JPH11280398A - 樹脂製ロックボルト及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】樹脂製ロックボルト、とりわけＦＲＰ製ロック
ボルトにおいて、定着強度向上に有効な凹凸形状を極め
て簡易かつ安価に形成し得る手段を提供する。 【解決手段】パルプ状あるいは棒状の樹脂製ロックボル
ト３において、その外周面にバインダ２によって固形粒
子１が固着させてなる凹凸形状が形成されている、樹脂
製ロックボルトである。前記樹脂製ロックボルトが、ガ
ラス長繊維束に樹脂を含浸させて引抜き成形されたもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は樹脂製ロックボルト
及びその製造方法に関し、更に詳しくは、地山に対する
定着強度向上のために外周面に凹凸形状を形成した樹脂
製ロックボルト及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロックボルトは、トンネル等の掘削にお
いて定着材と共に地山補強のために用いられる補強材で
あって、旧来は棒鋼製や鋼管製等の金属製ロックボルト
が主流であったが、その重量が過大である点、土中での
発錆性、場合によりトンネル掘削機器に損傷を与えるお
それがある点等から、最近は樹脂製ロックボルト、特に
引張り強度の優れたＦＲＰ製ロックボルトが注目されて
いる。

【０００３】これらのロックボルトには一般に、ロック
ボルト自体の強度に加え、打設した地山に対する定着強
度（定着材と強く接着し、抜けに抵抗する力）が要求さ
れ、定着強度向上のためには、ロックボルトの外周表面
に凹凸形状を形成することが有利である。

【０００４】そして、樹脂製ロックボルトは金属製ロッ
クボルトに比較して、後加工も含めた凹凸形状の形状加
工や、凹凸形状を与えるための他部材の装着加工が容易
であるから、従来より種々の方法で樹脂製ロックボルト
外周表面に凹凸形状を形成する試みがなされている。

【０００５】例えば、特開昭６１−２３５１１５号公報
に係る発明おいては、ＦＲＰ製ロックボルト素材を圧縮
成形して、同公報の図２に示すような種々の表面突起を
有する樹脂製ロックボルトを製造している。

【０００６】特公昭５６−２３０４０号公報に係る発明
においては、同公報の第１図に示すように、ＦＲＰ製ロ
ックボルトの外周面にロープ状の補強繊維を巻回固定し
て、その凹凸形状によりロックボルトの定着強度向上を
図っている。

【０００７】その他にも、ロックボルトの外周面に切削
加工によって螺旋方向や周方向の溝を形成したり、ロッ
クボルト外周全面に繊維マットを被着したり、又はロッ
クボルト外周面に布材等を螺旋巻あるいは重ね螺旋巻で
被着したもの等がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開昭６
１−２３５１１５号公報の発明や特公昭５６−２３０４
０号公報の発明は、凹凸形状の成形工程が煩雑かつコス
ト高であり、上記切削加工方式はロックボルト本体の強
度低下や露出した補強用ガラス繊維のアルカリ劣化と言
う不具合を伴う。又、上記マットや布等の被着方式は凹
凸の度合いが不足したり凹凸形状の起立角度が不足した
りして定着強度の向上が不十分である等、それぞれに問
題点を有していた。

【０００９】そこで本発明は、樹脂製ロックボルト、と
りわけＦＲＰ製ロックボルトにおいて、定着強度向上に
有効な凹凸形状を極めて簡易かつ安価に形成し得る手段
を提供することを、解決すべき課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】（第１発明の構成）上記
課題を解決するための本願第１発明（請求項１に記載の
発明）の構成は、パイプ状あるいは棒状の樹脂製ロック
ボルトにおいて、その外周面にバインダによって固形粒
子が固着されてなる凹凸形状が形成されている、樹脂製
ロックボルトである。

【００１１】（第２発明の構成）上記課題を解決するた
めの本願第２発明（請求項２に記載の発明）の構成は、
前記第１発明における樹脂製ロックボルトが、ガラス長
繊維束に樹脂を含浸させて引抜き成形されたものであ
る、樹脂製ロックボルトである。

【００１２】（第３発明の構成）上記課題を解決するた
めの本願第３発明（請求項３に記載の発明）の構成は、
パイプ状あるいは棒状の樹脂製ロックボルトの外周面
に、バインダを用いて固形粒子を固着させる、樹脂製ロ
ックボルトの製造方法である。

