JP2010106641A - Woven fiber reinforced sheet and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、細径の繊維強化プラスチック線材をシート状に配列して作製される、長手方向に連続した、所定幅の織物の繊維強化シート、即ち、「織成繊維強化シート」及びその製造方法に関するものである。本発明の方法にて製造された、即ち、製品である織成繊維強化シートは、例えば、土木建築構造物であるコンクリート構造物或いは鋼構造物(本願明細書では、コンクリート構造物、鋼構造物を含めて単に「構造物」という。)に接着して補強するのに有効に使用することができる。 The present invention relates to a fiber reinforced sheet of a woven fabric having a predetermined width that is produced by arranging thin fiber reinforced plastic wires in a sheet shape, that is, a “woven fiber reinforced sheet” and a method for producing the same. It is about. The woven fiber reinforced sheet produced by the method of the present invention, that is, the product is, for example, a concrete structure or a steel structure that is a civil engineering structure (in the present specification, a concrete structure or a steel structure). It can be effectively used for adhering to and reinforcing the structure.
構造物の補強方法として、近年、既存或いは新設の構造物の表面に連続繊維強化シートを貼り付けたり、巻き付けたりする接着工法が開発されている。 As a method for reinforcing a structure, in recent years, a bonding method has been developed in which a continuous fiber reinforced sheet is attached to or wound around the surface of an existing or newly installed structure.
しかしながら、上記接着工法は、単純な接着のみであり、FRP(繊維強化プラスチック)補強材の剥離による構造物の早期破壊により、終局耐力の補強効果には限界がある一方、例えばコンクリート構造物のひび割れ抑制効果にも限界がある。その上、FRP補強材の高い性能が有効に活用されていない場合が多い。又、既存構造物のひび割れ損傷などの回復や死荷重に対する補強はできない。 However, the above-mentioned bonding method is only simple bonding, and the effect of reinforcing the ultimate strength is limited due to the early destruction of the structure due to peeling of the FRP (fiber reinforced plastic) reinforcing material. There is a limit to the suppression effect. In addition, the high performance of the FRP reinforcement is often not utilized effectively. In addition, it is impossible to recover from crack damage of existing structures or to reinforce dead loads.
このような問題を改善するべく、シート状補強材に荷重を付与して緊張し、緊張状態にてシート状補強材を構造物表面に接着する緊張接着工法が用いられつつある。この緊張接着工法にて使用されるシート状補強材は、現在、樹脂を含浸していない繊維を一方向に引き揃えたシート、所謂、強化繊維シート、或いは、幅50mm以上の繊維強化プラスチックの平板を用いている。 In order to improve such problems, a tension bonding method is being used in which a load is applied to a sheet-shaped reinforcing material and the sheet-shaped reinforcing material is tensioned, and the sheet-shaped reinforcing material is bonded to the structure surface in a tensioned state. The sheet-like reinforcing material used in this tension bonding method is currently a sheet in which fibers not impregnated with resin are aligned in one direction, a so-called reinforcing fiber sheet, or a flat plate of fiber reinforced plastic having a width of 50 mm or more. Is used.
しかしながら、樹脂を含浸していない繊維を用いた繊維強化シートでは、製造上の問題或いは取り扱い時の問題から、強化繊維が必ずしも一方向に一様に引き揃えられていない。そのため、緊張力を導入するべく、強化繊維シートに荷重を付与して緊張する際に部分的な糸切れが発生し、充分な緊張力を導入し得ないことがある。つまり、強化繊維シートが緊張に必要な充分な力を発揮できないことがある。通常、緊張力は、最終破断荷重の50%〜30%減程度となっている。 However, in a fiber reinforced sheet using fibers that are not impregnated with resin, reinforcing fibers are not always uniformly aligned in one direction due to problems in manufacturing or handling. For this reason, in order to introduce tension, partial thread breakage may occur when a tension is applied to the reinforcing fiber sheet to cause tension, and sufficient tension may not be introduced. That is, the reinforcing fiber sheet may not exhibit sufficient force necessary for tension. Usually, the tension is reduced by about 50% to 30% of the final breaking load.
又、繊維強化プラスチック平板を用いる場合は、板幅が広いため接着する際に、接着面にボイドが混入して、充分な接着力を得ることが難しいといった問題がある。ボイドの発生を避けるために繊維強化プラスチック平板に孔を開けることが考えられるが、この場合には、繊維強化プラスチック平板の強化繊維を切断することとなり、好ましくない。 Further, when a fiber reinforced plastic flat plate is used, since the plate width is wide, there is a problem that when adhering, voids are mixed into the bonding surface and it is difficult to obtain a sufficient bonding force. In order to avoid the generation of voids, it is conceivable to make a hole in the fiber-reinforced plastic flat plate. However, in this case, the reinforcing fiber of the fiber-reinforced plastic flat plate is cut, which is not preferable.
