JP2009143173A - 繊維強化プラスチック複合部材の継手構造 - Google Patents

Abstract

【課題】
継手部に剪断力が作用した場合にも、繊維強化プラスチック部材の接合面を剥離、又は補強層を剥離する力が作用しない様にし、繊維強化プラスチック部材の継手強度を向上させる。
【解決手段】
芯材３を挾み、表裏に繊維強化プラスチック層４，５を設けた複合部材同士を交差する方向に接合する継手構造に於いて、一方の複合部材１に溝１１を形成し、該溝に他方の複合部材２の端部を嵌合させ、前記一方の複合部材と前記他方の複合部材間に掛渡り第１の布状繊維材６を設け、該第１の布状繊維材にプラスチックを含浸させて第１の補強層７を形成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、芯材を挾み、表裏に繊維強化プラスチック層を設けた複合部材同士を交差する方向に接合する継手構造に関するものである。

木材等の芯材を挾み、表裏に繊維強化プラスチック層を設けた複合部材（以下サンドイッチパネルと称す）同士を接合する場合、特にサンドイッチパネルを交差する方向に接合する場合は、繊維強化プラスチック層が不連続となる為、接合強度を確保することが必要である。

従来のサンドイッチパネルの継手構造について、図５、図６に於いて説明する。

図５は、サンドイッチパネル１、接合サンドイッチパネル２をＴ字状に接合する場合の継手構造を示している。

前記サンドイッチパネル１は、芯材３の表面、裏面にそれぞれ繊維強化プラスチック層４，５を形成したものであり、前記接合サンドイッチパネル２についても同様の構成となっている。

前記接合サンドイッチパネル２の端面２ａを前記サンドイッチパネル１の表面１ａに当接させ、該表面１ａと前記端面２ａとを接着し、更に前記接合サンドイッチパネル２の側面２ｂ，２ｃと前記表面１ａに掛渡って布状繊維材６を設け、該布状繊維材６に液状プラスチックを塗布含浸させて繊維強化プラスチックの補強層７を形成し、又該補強層７を複数層形成する。

前記接合サンドイッチパネル２は、前記サンドイッチパネル１に端面で接着されると共に前記補強層７により前記サンドイッチパネル１と前記接合サンドイッチパネル２との接合が補強される。

上記した従来の継手構造であると、前記接合サンドイッチパネル２に圧縮力が作用した場合は、充分な強度を有するが、前記接合サンドイッチパネル２に図中左方からの剪断力（水平力）ＨＦが作用した場合、前記接合サンドイッチパネル２には剪断方向に対して該接合サンドイッチパネル２端面の下流側の角Ａ点を支点とした回転力が作用する。該回転力は、前記接合サンドイッチパネル２端面の接着力、及び上流側の前記補強層７が負担するが、前記回転力が大きい場合は、前記補強層７の剥離、前記接合サンドイッチパネル２端面の剥離を引起す。

次に、図６は従来の他のサンドイッチパネルの継手構造を示している。尚、図６中、図５中で示したものと同等のものには同符号を付し説明を省略する。

図６が示す、サンドイッチパネルの継手構造では、サンドイッチパネル１と接合サンドイッチパネル２とが成すコーナ部にコーナ部材８を設け、該コーナ部材８と前記サンドイッチパネル１表面間の接合面８ａ、前記コーナ部材８と前記接合サンドイッチパネル２側面間の接合面８ｂを接着剤により接着し、コーナ部の補強をしたものである。

図６の継手構造の場合、図中左方からの剪断力が作用すると、前記接合サンドイッチパネル２には、該接合サンドイッチパネル２端面の下流側の角Ａ点を支点とした回転力が作用し、或は下流側の前記コーナ部材８の角Ｂ点を支点とした回転力が作用する。

