JP2003336158A - 溶着補強用繊維シート - Google Patents
溶着補強用繊維シートInfo
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- JP2003336158A JP2003336158A JP2003065788A JP2003065788A JP2003336158A JP 2003336158 A JP2003336158 A JP 2003336158A JP 2003065788 A JP2003065788 A JP 2003065788A JP 2003065788 A JP2003065788 A JP 2003065788A JP 2003336158 A JP2003336158 A JP 2003336158A
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Abstract
かも施工性にも優れた補強用繊維シート及びその製造方
法を提供すること。 【解決手段】 強化繊維糸1Aを一方向に多数配列して
なる束シート1に対して、該束シート1の表裏両側面に
束シート1の方向とは異なる方向に熱溶着性を有する緯
糸2.(3)を溶着し、束シート1を一体に保持した補
強用繊維シート。 【効果】 補強用繊維シートとして柔軟性に優れたも
のとなる。また表裏がないために施工上、作業が効率良
く行える。しかも施工時に固めるために使用する樹脂剤
を束シートに対する浸透製性に優れているために、施工
上の高品質が保証される。
Description
めの補強用繊維シートに関し、更に詳しくは、一般的な
建築構造物、例えば、建築物の柱、梁、スラブ、壁、橋
脚、橋桁、床版、トンネル覆工等に対して補強用として
使用される補強用繊維シートに関するものである。
撃、振動等を受ける状態にあることから、建築基準等に
合わせた厳密な構造設計(耐震設計、強度設計等)がな
されている。しかし、阪神大地震等による地震の倒壊状
態から建築構造物(例えば高速道路等の橋脚)は、意外
なほど強度的に劣るものであることが明かになった。そ
れは、建築構造物の構造設計の他に、その材質(例えば
コンクリート等)の強度低下に問題があるためとされて
いる。
強度を向上させる対応策が必要となっている。しかし、
既に作られた建築構造物の構造自体を新たに造り変える
ことや、その材質を変更することは技術的にもまたコス
トの面からも難しい。そのため、現時点では、既に建築
されている建築構造物(例えば、建屋の柱、高速道路橋
脚等)を補強するため、その周囲に補強材である鋼板を
取り付ける手法が多く採用されている。しかし、鋼板
は、重量が嵩み搬入に手間取ることや、溶接等の手段が
必要である等の欠点があることから、鋼板の代わりに、
補強のための繊維シートを補強対象部材の周囲に接着等
により貼り付け固定する方法が開発された。
ような構築物の補強方法がある。この方法は、支持体シ
ートの両面に強化繊維を一方向に配列して接着した一方
向配列強化繊維シートを使って構築物に貼り付け補強す
る方法で、一般に、施工効率が良いとされている。構築
物の表面に貼り付けるには、施工性の点から支持シート
は極力柔軟性に富むことが重要であるが、支持シートが
クロス状とかフィルム状であるために、シート全体とし
てはいまいち柔軟性に劣ることが欠点である。また、他
の方法として、例えば特許文献2に示すような構造物の
補強方法がある。
位として、それを間隔を持って畝状に配列させ、この畝
状の繊維群を補強繊維で束ね、畝間で経編組織で絡ませ
て結束させたアラミド補強繊維シートとしている。そし
て、このアラミド補強繊維シートを補強対象物に接着さ
せることにより補強している。この方法では、前者のも
のよりは柔軟性があるが、畝間で絡みが生じているため
