缆线和缆线的制造方法与流程

本发明涉及海洋等中使用的缆线和缆线的制造方法。

本申请基于2014年10月22日在日本申请的特愿2014-215174号来要求优先权，并将其内容援用于此。

背景技术：

以往，通过在缆线的端部设置外径较大的套筒来使缆线容易安装于结构物等上。作为这种缆线，例如已知在专利文献1和非专利文献1中记载的技术。

专利文献1的缆线是将许多FRP(纤维增强塑料；Fiber Reinforced Plastics)线(线材)聚集成束而形成FRP缆线，然后将该FRP缆线收纳于按照使荷重端侧成为小径而自由端侧成为大径的方式形成为圆锥形状的套筒内。在该套筒内，线配置成从荷重端侧朝着自由端侧呈放射状分散的状态。而且，在上述套筒内，在其荷重端侧填充了仅由热固性树脂构成的第一锚定材料(填充材料、浇铸材料)。在套筒的自由端侧填充了由热固性树脂与填料的混合物构成的第二锚定材料。

作为热固性树脂，可以列举出环氧树脂、不饱和环氧树脂等。

作为填料，可以列举出例如钢球、玻璃珠等。

非专利文献1中，作为缆线的套筒构造，记载了通过浇铸钢球、锌粉末和环氧树脂而使其固化的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平09-209501号公报

非专利文献

非专利文献1：“神钢的半平行线缆线SPWC(注册商标)”、[在线检索]、[2014年9月12日检索]、互联网<URL：http：//www.e-bridge.jp/eb/introacs/pro_80004/summary.php>

技术实现要素：

发明所要解决的课题

可是，对于专利文献1的缆线来说，当将FRP线适用于实施了镀锌的钢丝时，锚定材料与线的附着性能有可能下降。另外，因此锚定材料的把持线的效果下降，结果是抗蠕变性有可能下降。

另外，如果像专利文献1和非专利文献1的缆线那样，套筒内的填充材料使用钢球等金属制的材料，则海水或雨水等进入到套筒内时，耐蚀性就会下降。

用于解决课题的手段

本发明是鉴于上述的问题点而完成的，目的是提供一种提高了抗蠕变性和浸水时的耐蚀性的缆线、和缆线的制造方法。

为了解决上述课题，本发明提出了以下的手段。

(1)本发明的缆线的制造方法的特征在于，该制造方法中进行下述的填充工序：将陶瓷粒子和粉煤灰预先混合而得到预混合物，接着在该预混合物中混合热固性树脂而得到混合物，将该混合物填充于形成为筒状并且在自身的筒孔内配置了线材的一端部的套筒主体的所述筒孔内。

(2)此外，本发明的缆线的特征在于，其具有：形成为筒状的套筒主体；在所述套筒主体的筒孔内配置了一端部的线材；和填充于所述套筒主体的筒孔内的填充材料，该填充材料是通过混合陶瓷粒子、粉煤灰和热固性树脂并使之固化而得到的。

根据该发明，热固性树脂的固化热由于被通过混合陶瓷粒子和粉煤灰而得到的预混合物吸收、发散，所以浇铸时的固化温度变低。另外，由于陶瓷粒子和粉煤灰不是金属制的材料，所以不易被海水等腐蚀。

(3)另外，在上述(1)的缆线的制造方法中，更优选的是，在所述填充工序之前进行下述工序：线材插通工序，该线材插通工序使所述线材的一端部分别插通所述套筒主体的所述筒孔和固定板上形成的贯通孔；和卡定工序，该卡定工序使所述线材的一端部上设置的扩径部卡定于所述固定板的所述贯通孔的边缘部、并使所述线材的一端部离开所述筒孔的内周面。

(4)另外，在上述(1)或(3)的缆线的制造方法中，更优选的是，在所述填充工序之后，使所述混合物固化而成为填充材料，在比所述填充材料更靠所述线材的另一端部侧设置具有比所述填充材料的弹性模量更小的弹性模量的第二填充材料。