そこで、本発明者らは、特許文献1に記載するように、繊維強化シートにて、強化繊維にマトリックス樹脂が含浸され、硬化された連続した繊維強化プラスチック線材を複数本、長手方向にスダレ状に引き揃え、その後線材を互いに固定用繊維材にて固定した繊維強化シートを提案した。
Therefore, as described in
このような繊維強化シートは、緊張に際しての糸切れの問題を解決し、又、施工に際してのボイドの発生も回避して被補強面に対して充分な接着力を得ることができ、特に、緊張接着工法に基づくコンクリート構造物の補強などを極めて作業性良く実施することができる。
特許文献1に記載するように、上記繊維強化シートは、強化繊維にマトリックス樹脂が含浸され、硬化された連続した繊維強化プラスチック線材を複数本、長手方向にスダレ状に引き揃え、その後線材を互いに固定用繊維材にて固定することが提案されているが、より具体的な、しかも、より効率の良い製造方法が希求されていた。
As described in
その後、本願発明者らは、更に多くの研究実験を行った結果、織機方式により極めて作業性良く、しかも、平坦な織物状とされる繊維強化シートを作製し得ることを見出した。本発明は、斯かる本願発明者らの多くの研究実験の結果得られた新規な知見に基づきなされたものである。 Thereafter, the inventors of the present application conducted further research experiments and found that a fiber reinforced sheet having a very good workability and a flat woven shape can be produced by a loom system. The present invention has been made on the basis of novel findings obtained as a result of many research experiments by the present inventors.
本発明の目的は、連続した、平坦な織物とされる繊維強化シート、及び、斯かる織物とされる繊維強化シートを極めて作業性良く作製することのできる織機方式による織成繊維強化シートの製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to produce a continuous, flat woven fiber reinforced sheet, and a woven fiber reinforced sheet by a loom system capable of producing such a woven fiber reinforced sheet with extremely high workability. Is to provide a method.
上記目的は本発明に係る織成繊維強化シート及びその製造方法にて達成される。要約すれば、本発明は、複数本の繊維強化プラスチック線材を長手方向に引き揃えて有する繊維強化シートの製造方法において、
(a)縦糸として、連続した繊維強化プラスチック線材を複数本、互いに所定の空隙を持たせて平行に配列し、
(b)前記互いに平行に配列された複数本の繊維強化プラスチック線材に対して、前記繊維強化プラスチック線材の長手方向に沿って所定間隔にて横糸を織り込み、シート状の織物を製織し、
(c)前記(a)工程における、前記互いに平行に配列された前記複数本の繊維強化プラスチック線材により形成される、前記繊維強化プラスチック線材の長手方向に対して直交する方向の幅は、製品である織成繊維強化シートの幅より10〜30%だけ広く設定する、
ことを特徴とする織成繊維強化シートの製造方法である。
The above object is achieved by the woven fiber reinforced sheet and the method for producing the same according to the present invention. In summary, the present invention provides a method for producing a fiber-reinforced sheet having a plurality of fiber-reinforced plastic wires aligned in the longitudinal direction.
(A) As warps, a plurality of continuous fiber reinforced plastic wires, arranged in parallel with a predetermined gap between each other,
(B) Weaving weft yarns at a predetermined interval along the longitudinal direction of the fiber reinforced plastic wire material for the plurality of fiber reinforced plastic wire materials arranged in parallel to each other, and weaving a sheet-like woven fabric,
(C) In the step (a), the width in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the fiber reinforced plastic wire formed by the plurality of fiber reinforced plastic wires arranged in parallel to each other is a product. 10-30% wider than the width of a certain woven fiber reinforced sheet,
This is a method for producing a woven fiber reinforced sheet.
本発明の一実施態様によると、前記横糸は、芯線の表面に50℃〜230℃の範囲で融点を有する熱可塑性樹脂を被覆したホットメルト樹脂被覆繊維である。 According to one embodiment of the present invention, the weft is a hot-melt resin-coated fiber in which the surface of the core wire is coated with a thermoplastic resin having a melting point in the range of 50 ° C to 230 ° C.
