JP7279250B1 - Fiber-reinforced resin cable and wire with damage detection function - Google Patents

Fiber-reinforced resin cable and wire with damage detection function Download PDF

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JP7279250B1 JP2022174091A JP2022174091A JP7279250B1 JP 7279250 B1 JP7279250 B1 JP 7279250B1 JP 2022174091 A JP2022174091 A JP 2022174091A JP 2022174091 A JP2022174091 A JP 2022174091A JP 7279250 B1 JP7279250 B1 JP 7279250B1
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Abstract

【課題】架空送電線の補強材として用いられる繊維強化樹脂ケーブルの状態,典型的には損傷の状態を,簡単に検知できるようにする。【解決手段】電線1は,電線コア10と,電線コア10の周囲を包囲する導電層20,30とから構成されている。電線コア10は,中心に位置する1本の長尺の被覆CFRPケーブル11(心線)と,その周囲に撚り合わされた6本の長尺の被覆CFRPケーブル11(側線)の,合計7本の被覆CFRPケーブル11によって構成されている。CFRPケーブル12は,1本の長尺のタングステン・ワイヤ16と,タングステン・ワイヤ16の周囲を囲むようにして断面円形に束ねられた多数本の長尺の炭素繊維と,炭素繊維に含浸されたエポキシ樹脂から構成されている。【選択図】図1Kind Code: A1 A fiber-reinforced resin cable used as a reinforcing material for overhead power transmission lines is provided. A wire (1) comprises a wire core (10) and conductive layers (20, 30) surrounding the wire core (10). The electric wire core 10 consists of a total of seven cables, one long coated CFRP cable 11 (core wire) located in the center and six long coated CFRP cables 11 (side wires) twisted around it. It is composed of a coated CFRP cable 11 . The CFRP cable 12 includes one long tungsten wire 16, a large number of long carbon fibers bundled in a circular cross section so as to surround the tungsten wire 16, and epoxy resin impregnated in the carbon fibers. consists of [Selection drawing] Fig. 1

Description

この発明は損傷検知機能付き繊維強化樹脂ケーブルおよび電線に関する。 The present invention relates to a fiber-reinforced resin cable and electric wire with a damage detection function.

鉄塔と鉄塔との間に長距離にわたって張られる架空送電線には,軽量であること,引張強度が大きいこと,大電流を流すことができること等が求められる。亜鉛メッキ鋼線の単線または撚り線(鋼線コア)が中心に配置され,その周囲に複数本のアルミ線が撚り合わされた鋼心アルミより線(ACSR)(Aluminum Conductor Steel Reinforced )が架空送電線として主流であるが,近年では,さらなる軽量化や引張強度の増強を図るために,鋼線に代えて繊維強化複合部材を中心に配置した繊維心アルミより線(ACFR)(Aluminum Conductor Fiber Reinforced)も架空送電線として用いられている。 Overhead transmission lines that are stretched over long distances between steel towers are required to be lightweight, have high tensile strength, and be able to carry large currents. Aluminum Conductor Steel Reinforced (ACSR), in which a single or stranded wire (steel wire core) of galvanized steel wire is placed in the center and multiple aluminum wires are twisted around it, is an overhead power transmission line. However, in recent years, in order to further reduce weight and increase tensile strength, aluminum conductor fiber reinforced (ACFR), in which fiber reinforced composite members are placed in the center instead of steel wires, has been used. are also used as overhead transmission lines.

繊維強化複合部材の周囲にアルミ線が撚り合わされると,繊維強化複合部材が損傷を受けているかどうかが外から分かりにくくなる。そのため,目視による確認以外の方法で繊維強化複合部材の状態を検出する方法が必要とされている。特許文献1は繊維強化複合部材に光ファイバを配置したものを開示する。たとえば光ファイバを通る後方散乱光信号を観察することによってアルミ線に覆われた繊維強化複合部材の状態が検出される。 When the aluminum wire is twisted around the fiber-reinforced composite member, it becomes difficult to tell from the outside whether the fiber-reinforced composite member is damaged. Therefore, there is a need for a method of detecting the state of a fiber-reinforced composite member by means other than visual confirmation. Patent Literature 1 discloses a fiber-reinforced composite member in which optical fibers are arranged. For example, by observing the backscattered light signal through the optical fiber, the condition of the fiber reinforced composite member covered with the aluminum wire is detected.

米国特許公開US2022/0146563 A1U.S. Patent Publication US2022/0146563 A1

特許文献1において光ファイバを通る光信号を観察するには,電線の端部においてアルミ線を取り除いて繊維強化複合部材を露出させ,さらに繊維強化複合部材を取り除くことによって光ファイバを露出させて,露出した光ファイバの端部に光源,測定器等を接続しなければならない。架空送電線として実際に用いられている場合には特に,上述したような電線の端部の加工は簡単ではない。 In order to observe the optical signal passing through the optical fiber in Patent Document 1, the aluminum wire is removed at the end of the electric wire to expose the fiber-reinforced composite member, and the fiber-reinforced composite member is removed to expose the optical fiber. A light source, measuring instrument, etc. shall be connected to the exposed end of the optical fiber. Especially when the wire is actually used as an overhead transmission line, it is not easy to process the ends of the wire as described above.

