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1. WO1988004230 - PROCEDE DE PRODUCTION D'UN CABLE EN RESINE RENFORCEE PAR DES FIBRES

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[ JA ]
明 細 書

繊維強化樹脂線状体の製法

技 術 分

本発明は、周方向に捩じり加工がなされている織維強化樹脂線状 体の製法に関するものである。

背 景 技 術

一般に、ガラス繊維強化樹脂線状体等の織維強化樹脂線状体は、 ガラス繊維等の補強繊維に樹脂を舍浸させ、これを加熱された成形 ダイスに強制的に通じ(引き入れ)他端から引き抜いて棒状等に形 成されることによって行われている。

このように形成された線状体は、補強繊維が長手方向に配向され ているため、引張強度に優れ、抗張力材として好適に使用されてい る。特に、上記のような線状体は、成彤ダイスの断面形状を適宜ェ 夫することにより、外周面に、光ファイバ一を収容しうる凹条溝を 長手方向に連続的に形成でき、抗張力性に優れ、しかも長尺に形成 できるため、光通信ケーブル用テンションメンバー(抗張力材)と して適している。

しかしながら、上記線状体は前述の如く連続引き抜き成形法によ つて形成されるため、光ファイバ一を収容する凹条溝は線状体の軸 方向に沿って平行に形成されている。ところが、このような線状体 の軸方向に沿って平行に設けられた凹条溝に、光ファイバ一を収容 したケーブルでは、ケーブルを屈曲したとき、圧縮側にある光ファ ィバーは圧縮力を受け、引張側にある光ファイバ一には引張力が加 わる。そして、上記圧縮力,引張力によって光ファイバ一の伝送損 "失が増加す ようになるため、このような力が加わらないように、 光ファイバ一を収容する凹条溝を軸方向に対してらせん状に旋面さ せ、そのようならせん状に旋画した凹条溝内に光ファイバ一を収容 することが^:チましい。ところカ^ 従来の連続引き抜き成形法による 繊維強化樹脂線状体の製法によれば、線状体の長手方向に強い引張 力が加えられるため、凹条溝を線状体の軸方向に旋回させるという ことは不可能視されていた。そこで、線状体の軸方向に対してらせ ん状に旋回した凹条溝を有するテンションメンバーとして、アルミ 二ゥム製の異形ロッドもしくは熱可塑性樹脂の押出成形品が使用さ れている。ところが、上記アルミニウム製異形ロッドば、铯緣性の 点で難点があり、また熱可塑性樹脂押出成形品については、耐熱性 および強度的に問題があるため、光通信ケーブル用テンションメン バーとして満足すべき性能を備えたものが得られていないのが実情 である。

本発明ば、このような事情に鑑みなされたもので、周方向に捩じ り加工が施されており、かつ強度が大でしかも耐熱性等の特性に優 れた繊維強化樹脂線祅体の製法の提供をその目的とする。本発明に より、線状体の軸方向に対して、らせん状に旋回した凹条溝を有す る織維強化樹脂線状体を連続して得ることができる。

発明の開示

上記の目的を達成するため、本発明の繊維強化樹脂線拔体の製法 は、補強繊維を長手方向に連続的に移動させる工程と、その移動の 過程で上記捕強繊維に樹脂を舍浸させる工程と、上記樹脂舍浸補強 繊維を成形ダイスで加熱しながら通過させる工程と、成形ダイス通 過後の半硬化状樹脂舍浸補強織維ま樹脂硬化ゾーンで加熱レ完全硬 化させる工程を備え、上記半硬化拔樹脂舍浸補強繊維に対して捩じ り力を加えた状態で上記樹脂硬化ゾーンを通過させることを第一の 要旨 (第 1の発明)とする。そして前記の完全硬化工程の次工程と して、上記樹脂硬化体のガラス転移温度(T g ) 以上の温度に設定 された加熱ゾ一ンに前記完全硬化樹脂舍浸捕強織維を通過させるェ 程を付加し、完全硬化樹脂舍有捕強繊維に対して捩じり力を加えた 状態で上記加熱ゾーンを通過させるようにすることを第二の要旨( 第 2の発明)とする。

