CN101631822A - 圆形纤维强化塑料线材及其制造方法、以及纤维强化片 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种圆形纤维强化塑料线材及其制造方法以及纤维强化片，其可取消对成形速度的限制和一次可制造根数的限制，并且不使用脱模剂，不进行成形后的打毛等操作，可大幅度消减制造成本并且大幅度提高产品质量。根据圆形纤维强化塑料线材的制造方法，制造横截面形成为圆形的纤维强化塑料线材(2)，其具有以下工序，即，(a)一面对强化纤维束(f1)加捻一面连续地供给的工序，所述强化纤维束包括在一个方向上排列的多根强化纤维，(b)使基体树脂(R)渗透到所述连续供给的强化纤维束(f1)中的工序，(c)一面以规定的强度张紧所述渗透了树脂的强化纤维束(f2)一面加热，将强化纤维束的横截面形成为圆形、使树脂硬化的工序。

Description

圆形纤维强化塑料线材及其制造方法、以及纤维强化片
技术领域
本发明涉及小径且圆形的纤维强化塑料线材及其制造方法，并且涉及将该纤维强化塑料线材排列成片状的纤维强化片。尤其是，纤维强化片例如可用于与作为土木建筑结构物的混凝土结构物或钢结构物(在本说明书中包括混凝土结构物、钢结构物而简称为“结构物”)粘接、对其进行加强。
技术领域
作为结构物的加强方法，近年来开发了将纤维强化片连续粘贴或者缠绕在原有的或新建的结构物表面上的粘接施工法。
但是，上述粘接施工法只是简单的粘接，由于FRP(纤维强化塑料)加强材料的剥离导致结构物的早期破坏，所以最终耐力的加强硬化有限度，另一方面，例如抑制混凝土结构物裂缝的效果也有限度。而且，未有效地利用FRP加强材料的高性能的情况居多。并且，不能恢复原有结构物的裂缝损伤等，也不能相对于静负荷进行加强。
为了改善这样的问题，现在使用这样的张紧粘接施工法，即，对片状加强材料施加负荷、张紧，在张紧状态下将片状加强材料粘接在结构物表面上。在该张紧粘接施工法中使用的片状加强材料目前使用将未渗透树脂的纤维向一个方向拉齐的片材、即强化纤维片，或宽度为50mm以上的纤维强化塑料平板。
但是，使用了未渗透树脂的纤维的纤维强化片由于制造上的问题或使用时的问题，强化纤维不一定被同样地向一个方向拉齐。因此，在为了导入张力而向强化纤维片施加负荷张紧时，有时发生局部断裂，不能导入充分的张紧力。即，强化纤维片有时不能发挥张紧所需要的充分的力。通常，张紧力减少最终断裂负载的50％至30％左右。
并且，在使用纤维强化塑料平板的情况下，由于板的宽度大，因此在进行粘接时空隙混入粘接面，具有很难得到充分的粘接力的问题。为了避免产生空隙，虽然可以考虑在纤维强化塑料平板上开孔，但在这种情况下，切断了纤维强化塑料平板的强化纤维，不理想。
因此，如特开2004-197325号公报所述，发明的发明者们提出了以下的纤维强化片，即，将基体树脂渗透在强化纤维中，将多根硬化后的连续的纤维强化塑料线材向纵向帘子状地拉齐，之后利用固定用纤维材料相互固定线材。
这样的纤维强化片可以解决在张紧时纤维断裂的问题，并且，也可避免在施工时产生空隙，可得到与被加强面的充分的粘接力，尤其是可操作性极好地利用张紧粘接施工法进行混凝土结构物的加强等。
目前，用于上述纤维强化片的圆形的连续的纤维强化塑料线材，通常使用称为拉挤成型法(pultrusion)的拉拔成形法进行制造。
这种方法由于利用加热模具进行圆形线材的成形，因此，具有通过模具时产生阻力、不能提高成形速度的问题。并且还具有以下问题，即，由于模具大小的限制等，形成在模具上的孔数有限度，可一次制造的线材的数量最多是20至30根。
而且，为了防止基体树脂与模具的粘连而使用脱模剂，由于该脱模剂露在线材表面，因此在将该线材作为片状加强材料(纤维强化片)用于加强结构物的情况下，在与结构物粘接时，具有粘接剂与线材表面不能很好粘接的问题。因此，也具有以下问题，即，在使用纤维强化片的情况下，在线材硬化后，必须用砂纸等打毛表面。
由于上述问题，制造成本提高，并且打毛表面时损坏线材导致质量降低。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种圆形纤维强化塑料线材及其制造方法以及纤维强化片，其可取消对成形速度的限制和一次可制造数量的限制，并且不使用脱模剂，不进行成形后的打毛等操作，可大幅度消减制造成本并且大幅度提高产品质量。
本发明的其他目的是提供一种圆形纤维强化塑料线材及其制造方法以及纤维强化片，其即使不使用加热模具，也可以成形为圆形，并且，可一次制造许多根，在成本和质量两方面都比拉拔成形法的线材有利。
上述目的通过本发明的圆形纤维强化塑料线材及其制造方法以及纤维强化片来实现。概括地说，根据本发明的第一方式，提供一种连续的圆形纤维强化塑料线材的制造方法，其特征在于，其制造横截面形成为圆形的纤维强化塑料线材，具有以下工序，即，
(a)一面对强化纤维束加捻一面连续地供给的工序，所述强化纤维束包括在一个方向上排列的多根强化纤维，
(b)使基体树脂渗透到所述连续供给的强化纤维束中的工序，