本発明の他の実施態様によると、前記横糸の前記芯線は、炭素繊維、ガラス繊維、木綿、又は、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリビニルアルコール系繊維若しくはポリエチレンテレフタレート繊維から成る糸条であり、前記熱可塑性樹脂は、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ABS樹脂、メタクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、熱可塑性エラストマー樹脂又はポリビニルブチラール樹脂であり、前記熱可塑性樹脂の被覆量は、前記芯線の10〜1000重量%である。 According to another embodiment of the present invention, the core of the weft is a fiber made of carbon fiber, glass fiber, cotton, or aramid fiber, polyester fiber, polyamide fiber, polyvinyl alcohol fiber or polyethylene terephthalate fiber. The thermoplastic resin is polyamide resin, polyester resin, polyurethane resin, polyethylene resin, polypropylene resin, ionomer resin, polyvinyl acetate resin, polystyrene resin, ABS resin, methacrylic resin, polyvinyl chloride resin, polyvinyl alcohol resin, heat It is a plastic elastomer resin or a polyvinyl butyral resin, and the coating amount of the thermoplastic resin is 10 to 1000% by weight of the core wire.
本発明の他の実施態様によると、前記横糸の前記芯線の外径は、前記繊維強化プラスチック線材の平均径の0.01〜2.0倍である。 According to another embodiment of the present invention, the outer diameter of the core wire of the weft is 0.01 to 2.0 times the average diameter of the fiber reinforced plastic wire.
本発明の他の実施態様によると、前記(b)工程で得られたシート状の織物を更に加熱加圧して平らとする。 According to another embodiment of the present invention, the sheet-like woven fabric obtained in the step (b) is further heated and pressed to make it flat.
本発明の他の実施態様によると、前記横糸は、前記繊維強化プラスチック線材の長手方向に沿って1mm〜250mmの間隔にて織り込まれる。 According to another embodiment of the present invention, the wefts are woven at intervals of 1 mm to 250 mm along the longitudinal direction of the fiber reinforced plastic wire.
本発明の他の実施態様によると、前記横糸は、互いに平行に配列された前記複数本の繊維強化プラスチック線材の、長手方向に直交する幅方向の最も外側に位置して両側に配置された耳糸に保持される。 According to another embodiment of the present invention, the wefts are ears disposed on both sides of the plurality of fiber reinforced plastic wires arranged in parallel to each other, located on the outermost side in the width direction perpendicular to the longitudinal direction. Retained in the thread.
本発明の他の実施態様によると、前記縦糸と前記横糸による織物組織は、平織り、綾織り、又は、朱子織り構造とされる。 According to another embodiment of the present invention, the fabric structure of the warp and the weft is a plain weave, a twill weave, or a satin weave structure.
本発明の他の実施態様によると、前記繊維強化プラスチック線材は、強化繊維にマトリクス樹脂が含浸され、前記強化繊維は、炭素繊維;ガラス繊維:ボロン繊維;アラミド、PBO(ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール)、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維;が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用され、前記マトリクス樹脂は、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、MMA樹脂、不飽和ポリエステル樹脂若しくはフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、又は、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ABS樹脂、メタクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、熱可塑性エラストマー樹脂若しくはポリビニルブチラール樹脂などの熱可塑性樹脂である。 According to another embodiment of the present invention, in the fiber-reinforced plastic wire, a reinforcing fiber is impregnated with a matrix resin, and the reinforcing fiber includes carbon fiber; glass fiber: boron fiber; aramid, PBO (polyparaphenylene benzbisoxazole). ), Organic fibers such as polyamide, polyarylate, polyester, etc. are used alone or in a mixture of a plurality of types, and the matrix resin is a room temperature curing type or thermosetting type epoxy resin, vinyl ester resin. Thermosetting resins such as urethane acrylate resins, MMA resins, unsaturated polyester resins or phenol resins, or polyamide resins, polyester resins, polyurethane resins, polyethylene resins, polypropylene resins, ionomer resins, polyvinyl acetate resins, polystyrene resins, ABS tree , Methacrylic resins, polyvinyl chloride resins, polyvinyl alcohol resins, thermoplastic resins such as a thermoplastic elastomer resin or polyvinyl butyral resin.
本発明の他の実施態様によると、前記繊維強化プラスチック線材は、直径が0.5mm〜5mmの円形断面形状であるか、又は、幅が1mm〜20mm、厚みが0.1mm〜10mmとされる矩形断面形状である。 According to another embodiment of the present invention, the fiber reinforced plastic wire has a circular cross-sectional shape with a diameter of 0.5 mm to 5 mm, or a width of 1 mm to 20 mm and a thickness of 0.1 mm to 10 mm. It has a rectangular cross-sectional shape.
本発明の他の実施態様によると、製品である織成繊維強化シートにおける前記各繊維強化プラスチック線材は、互いに0.1mm〜3.0mmだけ離間している。 According to another embodiment of the present invention, the fiber reinforced plastic wires in the woven fiber reinforced sheet as a product are separated from each other by 0.1 mm to 3.0 mm.
本発明の他の実施態様によると、製品である織成繊維強化シートは、幅が10mm〜3000mmである。 According to another embodiment of the present invention, the product woven fiber reinforced sheet has a width of 10 mm to 3000 mm.
