JPH05148780A - 繊維強化複合材料からなるロープの製造方法 - Google Patents
繊維強化複合材料からなるロープの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【構成】繊維束に繊維含有率４０〜７０ｗｔ％でエポキ
シ樹脂を含浸し、半硬化させ、直径１〜５ｍｍとした繊
維強化複合素線を複数本撚合わせて繊維強化複合材料と
し、該繊維強化複合材料を加熱処理することにより硬化
させることを特徴とする繊維強化複合材料からなるロー
プの製造方法。 【効果】耐蝕性があり、軽量で作業性の良好な建材・土
木用途に適する繊維強化複合材料からなるロープおよび
その製造方法を提供することができる。
シ樹脂を含浸し、半硬化させ、直径１〜５ｍｍとした繊
維強化複合素線を複数本撚合わせて繊維強化複合材料と
し、該繊維強化複合材料を加熱処理することにより硬化
させることを特徴とする繊維強化複合材料からなるロー
プの製造方法。 【効果】耐蝕性があり、軽量で作業性の良好な建材・土
木用途に適する繊維強化複合材料からなるロープおよび
その製造方法を提供することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は繊維強化複合材料からな
るロープの製造方法に関するものである。さらに詳細に
は、建材・土木用途に軽量で形状保持性・作業性が良好
な繊維強化樹脂複合材料からなるロープの製造方法に関
するものである。
るロープの製造方法に関するものである。さらに詳細に
は、建材・土木用途に軽量で形状保持性・作業性が良好
な繊維強化樹脂複合材料からなるロープの製造方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、建材・土木用途に高強度で低伸度
のロープとしてワイヤーロープが多量に使用されてき
た。これは引張強度が高く、伸びの少ない鋼線を撚合せ
て作られたものである。このロープは加重負荷時にマニ
ラ麻・サイザル麻などの天然繊維やナイロン・ポリエス
テルなどの合成繊維で作られたロープ比較して伸びが少
ないという利点を有している。しかし、鋼線を撚合せて
作ったロープは鉄の比重が大きいことに起因する重さ、
海砂の利用、ウオーターフロント開発時などに起こる腐
食などの問題が提起されている。
のロープとしてワイヤーロープが多量に使用されてき
た。これは引張強度が高く、伸びの少ない鋼線を撚合せ
て作られたものである。このロープは加重負荷時にマニ
ラ麻・サイザル麻などの天然繊維やナイロン・ポリエス
テルなどの合成繊維で作られたロープ比較して伸びが少
ないという利点を有している。しかし、鋼線を撚合せて
作ったロープは鉄の比重が大きいことに起因する重さ、
海砂の利用、ウオーターフロント開発時などに起こる腐
食などの問題が提起されている。
【０００３】建設・土木現場では長尺のロープを容易に
運搬するために、ロープは巻いたり曲げたりできること
が要求される。一方、複合材料においては、繊維による
補強効果を最大限発揮させるためには、ガラス転移点が
ある程度高いマトリックス樹脂を使用する必要があり、
複合材料からなるロープは巻いたり曲げたりしにくくな
る。特公昭６２−１８６７９号では、これらの問題点を
解消するために、炭素繊維・ガラス繊維・アラミド繊維
などの高強度低伸度繊維束に熱硬化性樹脂を含浸し、粉
末剤をまぶした後、樹脂の漏れだしを防止するために合
成繊維から成る編組体で包み、半硬化させて得た炭素繊
維束を撚りあわせ、完全硬化させて撚線を得る方法が提
案されている。
運搬するために、ロープは巻いたり曲げたりできること
が要求される。一方、複合材料においては、繊維による
補強効果を最大限発揮させるためには、ガラス転移点が
ある程度高いマトリックス樹脂を使用する必要があり、
複合材料からなるロープは巻いたり曲げたりしにくくな
る。特公昭６２−１８６７９号では、これらの問題点を
解消するために、炭素繊維・ガラス繊維・アラミド繊維
などの高強度低伸度繊維束に熱硬化性樹脂を含浸し、粉
末剤をまぶした後、樹脂の漏れだしを防止するために合
成繊維から成る編組体で包み、半硬化させて得た炭素繊
維束を撚りあわせ、完全硬化させて撚線を得る方法が提