(c)一面以规定的强度张紧所述渗透了树脂的强化纤维束一面加热，将强化纤维束的横截面形成为圆形、使树脂硬化的工序。
根据本发明的第二方式，提供一种圆形纤维强化塑料线材的制造方法，其特征在于，其制造横截面形成为圆形的纤维强化塑料线材，具有以下工序，即，
(a)连续输送强化纤维束的工序，所述强化纤维束包括在一个方向排列的多根强化纤维，
(b)使基体树脂渗透到所述连续供给的强化纤维束中的工序，
(c)对所述渗透了树脂的强化纤维束加捻的工序，
(d)一面以规定的强度张紧所述渗透了树脂且加捻后的强化纤维束一面加热，将强化纤维束的横截面形成为圆形，使树脂硬化的工序。
根据本发明的一个实施方式，所述纤维强化塑料线材的线径是直径为0.5mm～3.0mm。
根据本发明的另一个实施方式，所述强化纤维束的加捻次数为5次/m～40次/m。
根据本发明的另一个实施方式，所述渗透了树脂的强化纤维束以500g/根～3000g/根的强度张紧。
根据本发明的另一个实施方式，所述基体树脂相对于所述强化纤维的渗透量按体积比例为30％～60％。
根据本发明的另一个实施方式，所述强化纤维是玻璃纤维、碳纤维、芳香族聚酰胺纤维、PBO(聚对苯撑苯并双恶唑)纤维、聚酯纤维中的任何一种。
根据本发明的其他实施方式，所述基体树脂是环氧树脂、乙烯酯树脂、MMA树脂、不饱和聚酯树脂或酚醛树脂中的任何一种。
根据本发明的第三方式，提供一种圆形纤维强化塑料线材，是一种纤维强化塑料线材，包括在一个方向排列的多根强化纤维，树脂渗透在实施捻线加工后的强化纤维束中，其横截面形成圆形，
其特征在于，所述纤维强化塑料线材是通过上述的结构的制造方法制造的纤维强化塑料线材。
根据本发明的第四方式，提供一种纤维强化片，作为片状加强材料，基体树脂渗透在强化纤维中，将多根硬化后的连续的纤维强化塑料线材向长度方向呈帘子状地拉齐，利用固定用纤维材料相互固定线材，该纤维强化片用于与结构物粘接、进行加强，
其特征在于，所述纤维强化塑料线材是通过上述结构的制造方法制造的纤维强化塑料线材。根据一个实施方式，所述各纤维强化塑料线材相互只离开0.1～1.0mm。并且，根据其他实施方式，所述固定用纤维材料是由玻璃纤维或有机纤维形成的线形状。
根据本发明，对强化纤维加捻，控制基体树脂的树脂渗透量，在加热硬化树脂渗透强化纤维时，通过对强化纤维施加张力，即使不使用模具也可制造圆形的线材。
并且，根据本发明，由于不使用模具，所以可一次制造30根以上的线材，且无需向基体树脂加入脱模剂，因此，无需进行线材表面的打毛作业，可大幅度地削减成本、改善质量。
附图说明
图1是用于说明本发明的纤维强化塑料线材的制造方法的一个实施例的制造装置的概略构成图。
图2是用于说明本发明的纤维强化塑料线材的制造方法的一个实施例的制造装置的概略构成图。
图3用于说明本发明的纤维强化塑料线材的制造方法的一个实施例，是说明制造装置中的放线绕线管的动作的概略构成图。
图4是构成本发明的纤维强化片的纤维强化塑料线材的剖视图。
图5是本发明的纤维强化片的一个实施例的立体图。
图6是用于说明现有的拉挤成型法的线材制造装置的概略构成图。
图7是用于说明本发明的纤维强化塑料线材的制造方法的其他实施例的制造装置的概略构成图。
图8用于说明本发明的纤维强化塑料线材的制造方法的其他实施例，是说明制造装置中的卷取绕线管的动作的概略构成图。
具体实施方式
以下，根据附图就本发明的纤维强化塑料线材的制造方法、利用该制造方法制造的纤维强化塑料线材以及使用该线材制造的纤维强化片进行具体说明。
第一实施例
图1至图3表示用于制造本发明的纤维强化塑料线材的制造装置100(100A、100B)的一个实施例。并且，图4表示根据本发明制造的纤维强化塑料线材的剖面结构，图5表示使用该纤维强化塑料线材的帘子状纤维强化片的一个实施例。
在本实施例中，制造装置100(100A、100B)由纤维输送、树脂渗透、卷取区段100A(图1)，和纤维张紧、加热硬化区段100B(图2)构成。
图1表示制造装置100的纤维输送、树脂渗透、卷取区段100A，由多根强化纤维f形成的强化纤维股线(强化纤维束)f1在图中从左侧向右侧移动，在此期间进行捻线加工和树脂渗透。
图2表示制造装置100的纤维张紧、加热硬化区段100B，经过了捻线加工和树脂渗透工序的强化纤维f2在图中从左侧向右侧移动，在规定的张紧下进行树脂的硬化。
进一步进行说明，在图1所示的纤维输送、树脂渗透、卷绕区段100A中，准备了多个(在本实施例中是两个)供给纤维用的放线绕线管(筒状的缠线部件)11(11a、11b)，聚束了规定根数的未渗透树脂的强化纤维f的强化纤维股线(强化纤维束)f1卷绕在各绕线管11上。
向设置了树脂渗透槽17的树脂渗透工序连续输送卷绕在各绕线管11上的强化纤维束f1。同时，对强化纤维束f1进行加捻(供给强化纤维束、加捻加工工序)。
即，向树脂渗透工序输送的强化纤维束f1在树脂渗透槽17中进行树脂渗透，经过树脂渗透的强化纤维束f2一面加捻一面卷绕在卷取用绕线管22(22a、22b)上(树脂渗透、捻线加工工序)。
