繊維強化複合樹脂線状物とその製造方法
【課題】軽量で、かつ、耐久性に優れたダクト用芯材に好適な繊維強化複合樹脂線状物を提供すること。
【解決手段】ダクト、特に、集塵用ダクトなどの大口径のダクトの形状を保持する芯材として特に利用される線状物であって、未硬化状熱硬化性樹脂１２が含浸された長繊維１１と、該長繊維１１の外周を被覆する熱可塑性樹脂１３と、から構成された線状物中間体が熱硬化処理されてスパイラル状又はリング状の形態とされた繊維強化複合樹脂線状物を提供する。
【解決手段】ダクト、特に、集塵用ダクトなどの大口径のダクトの形状を保持する芯材として特に利用される線状物であって、未硬化状熱硬化性樹脂１２が含浸された長繊維１１と、該長繊維１１の外周を被覆する熱可塑性樹脂１３と、から構成された線状物中間体が熱硬化処理されてスパイラル状又はリング状の形態とされた繊維強化複合樹脂線状物を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化複合樹脂線状物に関する。より詳しくは、大型のダクト（風管又は通気管）の形状保持用の芯材として利用されるスパイラル状又はリング状の繊維強化複合樹脂線状物に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、合成繊維は、繊維材と種々の合成樹脂を複合化することによって、機械強度や耐熱性等の物性を向上させることができるため、その用途が一層拡大している状況にある。
【０００３】
例えば、本件特許出願人は、先に、長繊維状の補強繊維と、この補強繊維に含浸させられた未硬化状熱硬化性樹脂と、この熱硬化性樹脂の外周を被覆する固化した熱可塑性樹脂被覆とからなり、前記熱硬化性樹脂を事後に硬化させることでケーブルの鎧装線、ＦＲＰロープのストランドなどとして用いられる長尺状の繊維強化合成樹脂製線状物の中間体を見出した（特許文献１）。
【０００４】
また、同出願人らは、未硬化状熱硬化樹脂が含浸された長繊維の外周を固化した熱可塑性樹脂によって被覆した状態の合成樹脂線状物の中間体を編網した後、縮結（いせ）可能に熱硬化処理した網状体を提案し、さらに、この網状体を締結して生簀として利用することを提案している（特許文献２）。
【０００５】
さらに、同出願人らは、上記同様の中間体を用いて、任意の目合いを有するメッシュ体を作製し、さらに、このメッシュ体を加熱硬化させたものを多面の立体的形状に形成してなる土木工事用の篭マットを提案している（特許文献３）。このように、繊維強化合成樹脂製の線状物あるいは棒材は、高い剛性や柔軟性や軽量さが求められる用途等に広く用いられている。
【０００６】
ここで、トンネル工事などの際には、工事現場で発生する塵（あるいは埃）を吸引して排出するための大口径（例えば、φ１,５００ｍｍ以上）の集塵用ダクトが使用されている。このような集塵用ダクトに代表されるような大型のダクトは、一般に、外筒部分を構成する布材と該布材の内壁面を支持してダクトの形状を保持するための芯材などの部材から構成されている。
【０００７】
現在、前記芯材には、硬鋼線が広く一般に使用されている。例えば、硬鋼線Ｂ種のリング状芯材を１０ｃｍ間隔に配置した口径１,５００ｍｍの集塵ダクト１００ｍを想定した場合、前記リング状芯材は、φ８．０ｍｍ・５１０本、φ１０ｍｍ・５１０本の合計１,０２０本使用される。このリング状芯材１本の重量は、φ８．０ｍｍが１．８７ｋｇ、φ１０ｍｍが２．９ｋｇであるので、リング状芯材の総重量だけでも２,４３３ｋｇにも達する。他に、布材他の材料の重量を合わせれば、当該集塵ダクト１００ｍあたりの総重量は８,７００ｋｇにも及ぶ。このように、大型の（大口径の）菅体の総重量は大きく、また、該総重量に占める芯材の重量比率は高い。
【特許文献１】特許第２７７２７９５号公報。
【特許文献２】特開２００５−２３７２４７号公報。
【特許文献３】特開２００３−１８４０４８号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
集塵ダクトに代表されるような大口径ダクト、とりわけ、口径１,５００ｍｍ以上の大口径ダクトとなると、芯材に硬鋼線を使用して重量が増えた場合、該芯材の自重の影響によって該芯材が鉛直方向に撓んでしまう為、ダクト口径が楕円となってしまう現象が発生し、吸引性能が低下するといった問題があった。また、ダクトの総重量が嵩むと、現場でのダクトの運搬及び設置に係わる作業が重労働となり、生産・運搬・設置等の場面でダクトを伸縮させたり、吊るしたりするときの動力エネルギーも大きくなるという問題もあった。さらには、従来のように芯材が硬鋼線で形成されていると、腐食による材料劣化や錆による布材の汚れも発生するという問題もあった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記諸問題を解決するために、軽量で、かつ、耐久性に優れたダクト用芯材に好適な繊維強化複合樹脂線状物を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、第一に、ダクトの形状を保持するための芯材として利用される線状物であって、未硬化状熱硬化性樹脂が含浸された長繊維と、該長繊維の外周を被覆する熱可塑性樹脂部と、から構成された線状物中間体が熱硬化処理されてスパイラル状又はリング状の形態とされた繊維強化複合樹脂線状物を提供する。本線状物は、従来の硬鋼線に比べて軽量であるので、より大口径のダクトの芯材として有用であり、また、腐食による材料劣化の心配もないため、トンネル工事などの野外工事で使用される集塵用ダクトなどの芯材として好適である。さらに、本線状物では、前記未硬化状熱硬化性樹脂に増粘剤と浸透増粘剤を含有させておくことによって、線状物の端面からのいわゆる液ダレ発生を有効に防止できることに加え、増粘することにより、任意の金型に巻き付ける際に断面形状の変形の度合いを抑えることができる。
なお、「増粘剤」とは、未硬化状熱硬化性樹脂の粘度を増加させる機能を発揮する添加剤であり、「浸透増粘剤」とは、熱硬化性樹脂への増粘剤の浸透効果を高める機能を発揮する添加剤である。
本発明では、第二に、未硬化状熱硬化性樹脂に長繊維を含浸させる含浸工程と、前記含浸が施された長繊維の外周を溶融状態の熱可塑性樹脂によって被覆した後に、冷却固化を施すことによって線状物中間体を得る工程と、前記線状物中間体を所定口径の円筒金型に巻き付けた状態で、該線状物中間体の内部の未硬化熱硬化性樹脂に対して熱硬化処理を施す加熱工程と、を少なくとも行う繊維強化複合樹脂線状物の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る繊維強化複合樹脂線状物をダクトの芯材として利用することにより、従来一般に普及している硬鋼線芯材と比較して、ダクトの軽量化とコストダウンを大幅に達成することができ、かつ、芯材部分の腐食による劣化の問題などを一気に解決できる。また、本発明に係るダクトは、軽量であるので、ダクトの製造、運搬、設置等に係わる作業労力を軽減できる。さらに、硬鋼線芯材は、例えば、４ｍの高さから落下させると塑性変形してしまい、落下後の使用ができなくなるが、本発明に係る芯材を使用したダクトは、一時的な弾性変形を伴うのみで、落下後の使用にも全く支障がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る繊維強化複合樹脂線状物の好適な実施形態について説明する。なお、添付図面は、本発明に係わる実施形態の一例を示すものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。
【００１３】