案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特公昭６
２−１８６７９号のように複雑な工程を採用する場合に
は、作業工程が煩雑となり、加工費も高くつき、建材・
土木用途に対して軽量で形状保持性、作業性が良好な複
合材料からなるロープを提供することが困難であった。
２−１８６７９号のように複雑な工程を採用する場合に
は、作業工程が煩雑となり、加工費も高くつき、建材・
土木用途に対して軽量で形状保持性、作業性が良好な複
合材料からなるロープを提供することが困難であった。
【０００５】すなわち、本発明の課題は、建材・土木用
途に軽量で形状保持性、作業性が良好な複合材料からな
るロープを提供することをその課題とする。
途に軽量で形状保持性、作業性が良好な複合材料からな
るロープを提供することをその課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の繊維強化複合材
料からなるロープの製造方法は上記課題を解決するため
に次の構成を有する。すなわち、繊維束に繊維含有率４
０〜７０ｗｔ％でエポキシ樹脂を含浸し、半硬化させ、
直径１〜５ｍｍとした繊維強化複合素線を複数本撚合わ
せて繊維強化複合材料とし、該繊維強化複合材料を加熱
処理することにより硬化させることを特徴とする繊維強
化複合材料からなるロープの製造方法である。
料からなるロープの製造方法は上記課題を解決するため
に次の構成を有する。すなわち、繊維束に繊維含有率４
０〜７０ｗｔ％でエポキシ樹脂を含浸し、半硬化させ、
直径１〜５ｍｍとした繊維強化複合素線を複数本撚合わ
せて繊維強化複合材料とし、該繊維強化複合材料を加熱
処理することにより硬化させることを特徴とする繊維強
化複合材料からなるロープの製造方法である。
【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おいて繊維束とは、繊維強化複合材料の強化用繊維の束
をいい、この繊維の種類としては、強度が高く、クリー
プが少なく、化学的に安定な繊維が好ましく、一般に、
炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維が用いられる。
おいて繊維束とは、繊維強化複合材料の強化用繊維の束
をいい、この繊維の種類としては、強度が高く、クリー
プが少なく、化学的に安定な繊維が好ましく、一般に、
炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維が用いられる。
【０００８】本発明の繊維強化複合材料からなるロープ
の製造方法には、マトリックス樹脂としてエポキシ樹脂
を用いるものである。エポキシ樹脂以外の樹脂では繊維
を補強材とした場合、補強効果が十分でなく、樹脂とコ
ンクリートとの接着力が劣るという問題がある。
の製造方法には、マトリックス樹脂としてエポキシ樹脂
を用いるものである。エポキシ樹脂以外の樹脂では繊維
を補強材とした場合、補強効果が十分でなく、樹脂とコ
ンクリートとの接着力が劣るという問題がある。
【０００９】繊維強化複合素線の繊維含有率は４０〜７
０ｗｔ％とするものである。繊維含有率が４０ｗｔ％に
満たないと断面積当りの強度が低下したりコスト面で不
利になる。一方、繊維含有率が７０ｗｔ％を越えるなら
ば均一含浸が困難となる。
０ｗｔ％とするものである。繊維含有率が４０ｗｔ％に
満たないと断面積当りの強度が低下したりコスト面で不
利になる。一方、繊維含有率が７０ｗｔ％を越えるなら
ば均一含浸が困難となる。
【００１０】繊維強化複合素線の直径は１〜５ｍｍとす
るものである。直径が５ｍｍを越えるならばエポキシ樹
脂の均一含浸が困難となり、また硬化後のロープを巻き
取ることが困難となる。逆に１ｍｍに満たない場合には
撚りあわせ工程が煩雑化する。
るものである。直径が５ｍｍを越えるならばエポキシ樹
脂の均一含浸が困難となり、また硬化後のロープを巻き
取ることが困難となる。逆に１ｍｍに満たない場合には
撚りあわせ工程が煩雑化する。
【００１１】なお、最終的に得られる繊維強化複合材料
からなるロープの直径としては、土木・建築用途におい
てワイヤーロープの代用として用いる観点からは３〜５