に、この部分の厚さが厚くなり必ずしも満足できる柔軟
性は得られない。また、絡み部分を有しているがために
シート全体として厚さにムラができる欠点がある。
献3に示すような複合成形体強化用基布がある。これ
は、高強度、高剛性及び高弾性率を有するマルチフィラ
メントの無撚糸または甘撚糸を経糸とし、接着剤を含む
甘撚糸または無撚糸を緯糸とし、多数配列した経糸の片
面に緯糸を重ね、その交点において両者を接着させて得
られる複合成形体強化用基布であり、コンポジットとし
て使用するものである。しかし、緯糸において、接着剤
の付与状態によって、マルチフィラメントの経糸に対し
て、接着強度が異なるためにムラができること、極端に
は接着剤が付与されない部分が生じてその部分で経糸と
の接着不可となること、更にまた、製造する場合、緯糸
に対する接着剤の付与工程が余分に必要であること等の
難点がある。
を背景に、上記の問題点を克服するためになされたもの
である。すなわち、本発明は、厚さムラが極力少なく且
つ柔軟性に優れ、しかも施工性にも優れた補強用繊維シ
ート及びその製造方法を提供することを目的とする。
このような課題背景に対して、鋭意研究を重ねた結果、
繊維束を結束しなくても、施工時に、補強対象物に接着
された補強繊維糸がその表面に対して浮き上がらない程
度に両側面から保持されていれば施工性に問題ないこと
を見出し、この知見に基づいて本発明を完成させたもの
である。
方向に多数配列してなる束シートに対して、該束シート
の表裏両側面に束シートの方向とは異なる方向に熱溶着
性を有する緯糸を溶着し、束シートを一体に保持した補
強用繊維シートに存する。
に対して直角方向である補強用繊維シートに存する。
ートに対して傾斜した方向である補強用繊維シートに存
する。
が、傾斜しており、一方側から見て同じ傾斜度である補
強用繊維シートに存する。
が、傾斜しており、一方側から見て異なる傾斜度である
補強用繊維シートに存する。
が、傾斜しており、一方側から見て表側面と裏側面では
異なる傾斜度であり、表側面と裏側面とでは各緯糸が交
差している補強用繊維シートに存する。
のピッチ間隔が表側面と裏側面とでは異なっている補強
用繊維シートに存する。
のピッチ間隔が表側面と裏側面とでは同じである補強用
繊維シートに存する。
ド繊維又は炭素繊維である補強用繊維シートに存する。
ド系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアクリルニトリル
系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリ塩化ビニル
系繊維、ボリオレフィン系繊維、又はポリウレタン系繊
維である補強用繊維シートに存する。
ば、上記1〜10の中から選ばれた2つ以上を組み合わ
せた構成も採用可能である。
する。この補強用繊維シートは、一般的な建築構造物、
例えば、建築物の柱、梁、スラブ、壁、橋脚、橋桁、床
版、トンネル覆工等に対して補強用として有用されるも
のである。特に、それらの建築構造物の周囲面に貼り付
けて補強することが、多く行われる。
る補強用繊維シートを拡大概略図であり、(A)はその
平面図を示し、(B)はその側面図を示す。補強用繊維
シートAは、一方向に配列されている強化繊維糸1Aが
多数本集まった束シート1がベースとなっている。また
更に強化繊維糸1Aは、多数の繊維(数百本〜数千本程
度)よりなる。強化繊維糸1Aの太さ(繊度)は、通
常、1000〜30000dT(デシテックス)のもの
が採用され、無撚糸又は甘撚糸が使われる。強化繊維糸
1Aの材質としては、例えば、炭素繊維、アラミド繊維
等が使用される。
0〜800g/m2 程度が採用される。このような束シ
ート1の表裏両側面に束シート1の長さ方向とは異なる