在图2所示的纤维张紧、加热硬化区段100B中，从绕线管22将渗透了树脂且加捻后的强化纤维束f2放线，并导入加热硬化炉27进行加热硬化。经过加热硬化的强化纤维束、即强化纤维塑料线材2卷绕在卷取用绕线管30(30a、30b)上。此时，在向树脂渗透强化纤维束f2施加规定的张紧力的状态下进行加热硬化(强化纤维束的张紧、加热硬化工序)。
以下，进一步详细说明上述各工序。
(强化纤维束的供给、捻线加工工序)
参照图3可更好地理解，在本实施例中，两个绕线管11(11a、11b)安装在设置于放线装置51上的旋转轴12(12a、12b)上，而且，该旋转轴12可自由旋转地安装在放线装置的旋转主轴13(13a、13b)上。
各绕线管11(11a、11b)通过驱动电机M和齿轮传动机构G围绕着各绕线管11(11a、11b)的旋转轴12(12a、12b)旋转，将卷绕在绕线管11(11a、11b)上的强化纤维束f1放线。同时，各绕线管11(11a、11b)如上所述地一面分别围绕着旋转轴12(12a、12b)旋转，一面与旋转轴12(12a、12b)一起围绕旋转主轴13(13a、13b)旋转。
即，绕线管11围绕旋转轴12旋转，同时也围绕旋转主轴13旋转，放出强化纤维束f1。
从绕线管11放出的强化纤维束f1被形成在引导件14上的导孔15(15a、15b)引导，通过入口导辊16导入树脂渗透槽17内。
通过上述构成，供给向强化纤维束f1加捻后的材料，向设置了树脂渗透槽17的渗透工序供给强化纤维束f1。
通过调节绕线管11围绕旋转主轴13的转速和强化纤维束f1的放线速度，可控制每米的加捻次数。
具体如后所述，根据本实施例，纤维强化塑料线材的线径优选直径为0.5mm～3.0mm。因此，向渗透工序供给的强化纤维束f1，例如在使用碳纤维作为强化纤维的情况下，使用碳纤维股线(碳纤维束)f1，该碳纤维股线f1聚束了3000～48000根线径为6～10μm的碳纤维(单纤维)f。
并且，强化纤维束f1的加捻次数优选为5次/m～40次/m。具体如后所述。
(树脂渗透工序)
基体树脂R收容在树脂渗透槽17内，如上所述，引导强化纤维束f1的入口导辊16设置在渗透槽17的入口部。并且，渗透辊18设置在渗透槽17内，出口导辊对19(19a、19b)设置在渗透槽17的出口部。
在将树脂渗透在强化纤维束f1的工序中，入口导辊16的作用是将多根纤维f在渗透前聚齐，所述多根纤维f构成向渗透槽17供给的强化纤维束f1。
渗透辊18的作用是使强化纤维束f1强制性地浸渍在树脂R中，在至少将大于等于下半部分的部分浸渍在积存于渗透槽17中的树脂R中的状态下使用。
出口导辊对19(19a、19b)的作用是捋渗透了树脂的强化纤维束f2，以此控制树脂的附着量。
即，通过控制上下辊19a、19b的推压力来控制渗透在强化纤维束f2中的树脂量。
在本实施例中，基体树脂相对于强化纤维f的渗透量按体积比例优选为30％～60％。具体如后所述。
渗透了树脂的强化纤维束f2被形成在引导件20上的导孔21(21a、21b)引导，通过卷绕装置52上的卷取绕线管22(22a、22b)进行卷取。
驱动各卷取绕线管22分别围绕旋转轴23(23a、23b)旋转。
将卷绕着渗透了树脂的强化纤维束f2的绕线管拆下，向图2所示的纤维加捻、加热硬化区段100B中的加热、硬化工序供给。
(张紧、加热、硬化工序)
参照图2，在纤维加捻、加热硬化区段100B中，利用上述卷绕装置52卷绕了渗透树脂强化纤维束f2的绕线管22(22a、22b)设置在放线装置53的旋转轴24(24a、24b)上。即，卷取绕线管22在张紧、加热、硬化工序中发挥放线绕线管的作用。
卷绕在放线绕线管22上的、渗透了树脂的经过捻线加工的未硬化强化树脂f2，通过使绕线管22围绕着旋转轴24(24a、24b)旋转而进行放线。强化纤维束f2通过引导件25被导入加热硬化炉27，卷绕在卷绕装置54的卷取绕线管30(30a、30b)上。
进一步进行说明，对该放线装置53赋予电磁制动等的功能，可向从绕线管22放出的未硬化树脂渗透强化纤维束f2施加适当的张紧力。
即，通过上述构成，通过在加热硬化炉27中的树脂硬化工序中，向加捻后且渗透未硬化树脂的强化纤维束f2施加适当的张紧力，可将强化纤维束f2的横截面形状形成为圆形剖面、即圆形。
另外，在本申请书、权利要求的范围中，“圆形”的意思也包括剖面的纵向、横向的直径比在1.0～1.5的范围内的“大致圆形”。
而且，通过向强化纤维束施加适当的张力，可尽量相同地张紧形成束的强化纤维f，使硬化后得到的纤维强化塑料线材2的强度等质量稳定。
这样，根据本实施例形成以下构成，即，一面对放线绕线管22进行电磁制动，一面对未硬化强化纤维束f2进行放线，在与卷取绕线管30之间一面施加适当的张紧力一面通过加热硬化炉27使树脂硬化。
在本实施例中，作为张紧力，优选向经过树脂渗透的强化纤维束f2赋予500g/根～3000g/根的强度。具体如后所述。