この為、前記接合サンドイッチパネル２端面の上流側の角Ｃ点、及び上流側の前記コーナ部材８の角Ｄ点に応力が集中し、前記接合サンドイッチパネル２の端面の剥離、補強層７の剥離を引起す。

特開２０００−１０２９８２号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、芯材を挾み、表裏に繊維強化プラスチック層を設けた複合部材同士を交差する方向に接合する継手構造に於いて、継手部に剪断力が作用した場合にも、繊維強化プラスチック部材の接合面を剥離、又は補強層を剥離する力が作用しない様にし、繊維強化プラスチック部材の継手強度を向上させるものである。

本発明は、芯材を挾み、表裏に繊維強化プラスチック層を設けた複合部材同士を交差する方向に接合する継手構造に於いて、一方の複合部材に溝を形成し、該溝に他方の複合部材の端部を嵌合させ、前記一方の複合部材と前記他方の複合部材間に掛渡り第１の布状繊維材を設け、該第１の布状繊維材にプラスチックを含浸させて第１の補強層を形成した繊維強化プラスチック複合部材の継手構造に関するものである。

又本発明は、前記溝を横断する様に第２の布状繊維材を敷き、該第２の布状繊維材にプラスチックを含浸させて第２の補強層を形成し、該第２の補強層を介在した状態で前記溝に他方の複合部材の端部を嵌合させた繊維強化プラスチック複合部材の継手構造に関するものである。

又本発明は、前記一方の複合部材に前記溝を断続的に形成し、前記他方の複合部材に前記溝に嵌合する端部を突設した繊維強化プラスチック複合部材の継手構造に係り、又前記他方の複合部材は柱状部材であり、前記一方の複合部材には前記他方の複合部材の端部が嵌合する凹部を形成した繊維強化プラスチック複合部材の継手構造に係り、更に又前記一方の複合部材と前記他方の複合部材がコーナ部に該コーナ部を充足する様にコーナ部材を設け、該コーナ部材を覆う様に前記第１の補強層を形成した繊維強化プラスチック複合部材の継手構造に係るものである。

本発明によれば、芯材を挾み、表裏に繊維強化プラスチック層を設けた複合部材同士を交差する方向に接合する継手構造に於いて、一方の複合部材に溝を形成し、該溝に他方の複合部材の端部を嵌合させ、前記一方の複合部材と前記他方の複合部材間に掛渡り第１の布状繊維材を設け、該第１の布状繊維材にプラスチックを含浸させて第１の補強層を形成したので、前記他方の複合部材に剪断力が作用した場合に、剪断力は嵌合部に作用し、前記第１の補強層に直接作用することがなく、又前記他方の複合部材に回転力が作用した場合にも回転変位は嵌合部で拘束されるので、前記第１の補強層が剥離することが防止され、繊維強化プラスチック複合部材の継手構造の強度が向上する。

又本発明によれば、前記溝を横断する様に第２の布状繊維材を敷き、該第２の布状繊維材にプラスチックを含浸させて第２の補強層を形成し、該第２の補強層を介在した状態で前記溝に他方の複合部材の端部を嵌合させたので、前記第２の補強層により溝部分の強度が補強され、又、前記他方の複合部材の端部と溝との接合強度が増大する。

又本発明によれば、前記一方の複合部材に前記溝を断続的に形成し、前記他方の複合部材に前記溝に嵌合する端部を突設したので、溝を形成した場合の強度低下が防止される。

又本発明によれば、前記一方の複合部材と前記他方の複合部材がコーナ部に該コーナ部を充足する様にコーナ部材を設け、該コーナ部材を覆う様に前記第１の補強層を形成したので、コーナ部分が補強され、継手強度が増大する等の優れた効果を発揮する。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態を示している。