【００１３】（第４発明の構成）上記課題を解決するた
めの本願第４発明（請求項４に記載の発明）の構成は、
樹脂製ロックボルトの引抜き成形法において、次のいず
れかの手段により前記樹脂製ロックボルトの外周面に固
形粒子を固着させる、樹脂製ロックボルトの製造方法で
ある。 （１）ガラス長繊維束に含浸させる溶融樹脂に、固形粒
子を含ませておく。 （２）樹脂製ロックボルトの外周面層を構成すべきガラ
ス長繊維束に対して、固形粒子を含ませた溶融樹脂を含
浸させる。 （３）未硬化ロックボルト素材（ロックボルトの原型が
形成され、未だ成形及び／又は硬化が完了していない状
態のもの）の外周面に、固形粒子を溶融樹脂と共に付着
させた後、前記未硬化ロックボルト素材を硬化処理す
る。

【００１４】

【発明の作用・効果】（第１発明及び第３発明の作用・
効果）第１発明及び第３発明によって、要求される定着
強度に対応した任意の凹凸形状を簡易かつ安価に形成す
ることができる。

【００１５】すなわち、固形粒子の使用量の選択により
凹凸形状の凹凸の頻度を、固形粒子の粒径の選択により
凹凸形状の凹凸度合いを、固形粒子の形状の選択により
凹凸形状の起立角度を、更にバインダの接着強度の選択
により凹凸形状の固着強度を、それぞれ任意に設定する
ことができる。

【００１６】この方法はプロセスとして非常に簡易であ
り、上記各種の選択肢に合致した安価な固形粒子及びバ
インダを任意に選択することにより、製造コストの低減
も極めて容易である。又、凹凸形状の形成加工によって
樹脂製ロックボルトの強度低下やガラス繊維の劣化を招
く恐れもない。

【００１７】（第２発明及び第４発明の作用・効果）第
２発明及び第４発明においては、ガラス長繊維束に樹脂
を含浸させて引抜き成形する、いわゆるＦＲＰ製ロック
ボルトに上記凹凸形状を形成するので、その定着強度と
ＦＲＰ製ロックボルト本来の引張り強度とがマッチング
して、優れたＦＲＰ製ロックボルトを提供できる。

【００１８】又、第４発明における前記（１）〜（３）
のいずれかの手段を用いる場合には、もともとロックボ
ルト本体の成形／硬化用である溶融樹脂を固形粒子のバ
インダとしても利用することになり、しかもＦＲＰ製ロ
ックボルト本体の成形工程において同時に凹凸形状も形
成されるため、製造の効率及びコスト上極めて有利であ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、第１発明〜第４発明の実施
の形態について説明する。以下において単に「本発明」
と言うときは、第１発明〜第４発明を一括して指してい
る。

【００２０】〔樹脂製ロックボルト〕本発明の樹脂製ロ
ックボルトは、中空パイプ状あるいは中実棒状のものを
含み、これら両タイプにおける断面形状も限定がなく、
例えば円形、四角形や六角形のような角形、あるいはそ
の他の任意の断面形状のものを含む。

【００２１】樹脂製ロックボルトの成形方法にも限定が
なく、特に代表的なものはガラス長繊維束に樹脂を含浸
させて引抜き成形されたＦＲＰ製ロックボルトである
が、その他にも、例えば押出成形によるものや、場合に
よって射出成形されたものでも構わない。

【００２２】樹脂製ロックボルトの構成材料にも限定が
なく、塩化ビニル樹脂，ポリカーボネート樹脂，ポリプ
ロピレン樹脂等の熱可塑性樹脂を用いたものでも、エポ
キシ系樹脂，フェノール樹脂，不飽和ポリエステル樹脂
等の熱硬化性樹脂を用いたものでも良い。樹脂中には、
ＦＲＰ製ロックボルトの場合のようなガラス長繊維や、
ガラス短繊維その他の任意の補強材や各種添加剤が含ま
れていても構わない。

【００２３】〔固形粒子〕有効な凹凸形状を形成し得る
限りにおいて、固形粒子の材質，形状，粒径等には限定
がない。材質に関しては、珪砂やガラス粒等のセラミッ
ク質のもの、樹脂粒等の有機質のもの、更には不錆性
（発錆を考慮せずに済む場合には発錆性）の金属質のも
のを任意に使用できる。

【００２４】基本的には固形粒子の形状によって凹凸の
形状が規定されるから、なだらかで起立角度の小さい凹
凸形状を避けたい場合には、アスペクト比の小さな、例
えば球状や角張った塊状の固形粒子（例えば珪砂，ガラ
スビーズ，樹脂ビーズ等）の方が好ましい。各種形状の
固形粒子を併用して凹凸形状のパターンに変化を持たせ
ることも好ましい。

【００２５】又、基本的には固形粒子の粒径によって凹
凸度合いが規定されるから、目的に応じて適切な粒径の
固形粒子を選択することが好ましい。一例として、０．
１〜５ｍｍ程度の粒径の固形粒子を使用することもでき
る。粒径分別の手間を避けるために止むを得ず、あるい
は凹凸形状に大小のバリエーションを持たせるために意
図的に、任意の粒径分布を持つ固形粒子を使用しても良
い。

