JPS63139735A - 繊維強化樹脂製棒材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 し産業上の利用分野〕 本発明は鉄筋コンクリートの鉄筋代替等、樹脂構造物の
補強材として有用な新規な繊維強化樹脂製棒材に関する
。

［従来の技術］ 鉄筋コンクリート構造物中の鉄筋として１．従来は鋼材
が用いられており、５１日により直径９〜２５■の丸鋼
や表面に凹凸を設けた異形丸鋼が規定されている。また
樹脂の補強には短繊維、ミルドファイバーなど繊維その
ものが用いられる。

〔発明が解決しようとする問題点］ 鋼材による鉄筋はコンクリートに対する優れた補強材で
あるが、鉄筋が何らかの原因で腐食されると当然のこと
ながら、その補強効果が低下し、鉄筋コンクリート構造
物の寿命が低下してしまう。塩害はその一例であり、コ
ンクリートの微細なひび割れなどから、コンクリート内
部へ浸透、拡散する塩分、あるいは砂に含まれる塩分に
よって鉄筋が腐食されるということが近年、特に臨海地
帯の建築物や構造物に認められている。塩害の他にも酸
性雨、酸性地下水なども鉄筋を腐食させる原因となって
いる。

Ｌ問題点を解決するための手段〕 これら腐食の問題？解決するための手段として、本発明
者らは、鉄筋としての鋼材の代りに繊維強化樹脂（以下
、ＦＲＰ　）製棒材を提供するものである。

本発明の要旨とするところは、０°方向に配列しｆｃ繊
維を有する繊維強化樹脂製棒状物の外周に、樹脂で固め
られた連続状繊維か棒状物表面の全面には捲付けられて
おらず、それによって表面に凹凸が存在するように俺付
けられている繊維強化樹脂製棒材にある。

Ｆ’ＲＰ製棒材は非常に耐食性が高く、化学的に安定で
ある。ＦＲＰの補強繊維としては、ガラス繊維、炭素繊
維、アラミド繊維などが用いられるが、普通これらの繊
維はマトリックス樹脂で仮積されているので、環境に対
する繊維の耐食性はそれほど問題にならないようである
。

実際、ガラス繊維はアルカリ性に対して弱いといわれて
いるが、ビニルエステル樹脂で成形されたガラス繊維強
化樹脂は、コンクリート中で十分な耐食性を有すること
が報告されている。

従って、ＦＲＰ製偉材を用いれば、塩害などに耐える補
強され友コンクリートをつくることができることがわか
る。

ＦＲＰの代表的な成形法の一つに引抜成形法があるが、
丁度鉄筋の寸法位の棒状物を無限長さ゛に成形すること
ができる。これは一般的には補強繊維が０°方向に配列
されている。これを適当な長さに切断することによって
も、コンクリート補強材として用いることも考えられる
が、このままでは表面が平滑すぎるため、コンクリート
との密着力がなく、累抜けが生じてしまう。

本発明の棒材は、表面に凹凸があるので、鉄筋の代９に
コアクリート補強材として用いる時、力が加っても累抜
けることはない。

内側の００方向に配列した繊維を有するＦＲＰ製棒製動
状物例えば引抜成形で作ることができる。引抜成形はロ
ービング状またはトウ状の連続繊維に熱硬化性樹脂を含
浸させ、これを数十−から１ｍ［の加熱されたダイスに
通しつつ硬化し、ＦＲＰ成形物をつくる方法である成形
品は適当な長さに切断することもできるし、ま几リール
に捲き上げ数百ｍの連続品にすることもできる。

本発明で使用する繊維材料は、好適なものとしてはガラ
ス繊維、炭素繊維、アラミド繊維などであり、アルミナ
繊維、ボロノ繊維、ｓｉｃ繊維などの無機繊維のほか、
ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの有
機繊維も用いることができる。この棒状物は繊維が一方
向に配列しているので、非常に高い引張強度、圧縮強度
を有しており、これを希望する方向に用いて効果的に補
強することができる。

コンクリートに用いる場合、一般に補強材は耐食性のほ
か線膨張係数がコンクリートのそれに近いことが要求さ
れる。すなわちＩ　Ｘ　Ｉ　Ｑ−ｓ℃−１程度が望まし
いとされている。さもないとコンクリートが補強材の伸
縮に追従できずひび割れが生じるからである。本発明の
ＦＲＰ製棒製動状物膨張係数を制御することが必要な場
合は用いる繊維を選ぶことにより達成できる。例えば、
ガラス繊維はα５　Ｘ　１０−５℃−１の線膨張係数１
に有し、ふされしい材料である。ま几、他の無機繊維は
ｔ　ｘ　１ｏ−ａｔ：″１よりかなり小さい値を有する
ものが多いが、もつと大きい有機繊維と適当な割合でハ
イブリッドにすることにより、適切な値を得ることがで
きる。また、無機繊維に撚り金かけて、線膨張係数を大
さくすることもできる。