この発明は,たとえば架空送電線として用いられている場合であっても,架空送電線の補強材として用いられる繊維強化樹脂ケーブルの状態,典型的には損傷の状態を,簡単に検知できるようにすることを目的とする。 The present invention provides a method for easily detecting the state, typically the state of damage, of a fiber-reinforced resin cable used as a reinforcing material for an overhead power transmission line, even when the cable is used as an overhead power transmission line. intended to

この発明による損傷検知機能付き繊維強化樹脂ケーブルは,長手方向に連続する複数本の繊維を束ねた繊維束と上記繊維束に含浸される樹脂とから構成される繊維強化樹脂ケーブル,ならびに上記繊維強化樹脂ケーブル内に配置され,かつ周囲が上記繊維束および硬化した上記樹脂によって包囲された状態で上記繊維強化樹脂ケーブルの長手方向にのびる重金属製ワイヤを備えている。 A fiber reinforced resin cable with a damage detection function according to the present invention includes a fiber reinforced resin cable composed of a fiber bundle obtained by bundling a plurality of fibers continuous in the longitudinal direction and a resin impregnated in the fiber bundle, and the fiber reinforced A heavy metal wire is arranged in the resin cable and extends in the longitudinal direction of the fiber reinforced resin cable while being surrounded by the fiber bundle and the hardened resin.

損傷検知機能付き繊維強化樹脂ケーブルを構成する繊維は,炭素繊維,ガラス繊維,ボロン繊維,アラミド繊維,ポリエチレン繊維,PBO(poly p-phenylenebenzobisoxazole)繊維,その他の繊維を含む。これらの繊維は非常に細く,複数本の繊維を束ねることで樹脂を含浸させることができる。 Fibers constituting the fiber-reinforced resin cable with damage detection function include carbon fiber, glass fiber, boron fiber, aramid fiber, polyethylene fiber, PBO (poly p-phenylenebenzobisoxazole) fiber, and other fibers. These fibers are very fine and can be impregnated with resin by bundling multiple fibers.

損傷検知機能付き繊維強化樹脂ケーブルを構成する樹脂は,熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂のいずれであってもよい。エポキシ,飽和ポリエステル,ビニルエステル,フェノール,ポリアミド,ポリカーボネート等を用いることができる。 The resin constituting the fiber-reinforced resin cable with damage detection function may be either a thermosetting resin or a thermoplastic resin. Epoxies, saturated polyesters, vinyl esters, phenols, polyamides, polycarbonates, and the like can be used.

損傷検知機能付き繊維強化樹脂ケーブルに,たとえば曲げが加えられることで損傷が加わると,繊維束を構成する繊維に断線が発生したり,繊維束に含浸された樹脂に亀裂が発生したりする。断線および亀裂が発生した箇所では重金属製ワイヤの包囲(拘束)が弱まる(たとえば隙間が生じる)ので重金属製ワイヤに変形(塑性変形)が生じる。 If a fiber-reinforced resin cable with a damage detection function is damaged, for example, by being bent, the fibers that make up the fiber bundle may break, or the resin impregnated in the fiber bundle may crack. Since the surrounding (restraint) of the heavy metal wire is weakened (for example, a gap is generated) at the location where disconnection and cracking occur, deformation (plastic deformation) occurs in the heavy metal wire.

重金属製ワイヤは繊維強化樹脂ケーブル内に配置されているので,外観上視認することはできないものの,X線透過画像であれば重金属製ワイヤの形状を確認することができる。重金属は密度が高く,X線の遮蔽率が大きい(すなわちX線透過画像にはっきりと写り込む)からである。すなわち,この発明による損傷検知機能付き繊維強化樹脂ケーブルは,X線透過画像においてはっきりと形状を認識することができる重金属製ワイヤを内部に備えている。X線透過画像において重金属製ワイヤの変形が確認されれば,その変形箇所の周囲では繊維の断線および樹脂の亀裂が生じている可能性が高く,X線透過画像に断線状態の繊維および亀裂状態の樹脂が全く現れないとしても(逆に現れない方が重金属製ワイヤの形状をはっきりと視認しやすい),その損傷検知機能付き繊維強化樹脂ケーブルは損傷しているまたはその可能性があることが分かる。繊維の断線や樹脂の亀裂が存在することで引張強度の低下したケーブルを誤って使用してしまうことを未然に防ぐことができる。 Since the heavy metal wire is arranged in the fiber-reinforced resin cable, it cannot be visually recognized from the outside, but the shape of the heavy metal wire can be confirmed with an X-ray transmission image. This is because heavy metals have a high density and a high X-ray shielding rate (that is, they are clearly reflected in an X-ray transmission image). That is, the fiber-reinforced resin cable with a damage detection function according to the present invention has therein heavy metal wires whose shape can be clearly recognized in an X-ray transmission image. If deformation of the heavy metal wire is confirmed in the X-ray transmission image, there is a high possibility that fiber disconnection and resin cracking have occurred around the deformation point, and the X-ray transmission image shows the broken fiber and crack state. Even if the resin does not appear at all (conversely, it is easier to see the shape of the heavy metal wire clearly if it does not appear), the fiber reinforced resin cable with damage detection function is damaged or may be damaged. I understand. It is possible to prevent the erroneous use of a cable whose tensile strength has decreased due to the presence of broken fibers or cracks in the resin.