本発明の他の態様によると、上記製造方法にて製造された織成繊維強化シートが提供される。 According to the other aspect of this invention, the woven fiber reinforcement sheet | seat manufactured with the said manufacturing method is provided.
本発明によれば、極めて作業性良く、連続した、平坦な織物とされる繊維強化シート、即ち、織成繊維強化シートを作製することができる。 According to the present invention, it is possible to produce a fiber reinforced sheet made of a continuous, flat woven fabric, that is, a woven fiber reinforced sheet, with extremely good workability.
また、作製した織成繊維強化シートは、繊維強化シート全体の平坦性、縦糸相互の平坦性、横糸の平滑性、柔軟性(小巻性)、形状安定性、幅精度、縦糸・横糸の配列精度の点で優れている。 In addition, the woven fiber reinforced sheet produced is the flatness of the entire fiber reinforced sheet, the flatness of the warp yarns, the smoothness of the weft yarns, the flexibility (small winding properties), the shape stability, the width accuracy, the arrangement of the warp yarns and the weft yarns. Excellent in terms of accuracy.
以下、本発明に係る織成繊維強化シート及びその製造方法を図面に則して更に詳しく説明する。 Hereinafter, the woven fiber reinforced sheet and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
実施例1
(繊維強化シート)
図1及び図2に、本発明にて得られる織成繊維強化シート1の一実施例を示す。繊維強化シート1は、縦糸としての連続した繊維強化プラスチック線材2を複数本、長手方向に引き揃え、互いに平行に配列し、各線材2を固定用繊維材である横糸3を織り込むことによって作製(製織)される。
Example 1
(Fiber reinforced sheet)
1 and 2 show an embodiment of a woven fiber reinforced
つまり、本発明にて得られる製品としての織成繊維強化シート1は、縦糸の繊維強化プラスチック線材2と、横糸3とにて製織された織物とされる。織物組織は、平織り、綾織り、朱子織り構造などとすることができる。
That is, the woven fiber reinforced
繊維強化プラスチック線材2は、一方向に配向された多数本の連続した強化繊維fにマトリクス樹脂Rが含浸され硬化された細長形状(細径)のものであり、弾性を有している。従って、斯かる弾性の繊維強化プラスチック線材2をスダレ状に、即ち、線材2が互いに平行に近接離間して一方向に引き揃えられ、横糸を織り込むことによってシート形状とされる繊維強化シート1は、その長手方向に弾性を有している。そのために、例えば、繊維強化シート1は、搬送時には、所定半径にて巻き込んだ状態にて持ち運びが可能であり、極めて可搬性に富んでいる。
The fiber reinforced
また、繊維強化シート1は、繊維強化プラスチック線材2にて構成されているために、搬送時に、従来の未含浸強化繊維シートのように、強化繊維の配向が乱れたり、また、緊張力導入時に、強化繊維の配向乱れに起因した糸切れを生じるといった心配は全くない。
Further, since the fiber reinforced
更に説明すると、細径の繊維強化プラスチック線材2は、直径(d)が0.5〜5mmの略円形断面形状(図3(a))であるか、又は、幅(w)が1〜20mm、厚み(t)が0.1〜10mmとされる略矩形断面形状(図3(b))とし得る。勿論、必要に応じて、その他の種々の断面形状とすることができる。
More specifically, the thin fiber reinforced
つまり、本願明細書、特許請求の範囲において、「細径」とは、線材の断面形状が円形のものに限定されるものではなく、矩形状、その他の形状である場合をも含むことを理解されたい。通常、「細径」とは、線材の断面積が0.1〜20mm2程度のものを意味するものとする。細すぎると補強効果が少なく、太すぎると維強化シートのラップ継手強度の確保が困難となる。 That is, in the specification and claims of the present application, it is understood that “small diameter” is not limited to a circular cross-sectional shape of the wire, but includes cases of a rectangular shape or other shapes. I want to be. Usually, “small diameter” means that the cross-sectional area of the wire is about 0.1 to 20 mm 2 . If it is too thin, the reinforcing effect is small, and if it is too thick, it is difficult to ensure the strength of the lap joint of the fiber reinforced sheet.