从放线绕线管22放出、经过捻线加工且未硬化的树脂渗透强化纤维f2，被形成在引导件25上的导孔26(26a、26b)引导，向加热硬化炉27连续供给。
驱动各放线绕线管22分别围绕旋转轴24(24a、24b)旋转。
加热硬化炉27除了入口和出口以外基本上是封闭结构，内部具有加热器功能或热风循环功能等，可加热树脂渗透强化纤维f2。
树脂渗透强化纤维f2在此通过适当的温度和一定的时间使树脂硬化。根据渗透的树脂种类决定加热硬化炉27中的温度和时间。
因此，可通过增加该硬化炉27的长度，提高纤维强化塑料线材的制造速度，与后述的使用模具的方式相比，可实现高生产效率。
并且，在后述的模具方式中，只能在上下两个分割面形成使树脂渗透强化纤维f2通过的孔型。因此，模具的宽度决定了一次可制造的根数，是效率低的制造方法。
另一方面，在本实施方式中，可使用硬化炉的全部内截面积设置、穿过树脂渗透强化纤维f2，与模具方式相比，在有限的容积内一次可制造的根数多很多，是效率非常高的制造方法。
并且，为了用模具方式形成圆形线材，需要在模具上形成圆形的孔槽，在此对树脂进行加热硬化，但在本实施例的方式中，可通过向经过树脂渗透的强化纤维f2施加适当的张紧力来实现，所述经过树脂渗透的强化纤维f2进行了一定程度以上的加捻。因此，是不需要模具、生产效率高、可实现以下所述的质量改善的方式。
其次，在产品质量方面，本实施例的方法与后述的模具方式不同、不使用脱模剂，因此完成的纤维强化塑料线材与粘接剂的粘接力强，不需要纤维强化塑料线材表面的打毛等处理，也没有产生损伤的危险，在产品质量方面、成本方面都很理想。
通过加热硬化炉27进行了树脂硬化的纤维强化塑料线材2，被形成在引导件28上的导孔29(29a、29b)引导，通过卷绕装置54的卷取绕线管30(30a、30b)进行卷绕。
通过卷取绕线管30卷绕的、经过了树脂硬化的强化纤维束，即，纤维强化塑料线材2由于在该阶段成为硬的线材，因此不能卷绕在直径小的绕线管上，所以要将直径大的卷线筒安装在卷绕轴、即旋转轴31(31a、31b)上进行卷绕。
在本实施例中，将纤维强化塑料线材2的线径设定成直径为0.5mm～3.0mm。
对于经过这样制造的纤维强化塑料线材2，从旋转轴31上卸下卷线筒30，输送到下一道工序的帘子状纤维强化片制造工序。帘子状纤维强化片制造方法如后所述。
(与拉挤成型法的比较)
就作为一般的纤维强化塑料线材的制造方法的拉挤成型法进行说明，明确与本实施例制造法的不同点。
参照图6、就现有的根据拉挤成型法的纤维强化塑料线材的制造方法进行说明。图6表示如下的工序，即，强化纤维f从左侧向右侧移动，在此期间进行树脂渗透、圆形成形、一次加热硬化、二次加热硬化、卷绕。以下进行具体说明。
另外，与前面说明的本实施例的制造装置100相同的构成部件使用相同的参照符号，并省略具体说明。
根据图6所示的实施拉挤成型法的制造装置200，卷绕在放线绕线管11(11a、11b)上的未渗透树脂的由多条强化纤维f构成的强化纤维束f1，通过使旋转轴12(12a、12b)旋转而被放线，向树脂渗透工序输送。根据拉挤成型法，没有作为本发明的特征的对强化纤维束f1加捻的工序。
即，从绕线管11放出的强化纤维束f1被引导件14的导孔15(15a、15b)引导，向作为下一道工序的树脂渗透工序输送。
向树脂渗透工序输送的强化纤维束f1，被入口导辊16向渗透辊18引导，渗透树脂。入口导辊16的作用是在将由多根强化纤维f构成的强化纤维束f1进行树脂渗透之前，使构成强化纤维束f1的多根纤维聚齐。
渗透辊18的作用是将强化纤维束f1强制性地浸渍在树脂R中，在至少将大于等于下半部分的部分浸渍在积存于渗透槽17中的树脂R中的状态下进行使用。
设置在树脂渗透槽17的出口部的出口导辊19，具有在将树脂渗透强化纤维束f2输送到作为下一道工序的一次加热硬化工序之前将其聚齐的作用。
而本发明的上述实施例的出口辊对19(19a、19b)具有控制树脂量的作用，与本发明的出口辊对19(19a、19b)在功能上有很大的不同。
渗透了树脂的强化纤维束f2被输送到加热模具27A，之后被输送到加热硬化炉27B。
即，加热模具27A具有利用模具进行圆形的成形和树脂的一次硬化的作用。在模具27A中，具有规定直径的圆形的槽27Aa、27Ab形成在强化纤维束f2的移动方向上，在渗透了树脂的强化纤维束f2通过该圆槽27Aa、27Ab时，通过安装在模具内部的热线进行加热，进行树脂的一次硬化，得到半硬化的圆形的纤维强化塑料线材2a、2b。
由于通过在模具27A的入口挤掉多余的树脂来控制纤维强化塑料线材内的树脂含有量，因此具有只要不改变进入模具的孔槽27Aa、27Ab中的强化纤维束f2的量，就不能改变树脂含有量的缺点。
并且，由于渗透了树脂的强化纤维束f2在模具27A内移动，因此绝对不允许在树脂和模具之间附着。因此，为了不在与模具之间附着，树脂中含有大量的脱模剂。
该脱模剂在将所制造的线材2作为帘子状纤维强化片实际使用时，妨碍与树脂等的粘接。因此，作为对策，用砂纸等对线材的表面进行打毛。一旦进行该打毛，则等于使线材2的表面具有瑕疵，导致强度等的物性降低。