また上記第 2の要旨には、加熱された前記の成形ダイス中で樹脂 舍浸繊維基材を完全硬化の状態にしておき、これに捩じり力を加え た状態で上記加熱ゾーン(ガラス転移温度以上に設定されている) を通過させる技林 Ϊ·も舍まれる。

すなわち、本発明者らは、連続引き抜き成形法による繊維強化樹 脂線状体の製法を改善し、補強織維にダメージを与えることなく、 繊維強化樹脂線状体に対してらせん状に捩じり加工を施し、軸方向 にらせん状の凹条溝を有する線状体を得るべく一連の研究を重ねた 。その結果、樹脂舍浸補強繊維を成形ダイスを通過させて樹脂を半 硬化状態にし、ついでその状態で樹脂硬化ゾーンを通過させて、樹 脂舍浸補強織維の樹脂を完全硬化させる織維強化線状体の製法にお . いて、前記半硬化状態で捩じり力を加えるようにすると、初期の目 的を達成しうることを見出した。また本発明者らは、さらに研究を 重ねた結果、上記のような樹脂舍浸捕強繊維の樹脂を半硬化状態に して、捩じり力を加えるのではなく、完全硬化させた後、完全硬化 体のガラス転移点以上の温度で捩じり力を加えながら加熱ゾーンを 通過させても上記同様初期の目的を達成しうることを見出し本発明 に到達した。特に、後者のようにする場合には、より表面平滑性に 富んだ製品が得られるようになる。 - 本発明において使用する樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂 , エポキシ樹脂,ビュルエステル樹脂等の熱硬化性樹脂があげられ る。そして通常は、これらに硬化剤,硬化促進剤を添加して液状組 成物とし使用に供せられる。

また、補強繊維としては、ガラス織維,カーボン織維,金属織維 等の無機系織維や、ァラミド繊維等の有機系繊維を適宜に使用する ことができる。これらは、単独で使用してもよいし併用しても差し 支えばない。

上記の原料を用いて、繊維強化樹脂線状体を連続的に製造する場 合において、第 1の要旨の方法ば、加熱された成形ダイスの通過か ら硬化ゾーンの通過に到るまでの通宜の段階で、例えば捩じり加工 治具に樹脂含浸捕強繊維を掛ける等によって捩じり加工を施すので あるが、その際、捩じり加工の対象となる樹脂舍浸補強織維の樹脂 -は、半硬化犹態であることが重要である。上記樹脂が半硬化伏態に なっていないと(例えぼ硬化状態では)、捩じり加工洽具を経由さ せて捩じり加工を施しても、硬化ゾーンに到るまでに、その捩じり 加工状態が解けてしまい、得られる織維強化潜脂線状体に捩じり加 ェがなされなくなる ό また、上記捩じり加工治具としては成形ダイ ス状のものを用いてもよいし、ローラ抆のものを組み合わせて用い てもよい。また、特別な加工治具を用いず引き抜き成形の際の牽引 装置を面転させ、これを捩じり加工治具として用いるようにしても よい。要は、上記樹脂舍浸補強織維に対して連続的もしくは断続的 に捩じり加工できるものであれば特に制限するものではない。

"半硬化状態" とば当業界において一般的に使用されている言葉 であり、当業者にとって容易に理解可能である。参考までに、この 発明において "半硬化状態" とは、通常、成形ダイス通過後の(半 硬化状) 樹脂舍浸織維を捩じり加工治具等で外力を加えたとき自己 形扰保持性を有している状態をいう。また、一般的に半硬化伏の織 維強化樹脂線状体の曲げ強度は、完全硬化した織維強化樹脂線状体 の曲げ強度の 8 0 %以下程度の曲げ強度を有している。

