由高强度纤维复合材料构成的绳索制造技术

由高强度纤维复合材料构成的绳索，其特征是使用对多根高强度纤维复合材料进行单向加捻的绳作为单股绳，其中该高强度纤维复合材料由使高强度低弹性纤维浸渍热固性合成树脂而成的丝构成，对多根这样的单向加捻单股绳进行集束，沿与单股绳加捻方向相反的方向，以加捻角度２～１２°进行合股加捻，形成倍捻结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及绳索、特别是由高强度纤维复合材料构成的绳索。
技术介绍
以高强度纤维和热固性树脂的复合材料作为材料的绳索具有高强度、低弹性、重量轻、高耐腐蚀性、高耐疲劳性、非磁性等特性，所以作为替代以往钢制绳索和单股绳索、PC筋材料等的代表性绳索，其应用范围正在扩大。这样的高强度纤维复合材料制绳索有很多种，而作为需要高张力的大型构造物的补强手段，例如，防止大型屋顶变形用的绳索，桥梁主梁的张力筋材料，桥梁主梁的外绳索、斜拉桥的拉紧绳索、吊桥的主绳索或地锚等中，以往一直使用“多层加捻结构绳索”，如图1(a)所示，是将由高强度纤维和热固性树脂复合的基础丝s合股加捻成多层的结构；或使用“集束结构绳索”，如图1(b)所示，是将由高强度纤维和树脂复合的基础丝s合股加捻得到单元绳k，再使多根单元绳k彼此保持适当间隔而平行集束的结构。但是这种以往的高强度纤维复合材料制的绳索，具有如下缺点。首先在前者的多层加捻结构绳索中，基础丝(element wire)处于线接触的关系，断面接近圆形，表面积小。因此在为与其它物体连接或施加张力而得到末端锚固部分时，在向为使套筒与绳索形成一体的套筒中注入树脂或水泥固化时，难以得到足够的锚固效率，为了获得足够的附着，必需进行将绳索末端拆散成基础丝的繁杂操作。另外，多层加捻结构绳索处于将全部基础丝集合在一起沿S或Z方向合股加捻的状态，因此随着基础丝数量增加，合股加捻用的设备变大，设备成本和运转成本将变得非常高。在后者平行集束结构绳索中，由于各单元绳的长度不齐，或由于偏向部分等原因弯曲而配置的情况下，当向绳索中导入张力时，张力不能均等传导至各单元绳，所以有可能达不到绳索本来的设计张力。另外，如果为了运输绳索而卷绕在卷轴(reel)上时发生形状走样，操作困难，除此之外，由绳索内侧和外侧直径之差，会产生弯曲应力，有可能损坏绳索。而且，绳索仅仅是对单元绳平行并丝，所以不耐扭转，特别是当沿与单元绳加捻方向相反的方向扭转时，构成单元绳的基础丝会散开，绳索会损坏。并且，不耐轴向压缩(纵向弯曲)，这一点是致命缺陷。另外，为了得到锚固部分，在绳索的外周安装筒体，并且向该筒体内部填充树脂或水泥使绳索与筒体形成一体时或作为地锚使用时，向收纳绳索的套管中填充比重调整剂，这时填充材料不可避免地会从单元绳的基础丝之间或单元绳之间的缝隙流出到外部，所以必需填埋其间隙的复杂处理。专利技术公开本专利技术是为了解决前述问题而进行研究的，其目的在于提供具有稳定强度，并且对于弯曲的轴向张力均等、形状稳定，可以卷绕在卷轴上而不产生形状走样，向孔或筒中插入时，不容易引起纵向弯曲，并可获得足够末端锚固力的高强度纤维复合材料制的绳索。为了达到上述目的，本专利技术的高强度纤维复合材料制绳索的基本特征是使用对多根高强度纤维复合材料进行单向加捻的绳作为单股绳，该高强度纤维复合材料由使高强度低弹性纤维浸渍热固性合成树脂的丝构成，对多根这样的单向加捻单股绳进行集束，沿与单股绳加捻方向相反的方向，以加捻角度2～12°、优选2～8°进行合股加捻，得到倍捻结构。专利技术效果采用本专利技术时，可以得到如下的优异效果。1)由于加捻角度为2～12°，所以保持良好的拉伸强度，另外由于几乎不会出现各单股绳长度不齐的问题，所以对各单股绳或各基础丝的张力均等，能够准确无误地实现设计强度。2)使用对多根由使高强度低弹性纤维浸渍热固性合成树脂得到的丝构成的高强度纤维复合材料进行单向加捻的绳作为单股绳，经合股加捻构成绳索，所以即使绳索受到弯曲时，作用于各单股绳上的轴向张力是均等的，另外，由于是形状稳定的结构，所以向卷轴上卷绕绳索或从卷轴上开卷时，不容易形状走样，可以包缠卷绕。