尚、図１中、図５中で示したものと同等のものには同符号を付してある。

サンドイッチパネル１の接合面に溝１１を刻設する。該溝１１は紙面に対して垂直方向に連続して延び、溝幅Ｗは、接合サンドイッチパネル２の板厚Ｔより所定量大きくする。又、前記溝１１の深さＤは、少なくとも繊維強化プラスチック層４の厚みより深く、又、前記サンドイッチパネル１の厚みＵの１／２程度とする。前記溝１１の深さＤを前記サンドイッチパネル１の厚みＵの１／２程度としたのは、前記サンドイッチパネル１の前記溝１１を刻設することによる強度低下を考慮したものである。

前記繊維強化プラスチック層４の表面、前記溝１１、前記繊維強化プラスチック層４の表面に掛渡り、又前記繊維強化プラスチック層４の表面、前記溝１１の表面に添わせ、前記溝１１を横断する様に布状繊維材１２を敷き、該布状繊維材１２に液状プラスチックを塗布、含浸させて繊維強化プラスチックの補強層１３を形成する。尚、敷設する前記布状繊維材１２の枚数は、１枚又は複数枚とし、敷設する枚数については要求される強度に合わせて決定する。

前記補強層１３に含浸させた液状樹脂が硬化する前に前記接合サンドイッチパネル２の接合端部（図示では下端部）を前記溝１１に挿入し、その後前記補強層１３の液状樹脂を硬化させる。液状樹脂が硬化することで前記補強層１３と前記接合サンドイッチパネル２とが接着され、前記接合サンドイッチパネル２の繊維強化プラスチック層４と前記補強層１３とは一体化する。

次に、布状繊維材６を前記接合サンドイッチパネル２の前記繊維強化プラスチック層４と前記補強層１３との間に掛渡って所要枚数設け、前記布状繊維材６に液状プラスチックを塗布、含浸させて繊維強化プラスチックの補強層７を形成する。

前記溝１１を刻設することで、前記繊維強化プラスチック層４の一部が切除され、不連続となるが、前記補強層１３を形成することで、前記繊維強化プラスチック層４は前記補強層１３を介在して連続する。又、前記サンドイッチパネル１と前記接合サンドイッチパネル２間の接合強度は、前記接合サンドイッチパネル２の下端面と前記溝１１の溝底間の接着強度、前記接合サンドイッチパネル２下端部側面と前記溝１１側壁との接着強度を合わせたものとなる。

従って、前記接合サンドイッチパネル２の垂直引張り力ＶＦに対する抗力は、前記接合サンドイッチパネル２と前記溝１１間の接着強度に前記補強層７の強度が合算されたものとなる。

尚、前記サンドイッチパネル１に、前記溝１１を刻設することで、繊維強化プラスチック層４自体の強度は低下するが、前記溝１１には前記補強層１３が設けられること、更に前記接合サンドイッチパネル２の下端部が前記溝１１を充填することで、低下した強度は補充される。

次に、前記接合サンドイッチパネル２に水平力ＨＦが作用した場合は、前記接合サンドイッチパネル２に前記溝１１の縁Ａ点を支点とする回転力が作用するが、前記接合サンドイッチパネル２の下端部が前記溝１１に嵌合していることで、前記接合サンドイッチパネル２の回転変位は前記溝１１によって拘束される。更に、前記接合サンドイッチパネル２の回転変位が拘束されることで、前記補強層７に対する剥離力は小さくなる。

尚、前記補強層７を形成することで、前記サンドイッチパネル１と前記接合サンドイッチパネル２間に充分な接合強度が得られれば、前記補強層１３は省略してもよい。

図２は、第２の実施の形態を示しており、該第２の実施の形態は上記した第１の実施の形態に於いて接合コーナ部を補強したものである。

サンドイッチパネル１と接合サンドイッチパネル２とが成すコーナ部に該コーナ部を充足する様にコーナ部材８を設け、該コーナ部材８と前記サンドイッチパネル１表面間の接合面８ａ、前記コーナ部材８と前記接合サンドイッチパネル２側面間の接合面８ｂを接着剤により接着し、前記コーナ部材８を覆う様に補強層７を形成したものである。

