JP4425647B2 - 接合端を有するfrp成形物、その製造方法及び金属構造物を接合したfrp成形物 - Google Patents
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「図1はこの発明の実施の形態1である高電圧機器用絶縁物を示す断面図であり、基部となる円筒状の誘電体の端部に、金具が取り付けられた接合構造を示している。図において、符号1は円筒形状であり、酸化アルミニウムを充填したエポキシ樹脂、あるいはガラス繊維または有機化合物繊維または無機化合物繊維を強化材とした強化プラスチック(FRP)よりなる誘電体、2は誘電体1の一端に、他の構成物との接合の目的で取り付けられた金具、3は・・・半導電性膜で・・・。4は接着剤である。・・・接着部の誘電体1側または金具2側のいずれか一方若しくは両方の面に接着剤4を塗布する。・・・両者を接合することによって固定し、接合構造を得る。」(例えば、特許文献1参照。)
また、金属構造物に接合するための接合端とFRP成形物との接合強度等の満足できる、板状体または断面T字状体の接合端を有する断面T字状体のFRP成形物を得ることを目的とする。
金属構造物を接合するので、FRP成形物と多様な金属構造物を充分な強度で接合できる。
図1は、実施の形態1の接合端を有するFRP成形物を示す斜視図であり、図2は、図1のFRP成形物の接合端と金属構造物の接合を示す平面図(a)及び正面図(b)であり、図3は、図1のFRP成形物の接合端の形成を説明する図であり、図4は、接合端なしのFRP成形物を示す斜視図であり、図5は、別の接合端なしのFRP成形物を示す斜視図である。
防撓部付きのFRP成形物(一部を取り出したもの)は、図4、図5に示すように、板状の第1FRP成形部2上に、第1FRP成形部2の撓み変形を防止する断面矩形状又は台形状の防撓部である第2FRP成形部を所定の間隔で突出部として設ける。ここで、第1FRP成形部2は、強化材に樹脂を含浸させたFRP成形体であり、第2FRP成形部3は、外側のFRP部3aとその中の心材部3bからなり、FRP部3aは、強化材に樹脂を含浸させたFRP成形体であり、また、心材部3bは、ポリウレタン等の心材に樹脂を含浸させたものである。
長方形断面部Cが端部の接合端7を形成する。接合端7は、外側のFRP部3aとこの中に埋め込まれた板状の埋込体8からなる。即ち、FRP部3aで囲われた心材部3bは、初期断面部Aから中間断面部Bへと幅方向に少なくなり、高さ方向に高くなり、長方形断面部Cでは、板状の埋込体8と置き換える。
真空含浸成形装置は、樹脂注入手段と、脱気手段と、強化材及び心材等が載置され樹脂注入手段により樹脂が注入される成形型と、成形型に載置された強化材及び心材等の載置物を覆う真空フィルムと、成形型の周辺部で、成形部を真空フィルムで外部からシールするシール手段等を具備する公知のものを使用する。
まず、成形型に第1FRP成形部2を形成する強化材であるシート状の炭素繊維強化材を大きさ及び形状を合わせて切断し載置する。その上に、第2FRP成形部3の心材部3bを形成する心材である所定の形状のポリウレタン心材を載置する。即ち、防撓部の初期断面部A、中間断面部Bの形状にあわせたポリウレタン心材を載置する。長方形断面部Cには、埋込体8である板状の鋼板8a、木材板8b又はアルミ板8c等を立てて載置する。そして、これらのポリウレタン心材と埋込体8をシート状の炭素繊維強化材で囲う。この際、下部(脚部接着部となる両端部)は長めにして、第1FRP成形部2を形成するシート状の炭素繊維強化材に重ねることにより接合を良好にする。
次いで、これらの載置物を真空フィルムで覆い、通常の条件で真空脱気、樹脂注入含浸、圧締め硬化により成形し、一体の成形物を得る。このように、埋込体8は防撓部付きのFRP成形物に強化材及び注入樹脂により強固に一体化され、また形状的に板状とすることにより、接合が容易な接合端7となる。
但し、中間断面部Bと長方形断面部Cは、初期断面部Aと幅方向には、上記同様に小さくするが、同じ高さとしてもよく、また、この場合にシート状の炭素繊維強化材を長方形とするには、脚部接着部で調整する。
図2において、金属構造物11は、板状体とこの板状体から垂直に突出する垂直板状体を有する断面T字体であり、その板状体の接合側は、防撓部付きのFRP成形物の端部の接合側の板状の第1FRP成形部2を上下から挟むように分岐する分岐部11aを有している。