方向に緯糸2,3が溶着されて補強用繊維シートが形成
されている。このような補強用繊維シートAにおいて
は、緯糸2,3が、多数本集まった強化繊維糸1Aより
なる束シート1を、両側面(すなわち表側面及び裏側
面)から把持するように添わせて配置されているため
に、束シート全体が一体となって的確に保持される。
ート1の方向に対しては直角方向に配置されており、し
かも表側面に溶着される緯糸2と、裏側面に溶着される
緯糸3とは、同じ間隔(ピッチ)Pで配置されている。
この間隔(ピッチ)Pは、例えば、5mm、10mm、
15mm等のように、いわゆる粗な状態に配置されてい
る。そして一方向から見た場合に同じ位置に重ならない
ようになっている(尚、図1は、表側面と裏側面の緯糸
がそれぞれ半ピッチずれているものを示す)。緯糸2,
3としては、束シートに対して加熱して溶着することが
できる性質(すなわち熱溶着性)を有するものが使用さ
れる。
系繊維、ポリアクリルニトリル系繊維、ポリビニルアル
コール系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ボリオレフィン
系繊維、又はポリウレタン系繊維等が使用される。そし
て、緯糸2,3の糸形態としては、紡績糸、モノフィラ
メント糸、或いはマルチフィラメント糸が使用される。
繊維を含ませておくこと、例えば、紡績糸やマルチフイ
ラメントにおいて、その中に熱溶着性を有する繊維を混
入したものを使うことも可能である。また、熱溶着性樹
脂を含むフィラメント繊維、例えばコンジュゲート繊維
を使用することも可能である。これらの太さとしては、
主として100〜3000dTの太さが採用される。
する方法を示す。図2は、補強用繊維シートを製造方法
を概略的に示した図である。まず、前もって、強化繊維
糸1Aを一定の本数(例えば、数百本程度)にまとめて
独立した束状の繊維束Xとなった状態とする。この束状
の状態となった繊維束Xを複数束、例えば20束、水平
方向に並べて束シート1とした状態で、束シート1の長
さ方向に一定速度で供給する。もっとも、このように繊
維束Xにした後、更に束シート1に形成するようなこと
なく、いきなり、強化繊維糸1Aを多数の本数、水平方
向に並べて束シート1とすることも可能である。
側面と裏側面に、束シート1の方向と直角方向に緯糸2
を供給していく。ここで緯糸2は、先述したように熱を
加えることにより溶融して束シートに溶着できる性質を
持つものである。緯糸が供給される時は、一時的に、束
シート1の移動が停止され、その状態で緯糸が直角方向
に添付される。
給する給糸口Kを束シート1を横切るように、束シート
1の長さ方向と直角方向に移動し、束シート1上に垂下
していくことで束シート1の上に緯糸2が添付される。
なお、後述するように、緯糸2が供給される時に、束シ
ート1が停止されないと、給糸口Kから出た緯糸2は、
束シート1の方向とは傾斜する方向に添付されることと
なる(図4参照)。もっとも、図示はしないが、緯糸2
を束シート1の移動速度と同じ速度で移動しながら、且
つ束シート1を横切るように移動させることで、直角方
向に緯糸2を添付させることも当然可能である。
は、束シートに対して溶着されなければならない。その
ため、今度は、緯糸2が添付された状態の束シート1を
加熱して、緯糸2を溶融させる。その場合、具体的に
は、図2に示すように、束シート1を一対の回転する加
熱ローラRの間に通過させ、束シートに対して緯糸を圧
着することが好ましい。
シートの表面に圧接溶着されるのである。この場合、ロ
ーラにより加熱と圧力を受けた緯糸は、径方向に潰され
るために圧接面積が大きくなって確実に束シートに固着
され、且つこの緯糸の部分で厚さも目立たなくなる。
が済んだら、その後、同様にして、束シート1の裏側面
へ緯糸3を添付する(この場合、別工程で束シート1が
