JPH02259178A

JPH02259178A - 繊維強化熱硬化性樹脂製撚構造体及びその製造方法

Info

Publication number: JPH02259178A
Application number: JP1334994A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kozuka; 健次小塚; Shigehiro Matsuno; 繁宏松野; Kazuo Yasuda; 一雄安田; Minoru Naito; 稔内藤
Original assignee: Ube Nitto Kasei Co Ltd
Current assignee: Ube Exsymo Co Ltd
Priority date: 1988-12-28
Filing date: 1989-12-26
Publication date: 1990-10-19
Anticipated expiration: 2014-03-10
Also published as: JP2869116B2

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】（産業上の利用分野）本発明は高い抗張力性と可撓性を合せもち、非金属性の
光ケーブルのテンションメンバー等として好適な繊維強
化熱硬化性樹脂製撚構造体及びその製造方法に関する。

（発明の背景）近年、通信用ケーブルの無誘導化や、軽量化が重要視さ
れ、メタリック型のケーブルからノンメタリック型のケ
ーブルへの移行の動きは大きく、その結果、テンション
メンバーとして、ガラス繊維や、アラミド繊維を補強用
繊維とした繊維強化熱硬化性樹脂製（以下ＦＲＰと称す
）棒状物が多く使用される様になった。

ところが、メタリック型テンションメンバー（鋼線、鋼
撚線）の引張性能に匹敵する性能を有するＦＲＰ棒状物
を考えると、必然的にその外径も大きなものとなり、そ
の結果、必要以上に剛性の高いケーブルになり、取扱い
性の点て大きな問題があった。

そこで、直線状に硬化したＦＲＰ棒状物を複数本撚合せ
ることで引張性能を維持しながら、可撓性を得ることを
検討したが、撚線を構成するストランドが反発し合って
撚がばらけやすく、安定した撚り状態が得られなかった
。

また、撚線を製造する際には、ストランドとして硬化し
たＦＲＰ線をボビンに巻いて回転しながら供給する必要
があるが、撚工程が複雑となりコスト高を招来する。

一方、ＦＲＰ製ロープ状物を得るために、補強繊維に未
硬化状熱硬化性樹脂を含浸して所定の外径に成形した後
、これを熱可塑性樹脂によって被覆した複合ストランド
を得、これを撚工程で撚合せた後に硬化する方法が公知
である。

しかし、この複合ストランドによる従来のロープ状物の
製造方法では、未硬化状の複合ストランドの製造と、撚
合せ及び硬化の工程が別工程で行なわれるため、未硬化
状熱硬化性樹脂の貯蔵安定性の問題や、ドラム、ボビン
等に巻取る工程で複合ストランド中での補強繊維の片寄
りや乱れが発生し、硬化後の物性が低下するなどの問題
があった。

そこで、本発明者らは、上述の問題が克服できる構造及
び方法、すなわち撚構造による可撓性を具備し、かつ撚
の安定性、生産性、高強度性を有するＦＲＰ製撚製造構
造体成およびその製造方法を鋭意検討して本発明を完成
した。

（発明の構成）上記目的を達成するために、本発明の撚構造体は、補強
用繊維素材に未硬化状熱硬化性樹脂を含浸した未硬化状
線条物の外周を熱可塑性樹脂で被覆してなる複合ストラ
ンドを複数本撚合せ、これを硬化してなる撚構造体にお
いて、中心に配する芯ストランドと、その外周に所定の
撚ピッチで同一方向に撚合せた外周ストランドとからな
り−、該撚ピッチを該複合ストランドの未硬化状線条物
の外径の２５倍以上としてなることを特徴とする。

本発明に使用できる補強用繊維素材は、抗張力性を有す
るものであれば特にその種類を問わないが、連続繊維状
のガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維、カーボン繊維な
どや、ナイロン、ポリエステル、ビニロンなどの合成繊
維があげられる。繊維の含有率は、概ね５０〜７５ｖｏ
ρ％、より好ましくは５５〜７０ｖｏρ％である。また
、熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂が一
般的であるが、エポキシ樹脂１　フェノール樹脂などで
あってもよい。

前記補強繊維と未硬化状熱硬化性樹脂の含浸物を被覆す
る熱可塑性樹脂は、溶融押出による被覆が容易なもので
あれば特にその種類を問わないが、一般的には、柔軟性
、耐低温物性、経済性などからポリエチレン系の樹脂や
柔軟性の樹脂としてポリアミド樹脂が推奨される。

中心に配置した芯ストランドの外周に撚合せる外周スト
ランドの撚ピッチは、強力保持率などの物性を維持する
ために、外周に使用する複合ストランドの未硬化状線条
物の外径の２５倍以上にしなければならない。

