(57)【要約】  炭素繊維ケーブル（１）は，熱硬化性樹脂（５）が含浸された複数本の炭素繊維（４）を束にまとめた心線（２）と，それぞれが，熱硬化性樹脂（５）が含浸された複数本の炭素繊維（４）を束にまとめた複数本の側線（３）とを備えている。上記熱硬化性樹脂（５）が硬化状態にあり，上記複数本の側線（３）のそれぞれは樹脂硬化性を利用して型付けられている。型付けられた複数本の側線（３）のそれぞれが上記心線（２）の周囲に撚り合わされた状態となっている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂が含浸された複数本の合成繊維を有し，これらが束にまとめられた心線と，
それぞれが，樹脂が含浸された複数本の合成繊維を有し，これらがそれぞれ束にまとめられた複数本の側線と，を備え，
上記樹脂が硬化状態にあり，上記複数本の側線のそれぞれが上記樹脂の硬化性を利用して型付けられており，
型付けられた複数本の側線のそれぞれが，上記心線の周囲に撚り合わされた状態になっている，
合成繊維ケーブル。
【請求項２】
上記心線と上記複数本の側線のそれぞれについて，上記側線が上記心線に接触している接触部分と，上記側線が上記心線に接触していない非接触部分との両方を，長手方向に有している，
請求項１に記載の合成繊維ケーブル。
【請求項３】
上記複数本の側線のそれぞれが，隣り合う側線に接触している接触部分と，隣り合う側線に接触していない非接触部分との両方を，長手方向に有している，
請求項１または２に記載の合成繊維ケーブル。
【請求項４】
上記接触部分および上記非接触部分が，長手方向に繰り返し存在する，
請求項２または３に記載の合成繊維ケーブル。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の合成繊維ケーブルがコンクリート中に埋め込まれている，コンクリート構造物。
【請求項６】
請求項１から４のいずれ一項に記載の合成繊維ケーブルが補強材として用いられている，長尺物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は合成繊維ケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は，炭素繊維製またはアラミド繊維製の棒状体をコンクリート構造物に挿入し，強度向上を図るものを記載する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１１０３６５号公報
【０００４】
鉄筋コンクリート柱に長孔が穿孔され，上記長孔に炭素繊維製棒状体が打ち込まれる。その後長孔内の残部空隙に流動状硬化性樹脂が充填されることで，炭素繊維製棒状体はコンクリート中に定着される。炭素繊維製棒状体は，その表面に接触する流動状硬化性樹脂によってコンクリート中に定着されるにすぎない。
【発明の開示】
【０００５】
この発明は，コンクリート等をケーブル内部に侵入させてコンクリート等との接触面積を大きくし，これによって定着効率を高めることができる合成繊維ケーブルの提供を目的とする。
【０００６】
この発明はまた，曲げが加えられたときに適度な撓みを生じる，取り扱いに優れた合成繊維ケーブルの提供を目的とする。
【０００７】
この発明による合成繊維ケーブルは，樹脂が含浸された複数本の合成繊維を有し，これらが束にまとめられた心線と，それぞれが，樹脂が含浸された複数本の合成繊維を有し，これらがそれぞれ束にまとめられた複数本の側線と，を備え，上記樹脂が硬化状態にあり，上記複数本の側線のそれぞれが上記樹脂の硬化性を利用して型付けられており，型付けられた複数本の側線のそれぞれが，上記心線の周囲に撚り合わされた状態となっていることを特徴とする。
【０００８】
樹脂が含浸された複数本の合成繊維によって構成される心線および側線は，上記樹脂を硬化させることで樹脂が硬化したときの形状を保つ。熱硬化性の樹脂であれば熱を加えることによって，熱可塑性の樹脂であれば冷却することによって，上記樹脂は硬化する。所定形状を付与した状態で上記樹脂を硬化させると，心線および側線は，その形状をその後においても継続して維持することができる。
【０００９】
心線および側線を構成する合成繊維（木綿や絹などの天然繊維ではなく，化学的に合成された高分子からつくられる繊維）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（polyp-phenylenebenzobisoxazole）繊維，その他の繊維を含む。これらの繊維は非常に細く，多数本の合成繊維を束ねることで樹脂を含浸させることができる。