まず、図１は、本本発明に係る繊維強化複合樹脂線状物（以下、「線状物」と略称する。）の内部構成を示すための断面図であり、図２は、スパイラル状に形成された線状物例の様子を示す図、図３は、リング状に形成された線状物例を示す図である。
【００１４】
図１に示された線状物１は、ダクトの筒形状（以下、円筒形状として説明。）を保持するための芯材として利用される線状物である。なお、芯材は、ダクトの外筒部を構成する布材などに接着テープなどを用いて固定される。
【００１５】
この線状物１は、該線状物１に剛性を付与する長繊維１１と、該長繊維に含浸される未硬化状熱硬化性樹脂１２と、該未硬化状熱硬化性樹脂１２の外周を被覆するように設けられた熱可塑性樹脂１３と、から構成される線状物中間体を、熱硬化処理することによって得られる。
【００１６】
より詳細には、ダクト用の芯材製品として提供される線状物１は、例えば、長繊維１１を前記未硬化状熱硬化性樹脂１２に含浸させる含浸工程と、この含浸状態の長繊維１１の外周を溶融状態の熱可塑性樹脂１３によって被覆した後に、冷却固化を施すことによって線状物中間体を得る工程と、該線状物中間体の内部の未硬化熱硬化性樹脂１２に対して熱硬化処理を施すための加熱工程と、を少なくとも実施することによって得ることができる。なお、より好適には、未硬化状熱硬化性樹脂１２に増粘剤と浸透増粘剤とを含有させる工程を前記含浸工程の前に行っておいてもよい（後述）。
【００１７】
本発明では、この線状物１をダクトの円筒形状を保持する芯材として利用するために、前記加熱工程を、前記線状物中間体を所定口径の円筒金型に巻き付けた状態で実施することによって、スパイラル状をなした線状物１ａ（図２参照）、あるいはリング状をなした線状物１ｂ（図３参照）を得る。
【００１８】
より好適には、前記線状物中間体を数日間養生することで未硬化状熱硬化性樹脂１２を増粘せしめた後に、該線状物中間体を円筒金型に巻付けた状態で加熱工程を実施することが望ましい。このような手法で加熱工程を採用すると、未硬化状の線状物中間体が巻付け張力によって扁平化してしまうことを効果的に防止することができる。
【００１９】
また、未硬化状態の線状物中間体は、その外周が熱可塑性樹脂によって被覆されている構成であるため、該線状物中間体を連続的に円筒金型に巻付けても、隣接している線状物中間体同士が接着してしまうことがなく、さらには、円筒金型との離型性もよいという特性を有する。仮に、外周に熱可塑性樹脂による被覆がない構成の場合は、加熱硬化が完了するまでの過程で、隣接する線状物中間体の未硬化熱硬化性樹脂が互いに接着した状態で硬化してしまうため、例えば、コイルの如きに伸縮可能なスパイラル状線状物を得ることは困難となる。
【００２０】
ここで、線状物１を構成する長繊維１１（図１参照）の種類については、特に限定されず、ポリオレフィン繊維、ポリエステル繊維等の合成樹脂繊維、ガラス繊維等の無機繊維、金属繊維等を用いることができるが、好適には、無機繊維であることが望ましく、より好適には、ガラス長繊維であることが望ましい。
【００２１】
また、長繊維１１の太さについても特に限定されず、使用目的や加工容易性等を考慮して、適宜選択することができる。また、繊維を束ねる本数についても特に限定されず、使用目的や所望の物性を考慮して、自由に選択することができる。
【００２２】
次に、未硬化状熱硬化性樹脂１２は、加熱により硬化する性質の合成樹脂であればよく、その種類は特に限定されないが、好適には、硬化後の性能安定性に優れた不飽和ポリエステル樹脂、不飽和アルキド樹脂、エポキシ樹脂等が望ましく、より好適には、架橋性物質を含有することが望ましく、更に好適には、不飽和ポリエステル樹脂、不飽和アルキド樹脂、またはエポキシアクリレートの少なくともいずれかと、架橋性モノマー等の架橋性物質と、ジアシルパーオキサイド等の重合開始剤と、を含有することが望ましい。このような配合を採用することで、加熱工程時の熱等によっても重合反応を進行させることができ、また、より架橋を進行させることができる。
【００２３】
ここで、上記加熱工程の段階では、熱硬化性樹脂１２が未硬化状態であるために、線状物１の端面（例えば、切断面）から前記樹脂１２が滲み出してしまう、いわゆる「液ダレ現象」が起こり得る。この液ダレ現象が起こると、べたついて加工作業の弊害になったり、熱硬化が不充分となって物性の経時的安定性に悪影響を及ぼしたりする。そこで、この線状物１を製造する場合は、未硬化状熱硬化性樹脂１２に増粘剤と浸透増粘剤を含有させることによって、未硬化状熱硬化性樹脂１２の増粘性を増加させてから、上記含浸工程に移行するようにするのが望ましい。
【００２４】
「増粘剤」の種類については、特に限定されないが、好適には、アクリル酸エステル系化合物、メタクリル酸エステル系化合物、ビニル化合物の少なくともいずれかを単量体単位とする樹脂を含むことが望ましい。
【００２５】
増粘剤に用いる前記アクリル酸エステル系化合物とは、アクリル酸エステル構造を有する化合物とその誘導体をいい、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、sec−ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、ｎ−ヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート等が挙げられる。
【００２６】
増粘剤に用いる上記メタクリル酸エステル化合物とは、メタクリル酸エステル構造を有する化合物とその誘導体をいい、例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、ｎ−ヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート等が挙げられる。
【００２７】
増粘剤に用いる上記ビニル化合物とは、重合可能なビニル構造を有する化合物をいい、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン及びこれらの芳香環にアルキル基やハロゲン原子等の種々の官能基で置換された化合物が挙げられる。
【００２８】
また、増粘剤は、メタクリル酸エステル系化合物、アクリル酸エステル系化合物、ビニル系化合物の１種類あるいは複数種類の重合単位からなる重合体であってもよく、構造の異なる複数種類の樹脂を混合した樹脂であってもよい。更に、（１）アクリル酸エステル系化合物またはメタクリル酸エステル系化合物またはジエン系化合物の少なくともいずれかからなる重合体と、（２）アクリル酸エステル系化合物またはメタクリル酸エステル系化合物とラジカル重合性不飽和カルボン酸とからなる重合体と、に、（３）金属イオンを添加することでイオン架橋させた複合樹脂であってもよい。
【００２９】
そして、増粘剤は、粉末樹脂を用いることができる。増粘剤として用いる粉末樹脂の粒径等については特に限定されないが、好適には、０．５μｍ〜２．０μｍであることが望ましい。
【００３０】
本発明に係る線状物１を製造する過程において、線状物中間体に加熱工程が施される際には、未硬化状熱硬化性樹脂１２は高粘度であるとともに、ゲル化しないことが望ましい。未硬化状硬化性樹脂１２がゲル化してしまうことで、時間が経過するにつれて物性が変化し易くなるからである。
【００３１】
次に、「浸透増粘剤」の種類については、特に限定されないが、好適には、メタクリル酸ベンジルを用いることが望ましい。未硬化状熱硬化性樹脂１２は、不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂が用いられる。この熱硬化性樹脂への増粘剤の浸透効果を高めるために、浸透増粘剤を配合する。特に、メタクリル酸ベンジルは、不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂への浸透効果が高い点で好適である。