繊維強化熱硬化性樹脂製撚構造体を製造するに際しては
、未硬化状の複合ストランドを製造する方法は、本出願
人による先願の特公昭５１−４３５０１による方法を基
本として、得ようとする撚構造体のストランド数分だけ
同時に熱可塑性樹脂によって被覆し、該被覆層を直ちに
冷却した後、その直後に撚工程に入る。

撚合せは、中心となる芯ストランドおよびその外周に撚
合せる外周ストランドを、まずガイドに通し、ガイドと
回転撚機の間に配置した加熱硬化槽中で撚合せながら硬
化する。あるいは硬化槽外て撚合せた後に硬化槽で硬化
してもよい。

撚合せに際しては、特に撚合せテンションを、芯ストラ
ンドのテンションをＴｃ、外周ストランドのテンション
をＴｏとするとき、ＴｏをＴｃ未満とすることが、硬化
後の引張強力保持率、耐曲げ性の点から好ましい。

撚合せ後の硬化は、複合ストランドの前記熱可塑性樹脂
被覆層の軟化点以下の温度でなされることが、硬化後の
撚構造体に充分な可撓性を与える点で好ましい。

また、撚構造体の外周に熱可塑性樹脂被覆を撚線の硬化
後に行なう場合であって、撚線の硬化に液状の熱媒体を
使用するときには、撚線の複合ストランド間に液体が入
り、この液体が残存した状態で熱可塑性樹脂被膜を行な
うと、液体が沸騰するなどして被覆表面に凹凸を生ずる
などの障害が発生する場合がある。

この点から、撚線の硬化に熱湯などの液状熱媒体を使用
する場合には、未硬化状複合ストランドの撚合せ後、硬
化前に撚り構造体の外周に熱可塑性樹脂被覆を施し、し
かる後内部の未硬化状樹脂を硬化することが望ましい。

（実　施　例）以下本発明につき好適な実施例により説明する。

実施例１１×７のＦＲＰ撚構造体を得るため、補強繊維Ｇとして
ガラス繊維ロービング（日東紡績製　２８０テクス）を
、７本のストランド用として棚２上に配置し、ガイド３
を介して未硬化状の不飽和ポリエステル樹脂（三井東圧
化学製：エスターＨ８１００）及び硬化用過酸化物触媒
を混合した樹脂浴４に導き、樹脂を補強繊維Ｇに含浸し
、しかる後、外径が１．２ｍｍの未硬化状線条物とし、
これを溶融押出機６のダイ部に通して各々の未硬化状線
条物の外周を軟化点が９７℃の低密度ポリエチレン（日
本ユニカー製：ＭＧ２１１．）に黒色マスターバッチを
３部添加した熱可塑性樹脂により環状に被覆して１次被
覆層Ｃ１を形成し、直ちに冷却槽７中で表面の１次被覆
層Ｃ１を冷却して、７本の複合ストランドＳ］〜Ｓ７を
得た。なお、この段階での複合ストランドＳ１〜Ｓ７の
外径は１．５＋＋ｎｎとした。引続いて以下の要領で複
合ストランド８１〜Ｓ７を撚合せした。

まず、複合ストランド８１〜Ｓ７について、各々個別の
引取ローラー８によって芯ストランドの引取速度と撚り
による長さの変化を伴う外周ストランドの引取速度とを
調整しつつ引取り、各ストランド８１〜Ｓ７を予備ガイ
ド９ａとガイド９ｂとに挿通し、１次被覆層の軟化点９
７℃以下の温度で９５℃に温度制御された熱湯硬化槽１
０、熱風乾燥機１１、回転引取機（撚機）１２と順に通
した後、回転引取機１２を回転して撚合せした。

撚合せるに当っては、中心の複合ストランドＳ４を芯ス
トランドとし、残りの６本を外周ストランドＳ１〜Ｓ３
．Ｓ５〜Ｓ７とした。

この場合、ストランド８１〜Ｓ７のテンションを調整す
るために、ガイド９ａと９ｂの間に各ストランド８１〜
Ｓ７に対してそれぞれダンサ−ローラー１５を載置し、
芯ストランドＳ４のテンションを１ｋｇ、外周ストラン
ドＳ１〜Ｓ３．Ｓ５〜Ｓ７の各テンションを０．３ｋｇ
にコントロールし、撚ピッチは複合ストランド８１〜Ｓ
７の外径の４０倍であって未硬化状線条物の５０倍であ
る６０ｍｍを目標とした。