また、第 2の要旨の方法は、先に述べた方法のように、成形ダイ スの通過から硬化ゾーンの通過に到るまでの適宜の段階で捩じり加 ェを施すのではなく、樹脂舍浸捕強繊維を例えば、成形ダイスで成 形すると同時に完全硬化させるか、または、成形ダイスで半硬化状 態にした後、加熱キュア炉を通して完全硬化させ、これら完全硬化 工程の通過から加熱ゾーン(樹脂硬化体のガラス転移温度以上の温 度に設定されている)の通過に到るまでの適宜の段階で捩じり加工 治具を経由させる(掛ける)等によって、捩じり力を加えるという 方法である。すなわち、この方法は、従来不可能視されていた完全 硬化樹脂に対する変形加工を可能ならしめるものであり、これによ つて、完全硬化後のものに対して、捩じり力を与えその状態でセッ トできるようになる。なお、樹脂舍浸捕強繊維の捕強織維として有 機系繊維等を使用する場合において、その有機系補強繊維の融点が 舍浸させる樹脂の完全硬化体の T gより低い場合には、上記加熱ゾ ーンの温度を補強繊維の融点以上の温度に設定することによつても 、上記と同様円周方向に捩じり加工をなすことができる。

なお、上記捩じり加工に使用する治具は、先に述べたような治具 をそのまま使用することができる。

図面の簡単な説明

第 1図はこの発明の一実施例の製造状態説明図、第 2図はその要 部の斜視図、第 3図はそれによつて得られた繊維強化樹脂線状体の 一部破斬斜視図、第 4図は他の実施例の製造状態説明図、第 5図は その要部斜視図、第 6図( a ) は繊維強化樹脂線状体の他の例の断 面図、( b ) はその破断斜視図、第 7図は織維強化樹脂線状体のさ らに他の例の破断斜視図、第 8図,第 9図,第 1 0図,第 1 1図お よび第 1 2図はそれぞれ繊維強化樹脂線状体の他の例の断面図であ る。

発明を実施するための最良の形態

つぎに、本発明を実施例にもとづいて説明する。

〔実施例 U

第 1図はこの発明の一実施例の製造説明図である。図において、 1は樹脂浴であり、内部に不飽和ポひエステル樹脂組成物の樹脂液 が満たされている。 2はガラス繊維ロービングであり、ローラ 4に よって(後述の牽引コンベア 1 2によって)上記樹脂槽 1の樹脂液 内に導入され、樹脂液を舍浸されて矢印方向に連銃的に移送される 。 3は成形ダイスであり、加熱によって上記樹脂液舍浸ガラス織維 ロービング 2における樹脂液を半硬化扰態にすると同時に、第 2図 に示すように、上記樹脂液舍浸ガラス繊維ロービング 2を、そのダ ィス出口 5によって赂十字犹断面形状を有する線状体に連続的に形 成する。 6ば第 2図に示すように第 1成形ローラ 7 , 第 2成形ロー ラ 8 , 第 3成形ローラ 9からなる捩じり加工治具であり、成形ダイ ス 3を経た半硬化状の樹脂舍浸捕強繊維に対して、図示のように、 捩じり加工を施している。この捩じり加工治具に続いて樹脂硬化炉 1 0 (第 1図参照) が設けられ、上記捩じり加工が施された樹脂舍 浸補強繊維に対して、加熱を施し樹脂を完全硬化させる。 1 1は第 2の捩じり加工治臭であり、上記第 1の捩じり加工治具 6と同様、 第 1〜第 3の成形ローラ(図示せず)を備え、上記第 1の捩じり加 ェ治具 6に対して 9 0 ° 捩じれた状態で設けられ、第 1の捩じり加 ェ治具 6を経た樹脂舍浸補強織維に対して、上記硬化炉 1 0で樹脂 が完全硬化するまでに、さらに捩じり加工を施し、上記硬化炉 1 0 における樹脂の完全硬化でその捩じり状態を固定するようになって いる。 1 2は引き拔き躯動用の牽引コンベアであり、上下のコンペ ァの間に、上記硬化炉 1 ひを経て得られた繊維強化樹脂線犹体を挟 んで、矢印方向に牽引駆動するようになっている。

このようにして、第 3図に示すように、長手方向に対して周方向 に捩じり加工がなされている鎩維強化樹脂線伏体(寸法 aは 7關) が連続的に得られ巻取り機に巻き取る等によって製品化される。 〔実施例 2〕