金属構造物11の垂直板状体を防撓部付きのFRP成形物の接合端7に合せ、また、分岐部で第1FRP成形部2の端部を挟むように金属構造物11を防撓部付きのFRP成形物に対して配置し、図2に示すように接合端7と垂直板状体、第1FRP成形部2の端部と分岐部をそれぞれボルト締結し、防撓部付きのFRP成形物と金属構造物11とを接合する。
防撓部付きのFRP成形物の接合端7の埋込体8としては、鋼板8a、アルミ板8b等の金属板及び木材板8c等である。ボルト締結により、着脱可能に金属構造物11をFRP成形物1にその接合端7を介して接合できる。
なお、ボルト締結は、接合端7のみで行ってもよい。若干接合強度は低下するが、接合が容易となる。
防撓部付きのFRP成形物に接合する金属構造物11または接合片の接合部の形状は種々考えられ、接合部も接合端7の他第1FRP成形部もあるが、少なくとも接合端7に接合することにより、防撓部付きのFRP成形物への接合が容易に、また強固になされる。
さらに、防撓部付きのFRP成形物に限らず、突出部を有する板状体のFRP成形物1であれば、上記のように接合端7を形成し、金属構造物11に同様に接合できる。
なお、長方形断面部Cの断面の幅を狭くすることにより、埋込体8を板状体として埋め込み易くなり、また、板状の接合端7が形成でき金属構造物11等へのボルト締結が容易となる。
図6は、実施の形態2の接合端を有するFRP成形物を示す斜視図である。本接合端を有するFRP成形物は、接合端7の構造及び形成が相違するだけで、その他の点は、実施の形態1と同様であるので、以下主として相違点について説明する。
長方形断面部Cは、図1と同様に、外側のFRP部3aと板状の埋込体8からなるが、埋込体8は、全体がFRP部3aに埋め込まれるのではなく、先端部は外へ出す。そして、この外部に出た部分を接合端7とする。埋込体8は埋め込み部分で同様にFRP成形物と強固に接合される。その他の構造は実施の形態1の接合端を有するFRP成形物と同様であり、また、製造方法も接合端7を強化材で覆わず、また、樹脂注入をしない他は同様である。
また、接合端7に直接金属構造物11を接合する他、接合片を接合後接合してもよい点、防撓部付きのFRP成形物に限らず、突出部を有する板状体のFRP成形物1であれば、同様に接合端7を形成し、金属構造物11に接合できる点等も実施の形態1と同様である。
なお、長方形断面部Cの断面の幅を狭くすることにより、埋込体8を板状体として埋め込み易くなり、また、板状の接合端7が形成でき金属構造物11等への溶接接合が容易となる。
図7は、実施の形態3の接合端を有するFRP成形物を示す平面図(a)と正面図(b)である。本接合端を有するFRP成形物は、接合端7の構造及び形成が相違するだけで、その他の点は、実施の形態1と同様であるので、以下主として相違点について説明する。
本実施の形態の埋込体8は、水平板部とこの水平板部から垂直に突出する垂直板部を有する断面がT字状のT字体であり、水平板部の端部を第1FRP成形部2と長方形断面部CのFRP部3aの脚部接着部で挟み接合し、垂直板部の端部を長方形断面部C内のFRP部3aに埋め込む。そして、長方形断面部Cから出た断面T字体が接合端7を形成する。この場合も、埋込体8は端部の埋め込み部分で同様にFRP成形物と強固に接合される。その他の構造は実施の形態1の接合端を有するFRP成形物と同様であり、また、製造方法も埋込体8の水平板部の端部を第1FRP成形部2と長方形断面部CのFRP部3aの脚部接着部で挟み接合する点、及び接合端7を強化材で覆わず、樹脂注入をしない点の他は同様である。
本接合端7は、水平板部と垂直板部がFRP成形物と接合するので、FRP成形物により強固に接合される。また、板状体だけでなく断面T字体であるため金属構造物11との接合に関して多様性がある。
図8は、実施の形態4の接合端を有するFRP成形物を示す断面図である。本FRP成形物は、板状体であり、その端部に接合端7を形成した。
本FRP成形物は、心材部2bを中にし、両外側をFRP部2a、2aで挟んだサンドイッチ構造の板状成形物であり、その端部を適宜心材部2bを除去する等して、埋込体8を埋め込む厚みを狭めた部分を形成する。埋込体8は、鋼板8a、アルミ板8c等の金属板を使用し、その端部を厚みを狭めた部分を形成するFRP部2a、2a間に埋め込む。