【００３２】
浸透増粘剤を添加することで、増粘剤を未硬化状熱硬化性樹脂１２によく浸透させるとともに、均一に混合させることができる。即ち、増粘剤の分散不良による過剰な増粘を抑制することができ、所望の増粘速度とすることができ液ダレ現象を防止することができる。このように、増粘剤だけでなく浸透増粘剤も用いることで、液ダレ現象を防止できるだけでなく、その増粘効果によって、断面形状の保持性能が向上し、加工時の変形も抑制された、実用に適した線状物１を得ることができる。
【００３３】
増粘剤と浸透増粘剤の配合量については特に限定されないが、好適には、以下の配合量とすることが望ましい。未硬化状熱硬化性樹脂１２と浸透増粘剤５〜５０重量部との合計量１００重量部に対して、増粘剤を０．５〜５０重量部含有させることが望ましい。これにより、未硬化状熱硬化性樹脂１２の液ダレ量の抑制効果や増粘効果をより向上させることができる。
【００３４】
なお、浸透増粘剤の添加量が多すぎると樹脂の増粘速度が早くなり過ぎることや、例えば、長繊維内等に含有されるバインダー成分が浸透増粘剤の影響により含浸樹脂中に溶出し、増粘性を過剰に促進させてしまう場合がある。この場合には、浸透増粘剤の添加量をより少なくしたり、増粘剤の添加量を少なくしたりすることで、増粘速度を調節することもできる。
【００３５】
次に、線状物１の外周部を構成する熱可塑性樹脂１３は、耐候性や耐薬品性などの特性を該線状物１に付与するという役割も果たしている。この熱可塑性樹脂１３の種類についても、特に限定されないが、柔軟性に優れた物質であることが望ましく、好適には、ポリオレフィン系樹脂等を用いることができる。また、未硬化状熱硬化性樹脂１２に架橋性物質を含有させた場合には、該架橋性物質によって侵食され難い性質の熱可塑性樹脂を採用するのが望ましく、更に好適には、磨耗し難い性質の熱可塑性樹脂を用いることにより、耐久性をさらに向上させるようにしてもよい。なお、本発明においては、長繊維１１、未硬化状熱可塑性樹脂１２、熱可塑性樹脂１３の組合せについても、特に限定されない。
【００３６】
ここで、図４は、本発明に係る線状物１の代表例の一つであるスパイラル状の線状物１ａが芯材として使用されたダクト２ａの状態を示す図、図５は、同線状物１の別の代表例であるリング状の線状物１ｂが芯材として所定間隔で配置されたダクト２ｂの状態を示す図である。
【００３７】
まず、このようなスパイラル状の芯材で支持されたダクト２ａ、リング状の芯材で支持されたダクト２ｂは、ともに上記樹脂構成からなる線状物１ａ、１ｂがそれぞれ芯材として用いられることによって、従来一般に使用されていきた硬鋼線芯材と比較して、ダクト総重量の軽量化やコストダウンを大幅に達成することができる。
【００３８】
特に、スパイラル状の芯材（図２参照）をダクトに採用する場合は、リング状の芯材と比較して、芯材の総重量が嵩んでダクトの生産性もより低下してしまうが、硬鋼線に代わって軽量のスパイラル状線状物１ａを芯材に採用すれば、ダクト総重量の軽量化がより大幅に達成でき、ひいては、ダクトの生産性の向上にもより貢献する。
【００３９】
また、樹脂によって形成された芯材１ａ、１ｂがそれぞれ採用されたダクト２ａ、２ｂは、芯材部分の腐食による材料劣化の問題が起こらず、また、芯材が接する布材が該芯材の錆によって汚れてしまうという問題も解決でき、ひいては、ダクトの耐用年数をより長くすることができる。
【００４０】
また、ダクト２ａ、２ｂは、軽量化が図られているため、ダクト製造や現場設置の際に、このダクト２ａ又はダクト２ｂを支持するときに使用されるＩ型鋼、あるいはこれらのダクト２ａ、２ｂを伸縮させるときに使用される動力機器を小型化することができるという利点もある。
【００４１】
ダクトの芯材には剛性が要求されるが、本発明に係る線状物１は、軽量でありながら、硬鋼線と同等以上の引張強力を有するものも提供可能であり、また、硬鋼線と同程度の高い剛性を長期間安定して維持することができる。
【００４２】
比重が硬鋼線よりも小さい線状物１を芯材として用いたことで、高い集塵効果を得ることができる。より具体的には、同じ剛性でも、比重の大きい硬鋼線を芯材に用いた場合は、該芯材の自重によって、設置されたダクト２に撓みが発生してダクト断面が円形から楕円形に変形してしまう。この変形によって風の流れが曲がったり、乱れが生じたりして、集塵効果が低減してしまうという問題が起こる。しかし、比重の小さい本発明に係る線状物１を芯材に用いると、ダクト断面形状の変形が起こり難いので、このような問題が発生しない。
【００４３】
特に、連続的に繋がっている長尺物であるスパイラル状の線状物１ａを芯材として採用した場合は、長手方向に連続的にダクト２ａを支持して補強し、該ダクト２ａの形状を保持できる。即ち、該ダクト２ａの円筒形状の断面形状（円形）を連続的に維持し易くなる。この結果、集塵効果の低減をより確実に防止することができ、さらには、伸縮時のダクトの屈曲又は座屈等の不具合も解消することができる。なお、「伸縮」とは、コイル様に、縮めたり、伸ばしたりすることを意味している。
【実施例】
【００４４】
本発明の効果を検証するために、実施例１〜３のダクト、比較例１，２のダクトを作製し、評価を行った。
【００４５】
＜実施例１＞
４４,０００ｄｔｅｘ／本のガラス繊維４０本に、増粘剤としてポリメタクリル酸メチル樹脂粉末（日本ゼオン（株）製、商品名「ゼフィアックＦ３２０」、粒子径１μｍ）と、浸透増粘剤としてメタクリル酸ベンジルと、を含む不飽和ポリエステル樹脂（日本ユピカ（株）製、商品名「ユピカ９００１」）を含浸させた後、ポリエチレン系熱可塑性樹脂（日本ユニカー社製、商品名「ＮＵＣＧ５３５０」）で被覆し、線状物中間体を得た。なお、線状物中間体の外径は１５ｍｍであった。
【００４６】
この実施例１では、上記線状物中間体を増粘せしめた後、外径１,５００ｍｍの円筒金型に連続的に巻付けて、９８℃で２４時間乾熱加熱硬化した。得られた繊維強化複合樹脂線状物を１,５００ｍｍの内径となる位置で切断した。そして、両端からそれぞれ長さ５０ｍｍの領域の被覆熱可塑性樹脂を剥き、エポキシ系接着剤を充填させておいたアルミパイプ（内径１５ｍｍ、全長１００ｍｍ、Ｒ７５０ｍｍ）を用いて繋ぎ、リング状とした。そして、１００ｍｍピッチでリング状芯材（図３再参照）をターポリンシートの内側に配置し、外径１,５００ｍｍのダクト５ｍを作製し、さらに、この５ｍ長のダクトをファスナーにて接合して、全長１００ｍの集塵用のダクトを得た。なお、「タ−ポリンシ−ト」とは、高強度ポリエステル織物に塩化ビニールやオレフィン系のフィルムを熱融着したシートである。
【００４７】
このダクトの総重量は、２,０７１ｋｇであった。また、ダクトの伸縮試験を実施したところ、良好な伸縮性を示し、ダクト断面は連続的に円形を保っていた。さらに、負圧試験を実施したところ、１．７ｋＰａの条件でも変形はなく、問題がないレベルであった。未硬化状熱硬化性樹脂に増粘剤等を添加して増粘性を高めておいた結果、金型へ巻付けるときの張力によって線状物に扁平等の変形は発生しておらず、好適であった。また、４ｍの高さからダクトを落下させてみたが、芯材は一時的な弾性変形を伴うのみで、塑性変形しなかった。
【００４８】
＜実施例２＞
実施例１と同様の手法で線状物中間体を得て、これを増粘せしめた後、外径１,５００ｍｍの金型に連続的に４４周巻付けて、９８℃で２４時間乾熱加熱硬化した。得られたスパイラル状の線状物を芯材として２巻使用し、これを芯材として１２０ｍｍピッチでターポリンシートの内側に配置し、外径１,５００ｍｍのダクト５ｍを作製し、この５ｍ長のダクトをファスナーにて接合して、全長１００ｍの集塵用ダクトを得た。
【００４９】