第 4図および第 5図は、他の実施例の製造説明図である。すなわ ち、この実施例は、加熱成形ダイス 3により樹脂舍浸捕強繊維の成 形を行うと同時に樹脂を完全硬化させ、これを硬化樹脂の T g以上 の温度に設定された加熱炉 2 0を通し、加熱炉 2 0を出たところで 第 5図に示すような第 1成形ローラ 7 , 第 2成形ローラ 8 , 第 3成 形ローラ 9からなる捩じり加工治具 6により捩じり加工を施してい る。これにより完全硬化した状態のものに対して、成形ダイスと捩 じり加工治具とにより、 9 0度捩じれた状態で捩じり加工がなされ 、その状態でセッ卜されて第 3図に示すような繊維強化樹脂線状体 が連続的に得られ卷取り機に巻き取る等によって製品化されるよう になる。なお、上記の実施例では、成形ダイス 3で樹脂舍浸補強織 維の成形と完全硬化を同時に行っているが、第 4図の成形ダイス 3 と加熱炉 2 0の間に樹脂硬化炉 1 0を設け、成形ダイス 3で半硬化 状態にし樹脂硬化炉 1 0で完全硬化させ、これを加熱炉 2 0に供給 するようにしてもよい。また成形ダイスで半硬化状にした場合でも 樹脂硬化炉 1 0を設けることなく、加熱炉 2 0で T g以上の温度で 完全硬化させつつ捩じり加工を施してもよい。

また、以上の実施例では、樹脂の硬化を加熱によって行っている 力、これに限らず紫外線照射,電子線照射等によって硬化させるよ うにしてもよい。また、第 2図,第 5図に示す第 1〜第 3の成形口 ーラ 7〜9からなる捩じり加工治具 6の全体を樹脂の移送方向に対 して、まず左に面転させ、ついで所定の時間間隔で右に面転させる ということによって、捩じり加工を所定の間隔で正逆に行ってもよ レ、。また、上記実施例では、捩じり加工治具を 1ないし 2組用いて いる力、'、それ以上用いるようにしてもよい。また、上記のような捩 じり加工治具 6 , 1 1を用いず、牽引コンペァ 1 2を、镞維強化樹 脂線扰体に対して捩じった状態に面転させて取り付け、牽引コンペ ァ 1 2自体を捩じり加工治具として用いてもよい。そして、得られ る繊維強化樹脂線状体としては、上記第 3図のような断面形状を有 しているものだげでなく、成形ダイスの断面形状を適宜選択するこ とにより、第 6〜 1 2図のような断面形状を有しているものも製造 可能である。さらに、上記第 6〜1 2図(図中の数字は寸法を示し 単位は随である)に示すような織維強化樹脂線状体の長手方向に対 してらせん扰に lU条溝を設けることに限らず、凸条を突岀形成させ るようにしてもよい。さらに、上記のような凹条ゃ凸条がなく、断 面形状が単に楕円状や矩形状になっているもの等に対して、捩じり 加工を施すようにしてもよい。

本発明の織維強化樹脂線犹体の製法は、以上のようにして織維強 化樹脂線状体を連続的に製造するため、捕強繊維に対して何ら損傷 を与えることなく捩じり加工を行うことができ、耐熱性および機械 的強度に優れ、かつ円周方向に捩じり加工がなされた織維強化樹脂 線状体を連続的に製造しうるようになる。すなわち上記の製造方法 によると、織維補強線犹体中の連続フィラメント群は、形成される 凹条溝の存在にもかかわらず、実質的に断線することがない。その ため、線状体の長手方向の抗張力に優れ、テンションメンバーとし て好適である。

本発明により得られる繊維強化樹脂線状体の凹条溝等のらせん扰 の 1ピッチは、通常 1 ひ cm以上とされ、一般的には 1 O cn!〜 1 0 0 cm程度とされる。特に光ファィバ一用テンションメンバーとして使 用するときは 1ピッチが 1 O cm〜i 0 0 era程度とされる。

また本発明により得られる織維強化樹脂線状体の捕強織維含有率 は、通常 4 5〜7 5容量%程度とされる。さらに本発明において、

補強繊維として、特にガラスロービング,炭素繊維ロービングの如 き無機質織維を用いたときは、得られる線状体の硬化樹脂マトリク ス中でこの捕強織維が緊張状態にあり、長手方向抗張力に優れるよ うになる。