并且，由于制造速度也受到该模具27A的限制，在该模具27A内必须确保圆形，因此，在大于等于一定程度的速度(根据使用的树脂而不同，环氧树脂为0.8m/分)下不能成形。在上述本发明的实施例中说明的制造方法中也没有该限制。
二次加热炉27B是进行二次加热硬化的工序。在此补充由模具27A进行半硬化的圆形纤维强化塑料线材2a的一次硬化的不足量，因此，在此渗透树脂完全硬化。
通过二次加热炉27B进行了完全硬化的线材2穿过引导件20的导孔21(21a、21b)，向卷绕装置的绕线管30(30a、30b)输送，卷绕在绕线管30上。
本实施例的制造方法与现有的拉挤成型法的很大不同在于放线、树脂渗透、加热硬化、卷绕工序是否是连续的。即，在现有的拉挤成型法中是连续的，而在上述本实施例的制造方法中是不连续的。
但是，在上述本实施例的制造方法中，如果在树脂渗透和加热硬化的工序之间也安装张力控制器等，在加热硬化期间可进行张力控制，则可形成连续化。因此，不能说上述实施例的制造方法在连续化方面差。
(纤维强化塑料线材)
以下利用图4就利用本制造方法制造的纤维强化塑料线材2进行说明。
图4表示利用本实施例的制造方法制造的纤维强化塑料线材2的剖面。纤维强化塑料线材2的横截面形状为圆形状、即圆形，基体树脂R渗透到多根强化纤维f中。
对用本实施例的制造方法制造的纤维强化塑料线材2在每米5次至40次的范围内进行加捻。如果低于5次/m，则在进行树脂硬化时，即使施加张力也很难确保稳定的圆形状(圆形)，如果加捻超过40次/m，则破坏了强化纤维f的直线性，纤维强化塑料线材2的强度等物性明显降低，所以超过40次/m不理想。加捻在10次/m至20次/m的范围最合适。
并且，构成该纤维强化塑料线材2的强化纤维f和基体树脂R的比例，按基体树脂的体积比例可使用30％至60％的范围。如果不到30％，则树脂不够，制造后的纤维强化塑料线材2的强度等物性降低。而如果超过60％则过剩，在进行树脂硬化时发生树脂滴流、很难确保圆形。基体树脂的体积比例在40％至50％的范围最合适。
而且，在使基体树脂硬化时施加的张(张紧)力最好是500g/根至3000g/根。如果不到500g/根，则很难确保圆形，如果超过3000g/根，则在制造期间将发生强化纤维f断裂的问题，不能进行稳定的制造。张力最好是在1000g/根至2000g/根的范围。
对于利用本实施例的制造方法制造的纤维强化塑料线材2的线径(d)，直径最好为0.5mm至3.0mm。如果线径不到0.5mm，则制造时将频繁发生强化纤维f的断裂。而如果大于3.0mm，则在卷绕树脂渗透强化纤维f2时，将发生纤维f的塌腰，硬化后的纤维强化塑料线材2的强度等物性明显下降。纤维强化塑料线材2的线径(d)最好在0.8mm至1.5mm的范围。
另一方面，在本实施例的制造方法中，虽然可使用玻璃纤维、碳纤维、芳香族聚酰胺纤维、PBO纤维、聚酯纤维，但其中碳纤维最适合使用。对于需要电绝缘的需求、存在与金属的电腐蚀的需求等特殊用途，使用其它纤维。
并且，在本实施例的制造方法中，虽然可使用环氧树脂、乙烯酯树脂、MMA树脂、不饱和聚酯树脂或酚醛树脂，但最适合使用环氧树脂。对于高温下使用的需求、要求特殊的耐腐蚀性的需求等特殊用途，使用其它树脂。
(实验例)
以下，就本实施例的纤维强化塑料线材2的制造方法，更具体地说明实验例。
第一实验例
在本实验例中，使用图1至图3的装置，以下述的方式制造作为基本产品的纤维强化塑料线材2。
063强化纤维f使用平均直径为7μm、聚束根数为15000根的PAN类碳纤维股线(碳纤维束f1)(三菱丽阳株式会社生产的“TR50”(商品名称))，基体树脂R使用120℃硬化的环氧树脂(三井化学株式会社生产的“エポミツクR140P”(产品名称))。
在本实验例中，加捻次数为10次/m，制造树脂渗透量按树脂体积比例为55％、树脂未硬化的树脂渗透股线(碳纤维束f2)。
然后，向树脂渗透股线f2施加2000g/根的张力，在硬化炉27的硬化温度为120℃、硬化时间为30分钟的条件下制造。
这样得到的纤维强化塑料线材2具有直径(d)为1.0mm的圆形剖面。
作为比较材料，制造加捻次数为3次/m、5次/m、40次/m、45次/m的线材，其它制造条件与上述基本产品相同。
分别比较这些纤维强化塑料线材的剖面形状，并且，进行产品的拉伸实验进行比较。结果如表1所示。
表1
  实验材料   剖面形状  断裂负荷(N)
  加捻次数10次/m(基本产品)   直径1.1mm、圆形  2490
  加捻次数3次/m   椭圆形  2498
  加捻次数5次/m   直径1.1mm、大致圆形  2493
  加捻次数40次/m   直径1.1mm、圆形  2312
  加捻次数45次/m   直径1.1mm、圆形  2253
从上述表中可以看出，如果加捻次数不到5次/m，则很难确保圆形，如果加捻次数超过40次/m，则具有产品强度急剧下降的问题。