このダクトの総重量は、１，８７３ｋｇであった。また、このダクトに関して、伸縮試験を実施したところ、良好な伸縮性を示し、ダクト断面も連続的に円形を保っていた。また、負圧試験を実施したところ、２．０ｋＰａでも変形が起こらず、問題がないレベルであった。さらに、未硬化状熱硬化性樹脂に増粘剤等を添加して増粘性を高めておいた結果、金型へ巻付けるときの張力によって線状物に扁平等の変形が発生しておらず、好適であった。また、４ｍの高さからダクトを落下させてみたが、芯材は一時的な弾性変形を伴うのみで、塑性変形しなかった。
【００５０】
＜実施例３＞
実施例１と同様の手法で線状物中間体を得て、これを増粘せしめた後、外径１,６５０ｍｍの円筒金型に連続的に２２周巻付け、９８℃で２４時間乾熱加熱硬化した。得られたスパイラル状の線状物を芯材として２巻使用し、これを芯材として、１２０ｍｍピッチでターポリンシートの内側に配置した長さ５ｍのダクトを作製し、さらに、この５ｍ長のダクトをファスナーにて接合して、全長１００ｍの集塵用ダクトを得た。
【００５１】
このダクト総重量は、１，９９７ｋｇであった。また、伸縮試験を実施したところ、良好な伸縮性を示し、ダクト断面も連続的に円形を保っていた。また、負圧試験を実施したところ、２．０ｋＰａでも変形はなく、問題ないレベルであった。さらに、未硬化状熱硬化性樹脂に増粘剤等を添加して増粘性を高めておいた結果、円筒金型へ巻付けるときの張力によって線状物が扁平化する等の変形が発生しておらず、好適であった。また、４ｍの高さからダクトを落下させてみたが、芯材は一時的な弾性変形を伴うのみで、塑性変形しなかった。
【００５２】
〈実施例４〉
４４,０００ｄｔｅｘ／本のガラス繊維４０本に、増粘剤と浸透増粘剤を含まない不飽和ポリエステル樹脂（日本ユピカ（株）製、商品名「ユピカ９００１」）を含浸させた後、ポリエチレン系熱可塑性樹脂（日本ユニカー社製、商品名「ＮＵＣＧ５３５０」）で被覆し、線状物中間体を得た。なお、線状物中間体の外径は１５ｍｍであった。
【００５３】
この実施例４では、上記線状物中間体を、外径１,５００ｍｍの円筒金型に連続的に巻付けて、９８℃で２４時間乾熱加熱硬化した。得られた繊維強化複合樹脂線状物を１,５００ｍｍの内径となる位置で切断した。そして、両端からそれぞれ長さ５０ｍｍの領域の被覆熱可塑性樹脂を剥き、エポキシ系接着剤を充填させておいたアルミパイプ（内径１５ｍｍ、全長１００ｍｍ、Ｒ７５０ｍｍ）を用いて繋ぎ、リング状の芯材とした。この場合、円筒金型への巻付け張力によって線状物中間体が扁平化されている傾向が見られたが、実施可能なレベルであった。
【００５４】
＜比較例１＞
直径８ｍｍの硬鋼線Ｂ種を直径１,５００ｍｍのリング状としたものを芯材として、１００ｍｍピッチに配置してターポリンシートで長さ５ｍのダクトを作製し、このダクトをファスナーにて接合して、長さ５０ｍの集塵用ダクトを得た。次に、直径１０ｍｍの硬鋼線Ｂ種を用いて、直径１,５００ｍｍのリング形状の芯材とし、長さ５０ｍのダクトを得た。この２種類の５０ｍ長のダクトを繋ぎ、全長１００ｍの集塵用ダクトを得た。
【００５５】
このダクトの総重量は、３,３３３ｋｇであった。なお、伸縮試験を実施したところ、良好な伸縮性を示したが、ダクト断面は、その芯材の自重により撓んで楕円状となっていた。また、４ｍの高さから落下させてみたところ、その芯材は塑性変形し使用できなくなった。
【００５６】
＜比較例２＞
直径８ｍｍの硬鋼線Ｂ種を直径１,６５０ｍｍのリング状としたものを芯材として、１００ｍｍピッチに配置して、ターポリンシートで長さ５ｍのダクトを作製し、この５ｍ長のダクトをファスナーにて接合し、長さ５０ｍの集塵用ダクトを得た。次に、直径１０ｍｍの硬鋼線Ｂ種を直径１,６５０ｍｍのリング状としたものを芯材とし用い、１００ｍｍピッチにターポリンシートの内側に配置し、長さ５ｍのダクトを作製し、この５ｍ長のダクトをファスナーにて接合して、長さ５０ｍの集塵ダクトを得た。この２種類の長さ５０ｍのダクトを繋いで、全長１００ｍの集塵ダクトを得た。
【００５７】
このダクトの総重量は、３,５４７ｋｇであった。また、伸縮試験を実施したところ、良好な伸縮性を示したが、ダクト断面は、その芯材の自重により撓んで楕円状となっていた。また、４ｍの高さから落下させてみたところ、その芯材は塑性変形して、使用できなくなった。
【００５８】
以上より、ダクト用の芯材として、本発明に係る繊維強化複合樹脂線状物を用いることで、ダクトの大幅な軽量化を達成できる。また、該線状物の比重は、従来一般に芯材として利用されてきた硬鋼線に比べて小さいので、芯材の自重によるダクト形状の撓み変形の発生の心配がないため、大口径、例えば、実施例でも検証されている口径１,５００ｍｍ以上のダクトを安心して提供することができる。
【００５９】
本発明に係る繊維強化複合樹脂線状物は、樹脂製であるので、所望の形状、例えば、スパイラル状又はリング状に成型し易いという利点もある。また、同線状物を大口径のダクトの芯材として採用すれば、ダクト総重量の軽減やコストダウンンに大きく寄与するとともに、ダクトの生産性向上、運搬又は設置の際の労働生産性の向上、ダクトを扱う周辺機器の小型化、動力エネルギーの低減などにも寄与する。また、芯材の軽量化によって、芯材の自重によるダクトの変形が起こり難くなるので、大口径のダクトであっても、ダクト内に円滑な吸引空気の流れをつくり、所望の集塵効果を発揮させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明に係る繊維強化複合樹脂線状物は、ダクトの形状を保持するための芯材として利用できる。特に、軽量化効果が顕著であるので、大型の（大口径の）ダクトの芯材として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明に係る繊維強化複合樹脂線状物（１）の内部構成を示す断面図である。
【図２】スパイラル状に形成された同線状物（１ａ）の一形態例の様子を示す図である。
【図３】リング状に形成された同線状物（１ｂ）の一形態例を示す図である。
【図４】本発明に係る線状物（１）の一代表例であるスパイラル状の線状物（１ａ）が芯材として使用されたダクト（２ａ）の状態を示す図である。
【図５】同線状物１の別の代表例であるリング状の線状物（１ｂ）が芯材として所定間隔で配置されたダクト（２ｂ）の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ 繊維強化複合樹脂線状物（略称、線状物）
１ａ スパイラル状の線状物（芯材）
１ｂ リング状の線状物（芯材）
２ａ,２ｂ ダクト
１１ 長繊維
１２ 未硬化状熱硬化性樹脂
１３ 熱可塑性樹脂
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化複合樹脂線状物に関する。より詳しくは、大型のダクト（風管又は通気管）の形状保持用の芯材として利用されるスパイラル状又はリング状の繊維強化複合樹脂線状物に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、合成繊維は、繊維材と種々の合成樹脂を複合化することによって、機械強度や耐熱性等の物性を向上させることができるため、その用途が一層拡大している状況にある。
【０００３】
例えば、本件特許出願人は、先に、長繊維状の補強繊維と、この補強繊維に含浸させられた未硬化状熱硬化性樹脂と、この熱硬化性樹脂の外周を被覆する固化した熱可塑性樹脂被覆とからなり、前記熱硬化性樹脂を事後に硬化させることでケーブルの鎧装線、ＦＲＰロープのストランドなどとして用いられる長尺状の繊維強化合成樹脂製線状物の中間体を見出した（特許文献１）。
【０００４】