０ｍｍの範囲が好ましい。また、形態保持性を良好なも
のとし、ロープの巻きあげを容易とし、一方、繊維が引
張方向から外れてロープの強度が低下することのないよ
うにする観点から、ロープの撚数は、１〜１０ターン／
ｍの範囲が好ましい。
からなるロープの直径としては、土木・建築用途におい
てワイヤーロープの代用として用いる観点からは３〜５
０ｍｍの範囲が好ましい。また、形態保持性を良好なも
のとし、ロープの巻きあげを容易とし、一方、繊維が引
張方向から外れてロープの強度が低下することのないよ
うにする観点から、ロープの撚数は、１〜１０ターン／
ｍの範囲が好ましい。
【００１２】本発明の繊維強化複合材料からなるロープ
の製造方法においては、エポキシ樹脂を含浸した後、半
硬化させるものである。本発明において、半硬化は、通
常、含浸後のエポキシ樹脂のガラス転移点を０〜４０℃
の範囲とすることで行なうことができる。半硬化しない
ならば、ボビンに巻いた繊維強化複合素線が相互に融着
し、解除が困難となるし、一方、硬化が進みすぎて完了
してしまうと曲げたり巻いたりできなくなる。この半硬
化処理の条件は、容易に含浸後のエポキシ樹脂のガラス
転移点を０〜４０℃の範囲とする観点から、温度８０〜
１２０℃、処理時間１〜５分が好ましい。
の製造方法においては、エポキシ樹脂を含浸した後、半
硬化させるものである。本発明において、半硬化は、通
常、含浸後のエポキシ樹脂のガラス転移点を０〜４０℃
の範囲とすることで行なうことができる。半硬化しない
ならば、ボビンに巻いた繊維強化複合素線が相互に融着
し、解除が困難となるし、一方、硬化が進みすぎて完了
してしまうと曲げたり巻いたりできなくなる。この半硬
化処理の条件は、容易に含浸後のエポキシ樹脂のガラス
転移点を０〜４０℃の範囲とする観点から、温度８０〜
１２０℃、処理時間１〜５分が好ましい。
【００１３】本発明の方法においては、このように半硬
化させた繊維強化複合素線を複数本引き揃えて撚をかけ
た後、加熱処理して硬化させるものである。本発明にお
いて、硬化は、通常、エポキシ樹脂のガラス転移点を８
０〜１５０℃の範囲とすることで行なうことができる。
硬化後のガラス転移点が８０℃未満では、気象条件によ
っては雰囲気温度が硬化後のガラス転移点を越えること
があり、ロープとしての形態保持が不可能となる。一
方、硬化後のガラス転移点が１５０℃を越えるような場
合には、ロープが剛直になり、巻取が困難となる。な
お、施工時にガラス転移点以上に加熱することによって
曲げに際し曲率をより小さくすることが可能となる観点
から、硬化後のガラス転移点を８０〜１００℃とするこ
とが好ましい。
化させた繊維強化複合素線を複数本引き揃えて撚をかけ
た後、加熱処理して硬化させるものである。本発明にお
いて、硬化は、通常、エポキシ樹脂のガラス転移点を８
０〜１５０℃の範囲とすることで行なうことができる。
硬化後のガラス転移点が８０℃未満では、気象条件によ
っては雰囲気温度が硬化後のガラス転移点を越えること
があり、ロープとしての形態保持が不可能となる。一
方、硬化後のガラス転移点が１５０℃を越えるような場
合には、ロープが剛直になり、巻取が困難となる。な
お、施工時にガラス転移点以上に加熱することによって
曲げに際し曲率をより小さくすることが可能となる観点
から、硬化後のガラス転移点を８０〜１００℃とするこ
とが好ましい。
【００１４】硬化させるための加熱処理条件としては、
含浸したエポキシ樹脂の硬化が完了する条件、具体的に
は１５０〜１８０℃で２〜５分が好ましい。加熱処理の
手段としては、熱風による方法、ダイスによる方法など
がある。
含浸したエポキシ樹脂の硬化が完了する条件、具体的に
は１５０〜１８０℃で２〜５分が好ましい。加熱処理の
手段としては、熱風による方法、ダイスによる方法など
がある。
【００１５】以下の実施例において適用したロープの破
断強度および弾性係数の測定方法は次の通りである。ロ
ープの外径より１０ｍｍ大きい肉厚５ｍｍの長さ２００
ｍｍの両面にネジを切った炭素鋼パイプで長さ１０００
ｍｍのロープの両端を小野田セメント（株）製膨張セメ
ント（ブライスター１００）で定着した。外ネジを使っ
て引張試験機（５０トンインストロン）で破断強度を測
