JPH05302401A - Electric hardening material, electric hardening rope, member obtained therefrom and construction method thereof - Google Patents
Electric hardening material, electric hardening rope, member obtained therefrom and construction method thereofInfo
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- JPH05302401A JPH05302401A JP5008448A JP844893A JPH05302401A JP H05302401 A JPH05302401 A JP H05302401A JP 5008448 A JP5008448 A JP 5008448A JP 844893 A JP844893 A JP 844893A JP H05302401 A JPH05302401 A JP H05302401A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は主として土木及び建築分
野において使用される鋼製棒状体またはロープなど、建
造物や設備の部品となる材の代替物として用いる炭素繊
維強化樹脂製棒状体またはロープなどの中間素材、それ
から得られる部材、及びそれらの部材の施工方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a carbon fiber reinforced resin rod or rope used as a substitute for a material to be a part of a building or equipment such as a steel rod or rope mainly used in the field of civil engineering and construction. The present invention relates to an intermediate material such as, a member obtained from the same, and a construction method for those members.
【０００２】[0002]
【従来の技術】いわゆる繊維強化樹脂（以下ＦＲＰとい
うことがある）製複合材料は金属材料と比較して比強
度、比剛性が高いこと、あるいは耐食性に優れることか
ら、スポ−ツ、レジャ−分野や航空機分野をはじめとし
て、さまざまな産業分野においても使用されるようにな
ってきている。2. Description of the Related Art Composite materials made of so-called fiber reinforced resin (hereinafter sometimes referred to as FRP) have high specific strength and specific rigidity or excellent corrosion resistance as compared with metal materials, and are therefore used in sports and leisure fields. It has been used in various industrial fields including the aircraft field and the aircraft field.
【０００３】特に炭素繊維を強化用繊維として用いたＦ
ＲＰ（以下ＣＦＲＰということがある）は、その他のＦ
ＲＰに比べて強度、弾性率が高く、しかも軽量であるこ
とから種々の分野において積極的に使用されている。そ
の中でもＣＦＲＰ製の棒状体は土木や建築分野などに用
いられるコンクリ−ト強化用鉄筋の代替物用途などの各
種分野で注目されている。In particular, F using carbon fiber as a reinforcing fiber
RP (hereinafter sometimes referred to as CFRP) is another F
Since it has higher strength and elastic modulus than RP and is light in weight, it is actively used in various fields. Among them, the CFRP rod-shaped body is attracting attention in various fields such as use as a substitute for concrete reinforcing steel bars used in the field of civil engineering and construction.
【０００４】そしてこれらのＣＦＲＰ製棒状体の製造方
法としては、強化用繊維に熱硬化性樹脂を含浸せしめ、
いわゆるプルトル−ジョン法によって所望断面形態をも
った金型内に上記の強化用繊維に熱硬化性樹脂が含浸さ
れた複合体を引き込み、金型内で加熱硬化させ引く抜く
という方法等が一般的に採用されている。As a method for producing these CFRP rod-shaped bodies, a reinforcing fiber is impregnated with a thermosetting resin,
A general method is to pull in the composite in which the above-mentioned reinforcing fiber is impregnated with a thermosetting resin into a mold having a desired cross-sectional shape by the so-called pultrusion method, heat cure in the mold and pull out. Has been adopted by.
【０００５】また、炭素繊維に通電した場合、ジュール
熱が発生することは従来より知られていることであり、
例えば特開昭５８−１５５９２６号公報にはこのジュー
ル熱を利用した複合材料成形物の製造方法が記されてい
る。It has been known that Joule heat is generated when a carbon fiber is energized.
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-155926 discloses a method for manufacturing a composite material molded article using this Joule heat.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た一般的方法を含めて、従来のＦＲＰ製棒状体の製造技
術は、プルトルージョン装置、熱プレス、オートクレー
ブまたは加熱硬化炉などの大がかりな装置を必要とし、
したがって製造場所が成形装置の設置場所に限定される
という問題点があった。However, the conventional FRP rod-shaped manufacturing technique including the above-mentioned general method requires a large-scale device such as a pull-through device, a heat press, an autoclave or a heat curing furnace. age,
Therefore, there is a problem that the manufacturing place is limited to the installation place of the molding apparatus.
【０００７】また、従来のＦＲＰ製棒状体はその形状や
サイズに制限があった。すなわち、長尺物や大形状の製
品が必要とされる場合には、ＦＲＰ製棒状体の製造、輸
送及び現場での施工などに際して、重大な問題があっ
た。Further, the conventional FRP rod-shaped body is limited in its shape and size. That is, when a long product or a large product is required, there has been a serious problem in manufacturing, transporting, and constructing the FRP rod-shaped body on the spot.
【０００８】例えば、ＦＲＰ製棒状体をコンクリート強
化用材料（以下ＦＲＰ補強筋材ということがある）とし
て使用する場合、工場で製造された材料をそのまま建設
現場まで輸送し施工することになるが、長尺物や大形状
の製品の輸送が難しく、作業性も悪いといった問題があ
った。また、加工性・施工性については、現場で自由に
曲げ加工等を行い、任意の形状に加工が施せないため、
使用上の大きな制約となっていた。For example, when the FRP rod-shaped body is used as a concrete reinforcing material (hereinafter also referred to as FRP reinforcing bar material), the material manufactured in the factory is directly transported to the construction site for construction. There is a problem that it is difficult to transport long products and large-sized products, and workability is poor. Regarding workability and workability, bending work etc. can be freely performed on site, and it is not possible to process into any shape,
It was a big limitation in use.
