the carbon fiber (about 7 tonf / mm).²Therefore, it can also be used when it is desired to reduce the winding diameter. For example, the periphery of the carbon fiber is covered with a glass fiber mesh or cloth.
[0053]
Among organic fibers, aramid fibers have high strength and elastic modulus and are suitable for structural use. At the same time it is resistant to acid, the strength is very high, 2.5 GPa to 3.8 GPa. Kevlar fiber is widely used as an aramid fiber, and its specific gravity is lower than that of carbon fiber or glass fiber. Therefore, it can also be used for reducing the weight of a composite filament. For example, in a composite filament made of carbon fiber, some of the filaments can be made of Kevlar fiber to further reduce the weight. Moreover, since the organic fiber is non-conductive like the glass fiber, the surface of the striate and the composite striate may be made non-conductive by covering the carbon fiber with the organic fiber. it can.
[0054]
When the composite striated body is subjected to tension, the striated body of the present invention exhibits a behavior of pressing against each other. Therefore, the striated body may be compressed and broken. It is preferable to reinforce the fiber in a direction other than the direction, for example, perpendicular to the spiral axis or in a direction of 45 degrees with respect to the spiral axis to prevent the linear body from deforming in the radial direction. For example, in the case of the covering yarn described above, the covering direction of the covering yarn is 45 degrees with respect to the fiber direction of the core reinforcing fiber, or 90 degrees, so that the filament is deformed in the radial direction and is compressed and broken. Can be prevented.
[0055]
Further, as another method for suppressing the compression fracture, the filamentous material can be wound around the outer periphery of the linear body with a certain interval. Of course, even if the filament is covered with a cylindrical object instead of a filamentous substance, it is effective in suppressing compression fracture. In addition, when the filamentous material is wound at regular intervals, the cross-sectional shape of the filament is not strictly uniform in the longitudinal direction, but in the present invention, the shape stability of the composite filament is impaired. This includes the case where the uniformity of the cross-sectional shape to a certain extent is ensured. In the same sense, the cross-sectional shape is not strictly uniform in the longitudinal direction due to the reinforcing material, etc., at the location where the striated bodies are joined, but the joined portion is only a part of the overall length and joined. In the present invention, a local change in the sectional shape of the portion is also allowed.
[0056]
Any known joining method such as adhesive joining, fusion joining, and mechanical joining can be used for joining the filaments, but in the sense that strong joining can be obtained without significantly changing the cross-sectional shape. Is preferred. At this time, butt joint, scarf joint, taper lap joint, single lap joint, double lap joint, double back lap joint, bevel lap joint, double bevel lap joint, insert lap joint, bevel insert lap joint, etc. Are effective, and adhesives with high reliability, epoxy, acrylic, phenol, and cyanoacrylate are particularly preferably used. Of these, epoxy resins having high durability are more preferably used.
Moreover, in order to prevent the strips having joints from coming off and to ensure the strength of the composite strips, the entire composite strips having the joints of the strips are made of metal or resin. It is also preferable to suppress a change in the radial direction of the composite filament by covering with a band or ring-shaped object with a ring, foil, band, tape, band, spring or the like (hereinafter referred to as a fixing portion). The fixing portion also serves to protect the joint and serves as a mark indicating where the joint is located. In this case, it is preferable that the strength of the fixing portion (caulking) is a strength that deforms the composite filament in the radial direction by about 0.01% to 0.5%. If the caulking strength is less than the above range, there is a possibility that metal fittings and jigs such as the band and ring of the fixed part will move during use. Because there is a possibility to do. The length of the fixing portion in the longitudinal direction is preferably in the range of 0.5 to 500 times the diameter of the composite filament. This is because if the length of the fixed portion is less than or equal to this range, the effect of fixing may be diminished, and if the length is greater than or equal to this range, the weight of the fixed portion increases.
[0057]
In addition, since the intensity | strength as a composite linear body may fall when the junction part of a linear body exists at a short space | interval too much, it is preferable to disperse | distribute the joint part of each linear body as uniformly as possible. Quantitatively, it is preferable that the space | interval of the junction part of a filament is 10 times or more of the diameter of a composite filament. Moreover, when the same linear body has two or more junction parts, it is preferable that the space | interval of these junction parts is 4 times or more of a pitch.