裏返し状態となって移動し、同様に、その上に緯糸2が
垂下されて添付される)。そして、緯糸2が添付された
状態の束シートを加熱して、上述のように、また緯糸2
を溶融させ加圧して束シートの上に圧接溶着させる。こ
のようにして緯糸2,3は束シート1の両側面に(すな
わち束シート1の表裏両側面)に圧接溶着されることに
より、束シート1はバラバらにならずに一体に保持され
る。
2,3が束シート1(多数の繊維糸よりなる)の表面に
添って溶着されているために、緯糸2,3は常に真っ直
ぐな状態(すなわち上下方向の曲がりがない状態)にあ
り、他の糸との絡みがない。しかも、束シート1の表裏
両側面に緯糸2,3が配置されているために、先述した
従来のシートとは異なって、束シート1を構成する強化
繊維糸1Aが的確に保持される。
おいて溶着されているために、いわゆる粗な状態にあ
り、補強用繊維シート全体としては、比較的薄くまた柔
軟性に優れたものとなる。また、特に、束シートにおけ
る繊維束間は、従来のような補助糸による絡みは無く、
緯糸2,3が略真っ直ぐに延びて結合されているため
に、束シート1の内部にある強化繊維糸1Aの一部に動
きの自由度が発生して、補強用繊維シート全体としての
柔軟性の向上に寄与することとなる。
際に現場で施工する場合は、柔軟なために補強対象物の
コーナー面も的確に馴染ませることができ、且つ緯糸
2,3が粗な状態であるために樹脂材(接着剤)を束シ
ート内部に容易に浸透させることができる。さて、この
実施の形態では、束シートに対する緯糸の溶着は、加熱
ローラによる圧接溶着の例を示したが、必ずしもこの手
段による必要はない。例えば、赤外線等の光線を使った
加熱方法も当然採用可能である。また、鉄粉等の導電物
質を含む緯糸を誘導加熱する方法も可能である。
る補強用繊維シートの拡大概略図であり、(A)はその
平面図を示し、(B)はその側面図を示す。この場合
も、前述した第1の実施の形態と同じように、補強用繊
維シートAの補強に寄与する繊維は、一方向に配列され
ている強化繊維糸1Aであり、このような強化繊維糸1
Aが多数本集まってベースである束シート1が形成され
る。そして、このような束シート1の表裏両側面に束シ
ート1の方向とは異なる方向に緯糸2,3が溶着されて
補強用繊維シートが形成されている。
るところは、第1の実施の形態では、緯糸2,3が、束
シート1の長さ方向(配列方向)と直角方向であるのに
対して、ここでの実施の形態では緯糸2,3が束シート
1の長さ方向(配列方向)と直角方向に対して、一定の
傾斜角(θ)を有することである。すなわち、この緯糸
2,3は、傾斜角θで一定距離、間隔を開けて粗な状態
で束シート1に溶着されている。そして表側面の緯糸2
の傾斜角θ1と裏側面の緯糸3の傾斜角θ2とは同じで
あり、一方側から見た場合に平行になっていて、両緯糸
2,3は交差しない。
造方法を概略的に示した図である。補強用繊維シートA
を製造するには、例えば、束シート1を移動させたま
ま、その移動方向と直角方向に緯糸2の給糸口Kを移動
すればよい。または束シート1の移動を停止させた状態
で、その長さ方向の直角方向に対して一定の傾斜角度で
移動させてもよい。この束シートと緯糸との相互の移動
速度により、傾斜角θを調整して自由な大きさに設定す
ることができる。また、束シート1に対する緯糸2の溶
着は、先述したように、例えば、束シート1と緯糸2,
3は、加熱ローラ等を使って圧着する方法が採用され
る。
る補強用繊維シートの拡大概略図であり、(A)はその
平面図を示し、(B)はその側面図を示す。この場合
も、前述した第2の実施の形態と同じように、補強用繊
維シートAの補強に寄与する繊維は、一方向に配列され
ている強化繊維糸1Aであり、このような強化繊維糸1
Aが多数本集まってベースである束シート1となってい