【０００９】また、吊橋等に用いる鋼製ケ−ブルについ
ても、重量の軽減による輸送性や作業性などの向上が求
められていた。Further, regarding steel cables used for suspension bridges and the like, improvement in transportability and workability by reducing the weight has been required.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は前記した課題を
解決するものであり、次に記す発明からなる。 （１）未硬化の熱硬化性樹脂が含浸された炭素繊維束か
らなることを特徴とする通電硬化用材料。 （２）未硬化の熱硬化性樹脂が含浸された炭素繊維束か
らなることを特徴とする通電硬化用ロープ。 （３）該未硬化の熱硬化性樹脂が含浸された炭素繊維束
が撚りをかけられているかまたは編み組みされることに
より一体化されている請求項２記載の通電硬化用ロー
プ。 （４）前項（１）記載の通電硬化用材料を、所望の形態
に配置して、通電して熱硬化性樹脂を硬化させて得るこ
とを特徴とする炭素繊維強化樹脂製の部材。 （５）前項（２）または（３）記載の通電硬化用ロープ
を、所望の形態に配置して、通電して熱硬化性樹脂を硬
化させて得ることを特徴とする炭素繊維強化樹脂製の部
材。 （６）該部材が土木建築用部材である前項（４）または
（５）記載の炭素繊維強化樹脂製の部材。 （７）前項（１）記載の通電硬化用材料を、所望の形態
に配置して、通電して熱硬化性樹脂を硬化させることを
特徴とする炭素繊維強化樹脂製の部材の施工方法。 （８）前項（２）または（３）記載の通電硬化用ロープ
を、所望の形態に配置して、通電して熱硬化性樹脂を硬
化させることを特徴とする炭素繊維強化樹脂製の部材の
施工方法。 （９）該部材が土木建築用部材である前項（７）または
（８）記載の炭素繊維強化樹脂製の部材の施工方法。 （１０）該土木建築部材がコンクリート補強用筋材であ
る前項（９）記載の施工方法。 （１１）該土木建築部材がケーブルである前項（９）記
載の施工方法。The present invention is intended to solve the above-mentioned problems and comprises the inventions described below. (1) A current-curing material comprising a carbon fiber bundle impregnated with an uncured thermosetting resin. (2) An electro-curing rope comprising a carbon fiber bundle impregnated with an uncured thermosetting resin. (3) The electric curable rope according to claim 2, wherein the carbon fiber bundle impregnated with the uncured thermosetting resin is twisted or integrated by braiding. (4) A member made of a carbon fiber reinforced resin, which is obtained by arranging the current-curing material described in (1) above in a desired form and applying current to cure the thermosetting resin. (5) A carbon fiber reinforced resin characterized by being obtained by arranging the electrocuring rope according to the above (2) or (3) in a desired form and energizing to cure the thermosetting resin. Element. (6) The carbon fiber reinforced resin member according to the above (4) or (5), wherein the member is a member for civil engineering and construction. (7) A method for constructing a member made of carbon fiber reinforced resin, which comprises arranging the current-curing material according to (1) above in a desired form and applying current to cure the thermosetting resin. (8) A member made of carbon fiber reinforced resin, characterized in that the rope for electric current curing according to the above (2) or (3) is arranged in a desired form and electric current is applied to cure the thermosetting resin. Construction method. (9) The method for constructing a member made of carbon fiber reinforced resin according to the above item (7) or (8), wherein the member is a member for civil engineering and construction. (10) The construction method according to the above item (9), wherein the civil engineering and construction member is a reinforcing fiber for concrete. (11) The construction method according to (9) above, wherein the civil engineering and construction member is a cable.
【００１１】以下、本発明を詳細に説明する。まず本発
明に用いられる繊維材料について説明する。本発明に用
いられる強化繊維は炭素繊維であり、その性能及び性状
は特に限定されないが、通電条件と発熱との関係から体
積電気抵抗が１０-4乃至１０ -1Ω・ｃｍの範囲にあるも
のが好ましい。このような特性を有する炭素繊維として
は、グラファイト構造が形成されたポリアクリロニトリ
ル系プリカ−サ−やピッチ系プリカ−サ−を焼成して作
られた炭素繊維があり、本発明に好ましいものである。The present invention will be described in detail below. First off
The fiber material used clearly will be described. For the present invention
The reinforcing fiber used is carbon fiber, and its performance and properties
Is not particularly limited, but the body is not
Product electric resistance is 10-FourThrough 10 -1In the range of Ω · cm
Is preferred. As a carbon fiber with such characteristics
Is a polyacrylonitrile with a graphite structure
Made by firing a pitch-based precursor or pitch-based precursor
There are the above-mentioned carbon fibers, which are preferable for the present invention.
【００１２】本発明において、これらの炭素繊維はマト
リックスである熱硬化性樹脂中に体積含有率として３０
乃至８０％となることが、未硬化樹脂が含浸された複合
体の取扱い性や、通電加熱により製造された棒状体の性
能からみて好ましい。In the present invention, these carbon fibers have a volume content of 30 in the thermosetting resin as the matrix.
It is preferably in the range of 80% to 80% from the viewpoint of the handleability of the uncured resin-impregnated composite and the performance of the rod-shaped body produced by electric heating.
【００１３】また、上述した炭素繊維に加えて他の強化
用繊維を併用することも可能である。他の強化用繊維と
してはガラス繊維、炭化珪素繊維、アルミナ質繊維、チ
タニア繊維、芳香族ポリアミド繊維、芳香族ポリエステ
ル繊維などの無機質や有機質の繊維を例示できるが、本
発明はこれらに限定されるものではない。また、使用目
的によっては２種類以上の繊維、形状の異なった繊維を
併用することもできる。さらに上記強化繊維の他に、タ
ルク、マイカ、シリカ等の無機質粒状物や、鉄粉やアル
ミニウム粉などの金属粉を添加してもよい。さらに必要
に応じては、鋼線や銅線などを併用することもできる。
また、発熱体としてニクロム線などを併用することも可
能である。It is also possible to use other reinforcing fibers in combination with the above-mentioned carbon fibers. Examples of other reinforcing fibers include glass fibers, silicon carbide fibers, alumina fibers, titania fibers, aromatic polyamide fibers, aromatic polyester fibers, and other inorganic or organic fibers, but the present invention is not limited thereto. Not a thing. Further, two or more kinds of fibers or fibers having different shapes can be used together depending on the purpose of use. Further, in addition to the reinforcing fibers, inorganic particles such as talc, mica and silica, and metal powder such as iron powder and aluminum powder may be added. Furthermore, if necessary, a steel wire or a copper wire may be used together.