定した。同時にロープに歪ゲージを取付け、変位を実測
して弾性係数を測定した。
断強度および弾性係数の測定方法は次の通りである。ロ
ープの外径より１０ｍｍ大きい肉厚５ｍｍの長さ２００
ｍｍの両面にネジを切った炭素鋼パイプで長さ１０００
ｍｍのロープの両端を小野田セメント（株）製膨張セメ
ント（ブライスター１００）で定着した。外ネジを使っ
て引張試験機（５０トンインストロン）で破断強度を測
定した。同時にロープに歪ゲージを取付け、変位を実測
して弾性係数を測定した。
【００１６】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明する。 （実施例１〜３、比較例１〜４）東レ（株）製の炭素繊
維“トレカ”（登録商標）Ｔ３００−１２Ｋ解撚糸の本
数をかえて引き揃え、１ｍ／分の速度で図１に示す含浸
装置に導き、エポキシ樹脂を含浸した。エポキシ樹脂組
成は油化シェルエポキシ（株）製ＥＰ−８２７：５０
部、チバガイギー社製ＸＢ−４１２２：５０部、エチル
メチルイミダゾール：２部であった。ダイスの直径を
２．５ｍｍとし余分の樹脂を除去し、繊維の含有率が４
０〜７０ｗｔ％になるように調節した。ダイスで１００
℃、３分間加熱することによりエポキシ樹脂は半硬化
し、そのガラス転移点は３０℃であった。
説明する。 （実施例１〜３、比較例１〜４）東レ（株）製の炭素繊
維“トレカ”（登録商標）Ｔ３００−１２Ｋ解撚糸の本
数をかえて引き揃え、１ｍ／分の速度で図１に示す含浸
装置に導き、エポキシ樹脂を含浸した。エポキシ樹脂組
成は油化シェルエポキシ（株）製ＥＰ−８２７：５０
部、チバガイギー社製ＸＢ−４１２２：５０部、エチル
メチルイミダゾール：２部であった。ダイスの直径を
２．５ｍｍとし余分の樹脂を除去し、繊維の含有率が４
０〜７０ｗｔ％になるように調節した。ダイスで１００
℃、３分間加熱することによりエポキシ樹脂は半硬化
し、そのガラス転移点は３０℃であった。
【００１７】このようにして得た半硬化後の直径２．５
ｍｍの繊維強化複合素線を撚合わせて繊維強化複合材料
とし、温度１６０℃で２分間加熱処理して硬化させた。
硬化後の含浸エポキシ樹脂のガラス転移点は１２０℃で
あった。素線の断面を研摩し顕微鏡で観察し空洞の有無
を確認した。また素線形状の繊維複合材料の強度を測定
した。これらの結果を表１に示した。実験番号１−４，
１−５，１−６はそれぞれ実施例１，２，３であり、実
験番号１−１，１−２，１−３，１−７はそれぞれ比較
例１，２，３，４である。
ｍｍの繊維強化複合素線を撚合わせて繊維強化複合材料
とし、温度１６０℃で２分間加熱処理して硬化させた。
硬化後の含浸エポキシ樹脂のガラス転移点は１２０℃で
あった。素線の断面を研摩し顕微鏡で観察し空洞の有無
を確認した。また素線形状の繊維複合材料の強度を測定
した。これらの結果を表１に示した。実験番号１−４，
１−５，１−６はそれぞれ実施例１，２，３であり、実
験番号１−１，１−２，１−３，１−７はそれぞれ比較
例１，２，３，４である。
【００１８】
【表１】
【００１９】（実施例４〜８）半硬化のための加熱処理
条件のみ１００℃、２分間に変更した他は、実施例１の
水準１−５とまったく同じ条件で得た素線形状の繊維複
合材料素線の本数を変えて引き揃え、２ターン／ｍの撚
りを付与した後、１５０℃で３分間熱処理して硬化さ
せ、ロープを形成し直径１ｍのドラムに巻きとった。巻
取は容易であった。このロープの外径より２０ｍｍ大き
い内径を有する、肉厚５ｍｍ、長さ２００ｍｍの炭素鋼
にさし込み、水を適量加えた（株）小野田製の膨張セメ
ントを流しこみ２日間常温で硬化させた。５０トンの容
量のインストロンで破断強度を測定した。測定結果を表
２にまとめた。実験番号２−１，２−２，２−３，２−
４，２−５はそれぞれ実施例４，５，６，７，８であ
る。ロープの直径が小さいほど破断強度が高く、素線ベ
ースの強度利用率も高いことがわかる。
条件のみ１００℃、２分間に変更した他は、実施例１の
水準１−５とまったく同じ条件で得た素線形状の繊維複
合材料素線の本数を変えて引き揃え、２ターン／ｍの撚
りを付与した後、１５０℃で３分間熱処理して硬化さ
せ、ロープを形成し直径１ｍのドラムに巻きとった。巻