また上記の方法により得られる繊維強化樹脂線状体は、光フアイ バー用テンションメンバー等に限らず、農業用ポール,コンクリー ト用緊張材等の用途にも使用することができる。光ファイバー用テ ンシヨンメンバーとして使用する場合には、凹条溝に光ファイバ一 を収納し、一般的には、その上からプラスチックテープを巻回する ことにより光ファイバ一ュニッ卜とされる。

以下本発明を製造例により具体的に説明する。

〔製造例 1〕

補強織維としてガラスロービングを用い、樹脂浴にはビュルエス テル樹脂とべンゾィルパーォキサィドを均一に混合してなる液状樹 脂組成物を満たし、第 1図の如き装置を用いて、樹脂舍浸ロービン グを強制的に形成ダイに引き込みながら(成形ダイス入口で液状樹 脂組成物を絞りながら)、引抜速度 1. 5 mノ分の条件で繊維強化樹 脂線状体を連続製造した。

成形ダイス 3は、十字状孔を長手方向に有する長さ 5 0 0 mmのも のを、温度 8 0 'Cにセッティングして用いた。樹脂硬化炉(長さ 1 m ) は 1 3 0 ΐに保ち、この炉の入口と出口付近に第 5図に示す如 き捩じり加工治具を設置した。

この例によると、樹脂硬化炉 1 0に入る直前の半硬化状樹脂舍浸 補強繊維が、この炉中で捩じり加工されると共に完全硬化状態とな り、第 6図に示す如き形状の織維強化線状体(凹条溝の 1 ピッチは 1 5 cm ) が得られた。

〔製造例 2〕 -

捕強繊維としてガラス口—ビングを用い、樹脂浴にはビュルエス テル樹脂とべンゾィルパ一ォキサイドを ¾一に混合してなる液状樹 脂組成物を満たし、第 7図の如き装置(樹脂硬化炉 1 0は設置する ) を用いて、樹脂含浸ロービングを強制的に成形ダイスに引き込み ながら引抜速度 1. 0 mノ分の条件で鏃維強化樹脂線状体を連続製造 した。

成形ダイス 3ば凹部形成円状の孔を長手方向に有する長さ 1 0 0

0固のものを温度 1 3 0 にセッティグして用いた。

樹脂硬化伊 1 0 (長さ 2 m ) は 2 0 0 'Cに保ち、この炉で樹脂を 完全硬化させた。

加熱炉 2 0 (長ざ 1 m ) は 2 0 0て(樹脂硬化物の T gは 1 5 0 •C ) にセットすると共に、この加熱炉を ffiた所で第 1 6図に示すよ うな捩じり加工治具を用いて捩じり加工を施した。

この方法により、完全硬化レた樹脂舍浸補強繊維が加熱炉 2 0で 、その T g以上の温度で捩じり加工され第 9図に示す如き形状の織 維強化線状体(凹条溝の 1 ピッチは 2 5 on) が得られた。

〔製造例 3〕

補強繊維として長尺ポリエチレン繊維を用い、樹脂浴にはビ二ル エステル樹脂とベンゾィルパーォキサイドを均一に混合してなる液 状樹脂組成物を潢たし、第 7図の如き装置(樹脂硬化炉 1 0は設置 する)を用いて、樹脂舍浸ポリエチレン織維を強制的に戒形ダイス に引き込みながら引抜速度 1. 0 分の条件で織維強化樹脂線状体 を連繞製造した。

成形ダイス 3は凹部形成円状の孔を長手方向に ¾ "する長さ 5 0 0 關のものを温 J^ l 0 0 ·(:にセッティングして用いた。

樹脂硬化炉 1 0 (長さ 2 m ) は 1 3 0 'Cに保ち、この炉で樹脂を 完全硬化させた。

加熱炉 2 0 (長さ 2 m) は 1 5 0。C (ボリヱチレン織維の融点は 1 1 0。C) にセットすると共に、この熱炉を出た所で第 1 6図に示 すような捩じり加工治具を用いて捩じり加工を施した。

この方法により完全硬化した榭脂舍浸補強繊維が、加熱炉 2 0で ポリヱチレン繊維の融点( 1 1 O 'C) 以上の温度で捩じり加工され 第 9図に示す如き形状の織維強化線状体(凹条溝の 1 ピッチは 1 5 cm) が得られた。