また、同出願人らは、未硬化状熱硬化樹脂が含浸された長繊維の外周を固化した熱可塑性樹脂によって被覆した状態の合成樹脂線状物の中間体を編網した後、縮結（いせ）可能に熱硬化処理した網状体を提案し、さらに、この網状体を締結して生簀として利用することを提案している（特許文献２）。
【０００５】
さらに、同出願人らは、上記同様の中間体を用いて、任意の目合いを有するメッシュ体を作製し、さらに、このメッシュ体を加熱硬化させたものを多面の立体的形状に形成してなる土木工事用の篭マットを提案している（特許文献３）。このように、繊維強化合成樹脂製の線状物あるいは棒材は、高い剛性や柔軟性や軽量さが求められる用途等に広く用いられている。
【０００６】
ここで、トンネル工事などの際には、工事現場で発生する塵（あるいは埃）を吸引して排出するための大口径（例えば、φ１,５００ｍｍ以上）の集塵用ダクトが使用されている。このような集塵用ダクトに代表されるような大型のダクトは、一般に、外筒部分を構成する布材と該布材の内壁面を支持してダクトの形状を保持するための芯材などの部材から構成されている。
【０００７】
現在、前記芯材には、硬鋼線が広く一般に使用されている。例えば、硬鋼線Ｂ種のリング状芯材を１０ｃｍ間隔に配置した口径１,５００ｍｍの集塵ダクト１００ｍを想定した場合、前記リング状芯材は、φ８．０ｍｍ・５１０本、φ１０ｍｍ・５１０本の合計１,０２０本使用される。このリング状芯材１本の重量は、φ８．０ｍｍが１．８７ｋｇ、φ１０ｍｍが２．９ｋｇであるので、リング状芯材の総重量だけでも２,４３３ｋｇにも達する。他に、布材他の材料の重量を合わせれば、当該集塵ダクト１００ｍあたりの総重量は８,７００ｋｇにも及ぶ。このように、大型の（大口径の）菅体の総重量は大きく、また、該総重量に占める芯材の重量比率は高い。
【特許文献１】特許第２７７２７９５号公報。
【特許文献２】特開２００５−２３７２４７号公報。
【特許文献３】特開２００３−１８４０４８号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
集塵ダクトに代表されるような大口径ダクト、とりわけ、口径１,５００ｍｍ以上の大口径ダクトとなると、芯材に硬鋼線を使用して重量が増えた場合、該芯材の自重の影響によって該芯材が鉛直方向に撓んでしまう為、ダクト口径が楕円となってしまう現象が発生し、吸引性能が低下するといった問題があった。また、ダクトの総重量が嵩むと、現場でのダクトの運搬及び設置に係わる作業が重労働となり、生産・運搬・設置等の場面でダクトを伸縮させたり、吊るしたりするときの動力エネルギーも大きくなるという問題もあった。さらには、従来のように芯材が硬鋼線で形成されていると、腐食による材料劣化や錆による布材の汚れも発生するという問題もあった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記諸問題を解決するために、軽量で、かつ、耐久性に優れたダクト用芯材に好適な繊維強化複合樹脂線状物を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、第一に、ダクトの形状を保持するための芯材として利用される線状物であって、未硬化状熱硬化性樹脂が含浸された長繊維と、該長繊維の外周を被覆する熱可塑性樹脂部と、から構成された線状物中間体が熱硬化処理されてスパイラル状又はリング状の形態とされた繊維強化複合樹脂線状物を提供する。本線状物は、従来の硬鋼線に比べて軽量であるので、より大口径のダクトの芯材として有用であり、また、腐食による材料劣化の心配もないため、トンネル工事などの野外工事で使用される集塵用ダクトなどの芯材として好適である。さらに、本線状物では、前記未硬化状熱硬化性樹脂に増粘剤と浸透増粘剤を含有させておくことによって、線状物の端面からのいわゆる液ダレ発生を有効に防止できることに加え、増粘することにより、任意の金型に巻き付ける際に断面形状の変形の度合いを抑えることができる。
なお、「増粘剤」とは、未硬化状熱硬化性樹脂の粘度を増加させる機能を発揮する添加剤であり、「浸透増粘剤」とは、熱硬化性樹脂への増粘剤の浸透効果を高める機能を発揮する添加剤である。
本発明では、第二に、未硬化状熱硬化性樹脂に長繊維を含浸させる含浸工程と、前記含浸が施された長繊維の外周を溶融状態の熱可塑性樹脂によって被覆した後に、冷却固化を施すことによって線状物中間体を得る工程と、前記線状物中間体を所定口径の円筒金型に巻き付けた状態で、該線状物中間体の内部の未硬化熱硬化性樹脂に対して熱硬化処理を施す加熱工程と、を少なくとも行う繊維強化複合樹脂線状物の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る繊維強化複合樹脂線状物をダクトの芯材として利用することにより、従来一般に普及している硬鋼線芯材と比較して、ダクトの軽量化とコストダウンを大幅に達成することができ、かつ、芯材部分の腐食による劣化の問題などを一気に解決できる。また、本発明に係るダクトは、軽量であるので、ダクトの製造、運搬、設置等に係わる作業労力を軽減できる。さらに、硬鋼線芯材は、例えば、４ｍの高さから落下させると塑性変形してしまい、落下後の使用ができなくなるが、本発明に係る芯材を使用したダクトは、一時的な弾性変形を伴うのみで、落下後の使用にも全く支障がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る繊維強化複合樹脂線状物の好適な実施形態について説明する。なお、添付図面は、本発明に係わる実施形態の一例を示すものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。
【００１３】
まず、図１は、本本発明に係る繊維強化複合樹脂線状物（以下、「線状物」と略称する。）の内部構成を示すための断面図であり、図２は、スパイラル状に形成された線状物例の様子を示す図、図３は、リング状に形成された線状物例を示す図である。
【００１４】
図１に示された線状物１は、ダクトの筒形状（以下、円筒形状として説明。）を保持するための芯材として利用される線状物である。なお、芯材は、ダクトの外筒部を構成する布材などに接着テープなどを用いて固定される。
【００１５】
この線状物１は、該線状物１に剛性を付与する長繊維１１と、該長繊維に含浸される未硬化状熱硬化性樹脂１２と、該未硬化状熱硬化性樹脂１２の外周を被覆するように設けられた熱可塑性樹脂１３と、から構成される線状物中間体を、熱硬化処理することによって得られる。
【００１６】
より詳細には、ダクト用の芯材製品として提供される線状物１は、例えば、長繊維１１を前記未硬化状熱硬化性樹脂１２に含浸させる含浸工程と、この含浸状態の長繊維１１の外周を溶融状態の熱可塑性樹脂１３によって被覆した後に、冷却固化を施すことによって線状物中間体を得る工程と、該線状物中間体の内部の未硬化熱硬化性樹脂１２に対して熱硬化処理を施すための加熱工程と、を少なくとも実施することによって得ることができる。なお、より好適には、未硬化状熱硬化性樹脂１２に増粘剤と浸透増粘剤とを含有させる工程を前記含浸工程の前に行っておいてもよい（後述）。
【００１７】
本発明では、この線状物１をダクトの円筒形状を保持する芯材として利用するために、前記加熱工程を、前記線状物中間体を所定口径の円筒金型に巻き付けた状態で実施することによって、スパイラル状をなした線状物１ａ（図２参照）、あるいはリング状をなした線状物１ｂ（図３参照）を得る。
【００１８】
より好適には、前記線状物中間体を数日間養生することで未硬化状熱硬化性樹脂１２を増粘せしめた後に、該線状物中間体を円筒金型に巻付けた状態で加熱工程を実施することが望ましい。このような手法で加熱工程を採用すると、未硬化状の線状物中間体が巻付け張力によって扁平化してしまうことを効果的に防止することができる。
