JPH0493234A - 延伸ポリマーの細長物品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の分野］ 本発明は、採鉱及び土壌安定化で用いられるアンカーボ
ルトの如き、延伸ポリマーで作られた物品に関するもの
である。

〔発明の背景〕

内容が本明細書中に交互参照で加入されている我々の国
際特許出ｌ１１ｆｆＰｃＴ／ＡＵ　８８１００２４８号
に於いて、我々は、ロッドがアンカーボルト（ａｎｃｈ
ｏｒｂｏｌｔ）　として使われる時に、グラウト材料軸
ｒｏｕｔ−ｉｎｇ園ａｔｅｒｉａｌ　：土質を安定化す
るために注入する流動性材料）にロッド（ｒｏｄ）を締
着する目的のために、螺旋溝を備えた延伸ポリマー（ｏ
ｒｉｅｎｔｅｄｐｏｌｙｖ＋ｅｒ）・ロッドを記述して
いる。上述の特許出願に従って作られたロッドのなお一
層の試験が、結合材料から引抜（ことでロッドに発生す
る、荷重下でのロッドの回転傾向に関する、アンカーボ
ルトの適性テストに導くタイプの引張り試験に於いては
該アンカーボルトが比較的不十分であることを示した。

上述の特許ｉ！ＩＩＩに記述された形成方法を用いて、
約６０〜７０°よりも緩い勾配の螺旋角度を有する溝が
ロッド表面に形成可能であり、そしてこの溝は、ロッド
表面とグラウト材料との間に積極結合の存在しない荷重
下に置かれた時に、ロッドに、グラウト材料内での回転
を比較的に固定しなかった。

［発明の概要と目的］ 上述の特許出願に記述された発明に起因した先の調査が
、延伸ポリマー材料の溶融が、アンカーボルト又は類慎
物に必然の結果として生ずるであろう弱化を避けるため
に、避けられるべきであったとの前提事項に基づいてい
たとはいえ、延伸ポリマー・ロッド又は他の物品の表面
材料の溶融が合力アンカーボルト（ｒｅｓｕｌｔａｎｔ
　ａｎｃｈｏｒ　ｂｏｌｔ）又は類イ以物の強力を材料
的減少なしに制御された仕方で達成される事が、以外に
もその後発見され、そしてその結果として、ロッドは以
前に可能であったよりもより急角度でリブ付は又はねし
付は可能となり、それによって荷重下でのグラウト材料
中のロッドの回転する傾向が避けられる。

本発明は、従って、外側の等方性層を有し、該等方性層
に形成された大体半径方向のリブ又はねじの多数を有す
る延伸ポリマーの細長い物品を提供し、該リブ又はねじ
は該物品の縦軸に関して実質上０〜４５°の範囲内、好
ましくは約ｌＯ°以下の傾斜角を有している。

各リブ又はねじの外形はどのような適切な形状をとって
も良いが、しかし比較的鋭いコーナーで交わっている平
坦表面から成るのが最も好ましい。

１つの目下の好適形状ではリブ外形が大体台形である。

リブ又はねしは延伸ポリマー物品の表面に溶解形成可能
であり、そしてそれは、同時に該等方性層を形成するか
、或いはリブ又はねじは、先に形成された等方性層にね
じ型又は旋盤式作業によって形成可能である。

本発明はまた、多数の半径方向リブ又は螺旋ねしを備え
た延伸ポリマーの細長い物品を形成する方法を提供し、
そして該方法はポリマー材料の溶融点を越える温度に成
形型を加熱すること、細長物品を型内に挿入すること、
及び、表面に該リブ又はねじを溶融形成するに丁度十分
ではあるが、しかし細長物品の内部のポリマー材料の配
向の重要な範囲を害しない時間の間、型表面を細長物品
にかみ会わす各ステップを含んでいる。

成形型は、好ましくは約１４０℃と２５０℃との間、最
も好ましくは約１６０℃の温度に加熱され、そして型は
細長物品の表面と、ポリマー材料を溶かすが該材料のど
のような破砕も生じない状態で係合する。リブ又はねじ
を溶融形成する幾つかの異なった方法が以下で詳述され
る。

