特開 2024-156586 高所作業用安全帯に使用するカラビナ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024156586

(43)【公開日】2024-11-06

(54)【発明の名称】高所作業用安全帯に使用するカラビナ

(51)【国際特許分類】

   A62B 35/00 20060101AFI20241029BHJP

   C08L 61/10 20060101ALI20241029BHJP

   C08L 77/06 20060101ALI20241029BHJP

   C08K 7/06 20060101ALI20241029BHJP

   C08J 5/04 20060101ALI20241029BHJP

   F16B 45/02 20060101ALI20241029BHJP

【ＦＩ】

A62B35/00 J

C08L61/10

C08L77/06

C08K7/06

C08J5/04 CEZ

F16B45/02 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】書面

(21)【出願番号】P 2023080435

(22)【出願日】2023-04-24

(71)【出願人】

【識別番号】511299953

【氏名又は名称】グラストップ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】509284820

【氏名又は名称】天満 基博

(71)【出願人】

【識別番号】522500549

【氏名又は名称】松吉 恭裕

(72)【発明者】

【氏名】天満 基博

(72)【発明者】

【氏名】松吉 恭裕

【テーマコード（参考）】

2E184

3J038

4F072

4J002

【Ｆターム（参考）】

2E184KA01

2E184KA11

2E184LA16

3J038AA01

3J038BA02

3J038BC02

3J038BC04

3J038BC07

4F072AA02

4F072AA07

4F072AB06

4F072AB10

4F072AB14

4F072AD13

4F072AH03

4F072AH24

4F072AH49

4F072AJ04

4F072AJ11

4F072AK05

4F072AK14

4F072AL16

4J002CC03W

4J002CL03X

4J002DA016

4J002FA046

4J002FD016

4J002FD01X

4J002GC00

4J002GM00

(57)【要約】      （修正有）

【課題】リサイクル炭素繊維の有効利用と金属代替材により生産コスト及び二酸化炭素排出量を削減するためのものであり、材料強度と軽量化を実現する。
【解決手段】本発明は、熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂と、１０ｍｍ～１５ｍｍの範囲の繊維長さである一種類もしくは二種類以上の炭素繊維と、バインダであるアラミド繊維とを含む抄造体を素形材にして形成されている炭素繊維強化プラスチック板からなる高所作業用安全帯のカラビナである。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂と、１０ｍｍ～１５ｍｍの範囲の繊維長さである一種類もしくは二種類以上の炭素繊維と、バインダであるアラミド繊維とを含む抄造体を素形材にして形成されている炭素繊維強化プラスチック板からなる高所作業用安全帯のカラビナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄やステンレスと同等の曲げ強度が期待でき、鉄の五分の一の軽さを実現する炭素繊維強化プラスチック製の高所作業用安全帯に使用するカラビナに関するものである。

【背景技術】

【背景技術】

【0002】

従来、一例として実用新案登録第３２３３３００号（特許文献１）鉄製の手持ち工具とほぼ同等の引張荷重強度を有し、４分の１～７分の１の重さの高所作業用安全帯に使用するカラビナの提供が可能となり、防爆や、高所作業の安全性確保など有益なものである。実測値として、リサイクルカーボンの炭素繊維と熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂から成る本発明のカラビナと、ＳＵＳ３０４の比較では曲げ強さは、本発明の場合は６４６ＭＰａであったのに対して上記金属の曲げ強さに相当すると考えられている抗折力が、５２０ＭＰａで、引張荷重強度は、３０４ＭＰａに対して５２０ＭＰａであった。引張強度はやや劣るもののアルミニュウムの７０～１３０ＭＰａと比較すると２から三倍の強度があった。

【0003】

また、炭素繊維の廃材は国内航空機メーカー１社で７０ｔ／年排出され、この利用方法の開発が喫緊の課題と成っている。その他自動車産業においても炭素繊維補強の水素燃料タンクの廃材も同様である。
しかし、上記の課題解決は未だなされていない。これはリサイクル炭素繊維の生成は開発が進んでおり、溶液法や燃焼法などにより、樹脂分を除去した炭素繊維を取り出すことが可能となっているが、強度不足などにより利用がなされていないのか実情である。熱可塑性樹脂を混合してペレットにしたのち射出成型やトランスファー成型が試みられているが、強度不足により、用途が限定的となっており、リサイクル炭素繊維大きな利用に至っていない。

【0004】

上記金属からの樹脂化による軽量化の課題は、その解決策として発明された実用新案登録第第３２２５７６８号考案（特許文献２）があるが、この考案は上記問題を解決するものとして有用なものである。その概要は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂から成るものであり、極めて有用なるものであるが、成形上から熱可塑性樹脂を使用せざるを得ないこととなり、強度不足でその利用は限定的である。
また、ガラス繊維に熱硬化性樹脂によるものが特許番号第２９０７６７９号（特許文献３）として提案されている。またこの提案の従来例として炭素繊維エポキシ布地で工具表面を覆う方法も開示されているが、金属製の類似品の持つトルクの４０％以下の強度しかないため利用が特定されてしまうとのことである。

【0005】

登山用カラビナとして図３に示す落下器１、カラビナ２、止具３、ロックピン４と固定バネ５からなる公開実用新案公報昭和６０－１５３５５号公報（特許文献４）であり、炭素繊維とエポキシ系熱硬化性樹脂をペレット状にしてマッチドダイ成型かトランスファー成型を行うことが開示されているが、熱硬化性樹脂の成型温度や曲げ強度が示されておらず安全のためのカラビナとしての解決策が示されていないと言えることとなる。
明細書の記載から樹脂分を飛ばして長繊維を得た後、ペレット状にして上記成型方法を行うものと考えられ、製品化の段階で短繊維を利用するものであり、本発明者らの実験では抄造法と炭素繊維は長繊維の利用で、初めて所望の曲げ強度や引っ張り強さが実現できるものであり、これらの点の開示は上記引用例にはない。