It is also possible to use a nichrome wire or the like as a heating element.
【００１４】本発明に使用する熱硬化性樹脂は、特に限
定はなく、フェノ−ル樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイ
ミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ジ
アリルフタレ−ト樹脂やエポキシ樹脂などが例示され
る。これらのうちの一種類、必要に応じて二種類以上が
用いられる。なかでも、炭素繊維に未硬化の熱硬化性樹
脂が含浸された複合体の取扱い性や樹脂が硬化され製造
された土木建築部材の性能からエポキシ樹脂が好適であ
る。これらのエポキシ樹脂としては特に限定はないがビ
スフェノ−ルＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノ−ルＡＤ型
エポキシ樹脂、ビスフェノ−ルＦ型エポキシ樹脂、フェ
ノ−ルノボラック型エポキシ樹脂、クレゾ−ルノボラッ
ク型エポキシ樹脂、テトラグリシジルジアミノジフェニ
ルメタンやトリグリシジル−Ｐ−アミノフェノ−ルなど
のグリシジルアミン型のエポキシ樹脂が例示され、これ
らのうちの一種または２種以上を使用できる。The thermosetting resin used in the present invention is not particularly limited, and includes phenol resin, urea resin, melamine resin,
Examples thereof include unsaturated polyester resin, vinyl ester resin, polyimide resin, bismaleimide resin, polyurethane resin, diallyl phthalate resin and epoxy resin. One of these is used, or two or more are used as necessary. Among them, the epoxy resin is preferable from the viewpoint of handleability of the composite in which carbon fiber is impregnated with the uncured thermosetting resin and performance of the civil engineering and construction member manufactured by curing the resin. These epoxy resins are not particularly limited, but bisphenol A type epoxy resin, bisphenol AD type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, tetra Glycidyl amine type epoxy resins such as glycidyl diaminodiphenylmethane and triglycidyl-P-aminophenol are exemplified, and one or more of them can be used.
【００１５】本発明に使用する熱硬化性樹脂は一般的に
硬化剤を配合して用いられる。硬化剤としては従来公知
のエポキシ樹脂硬化剤を使用することができる。例え
ば、エチレンジアミンなどの脂肪族アミン、ジエチレン
トリアミンなどの脂肪族ポリアミン、メタフェニレンジ
アミンやジアミノジフェニルスルフォンなどの芳香族ア
ミン、ピペリジンやジアザビシクロウンデカンのような
第一級、第三級アミン、メチルテトラヒドロ無水フタル
酸などの酸無水物硬化剤、２−メチルイミダゾールや２
−エチル−４メチルイミダゾールなどのイミダゾール化
合物およびその誘導体、ルイス酸やブレンステッド酸
塩、さらには、ジシアンジアミドやアミンイミドなどの
潜在性硬化剤など各種のものを例示することができ、こ
れらのものを１種類または２種類以上を併用することが
できる。The thermosetting resin used in the present invention is generally used by blending a curing agent. A conventionally known epoxy resin curing agent can be used as the curing agent. For example, aliphatic amines such as ethylenediamine, aliphatic polyamines such as diethylenetriamine, aromatic amines such as metaphenylenediamine and diaminodiphenylsulfone, primary and tertiary amines such as piperidine and diazabicycloundecane, methyltetrahydroanhydride. Acid anhydride curing agent such as phthalic acid, 2-methylimidazole or 2
Examples include various compounds such as imidazole compounds and their derivatives such as -ethyl-4-methylimidazole, Lewis acids and Bronsted acid salts, and latent curing agents such as dicyandiamide and amine imide. One kind or two or more kinds can be used in combination.
【００１６】本発明の通電硬化用材料および通電硬化用
ロープに長期の保存寿命が望まれる場合には、特に潜在
硬化性のエポキシ樹脂硬化剤を使用することで目的を達
することができる。このようなエポキシ樹脂硬化剤とし
てジシアンジアミド、有機酸ヒドラジド、アミンイミ
ド、第三級アミン塩、イミダゾ−ル塩やルイス酸、ブレ
ンステッド酸などを用いることができる。その他にマト
リクッス樹脂の性能を改良するためにに必要に応じて、
カルボキシル基末端アクリロニトリル−ブタジエンブロ
ックコポリマ−などの変性剤を添加することも可能であ
る。When a long shelf life is desired for the electrocuring material and electrocuring rope of the present invention, the purpose can be achieved by using a latent curable epoxy resin curing agent. As such an epoxy resin curing agent, dicyandiamide, organic acid hydrazide, amine imide, tertiary amine salt, imidazole salt, Lewis acid, Bronsted acid and the like can be used. In addition, if necessary to improve the performance of Matricus resin,
It is also possible to add a modifier such as a carboxyl group-terminated acrylonitrile-butadiene block copolymer.
【００１７】本発明の通電硬化用材料とは、以下に詳細
に述べる通電硬化用ロープを含み、さらに通電硬化性に
おいて該通電硬化用ロープと同等の機能を有し、かつ形
状において平面状の広がりを有する材料、例えばテープ
状およびシート状の材料をも包含する概念であり、その
用途も該通電硬化用ロープと共通するものである。以
下、本発明を通電硬化用ロープで代表させて説明する。
はじめに通電硬化用ロープの形態及びその製法について
説明する。該通電硬化用ロ−プとしては、熱硬化性樹脂
が含浸された炭素繊維束が撚りをかけられているかまた
は編み組みされ複合体として一体化されているものが好
ましい。すなわち繊維が複数本合わされ撚りがかけてい
ないか、あるいは撚りがかけてある繊維束（以下ストラ
ンドという）を１本または複数本撚り合わせるか編み組
むことによって一体化して作った長い繊維索のことをい
い、いわゆる綱、縄、紐など呼称される複数ストランド
が一体化された全てのものを含む。The electro-curing material of the present invention includes an electro-curing rope which will be described in detail below. Further, the electro-curing material has a function equivalent to that of the electro-curing rope in terms of electro-curing property and has a planar spread in shape. It is a concept that also includes materials having the above, for example, tape-shaped and sheet-shaped materials, and its use is also common to the electric curable rope. Hereinafter, the present invention will be described by using a rope for electric current curing as a representative.