一実施態様では,上記繊維強化樹脂ケーブルが,それぞれが,樹脂が含浸された複数本の繊維を有し,これらがそれぞれ束にまとめられた複数本の樹脂含浸繊維束を備え,上記樹脂含浸繊維束のそれぞれに上記重金属製ワイヤが埋め込まれている。繊維強化樹脂ケーブルを,複数本の樹脂含浸繊維束を束ねたものとすることによって,繊維強化樹脂ケーブルに柔軟性を付与することができる。 In one embodiment, the fiber-reinforced resin cable includes a plurality of resin-impregnated fiber bundles, each having a plurality of resin-impregnated fibers, each bundled into a bundle, and the resin-impregnated fiber The heavy metal wire is embedded in each of the bundles. Flexibility can be imparted to the fiber-reinforced resin cable by bundling a plurality of resin-impregnated fiber bundles into the fiber-reinforced resin cable.

好ましくは,上記複数本の樹脂含浸繊維束が,中心に配置された心線と,上記心線の周囲に撚り合わされた複数本の側線と,を含む。柔軟性に加えて,高い引張強度や優れた耐疲労性を,繊維強化樹脂ケーブルに付与することができる。 Preferably, the plurality of resin-impregnated fiber bundles includes a centrally arranged core wire and a plurality of side wires twisted around the core wire. In addition to flexibility, high tensile strength and excellent fatigue resistance can be imparted to the fiber-reinforced resin cable.

この発明は,長手方向に連続する複数本の繊維を束ねた繊維束と上記繊維束に含浸される樹脂とから構成される繊維強化樹脂ケーブル,上記繊維強化樹脂ケーブル内に配置され,かつ周囲が上記繊維束および硬化した上記樹脂によって包囲された状態で上記繊維強化樹脂ケーブルの長手方向にのびる重金属製ワイヤ,ならびに上記繊維強化樹脂ケーブルの周囲に撚り合わされる複数本の軽金属製導電線を備える電線も提供する。軽金属(たとえばアルミニウム)に比べて重金属(たとえばタングステン)は密度が高いので,X線透過画像において重金属製ワイヤの変形をはっきりと確認することができ,外観からは分からない電線の損傷を検知することができる。 The present invention provides a fiber reinforced resin cable composed of a fiber bundle obtained by bundling a plurality of fibers continuous in the longitudinal direction and a resin impregnated in the fiber bundle, arranged in the fiber reinforced resin cable, and having a circumference of A heavy metal wire extending in the longitudinal direction of the fiber reinforced resin cable surrounded by the fiber bundle and the hardened resin, and an electric wire comprising a plurality of light metal conductive wires twisted around the fiber reinforced resin cable. also provide. Since heavy metals (e.g. tungsten) have a higher density than light metals (e.g. aluminum), the deformation of heavy metal wires can be clearly confirmed in X-ray transmission images, enabling the detection of wire damage that cannot be seen from the outside. can be done.

電線の斜視図である。It is a perspective view of an electric wire. 1本の被覆CFRPケーブルの断面図である。1 is a cross-sectional view of a length of coated CFRP cable; FIG. X線検査装置の概略図である。1 is a schematic diagram of an X-ray inspection apparatus; FIG. 正常な被覆CFRPケーブルの縦断面模式図である。FIG. 2 is a schematic vertical cross-sectional view of a normal coated CFRP cable; 曲げが加えられた被覆CFRPケーブルの縦断面模式図である。FIG. 2 is a schematic vertical cross-sectional view of a coated CFRP cable that has been bent; 曲げをもとに戻した被覆CFRPケーブルの縦断面模式図である。FIG. 3 is a schematic vertical cross-sectional view of the coated CFRP cable that has been unbent. 損傷が加わった被覆CFRPケーブルを含む電線コアのX線CT画像である。1 is an X-ray CT image of a wire core containing a damaged coated CFRP cable;