[0058]
In addition, when using the above-described band-shaped object, it is effective to match the positions of the bonding part and the band-shaped object. In such a case, the interval between the bonding parts may be less than half of the above. .
[0059]
Furthermore, as a method for making the adhesive bonding more complete, a method of solidifying the composite linear body with a resin at a portion having a joint portion is also effective. However, since pouring the resin over the entire composite linear body may impair the flexibility of the composite linear body, a method withholding is preferable in applications where assembly and disassembly are frequently performed. On the contrary, in the use which is not disassembled once assembled and used semipermanently, it is preferable to harden the composite filament with resin to improve the strength or to improve the weather resistance.
[0060]
Moreover, the joint strength can also be increased by using a fitting joint in combination with the adhesive joint. The fitting joint is a structure in which claws and notches are provided on the filaments and they are mechanically engaged.
[0061]
In the case of fusion bonding, when the resin of the striatum is a thermoplastic resin, the striates are bonded together and melted to join, heated, or a third thermoplastic resin is added. This is a method of fusing. Ideally, it is preferable that the fibers are continuous at the joint. Therefore, it is preferable to overlap the joint at the time of fusion, but it is often impossible due to the relationship with the pitch. The strength of the fused part can be improved by mixing fillers such as short fibers and inorganic particles into the part.
[0062]
Any known resin can be used as the resin in the present invention. Thermosetting resin such as phenol resin, benzoxazine resin, epoxy resin, vinyl ester resin, unsaturated polyester resin, or resin such as polyethylene, polypropylene resin, polyamide resin, ABS resin, polybutylene terephthalate resin, polyacetal resin, polycarbonate Thermoplastic resins such as these, and modified resins obtained by alloying these resins can also be used. Polyvinyl chloride is preferred because of its excellent low-temperature performance. Epoxy resins, polyester resins, vinyl ester resins, and modified resins of these resins are suitable for pultrusion and are excellent in chemical resistance, weather resistance, etc. Preferably used. Phenol resins and benzoxazine resins are also excellent in flame retardancy and generate less gas during combustion, and are preferably used as civil engineering and building materials. A thermoplastic resin such as nylon is also preferably used as a material when it is desired to be thermally deformed.
[0063]
Next, in order to produce the striate body of the present invention, any known technique such as a pultrusion method, a pull wind method, a filament wind method, a hand-up method, a resin transmolding method, a SCRINP method, and the like can be used. Among these, the bultrusion method can continuously impregnate and harden the resin in the reinforcing fiber yarns or strands in a short time by using a spiral mold, and can efficiently produce a filament. . Further, the shape of the cross section can be adjusted accurately by increasing the accuracy of the mold, and the shape stability of the composite filament can be ensured extremely well. As an example, a long fiber aligned in one direction, or a reinforcing fiber bundle of short fibers impregnated with a thermosetting resin or a thermoplastic resin and placed in a mold having a spiral groove, solidified and spiraled Get the striatum. The spiral groove cut in the mold has two sides adjacent to the striatum based on a trajectory wound at a helical pitch along the outer periphery of the hollow portion of the composite striatum when the striates are combined. A groove is processed at the same position as the state when the trapezoidal shapes are combined. A spiral filament formed with this mold is obtained. The spiral plays the role of twisting when a plurality of filaments are combined without bonding, and after assembling, the shape is maintained by a synergistic effect with the substantially trapezoidal cross section of the filament, and the center is hollow Form. When twisting the composite filament, the inner and outer circumference difference of the curved portion occurs. Especially, the inner circumference length escapes to the hollow portion and can slide to the outer circumference along the strand twist and roll up with a small diameter. . By combining a plurality of thus obtained striated bodies, a hollow composite striated body that is flexible and stable in shape can be obtained.
[0064]
Next, the manufacturing method of the composite filament of this invention is demonstrated more concretely with drawing. FIG. 5 and FIG. 6 show a method for producing a resin wire body of the present invention. In step 1, the resin 9 is extruded from a mold 25 of an extruder 24 to obtain a rod-shaped resin 26 having a uniform cross section ( FIG. 5). Thereafter, in step 2, the rod-like resin is subjected to a heating step 27 using heating means such as infrared rays, and a helical twist is formed (FIG. 6) to manufacture a resin wire. In addition to this method, for example, in extrusion molding, the mold can be spiraled to directly produce a spiral resin wire.