First, the form of the electro-curing rope and its manufacturing method will be described. As the electro-curing rope, a carbon fiber bundle impregnated with a thermosetting resin is preferably twisted or braided and integrated as a composite. That is, a long fiber rope that is made by unifying by twisting or braiding one or more twisted fiber bundles (hereinafter referred to as "strand") It includes all the so-called ropes, ropes, strings, etc., in which multiple strands, which are called, are integrated.
【００１８】例えばロ−プの撚り方向と反対方向の撚り
を有するストランド３本からなり、その撚りが変わらな
いような方法で撚り合わされたような三つ打ちロ−プや
４本のストランドからなり、それらの中心に芯ロ−プを
入れ形崩れしないように撚り合わされた四つ打ちロ−プ
や、その他バラ打ちロ−プ、六つ打ちロ−プ、八つ打ち
ロ−プ、トエルロ−プやタフレロ−プなど、あるいは八
打ち組紐、１２打ち組紐などの組紐、また、太さの異な
るストランドを２本ないし３本撚り合わされたものをさ
らに３本ないし４本撚り合わされた岩糸や延縄などの構
造のものでも良い。For example, it is composed of three strands having a twist in the direction opposite to the twist direction of the rope, and is composed of three strands of rope or four strands which are twisted in such a manner that the twist does not change. , A four-strand rope twisted so that it does not lose its shape by inserting a core rope in the center of them, and other loose-stranding rope, six-stranding rope, eight-stranding rope, towel roll Or tuffle rope, or braids such as braided braces and braided braces, or braided braids such as braided braids and braided braids, or two or three strands of different thickness and three or four strands of twisted rock or long rope. The structure of is also acceptable.
【００１９】本発明でいうロープとは、建設、船舶、漁
業やエレベ−タ−などに使われているようないわゆるワ
イヤロ−プの形態のものでも良い。これは例えば心線の
まわりに何層かの繊維束を撚り合わせたストランドをさ
らに心綱のまわりに複数本撚り合わせたストランドロ−
プや、ストランドを所要の断面積になるように平行に束
ねて撚りをかけたスパイラルロ−プなどがある。また、
撚り方について特に限定はなく普通Ｚ撚り、普通Ｓ撚
り、ラングＺ撚り、ラングＳ撚りなど何れでも良い。The rope referred to in the present invention may be in the form of a so-called wire rope used in construction, ships, fisheries, elevators and the like. This is, for example, a strand roll in which a plurality of strands of fiber bundles are twisted around a core wire and a plurality of strands are further twisted around a cord.
And a spiral rope in which strands are bundled in parallel so as to have a required cross-sectional area and twisted. Also,
The twisting method is not particularly limited, and may be any of normal Z twist, normal S twist, rung Z twist, and rung S twist.
【００２０】本発明における通電硬化用ロープの通電硬
化は、該ロープを所定形状に配置して硬化させる部位の
両端に電極を取り付けて行う。電力量を調整することに
より、炭素繊維強化樹脂複合体であるロープの温度を制
御しつつ硬化を行うことができる。The electro-curing of the electro-curing rope according to the present invention is carried out by arranging the rope in a predetermined shape and attaching electrodes to both ends of the portion to be cured. By adjusting the amount of electric power, curing can be performed while controlling the temperature of the rope which is the carbon fiber reinforced resin composite.
【００２１】電源については直流、交流どちらとも用い
ることができるが、通常の工業用あるいは家庭用電源を
対象とした作業性や通電装置を考慮した場合は、交流電
源を用いることが好適である。また、通電硬化させると
きに、ロ−プに張力をかけることは、樹脂の含浸を良好
にし、しかもロープを構成する繊維に緊張が与えられて
性能上好ましい製品を提供する。As the power source, either direct current or alternating current can be used, but in consideration of workability and current-carrying device for ordinary industrial or household power sources, it is preferable to use alternating current power source. In addition, applying tension to the rope during the electric current curing improves the impregnation of the resin and provides the fibers constituting the rope with tension, thereby providing a product with favorable performance.
【００２２】なお、通電硬化用ロープへの端子の取り付
けに際しては、通電硬化後のＣＦＲＰ棒状体の性能上、
該ロープを構成する炭素繊維各フィラメントに均等に通
電して、該ロープ全体を均一に昇温させるようにするこ
とが好ましい。そのため、端子の取り付けに際して、取
り付け端子の圧着によって互いの炭素繊維フィラメント
を接触させることが好ましく、そのためには、端子の圧
着時に端子圧着部位の炭素繊維含有率が８０体積％以
上、好ましくは８５体積％以上にする。均一に各フィラ
メントに通電させるため、該ロープに導電性の良好な金
属粉などを熱硬化性樹脂と一緒に含浸させておくことも
有用な技術である。When attaching the terminal to the electro-curing rope, due to the performance of the CFRP rod-shaped body after electro-curing,
It is preferable that the filaments of the carbon fibers forming the rope are evenly energized to uniformly raise the temperature of the entire rope. Therefore, when attaching the terminal, it is preferable to bring the carbon fiber filaments into contact with each other by crimping the attaching terminal. For that purpose, when crimping the terminal, the carbon fiber content of the terminal crimping portion is 80% by volume or more, preferably 85 volume%. % Or more. In order to evenly energize each filament, it is also a useful technique to impregnate the rope with a metal powder having good conductivity together with a thermosetting resin.