図1は電線1を,電線1の中心に位置する電線コア10および電線コア10の周囲の導電層20のそれぞれの一部を露出させて示すものである。図2は,図1に示す電線コア10を構成する,被覆CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)(炭素繊維強化プラスチック)ケーブル11の断面図である。図示の便宜上,図1と図2とでは縮尺を異ならせている。 FIG. 1 shows an electric wire 1 with portions of an electric wire core 10 located in the center of the electric wire 1 and a conductive layer 20 around the electric wire core 10 exposed. FIG. 2 is a cross-sectional view of a covered CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics) cable 11 that constitutes the wire core 10 shown in FIG. For convenience of illustration, the scales of FIGS. 1 and 2 are different.

図1を参照して,電線1は,電線コア10と,電線コア10の周囲を包囲する導電層20,30とから構成される。電線コア10は電線1の補強材として用いられる。電流は電線コア10の周囲の導電層20,30を流れる。 Referring to FIG. 1, an electric wire 1 is composed of an electric wire core 10 and conductive layers 20 and 30 surrounding the electric wire core 10 . The electric wire core 10 is used as a reinforcing material for the electric wire 1 . Current flows through conductive layers 20 , 30 around wire core 10 .

電線コア10は,中心に位置する1本の長尺の被覆CFRPケーブル11(心線)と,その周囲に撚り合わされた6本の長尺の被覆CFRPケーブル11(側線)の,合計7本の被覆CFRPケーブル11によって構成されている。 The electric wire core 10 consists of a total of seven cables, one long coated CFRP cable 11 (core wire) located in the center and six long coated CFRP cables 11 (side wires) twisted around it. It is composed of a coated CFRP cable 11 .

図2を参照して,被覆CFRPケーブル11のそれぞれは,中心にタングステン・ワイヤ16を有するCFRPケーブル12と,CFRPケーブル12の表面に被覆された保護層15,たとえばポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂層から構成されている。CFRPケーブル12は,1本の長尺のタングステン・ワイヤ16と,タングステン・ワイヤ16の周囲を囲むようにして断面円形に束ねられた多数本の長尺の炭素繊維13と,炭素繊維13に含浸されたエポキシ樹脂14から構成される。炭素繊維13に含浸されたエポキシ樹脂14は硬化しており,タングステン・ワイヤ16と,炭素繊維13と,エポキシ樹脂14とによってタングステン・ワイヤ16入りCFRPケーブル12が構成される。上述のようにCFRPケーブル12の表面に保護層15が被覆されることによって被覆CFRPケーブル11が構成される。 Referring to FIG. 2, each of the coated CFRP cables 11 includes a CFRP cable 12 having a tungsten wire 16 in the center and a protective layer 15 coated on the surface of the CFRP cable 12, such as a polyethylene terephthalate (PET) resin layer. It is configured. The CFRP cable 12 includes one long tungsten wire 16, a large number of long carbon fibers 13 bundled in a circular cross section so as to surround the tungsten wire 16, and the carbon fibers 13 impregnated with Consists of epoxy resin 14 . The epoxy resin 14 impregnated in the carbon fiber 13 is hardened, and the CFRP cable 12 including the tungsten wire 16 is composed of the tungsten wire 16, the carbon fiber 13, and the epoxy resin 14. The coated CFRP cable 11 is constructed by coating the surface of the CFRP cable 12 with the protective layer 15 as described above.

CFRPケーブル12には数万本から数十万本の長尺の炭素繊維13が含まれており,電線コア10の全体には数十万本から数百万本の炭素繊維13を含ませることができる。炭素繊維13の本数または被覆CFRPケーブル11の本数によって,電線コア10の直径は任意に調整することができる。心線としての被覆CFRPケーブル11と,その周囲に撚り合わされる複数本の側線としての被覆CFRPケーブル11とを用いて電線コア10を形成することによって,高い破断強度と優れた柔軟性をもち,耐疲労性にも優れた電線コア10とすることができる。もっとも,心線と側線とに区別することなく複数本の被覆CFRPケーブル11を一緒に束ねたまたは撚り合わせたものを電線コア10としてもよい。さらに,特に電線1の直径が細ければ,単線の被覆CFRPケーブル11をそのまま電線コア10として用いてもよい。 The CFRP cable 12 contains tens of thousands to hundreds of thousands of long carbon fibers 13, and the entire wire core 10 contains hundreds of thousands to millions of carbon fibers 13. can be done. The diameter of the wire core 10 can be arbitrarily adjusted by the number of carbon fibers 13 or the number of coated CFRP cables 11 . By forming the electric wire core 10 using the coated CFRP cable 11 as a core wire and the coated CFRP cable 11 as a plurality of side wires twisted around it, it has high breaking strength and excellent flexibility. The electric wire core 10 having excellent fatigue resistance can be obtained. However, the electric wire core 10 may be formed by bundling or twisting a plurality of covered CFRP cables 11 without distinguishing between the core wire and the side wire. Furthermore, if the diameter of the electric wire 1 is particularly small, the single coated CFRP cable 11 may be used as the electric wire core 10 as it is.