樹脂構造物として用いる場合には、樹脂の伸度が高い値
を有するので、線膨張係数の問題はほとんど問題になら
ない。

棒材が補強材としての効果を発揮するｔめには連続状ｌ
Ｉ１．ｍが棒状物表面の全面には捲き付けられておらず
、表面に凹凸を有するように捲き付けられていることが
有効である。例えば、引仮成形などによって得られ九表
面の平滑な棒状物を所定の長さに切断し、フィラメント
ワインド機にかけてその外周上にフィラメントワインド
を行い、凹凸を設けることができる。未硬化樹脂を含浸
させ元ロービング又はトウを平滑な棒状物の表面に±θ
で捲付けた後硬化することによって凹凸が得られるが、
その皮めにはロービングが必要な太さをもっていること
が望ましい。また、太いロービングが得られない場合に
は、そのロービングが同じ軌跡を通るような方法で捲付
けることができる。内側の棒状物の表面は離形剤が付着
していることが多いので、研磨して十分除去しておくこ
とが望ましい。また捲付ける時ロービングに含まれる余
分の樹脂を除いておくとシャープな凹凸が得られ易い。

捲付角θは３０’〜７Ｇ’が好適である。角度が小さい
と補強材が素抜けやすくなり、！交角度が大きいとピッ
チがつまってきて表面の凹凸がシャープでなくなるから
である。

また十〇で捲付けることは好ましいことである。もし十
〇だけで捲付けられている場合には補強材として用いた
時引張ま九は圧縮のいずれかの力が加わる時に、内側の
ＦＲＰ製棒状物から剥離する恐れがあるが、±θであれ
ば、捲付けられた繊維の半分は、内側の！ＦＲＰｆｉｌ
棒状物に強固に固着して剥′Ｎを防げるからである。

引抜成形機にフィラメントワインドｉｔ″直結させて、
連続的に上記のものを得ることも可能である。この場合
には引抜用ダイスを出てき友禅状物の表面を研磨し、離
形剤を除き、その後フィラメントワインドを行って±０
０の捲付けを行い、続いて連続的に硬化させる。従って
ローとングに付与される樹脂は比較的速硬化であること
が望ましい。

内側の０プ向に配列し次繊維金有するＩＦＲＰ製棒状物
の断面形状は特に限定されるものではないが、角ばつ次
ところがあると７４う〆ントワインドがしにくいので、
円形または楕円形であることが望ましい。

本発明で使用する樹脂は本飽和ポリエステル樹脂、エポ
キシ樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂などを
挙げることができるが、ナイロン６、ナイロ／６６、ポ
リカーボネート、ポリフエニレンサルフ了イド、ポリエ
ーテルスルホン、ポリエーテルエーテルヶドンなどの熱
可塑性樹脂も用いることもできる。

し実施例ｊ 以下実施例により本発明を具体的に説明する。

実施例１ 高強度タイプ炭素繊維（パイロフィル■ＥＴ工Ｓ１２　
ＫＬ）を９８本集束し、ビニルエステル樹脂上含浸し、
φ９．５の金型（長さ５００　ｗｍ　）に通した。温度
は１４０℃に設定し、速度α４　ｍ７分で引抜成形して
１．５ｍに切断しながら棒状物を得几。この表面をサン
ドペーパー＄１２０で研磨し、アセトンで拭いてからフ
ィラメントワインド機にと９つけ次。

フィラメントワインドの九めに高強度タイプ炭素繊維（
パイロフィル■ＦｉＴ工８６ＫＬ）　ｋ用い１本をロー
ルコータ−上のエポキシ系樹脂を含浸させながら、前記
ｎ状物の表面に±４５°の角度で捲付け、同じ軌跡ｒ通
るように制御しなから５往復させ、そのまま１５０℃、
１時間硬化し友。得られたものは第１図のような形状の
ものであり、表面に捲きつけられた炭素繊維の巾は３〜
５　ｗｍ　、高さα５〜α７　ｍ　、ピッチ２６間であ
った。このものは表面に十分な凹凸を有し且つ凸部はし
っかりと固着されていて補強用棒材としてふされしいも
のであつ九。

実施例２ 実施例１と同様にして、但し第１表に示す強化材を用い
て同様のサンプルを試作し、いずれも望−ましい形状が
得られた。これらについて、＃ｌ！膨張９ｈ数を測定し
た結果を第１表に示す。コンクリートの線膨張係数１０
Ｘ１０−６よりも大きいものも、小さいものもあるので
、コンクリートに用いる場合、これら１１１合せ、用い
ることが’ａ）能である。

第　　１　　表

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の繊維強化樹脂製棒材の一部分の外観図
である。 １：繊維強化樹脂製棒状物 ２：′ｍ脂で固められた連続状繊維 才１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、０°方向に配列した繊維を有する繊維強化樹脂製棒
   状物の外周に、樹脂で固められた連続状繊維が棒状物表
   面に凹凸が存在するように捲付けられていることを特徴
   とする繊維強化樹脂製棒材。 ２、繊維が２種以上からなるものであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の棒材。 ３、棒状物の断面形状が円又は楕円であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の棒材。 ４、棒状物が引抜成形法によつて製作されたものである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の棒材。 ５、樹脂で固められた連続状繊維の捲付けをフィラメン
   トワインディング法で行うことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の棒材。