また、本発明は、等方性層を形成するために、該細長物
品の表層をポリマーの溶融点以上の温度に加熱し、そし
て該リブ又はねじを該等方性層に刻むステップを含む、
多数の半径方向リブ又は螺旋ねじを有する延伸ポリマー
の細長物品を形成する方法を提供する。

本発明はまた、リブ又はねじが形成される等方性ポリマ
ーの外層を備えた延伸ポリマーの細長物品を提供する。

上記方法で製造されたリブ又はねじ付きロッドは、リブ
又はねじには延伸フィブリル（ｏｒｉｅｎｔｅｄｆｉｂ
ｒｉｌ）を保留する利点は欠除するが、リブ又はねじの
形成のためのロッドの全モジュラス（全弾性率）の減少
が、アンカーボルトとして用いられた時に、ボルトとグ
ラウトとの界面でのロッドの引抜き剪断応力を容認出来
ない程の減少ではない事を意外にも発見した。実際に、
本発明に従って形成されたボルトの剪断応力が上述の特
許出願に従う方法によって形成されたボルトの剪断応力
の２倍以上であり、そしてその表面に機械加工で形成さ
れたねじを有するロッドの剪断応力性能での９０％以上
の改善を示す。この成果は、リブ又はねじの螺旋角度と
形状を最も効果的にすることにより、そしてリブ又はね
じ付きロッドを（還元）ガス雰囲気中でガンマ（ｒ）線
照射することによってなお一層向上される。

〔実施例］ 本発明に使用するための延伸ポリエチレン・ロッドは公
知の方法によって作られる。このような方法の１つでは
、等方性ポリエチレンのロッドが、７３１径の等方性ロ
ッドから約２０園径のロッドを作るために、約５〜１０
ｃｍ／ｓｉｎの引抜き速度で、約１００″Ｃの温度の絞
り型を引抜かれる。

第１図に示されたねじ付きロッドは、第２図及び第７図
に示された加熱型セントを用いて作成され、該型セット
は、それぞれ自動調温装置によって制御された加熱要素
３と、ねじ形成溝４とばり切断刃５とを備えた上型１と
下型２とから成っている。

内形断面の延伸ロッドを用いて形成されるばりの量はあ
まりにも多くなるので、ロッドは第１図に示されるプロ
セスによって、だが向かい合った平面を備えたロッドを
形成する型を用いて形成される。各平面の幅は、ロッド
の径、及びロッドの表面に形成されるべきねじ又はリブ
の寸法とタイプとに依存し、そして当業者によって容易
に決定可能である。

型１と２とは約１４０’ｃと２５０℃との間の温度に加
熱され、一般に好ましい温度は１６０℃のオーダーであ
る。上述のプロセスに従って形成された延伸ポリエチレ
ン・ロッドは型ｌと２の間に置かれ、そして型はロッド
が型で破砕されないようにゆっくり閉じられる。ぼり切
断刃が合致して型１と２とが底付けするや否や、ロッド
の延伸コア（ｏｒｉｅｎｔｅｄ　ｃｏｒｅ）　　２５に
熱で引起こされる構造変化を最小にするために、型はす
ぐ開かれる。通例の実験では、３０秒のオーダーの閉止
時間が満足な成果を得ることを示した。

型ｌと２とは、どのような適切なリブ又はねじ形状にも
、例えば台形、正方形、丸味のつけられた、又はどのよ
うな他の所望形状にも形成可能であり、そして各リブ又
はねし要素の傾斜角は０゜と４５°との間、好ましくは
ｌＯ°以下、たとえば８°と９°との間に選択可能であ
る。外形と１頃斜角度とは、コンクリート又はポリエス
テルの如き用いられるグラウト材料のタイプに従って選
択される。

第２図と第３図に示された型を用いて形成されたねじ付
きロッド２１は、延伸ポリマー・コア２５上で、実質上
ねじ２２の深さより大でない深さまで加熱プロセスによ
って形成された、等方性ポリエチレン２６の螺旋ねじ２
２を備えて第１図に示されている。リブよりもねし２２
を形成することの利点の１つは、合致したねじ２４の形
成された例えばナツト２３が確保目的のためにロッドに
取付けられる点にある。

