(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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とする複合線条体。
【請求項２】
該複合線条体が、その外径（ｄ１）と巻き径（Ｄ）の比（Ｄ／ｄ１）が２０＜Ｄ／ｄ１＜４００の範囲内にある、請求項１に記載の複合線条体。
【請求項３】
該線条体の補強繊維が、炭素繊維を少なくとも含有するものである、請求項１または２に記載の複合線条体。
【請求項４】
該線条体の補強繊維が、ガラス繊維を少なくとも含有するものである、請求項１〜３のいずれかに記載の複合線条体。
【請求項５】
該線条体が、内層部とその外側に設けた表層部とで構成されているものである、請求項１〜４のいずれかに記載の複合線条体。
【請求項６】
該線条体の該表層部が、該線条体の螺旋軸方向以外の方向に配列された繊維で構成されているものである、請求項５に記載の複合線条体。
【発明の詳細な説明】
【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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