また、繊維強化プラスチック線材2は、使用時における接着力を向上させるために、その表面が、ショットブラストや、金ブラシなどを用いて目荒らしを行い粗面とするのが好ましい。
Moreover, in order to improve the adhesive force at the time of use, the fiber reinforced
上述のように、一方向に引き揃えスダレ状とされた繊維強化シート1において、各線材2は、互いに空隙(g)=0.1〜3.0mmだけ近接離間して、織り込まれた横糸3にて固定される。また、このようにして形成された織成繊維強化シート1の長さ(L)及び幅(W)は、補強される構造物の寸法、形状に応じて適宜決定されるが、取扱い上の問題から、一般に、全幅(W)は、10〜3000mmとされる。又、長さ(L)は、100m以上のものを製造し得るが、使用時においては、適宜切断して使用される。
As described above, in the fiber reinforced
強化繊維fとしては、炭素繊維;ガラス繊維;ボロン繊維;更には、アラミド、PBO(ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール)、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維;が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用することができる。 As the reinforcing fiber f, carbon fiber; glass fiber; boron fiber; and organic fibers such as aramid, PBO (polyparaphenylene benzbisoxazole), polyamide, polyarylate, polyester, etc. are used alone or in combination of plural kinds. And can be used in a hybrid.
繊維強化プラスチック線材2に含浸されるマトリクス樹脂Rは、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を使用することができ、熱硬化性樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、MMA樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂などが好適に使用され、又、熱可塑性樹脂としては、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ABS樹脂、メタクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、熱可塑性エラストマー樹脂、又はポリビニルブチラール樹脂などが好適に使用可能である。又、樹脂含浸量は、30〜70重量%、好ましくは、40〜60重量%とされる。
The matrix resin R impregnated in the fiber reinforced
又、各線材2を、固定用繊維材である横糸3にて固定する方法としては、図1に示すように、一方向にスダレ状に配列された複数本の線材2から成るシート形態とされる線材、即ち、連続した線材シートを、線材に対して直交して一定の間隔(P)にて織り込む方法を採用する。
Further, as a method of fixing each
横糸3の間隔は、等間隔の場合、1〜250mmの範囲とされる。近すぎると、シートの柔軟性が失われる。開きすぎると、斜めに変形するなどシートとしての形状安定性に問題が発生する。通常、50mm程度とされる。
The intervals between the
横糸3としては、連続した線材2を固定するために、各種ホットメルト樹脂被覆繊維を用いることができる。即ち、横糸3は、50〜230℃の範囲で融点を有する熱可塑性樹脂(ホットメルト樹脂)を表面に被覆したホットメルト樹脂被覆繊維とされる。
As the
横糸3の芯線は、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、木綿、ポリエステル繊維などで作製された糸条を好適に使用することができ、ホットメルト樹脂としては、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂などを使用し得る。
As the core wire of the
ホットメルト樹脂の被覆量は、芯線の10〜1000重量%である。少なすぎると固定力が不足し、多すぎるとシートの柔軟性が失われる。 The coating amount of the hot melt resin is 10 to 1000% by weight of the core wire. If it is too small, the fixing force is insufficient, and if it is too large, the flexibility of the sheet is lost.
また、横糸3の芯線の外径は、線材2の平均径dの0.01〜2.0倍が好ましい。細すぎると、固定力が不十分となり、太すぎると、線材間隔Pが大きくなり、補強効果が不十分となる。線材2の平均径dとは、線材の断面積をSとしたとき、d=(4S/π)1/2である。線材2の断面が円形とされる場合には、芯線の外径は、0.1mm〜2.1mm程度とされる。
Moreover, the outer diameter of the core wire of the
次に、本発明に係る織物の繊維強化シート、即ち、織成繊維強化シート1の製造方法について説明する。
Next, the manufacturing method of the fiber reinforced sheet | seat of the textile fabric based on this invention, ie, the woven fiber reinforced sheet |
(繊維強化シートの製造法)
繊維強化シートは、フライシャトル織機或いはシャトルレス織機などにより作製(製織)することができる。本実施例ではシャトルレス織機を使用した。
(Production method of fiber reinforced sheet)
The fiber reinforced sheet can be produced (woven) by a fly shuttle loom or a shuttleless loom. In this example, a shuttleless loom was used.
図4に織機100の概略構成を示すが、織機の詳しい構造は当業者には周知であるので、詳しい説明は省略する。
FIG. 4 shows a schematic configuration of the
本実施例にて、送り出し装置101により繊維強化シートの縦糸としての複数本の繊維強化プラスチック線材2が、本実施例では、250〜350本の線材2が連続して織機100へと供給される。
In this embodiment, a plurality of fiber reinforced
織機100にて、各線材2は、縦糸を上下させる綜絖(そうこう)103(103a、103b)の孔を通し、次いで、縦糸の間隔を決めるガイドバーである筬(おさ)104を通される。この状態を図5(a)に示す。
In the
なお、図4に一点鎖線で示すように、送り出し装置101は、バックテンション付与機構102を備えていても良い。バックテンション付与機構102にて線材2にバックテンションを付与することにより、線材2の配列精度を制御することができる。
In addition, as shown by a one-dot chain line in FIG. 4, the
また、所定間隔にて整列された複数本の線材2、即ち、線材シートの両側縁部に沿って、図5(a)にて、右側及び左側にそれぞれ耳糸fe、feが配置され、各線材2(2−1、2−2、2−3、・・・・・2n)と共に織機へと、所定の速度にて連続して供給される。
Further, in FIG. 5 (a), ear threads fe and fe are arranged on the right side and the left side, respectively, along the side edges of the plurality of
耳糸feとしては、例えば、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、ビニロン繊維、木綿、などの繊維にて作製された糸条を複数本、例えば、10数本纏めて引き揃えて使用し得る。 As the ear thread fe, for example, a plurality of yarns made of fibers such as polyester fiber, nylon fiber, vinylon fiber, cotton, etc., for example, ten or more yarns can be gathered and used together.
