JP2017197769A - スラリ状塗材の製造方法及び被補強構造物の補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】単繊維間の膠着・交絡を実質的に排除したガラス単繊維を液状塗材に均一に分散させてスラリ状塗材を製造する方法と、それを用いた被補強構造物の補強方法とを提供する。
【解決手段】ガラス単繊維塊よりガラス単繊維を掻き取り、実質的完全に１本１本に開繊し、塗材液面に指向させてその粘着性によりガラス単繊維を塗材液面Ｐに捕捉させ、混合により塗材中に分散する。製造したスラリ状塗材は、被補強構造物の表面に塗布して固化させることで、被補強構造物の補強に利用する。
【選択図】図６

Description

本発明は建物内外の壁面、天井、床、屋上等の補修・強化部材、補修・強化のためのスラリ状塗材の製造方法及びこの塗材を用いて被補強構造物の補強を行う方法に関するものである。

ガラス繊維チョップドストランドは固化する以前のプラスチック液状物、例えば、アクリル系塗料やウレタン系塗料に補強材として混合分散させ、強化膜を構成することは行われている（特許文献１及び２等）。
ガラス繊維チョップドストランドは紡糸された１本１本が１０μｍと細くフィラメント数が２００〜１，０００本等といった本数のガラス繊維マルチフィラメントに集束剤を付与してロールに巻き取り、ロールから引き出されたガラス繊維マルチフィラメントを１５ｍｍといった長さに切断して作られたものである。そのため、ガラス繊維チョップドストランド１片を構成するガラス単繊維は１本のストランドを構成するフィラメント本数分のガラス単繊維が集束剤により相互に一体に固着されている。
これによりガラス単繊維と塗料との接触面積が大きくできず、ガラス単繊維と塗料との十分な一体化が行われず、特に塗膜の場合は強化層がそれほど厚くできないため、十分な補強が得られない。また固化後の塗膜面にガラス繊維チョップドストランド片による凹凸が残り、見栄えが良くない。加えて塗膜自体も柔軟性に欠けるため、コンクリート等の被強化面の表面に対する微妙な凹凸に対する追従性に欠ける。この点でも、被強化面に対する一体性、即ち、塗膜による強化機能も不十分であった。
本出願人はこの問題点に早くから気づいており、これに対処すべく、ガラス繊維チョップドストランドをトルエンやスチレンなどの有機溶媒に浸漬することで、ガラス繊維チョップドストランドより集束剤を除去してガラス単繊維とし、これを塗料に混合分散させる技術を提案している（特許文献３）。
なお、ガラス繊維チョップドストランドより集束剤を除去することによりガラス単繊維とし、これを補強材とするセメントスラリについても提案されている（特許文献４）。

特開平１−２１８６６６号公報 特開２００４−２７２２１号公報 特開２００１−８９２６５号公報 特開昭５２−０４９２３６号公報

従来技術において、ガラス繊維チョップドストランドからの集束剤の除去は特許文献２若しくは３に記載のようにガラス繊維チョップドストランドを有機溶媒に浸漬（必要あれば攪拌）させることにより行われる。浸漬により集束剤は有機溶媒に溶解され、ガラス繊維チョップドストランドからの集束剤の除去はほぼ完全に行うことができる。
しかしながら、有機溶媒への浸漬によりガラス繊維チョップドストランドから集束剤を除去しても、有機溶媒への浸漬による集束剤の溶解除去だけではガラス単繊維１本１本に完全に分離されるわけではなく、ガラス単繊維同士間に部分的に膠着若しくは交絡した状態が残り、ところどころ毛玉状を呈してさえしている。
膠着・交絡状態の或いは毛玉状のガラス単繊維をアクリル系塗料やウレタン系塗料に混合して使用すると、劣化コンクリート構造物などの被強化物に塗布乾燥後の塗膜におけるガラス単繊維との密着（皮膜強度）がいまだ不十分である。また、ガラス単繊維が完全に１本１本になっているとは言えないため塗膜の柔軟性も不足し、その結果劣化コンクリート構造物表面の微妙な凹凸に追従し得ず、劣化コンクリート構造物などの被強化物に対するガラス単繊維含有塗膜による所期の補強が行い得なかった。

本発明者は、有機溶媒への浸漬によりガラス繊維チョップドストランドから集束剤を除去したガラス単繊維間に部分的に残留するガラス単繊維間の膠着・交絡が劣化コンクリート等の補強対象物の補強強化の障害の主因となっていることを突き止め、鋭意検討した結果、ガラス繊維チョップドストランドから集束剤を除去したガラス単繊維に残留するガラス単繊維間の膠着・交絡を実質的完全に排除し、ガラス単繊維１本１本に完全に開繊することに成功し、本発明に到達したものである。

この発明は、ガラス単繊維を液状塗材に分散させてなるスラリ状塗材の製造方法であって、ガラス単繊維が塊状又は束状になったガラス単繊維塊又はガラス単繊維束からガラス単繊維を掻き取りつつ攪拌中の液状塗材の表面に付着させ、この液状塗材の表面に付着したガラス単繊維を液状塗材の攪拌によりこの液状塗材中に分散させる方法である。