る。
るところは、第2の実施の形態では、裏側面と表側面の
両側面の緯糸2,3が、束シート1の長さ方向(配列方
向)と直角方向に対し同じ一定の傾斜角(θ1=θ2)
を有するのに対して、異なる傾斜角θ1(表側面)、傾
斜角θ2(裏側面)を有することである(θ1=−θ
2)。そして、一方側から見た場合に表側面の緯糸2と
裏側面の緯糸3とは、交差部Jを有するものである。
ものである。この実施の形態は、第1の実施の形態にお
ける表側面の緯糸2の間隔(すなわちピッチ)P1と、
裏側面の緯糸3の間隔P2とを異にしたものである(P
1≠P2)。
ものである。この実施の形態は、第2の実施の形態にお
ける表側面の緯糸2の傾斜角θ1と裏側面の緯糸3の傾
斜角θ2とを異にしたものである。しかし、両側面の緯
糸2,3とも、一方側から見た場合に、次の図8に示す
ように、交差部Jはない。
ものである。この実施の形態は、第3の実施の形態にお
ける表側面の緯糸2の傾斜角θ1と裏側面の緯糸3の傾
斜角θ2とを異にしたものである。そして、一方側から
見た場合に表側面の緯糸2と裏側面の緯糸3とは、交差
部Jを有する。
のである。この実施の形態は、第3の実施の形態におけ
る表側面の緯糸2のみ傾斜角θ1を零(束シートの長さ
方向と直角方向)としたものである。製造方法は、第1
の実施の形態と第3の実施の形態の製造方法を合わせた
方法で可能となる。
6、第7の実施の形態において、緯糸2,3の間隔(ピ
ッチ)Pを変更することもできる。
示すが、本発明は、この実施例に限定されるものではな
い。
炭素繊維 UT−500(24K)〔16000Te
x〕を用いた(尚、1K=1000本)。その強化繊維
糸を300g/ m2 目付けになるように50cm幅でシ
ート状にして束シートとした。この束シートに、緯糸の
熱溶着性繊維として三菱レイヨン(株)製コンジュゲー
ト糸190dT(デシテックス)―30f(フィラメン
ト)を束シートの方向に対して直角になるように10m
m間隔で表裏両側面に配置した。
た(図1参照)。尚、このコンジュゲート糸(ポリオレ
フィン糸)は 芯部:ポリプロピレン、鞘部:ポリエチ
レン(重量比は50/50)である。緯糸が配置された
束シートを、5 m/ 分の速さで移動させて、130℃の
加熱ローラで過熱圧着により溶着し、補強用繊維シート
を得た。
田工繊株式会社製エポキシ樹脂FFダインD70を下塗
り(0.4Kg/ m2 塗り)及び上塗りし(0.2Kg
/ m 2 塗り)、これを、断面が四角形のコンクリート柱
の周囲面に貼り付け施工して補強した。 なお、予めコ
ンクリート表面には接着増強用として前田工繊株式会社
製エポキシ樹脂 FFプライマーP10を0.2Kg/
m2 塗布しておいた。施工後、24時間してから、コン
クリート柱の補強された仕上がり面を観察した。
に対して60度傾けて(すなわち傾斜角θ:30度)、
10mm間隔(ピッチ)で配置した。この場合、緯糸
は、表側面と裏側面とでは交差している方向とした(図
5参照)。また、束シート及び緯糸、更に溶着方法は、
実施例1と同じにして補強用繊維シートを得た。次に、
この溶着補強用繊維シートを、実施例1と同じ方法で断
面が四角形のコンクリート柱の周囲に貼り付け施工し補
強した。同様に 施工後、24時間してから、コンクリ
ート柱の補強された仕上がり面を観察した。
び施工後の評価は、次の通りである。 1)束シートを拘束する糸がよこ方向に粗な状態で配置
されているため(実施例では10mm間隔)、柔軟性に
優れており、施工がし易い。特に、四角形のコンクリー
ト柱の角部に対する貼り付けが、極めて容易に行えた。 2)樹脂の含浸性が良く、コンクリート面に的確に密着
固定される。 3)束シートを拘束する糸が、過熱圧着で潰れているた
め、厚さむらがなく、仕上がり面が綺麗である。