根据该发明，通过在线材的曲率半径变小的部分设置弹性模量较小的第二填充材料，可使设置了第二填充材料的部分的线材的附加应力分散。

(5)另外，在上述(1)、(3)、(4)中任一项所述的缆线的制造方法中，更优选的是，所述热固性树脂是环氧树脂。

(6)另外，在上述(1)、(3)～(5)中任一项所述的缆线的制造方法中，更优选的是，所述填充工序中混合的所述陶瓷粒子的质量相对于所述粉煤灰的质量的比率为7.0以上。

(7)另外，在上述(1)、(3)～(6)中任一项所述的缆线的制造方法中，更优选的是，所述填充工序中混合的所述粉煤灰的质量与所述陶瓷粒子的质量之和相对于所述热固性树脂的质量的比率为5以上。

发明效果

本发明中，根据(1)中所述的缆线的制造方法和(2)中所述的缆线，能够提高抗蠕变性和浸水时的耐蚀性。

根据(3)中所述的缆线的制造方法，能够在套筒主体的筒孔的内周面与线材的一端部之间均匀地填充陶瓷粒子。

根据(4)中所述的缆线的制造方法，可以使线材的应力集中缓和，并且使线材之间的摩擦(磨损)缓和，可以提高线材的耐疲劳特性。

根据(6)中所述的缆线的制造方法，能够提高混合陶瓷粒子、粉煤灰和热固性树脂而得到的混合物的流动性。

根据(7)中所述的缆线的制造方法，能够抑制混合的陶瓷粒子与粉煤灰和热固性树脂分离。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的缆线中的端部的侧面的断面图。

图2是表示图1中的切断线A-A的断面的要部的照片。

图3是表示本实施方式的缆线的制造方法的流程图。

图4是对本实施方式的缆线的制造方法进行说明的断面图。

图5是对本实施方式的缆线的制造方法进行说明的断面图。

图6是对本实施方式的缆线的制造方法进行说明的断面图。

图7是表示混合陶瓷丸粒和环氧树脂后填充于试验管内的情况(a)、和在试验管内混合陶瓷丸粒和粉煤灰、再混合环氧树脂的情况(b)的状态的照片。

具体实施方式

以下，参照图1至图7对本发明的缆线的一个实施方式进行说明。

如图1所示，本实施方式的缆线1具有：形成为圆筒状的套筒主体10；在套筒主体10的筒孔11内配置了一端部15a的多条钢线(线材)15；填充于套筒主体10的筒孔11内的第一填充材料(填充材料)20；和在比第一填充材料20更靠钢线15的另一端部15b侧设置的第二填充材料21。

套筒主体10中，第二端部10b的筒孔11的内径比第一端部10a的筒孔11的内径大。更详细而言，筒孔11的内径从套筒主体10的第一端部10a朝着第二端部10b变大。

在筒孔11的第一端部10a侧的端部，设置有内径恒定的恒径区域11a。同样地，在筒孔11的第二端部10b侧的端部，设置有内径恒定的恒径区域11b。

在套筒主体10的第一端部10a侧的端面10c上，设置有沿着筒孔11的边缘部突出的突起12。在套筒主体10的端面10c上，以包围突起12的方式形成了环状的槽部13。在套筒主体10的第二端部10b侧的端面10d上，以包围筒孔11的方式形成了环状的槽部14。

钢线15的外径为例如5～7mm。

多条钢线15聚集成一体而构成了缆线主体16。本实施方式中，作为缆线主体16，使用平行钢丝束(PWS：Parallel Wire Strand)型的缆线主体。多条钢线15例如由高密度聚乙烯形成的被覆管22来束在一起。

各钢线15是具有圆形的横断面形状的细长的线材。作为钢线15，可以采用例如外周面被覆了锌(Zn)的钢材即镀锌钢线等。

在各钢线15的一端部15a上设置有半圆头(扩径部)17。半圆头17例如可以通过将钢线15扩径来形成。

各钢线15的一端部15a插通于形成为圆板状的锚定板(固定板)23的贯通孔23a内。锚定板23例如通过将钢板切成圆板状而构成。

在锚定板23上，多个贯通孔23a按照在锚定板23的厚度方向上贯通并且沿着锚定板23的表面相互离开的方式形成。

在锚定板23的贯通孔23a的边缘部上卡定了钢线15的半圆头17。锚定板23在套筒主体10的筒孔11内的恒径区域11b的第一端部10a侧的端部被卡定于套筒主体10上。