第２の実施の形態に係る継手構造の場合、前記接合サンドイッチパネル２が前記接合面８ｂ，８ａを介し、前記サンドイッチパネル１に接着されることで、接着強度が増大する。

従って、垂直引張り力ＶＦに対する抗力が増大すると共に前記接合サンドイッチパネル２の回転変位に対して拘束力が増大する。

図３は、本発明の第３の実施の形態を示している。

第３の実施の形態では、サンドイッチパネル１に溝１１′を断続的に形成したものであり、接合サンドイッチパネル２の下端には下端部２′を断続的に形成し、該下端部２′を前記溝１１′と嵌合する様にしたものである。

布状繊維材６（図１参照）については接合サンドイッチパネル２の全幅に亘って設け、補強層７（図１参照）は前記接合サンドイッチパネル２の全幅に亘って形成する。

第３の実施の形態では、繊維強化プラスチック層４の欠切部が一部に限定されるので、前記サンドイッチパネル１の強度低下が小さくてすむ。

図４は、本発明の第４の実施の形態を示している。

第４の実施の形態は、サンドイッチパネル１に柱状部材１５を垂直に接合する場合を示している。又、図４のＡ矢視図、Ｂ矢視図は、図１と同様である。

サンドイッチパネル１に前記柱状部材１５の断面形状と相似形で該柱状部材１５の断面形状よりも大きな凹部を穿設し、該凹部に対して直交する２方向で補強層１３を形成し、前記凹部に前記柱状部材１５の下端部を嵌合させ、補強層７を前記柱状部材１５の４面に対してそれぞれ形成したものである。

第４の実施の形態に対して、図２で示したコーナ部材８を設け、コーナ部を補強してもよい。

本発明の第１の実施の形態を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態を示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態を示す断面図である。 本発明の第４の実施の形態を示す斜視図である。 従来のサンドイッチパネルの継手構造を示す断面図である。 従来の他のサンドイッチパネルの継手構造を示す断面図である。

符号の説明

１ サンドイッチパネル
２ 接合サンドイッチパネル
３ 芯材
４ 繊維強化プラスチック層
５ 繊維強化プラスチック層
６ 布状繊維材
７ 補強層
８ コーナ部材
１１ 溝
１２ 布状繊維材
１３ 補強層
１５ 柱状部材

Claims (5)

1. 芯材を挾み、表裏に繊維強化プラスチック層を設けた複合部材同士を交差する方向に接合する継手構造に於いて、一方の複合部材に溝を形成し、該溝に他方の複合部材の端部を嵌合させ、前記一方の複合部材と前記他方の複合部材間に掛渡り第１の布状繊維材を設け、該第１の布状繊維材にプラスチックを含浸させて第１の補強層を形成したことを特徴とする繊維強化プラスチック複合部材の継手構造。
2. 前記溝を横断する様に第２の布状繊維材を敷き、該第２の布状繊維材にプラスチックを含浸させて第２の補強層を形成し、該第２の補強層を介在した状態で前記溝に他方の複合部材の端部を嵌合させた請求項１の繊維強化プラスチック複合部材の継手構造。
3. 前記一方の複合部材に前記溝を断続的に形成し、前記他方の複合部材に前記溝に嵌合する端部を突設した請求項１又は請求項２の繊維強化プラスチック複合部材の継手構造。
4. 前記他方の複合部材は柱状部材であり、前記一方の複合部材には前記他方の複合部材の端部が嵌合する凹部を形成した請求項１〜請求項３のいずれか１つの繊維強化プラスチック複合部材の継手構造。
5. 前記一方の複合部材と前記他方の複合部材がコーナ部に該コーナ部を充足する様にコーナ部材を設け、該コーナ部材を覆う様に前記第１の補強層を形成した請求項１〜請求項４のいずれか１つの繊維強化プラスチック複合部材の継手構造。

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