【００２３】本発明の通電硬化用ロープは未硬化の熱硬
化性樹脂が含浸された炭素繊維を一体化した複合体であ
り、従来のロープ材料と同様の取扱いができ、適度のし
なやかさがあることからドラム巻きも容易にでき、長尺
のものも輸送や持ち運びが硬化した棒材に比べはるかに
容易である。また、ロープ状に一体化されていることか
ら硬化に際して、金型などの型材が不要で成形が容易で
ある。The electrocuring rope of the present invention is a composite body in which carbon fibers impregnated with an uncured thermosetting resin are integrated, and it can be handled in the same manner as a conventional rope material and has appropriate flexibility. Therefore, it can be easily wound on a drum, and long ones are much easier to transport and carry than a hardened bar. In addition, since it is integrated into a rope shape, a mold material such as a mold is not required at the time of curing, and molding is easy.
【００２４】また、熱硬化性樹脂の含浸も雑巾を絞る要
領であり、繊維の間隙に樹脂が良く含浸され、成形後の
ボイドも少ない良好なものとなる。また、撚りや編み組
みによりロープ状に一体化されていることから、硬化成
形された棒状体は表面に適度な凹凸をもち、特にＦＲＰ
補強筋として使用した場合にコンクリートへの付着特性
が良好なものとなるというものである。Further, the impregnation of the thermosetting resin is also a way to squeeze the dust cloth, and the resin is well impregnated into the gaps between the fibers, and the voids after molding are small and good. Moreover, since it is integrated into a rope shape by twisting or braiding, the hardened and molded rod-shaped body has an appropriate unevenness on the surface, and in particular FRP
When used as a reinforcing bar, it has good adhesion properties to concrete.
【００２５】本発明において炭素繊維強化樹脂製の部材
とは、本発明の通電硬化用材料または通電硬化用ロープ
を通電して、熱硬化性樹脂を硬化させて得られる物品で
あって、構造物や設備の部分をなす材をいう。例えば、
土木建築などの建造物、或いは設備の部分をなす材をい
い、構成材と言い換えることもできる。具体的には、橋
梁、道路あるいは建築物等に用いられる土木建築用部材
が例示されるが、必ずしもこれらの部材に限定されな
い。土木建築用部材をさらに具体的に例示すれば、コン
クリート補強筋材或いは鋼製ケーブルの代替物としての
ケーブル等を挙げることができる。本発明でいうケーブ
ルとは、形態や寸法によっては必ずしも限定されず、
索、綱、またはロープを総称するものである。In the present invention, the member made of carbon fiber reinforced resin is an article obtained by energizing the current-curing material or the current-curing rope of the present invention to cure the thermosetting resin. And the material that forms part of equipment. For example,
A material forming a part of a building such as a civil engineering building or equipment, and can also be referred to as a constituent material. Specific examples include civil engineering and construction members used for bridges, roads, buildings, etc., but are not necessarily limited to these members. As a concrete example of the civil engineering and construction member, a cable as a substitute for a concrete reinforcing bar or a steel cable can be given. The cable in the present invention is not necessarily limited by the form and size,
It is a general term for ropes, ropes, or ropes.
【００２６】さらに、本発明によれば、製造装置が極め
て簡単であり、また製造現場が特定されないという特徴
がある。例えば、ＦＲＰ補強筋材として使用する場合
は、上記の炭素繊維に未硬化樹脂が含浸されたロープを
例えばボビン巻の形で建設、土木現場に運び、該ロープ
を所望形態に配置し、しかる後に通電発熱させ硬化させ
ることで、コンクリート補強材を施工することができ
る。この場合、従来工場で加工製造しているＦＲＰ補強
筋の曲げ部についても現場で施工できるという長所もあ
り、生産性、運搬性、取扱い性や作業性に優れた製造方
法である。さらに、例えば数十メートルというような長
尺物についても実際に使用する現場またはその近くで製
造しかつ施工することが可能でありコンクリート補強用
筋材はもとより従来吊橋や各種支持糸索に使用されてき
た鋼製ケーブルの代替物を提供することもできる。Further, according to the present invention, the manufacturing apparatus is extremely simple and the manufacturing site is not specified. For example, when used as an FRP reinforcing bar, the rope in which the above-mentioned carbon fiber is impregnated with an uncured resin is constructed, for example, in the form of a bobbin winding, carried to a civil engineering site, and the rope is arranged in a desired form, and then, A concrete reinforcing material can be constructed by heating by applying electricity and curing. In this case, the bending portion of the FRP reinforcing bar that has been processed and manufactured in the conventional factory has an advantage that it can be installed on site, and the manufacturing method is excellent in productivity, transportability, handleability and workability. Furthermore, even long objects such as several tens of meters can be manufactured and constructed at or near the site of actual use, and are used not only for reinforcing concrete but also for conventional suspension bridges and various supporting ropes. We can also provide alternatives to steel cables that have been used.
【００２７】[0027]
【実施例】本発明の特徴とするところは、以下の実施例
を説明することによってさらに明らかになるが、本発明
はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。EXAMPLES The features of the present invention will be further clarified by describing the following examples, but the present invention is not limited to these examples.
【００２８】実施例１ 炭素繊維束として、住化ハ−キュレス社製のマグナマイ
トＡＳ４−１２ｋｆ（商品名、弾性率２４ｔｏｎ／ｍｍ
2 、強度３９０ｋｇ／ｍｍ2 、フィラメント数１２，０
００本）を用いた。含浸する熱硬化性樹脂として、住友
化学工業（株）製、商品名：スミエポキシＥＬＡ１２８
「ビスフェノ−ルＡのジグリシジルエ−テル」を１００
重量部に対して、東京化成工業（株）製ジシアンジアミ
ドを７重量部、四国化成工業（株）製商品名：キュアゾ
−ル ２ＭＺ−ＡＺＩＮＥ（２，４ジアミノ−６−（２
−メチルイミダゾ−ル）−エチル−Ｓ−トリアジン）を
２重量部の割合で混合し、３本ロ−ル混練して得た熱硬
化性エポキシ樹脂組成物を用いた。Example 1 As a carbon fiber bundle, Magnamite AS4-12kf (trade name, elastic modulus 24 ton / mm manufactured by Sumika Hercules Co., Ltd.)