【００１９】
また、未硬化状態の線状物中間体は、その外周が熱可塑性樹脂によって被覆されている構成であるため、該線状物中間体を連続的に円筒金型に巻付けても、隣接している線状物中間体同士が接着してしまうことがなく、さらには、円筒金型との離型性もよいという特性を有する。仮に、外周に熱可塑性樹脂による被覆がない構成の場合は、加熱硬化が完了するまでの過程で、隣接する線状物中間体の未硬化熱硬化性樹脂が互いに接着した状態で硬化してしまうため、例えば、コイルの如きに伸縮可能なスパイラル状線状物を得ることは困難となる。
【００２０】
ここで、線状物１を構成する長繊維１１（図１参照）の種類については、特に限定されず、ポリオレフィン繊維、ポリエステル繊維等の合成樹脂繊維、ガラス繊維等の無機繊維、金属繊維等を用いることができるが、好適には、無機繊維であることが望ましく、より好適には、ガラス長繊維であることが望ましい。
【００２１】
また、長繊維１１の太さについても特に限定されず、使用目的や加工容易性等を考慮して、適宜選択することができる。また、繊維を束ねる本数についても特に限定されず、使用目的や所望の物性を考慮して、自由に選択することができる。
【００２２】
次に、未硬化状熱硬化性樹脂１２は、加熱により硬化する性質の合成樹脂であればよく、その種類は特に限定されないが、好適には、硬化後の性能安定性に優れた不飽和ポリエステル樹脂、不飽和アルキド樹脂、エポキシ樹脂等が望ましく、より好適には、架橋性物質を含有することが望ましく、更に好適には、不飽和ポリエステル樹脂、不飽和アルキド樹脂、またはエポキシアクリレートの少なくともいずれかと、架橋性モノマー等の架橋性物質と、ジアシルパーオキサイド等の重合開始剤と、を含有することが望ましい。このような配合を採用することで、加熱工程時の熱等によっても重合反応を進行させることができ、また、より架橋を進行させることができる。
【００２３】
ここで、上記加熱工程の段階では、熱硬化性樹脂１２が未硬化状態であるために、線状物１の端面（例えば、切断面）から前記樹脂１２が滲み出してしまう、いわゆる「液ダレ現象」が起こり得る。この液ダレ現象が起こると、べたついて加工作業の弊害になったり、熱硬化が不充分となって物性の経時的安定性に悪影響を及ぼしたりする。そこで、この線状物１を製造する場合は、未硬化状熱硬化性樹脂１２に増粘剤と浸透増粘剤を含有させることによって、未硬化状熱硬化性樹脂１２の増粘性を増加させてから、上記含浸工程に移行するようにするのが望ましい。
【００２４】
「増粘剤」の種類については、特に限定されないが、好適には、アクリル酸エステル系化合物、メタクリル酸エステル系化合物、ビニル化合物の少なくともいずれかを単量体単位とする樹脂を含むことが望ましい。
【００２５】
増粘剤に用いる前記アクリル酸エステル系化合物とは、アクリル酸エステル構造を有する化合物とその誘導体をいい、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、sec−ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、ｎ−ヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート等が挙げられる。
【００２６】
増粘剤に用いる上記メタクリル酸エステル化合物とは、メタクリル酸エステル構造を有する化合物とその誘導体をいい、例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、ｎ−ヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート等が挙げられる。
【００２７】
増粘剤に用いる上記ビニル化合物とは、重合可能なビニル構造を有する化合物をいい、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン及びこれらの芳香環にアルキル基やハロゲン原子等の種々の官能基で置換された化合物が挙げられる。
【００２８】
また、増粘剤は、メタクリル酸エステル系化合物、アクリル酸エステル系化合物、ビニル系化合物の１種類あるいは複数種類の重合単位からなる重合体であってもよく、構造の異なる複数種類の樹脂を混合した樹脂であってもよい。更に、（１）アクリル酸エステル系化合物またはメタクリル酸エステル系化合物またはジエン系化合物の少なくともいずれかからなる重合体と、（２）アクリル酸エステル系化合物またはメタクリル酸エステル系化合物とラジカル重合性不飽和カルボン酸とからなる重合体と、に、（３）金属イオンを添加することでイオン架橋させた複合樹脂であってもよい。
【００２９】
そして、増粘剤は、粉末樹脂を用いることができる。増粘剤として用いる粉末樹脂の粒径等については特に限定されないが、好適には、０．５μｍ〜２．０μｍであることが望ましい。
【００３０】
本発明に係る線状物１を製造する過程において、線状物中間体に加熱工程が施される際には、未硬化状熱硬化性樹脂１２は高粘度であるとともに、ゲル化しないことが望ましい。未硬化状硬化性樹脂１２がゲル化してしまうことで、時間が経過するにつれて物性が変化し易くなるからである。
【００３１】
次に、「浸透増粘剤」の種類については、特に限定されないが、好適には、メタクリル酸ベンジルを用いることが望ましい。未硬化状熱硬化性樹脂１２は、不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂が用いられる。この熱硬化性樹脂への増粘剤の浸透効果を高めるために、浸透増粘剤を配合する。特に、メタクリル酸ベンジルは、不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂への浸透効果が高い点で好適である。
【００３２】
浸透増粘剤を添加することで、増粘剤を未硬化状熱硬化性樹脂１２によく浸透させるとともに、均一に混合させることができる。即ち、増粘剤の分散不良による過剰な増粘を抑制することができ、所望の増粘速度とすることができ液ダレ現象を防止することができる。このように、増粘剤だけでなく浸透増粘剤も用いることで、液ダレ現象を防止できるだけでなく、その増粘効果によって、断面形状の保持性能が向上し、加工時の変形も抑制された、実用に適した線状物１を得ることができる。
【００３３】
増粘剤と浸透増粘剤の配合量については特に限定されないが、好適には、以下の配合量とすることが望ましい。未硬化状熱硬化性樹脂１２と浸透増粘剤５〜５０重量部との合計量１００重量部に対して、増粘剤を０．５〜５０重量部含有させることが望ましい。これにより、未硬化状熱硬化性樹脂１２の液ダレ量の抑制効果や増粘効果をより向上させることができる。
【００３４】
なお、浸透増粘剤の添加量が多すぎると樹脂の増粘速度が早くなり過ぎることや、例えば、長繊維内等に含有されるバインダー成分が浸透増粘剤の影響により含浸樹脂中に溶出し、増粘性を過剰に促進させてしまう場合がある。この場合には、浸透増粘剤の添加量をより少なくしたり、増粘剤の添加量を少なくしたりすることで、増粘速度を調節することもできる。
【００３５】
次に、線状物１の外周部を構成する熱可塑性樹脂１３は、耐候性や耐薬品性などの特性を該線状物１に付与するという役割も果たしている。この熱可塑性樹脂１３の種類についても、特に限定されないが、柔軟性に優れた物質であることが望ましく、好適には、ポリオレフィン系樹脂等を用いることができる。また、未硬化状熱硬化性樹脂１２に架橋性物質を含有させた場合には、該架橋性物質によって侵食され難い性質の熱可塑性樹脂を採用するのが望ましく、更に好適には、磨耗し難い性質の熱可塑性樹脂を用いることにより、耐久性をさらに向上させるようにしてもよい。なお、本発明においては、長繊維１１、未硬化状熱可塑性樹脂１２、熱可塑性樹脂１３の組合せについても、特に限定されない。