リブ又はねじ付きロッドは、その後、最善の機械特性を
得るためにアセチレンの如き還元ガス内でガンマ線照射
される。１００〜１８０ｋＧｙの範囲の放射線量が製品
の悪化なしに所望の架橋を提供するために十分であり、
そして上述のリブ付きロッドについては、１５０ＫＧｙ
のオーダーの放射線量が所望限度にロッドの機械特性を
増加することが見出された。

本発明の他の例がさらに次に記述される。この例では、
２１．５鵬の公称径を有する延伸ポリエチレンのウッド
が第２図及び第３図に示された型に同様の型セットを用
いて平行リブの連続に形成された。各リブは、４−幅の
底部と１．５閣幅の頂部と２閣の深さを有する台形であ
った。リブ群は１０閣のピッチ間隔を有し、０°の傾斜
角であった。

型は１６０”Ｃの温度に加熱され、そして約３０秒の閉
止時間が適用された。リブの形成のための全モジュラス
減少は、ガンマ−線照射前に測って１０％のオーダーで
あった。リブの溶融形成は０．２５〜０．５■のオーダ
ーの深さの転位領域の等方性リブになり、ウッドのコア
については配向性（延伸性）が維持出来た。ウッドはそ
の後上述の如くガンマ（γ）線照射される。

上記例に従って製造されたウッドは後続の仕方での比較
引抜き試験に委ねられた。

機械的連結の効率は以下ｉ−石の条件で評価された。

ｉ）試験されるべきウッドの周囲母材、例えばコンクリ
ート／ポリエステル・グラウトへの設定； ｉｉ）ロッドの母材からの引張り： １ｉｉ）剪断応力の評価、そこでの剪断応力或いは、表
面積＝リブの根元でのウッドと等しい径の円筒の表面積 ｌ被放１詰Ω北較 ポリエステル・グラウト内への埋設長は１５０ｍ、例１
゜ １例の如き台形溶融リブ付きウッド、 引抜き剪断応力＝　６．７　ＭＰａ、 例２ 機械加工ねし付きウッド（基準メートルねし、螺旋角は
約８°） 引抜き剪断応力＝　３．４　ＭＰａ、 例３゜ リブとスロット付きウッド、 ６０°／１８．７−根本径、２１．７閣外側径、上述の
特許出願により製造された、 引抜き剪断応力−２，７ＭＰａ（放射後の非照射ウッド
についての剪断応力）、 上記の結果は、リブ又はねしの溶融形成がリブ又はねじ
を構成しているポリエチレン材をかなり弱め、それによ
って引抜き剪断応力が不満足になると最初から悟られて
いたので、全く驚きであった。しかしながら、実施例に
従って作られたウッドの引抜き剪断応力が国際特許出願
ＰＣＴ／＾Ｕ３８１００２４８号に従う例の引抜き剪断
応力の２倍より大であり、そして表面に形成された機械
加工ねじを有するロッド９０％以上の向上を提供したこ
とに注目される。なお−層の意外な発見は、本発明に従
うリブ／ねじ形成方法が、ウッドのモジュラス減少で１
０％のオーダーであり、ところが上に述べた特許出願に
係る方法が５０％を越えるモジュラス減少を伴う（同様
に放射線照射前のもの）。

ウッドとグラウト材料との間での連結を向上する急勾配
螺旋角を有するねし形成するための能力は採鉱トンネル
壁又は類似物に対してプレートを取付けるためにナンド
の使用を可能にする。この事は最も普通に用いられてい
るガラス繊維の採鉱リブボルトに関して別の効果を意味
し、そこでは木製くさびがプレートを保持するために幾
分効果なしに用いられている。ガラス繊維ボルトは、特
別のねじ付き取付具と共に利用可能ではあるが、このよ
うな製品は非常に高価であって、それ故はとんどの企業
にとって実用的でない。

第４図と第５図を参照すれば、延伸ポリマー・ウッドに
リブを溶融形成する２つの代わりの方法が略示的に示さ
れている。第４図の場合では、１対の駆動される回転型
６と７とが用いられているが、しかるに第５図の場合で
は、３つの回転可能に据付けられた型８．９．及び１０
が図示の如く配置され、そしてその回転を引起こすため
に型を通してウッドが引抜かれる０両場合に、型はどの
ような所望の外形及びピッチのリブ又はねし形成溝も形
成可能である。