【００１０】
上記樹脂の硬化性を利用してあらかじめ型付けられた複数本の側線のそれぞれを心線の周囲において撚り合わされた状態にすることで合成繊維ケーブルは構成される。この発明によると，あらかじめ行われる上記樹脂の硬化性を利用した側線の型付けによって，合成繊維ケーブルの内部に，具体的には，心線とその周囲の側線の間，および隣り合う側線同士の間に，実質的に撚った状態を損なわずに適宜の空間ないし隙間を確保することができる。
【００１１】
合成繊維ケーブルを構成する心線およびその周囲の側線は，それぞれにおいて樹脂が硬化している状態のものであるから，心線とその周囲の側線，および隣り合う側線同士にはすべり（位置ずれ）が許容される。これにより曲げが加えられたときに適度な撓みを生じやすく，取り扱いに優れた合成繊維ケーブルが提供される。たとえば，長尺の合成繊維ケーブルを小径のリールに巻き付けてコンパクトにまとめることができ，作業現場における取扱いも楽になる。この発明による合成繊維ケーブルは，たとえば電線（送電線），光ファイバーケーブル，海底ケーブルその他の比較的長尺の部材または設備の補強材としての利用に適している。
【００１２】
一実施態様では，上記心線と上記複数本の側線のそれぞれについて，上記側線が上記心線に接触している接触部分と，上記側線が上記心線に接触していない非接触部分との両方を，長手方向に有している（長手方向に存在している）。すなわち，心線の周囲の複数本の側線は，長手方向の全長にわたって心線に接触し続けることなく，接触していない（側線が心線から浮いている）部分を持つ。接触部分により合成繊維ケーブルの型崩れが防止される。非接触部分は心線と側線との間の空間となるから，ケーブルの曲げやすさの向上に寄与し，またコンクリート，モルタルその他の凝固剤または凝結剤の浸透にも役立つ。たとえばコンクリート中に合成繊維ケーブルを埋込むと，コンクリートが合成繊維ケーブル内に浸透し，合成繊維ケーブルはコンクリート中にしっかりと定着する。この発明による合成繊維ケーブルはたとえばコンクリート構造物の補強材としての利用にも適している。
【００１３】
他の実施態様では，上記複数本の側線のそれぞれについて，隣り合う側線に接触している接触部分と，隣り合う側線に接触していない非接触部分の両方を，長手方向に有している。すなわち，心線の周囲の複数本の側線は，長手方向の全長にわたって隣り合う側線に接触し続けることなく，接触していない部分（側線と側線との間に隙間がある）を持つ。接触部分により合成繊維ケーブルの型崩れが防止される。非接触部分はケーブルの曲げやすさの向上に寄与し，合成繊維ケーブルの内部へのコンクリート，モルタルその他の凝固剤または凝結剤の侵入にも役立つ。
【００１４】
好ましくは，上記心線と上記側線との間の接触部分および非接触部分，ならびに隣り合う側線同士の接触部分および非接触部分のいずれについても，上記接触部分および上記非接触部分が長手方向に繰り返し存在する。全長にわたって曲げやすいケーブルが提供される。この合成繊維ケーブルをコンクリート構造物に用いる場合には，合成繊維ケーブルの長手方向にコンクリートの浸透を許容する内部空間を分散して確保することができ，かつ外部から内部へのコンクリートの侵入を許容する入口を分散して確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】炭素繊維ケーブルの正面図である。
【図２】炭素繊維ケーブルの分解斜視図である。
【図３】図１のIII−III線に沿う拡大断面図である。
【図４】図１のIV−IV線に沿う拡大断面図である。
【図５】図１のV−V線に沿う拡大断面図である。
【図６】コンクリート引抜き試験の結果を示すグラフである。
【実施例】
【００１６】
図１は炭素繊維ケーブルの外観を示している。図２は炭素繊維ケーブルの分解斜視図である。図３から図５は，それぞれ図１のIII−III線，IV−IV線，V−V線に沿う炭素繊維ケーブルの拡大断面図を示している。【００１７】
炭素繊維ケーブル１は，１本の心線２と，その周囲に撚り合わされた状態にされた６本の側線３（３ａ〜３ｆ）とから構成されている（１×７構造）。断面からみて，炭素繊維ケーブル１，心線２および側線３は，いずれもほぼ円形の形状を持つ。また，断面からみて，炭素繊維ケーブル１はその中心に心線２が配置され，心線２を取り囲むように６本の側線３が位置する。炭素繊維ケーブル１はたとえば５ｍｍ〜２０ｍｍ程度の直径を持つ。【００１８】