然后，将加捻次数固定为10次/m，按树脂体积比例45％、30％、25％、60％、65％分别改变树脂渗透量，其它制造条件与本实验例的上述基本产品相同，以此制造线材。
分别比较这些纤维强化塑料线材的剖面形状，并且进行产品的拉伸实验而进行比较。结果如表2所示。
表2
  实验材料   剖面形状  断裂负荷(N)
  树脂渗透量45％   直径1.1mm、圆形  2490
  树脂渗透量30％   直径1.0mm、圆形  2482
  树脂渗透量25％   直径0.98mm、圆形、表面隐形开裂  2232
  树脂渗透量60％   直径1.3mm、大致圆形  2385
  树脂渗透量65％   树脂滴流多，不形成圆形
从上述表中可以看出，如果树脂渗透量不到30％，则由于树脂不够，所以表面隐形开裂(カサツキ)，引起强度下降，如果树脂渗透量超过60％，则树脂量增加，线径的直径增大，也发生树脂的滴流，很难确保形状。
然后，将加捻次数固定为10次/m，树脂渗透量为55％，将树脂硬化时的张力变更为2000g/根、400g/根、500g/根、3000g/根、3500g/根，其它制造条件与本实验例的上述基本产品相同，以此制造线材。
分别比较这些纤维强化塑料线材的剖面形状，并且进行产品的拉伸实验进行比较。结果如表3所示。
表3
  实验材料   剖面形状  断裂负荷(N)
  张力2000g/根   直径1.1mm、圆形  2490
  张力400g/根   扁平形状  2193
  张力500g/根   直径1.1mm、大致圆形  2315
  张力3000g/根   直径1.1mm、圆形  2286
  张力3500g/根   制造时发生断裂  2032
从上述表中可以看出，如果张力不到500g/根，则很难确保圆形，同时产品强度也降低，如果张力大于3000g/根，则在制造时碳纤维将发生断裂，制造困难，同时产品强度明显降低。
另一方面，作为比较例，强化纤维与上述实验例相同，使用平均直径为7μm、聚束根数为15000根的PAN类碳纤维股线，基体树脂使用120℃硬化的环氧树脂，利用图6所示的拉挤成型法制造纤维强化塑料线材。
此时的树脂渗透量按树脂体积比例为55％，得到的线材的直径为1.0mm。
实施该比较例的线材的拉伸实验的结果是，断裂负荷为2458N，与作为本实验例的上述基本产品的纤维强化塑料线材大致相同。
由此可以证明通过本实施例的制造方法制造的产品的强度不逊色于通过现有的制造方法制造的产品的强度。
第二实施例
以下参照图7和图8、就本发明的纤维强化塑料线材的其它制造方法以及制造装置进行说明。
本实施例的制造装置与第一实施例的制造装置的构成相同，具有纤维输送、树脂渗透、卷绕区段100A和纤维张紧、加热硬化区段100B。
但在本实施例中，如图7和图8所示，纤维输送、树脂渗透、卷绕区段100A只在渗透树脂后对纤维进行捻线加工方面与第一实施例的制造装置100不同。因此，与第一实施例相同的构成以及具有相同功能的部件使用相同的参照符号，并省略具体说明。
并且，由于本实施例的制造装置100的纤维张紧、加热硬化区段100B与第一实施例的制造装置100相同，因此援用第一实施方式的说明，省略在本实施例中的说明。
图7表示本实施例的制造装置100的纤维输送、树脂渗透、卷绕区段100A，在图中，由多根强化纤维f形成的强化纤维股线(强化纤维束)f1从左侧向右侧移动，在此期间进行树脂渗透和捻线加工。
即，参照图7，在本实施例的纤维输送、树脂渗透、卷绕区段100A中，在放线装置51上准备多个(本实施例中为两个)供给强化纤维用的放线绕线管(筒状的缠线部件)11(11a、11b)，聚束了规定根数的未渗透树脂的强化纤维f的强化纤维股线(强化纤维束)f1卷绕在各绕线管11上。
卷绕在各绕线管11上的强化纤维束f1被引导件14的导孔15a、15b引导，向树脂渗透工序连续供给。
(强化纤维束供给工序)
输送到树脂渗透工序的强化纤维束f1在树脂渗透槽17中进行树脂渗透。树脂渗透工序的构成及其操作内容与第一实施例相同。
经过树脂渗透的强化纤维束f2卷绕在卷绕装置52中的卷取用绕线管22(22a、22b)上。
参照图8可进一步理解，此时，卷取绕线管22(22a、22b)安装在设置于卷绕装置52上的旋转轴23(23a、23b)上，而且，该旋转轴23可自由旋转地安装在卷绕装置的旋转主轴32(32a、32b)上。
各绕线管22通过驱动电机M和齿轮传动机构G围绕着各绕线管22的旋转轴23旋转，卷绕经过了树脂渗透的强化纤维束f2。同时，各绕线管22(22a、22b)如上所述地一面分别围绕着旋转轴23(23a、23b)旋转一面与旋转轴23(23a、23b)一起围绕旋转主轴32(32a、32b)旋转。
即，绕线管22围绕旋转轴23旋转，同时也围绕旋转主轴32旋转，卷绕强化纤维束f2。
因此，强化纤维束f2从树脂渗透槽17起被出口导辊对19(19a、19b)以及形成在引导件20上的导孔21(21a、21b)引导，通过绕线管22而被卷绕，对该强化纤维束f2进行加捻加工。
通过调节绕线管22围绕旋转主轴32的转速和强化纤维束f2的卷绕速度，可控制每米的加捻次数。