目的に沿う限り、実施の形態に限定されることなく種々
の変形例が可能である。例えば、補強用の繊維として炭
素繊維やアラミド繊維の他の繊維であっても目的に沿う
限りよい。
以外にも採用可能である。また、束シートに緯糸を溶着
する場合、加熱ロールを使った方法以外の方法は、第1
の実施の形態以外の実施の形態でも当然適用可能であ
る。
束シートに対して、該束シートの表裏両側面に束シート
の方向とは異なる方向に緯糸を溶着した束シートを一体
に保持しているために、補強用繊維シートとして柔軟性
に優れたものとなる。
良く行える。また、補強用繊維シートを製造する場合
も、接着剤の付与工程がないために、製造工数が少なく
てよい。しかも施工時に固めるために使用する樹脂剤を
束シートに対して容易に浸透させることができ、施工上
の高品質が保証される。また束シートに緯糸を加熱圧着
して溶着する場合は、緯糸の束シートに対する固着が的
確となり、また補強用繊維シート全体として厚さムラが
殆ど目立たなくなる。
用繊維シートを拡大概略図であり、(A)は、その平面
図であり、(B)は、側面図である。
を製造方法を概略的に示した図である。
用繊維シートを拡大概略図であり、(A)は、その平面
図であり、(B)は、側面図である。
を製造方法を概略的に示した図である。
用繊維シートを拡大概略図であり、(A)は、その平面
図であり、(B)は、側面図である。
用繊維シートを拡大概略図であり、(A)は、その平面
図であり、(B)は、側面図である。
用繊維シートを拡大概略図であり、(A)は、その平面
図であり、(B)は、側面図である。
用繊維シートを拡大概略図であり、(A)は、その平面
図であり、(B)は、側面図である。
用繊維シートを拡大概略図であり、(A)は、その平面
図であり、(B)は、側面図である。
Claims (10)
- 【請求項1】強化繊維糸を一方向に多数配列してなる束
シートに対して、該束シートの表裏両側面に束シートの
方向とは異なる方向に熱溶着性を有する緯糸を溶着し、
束シートを一体に保持したことを特徴とする補強用繊維
シート。 - 【請求項2】異なる方向が、束シートに対して直角方向
であることを特徴とする請求項1記載の補強用繊維シー
ト。 - 【請求項3】異なる方向が、束シートに対して傾斜した
方向であることを特徴とする請求項1記載の補強用繊維
シート。 - 【請求項4】表裏両側面の各緯糸が、傾斜しており、一
方側から見て同じ傾斜度であることを特徴とする請求項
1記載の補強用繊維シート。 - 【請求項5】表裏両側面の各緯糸が、傾斜しており、一
方側から見て異なる傾斜度であることを特徴とする請求
項1記載の補強用繊維シート。 - 【請求項6】表裏両側面の各緯糸が、傾斜しており、一
方側から見て表側面と裏側面では異なる傾斜度であり、
表側面と裏側面とでは各緯糸が交差していることを特徴
とする請求項1記載の補強用繊維シート。 - 【請求項7】表裏両側面の各緯糸のピッチ間隔が表側面
と裏側面とでは異なっていることを特徴とする請求項1
記載の補強用繊維シート。 - 【請求項8】表裏両側面の各緯糸のピッチ間隔が表側面
と裏側面とでは同じであることを特徴とする請求項1記
載の補強用繊維シート。 - 【請求項9】強化繊維糸がアラミド繊維又は炭素繊維で
あることを特徴とする請求項1記載の補強用繊維シー
ト。 - 【請求項10】緯糸は、ポリアミド系繊維、ポリエステ
ル系繊維、ポリアクリルニトリル系繊維、ポリビニルア
ルコール系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ボリオレフィ
ン系繊維、又はポリウレタン系繊維であることを特徴と
する請求項1記載の補強用繊維シート。
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