本接合端7を有するFRP成形物の製造方法は、心材部2bを形成するポリウレタン等の心材をシート状の炭素繊維強化材で囲み、また、埋め込部は、埋込体8をシート状の炭素繊維強化材で囲み、注入樹脂を含浸させ、硬化させ一体成形体とする。
金属構造物11または金属構造物11の接合片との接合は、接合端7と金属構造物11を溶接接合する。
また、接合端7が実施の形態3の図7に示した断面T字体の場合は、第2FRP成形部3を同様にこのサンドイッチ状の第1FRP成形部2上に形成し、その長方形断面部Cに断面T字体の埋込体の垂直板部の端部を埋め込み、また、水平板部を図8のようにFRP部2a、2a間に埋め込む。
また、心材としては、ポリウレタンの他に、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、シリコン、ポリ塩化ビニル等を使用する。
また、注入樹脂は、成形物のマトリックス樹脂となるものであり、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂を使用する。
なお、図1、図2、図6図7の第1FRP成形部2としては、強化材でなく別工程であらかじめ強化材に樹脂含浸し成形したFRP成形物を使用してもよい。
Claims (7)
- 繊維強化材に樹脂を含浸させた第1のFRP成形部と、
該第1のFRP成形部に設けられ、第2のFRP成形部となる防撓材と、
を備えたFRP成形物であり、
端部に、接合端となる埋込体を有するFRP成形物であって、
前記防撓材は、
心材と該心材の少なくとも側面部及び上面部を覆う繊維強化材とが樹脂含浸されて形成され、
接合端側端部から前記防撓材の長手方向に沿って見た場合、前記接合端側と同じ幅となる部位の後に、その幅が広がっていく形状をしており、
前記防撓材の前記接合端側端部に、前記埋込体の少なくとも端部が埋め込まれ、
該埋込体と前記防撓材とが樹脂含浸により一体形成されたことを特徴とする接合端を有するFRP成形物。 - 前記防撓材の前記接合端側端部には心材を設けず、
該接合端側端部を形成する繊維強化材の間に前記埋込体の少なくとも端部が埋め込まれ、
該埋込体と前記防撓材とが樹脂含浸により一体形成されたことを特徴とする請求項1に記載の接合端を有するFRP成形物。 - 前記第1のFRP成形部は、繊維強化材と心材とを積層し、樹脂含浸して成形されており、
前記埋込体は、水平板部と該水平板部から突出した垂直板部とを有する、断面T字状の埋込体であり、
前記埋込体の前記垂直板部の少なくとも端部が、前記防撓材の前記接合端側端部に埋め込まれ、
前記埋込体の前記水平板部の少なくとも端部が、前記第1のFRP成形部の前記接合端側端部に埋め込まれ、
前記第1のFRP成形部及び前記防撓部と前記埋込体とが樹脂含浸により一体成形されたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の接合端を有するFRP成形物。 - 前記第1のFRP成形部は、心材を中にし、その両外側に繊維強化材を積層し、樹脂含浸して成形した板状体であり、
前記第1のFRP成形部の前記接合端側端部には心材を設けず、
該接合端側端部を形成する繊維強化材の間に前記水平板部の少なくとも端部が埋め込まれ、
前記第1のFRP成形部及び前記防撓部と前記埋込体とが樹脂含浸により一体成形されたことを特徴とする請求項3に記載の接合端を有するFRP成形物。 - 成形型にシート状の強化材及び心材を成形物の形状に合わせて載置し、また、該載置物の端部に埋込体の少なくとも端部が埋め込まれ、次いで、真空フィルムで前記載置物及び前記埋込体の埋込部を覆い、その後、前記真空フィルム内の真空脱気を行い、続いて、前記真空フィルム内に樹脂を注入し、含浸させ、さらに、この樹脂を硬化させることを含む事を特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかの請求項に記載の接合端を有するFRP成形物の製造方法。
- 請求項1〜請求項4のいずれかの請求項に記載の接合端を有するFRP成形物の前記埋込体が鋼材であり、該鋼材の外部に露出した接合端に金属構造物を溶接したことを特徴とする金属構造物を接合したFRP成形物。
- 請求項1〜請求項4に記載の接合端を有するFRP成形物の前記埋込体が木材であり、該木材の埋め込み形成された接合端に金属構造物をボルト締結したことを特徴とする金属構造物を接合したFRP成形物。
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