図5(a)にて、整列された線材2は、一つ置きに位置している線材2−1、2−3、2−5、・・・・、2nから成る第1の線材群fg1と、線材2−2、2−4、・・・・、2n−1から成る第2の線材群fg2とに区分され、それぞれ綜絖103a、103bにより上下動可能とされる。
In FIG. 5 (a), the aligned
図5(b)に示すように、基準平面Hに対して、綜絖103aにより第1の線材群fg1は上方へと移動し、綜絖103bにより第2の線材群fg2は下方へと移動され、第1の線材群fg1と第2の線材群fg2との間に所定の間隙Sが形成される。
As shown in FIG. 5B, with respect to the reference plane H, the first wire group fg1 is moved upward by the
次いで、図5(c)に示すように、横糸3が、右側耳糸feを通り、間隙Sとされる第1の線材群fg1と第2の線材群fg2との間を通り、次に、左側耳糸feを通って挿通される。横糸3は、本実施例では、シャトルは使用せず、空気のジェット流に乗せて飛ばす方法を採用した。
Next, as shown in FIG. 5 (c), the
第1の線材群fg1と第2の線材群fg2との間、及び、両側耳糸feを通された横糸3は、右側及び左側の耳糸feに絡まり耳部Feを形成する。横糸3は、この両耳部Feより外側部分で切断される。つまり、横糸3は、互いに平行に配列された複数本の繊維強化プラスチック線材の、長手方向に直交する幅方向の最も外側に位置して両側に配置された耳糸feに保持される。
The
上記図5(a)、(b)、(c)に示す工程は、連続して行われる。 The steps shown in FIGS. 5A, 5B, and 5C are performed continuously.
上記図5(c)の工程が終了して、所定時間経過後に、即ち、第1の線材群fg1と第2の線材群fg2との間に編み込まれた横糸3から所定の距離(P)だけ離隔した位置にて、図5(d)に示すように、綜絖103a、103bにより基準平面Hに対して、第1の線材群fg1は下方に、又、第2の線材群fg2は上方へと移動される。
After the process of FIG. 5 (c) is completed and a predetermined time has elapsed, that is, only a predetermined distance (P) from the
次いで、図5(e)に示すように、横糸3が、右側耳糸feを通り、間隙Sとされる第1の線材群fg1と第2の線材群fg2との間を通り、次に、左側耳糸feを通って挿通される。横糸3は、右側及び左側の耳糸feに絡まり耳部Feが形成され、横糸3は、両耳部Feより外側部分で切断される。
Next, as shown in FIG. 5 (e), the
次に、上記図5(e)の工程が終了して、所定時間経過後に、即ち、第1の線材群fg1と第2の線材群fg2との間に編み込まれた横糸3から所定の距離(P)だけ離隔した位置にて、上記図5(b)に示すように、綜絖103a、103bにより基準平面Hに対して、第1の線材群fg1は上方に、又、第2の線材群fg2は下方へと移動される。
Next, after the process of FIG. 5 (e) is completed and a predetermined time has elapsed, that is, a predetermined distance (from the
以後、上記図5(c)〜(e)を繰り返し行うことにより、縦糸である第1、第2の線材群fg1、fg2を構成する各線材2と、横糸3とは、交互に平織り組織を形成し、所謂、平織り強化繊維シート1が製織される。
Thereafter, by repeatedly performing the above-described FIGS. 5C to 5E, each
製織された製品である織物の繊維強化シート1は、キャタピラー装置106を備えた巻き取り装置105により巻き取られる。
The woven fiber reinforced
これにより、平織り強化繊維シートは、図5(f)に示すように、その幅を狭めることにより平らなシート状のものとなる。 Thereby, as shown in FIG.5 (f), a plain weave reinforcement fiber sheet becomes a flat sheet-like thing by narrowing the width | variety.