心線２および側線３は，いずれも熱硬化性樹脂（たとえばエポキシ樹脂）５を含浸させた多数本たとえば数万本の長尺の炭素繊維４を断面円形に束ねたもので，炭素繊維ケーブル１の全体で数十万本程度の炭素繊維４が含まれる。炭素繊維４のそれぞれは非常に細く，たとえば５μｍ〜７μｍの直径を持つ。熱硬化性樹脂５が含浸された多数本の炭素繊維４を束にし，この炭素繊維の束を複数本撚り合わせることによって，心線２および側線３をそれぞれ形成してもよい。心線２および側線３は炭素繊維複合材料（ＣＦＲＰ）（Carbon Fiber Reinforced plastics）製のものと言うこともできる。【００１９】
心線２および側線３は，この実施例では同じ太さ（断面積）のものが用いられている。もっとも，心線２よりも細い，または太い側線３を用いてもよい。炭素繊維４の本数によって，心線２および側線３のそれぞれの太さは任意に調整することができる。【００２０】
炭素繊維ケーブル１を構成する心線２および側線３は，いずれも熱硬化性樹脂５にあらかじめ熱を加えて硬化させた状態のものが用いられる。すなわち，熱硬化性樹脂５の熱硬化性を利用して硬化した状態の心線２の周囲に，同じく熱硬化性樹脂５の熱硬化性を利用して硬化した状態の側線３を配置して撚り合わされた状態とすることによって炭素繊維ケーブル１はつくられる。心線２および側線３のそれぞれの熱硬化性樹脂５が硬化しているので，心線２とその周囲の側線３，および側線３同士には適度なすべりが許容される。【００２１】
図２を参照して，心線２の周囲に撚り合わされた状態とされる６本の側線３はいずれもあらかじめらせん状に型付けられており，他方心線２はらせん状の型付けを持たない。側線３のらせん形は熱硬化性樹脂５を熱硬化する前に型付けられるのは言うまでもない。各側線３のらせん状の型付けのピッチはほぼ同じであり，また各側線３のらせん内径は心線２の直径にほぼ等しい。【００２２】
ここで側線３のそれぞれには，部分的に外向きにわずかに膨らむように型付けられた部分（以下，膨らみ部分という）を有している。図１に示す炭素繊維ケーブル１には，４箇所の膨らみ部分３Ａ〜３Ｄが，それぞれやや強調して示されている。【００２３】
図３を参照して，膨らみ部分３Ａを有する部分を断面でみると，心線２の周囲の６本の側線３ａ〜３ｆのうちの１本（側線３ａ）が心線２に接触していず，心線２から離れて外方に位置ずれしている。この位置ずれが生じるように，側線３ａに対するあらかじめの型付けが行われる。側線３ａが心線２から離れることで，心線２と側線３ａとの間には内部空間（非接触部分）11が確保される。【００２４】
心線２および側線３がいずれも断面円形であるので，心線２と側線３との間には必然的に接触しない部分（たとえば，図３において，心線２と，側線３ｃと，側線３ｄとによって形成される，断面において概略三角形の空間）（符号20で示す）が存在するが，この明細書で言う内部空間11は，この断面概略三角形の空間20を意味せず，側線３に対してあらかじめ行われる型付けによって確保される心線２と側線３との間の空間を意味する。内部空間11が確保されることによって，２つの断面概略三角形の空間20がつながることになる。【００２５】
図３において，側線３ａは，その両隣に位置する２本の側線３ｂ，３ｆのうち，一方の側線３ｆとは接しているが，他方の側線３ｂには接触していず，側線３ｂから離れる向きに位置ずれしている（この位置ずれが生じるように，側線３ａに対するあらかじめの型付けが行われる）。側線３ａが側線３ｂから離れることで，側線３ａと側線３ｂとの間には隙間12が確保されている。【００２６】
図４を参照して，別の膨らみ部分３Ｂを有する部分を断面で見ると，心線２の周囲の６本の側線３ａ〜３ｆのうちの２本（側線３ｅ，３ｆ）が心線２に接触していず，心線２と側線３ｅ，３ｆとの間に内部空間11が確保されている。側線３ｅ，３ｆは隣り合っているので，２つの内部空間11が連続し，その結果広い内部空間が形成されている。また，別の側線３ｃは，心線２には接触しているものの，その両隣に位置する２本の側線３ｂ，３ｄの両方と離れて位置しており，側線３ｃの両側方のそれぞれに隙間12が確保されている。【００２７】
図４において，内部空間11は閉空間のように示されているが，内部空間11は外と完全に遮断された空間ではなく，外に通じる開空間である。すなわち，心線２と側線３との間に確保される内部空間11は，炭素繊維ケーブル１の長手方向の別の場所において隣り合う２本の側線３が離れていることで確保される上述した隙間12に連続している。隙間12を通じて内部空間11は外部と連通する。【００２８】