導電層20,30は,上述した電線コア10の周囲に配列される複数本のアルミ線21,31によって形成される。図1に示す電線1は,電線コア10を包囲する断面台形の6本のアルミ線21によって構成される導電層20と,導電層20を包囲する断面台形の10本のアルミ線31によって構成される導電層30の2層構造を持つ。アルミ線21,31は,いずれも電線1の長手方向に伸びかつ緩やかに捩じられており,電線コア10の周囲にらせん状に巻き付けられている。電線コア10を包囲する導電層の層数,ならびに導電層20,30の各層を構成するアルミ線21,31の本数および形状は,適宜変更することができる。たとえばアルミ線21,31の断面形状は円形であってもよい。 The conductive layers 20, 30 are formed by a plurality of aluminum wires 21, 31 arranged around the wire core 10 described above. The electric wire 1 shown in FIG. It has a two-layer structure of a conductive layer 30 that Both of the aluminum wires 21 and 31 extend in the longitudinal direction of the electric wire 1 and are gently twisted, and are spirally wound around the electric wire core 10 . The number of conductive layers surrounding the wire core 10 and the number and shape of the aluminum wires 21, 31 forming each layer of the conductive layers 20, 30 can be changed as appropriate. For example, the cross-sectional shape of the aluminum wires 21, 31 may be circular.

図3はX線検査装置を概略的に示している。 FIG. 3 schematically shows an X-ray examination apparatus.

X線検査装置40は架線されている電線1の一部を筐体41によって包囲するようにして電線1に取り付けられて用いられるもので,筐体41の内部に複数のX線発生源(図示略)および複数のX線検出パネル(図示略)を内蔵する。たとえば電線1を周方向に3分割した範囲(概略60度ずつの角度範囲)からのX線画像データが撮像される。X線検査装置40はモータ(図示略)を備えており,電線1に沿って移動可能である。電線1に沿ってX線検査装置40を移動させながら複数のX線画像データを撮像することによって,電線1の所望の範囲にわたるX線画像データを撮像することができる。 The X-ray inspection apparatus 40 is used by being attached to the wire 1 so as to enclose a part of the wire 1 which is suspended by the housing 41, and a plurality of X-ray generation sources (illustrated not shown) and a plurality of X-ray detection panels (not shown). For example, the X-ray image data is picked up from three ranges obtained by dividing the electric wire 1 in the circumferential direction (angle ranges of approximately 60 degrees each). The X-ray inspection device 40 has a motor (not shown) and can move along the electric wire 1 . By picking up a plurality of X-ray image data while moving the X-ray inspection device 40 along the electric wire 1, the X-ray image data over a desired range of the electric wire 1 can be picked up.

図4から図6は被覆CFRPケーブル11の縦断面を模式的に示すもので,図4は損傷を受けていない正常な被覆CFRPケーブル11を,図5は損傷を受けている(曲げが発生している)被覆CFRPケーブル11を,図6は損傷を受けた後にまっすぐにのばされた被覆CFRPケーブル11を,それぞれ示している。図4から図6では保護層15がかなり強調して描かれている。また,図4から図6では炭素繊維13に含浸されたエポキシ樹脂14の図示は省略されている。また,分かりやすくするために,少ない本数の炭素繊維13のみが描かれている。さらに,タングステン・ワイヤ16が太線によって強調して描かれている。 4 to 6 schematically show longitudinal sections of the coated CFRP cable 11. FIG. 4 shows a normal coated CFRP cable 11 that is not damaged, and FIG. FIG. 6 shows the coated CFRP cable 11 straightened after being damaged. 4 to 6 the protective layer 15 is drawn with considerable emphasis. 4 to 6, illustration of the epoxy resin 14 impregnated in the carbon fiber 13 is omitted. Also, for the sake of clarity, only a small number of carbon fibers 13 are drawn. Furthermore, the tungsten wire 16 is highlighted by a thick line.

図4を参照して,電線1が損傷を受けていなければ,電線1を構成する電線コア10に損傷はなく,電線コア10を構成する被覆CFRPケーブル11にも損傷はない。被覆CFRPケーブル11に含まれるタングステン・ワイヤ16は被覆CFRPケーブル11の長手方向に沿ってのびる。もちろん,被覆CFRPケーブル11が撚られていれば(図1参照),タングステン・ワイヤ16も被覆CFRPケーブル11に沿ってらせん状にのびるものとなる。 Referring to FIG. 4, if the wire 1 is not damaged, the wire core 10 forming the wire 1 is not damaged, and the coated CFRP cable 11 forming the wire core 10 is also not damaged. A tungsten wire 16 contained in the coated CFRP cable 11 extends along the length of the coated CFRP cable 11 . Of course, if the coated CFRP cable 11 is twisted (see FIG. 1), the tungsten wire 16 will also spiral along the coated CFRP cable 11 .