なお、本実施例によれば、図4を参照すると理解されるように、キャタピラー装置106と、筬104との間に、即ち、筬104の下流側に近接して、加温設備、例えば遠赤外ヒーター105を設け、更に、その直後に冷却設備、例えば冷却ロール106を設けて、強化繊維シートを温度100〜150℃、圧力0.5〜3kgf/cm2にて加熱加圧する。これにより、上記図5(a)〜(e)に示す工程を繰り返すことにより作製した織物の強化繊維シートは、広い筬104の幅からからシート幅を狭めながら更に平坦性を上げることができ、極めて平坦な織物の強化繊維シート、即ち、織成繊維強化シート1を得ることができる。
In addition, according to the present embodiment, as understood with reference to FIG. 4, a heating facility, for example, a remote device, is provided between the
特に、アラミド糸のような有機高強度繊維を横糸に用いて、横糸のホットメルト樹脂を溶融してからプレスするのが好ましい。ガラス繊維や強度の弱い通常繊維では、プレス時に切れてしまう虞がある。又、隣接する横糸の間隔は、特に、10〜50mmとすることにより、平坦性に優れたシートを得ることができる。 In particular, it is preferable to use an organic high-strength fiber such as an aramid yarn for the weft and melt the hot melt resin of the weft before pressing. Glass fibers and normal fibers with low strength may break during pressing. Moreover, the sheet | seat excellent in flatness can be obtained by the space | interval of adjacent wefts being 10-50 mm especially.
このように、本実施例にて製織される製品である平織りの強化繊維シートは、線材2の長手方向に直交する方向の長さ、即ちシート幅Wが、織機の筬104に供給されるときの第1及び第2線材群fg1、fg2からなるシート状の線材により形成される幅W0より縮小される。本発明者らの実験研究の結果によると、平織りの強化繊維シートが波打つことなく平坦なシート状となるためには、筬部104におけるシート状線材の幅W0を平織り強化繊維シートの幅Wより10〜30%だけ大きく設定しておくことが極めて有効であることが分かった。広すぎると、連続繊維補強材の間隔が広くなりすぎ、補強効果が不十分となる。狭すぎるとシートが平坦にならない。
Thus, the plain-woven reinforcing fiber sheet, which is a product woven in the present embodiment, is supplied with the length in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the
尚、上記説明では、縦糸としての線材と、横糸とは平織りにて製織するものとしたが、これに限定されるものではなく、綾織り(斜文織り)、朱子織りとしても良い。 In the above description, the wire as the warp and the weft are woven in a plain weave. However, the present invention is not limited to this, and a twill weave (oblique weave) or a satin weave may be used.
上述のように、本発明によれば、筬の位置における幅広のシート状線材から幅を狭めながら、平坦な織物を得ると共に、各種ホットメルト樹脂被覆繊維により組織を固定する構成とされる。また、所定の太さのホットメルト樹脂被覆繊維を用いて繊維配列を整えることにより、製品である織成繊維強化シートはハンドリング性及び組織強度に優れている。 As described above, according to the present invention, a flat woven fabric is obtained while the width is narrowed from the wide sheet-like wire at the position of the heel, and the tissue is fixed by various hot-melt resin-coated fibers. Moreover, the woven fiber reinforced sheet which is a product is excellent in handling property and structure | strength strength by adjusting the fiber arrangement | sequence using the hot melt resin coating fiber of predetermined thickness.
製造例1
本製造例では、繊維強化シート1における繊維強化プラスチック線材2は、強化繊維fとして平均径7μm、収束本数12000本のPAN系炭素繊維ストランドを用い、マトリクス樹脂Rとして常温硬化型のエポキシ樹脂を含浸し、硬化して作製した。樹脂含浸量は、40重量%であり、硬化後の繊維強化プラスチック線材2は、直径d=1.0mmの円形断面を有していた。
Production Example 1
In this production example, the fiber reinforced
このようにして得た繊維強化プラスチック線材2を、180本/幅360mm(目付け600g)、送り出し装置101にて一方向に引き揃えて織機100へと供給した。つまり、織機100の筬部104における各線材2の間隔は、2mmであった。
The fiber-reinforced
また、耳糸feとしては、ポリエステル繊維を使用した。 Further, polyester fiber was used as the ear thread fe.