図５を参照して，膨らみ部分３Ｃ，３Ｄを有する部分を断面で見ると，心線２の周囲の６本の側線３のうちの４本（側線３ｂ，３ｃ，３ｅ，３ｆ）が心線２に接触していず，内部空間11が確保されている。また，側線３ａと３ｂの間，３ｃと３ｄの間，３ｅと３ｆの間，３ｆと３ａの間に隙間12が確保されている。【００２９】
このように炭素繊維ケーブル１は，断面とする場所によって内部空間11および隙間12の場所および数が異なる。もっとも，断面とする場所によっては内部空間11，隙間12が一切現れないこともあるし，これとは逆に，心線２の全周において６本の側線３が接触していないこともあり得る。また，図３〜図５に示すように，断面に現れる内部空間11および隙間12の大きさ（心線２と側線３との距離，隣り合う側線３間の距離）は様々である。これは，複数の膨らみ部分３Ａ〜３Ｄの程度が様々であることを意味する。なお，極端に大きな膨らみ部分（内部空間11および隙間12）は炭素繊維ケーブル１には存在せず，実質的に撚った状態が損なわれることはない。【００３０】
上述した膨らみ部分は炭素繊維ケーブル１の長手方向に繰り返し形成される。すなわち，心線２と複数本の側線３のそれぞれについて，上記側線３が上記心線２に接触している接触部分（内部空間11がない部分）と，上記側線３が上記心線２に接触していない非接触部分（内部空間11がある部分）とが長手方向に繰り返し現れる。同様にして，隣り合う側線３同士についても接触部分（隙間12がない部分）と非接触部分（隙間12がある部分）とが長手方向に繰り返し現れる。【００３１】
膨らみ部分は各側線３の長手方向に所定間隔ごとに設けてもよいし，ランダムに設けてもよい。全ての側線３について長手方向に同じ間隔で膨らみ部分を設けてもよいが，側線３ごとに，膨らみ部分の長手方向の間隔を異ならせるとよい。膨らみ部分が炭素繊維ケーブル１に分散して設けられ，炭素繊維ケーブル１の長手方向に内部空間11および隙間12が分散して存在することになる。【００３２】
炭素繊維ケーブル１は，上述したように，心線２および側線３のそれぞれの熱硬化性樹脂５が硬化しているので，心線２と側線３，側線３同士にすべりが許容され，さらに内部空間11および隙間12を有するので，曲げが加えられたときに適度な撓みを生じ，取り扱いに優れるものとなる。小径のリールに巻き付けてコンパクトにすることができ，作業現場における取り扱いも楽になる。炭素繊維ケーブル１は，たとえば送電線等の長尺物の心材としての利用に適している。【００３３】
また炭素繊維ケーブル１は，たとえばコンクリート構造物の補強材としても用いることができる。炭素繊維ケーブル１を凝結前のコンクリート（フレッシュ・コンクリート）中に埋設すると，隣接する側線３同士の間の隙間12を入り口にしてコンクリートが炭素繊維ケーブル１内に入る。隙間12から炭素繊維ケーブル１の内部に入ったコンクリートは，心線２と側線３との間に確保された内部空間11に入り，結果的に炭素繊維ケーブル１とコンクリートとの接触面積が広くなる。もっとも，フレッシュ・コンクリートの粘度，内部空間11，隙間12の大きさ等によってはコンクリートが内部空間11を完全には満たさないこともあり得るが，炭素繊維ケーブル１の外周面（表面）にコンクリートが接触するのに加えて，炭素繊維ケーブル１の内部においてもコンクリートとの接触が生じるから，コンクリートと炭素繊維ケーブル１との接触面積の増大は達成される。このため，たとえば鉄筋と比較して付着応力度を大幅に向上することができ，高い定着効率で炭素繊維ケーブル１をコンクリート中に定着させることができる。コンクリート構造物は，橋桁，橋脚，橋壁高欄，防護壁等を含む。【００３４】
図６は，横軸をすべり変位（ｍｍ），縦軸を付着応力度（Ｎ/ｍｍ２）とするコンクリート引抜き試験結果を示すグラフである。グラフ中の実線は上述した炭素繊維ケーブル１の試験結果を，破線は内部空間11および隙間12を持たない炭素繊維ケーブルの試験結果を，それぞれ示している。ケーブルを構成する心線および側線の直径，本数および構造，ならびにコンクリート中の埋込長さ（付着長さ）は同じ条件で計測した。【００３５】
コンクリート引抜き試験は，土木学会「引抜き試験による連続繊維補強材とコンクリートとの付着強度試験方法」に準じて行った。この試験では，炭素繊維ケーブルの両端部を外に出した状態で中間部分が埋め込まれたコンクリートブロックが作成される。コンクリートブロックの一端部から外に出ている炭素繊維ケーブルに引張試験機を用いて所定の載荷速度で引張荷重が加えられ，コンクリートブロックの他端部から外に出ている炭素繊維ケーブルの変位量（すべり変位）が変位計を用いて計測される。【００３６】