図5を参照して,電線1が,たとえば作業員の足で踏まれる等によって強く曲げられると,電線1を構成する電線コア10および導電層20,30も曲げられる。電線コア10を構成する被覆CFRPケーブル11にも曲げが加わる。 Referring to FIG. 5, when electric wire 1 is strongly bent, for example, by being stepped on by a worker's foot, electric wire core 10 and conductive layers 20, 30 constituting electric wire 1 are also bent. The coated CFRP cable 11 forming the electric wire core 10 is also bent.

上述したように,被覆CFRPケーブル11を構成する多数本の炭素繊維13にはエポキシ樹脂14が含浸されておりかつ硬化している。電線1が強く曲げられることによって被覆CFRPケーブル11が強く曲げられると,曲げられた箇所のエポキシ樹脂14に亀裂が生じやすい。また,炭素繊維13は引張強度に比べて圧縮強度が低く,圧縮方向の力が加わると断線が発生しやすい。図5,図6には,被覆CFRPケーブル11を構成するエポキシ樹脂14に発生した亀裂および炭素繊維13に発生した断線(損傷)が符号Cによって模式的に示されている。 As described above, the multiple carbon fibers 13 forming the coated CFRP cable 11 are impregnated with the epoxy resin 14 and hardened. If the coated CFRP cable 11 is strongly bent due to the electric wire 1 being strongly bent, the epoxy resin 14 at the bent portion is likely to crack. In addition, the carbon fiber 13 has a lower compressive strength than a tensile strength, and is likely to break when a force is applied in the compressive direction. In FIGS. 5 and 6, a crack generated in the epoxy resin 14 and a disconnection (damage) generated in the carbon fiber 13 constituting the coated CFRP cable 11 are schematically indicated by symbol C. As shown in FIG.

タングステン・ワイヤ16の周囲には上述のようにエポキシ樹脂14が含浸された炭素繊維13が存在しており,タングステン・ワイヤ16は,いわば炭素繊維13およびエポキシ樹脂14によってその周囲が拘束されている状態である。上述のようにエポキシ樹脂14に亀裂が生じかつ炭素繊維13に断線が発生すると,その亀裂断線Cの箇所に隙間(小さい空間)が発生する。他方,タングステン・ワイヤ16には応力が加わり,亀裂断線Cの箇所に向かう塑性変形がタングステン・ワイヤ16に生じる(図5)。図5では塑性変形が発生したタングステン・ワイヤ16の部分が符号16Aによって示されている。 The carbon fiber 13 impregnated with the epoxy resin 14 exists around the tungsten wire 16 as described above, and the tungsten wire 16 is restrained at its periphery by the carbon fiber 13 and the epoxy resin 14, so to speak. state. As described above, when the epoxy resin 14 cracks and the carbon fiber 13 breaks, a gap (small space) is created at the cracked wire C. On the other hand, a stress is applied to the tungsten wire 16, and the tungsten wire 16 undergoes plastic deformation toward the location of the crack break C (FIG. 5). In FIG. 5, the portion of tungsten wire 16 that has undergone plastic deformation is indicated by reference numeral 16A.

図6を参照して,一度曲げられた電線1がその後に再び真っすぐにのばされると,被覆CFRPケーブル11を構成する保護層15は伸縮性に富むので元の形状に戻る。アルミ線21,31も同様である。外観上,電線1および被覆CFRPケーブル11のいずれについても,強い曲げが加えられたものかどうかは分からない。他方,被覆CFRPケーブル11の内部において発生した,上述したエポキシ樹脂14および炭素繊維13の亀裂断線C,ならびにタングステン・ワイヤ16の塑性変形16Aは,電線1(被覆CFRPケーブル11)を再び真っすぐにのばしたとしても,元に戻ることはない。 Referring to FIG. 6, when the electric wire 1 that has been bent once is then straightened again, the protective layer 15 constituting the coated CFRP cable 11 is highly elastic and returns to its original shape. The aluminum wires 21 and 31 are also the same. From the appearance, it is not clear whether the electric wire 1 and the coated CFRP cable 11 have been subjected to strong bending. On the other hand, the crack breakage C of the epoxy resin 14 and the carbon fiber 13 and the plastic deformation 16A of the tungsten wire 16 generated inside the coated CFRP cable 11 straighten the electric wire 1 (coated CFRP cable 11) again. Even if you let it go, it will never come back.