3)向筒和孔中插入绳索时，不容易因为纵向弯曲而受到损坏。4)绳索外周的表面积大，所以进行末端锚固加工时，不必要象多层加捻绳索那样使端部拆散，就可以获得足够的锚固力。5)由于绳索的加捻方向与单股绳的加捻方向相反，所以自转性小，不容易扭曲，不会形状走样。6)可以使用已有的捻线机方便地进行合股加捻，只通过增加或减少合股加捻的单股绳(单向加捻绳)的根数，就可以得到所需的拉伸张力。附图的简单说明(a)和(b)分别是已往高强度纤维复合材料绳索的部分斜视图。是表示由本专利技术形成的高强度纤维复合材料制绳索一例的部分斜视图。是表示本专利技术中复合基础丝的部分斜视图。(a)是表示本专利技术绳索加捻角度的说明图、(b)是表示加捻长度的说明图。(a)、(b)是举例说明本专利技术绳索的夹杂物的侧视图。(a)、(b)、(c)是表示本专利技术绳索另一例的断面图。(a)、(b)是表示本专利技术绳索制造工序例的说明图。(a)是搓绳(layering)工序的说明图，(b)是包缠(lapping)工序的说明图，(c)是一次并股(closing)工序的说明图，(d)是二次并股工序的说明图，(e)是固化工序的说明图。是表示加捻角度与断裂负荷关系的曲线图。(a)是表示本专利技术绳索卷绕试验状态的平面图，(b)是表示以往绳索卷绕试验状态的平面图。(a)是表示弯曲拉伸试验概要的说明图，(b)是表示本专利技术绳索与以往绳索的弯曲角度与断裂负荷的曲线图。是表示填充试验状态的斜视图。(a)是表示本专利技术绳索末端锚固加工状态的纵断面侧视图，(b)是横断面图。(a)是表示以往多层加捻绳索的末端锚固加工状态的纵断面侧视图，(b)是横断面图。符号说明1本专利技术的高强度纤维复合材料绳索2由单向加捻绳构成的单股绳2a芯单股绳2b侧单股绳3合成树脂质的夹杂物20复合基础丝30线状体31包覆层实施本专利技术的最佳方案本专利技术的绳索，优选在中心具有芯单股绳，在其周围配置多根侧单股绳合股加捻而成。通过这种结构，可以得到强度高、并且不容易形状走样的绳索。并且优选在芯单股绳的外周配置合成树脂质的夹杂物。如果按照这种结构，能够通过夹杂物缓和单股绳之间的接触压力，防止内部磨损，所以可以减少拉伸强度降低。另外，向筒等中插入绳索，并向筒内填充流动性可塑物时，使填充材料不会从绳索内部(单股绳之间的间隙)，沿绳索长度方向流出。前述合成树脂质的夹杂物，既可以是在单股绳外周实施的包覆层，也可以是配置在芯单股绳和侧单股绳间隙中的线状体。如果按照前者，在合股加捻成绳索之前，用挤塑机等在芯单股绳的外周连续实施，所以易于实施，另外，可以减少为制作绳索的构件数量。另外，也容易调整包覆厚度，所以可以充分提高单股绳之间接触压力的缓和效果。如果按照后者，可以在合股加捻成绳索时实施。本专利技术的绳索，还包括在中心没有单股绳，并对多根单股绳进行合股加捻的方案，这时优选在绳索的中心部位配置合成树脂质的夹杂物。如果按照这种结构，由于用夹杂物填埋绳索中心的空隙，所以把绳索插入到筒等之中，并向筒内填充流动性的可塑物时，可以使填充材料不从绳索内部(单股绳之间的间隙)沿绳索长度方向流出。同时可以缓和合股加捻绳之间的接触压力，防止内部磨损，所以能够减少拉伸强度降低。本专利技术的绳索是用如下两种方式的任意一种方式制作的，无论哪一种方式，固化一次即可，所以可以简化工序。1)经过搓绳工序-包缠工序-一次并股工序制作合成树脂处于未固化状态的单向加捻结构单股绳，通过二次并股工序将多根该树脂未固化的单股绳合股加捻成绳索，最后通过固化工序使整体固化的工序制作。2)经过搓绳工序-包缠工序-一次本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：牛岛健一，
申请(专利权)人：东京制纲株式会社，
类型：发明
国别省市：