【００３６】
ここで、図４は、本発明に係る線状物１の代表例の一つであるスパイラル状の線状物１ａが芯材として使用されたダクト２ａの状態を示す図、図５は、同線状物１の別の代表例であるリング状の線状物１ｂが芯材として所定間隔で配置されたダクト２ｂの状態を示す図である。
【００３７】
まず、このようなスパイラル状の芯材で支持されたダクト２ａ、リング状の芯材で支持されたダクト２ｂは、ともに上記樹脂構成からなる線状物１ａ、１ｂがそれぞれ芯材として用いられることによって、従来一般に使用されていきた硬鋼線芯材と比較して、ダクト総重量の軽量化やコストダウンを大幅に達成することができる。
【００３８】
特に、スパイラル状の芯材（図２参照）をダクトに採用する場合は、リング状の芯材と比較して、芯材の総重量が嵩んでダクトの生産性もより低下してしまうが、硬鋼線に代わって軽量のスパイラル状線状物１ａを芯材に採用すれば、ダクト総重量の軽量化がより大幅に達成でき、ひいては、ダクトの生産性の向上にもより貢献する。
【００３９】
また、樹脂によって形成された芯材１ａ、１ｂがそれぞれ採用されたダクト２ａ、２ｂは、芯材部分の腐食による材料劣化の問題が起こらず、また、芯材が接する布材が該芯材の錆によって汚れてしまうという問題も解決でき、ひいては、ダクトの耐用年数をより長くすることができる。
【００４０】
また、ダクト２ａ、２ｂは、軽量化が図られているため、ダクト製造や現場設置の際に、このダクト２ａ又はダクト２ｂを支持するときに使用されるＩ型鋼、あるいはこれらのダクト２ａ、２ｂを伸縮させるときに使用される動力機器を小型化することができるという利点もある。
【００４１】
ダクトの芯材には剛性が要求されるが、本発明に係る線状物１は、軽量でありながら、硬鋼線と同等以上の引張強力を有するものも提供可能であり、また、硬鋼線と同程度の高い剛性を長期間安定して維持することができる。
【００４２】
比重が硬鋼線よりも小さい線状物１を芯材として用いたことで、高い集塵効果を得ることができる。より具体的には、同じ剛性でも、比重の大きい硬鋼線を芯材に用いた場合は、該芯材の自重によって、設置されたダクト２に撓みが発生してダクト断面が円形から楕円形に変形してしまう。この変形によって風の流れが曲がったり、乱れが生じたりして、集塵効果が低減してしまうという問題が起こる。しかし、比重の小さい本発明に係る線状物１を芯材に用いると、ダクト断面形状の変形が起こり難いので、このような問題が発生しない。
【００４３】
特に、連続的に繋がっている長尺物であるスパイラル状の線状物１ａを芯材として採用した場合は、長手方向に連続的にダクト２ａを支持して補強し、該ダクト２ａの形状を保持できる。即ち、該ダクト２ａの円筒形状の断面形状（円形）を連続的に維持し易くなる。この結果、集塵効果の低減をより確実に防止することができ、さらには、伸縮時のダクトの屈曲又は座屈等の不具合も解消することができる。なお、「伸縮」とは、コイル様に、縮めたり、伸ばしたりすることを意味している。
【実施例】
【００４４】
本発明の効果を検証するために、実施例１〜３のダクト、比較例１，２のダクトを作製し、評価を行った。
【００４５】
＜実施例１＞
４４,０００ｄｔｅｘ／本のガラス繊維４０本に、増粘剤としてポリメタクリル酸メチル樹脂粉末（日本ゼオン（株）製、商品名「ゼフィアックＦ３２０」、粒子径１μｍ）と、浸透増粘剤としてメタクリル酸ベンジルと、を含む不飽和ポリエステル樹脂（日本ユピカ（株）製、商品名「ユピカ９００１」）を含浸させた後、ポリエチレン系熱可塑性樹脂（日本ユニカー社製、商品名「ＮＵＣＧ５３５０」）で被覆し、線状物中間体を得た。なお、線状物中間体の外径は１５ｍｍであった。
【００４６】
この実施例１では、上記線状物中間体を増粘せしめた後、外径１,５００ｍｍの円筒金型に連続的に巻付けて、９８℃で２４時間乾熱加熱硬化した。得られた繊維強化複合樹脂線状物を１,５００ｍｍの内径となる位置で切断した。そして、両端からそれぞれ長さ５０ｍｍの領域の被覆熱可塑性樹脂を剥き、エポキシ系接着剤を充填させておいたアルミパイプ（内径１５ｍｍ、全長１００ｍｍ、Ｒ７５０ｍｍ）を用いて繋ぎ、リング状とした。そして、１００ｍｍピッチでリング状芯材（図３再参照）をターポリンシートの内側に配置し、外径１,５００ｍｍのダクト５ｍを作製し、さらに、この５ｍ長のダクトをファスナーにて接合して、全長１００ｍの集塵用のダクトを得た。なお、「タ−ポリンシ−ト」とは、高強度ポリエステル織物に塩化ビニールやオレフィン系のフィルムを熱融着したシートである。
【００４７】
このダクトの総重量は、２,０７１ｋｇであった。また、ダクトの伸縮試験を実施したところ、良好な伸縮性を示し、ダクト断面は連続的に円形を保っていた。さらに、負圧試験を実施したところ、１．７ｋＰａの条件でも変形はなく、問題がないレベルであった。未硬化状熱硬化性樹脂に増粘剤等を添加して増粘性を高めておいた結果、金型へ巻付けるときの張力によって線状物に扁平等の変形は発生しておらず、好適であった。また、４ｍの高さからダクトを落下させてみたが、芯材は一時的な弾性変形を伴うのみで、塑性変形しなかった。
【００４８】
＜実施例２＞
実施例１と同様の手法で線状物中間体を得て、これを増粘せしめた後、外径１,５００ｍｍの金型に連続的に４４周巻付けて、９８℃で２４時間乾熱加熱硬化した。得られたスパイラル状の線状物を芯材として２巻使用し、これを芯材として１２０ｍｍピッチでターポリンシートの内側に配置し、外径１,５００ｍｍのダクト５ｍを作製し、この５ｍ長のダクトをファスナーにて接合して、全長１００ｍの集塵用ダクトを得た。
【００４９】
このダクトの総重量は、１，８７３ｋｇであった。また、このダクトに関して、伸縮試験を実施したところ、良好な伸縮性を示し、ダクト断面も連続的に円形を保っていた。また、負圧試験を実施したところ、２．０ｋＰａでも変形が起こらず、問題がないレベルであった。さらに、未硬化状熱硬化性樹脂に増粘剤等を添加して増粘性を高めておいた結果、金型へ巻付けるときの張力によって線状物に扁平等の変形が発生しておらず、好適であった。また、４ｍの高さからダクトを落下させてみたが、芯材は一時的な弾性変形を伴うのみで、塑性変形しなかった。
【００５０】
＜実施例３＞
実施例１と同様の手法で線状物中間体を得て、これを増粘せしめた後、外径１,６５０ｍｍの円筒金型に連続的に２２周巻付け、９８℃で２４時間乾熱加熱硬化した。得られたスパイラル状の線状物を芯材として２巻使用し、これを芯材として、１２０ｍｍピッチでターポリンシートの内側に配置した長さ５ｍのダクトを作製し、さらに、この５ｍ長のダクトをファスナーにて接合して、全長１００ｍの集塵用ダクトを得た。
【００５１】
このダクト総重量は、１，９９７ｋｇであった。また、伸縮試験を実施したところ、良好な伸縮性を示し、ダクト断面も連続的に円形を保っていた。また、負圧試験を実施したところ、２．０ｋＰａでも変形はなく、問題ないレベルであった。さらに、未硬化状熱硬化性樹脂に増粘剤等を添加して増粘性を高めておいた結果、円筒金型へ巻付けるときの張力によって線状物が扁平化する等の変形が発生しておらず、好適であった。また、４ｍの高さからダクトを落下させてみたが、芯材は一時的な弾性変形を伴うのみで、塑性変形しなかった。
【００５２】
〈実施例４〉
４４,０００ｄｔｅｘ／本のガラス繊維４０本に、増粘剤と浸透増粘剤を含まない不飽和ポリエステル樹脂（日本ユピカ（株）製、商品名「ユピカ９００１」）を含浸させた後、ポリエチレン系熱可塑性樹脂（日本ユニカー社製、商品名「ＮＵＣＧ５３５０」）で被覆し、線状物中間体を得た。なお、線状物中間体の外径は１５ｍｍであった。