図7は損傷を受けた電線1のX線CT(Computed Tomograph)画像を示している。図7に示すX線CT画像は,電線コア10のX線画像データをコンピュータ処理することによって作成したものである。次に説明するように,X線CT画像ではタングステン・ワイヤ16のみが分かりやすく強調される。分かりやすくするために,図7では塑性変形16Aが発生しているタングステン・ワイヤ16の部分を丸で囲んで示す。 FIG. 7 shows an X-ray CT (Computed Tomograph) image of the damaged electric wire 1 . The X-ray CT image shown in FIG. 7 is created by computer processing the X-ray image data of the wire core 10 . As will be explained below, only the tungsten wire 16 is clearly emphasized in the X-ray CT image. For clarity, the portion of tungsten wire 16 undergoing plastic deformation 16A is circled in FIG.

上述したように,電線1を構成する電線コア10は7本の被覆CFRPケーブル11を備え,被覆CFRPケーブル11のそれぞれに1本のタングステン・ワイヤ16が含まれている。タングステン・ワイヤ16の密度(約19.1g/cm)は,電線1を構成する他の物体の密度(アルミニウム:2.7g/cm,炭素繊維13:1.8g/cm)に比べて格段に高く,X線遮蔽率が大きい。すなわちタングステン・ワイヤ16はX線を透過させにくく,X線画像においてタングステン・ワイヤ16のみを鮮明に画像化することができる。図7に示すように,電線1のX線CT画像においては7本のタングステン・ワイヤ16の形状をはっきりと見ることができる。 As described above, the wire core 10 forming the wire 1 has seven coated CFRP cables 11, each of which includes one tungsten wire 16. As shown in FIG. The density of the tungsten wire 16 (approximately 19.1 g/cm 3 ) is much higher than the densities of the other materials constituting the wire 1 (aluminum: 2.7 g/cm 3 , carbon fiber 13: 1.8 g/cm 3 ). high, and the X-ray shielding rate is large. That is, the tungsten wire 16 is difficult to transmit X-rays, and only the tungsten wire 16 can be clearly imaged in the X-ray image. As shown in FIG. 7, the shape of seven tungsten wires 16 can be clearly seen in the X-ray CT image of the wire 1 .

タングステン・ワイヤ16に塑性変形16Aが生じていることが分かれば,それは塑性変形16Aが発生しているタングステン・ワイヤ16の部分の周囲の炭素繊維13およびエポキシ樹脂14に,上述した亀裂,断線といった損傷が生じていることを意味する。すなわち,X線画像(X線CT画像)を用いてタングステン・ワイヤ16の形状(塑性変形16Aの有無)を観察することによって,電線コア10(被覆CFRPケーブル11)の損傷の有無および程度を知ることができる。 If it is found that the tungsten wire 16 is plastically deformed 16A, it will cause the carbon fiber 13 and the epoxy resin 14 around the portion of the tungsten wire 16 where the plastic deformation 16A has occurred, such as cracks and disconnections as described above. It means that damage has occurred. That is, by observing the shape of the tungsten wire 16 (presence or absence of plastic deformation 16A) using an X-ray image (X-ray CT image), the presence and extent of damage to the wire core 10 (coated CFRP cable 11) can be known. be able to.

上述した実施例では,タングステン・ワイヤ16入り被覆CFRPケーブル11を電線1に用いた例を説明したが,タングステン・ワイヤ16入り被覆CFRPケーブル11(またはタングステン・ワイヤ16入りCFRPケーブル12)は,たとえばプレストレスト・コンクリートの緊張材など,土木用途に用いることもできる。 In the above-described embodiment, an example in which the coated CFRP cable 11 containing tungsten wires 16 is used as the electric wire 1 has been described, but the coated CFRP cable 11 containing tungsten wires 16 (or the CFRP cable 12 containing tungsten wires 16) It can also be used for civil engineering applications such as tendons for prestressed concrete.

また,上述した実施例では,炭素繊維13を用いた被覆CFRPケーブル11を説明したが,炭素繊維に代えてガラス繊維,ケブラー繊維,その他の繊維(合成繊維)を用いてもよい。炭素繊維に含浸する樹脂としては,上述したエポキシに代えて,飽和ポリエステル,ビニルエステル,フェノール,ポリアミド,ポリカーボネート等を用いてもよい。いずれにしても,これらの繊維および樹脂の密度はタングステンの密度よりも低い。 Also, in the above-described embodiment, the covered CFRP cable 11 using the carbon fiber 13 has been described, but glass fiber, Kevlar fiber, or other fibers (synthetic fibers) may be used instead of the carbon fiber. As the resin with which the carbon fiber is impregnated, saturated polyester, vinyl ester, phenol, polyamide, polycarbonate, or the like may be used instead of the epoxy described above. In any event, the density of these fibers and resins is lower than that of tungsten.