在套筒主体10的第二端部10b侧的端面10d上，通过螺旋夹等来安装了形成为圆形状的盖板24。套筒主体10的端面10d与盖板24之间通过配置于套筒主体10的槽部14内的填充物25而被密封。

第一填充材料20如图2所示是通过将混合了陶瓷丸粒(陶瓷粒子)27、未图示的粉煤灰和环氧树脂(热固性树脂)而得到的混合物浇铸并使其固化而得到的。

此外，图2中未图示套筒主体10。切断第一填充材料20时，切断面上的陶瓷丸粒27的一部分剥落，陶瓷丸粒27剥落后的部分的第一填充材料20形成了凹陷。图2中，比实际的第一填充材料20中的陶瓷丸粒27的含有比例少。

图2中，例如陶瓷丸粒27的外径为约1mm。陶瓷丸粒27与陶瓷纤维不同，不是形成纤维状，而是呈粒子状(丸粒、非纤维状粒子)。陶瓷丸粒27的HV硬度(维氏硬度)优选为1000HV以上。

本实施方式中，使用氧化铝(alumina)作为陶瓷丸粒27，但除此以外还可以适当选择使用例如氧化锆(二氧化锆)等。在第一填充材料20内均匀地分散有陶瓷丸粒27。

粉煤灰是指煤炭燃烧时产生的灰中，粒径小到能与燃烧气体一起吹起来这种程度的灰。

第一填充材料20包围了各钢线15。

如图1所示，在套筒主体10的第一端部10a侧的端面10c上安装有管头29。

管头29具有形成为圆筒状的管头主体30和设置于管头主体30的外周面的端部的凸缘部31。在管头主体30的设置有凸缘部31一侧的端部的内周面上，形成有与套筒主体10的突起12卡合的凹部30a。管头29的凸缘部31通过焊接或螺旋夹等安装于套筒主体10上。套筒主体10的端面10c与管头29的凸缘部31之间通过配置于套筒主体10的槽部13内的填充物32而被密封。

第二填充材料21由具有比第一填充材料20的弹性模量更小的弹性模量的环氧树脂形成。第二填充材料21的弹性模量优选为第一填充材料20的弹性模量的1/10左右。第二填充材料21配置于管头29的管头主体30的内周面与缆线主体16之间。

缆线主体16中的被覆管22的端部和管头29的管头主体30被通过施加热等而收缩(shrink)的管33包覆。

换言之，本实施方式中，在具有缆线主体16和设置于缆线主体16的一端的套筒主体20的缆线1中，缆线主体16的线材15被配置于套筒主体20的筒孔11内。在内部形成有筒孔11的套筒主体10的一端设置有管头29，在另一端设置有盖板24。筒孔11具有：从管头29侧朝着盖板24侧直径扩大的锥形部；和设置于锥形部两端的直径恒定的恒径区域11a和恒径区域11b。线材15在设置于筒孔11的盖板24侧的锥形部端部的锚定板23上用半圆头17固定。在被筒孔11的锚定板23和半圆头17密封的锥形部，第一填充材料20按照将从锚定板23朝着管头29侧聚集的线材15分别包围的方式填充。从筒孔11的管头29侧的恒径区域11a至管头29内部，第二填充材料21按照包围聚集的线材15的方式填充。

下面，对制造如上所述地构成的缆线1的本实施方式的缆线1的制造方法进行说明。图3是表示本实施方式的缆线1的制造方法的流程图。

首先，在线材插通工序S1(参照图3)中，如图4所示，将缆线主体16切成规定的长度，除去缆线主体16的端部的被覆管22。使除去了被覆管22的缆线主体16的钢线15的一端部15a分别插通套筒主体10的筒孔11和锚定板23上形成的贯通孔23a。

接着，在卡定工序S3中，如图5所示，在钢线15的一端部15a上形成半圆头17。使钢线15的半圆头17卡定于锚定板23的贯通孔23a的边缘部，使钢线15的一端部15a离开套筒主体10的筒孔11的内周面。