【００２６】固形粒子の使用量は凹凸形状の凹凸の頻度
を規定するから、目的に応じて適切な使用量を選択する
ことが好ましい。

【００２７】〔バインダ〕バインダの種類及び使用量に
も限定がなく、要求される固形粒子の固着強度や、固形
粒子の使用量と関連して、任意の接着強度のものが任意
量用いられる。バインダには接着剤として常用されるも
のを用いても良いし、第２発明及び第４発明のようにＦ
ＲＰ製ロックボルトの成形／硬化に用いられる溶融樹脂
（例えば熱硬化性溶融樹脂）をバインダとしても良い。

【００２８】〔凹凸形状の形成方法〕バインダによる樹
脂性ロックボルトへの固形粒子の固着方法は、可能なあ
らゆる方法を採用し得る。その特徴的かつ代表的な方法
の例が第４発明であるが、その他の方法として、固形粒
子を混入させたバインダ液に樹脂性ロックボルト（ＦＲ
Ｐ製ロックボルトも含む）を浸漬し、引き上げてからバ
インダを固化させたり、必要な流動性を確保できる場合
には、固形粒子を混入させたバインダ液を樹脂性ロック
ボルトに吹き付け又は塗布してから固化させることもで
きる。

【００２９】更には、バインダ液の塗着と固形粒子の接
着を２工程で行ったり、更にその後に、固着強度の向上
及び／又は発錆性金属質固形粒子の防錆を目的として、
バインダ液をコーティングすることもできる。

【００３０】第４発明の方法において、ＦＲＰ製ロック
ボルトの引抜き成形法は、未硬化ロックボルト素材を成
形型で成形してから熱硬化槽で硬化させる方式でも良い
し、加熱成形型により未硬化ロックボルト素材の成形と
熱硬化を同時に行わせる方式でも良い。後者の場合にお
いては、加熱成形型が圧縮成形を行うものであっても良
い。

【００３１】溶融樹脂としては、ＦＲＰ製ロックボルト
の引抜き成形におけるロックボルト本体の成形／硬化用
のあらゆる種類の溶融樹脂を使用できる。

【００３２】第４発明の（１）及び（２）の手段から明
らかなように、ＦＲＰ製ロックボルトを構成する全ての
ガラス長繊維束に固形粒子を含ませた溶融樹脂を含浸さ
せても良いし、ロックボルトの外周面層を構成するガラ
ス長繊維束のみに対して固形粒子を含ませた溶融樹脂を
含浸させても良い。後者の場合、他のガラス長繊維束に
は固形粒子を含まない溶融樹脂を含浸させることが好ま
しい。

【００３３】第４発明の（３）の手段において、固形粒
子（ａ）を溶融樹脂（ｂ）と共に付着させる方法として
は、例えば（ｂ）→（ａ）→（ｂ）の順で、溶融樹脂の
吹付け又は塗布と、固形粒子の散布又はまぶし付けとを
行う方法が代表的であるが、その第１工程又は第３工程
の（ｂ）を省略することも可能である。又、必要な流動
性を確保できる場合には、固形粒子を含ませた溶融樹脂
を吹付け又は塗布しても良い。

【００３４】本発明において、バインダ（溶融樹脂）に
よる固形粒子の固着態様は、予めロックボルトの外周面
にバインダを施してから固形粒子を散布／まぶし付け等
する場合には、図１に示すように、固形粒子１がバイン
ダ２によって基部を固定された状態でロックボルト３の
表面に固着する態様となり、ロックボルトの外周面に固
形粒子を含ませたバインダを施したり、後工程としてバ
インダをコーティングする場合には、図２に示すよう
に、固形粒子１がバインダ２によって全体を被覆固定さ
れた状態でロックボルト３の表面に固着する態様とな
る。固形粒子の相対的な固着強度は、図２の場合の方が
優れている。

【００３５】

【実施例】次に、本発明の実施例として、外周面に固形
粒子が固着されたＦＲＰ製ロックボルトの２，３の製造
例を図面に基づいて説明する。

【００３６】（実施例１）図３において、まずガラス長
繊維束からなる多数のロービング４を、例えばエポキシ
樹脂等の熱硬化性の溶融樹脂Ａを収容した第１の溶融樹
脂槽５に導入して、溶融樹脂Ａを含浸させる。次いで、
必要なら図示省略のスクイーズ等にて含浸樹脂量を調節
した後、溶融樹脂Ａを含浸させた多数のロービング４を
集束し、予備成形型６によって例えば棒状に予備成形す
ることにより、ロックボルト芯材７を形成する。