上記条件で撚合せた後、硬化させた撚構造体（撚線条物
）は、その後巻取ボビンを取付けた回転巻取機１３で巻
取った。

得られた撚線を更に８０℃で２４時間後硬化した。

得られた１×７撚構造の撚線は、見掛けの外径が４．５
〜４．６ｍｍ、撚ピッチ６０±１０ｍｍ５ＦＲＰ部のガ
ラス繊維含有率が６５’ｖｏΩ％、引張強力８８０〜９
５０ｋｇ、０．５％伸長時の強力２００ｋｇ、単位型１
７に２　Ｌ、　　８　ｇ／　ｍのものであった。

この実施例による撚線は、撚合せによる強力の低下率が
撚合せることなく直線状で硬化したとした際の理論値の
３０％程度であり、曲げの剛性は、サンプル長３００　
ｍ＋＊のものを曲げ直径２００　ｍｍに曲げるに要する
力が４５０ｇであり、相当するＦＲＰ断面の単一棒状物
の曲げ剛性の約１／６の値である。また、最小曲げ直径
は９’　５　＋ｎｍであった。

なお、この実施例の撚線の撚合せ後、硬化前に外周に低
密度ポリエチレンあるいはナイロン１２によって二次被
覆層Ｃ２を形成し、外径を５．５ｍｍとして、これらの
最小曲げ直径を測定したところ、前者の被覆で７５ｍｍ
、後者で８０ｍｍであった。

実施例２撚ピッチの目標を１２０　ｍｌＢとして、実施例１と同
一の未硬化状複合ストランド８１〜Ｓ７を使用し、撚工
程のみ実施例１とは異なる方式で撚線を製造した。

連続して製造される外径１．５＋ｎｍの未硬化状複合ス
トランドについて、芯ストランドＳ４のみはネルソン式
引取ローラー８により引取り、ガイド９に該芯ストラン
ドＳ４及び外周ストランドＳ１〜Ｓ３．Ｓ５〜Ｓ７を通
し、以下実施例１と同様に回転引取機１２によって撚合
せつつ硬化させ、回転巻取機１３により巻取り、しかる
後実施例１と同条件で後硬化した（第３図参照）。

撚り工程における芯ストランドＳ４のテンションが３ｋ
ｇになるようにダンサ−ローラーの荷重を調整し、外周
ストランドＳ１〜Ｓ３．Ｓ５〜Ｓ７のテンションは、ガ
イド９以前の引取り抵抗値が１、．５ｋｇであった。

なお、ストランドのテンションは、芯ストランド及び外
周ストランドの補強繊維含有率あるいは未硬化状樹脂の
粘度で調整することができる。

得られた１×７撚構造の撚線は、見掛けの外径が４　、
５〜４　、６　ｉｎ　、撚ピッチ１２０±１０ｍｙｎ。

単位重量２１．６ｇ／ｍ、最小曲げ直径８０ｍ。

引張強力８４０〜ｉ　０２０’ｋｇ、　０．　５％伸長
時強力２１０ｋｇ、曲げ剛性４５０　ｔ　、’引張強力
低下率２８．６％であった。

実験結果ＩＦＲＰ外径が２．５ｍｍ、被覆外径が３．０ｍｍの未硬
化状複合ストランドを使用して実施例と同じ１×７撚構
造の撚線を、実施例１の方法によって、ガラス繊維含有
率、未硬化状線条物の外径に対する倍率で表示した撚ピ
ッチ、芯ストランドの撚テンションに対する外周テンシ
ーンの比率などを変更して製造し、さらに低密度ポリエ
チレン、あるいはナイ・ロンによって二次被覆した撚線
を得た。

以下に示す表１は、上記実施例および比較例の各条件を
まとめて示したものである。

これらの結果から明らかなように、撚ピッチは、複合ス
トランドの外径の２ｏ倍では、曲げた場合に折損し、外
周ストランドの撚テンションは、芯ストランドのテンシ
ョン３．７ｋｇに対して１／３程度か好適であること、
および二次被覆によって曲げ耐性か向上できることなど
が確認された。

実験結果２複合ストランド中のＦＲＰ未硬化状線状物を硬化させる
際の温度が撚構造体の物性に与える影響を調べるために
、硬化条件及び−次被覆層の熱可塑性樹脂材料を種々に
変えてサンプルを作成した。

硬化はシリコンオイルを満した槽を通過させることによ
り行った。サンプルはいずれも１×７タイプの撚構造体
であり、シースは設けられながった。

これらのサンプルにつき、複合ストランド中のＦＲＰ素
線と被覆層の間の接着強力、及び撚構造体の曲げ剛性を
測定した結果を表２に示す。接着強力は、被覆層の一部
を切除し、残部の端部を逆方向に５０ｍｍ／分の速度で
引張って被覆層をＦＲＰ素線から剥離させるのに要する
力で表示されている。また、曲げ剛性は、各サンプルを
４００止の長さに切断し、これを直径２５０　＋＋＋ｍ
の半円状に曲げるのに要する力を台秤にて測定した。