然后，在填充工序S5中，使用公知的混合装置将陶瓷丸粒27和粉煤灰混合而制作预混合物。

预混合物中的陶瓷丸粒27的质量相对于粉煤灰的质量的比率(将粉煤灰的质量设定为1时的陶瓷丸粒27的质量比。以下称作陶瓷质量比)优选为约7以上，更优选为7.2以上。陶瓷质量比进一步优选为7.0～9.0，最优选为7.2～8.5。

然后，在该预混合物中接着混合固化前的环氧树脂而制作混合物(混合物20A)。粉煤灰的质量与陶瓷丸粒27的质量之和相对于环氧树脂的质量的比率(将环氧树脂的质量设定为1时的粉煤灰与陶瓷丸粒27的总质量的比率。以下称作骨料质量比)优选为5以上。骨料质量比更优选为5.0～6.5、进一步优选为5.5～6.0。

此外，如果将陶瓷质量比设定为7、骨料质量比设定为5.5，则陶瓷丸粒27的质量：粉煤灰的质量：环氧树脂的质量的比率为77：11：16。即，陶瓷丸粒27的质量、粉煤灰的质量、环氧树脂的质量的比率中，陶瓷丸粒27的质量最大，粉煤灰的质量与环氧树脂的质量大致相等。

混合物中还可以进一步含有相对于混合物总量以质量比计优选为0.07～4％、更优选为0.07～0.7％的硅烷偶联剂。

如图6所示，将该混合物20A填充于套筒主体10的筒孔11内。通过陶瓷质量比为7.2以上，混合物20A的流动性将提高，混合物20A容易流入筒孔11的内周面与钢线15的一端部15a之间、以及相邻的钢线15的一端部15a之间。流入它们之间的混合物20A的陶瓷丸粒27以紧紧咬住的方式附着于筒孔11的内周面和钢线15的一端部15a上，所以当如后述那样混合物20A固化而成为第一填充材料20时，钢线15变得不易从第一填充材料20脱落。

通过粉煤灰支撑陶瓷丸粒27，陶瓷丸粒27就能在第一填充材料20内均匀地分散。

接着，在固化工序S7中，浇铸混合物20A并使其固化而制成第一填充材料20。混合物20A的浇铸时，由于陶瓷丸粒27和粉煤灰使环氧树脂的固化热发散，所以浇铸时的温度低至例如40℃～60℃左右。

然后，在第二填充材料形成工序S9中，在套筒主体10的槽部13内配置填充物32。在套筒主体10上安装管头29。此时，通过使管头29的凹部30a与套筒主体10的突起12卡合来调整管头29的位置。

将固化前的环氧树脂填充于管头29内。浇铸该环氧树脂并使其固化，如图1所示那样在比第一填充材料20更靠钢线15的另一端部15b侧设置第二填充材料21。

然后，用管33包覆缆线主体16中的被覆管22的端部和管头29的管头主体30，通过热使管33收缩来安装。

在套筒主体10的槽部14内配置填充物25。在套筒主体10上安装盖板24。

此外，填充物25和盖板24也可以在卡定工序S3以后的任何时候安装于套筒主体10上。

通过以上的工序来制造缆线1。

如上所述地构成、制造的缆线1由于第二填充材料21的弹性模量比第一填充材料20的弹性模量小，所以可以使钢线15的附加应力的集中缓和，并且可以抑制钢线15之间的摩擦。

实施例

以下，具体地列举本发明的实施例和比较例来进行详细说明，但本发明不限于以下的实施例。

制作表1中所示的比较例1～5、实施例1和2的样品。此外，表1中的“―”表示无对应的值。

·比较例1：使用环氧树脂作为热固性树脂，混合物中不添加陶瓷丸粒和粉煤灰。即，混合物仅由环氧树脂构成，在混合物中加入相对于混合物质量比为2％的硅烷偶联剂。由于未添加陶瓷丸粒和粉煤灰，所以骨料质量比为0。