付着応力度τ（Ｎ／ｍｍ２）は，以下の数式を用いて算出したものである。【００３７】
付着応力度τ＝Ｐ／ｕ・Ｌ【００３８】
ここでＰは引張荷重（ｋＮ）を，ｕは炭素繊維ケーブルの公称周長（ｍｍ）を，Ｌはコンクリートブロックに対する付着長さ（ｍｍ）を，それぞれ表す。【００３９】
コンクリート引抜き試験の結果，内部空間11および隙間12を持たない炭素繊維ケーブルの付着応力度（破線）に比べて，上述した炭素繊維ケーブル１の付着応力度（実線）は大きく向上しており，コンクリート定着効率が高いことが確認される。【００４０】
炭素繊維ケーブル１における側線３の型付けの程度（側線３による拘束の程度）は，ケーブル１の直径Ｄ，ケーブル１を構成する心線２の直径σ１および側線３の直径σ２を用いて，Ｄ／（σ１＋２σ２）×１００（％）（以下，型付率という）によって表すことができる。１００．１〜１０５（％）程度の型付率があれば炭素繊維ケーブル１は曲げが加えられたときに適度な撓みを生じるものになり，コンクリート定着効率も向上する。もっとも，コンクリート定着効率を重視して，コンクリート定着効率をより向上させる場合であれば，より大きな，たとえば１１０％程度の型付率を持つように複数本の側線３を型付けてもよい。【００４１】
上述した実施例では，複数本の炭素繊維４の束に熱硬化性樹脂５を含浸させ，これに熱を加えることによって硬化させた心線２および側線３から炭素繊維ケーブル１を構成する例を説明したが，熱硬化性樹脂５に代えて熱可塑性樹脂（たとえばポリアミド）を用いてもよい。また，炭素繊維に代えて，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（polyp-phenylenebenzobisoxazole)繊維等，その他の合成繊維を用いることもできる。
【符号の説明】
【００４２】
１  炭素繊維ケーブル
２  心線
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ  側線
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ  膨らみ部分
４  炭素繊維
５  熱硬化性樹脂
11  内部空間
12  隙間
【図１】
2018003030.tif 000003
【図２】
2018003030.tif 000004
【図３】
2018003030.tif 000005
【図４】
2018003030.tif 000006
【図５】
2018003030.tif 000007
【図６】
2018003030.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月25日(2018.7.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂が含浸された複数本の合成繊維を有し，これらが束にまとめられた心線と，
それぞれが，樹脂が含浸された複数本の合成繊維を有し，これらがそれぞれ束にまとめられた複数本の側線と，を備え，
上記樹脂が硬化状態にあり，上記複数本の側線のそれぞれが上記樹脂の硬化性を利用して型付けられており，
型付けられた複数本の側線のそれぞれが，上記心線の周囲に撚り合わされた状態になっている，合成繊維ケーブルにおいて，
上記合成繊維ケーブルを構成する複数本の上記側線のそれぞれが，外向きにわずかに膨らむように型付けられた膨らみ部分を有しており，
上記側線のそれぞれにおいて上記膨らみ部分が長手方向に繰り返し形成されている，
合成繊維ケーブル。
【請求項２】
上記心線と上記複数本の側線のそれぞれについて，上記側線が上記心線に接触している接触部分と，上記側線が上記心線に接触していない非接触部分との両方を，長手方向に有している，
請求項１に記載の合成繊維ケーブル。
【請求項３】
上記複数本の側線のそれぞれが，隣り合う側線に接触している接触部分と，隣り合う側線に接触していない非接触部分との両方を，長手方向に有している，
請求項１または２に記載の合成繊維ケーブル。
【請求項４】
上記接触部分および上記非接触部分が，長手方向に繰り返し存在する，
請求項２または３に記載の合成繊維ケーブル。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の合成繊維ケーブルがコンクリート中に埋め込まれている，コンクリート構造物。
【請求項６】
請求項１から４のいずれ一項に記載の合成繊維ケーブルが補強材として用いられている，長尺物。
【国際調査報告】
2018003030.tif 000009
2018003030.tif 000010