これらの結果より、ＦＲＰ素線の硬化は熱可塑性樹脂被
覆層の軟化点以下の温度で行なうと曲げ剛性の小さなも
のが得られる。

（以下余白）（発明の効果）本発明の撚構造体は、補強繊維素材に未硬化状の熱硬化
性樹脂を含浸し、その外周を熱可塑性樹脂によって被覆
した複合ストランドを所定の撚ピッチで撚合せているの
で、撚合せによる引張強度の低下率が小さい高強力のも
のが得られ、かつ耐曲げ性が向上できる。

また、撚構造体の全体を熱可塑性樹脂により被覆すれば
、さらに耐曲げ性が向上できる。

一方、本発明の方法によれば、所要ストランド本数の未
硬化状複合ストランドの製造に連続して、これらを所定
の条件で撚合せるので上記の高物性の撚線が得られ、複
合ストランドの製造と撚工程、その後の硬化工程等に分
けていた従来の方法に比べて著しく工程の合理化が図ら
れ、また、多工程に分けた場合の未硬化状複合ストラン
ドの貯蔵安定性や、物性の低下などの問題も克服できる
。

なお、上記の本発明による撚構造体は、そのままである
いは二次被覆して、光フアイバケーブルの要素として使
用される光ファイバ担持用スペーすのテンションメンバ
ーとして、あるいは撚構造体の外周に二次被覆を施して
真円状とし、このテンションメンバーの外周に光フアイ
バ心線ユニットを螺旋状に配置するなどの方法で、高い
抗張力と可撓性を有する抗張力材として使用できるなど
、極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る製造方法の平面図、第２図は同方
法の側面図、第３図は複合ストランドのテンションの調
整手段の他の例を示す要部説明図、第４図は本発明の撚
構造体の一例を示す断面図である。Ｓ１〜Ｓ７・・・・・・複合ストランド特許出願人　　
　　　　　宇部日東化成株式会社代　理　人　　　　　
　　弁理士　−色　健　軸向　　　　　　　　　弁理士
　松　本　雅　利２５９１’／８（、’／）第３図（Ｂ）第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）補強用繊維素材に未硬化状熱硬化性樹脂を含浸し
た未硬化状線条物の外周を熱可塑性樹脂で被覆してなる
複合ストランドを複数本撚合せ、これを硬化してなる撚
構造体において、中心に配する芯ストランドと、その外
周に所定の撚ピッチで同一方向に撚合せた外周ストラン
ドとからなり、該撚ピッチを該複合ストランドの未硬化
状線条物の外径の２５倍以上としてなることを特徴とす
る繊維強化熱硬化性樹脂製撚構造体。
（２）前記繊維強化熱硬化性樹脂製撚構造体の外周に熱
可塑性樹脂被覆を施してなることを特徴とする請求項１
記載の繊維強化熱硬化性樹脂製撚構造体。
（３）長繊維状補強繊維からなるストランドの所要本数
にそれぞれ未硬化状の熱硬化性樹脂を含浸し、これを所
定形状に成形して未硬化状線条物とし、この後に、溶融
押出機のダイ部に挿通して、該未硬化状線条物の各々の
外周を熱可塑性樹脂で環状に被覆し、しかる後該被覆層
を直ちに冷却して内部が未硬化状の複合ストランドとな
し、引続いて該複合ストランドのうちの１本を芯ストラ
ンドとして中心に配置し、その外周に残余の前記複合ス
トランドを所定の撚ピッチで撚合せつつ硬化して巻取る
ことを特徴とする繊維強化熱硬化性樹脂製撚構造体の製
造方法。
（４）前記の複合ストランドの撚合せにおいて、前記芯
ストランドのテンションＴｃに対して、外周のストラン
ドのテンションＴｏをＴｃ未満にすることを特徴とする
請求項３記載の繊維強化熱硬化性樹脂製撚構造体の製造
方法。
　（５）前記複合ストランドの撚合せ後の硬化は、該複
合ストランドの前記熱可塑性樹脂被覆層の軟化点以下の
温度でなされることを特徴とする請求項３記載の繊維強
化熱硬化性樹脂製撚構造体の製造方法。
（６）前記複合ストランドを所定の撚ピッチで撚合せた
後、その外周を熱可塑性樹脂で被覆し、しかる後硬化す
ることを特徴とする請求項３記載の繊維強化熱硬化性樹
脂製撚構造体の製造方法。