根据本实施例，与第一实施例相同，对于纤维强化塑料线材的线径，优选直径为0.5mm～3.0mm。因此，向渗透工序供给的强化纤维束f1，例如在使用碳纤维作为强化纤维的情况下，使用聚束了3000～48000根线径为6～10μm的碳纤维(单纤维)f的碳纤维股线(碳纤维束)f1。
并且，强化纤维束f1的加捻次数优选为5次/m～40次/m。
拆下卷绕了经过树脂渗透的强化纤维束f2的绕线管22，向下一道工序的加热、硬化工序供给。
在本实施例中使用与第一实施例的构成相同的纤维加捻、加热硬化区段100B。
即，参照图2，将在上述树脂渗透工序中卷绕了树脂渗透强化纤维束f2的绕线管22(22a、22b)，设置在放线装置53的旋转轴24(24a、24b)上。即，卷取绕线管22发挥在张紧、加热、硬化工序中的放线绕线管的作用。
卷绕在放线绕线管22上的、渗透了树脂的未硬化强化纤维束f2，通过使绕线管22围绕着旋转轴24(24a、24b)旋转而进行放线。强化纤维束f2穿过加热硬化炉27，卷绕在卷取绕线管30(30a、30b)上。
在本实施例中，也与第一实施例相同，从绕线管22放出经过了树脂渗透、捻线加工的强化纤维束f2，导入加热硬化炉27，进行加热硬化。加热硬化后的强化纤维束，即强化纤维塑料线材2卷绕在卷取用绕线管30上。此时，在规定的张紧力施加在树脂渗透强化纤维束f2上的状态下进行加热硬化(强化纤维束张紧、加热硬化工序)。
比较第一实施例的制造方法和本实施例的制造方法，两个实施例的制造方法的不同点在于，根据第一实施例的制造方法，可连接纤维输送、树脂渗透、卷绕区段100A和纤维张紧、加热硬化区段100B而使制造工序连续化。
与此相对，根据本实施例的制造方法，很难使制造工序连续化。
另一方面，第一实施例的制造方法具有以下问题，即，在制造直径超过2.0mm的粗纤维强化塑料线材时，如果在加捻后进行树脂渗透，则树脂很难充分渗透到强化纤维束f1的内部。
因此，最好根据所制造的品种区分使用第一、第二实施例的制造方法。
(实验例)
以下就本实施例的纤维强化塑料线材2的制造方法，更具体地说明实验例。
第二实验例
在本实验例中，利用图7、图8以及图2的装置制造纤维强化塑料线材2。
与在第一实施例中说明的第一实验例相同，强化纤维f使用平均直径为7μm、聚束15000根的PAN类碳纤维股线(碳纤维束f1)(三菱丽阳株式会社生产的“TR50”(商品名称))，基体树脂R使用120℃硬化的环氧树脂(三井化学株式会社生产的“エポミツクR140P”(产品名称))。
并且，在加捻次数为10次/m、树脂渗透量按树脂体积比例为45％、树脂硬化时的张力为2000g/根、硬化炉的树脂硬化温度为120℃、硬化时间为30分钟的条件下制造纤维强化塑料线材2。
其结果，产品的剖面形状与通过以第一实施例的第一实验例为基础的制造方法制造的纤维强化塑料线材大致相同，产品的断裂负荷也如图4所示，与第一实验例几乎一样。
因此可以看出，作为制造纤维强化塑料线材2的方法，在第一、第二实验例中制造的产品没有差别。
表4
  实验材料   剖面形状   断裂负荷(N)
  第一实验例   直径1.0mm圆形   2490
  第二实验例   直径1.1mm圆形   2490
第三实施例
以下，参照图5就使用在上述第一、第二实施例中制造的纤维强化塑料线材2的纤维强化片的一个实施例进行说明。
图5表示本发明的纤维强化片1的一个实施例。对于纤维强化片1，将多根在上述第一、第二实施例中制造的、连续的纤维强化塑料线材2在纵向拉齐成帘子状，利用固定用纤维材料3将各线材2相互固定。
纤维强化塑料线材2，是基体树脂R渗透到单向定向的多根连续的强化纤维f中硬化后的细长形状(细径)的材料，具有弹性。因此，将该弹性的纤维强化塑料线材2形成为帘子状，即，线材2被相互接近分离地拉齐的片形状的纤维强化片1在其纵向具有弹性。因此，纤维强化片1例如在搬运时可在以规定的半径卷绕的状态下搬运，具有非常好的搬运性。并且，由于纤维强化片1由纤维强化塑料线材2构成，因此，完全不用担心像现有的未渗透强化纤维片那样，在搬运时打乱强化纤维的定向，并且在导入张紧力时发生因强化纤维定向紊乱而引起的线材断裂。
如上所述，本实施例中使用的细径的纤维强化塑料线材2形成直径(d)为0.5～3.0mm的圆形剖面形状(图4)。
如上所述，在向单向拉齐而形成为帘子状的纤维强化片1中，各线材2以相互的空隙(g)＝0.1～1.0mm的量接近分离，利用固定用纤维材料3进行固定。并且，虽然根据所加强的结构物的尺寸、形状适当决定这样形成的纤维强化片1的长度(L)以及宽度(W)，但由于操作上的问题，一般使整个宽度(W)为100～500mm。并且，可制造100米以上长度(L)的线材，在使用时可适当地剪断使用。
并且，如图5所示，作为利用固定用纤维材料3固定各线材2的方法例如可采用以下方法，即，将固定用纤维材料3作为横线使用，将由向一个方向排列成帘子状的多根线材2形成的片形式的线材、即连续的线材片，与线材直交地、以一定的间隔(P)打入、编织。对横线3的打入间隔(P)没有限制，但考虑到所制造的纤维强化片1的使用性，通常选择1～15mm的间隔范围。