·比较例2：使用环氧树脂作为热固性树脂，在混合物中加入粉煤灰，不添加陶瓷丸粒。将骨料质量比设定为2.6。在混合物中加入相对于混合物以质量比计为2％的硅烷偶联剂。

·比较例3：使用环氧树脂作为热固性树脂，在混合物中加入陶瓷丸粒，不添加粉煤灰。将骨料质量比设定为5.7。在混合物中加入相对于混合物以质量比计为2％的硅烷偶联剂。

·比较例4：使用环氧树脂作为热固性树脂，在混合物中加入陶瓷丸粒，不添加粉煤灰。将骨料质量比设定为2.9。在混合物中加入相对于混合物以质量比计为2％的硅烷偶联剂。

·实施例1和2：使用环氧树脂作为热固性树脂，预先混合陶瓷丸粒和粉煤灰，进而混合环氧树脂而制成混合物。将陶瓷质量比设定为7.2，骨料质量比设定为5.5。实施例1中，在混合物中加入相对于混合物以质量比计为2％的硅烷偶联剂。实施例2中，在混合物中加入相对于混合物以质量比计为4％的硅烷偶联剂。

·比较例5：使用聚酯树脂作为热固性树脂，混合物中不添加陶瓷丸粒和粉煤灰。即，混合物仅由聚酯树脂构成。由于未添加陶瓷丸粒和粉煤灰，所以骨料质量比为0。

评价比较例1～5、实施例1和2的评价项目是：坍落量、压缩强度、压缩弹性模量、固化(浇铸)时的发生温度和固化时的收缩。

坍落量：

坍落量是进行公知的坍落度试验，混合物因自重而变形后的直径。具体而言，在上底直径为50mm、下底直径为50mm、高为50mm的坍落度截头圆锥筒中填充混合物，拔出坍落度截头圆锥筒时，使用直尺测定因自重而变形后的混合物的直径。

单位是mm，合格的条件是直径达到150mm以上这样的变形。坍落量越大，则混合物的流动性变得越高。

压缩强度和压缩弹性模量：

压缩强度是使混合物固化后，使用压缩试验机来测定。压缩弹性模量是使混合物固化后，使用压缩试验机和位移计来测定。

压缩强度的合格条件是100MPa以上，压缩弹性模量的合格条件是8000MPa以上。压缩强度、压缩弹性模量如果未大到上述的值以上，则缆线主体被牵拉时，楔状的第一填充材料在套筒主体的筒孔的内周面被把持的公知的效果不能发挥。

固化(浇铸)时的发生温度：

温度是在使混合物固化时用热电偶来测定。

在第一填充材料内配置各种传感器，有时使用缆线。此时，混合物在固化时发热，为了不让传感器损伤，固化时的发生温度的合格条件是80℃以下左右。

固化时的收缩：

有关固化时的收缩，将混合物填充于套筒内部，测量距离套筒上端的填充材料表面的高度的差并进行确认。

混合物固化而成为第一填充材料时混合物如果收缩，则套筒主体和钢线与第一填充材料之间形成缝隙，存在着钢线容易从第一填充材料脱落等问题。

因此，合格条件是固化时混合物不收缩。

各评价项目的试验结果和合格/不合格的结果示于表1中。合格者用“B”或“A”表示。“B”表示尽管满足合格条件，但并未大幅超越合格条件。“A”表示满足合格条件，并且大幅超越了合格条件。

不合格者用“C”表示。

为了提高抗蠕变性，降低固化时的发生温度是重要的。可是，为了满足缆线1的一般性能，在坍落量、压缩强度、压缩弹性模量和固化时的收缩方面也必须是合格的。

这样，所有的评价项目都合格的样品最终成为合格的规格。

表1

比较例1中，混合物由环氧树脂和硅烷偶联剂构成。因此，坍落量变大到无法测定的程度，为“A”的合格。可知尽管压缩强度合格，但压缩弹性模量、固化时的发生温度和固化时的收缩不合格。

比较例2中，可知坍落量和压缩强度为“A”的合格，固化时的发生温度和固化时的收缩为合格。比较例2中，可知压缩弹性模量为不合格。

比较例3中，可知固化时的发生温度和固化时的收缩为合格，坍落量、压缩强度和压缩弹性模量为不合格。

比较例4中，可知压缩强度、压缩弹性模量、固化时的发生温度和固化时的收缩为合格，坍落量为不合格。

实施例1和2中，可知压缩强度和压缩弹性模量为“A”的合格，坍落量、固化时的发生温度和固化时的收缩为合格。

比较例5中，混合物由聚酯树脂构成。因此，坍落量变大到无法测定的程度，为“A”的合格。比较例5中，可知压缩强度、压缩弹性模量、固化时的发生温度和固化时的收缩为不合格。