2 , strength 390 kg / mm 2 , filament number 12,0
00) was used. As a thermosetting resin to be impregnated, Sumitomo Chemical Co., Ltd., trade name: Sumiepoxy ELA128
"Bisphenol A diglycidyl ether" 100
7 parts by weight of dicyandiamide manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd., trade name: Cuazol 2MZ-AZINE (2,4 diamino-6- (2
-Methylimidazole) -ethyl-S-triazine) was mixed at a ratio of 2 parts by weight, and three rolls were kneaded to obtain a thermosetting epoxy resin composition.
【００２９】該熱硬化性エポキシ樹脂の炭素繊維束への
含浸は、炭素繊維束を加温した該エボキシ樹脂組成物中
に引き出し、樹脂浴中に設けた金属棒でしごいて行っ
た。その後に、間隙を調整できる２本の金属棒の間を通
過させ、過剰の樹脂を取り除きつつ引き取った。繊維へ
の樹脂の付着量は、樹脂温度、引き取り速度、２本の金
属棒の間隙を適宜調整することで行った。このようにし
て、炭素繊維束に熱硬化性エポキシ樹脂が含浸された複
合体を約１００ｍ巻ボビン７５本作成した。このとき該
複合体中に占める樹脂の割合はどのボビンも３０重量％
であった。The carbon fiber bundle was impregnated with the thermosetting epoxy resin by drawing the carbon fiber bundle into the heated epoxy resin composition and squeezing it with a metal rod provided in a resin bath. After that, it was passed between two metal rods whose gaps can be adjusted, and was removed while removing excess resin. The amount of resin adhered to the fibers was determined by appropriately adjusting the resin temperature, the take-up speed, and the gap between the two metal rods. In this way, 75 bobbins of about 100 m winding were prepared by impregnating the carbon fiber bundle with the thermosetting epoxy resin. At this time, the proportion of the resin in the composite is 30% by weight for all bobbins.
Met.
【００３０】このようにして作成された未硬化の熱硬化
性樹脂が含浸された炭素繊維束が巻かれたボビンを２５
本用いて、それぞれのボビンから該複合体を引き出し、
ひとまとめにして撚りをかけたものを１００ｍ作成し
た。このとき撚りは、１０回／ｍで行った。これをロ−
プ用ストランドとした。同様にしてこのロ−プ用ストラ
ンド１００ｍを３束用意した。つづいて、該ストランド
３束を用いて、ストランドの撚りと反対方向の撚りをか
けて三つ打ちロ−プ１００ｍを作成し、ドラムに巻きと
った。このときのロ−プ撚りは１０回／ｍであった。以
上の工程により炭素繊維に熱硬化性樹脂が含浸されたド
ラム巻きの本発明の通電硬化用ロープを得た。A bobbin 25 wound with the carbon fiber bundle impregnated with the uncured thermosetting resin thus prepared was used.
Using this book, pull out the complex from each bobbin,
100 m of a twisted piece was prepared. At this time, twisting was performed 10 times / m. This is
It was a strand for In the same manner, 3 bundles of 100 m of this rope strand were prepared. Subsequently, three strands of 100 m were prepared by twisting the strands in the direction opposite to the twist of the strands using the three bundles, and wound on a drum. The loop twist at this time was 10 times / m. Through the above steps, a drum-wound electric curable rope of the present invention in which carbon fiber was impregnated with a thermosetting resin was obtained.
【００３１】続いて、ドラムより該通電硬化用ロ−プ１
ｍを切り出してその両端に銅製の電極を圧着した。この
とき該通電硬化用ロ−プに５ｋｇの張力を与えた。しか
る後に、両端に圧着した電極を交流電源につなぎ１０ボ
ルトの電圧をかけたところ、１８Ａの電流が流れ該通電
硬化用ロープは１５０℃まで発熱した。この時該ロープ
の長手方向の温度ムラはなかった。この状態で３０分間
維持し、含浸した熱硬化性エポキシ樹脂を硬化し、直径
１０ｍｍのＣＦＲＰ製棒状体を得た。Subsequently, the electro-curing rope 1 is removed from the drum.
m was cut out, and copper electrodes were pressure-bonded to both ends thereof. At this time, a tension of 5 kg was applied to the electro-curing rope. Then, when the electrodes crimped on both ends were connected to an AC power source and a voltage of 10 V was applied, a current of 18 A flowed and the electro-curing rope generated heat up to 150 ° C. At this time, there was no temperature unevenness in the longitudinal direction of the rope. This state was maintained for 30 minutes and the impregnated thermosetting epoxy resin was cured to obtain a CFRP rod-shaped body having a diameter of 10 mm.
【００３２】上記方法で作成したＣＦＲＰ棒状体の性能
評価を行った。該棒状体から短冊状の試験片を切り出し
て粘弾性の温度分散挙動を測定したところ、損失弾性率
がピ−クを持つ温度は１４０℃であり、良好な耐熱性を
示すことが分かった［測定装置；レオメックス社製ＲＳ
Ａ、昇温速度５℃毎分］。続いて、上記直径１０ｍｍの
ＣＦＲＰ棒状体の引張性能を評価したところ、破断荷重
は１１．５ｔｏｎ、弾性率は１２ｔｏｎ／ｍｍ2 であっ
た。破断荷重から求めた該棒状体の引張強度は１４６ｋ
ｇ／ｍｍ2 であり、良好な機械的性能を示すことが分か
った。The performance of the CFRP rod-shaped body produced by the above method was evaluated. When a strip-shaped test piece was cut out from the rod-shaped body and the temperature dispersion behavior of viscoelasticity was measured, the temperature at which the loss elastic modulus had a peak was 140 ° C., and it was found that good heat resistance was exhibited [ Measuring device; RS manufactured by Rheomex
A, heating rate 5 ° C. per minute]. Subsequently, when the tensile performance of the CFRP rod-shaped body having a diameter of 10 mm was evaluated, the breaking load was 11.5 ton and the elastic modulus was 12 ton / mm 2 . The tensile strength of the rod-shaped body calculated from the breaking load is 146 k.