本発明を実施するロッドを形成する更に進んだ代わりの
方法は、約２０−径の延伸ロッドに約２−深さの等方性
ポリエチレン層を形成するために、約６分間、約１６０
℃から１７０℃の温度に延伸ポリエチレン・ロッドを加
熱するステップを含んでいる。

ロッドは、オーブン（ｏｖｅｎ）でか、第２図及び第３
図に示されたのと同じではあるがねし形成溝のない加熱
型で加熱されても良い。等方性層の形成に引続いて、ね
じ２２と同様のねじが、我々の国際特許出願ＰＣＴ／Ａ
Ｕ　８８１００２４８号に示されたタイプのねじ形成型
を用いるか、公知の旋盤タイプの作業によって、等方性
層に形成可能である。

ねじは何時でも等方性層の形成に後続して形成されるの
で、本発明はまたねじが引続いて形成される熱ねし付は
ロッドに帰する。

等方性層の深さは、ロッドに形成されるべきねじ又はリ
ブの所望深さ、ピッチ、及び各グラフト材料の特定のタ
イプにとって最適にされるために必要な深さと角度によ
って指示される。例えば、第１図に示されるねじはポリ
エステル・グラウトに関して最適であるが、コンクリー
ト又はセメント・グラウトは異なった特徴を備えたねし
又はリブを必要とする。上述の仕方で形成されたねじ付
き又はリブ付きロッドは既述の仕方で好都合にガンマ（
γ）線照射される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、一端に取付けられたナツトを示す、本発明に
従って形成されたねじ付きロッドの部分断面側面図であ
り： 第２図は、第１図に示されたねじを形成するための加熱
型セットの略示斜視図であり：第３図は、型から外され
るロッドを示す第２図の型セットの断面図であり： 第４及び５図は、本発明に従うリブを形成するための代
わりの型セットの略示端面図である。 １：上型、　　　　　　２：下型、 ３：加熱要素、　　　　４：ねじ形成溝、５：ぼり切断
刃、　　　６，７，８，９．１０　：回転型、２１：ね
じ付きロッド、　２２：ねじ、２３：ナツト、 ２６二等方性つ ２５：延伸ポリマー・コア、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、等方性ポリマーの外層にリブ又はねじが形成されて
   いることを特徴とする延伸ポリマーの細長物品。 ２、外側等方性層を有し、該等方性層に形成された多数
   の大体半径方向リブが螺旋ねじを有し、該リブ又はねじ
   が物品の縦軸に関して実質上０゜〜４５゜の傾斜角を有
   している延伸ポリマーの細長物品。 ３、該傾斜角が１０゜より小である請求項２の物品。 ４、ポリマー材料の溶融点以上の温度に成形型を加熱す
   ることと、細長物品を型内に挿入することと、型の表面
   を細長物品の表面に、表面のリブ又はねじを溶融形成す
   るのに丁度十分ではあるが、細長物品のコアのポリマー
   材料の配向の重要な範囲を害さない時間だけかみ合わせ
   ることのステップを含んでいる多数の半径方向リブ又は
   螺旋ねじを備えた延伸ポリマーの細長物品を形成する方
   法。 ５、型が実質上１４０゜〜２５０℃内の温度に加熱され
   る請求項４の方法。 ６、温度が約１６０゜から１７０℃までである請求項５
   の方法。 ７、物品上に等方性層を作るためにポリマー材料の溶融
   点を越える温度に細長物品を加熱することと、該等方性
   層にリブ又はねじを形成することのステップを含んでい
   る多数の半径方向リブ又は螺旋ねじを備えた延伸ポリマ
   ーの細長物品を形成する方法。 ８、リブ又はねじが物品の縦軸に関して実質上０゜から
   ４５゜までの傾斜角を有する請求項７の方法。 ９、傾斜角が１０゜より小である請求項８の方法。 １０、実質上１００〜１８０ＫＧｙの範囲でガンマ線照
   射された請求項１、２、又は３の物品。 １１、物品を実質上１００〜１８０ＧＫｙの範囲でガン
   マ線照射にさらすステップを含んでいる請求項４から９
   までのいずれか１項の方法。