由以上的结果可知，最终成为合格的规格是实施例1和2。

此外，对比较例3、实施例1和2进行的试验结果的照片示于图7中。

图7中的(a)是表示作为比较例，在透明的试验管中混合陶瓷丸粒27和环氧树脂28后进行填充时的状态。可以知道，陶瓷丸粒27沉淀，陶瓷丸粒27与环氧树脂28分离。

图7中的(b)是表示如本实施方式那样，在透明的试验管内混合陶瓷丸粒27和粉煤灰，进而混合环氧树脂时的状态。由于试验管内未配置钢线，所以与本实施方式的缆线不同，但与本实施方式的第一填充材料有相同的构成。在这种情况下，可知陶瓷丸粒27不沉淀，在试验管内陶瓷丸粒27均匀地混合。

如以上说明的，根据本实施方式的缆线1和缆线1的制造方法，由于环氧树脂28的固化热被陶瓷丸粒27和粉煤灰混合而成的预混合物吸收、发散，所以浇铸时的固化温度变低。另外，由于陶瓷丸粒27和粉煤灰不是金属制的材料，所以不易被海水等腐蚀。因此，可以提高本实施方式的缆线1和用本实施方式的缆线1的制造方法制造的缆线1浸水时的耐蚀性。

由于第一填充材料20含有陶瓷丸粒27，所以第一填充材料20的压缩弹性模量变高，抗蠕变性提高。由此，可以抑制作为套筒浇铸材料的第一填充材料20的变形。

由于陶瓷丸粒27均匀地分散于套筒主体10内，所以第一填充材料20的物性无论在第一填充材料20内的位置如何都稳定，陶瓷丸粒27以紧紧咬住的方式附着于筒孔11的内周面和钢线15的一端部15a。

由于第一填充材料20含有硅烷偶联剂，所以可以提高作为无机材料的陶瓷丸粒27和粉煤灰与环氧树脂的密合性。

本缆线1的制造方法中，由于在填充工序S5之前进行线材插通工序S1和卡定工序S3，所以钢线15的一端部15a离开套筒主体10的筒孔11的内周面。由此，能够在套筒主体10的筒孔11的内周面与钢线15的一端部15a之间均匀地填充陶瓷丸粒27。

在比第一填充材料20更靠钢线15的另一端部15b侧设置了第二填充材料21。缆线主体16被弯曲时，缆线主体16的曲率半径变小的部分由于设置了弹性模量较小的第二填充材料21，所以可以使附加应力的集中缓和，抑制磨损。由此，钢线15的弯曲应力被均匀化，所以能够提高钢线15的耐疲劳特性。

通过将陶瓷质量比设定为7.2以上，可以提高混合物20A的流动性，能够在套筒主体10与钢线15之间更加可靠地填充混合物20A。

通过骨料质量比为5以上，能够抑制混合的陶瓷丸粒27与粉煤灰和环氧树脂分离。

以上，对本发明的一个实施方式参照着附图进行了详述，但具体的构成不限于该实施方式，不超出本发明的要旨的范围的构成的变更、组合、削除等也包括在内。

例如，在前述实施方式中，缆线1上也可以不设置第二填充材料21。即，在缆线1的制造方法中，也可以不进行第二填充材料形成工序S9。

热固性树脂是环氧树脂。不过，热固性树脂不限于环氧树脂，也可以是聚酯树脂等。

本实施方式的缆线1可以作为海洋用途使用，此外也可以作为桥梁用途使用。

符号说明

1 缆线

10 套筒主体

10a 第一端部

11 筒孔

15 钢线(线材)

17 半圆头(扩径部)

20 第一填充材料(填充材料)

20A 混合物

21 第二填充材料

23 锚定板(固定板)

23a 贯通孔

27 陶瓷丸粒(陶瓷粒子)

S1 线材插通工序

S3 卡定工序

S5 填充工序