【0006】

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】実用新案登録第３２３３３００号公報

【特許文献2】実用新案登録第３２２５７６８号公報

【特許文献3】特許番号第２９０７６７９号公報

【特許文献4】公開実用新案公報昭和６０－１５３５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、上記に鑑み発明されたものであり、炭素繊維強化プラスチック製の高所作業用安全帯に使用するカラビナであり、成形型により強度と軽さを必要とする商品の提供が可能となるものである。その成分割合が４０～６０ｗ％の炭素繊維と６０～４０ｗ％の熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂から成り、定着材としてアラミド繊維を全体の中での濃度が０．０５から０．０８ｗ％になるようにしたことを特徴とする炭素繊維強化プラスチック製の高所作業用安全帯に使用するカラビナ（以下単にカラビナと称する）である。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明のカラビナは、軽量かつ引張荷重強度が鋼材並みの強度を有する炭素繊維強化プラスチックによる軽量化と、抄造法による強度の向上を達成するものである。

【0010】

本発明のカラビナは、一例として止め具を省略したものを図１に示すものである。図２は従来公知の一般的な抄造法を示すフロー図である。

【0011】

本発明のカラビナは、抄造法を利用するものであるが、この方法は一般的に知られた方法であり、その目的は繊維への樹脂の定着を効率的に行うことができるようにしたものである。

【0012】

本発明のカラビナの抄造法による５ｍｍ厚の板材の実施は、炭素繊維４５ｗ％と熱硬化性のフェノール樹脂５０ｗｔ％と、定着材５ｗｔ％の混合物を混錬し抄造法により成形するものであり、その厚さは素形材として５０ｍｍである。その後乾燥し、１４０℃で熱プレスにより成形し５ｍｍ厚の板材として成形するものである。形状については金型計上で行えるものである。

【0013】

上記実施に際して、一例として繊維長を１０ｍｍにした場合のみ曲げ強度は、ｎ数４０での平均値は５４５ＭＰａであった。このことは好適に行えていてＳＵＳ３０４の５２０ＭＰａに相当することがわかる。

【0014】

上記実施例では、５ｍｍ厚の成形を例示したがカラビナの大きさにより、また使用用途により１０ｍｍ～２０ｍｍ厚のものとする場合は、素形材を１００ｍｍ～２００ｍｍ程度に成形し、上記同様にプレス成型後、１０ｍｍ～２０ｍｍ厚に成形するものである。

【発明の効果】

【0015】

鉄製のカラビナとほぼ同等の曲げ強度を有し、比重で換算すると炭素繊維強化プラスチック板の比重は１．５であり、鉄の非常の７．９と比較して５分の１の重さのカラビナの提供が可能となり、防爆や、高所作業の安全性確保など有益なものである。
実測値として、リサイクルカーボンとフェノール樹脂の本発明の炭素繊維強化プラスチック板は６５０ＭＰａであり、Ｓ５５Ｃ鉄の曲げ強度換算値６５０ＭＰａ、ＳＵＳ３０４の５２０ＭＰａと比較してもほぼ同等といえる。また本発明の引張強度は３０４ＭＰａであり、専門機関（日本安全帯研究会のインターネット資料による）と腿部での強度は１６１Ｋｇｆ必要とのことであるが、本発明のカラビナは２ｍｍ／ｍｉｎの速度で２００Ｋｇｆでは何らの変形も破損もなかった。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】 本発明の炭素繊維強化プラスチック板の一例を示す図面代用写真の斜視図である。

【図2】 従来公知の一般的な抄造法を示すフロー図である。

【図3】 従来例のカラビナを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明の実施例を説明すると、１０ｍｍ長にカットされた炭素繊維とフェノール樹脂とを４５ｗｔ％対５５ｗｔ％で定着材を５ｗｔ％の割合で大量の水の中で混錬した後、脱水して素形材を成型する。その後、乾燥させるため８０℃で３時間乾燥させた後、加圧加熱成形するものである。上記乾燥は水分量が１０％程度で、加熱温度は１４０℃で、５ｍｍ厚の成形品を得るため１５０トンプレスで５分間プレスして成形するものである。

【0018】

上記実施例において、カラビナの実施例を示したが、大きさによりプレス圧や時間は調整するものである。

【0019】

本発明は、抄造法と熱可塑性樹脂により、炭素繊維強化プラスチック板材料の軽量化と防爆機能の実現を達成できた極めて有益なるものであるばかりでなくリサイクルカーボンを利用できるため、鉄製やステンレス製などの板材量や工具を得るための千数百度の温度の溶融作業がないため二酸化炭素削減に大きく貢献できる。

【0020】

また従来、高所での作業において、工具類を腰に保持するため、その重量から腰を痛めることもあったが、軽量のため緩和が期待できカラビナの落下による重大災害の心配も軽減できる。またさらに極めて高い軽量化が実現できたため壁など他のものへの衝突による損傷も軽減できる。

【産業上の利用可能性】

【0021】

本発明は金属に代わる新素材としての機械産業や安全作業において、環境を重視した対策として、また防爆による火災防止、軽量化による大きな効果を有する極めて優れたものである。

【図1】

【図2】

【図3】