【００３７】一方、別途に多数のロービング８を、珪砂
Ｂを含ませた熱硬化性の溶融樹脂Ａを収容した第２の溶
融樹脂槽９に導入して、Ａ＋Ｂの溶融樹脂を含浸させ
る。これらの珪砂Ｂが付着した溶融樹脂含浸ロービング
８を、図示省略の適当な引揃え装置によって、ロックボ
ルト芯材７の周囲を取り囲むように引揃えることによ
り、ロックボルト素材１０を構成し、このロックボルト
素材１０を加熱機能を有するプレス成形型１１によって
成形及び熱硬化させると、外周面に珪砂Ｂが固着された
ＦＲＰ製のロックボルト１２となる。

【００３８】以上のプロセスは引取り装置１３の引張り
によって進行しており、ＦＲＰ製ロックボルト１２も更
に引取り装置１３で図の右方へ引取られた後、図示省略
のカッターで所定の長さに切断される。

【００３９】（実施例２）図４において、実施例１と同
様に、多数のロービング４を熱硬化性の溶融樹脂Ａを収
容した溶融樹脂槽５に導入して、溶融樹脂Ａを含浸させ
る。次いで、必要により含浸樹脂量を調節した後、成形
型１４によって所定の断面形状のロックボルト素材１５
を形成する。

【００４０】このロックボルト素材１５に対して、溶融
樹脂Ａを第１ノズル１６によって均一に吹付け、更にホ
ッパ１７に貯溜した珪砂Ｂを、図示省略の適当な手段で
均一に散布し、若しくはまぶし付ける。

【００４１】更にその後に、第２ノズル１８によって溶
融樹脂Ａを均一に吹付けて珪砂Ｂの付着処理を完了した
後、熱硬化槽１９に導入して溶融樹脂Ａを熱硬化させる
ことにより、ロックボルト素材１５の硬化と珪砂Ｂの固
着とを同時に完了させるのである。その後実施例１と同
様に引取り、所定の長さに切断する。

【００４２】（実施例３）図５において、多数のロービ
ング４を、珪砂Ｂを含ませた溶融樹脂Ａを収容した溶融
樹脂槽２０に導入して、Ａ＋Ｂの溶融樹脂を含浸させ
る。これらの珪砂Ｂが付着した溶融樹脂含浸ロービング
８を、必要により含浸樹脂量を調節した後、集束させ
て、成形型２１により所定の断面形状のロックボルト素
材２２に成形する。従ってロックボルト素材２２には、
珪砂Ｂが内部にも含まれ、表面にも付着している。

【００４３】このロックボルト素材２２を熱硬化槽２３
に導入して、溶融樹脂Ａを熱硬化させることにより、ロ
ックボルト素材２２の硬化と珪砂Ｂの固着とを同時に完
了させるのである。その後、実施例１と同様に引取り、
所定の長さに切断する。

【図面の簡単な説明】

【図１】固形粒子の固着の態様を示す図である。

【図２】固形粒子の固着の態様を示す図である。

【図３】実施例にかかる樹脂性ロックボルトの製造方法
を示す図である。

【図４】実施例にかかる樹脂性ロックボルトの製造方法
を示す図である。

【図５】実施例にかかる樹脂性ロックボルトの製造方法
を示す図である。

【符号の説明】 １ 固形粒子 ２ バインダ ３ ロックボルト ４，８ ロービング ７ ロックボルト芯材 １０，１５，２２ ロックボルト素材 １２ ロックボルト Ａ 溶融樹脂 Ｂ 珪砂

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パイプ状あるいは棒状の樹脂製ロックボ
   ルトにおいて、その外周面にバインダによって固形粒子
   が固着されてなる凹凸形状が形成されていることを特徴
   とする樹脂製ロックボルト。
2. 【請求項２】 前記樹脂製ロックボルトが、ガラス長繊
   維束に樹脂を含浸させて引抜き成形されたものであるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の樹脂製ロックボルト。
3. 【請求項３】 パイプ状あるいは棒状の樹脂製ロックボ
   ルトの外周面に、バインダを用いて固形粒子を固着させ
   ることを特徴とする樹脂製ロックボルトの製造方法。
4. 【請求項４】 樹脂製ロックボルトの引抜き成形法にお
   いて、次のいずれかの手段により前記樹脂製ロックボル
   トの外周面に固形粒子を固着させることを特徴とする樹
   脂製ロックボルトの製造方法。 （１）ガラス長繊維束に含浸させる溶融樹脂に、固形粒
   子を含ませておく。 （２）樹脂製ロックボルトの外周面層を構成すべきガラ
   ス長繊維束に対して、固形粒子を含ませた溶融樹脂を含
   浸させる。 （３）未硬化ロックボルト素材の外周面に、固形粒子を
   溶融樹脂と共に付着させた後、前記未硬化ロックボルト
   素材を硬化処理する。