横糸3としては、芯線のアラミド繊維(番手1100d)にポリエステル樹脂が被覆されたホットメルト被覆繊維(株式会社ユニチカ製)を使用した。ホットメルト樹脂の被覆量は、芯線の60重量%であった。
As the
また、横糸3の間隔Pは、50mmとした。
The interval P between the
本製造例1では、図4に示すように、織機100とキャタピラー装置106の間に遠赤外線ヒーター107と冷却ロール106を設置し、遠赤外線ヒーター107にて織物を120℃に加熱し、その後、冷却ロール106にて2kgf/cm2にて加圧した。
In Production Example 1, as shown in FIG. 4, a far
このようにして作製した織成繊維強化シート1は、幅(W)が300mm、各線材2間の間隙(g)は、0.3〜0.4mmであった。
The woven fiber reinforced
また、繊維強化シート全体の平坦性、縦糸相互の平坦性、横糸の平滑性、柔軟性(小巻性)、形状安定性、幅精度、縦糸・横糸の配列精度を評価したが、全て良好であった。特に、縦糸相互の平坦性、横糸の平滑性は、特に、遠赤外線ヒーター107と冷却ロール106による熱処理と冷却プレスを実施することにより、より優れたものとなることが分かった。
In addition, the overall flatness of the fiber reinforced sheet, the flatness of the warp yarns, the smoothness of the weft yarns, the flexibility (small winding), the shape stability, the width accuracy, and the warp / weft alignment accuracy were evaluated. there were. In particular, it was found that the flatness between the warp yarns and the smoothness of the weft yarns were particularly improved by performing heat treatment and cooling press using the far-
横糸として、上記アラミド繊維に代えて木綿糸を使用し、ポリエステル被覆したものを使用したが、この場合も、同様に、良好な結果を得ることができた。 As the weft, instead of the aramid fiber, a cotton yarn was used and a polyester-coated one was used. In this case as well, good results could be obtained.
1 繊維強化シート
2 繊維強化プラスチック線材(縦糸)
3 固定用繊維材(横糸)
100 織機
101 送り出し装置
102 バックテンション機構
103(103a、103b) 綜絖
104 筬
105 巻き取り装置
106 キャタピラー装置
107 遠赤外線ヒーター(加温設備)
108 冷却ロール(冷却設備)
1 Fiber reinforced
3 Fixing fiber material (weft)
DESCRIPTION OF
108 Cooling roll (cooling equipment)
Claims (13)
(a)縦糸として、連続した繊維強化プラスチック線材を複数本、互いに所定の空隙を持たせて平行に配列し、
(b)前記互いに平行に配列された複数本の繊維強化プラスチック線材に対して、前記繊維強化プラスチック線材の長手方向に沿って所定間隔にて横糸を織り込み、シート状の織物を製織し、
(c)前記(a)工程における、前記互いに平行に配列された前記複数本の繊維強化プラスチック線材により形成される、前記繊維強化プラスチック線材の長手方向に対して直交する方向の幅は、製品である織成繊維強化シートの幅より10〜30%だけ広く設定する、
ことを特徴とする織成繊維強化シートの製造方法。 In the method for producing a fiber reinforced sheet having a plurality of fiber reinforced plastic wires aligned in the longitudinal direction,
(A) As warps, a plurality of continuous fiber reinforced plastic wires, arranged in parallel with a predetermined gap between each other,
(B) Weaving weft yarns at a predetermined interval along the longitudinal direction of the fiber reinforced plastic wire material for the plurality of fiber reinforced plastic wire materials arranged in parallel to each other, and weaving a sheet-like woven fabric,
(C) In the step (a), the width in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the fiber reinforced plastic wire formed by the plurality of fiber reinforced plastic wires arranged in parallel to each other is a product. 10-30% wider than the width of a certain woven fiber reinforced sheet,
A method for producing a woven fiber reinforced sheet characterized by the above.
前記強化繊維は、炭素繊維;ガラス繊維:ボロン繊維;アラミド、PBO(ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール)、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維;が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用され、
前記マトリクス樹脂は、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、MMA樹脂、不飽和ポリエステル樹脂若しくはフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、又は、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ABS樹脂、メタクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、熱可塑性エラストマー樹脂若しくはポリビニルブチラール樹脂などの熱可塑性樹脂である、
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれかの項に記載の織成繊維強化シートの製造方法。 The fiber reinforced plastic wire is impregnated with a matrix resin in a reinforced fiber,
The reinforcing fiber is a carbon fiber; glass fiber: boron fiber; organic fiber such as aramid, PBO (polyparaphenylene benzbisoxazole), polyamide, polyarylate, polyester, etc. Used,
The matrix resin is a thermosetting resin such as a room temperature curable or thermosetting epoxy resin, vinyl ester resin, urethane acrylate resin, MMA resin, unsaturated polyester resin or phenol resin, or polyamide resin, polyester resin, A thermoplastic resin such as polyurethane resin, polyethylene resin, polypropylene resin, ionomer resin, polyvinyl acetate resin, polystyrene resin, ABS resin, methacrylic resin, polyvinyl chloride resin, polyvinyl alcohol resin, thermoplastic elastomer resin or polyvinyl butyral resin. is there,
The method for producing a woven fiber reinforced sheet according to any one of claims 1 to 8.
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