It was g / mm 2 and was found to exhibit good mechanical performance.
【００３３】実施例２ 実施例１で作成した炭素繊維束に未硬化のエポキシ樹脂
が含浸されたロ−プについて、コンクリ−ト補強筋への
応用を検討した。約１００ｍのロ−プの重量は約１０ｋ
ｇであった。このものは容易に直径５０ｃｍのドラムに
巻き取ることができ、持ち運びが極めて容易であった。Example 2 The rope in which the carbon fiber bundle prepared in Example 1 was impregnated with an uncured epoxy resin was examined for application to a concrete reinforcing bar. The weight of the rope of about 100m is about 10k
It was g. This product could be easily wound up on a drum having a diameter of 50 cm and was extremely easy to carry.
【００３４】また、該未硬化のエポキシ樹脂が含浸され
たロ−プを３ヵ月間室温に放置したところ、複合体のし
なやかさは製造直後のものと何ら変化が無かった。ま
た、このものについて、実施例１で示した条件と全く同
様にして通電させＣＦＲＰ棒状体を作成した。これは、
実施例１で製造したＣＦＲＰ棒状体と全く同等の性能を
示し、その結果、本発明の通電硬化用ロープは長期間の
保存が可能なことが分かった。When the rope impregnated with the uncured epoxy resin was left at room temperature for 3 months, the suppleness of the composite was the same as that immediately after the production. In addition, a CFRP rod-shaped body was prepared by energizing this product under the same conditions as in Example 1. this is,
The CFRP rod-shaped body produced in Example 1 exhibited exactly the same performance, and as a result, it was found that the electrocuring rope of the present invention can be stored for a long period of time.
【００３５】上記のようにしてドラム巻きしたロ−プを
土木現場に搬送し、コンクリ−ト補強筋として施工し
た。まず、ドラム巻からロ−プを引き出して、四角螺旋
の形態に該ロープを配置した。このとき該ロープを１０
ｍ使用した。続いて、所定形態に配置した該ロープの両
端に電極を圧着し、交流電源を用いて１００ボルトの電
圧をかけ、該ロープを約１５０℃まで加熱した。このと
き該ロープの長手方向の温度ムラはなかった。この状態
で３０分間維持して含浸されたエポキシ樹脂を硬化さ
せ、ＣＦＲＰ製コンクリ−ト補強筋を施工した。The rope wound around the drum as described above was transported to a civil engineering site and constructed as a concrete reinforcing bar. First, the rope was pulled out from the drum winding, and the rope was arranged in the form of a square spiral. At this time, the rope 10
m used. Subsequently, electrodes were pressure-bonded to both ends of the rope arranged in a predetermined form, a voltage of 100 V was applied using an AC power source, and the rope was heated to about 150 ° C. At this time, there was no temperature unevenness in the longitudinal direction of the rope. In this state, the impregnated epoxy resin was cured by maintaining it for 30 minutes, and a CFRP concrete reinforcing bar was applied.
【００３６】以上の工程から、本発明の通電硬化用ロー
プを土木、建設用のコンクリ−ト補強筋として使用する
場合に輸送性や施工性が極めて良好であることがわかっ
た。From the above steps, it was found that when the electric current hardening rope of the present invention was used as a concrete reinforcing bar for civil engineering and construction, the transportability and workability were extremely good.
【００３７】また、実施例１で作成したＣＦＲＰ棒状体
についてコンクリ−トへの付着強度を評価した。評価方
法はＪＩＳ原案で提示された方法（例えば「コンクリ−
ト工学」２３巻Ｎｏ．３，Ｐ．１０（１９８５）を参
照）に準拠した。その結果、コンクリ−トへの付着強度
は８０ｋｇ／ｃｍ2 であり、コンクリ−トへの付着特性
が良好であることが分かった。以上の結果から、本発明
の通電硬化用ロープ及びその施工方法は、コンクリート
補強筋として使用する際に極めて有望な材料を提供する
ことが明らかとなった。Further, the CFRP rod-shaped body prepared in Example 1 was evaluated for adhesion strength to concrete. The evaluation method is the method presented in the JIS draft (for example, "Concrete
Engineering ”, Volume 23 No. 3, P.I. 10 (see 1985)). As a result, it was found that the adhesion strength to the concrete was 80 kg / cm 2 , and the adhesion characteristics to the concrete were good. From the above results, it has been clarified that the electro-curing rope of the present invention and the construction method thereof provide an extremely promising material when used as a concrete reinforcing bar.
【００３８】実施例３ 実施例１で作成した炭素繊維束に未硬化のエポキシ樹脂
が含浸された本発明の通電硬化用ロ−プをケ−ブルへ応
用する検討を行った。実施例１と全く同様にして作成し
たドラム巻きしたロ−プ５０ｍを引出して両端に電極を
圧着した。このとき該ロープの両端を引張り５０ｋｇの
張力を加えた。その後に、交流電源を用いて５００ボル
トの電圧を加えて該ロープに通電して約１５０℃に発熱
させた。このとき該ロープの長手方向の温度ムラはなか
った。この状態で３０分間維持して、長さ５０ｍのＣＦ
ＲＰ製ケ−ブルを得た。以上の結果から、本発明の通電
硬化用ロープ及びその施工方法は、吊橋等に使用する鋼
製ケ−ブルの代替材としての極めて有望な材料を提供す
ることが明らかとなった。Example 3 The application of the electro-curing rope of the present invention in which the carbon fiber bundle prepared in Example 1 was impregnated with an uncured epoxy resin to a cable was examined. A drum-wound rope 50m prepared in exactly the same manner as in Example 1 was drawn out and electrodes were pressure-bonded to both ends. At this time, both ends of the rope were pulled and a tension of 50 kg was applied. After that, a voltage of 500 V was applied using an AC power source to energize the rope to generate heat at about 150 ° C. At this time, there was no temperature unevenness in the longitudinal direction of the rope. In this state, keep it for 30 minutes and make CF of 50m in length.