[0065]
  Next, FIG. 7 is a manufacturing method of the fiber reinforced resin filamentous body of the present invention,ReinforcementThe fiber bundle 17 is pulled out from the creel 19 and passed through the resin-impregnated bath 20 and the spare mold 21, and then the resin is cured with a spiral mold to form a spiral shape. The driving force for the drawer is obtained from the drawing machine 23 via the guide rope 22. In such a manufacturing method, the preliminary mold is not necessarily required, and means such as making the number of molds plural, adding a step of combining the filaments after molding, or simultaneously molding the composite filaments, etc. Means such as adoption can be adopted as appropriate.
[0066]
The composite wire body of the present invention thus obtained is a resin composite wire body generally named as a rope, a wire, a cable, and a reinforcing bar, and its field of application covers a wide range of general industrial materials in general. The form of use can be used in combination with other materials, such as a composite wire body alone or a core wire made of a metal strand.
[0067]
Specifically, civil engineering materials such as bridges and tunnels, road materials such as road bridges and pedestrian bridges, railway materials such as overhead lines, flood control / water treatment equipment materials, harbor and marine materials, civil engineering such as construction equipment, and building materials It covers structural materials such as sailing vessels, ships, automobiles, aviation / space, defense, and industrial materials such as electric power, telecommunications equipment, and sports equipment.
[0068]
Among them, cable stays for cable-stayed bridges and suspension bridges, stay cables for fixing cables, reinforcing bars for ground and concrete for fixing cables, reinforcing bars for reinforcing floor boards and floor surfaces of road bridges and pedestrian bridges, These include bridge fences and snow fences. As road materials, it can be used as various signs, signal poles, cables and wires for fixing lighting fixtures, protective nets, snow nets, and the like.
[0069]
Railway materials include trolley wires, overhead wires, auxiliary overhead wires, trolley wires, hangers, droppers, curved trigger wires, overhead ground wires, feeders, protective wires, cables, wires, utility poles and signal poles. There are fixed cables.
[0070]
Examples of harbor / marine materials include mooring wires for ships, wire cables for sailing vessels, cables for loading and unloading cargo, cables for winches, and mooring wires for buoys for underwater observation equipment.
[0071]
In power / telecommunications applications, it can be used not only for the transmission line itself, but also as a support cable or sheath for the transmission line, or for an armor rod, damper, spacer, or the like. Further, it can be used as a hollow tubular body for covering and supporting a communication cable such as a power transmission cable or an optical fiber, or as a messenger wire or a conductor for laying these cables.
[0072]
Among these, one of the preferred applications is permanent ground anchors installed on the ground for the purpose of retaining earth on slopes and other slopes, and lock bolts and cable bolts used as ground reinforcement when excavating tunnels and tunnels. It is done.
[0073]
In such applications, it is possible to assemble and disassemble the composite filament that is the feature of the present invention, the composite filament can be semi-infinitely long, and the flexibility of the composite filament is particularly useful. It brings about technical, workability, and economic effects that have never been seen before.
[0074]
【Example】
Example 1
Reinforcing fiber is carbon fiber, Toray Industries, Inc. “Torayca” T700S (modulus 23.5 tonf / mm², Strength 490kgf / mm²) Is impregnated with resin (epoxy resin) by pultrusion and cured (curing temperature 120 ° C., fiber withdrawal content of reinforcing wire = 50%) to obtain nine spiral filaments with a length of 20 m It was. The spiral pitch of the striatum was 400 mm, and the spiral diameter was 20 mm. Further, the cross-sectional shape of the striated body is a rounded trapezoidal shape shown in FIG. 9. When combined with a composite striated body, the adjacent striated body is 5 mm in length, and the angle formed by these two sides is 40 degrees. is there.
[0075]
A composite filament having a length of 20 m, a hollow portion having a diameter of 10 mm, and an outer periphery of 18 mm was prepared by combining the nine filaments. This composite filament was able to be wound up on a 4 m diameter drum. Moreover, the form of this composite filament was sufficiently stable before and after winding. Moreover, it was once disassembled, reassembled, and the winding diameter was measured again. As a result, it was 4.2. The form of the composite filament was very stable before and after the remeasurement.
[0076]
Example 2
A composite filament made of glass fiber reinforced resin was obtained in the same manner as in Example 1 except that the same mold as in Example 1 was used and the reinforcing fiber was glass fiber roving (RS240PE-985 manufactured by Nitto Boseki Co., Ltd.). It was. Such a composite filament was able to be wound up on a 3 m diameter drum.