【００５３】
この実施例４では、上記線状物中間体を、外径１,５００ｍｍの円筒金型に連続的に巻付けて、９８℃で２４時間乾熱加熱硬化した。得られた繊維強化複合樹脂線状物を１,５００ｍｍの内径となる位置で切断した。そして、両端からそれぞれ長さ５０ｍｍの領域の被覆熱可塑性樹脂を剥き、エポキシ系接着剤を充填させておいたアルミパイプ（内径１５ｍｍ、全長１００ｍｍ、Ｒ７５０ｍｍ）を用いて繋ぎ、リング状の芯材とした。この場合、円筒金型への巻付け張力によって線状物中間体が扁平化されている傾向が見られたが、実施可能なレベルであった。
【００５４】
＜比較例１＞
直径８ｍｍの硬鋼線Ｂ種を直径１,５００ｍｍのリング状としたものを芯材として、１００ｍｍピッチに配置してターポリンシートで長さ５ｍのダクトを作製し、このダクトをファスナーにて接合して、長さ５０ｍの集塵用ダクトを得た。次に、直径１０ｍｍの硬鋼線Ｂ種を用いて、直径１,５００ｍｍのリング形状の芯材とし、長さ５０ｍのダクトを得た。この２種類の５０ｍ長のダクトを繋ぎ、全長１００ｍの集塵用ダクトを得た。
【００５５】
このダクトの総重量は、３,３３３ｋｇであった。なお、伸縮試験を実施したところ、良好な伸縮性を示したが、ダクト断面は、その芯材の自重により撓んで楕円状となっていた。また、４ｍの高さから落下させてみたところ、その芯材は塑性変形し使用できなくなった。
【００５６】
＜比較例２＞
直径８ｍｍの硬鋼線Ｂ種を直径１,６５０ｍｍのリング状としたものを芯材として、１００ｍｍピッチに配置して、ターポリンシートで長さ５ｍのダクトを作製し、この５ｍ長のダクトをファスナーにて接合し、長さ５０ｍの集塵用ダクトを得た。次に、直径１０ｍｍの硬鋼線Ｂ種を直径１,６５０ｍｍのリング状としたものを芯材とし用い、１００ｍｍピッチにターポリンシートの内側に配置し、長さ５ｍのダクトを作製し、この５ｍ長のダクトをファスナーにて接合して、長さ５０ｍの集塵ダクトを得た。この２種類の長さ５０ｍのダクトを繋いで、全長１００ｍの集塵ダクトを得た。
【００５７】
このダクトの総重量は、３,５４７ｋｇであった。また、伸縮試験を実施したところ、良好な伸縮性を示したが、ダクト断面は、その芯材の自重により撓んで楕円状となっていた。また、４ｍの高さから落下させてみたところ、その芯材は塑性変形して、使用できなくなった。
【００５８】
以上より、ダクト用の芯材として、本発明に係る繊維強化複合樹脂線状物を用いることで、ダクトの大幅な軽量化を達成できる。また、該線状物の比重は、従来一般に芯材として利用されてきた硬鋼線に比べて小さいので、芯材の自重によるダクト形状の撓み変形の発生の心配がないため、大口径、例えば、実施例でも検証されている口径１,５００ｍｍ以上のダクトを安心して提供することができる。
【００５９】
本発明に係る繊維強化複合樹脂線状物は、樹脂製であるので、所望の形状、例えば、スパイラル状又はリング状に成型し易いという利点もある。また、同線状物を大口径のダクトの芯材として採用すれば、ダクト総重量の軽減やコストダウンンに大きく寄与するとともに、ダクトの生産性向上、運搬又は設置の際の労働生産性の向上、ダクトを扱う周辺機器の小型化、動力エネルギーの低減などにも寄与する。また、芯材の軽量化によって、芯材の自重によるダクトの変形が起こり難くなるので、大口径のダクトであっても、ダクト内に円滑な吸引空気の流れをつくり、所望の集塵効果を発揮させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明に係る繊維強化複合樹脂線状物は、ダクトの形状を保持するための芯材として利用できる。特に、軽量化効果が顕著であるので、大型の（大口径の）ダクトの芯材として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明に係る繊維強化複合樹脂線状物（１）の内部構成を示す断面図である。
【図２】スパイラル状に形成された同線状物（１ａ）の一形態例の様子を示す図である。
【図３】リング状に形成された同線状物（１ｂ）の一形態例を示す図である。
【図４】本発明に係る線状物（１）の一代表例であるスパイラル状の線状物（１ａ）が芯材として使用されたダクト（２ａ）の状態を示す図である。
【図５】同線状物１の別の代表例であるリング状の線状物（１ｂ）が芯材として所定間隔で配置されたダクト（２ｂ）の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ 繊維強化複合樹脂線状物（略称、線状物）
１ａ スパイラル状の線状物（芯材）
１ｂ リング状の線状物（芯材）
２ａ,２ｂ ダクト
１１ 長繊維
１２ 未硬化状熱硬化性樹脂
１３ 熱可塑性樹脂
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダクトの形状を保持する芯材として利用される線状物であって、
未硬化状熱硬化性樹脂が含浸された長繊維と、該長繊維の外周を被覆する熱可塑性樹脂と、から構成された線状物中間体が熱硬化処理されてスパイラル状又はリング状の形態とされた繊維強化複合樹脂線状物。
【請求項２】
前記未硬化状熱硬化性樹脂には、増粘剤及び浸透増粘剤が含有されていることを特徴とする請求項１記載の繊維強化複合樹脂線状物。
【請求項３】
前記ダクトは、集塵用ダクトであることを特徴とする請求項１又は２に記載の繊維強化複合樹脂線状物。
【請求項４】
未硬化状熱硬化性樹脂を長繊維に含浸させる含浸工程と、
前記含浸が施された長繊維の外周を溶融状態の熱可塑性樹脂によって被覆した後に、冷却固化を施すことによって線状物中間体を得る工程と、
前記線状物中間体を所定口径の円筒金型に巻き付けた状態で、該線状物中間体の内部の未硬化熱硬化性樹脂に対して熱硬化処理を施す加熱工程と、
を少なくとも行う繊維強化複合樹脂線状物の製造方法。
【請求項１】
ダクトの形状を保持する芯材として利用される線状物であって、
未硬化状熱硬化性樹脂が含浸された長繊維と、該長繊維の外周を被覆する熱可塑性樹脂と、から構成された線状物中間体が熱硬化処理されてスパイラル状又はリング状の形態とされた繊維強化複合樹脂線状物。
【請求項２】
前記未硬化状熱硬化性樹脂には、増粘剤及び浸透増粘剤が含有されていることを特徴とする請求項１記載の繊維強化複合樹脂線状物。
【請求項３】
前記ダクトは、集塵用ダクトであることを特徴とする請求項１又は２に記載の繊維強化複合樹脂線状物。
【請求項４】
未硬化状熱硬化性樹脂を長繊維に含浸させる含浸工程と、
前記含浸が施された長繊維の外周を溶融状態の熱可塑性樹脂によって被覆した後に、冷却固化を施すことによって線状物中間体を得る工程と、
前記線状物中間体を所定口径の円筒金型に巻き付けた状態で、該線状物中間体の内部の未硬化熱硬化性樹脂に対して熱硬化処理を施す加熱工程と、
を少なくとも行う繊維強化複合樹脂線状物の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−３０２２７（Ｐ２０１０−３０２２７Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９６８９４（Ｐ２００８−１９６８９４）
【出願日】平成２０年７月３０日（２００８．７．３０）
【出願人】（０００１２００１０）宇部日東化成株式会社 (203)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月３０日（２００８．７．３０）
【出願人】（０００１２００１０）宇部日東化成株式会社 (203)
【Ｆターム（参考）】
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