An RP cable was obtained. From the above results, it has been clarified that the electro-curing rope and the construction method thereof according to the present invention provide a very promising material as a substitute for a steel cable used for a suspension bridge or the like.
【００３９】[0039]
【発明の効果】本発明の、熱硬化性樹脂が含浸された炭
素繊維束からなる通電硬化用材料および通電硬化用ロー
プは、柔軟で、持ち運び、取扱い性に優れ、高強度の炭
素繊維強化樹脂製の部材を所望の形態に製造するための
中間素材として有用である。該部材としては、特に土木
建築用の部材が適している。例えば、本発明の通電硬化
用ロープはドラム巻きの状態で輸送可能であり、工事現
場において大型、長尺の部材を所望の形態にて施工する
ことができる。INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a current-curing material comprising a carbon fiber bundle impregnated with a thermosetting resin and a current-curing rope are flexible, easy to carry and handle, and have high strength. It is useful as an intermediate material for producing a manufactured member in a desired form. As the member, a member for civil engineering and construction is particularly suitable. For example, the electro-curing rope of the present invention can be transported in a state of being wound in a drum, and a large and long member can be constructed in a desired form at a construction site.
【００４０】該通電硬化用ロープは、土木、建築分野で
使用されるコンクリ−ト補強用鉄筋の代替材を、作業現
場あるいはその近くで、所望の形態に容易に成形加工ま
たは施工できるなどの特徴がある。また、吊橋等に用い
る鋼製のワイヤ−の代替材の中間素材として使用するこ
とも可能である。本発明により得られる土木建築部材
は、軽量性、高強度のみならず耐久性に優れ、産業上極
めて有用である。The electro-curing rope is characterized in that it can be easily molded or constructed into a desired shape at or near a work site as a substitute for concrete reinforcing steel bars used in the field of civil engineering and construction. There is. It can also be used as an intermediate material for a substitute material for steel wires used for suspension bridges and the like. The civil engineering and construction member obtained by the present invention has excellent durability as well as light weight and high strength, and is extremely useful in industry.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｃ 67/14 Ｌ 7188−4Ｆ Ｈ０５Ｂ 3/16 7913−3Ｋ // Ｂ２９Ｋ 105:08 Ｂ２９Ｌ 31:06 4Ｆ 31:10 4Ｆ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Office reference number FI technical display location B29C 67/14 L 7188-4F H05B 3/16 7913-3K // B29K 105: 08 B29L 31:06 4F 31:10 4F
Claims (11)
維束からなることを特徴とする通電硬化用材料。1. A current curable material comprising a carbon fiber bundle impregnated with an uncured thermosetting resin.
維束からなることを特徴とする通電硬化用ロープ。2. An electro-curing rope comprising a carbon fiber bundle impregnated with an uncured thermosetting resin.
繊維束が撚りをかけられているかまたは編み組みされる
ことにより一体化されている請求項２記載の通電硬化用
ロープ。3. The electric curable rope according to claim 2, wherein the carbon fiber bundles impregnated with the uncured thermosetting resin are twisted or integrated by braiding.
形態に配置して、通電して熱硬化性樹脂を硬化させて得
ることを特徴とする炭素繊維強化樹脂製の部材。4. A member made of a carbon fiber reinforced resin, which is obtained by arranging the current-curing material according to claim 1 in a desired form and applying current to cure the thermosetting resin.
を、所望の形態に配置して、通電して熱硬化性樹脂を硬
化させて得ることを特徴とする炭素繊維強化樹脂製の部
材。5. A member made of a carbon fiber reinforced resin, characterized in that the electro-curing rope according to claim 2 or 3 is obtained by arranging it in a desired form and energizing it to cure a thermosetting resin. ..
たは５記載の炭素繊維強化樹脂製の部材。6. The carbon fiber reinforced resin member according to claim 4, wherein the member is a member for civil engineering and construction.
形態に配置して、通電して熱硬化性樹脂を硬化させるこ
とを特徴とする炭素繊維強化樹脂製の部材の施工方法。7. A method for constructing a member made of carbon fiber reinforced resin, characterized in that the current-curing material according to claim 1 is arranged in a desired form and current is applied to cure the thermosetting resin.
を、所望の形態に配置して、通電して熱硬化性樹脂を硬
化させることを特徴とする炭素繊維強化樹脂製の部材の
施工方法。8. Construction of a member made of carbon fiber reinforced resin, characterized in that the electro-curing rope according to claim 2 or 3 is arranged in a desired form and electric current is applied to cure the thermosetting resin. Method.
たは８記載の炭素繊維強化樹脂製の部材の施工方法。9. The method for constructing a carbon fiber reinforced resin member according to claim 7, wherein the member is a member for civil engineering and construction.
材である請求項９記載の施工方法。10. The construction method according to claim 9, wherein the civil engineering and construction member is a reinforcing fiber for concrete.
９記載の施工方法。11. The construction method according to claim 9, wherein the civil engineering and construction member is a cable.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-41149 | 1992-02-27 | ||
| JP4114992 | 1992-02-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05302401A true JPH05302401A (en) | 1993-11-16 |
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ID=12600366
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5008448A Pending JPH05302401A (en) | 1992-02-27 | 1993-01-21 | Electric hardening material, electric hardening rope, member obtained therefrom and construction method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05302401A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010525197A (en) * | 2007-04-23 | 2010-07-22 | ランデル ブランドストロム， | Fiber reinforced steel bars |
| JP2019518101A (en) * | 2016-04-26 | 2019-06-27 | リミテッド ライアビリティ カンパニー“アニソプリント” | Composite thread for reinforcement, prepreg, tape for 3D printing and equipment for preparing it |
-
1993
- 1993-01-21 JP JP5008448A patent/JPH05302401A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010525197A (en) * | 2007-04-23 | 2010-07-22 | ランデル ブランドストロム， | Fiber reinforced steel bars |
| JP2019518101A (en) * | 2016-04-26 | 2019-06-27 | リミテッド ライアビリティ カンパニー“アニソプリント” | Composite thread for reinforcement, prepreg, tape for 3D printing and equipment for preparing it |
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