此时，横线3是例如直径为2～50μm的玻璃纤维，或者将多根有机纤维扎成的线条。并且，有机纤维最好使用尼龙、维尼纶等。
以下就本发明的纤维强化片的实验例进行说明。
第三实验例
使用本发明的纤维强化片1、按照张紧粘接施工法加强混凝土梁。
在本实验例中使用参照图5说明的结构的纤维强化片1。
纤维强化片1中的纤维强化塑料线材2，使用在第一、第二实验例中制造的纤维强化塑料线材2。线材2具有直径为1.4mm的圆形剖面。
将这样得到的纤维强化塑料线材2向一个方向拉齐设置成帘子状，使各线材2以相互的间隙(g)＝0.1～1.0mm的量接近分离，利用固定用纤维3进行固定。
这样制造的纤维强化片1的宽度(W)为200mm、长度(L)为100m。各线材2之间的间隙(g)为0.3～0.4mm。
然后，使用上述纤维强化片1、通过张紧粘接施工法对混凝土梁进行如下的加强。
首先，在本实验例中，在将纤维强化片1与混凝土梁粘接之前向纤维强化片1导入10000kg/mm2的张紧力。在导入张紧力时，可不发生任何断线地导入充分的张紧力直至接近碳纤维的断裂强度。
在保持纤维强化片1张紧的状态下，从与混凝土梁的粘贴片的面相对的一侧向纤维强化片1上涂敷基体树脂，然后，将纤维强化片1与混凝土梁粘贴面粘接。此时，为了提高粘接力，用薄膜袋包住整个纤维强化片周围，用真空泵抽掉薄膜袋内的空气，一面利用真空压按压在梁上一面粘接。在纤维强化片1的粘贴面上不会产生任何空隙，可非常良好地与混凝土梁粘接。
在上述第三实验例中，就混凝土结构物的加强进行了说明，但本发明的纤维强化片1也同样可适用于钢结构物的加强，也可得到相同的作用效果。
并且，本发明的纤维强化片1也可适当地用于在上述实验例中说明的张紧粘接施工法以外的、仅通过与结构物粘接而进行加强的加强施工法。

Claims (12)

1.一种圆形纤维强化塑料线材的制造方法，其特征在于，制造横截面形成为圆形的纤维强化塑料线材，具有以下工序，即，
(a)一面对强化纤维束加捻一面连续地供给的工序，所述强化纤维束包括在一个方向上排列的多根强化纤维，
(b)使基体树脂渗透到所述连续供给的强化纤维束中的工序，
(c)一面以规定的强度张紧所述渗透了树脂的强化纤维束一面加热，将强化纤维束的横截面形成为圆形、使树脂硬化的工序。
2.一种圆形纤维强化塑料线材的制造方法，其特征在于，制造横截面形成为圆形的纤维强化塑料线材，具有以下工序，即，
(a)连续输送强化纤维束的工序，所述强化纤维束包括在一个方向排列的多根强化纤维，
(b)使基体树脂渗透到所述连续供给的强化纤维束中的工序，
(c)对所述渗透了树脂的强化纤维束加捻的工序，
(d)一面以规定的强度张紧所述渗透了树脂且加捻后的强化纤维束一面加热，将强化纤维束的横截面形成为圆形，使树脂硬化的工序。
3.如权利要求1或2所述的圆形纤维强化塑料线材的制造方法，其特征在于，所述纤维强化塑料线材的线径是直径为0.5mm～3.0mm。
4.如权利要求1至3中任一项所述的圆形纤维强化塑料线材的制造方法，其特征在于，所述强化纤维束的加捻次数为5次/m～40次/m。
5.如权利要求1至4中任一项所述的圆形纤维强化塑料线材的制造方法，其特征在于，所述渗透了树脂的强化纤维束以500g/根～3000g/根的强度张紧。
6.如权利要求1至5中任一项所述的圆形纤维强化塑料线材的制造方法，其特征在于，所述基体树脂相对于所述强化纤维的渗透量按体积比例为30％～60％。
7.如权利要求1至6中任一项所述的圆形纤维强化塑料线材的制造方法，其特征在于，所述强化纤维是玻璃纤维、碳纤维、芳香族聚酰胺纤维、PBO(聚对苯撑苯并双恶唑)纤维、聚酯纤维中的任何一种。
8.如权利要求1至7中任一项所述的圆形纤维强化塑料线材的制造方法，其特征在于，所述基体树脂是环氧树脂、乙烯酯树脂、MMA树脂、不饱和聚酯树脂或酚醛树脂中的任何一种。
9.一种圆形纤维强化塑料线材，是一种纤维强化塑料线材，包括在一个方向排列的多根强化纤维，树脂渗透在实施捻线加工后的强化纤维束中，其横截面形成圆形，
其特征在于，所述纤维强化塑料线材是通过权利要求1至8中任一项所述的制造方法制造的纤维强化塑料线材。
10.一种纤维强化片，作为片状加强材料，基体树脂渗透在强化纤维中，将多根硬化后的连续的纤维强化塑料线材向长度方向呈帘子状地拉齐，利用固定用纤维材料相互固定线材，该纤维强化片用于与结构物粘接、进行加强，
其特征在于，所述纤维强化塑料线材是通过权利要求1至8中任一项所述的制造方法制造的纤维强化塑料线材。
11.如权利要求10所述的纤维强化片，其特征在于，所述各纤维强化塑料线材相互只离开0.1～1.0mm。
12.如权利要求10或11所述的纤维强化片，其特征在于，所述固定用纤维材料是由玻璃纤维或有机纤维形成的线形状。
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