取は容易であった。このロープの外径より２０ｍｍ大き
い内径を有する、肉厚５ｍｍ、長さ２００ｍｍの炭素鋼
にさし込み、水を適量加えた（株）小野田製の膨張セメ
ントを流しこみ２日間常温で硬化させた。５０トンの容
量のインストロンで破断強度を測定した。測定結果を表
２にまとめた。実験番号２−１，２−２，２−３，２−
４，２−５はそれぞれ実施例４，５，６，７，８であ
る。ロープの直径が小さいほど破断強度が高く、素線ベ
ースの強度利用率も高いことがわかる。
【００２０】
【表２】
【００２１】
【発明の効果】本発明の方法によれば、耐蝕性があり、
軽量で作業性の良好な建材・土木用途に適する繊維強化
複合材料からなる安定したロープを提供することができ
る。また、得られたロープは加熱することにより容易に
曲げることができる。本発明の方法によれば、含浸硬化
後に素線から樹脂の漏れだしがないので、素線を編組で
包む必要が無く加工工程を簡略化できる。
軽量で作業性の良好な建材・土木用途に適する繊維強化
複合材料からなる安定したロープを提供することができ
る。また、得られたロープは加熱することにより容易に
曲げることができる。本発明の方法によれば、含浸硬化
後に素線から樹脂の漏れだしがないので、素線を編組で
包む必要が無く加工工程を簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の繊維強化複合材料からなるロープを製
造する方法の一例を示す概要図である。
造する方法の一例を示す概要図である。
１：エクストルーダー ２：樹脂含浸部 ３：ダイス ４：巻き取り装置 ５：ドライブステーション ６：強化繊維
Claims (1)
- 【請求項１】繊維束に繊維含有率４０〜７０ｗｔ％でエ
ポキシ樹脂を含浸し、半硬化させ、直径１〜５ｍｍとし
た繊維強化複合素線を複数本撚合わせて繊維強化複合材
料とし、該繊維強化複合材料を加熱処理することにより
硬化させることを特徴とする繊維強化複合材料からなる
ロープの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31501291A JPH05148780A (ja) | 1991-11-28 | 1991-11-28 | 繊維強化複合材料からなるロープの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31501291A JPH05148780A (ja) | 1991-11-28 | 1991-11-28 | 繊維強化複合材料からなるロープの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05148780A true JPH05148780A (ja) | 1993-06-15 |
Family
ID=18060361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31501291A Pending JPH05148780A (ja) | 1991-11-28 | 1991-11-28 | 繊維強化複合材料からなるロープの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05148780A (ja) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR101235676B1 (ko) * | 2010-09-03 | 2013-02-21 | 주식회사 삼부포리마 | 철근 대체용 고강력원사 성형체 및 그의 제조방법 |
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| CN103831203A (zh) * | 2014-03-05 | 2014-06-04 | 昆山盛夏复合材料科技有限公司 | 一种碳纤维加工机 |
| CN103835171A (zh) * | 2014-03-07 | 2014-06-04 | 江苏神韵绳缆有限公司 | 高模量聚乙烯或超高分子量聚乙烯编绞绳的树脂复合方法 |
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