タングステンと比べるとやや密度が低いものの,タングステン・ワイヤ16に代えて,鉄(鋼)製ワイヤ(鉄の密度は7.86g/cm),モリブデン製ワイヤ(モリブデンの密度は10.2g/cm),その他の重金属製ワイヤを用いてもよい。重金属は,アルミニウムおよび炭素繊維13(アルミニウムは軽金属に,炭素繊維13は非金属にそれぞれ分類される)に比べて密度が高いので,X線画像(X線CT画像)においてその形状(塑性変形16Aの有無)を観察することができる。 Iron (steel) wire (iron has a density of 7.86 g/cm 3 ) and molybdenum wire (molybdenum has a density of 10.2 g/cm 3 ) are used instead of the tungsten wire 16, although the density is slightly lower than that of tungsten. , and other heavy metal wires may be used. Heavy metals have a higher density than aluminum and carbon fiber 13 (aluminum is classified as a light metal and carbon fiber 13 as a non-metal), so their shape (plastic deformation 16A presence or absence) can be observed.

1 電線
10 電線コア
11 被覆CFRPケーブル
12 CFRPケーブル
13 炭素繊維
14 エポキシ樹脂
15 保護層
16 タングステン・ワイヤ
20,30 導電層
21,31 アルミ線
40 X線検査装置
C 亀裂断線
1 electric wire
10 wire core
11 Covered CFRP cable
12 CFRP cable
13 carbon fiber
14 epoxy resin
15 protective layer
16 tungsten wire
20, 30 conductive layer
21, 31 aluminum wire
40 X-ray inspection device C crack breakage

Claims (4)

長手方向に連続する複数本の繊維を束ねた繊維束と上記繊維束に含浸される樹脂とから構成される繊維強化樹脂ケーブル,ならびに
上記繊維強化樹脂ケーブル内に配置され,かつ周囲が上記繊維束および硬化した上記樹脂によって包囲された状態で上記繊維強化樹脂ケーブルの長手方向にのびる,上記繊維よりも密度の高いタングステン製またはモリブデン製ワイヤを備えている,
損傷検知機能付き繊維強化樹脂ケーブル。
A fiber reinforced resin cable composed of a fiber bundle that bundles a plurality of fibers continuous in the longitudinal direction and resin impregnated in the fiber bundle, and a fiber reinforced resin cable that is arranged in the fiber reinforced resin cable and surrounds the fiber bundle and a tungsten or molybdenum wire having a higher density than the fibers and extending in the longitudinal direction of the fiber reinforced resin cable surrounded by the cured resin.
Fiber reinforced resin cable with damage detection function.
上記繊維強化樹脂ケーブルが,
それぞれが,樹脂が含浸された複数本の繊維を有し,これらがそれぞれ束にまとめられた複数本の樹脂含浸繊維束を備え,
上記樹脂含浸繊維束のそれぞれに上記タングステン製またはモリブデン製ワイヤが埋め込まれている,
請求項1に記載の損傷検知機能付き繊維強化樹脂ケーブル。
The fiber reinforced resin cable is
each having a plurality of resin-impregnated fibers, each having a plurality of resin-impregnated fiber bundles, each of which is bundled together;
The tungsten or molybdenum wire is embedded in each of the resin-impregnated fiber bundles,
The fiber-reinforced resin cable with a damage detection function according to claim 1.
上記複数本の樹脂含浸繊維束が,
中心に配置された心線と,
上記心線の周囲に撚り合わされた複数本の側線と,を含む,
請求項2に記載の損傷検知機能付き繊維強化樹脂ケーブル。
The plurality of resin-impregnated fiber bundles are
A core wire arranged in the center,
a plurality of side wires twisted around the core wire,
The fiber-reinforced resin cable with a damage detection function according to claim 2.
長手方向に連続する複数本の繊維を束ねた繊維束と上記繊維束に含浸される樹脂とから構成される繊維強化樹脂ケーブル,
上記繊維強化樹脂ケーブル内に配置され,かつ周囲が上記繊維束および硬化した上記樹脂によって包囲された状態で上記繊維強化樹脂ケーブルの長手方向にのびる,上記繊維よりも密度の高いタングステン製またはモリブデン製ワイヤ,ならびに
上記繊維強化樹脂ケーブルの周囲に撚り合わされる複数本の軽金属製導電線を備えている,
損傷検知機能付き電線。
A fiber reinforced resin cable composed of a fiber bundle obtained by bundling a plurality of fibers continuous in the longitudinal direction and a resin impregnated in the fiber bundle,
Made of tungsten or molybdenum, which has a density higher than that of the fibers, is arranged in the fiber reinforced resin cable and extends in the longitudinal direction of the fiber reinforced resin cable while being surrounded by the fiber bundle and the hardened resin. wire, and a plurality of light metal conductive wires twisted around the fiber reinforced resin cable,
Electric wire with damage detection function.
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