[0077]
Comparative Example 1
The epoxy resin was applied from the outer surface of the composite linear body of Example 1 and cured, and then the winding radius was measured. As a result, even a 10 m drum could not be wound.
[0080]
  Example3
  In the same composite filament as in Example 1, one of the nine filaments was cut perpendicular to the spiral axis, and the part was joined with a room temperature curing type two-component curing type epoxy adhesive. Then, a composite filament having a length of 10 m having a joint portion was obtained, and both ends of the composite filament were gripped for a tensile test.
[0081]
As a result, the tensile strength was 70% of the case where the filaments were not joined (composite filaments having no joints).
[0082]
  Example4
  Example3In the composite striated body of the present invention, a fixed portion was provided by tightening (binding) a portion having a joint portion 5 times (width 5 mm) with a steel wire having a diameter of 1 mm.3Tensile test was conducted in the same manner as above. At this time, the change in the diameter of the portion clamped with the steel wire was 0.1%.
[0083]
As a result, the tensile strength was 90% when the filaments were not joined.
[0084]
  Example5
  Example3Centering on the place having the joint part of the composite striated body, the rubber-modified epoxy adhesive is poured over the longitudinal direction of the composite striated body, and the fixing part to which the striated body is fixed is provided. Example3Tensile test was conducted in the same manner as above. The length of the fixed part was three times the diameter of the composite filament.
[0085]
As a result, the tensile strength was 90% when the filaments were not joined.
[0086]
  Example6
  In the same composite striatum as in Example 1, nine striatum corrugationsChinoTwo pieces were cut, and a composite wire body having a length of 15 m, which was joined with an acrylic adhesive with an interval of two times (800 mm) between the two portions, was obtained.
[0087]
As a result, the tensile strength was 70% when the filaments were not joined.
[0088]
【The invention's effect】
  According to the present invention, while being hollow, it has excellent mechanical properties, and since the filaments are not adhered, the composite filaments can be easily disassembled and assembled, have flexibility, and reduce the winding diameter. Canit canThus, it is possible to provide an extremely excellent industrial material that has never existed before, that is, an excellent composite filament that contributes to the development of the industrial world at a low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a (three-dimensional) schematic diagram of a composite filamentous body of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of a spiral filament according to the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the filamentous body of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a striate body according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic view for explaining step 1 of an extrusion molding method which is an example for producing a filamentous body of the present invention.
6 is a schematic diagram for explaining step 2 of the extrusion molding method of FIG. 5;
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a pultrusion method which is an example for producing a striate according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1: Composite striatum
2: Striatum
3: Hollow part
4: Section (shape) of the striatum
5: Diameter of the spiral of the striatum
6: Spiral pitch of the striatum
7: Spiral axis of striatum
8: Reinforcing fiber
9: Resin
10: Outer diameter of composite filament (d1)
11: Inner diameter of composite filament (d2)
12: Outer diameter of the filament (d3)
13: Inner diameter of filament (d4)
14: (Cross section) center of composite striatum
15: Angle between two sides of the striatum
16: Mold
17: Reinforcing fiber bundle
18: Pulling direction
19: Reinforcing fiber creel
20: Resin impregnation bath
21: Reserve mold
22: Guiding rope
23: Pulling machine
24: Extruder
25: Mold
26: Rod-shaped resin
27: Heating process

Claims

A hollow composite filament having a hollow portion formed by combining a plurality of spiral filaments, wherein the filament is made of a fiber reinforced resin containing reinforcing fibers, and the filament A composite striatum having a substantially uniform cross-sectional shape in the longitudinal direction and in contact with an adjacent striatum on a surface.

The composite striatum, the ratio of the outer diameter (d1) and the winding diameter (D) (D / d1) is in the range of 20 <D / d1 <400, the composite line according to claim 1 .

The composite filament according to claim 1 or 2, wherein the reinforcing fiber of the filament includes at least carbon fiber.

The composite filament according to any one of claims 1 to 3, wherein the reinforcing fiber of the filament includes at least glass fiber.

The composite filament in any one of Claims 1-4 in which this filament is comprised by the inner layer part and the surface layer part provided in the outer side.

6. The composite filament according to claim 5, wherein the surface layer portion of the filament is composed of fibers arranged in a direction other than the spiral axis direction of the filament.