この発明では、ガラス単繊維が塊状又は束状になったガラス単繊維塊又はガラス単繊維束からガラス単繊維束を掻き取りつつ、このガラス単繊維束を開繊してガラス単繊維を液状塗材の表面に付着させるのがよい。
また攪拌中の液状塗材は、液状塗材槽内で周方向に循環させるとともに、塗材表面で中心から外周部へ向かい且つ外周部において底部に向かう流れを形成して縦方向及び径方向に循環させるのが好適である。
さらに液状塗材の粘度は２０，０００ｍＰａ・ｓ〜８０，０００ｍＰａ・ｓであってもよい。またガラス単繊維の太さは３μｍから３０μｍであっても適用できる。

この発明の被補強構造物の補強方法は、上記のような方法により製造されたスラリ状塗材を、被補強構造物の表面に塗布して固化させる方法である。

この発明のスラリ状塗材の製造方法では、ガラス単繊維が塊状又は束状になったガラス単繊維塊又はガラス単繊維束からガラス単繊維を掻き取り、実質的に１本１本に開繊されたガラス単繊維を得て、攪拌中の液状塗材の表面に指向させている。１本１本に開繊されたガラス単繊維は、液状塗材にその表面にて粘着捕捉させることができ、攪拌により液状塗材中に効率的にかつ均一に分散させ、スラリ状塗材に調製することが可能である。

この発明によれば、液状塗材に混合分散されるガラス単繊維が、実質的完全に１本１本に分離された状態でポリウレタン塗材等の液状塗材に混合される。そのため、個々のガラス単繊維と液状塗材との間に最大限の接触面積が得られ、塗膜として固化したときのガラス単繊維との一体性を最大限得ることができ、ガラス単繊維混入による所期の強度増加を得つつ塗膜の柔軟性を損なうことがない。そのため、劣化コンクリートといった被補強物の表面の凹凸に追従して塗膜を被補強物の表面に密着させることができ、塗膜により最大限の補強効果を得ることができる。

図１はこの発明のスラリ状塗材の製造装置の概略を一部断面にて示す側面図である。 図２はこの発明のスラリ状塗材の製造装置の概略面図である。 図３はこの発明の供給筒から開繊装置にかけてのガラス単繊維塊供給及び開繊機構部を概略的に示す斜視図である。 図４はこの発明の供給筒下部から開繊装置にかけての部位を概略的に示す断面図である。 図５は図４における開繊装置を構成する第１及び第２の回転体の平面図である。 図６は図４における第１及び第２の回転体の協働部分の拡大図であり、この発明における開繊動作を極度に模式化して説明するものである。 図７はカートリッジ式のガラス単繊維塊供給装置の断面図である。 図８はカートリッジ式のガラス単繊維塊供給装置の平面図である。

本発明は、同一出願人に係る前掲特許文献３と特に関連している。この特許文献３の技術では、ガラス繊維チョップドストランドより溶剤にて紡糸集束剤を除去したものを液状塗材中に分散混合させ、建物の表面補修用のスラリ状塗材としたものである。
チョップドストランドは３ｍｍから２０ｍｍといった長さにカットされてはいるが、ガラス繊維フィラメントの紡糸工程時に紡糸ノズル直下で付与される集束剤はそっくりそのまま残留しているため、チョップドストランド１片は剛直な棒状の状態を呈している。剛直な棒状のままでは、塗膜表面が円滑とならず、建物の表面補修用に被処理物表面に薄い補強皮膜を形成する場合に不適であり、特許文献３の技術では、チョップドストランドを溶剤処理することにより集束剤を除去し、これを塗材と混合・分散しスラリ状塗材としていたものである。
集束剤の除去により、チョップドストランドの剛直性は相当に弱められるが、ガラス単繊維同士の部分的な膠着・交絡は残留しており、完全に１本１本のガラス単繊維に分離しているわけではない。より理想的な建物補修のため、本発明者が鋭意検討の結果、集束剤を除去したガラス単繊維同士の部分的な膠着・交絡を実質的に完全に除去し１本１本に開繊し、これを液状塗材に混合し、ガラス単繊維を分散させたスラリ状塗材を塗布して得られた塗膜により理想的な補強効果を発揮させるために必要なことを解明し、本発明に至ったものである。

本発明における液状塗材としてはアクリル系やウレタン系塗材が好ましく、これらの塗材は粘稠な性状を呈しており、粘度としては５０，０００ｍＰａ・ｓ前後が最適であり、好適範囲として挙げれば２０，０００ｍＰａ・ｓ〜８０，０００ｍＰａ・ｓである。
本実施形態では集束剤除去後のガラス単繊維を実質的に１本１本となるように開繊し、開繊されたガラス単繊維の流れを攪拌中の液状塗材の表面に指向させ、ガラス単繊維を塗材表面にその粘着性にて付着・捕捉させ、塗材の攪拌によりガラス単繊維を塗材中に混合・分散させ、スラリ状塗材とするものである。

図１−図３は、本実施形態によるスラリ状塗材の調製方法を実施するための装置の全体を略示しており、１０はアクリル系塗材やウレタン系塗材等の液状塗材を収容する液状塗材槽、１１は液状塗材の液面監視用のセンサ、１２は液状塗材槽１０における液状塗材の攪拌手段、１３は支柱、１４は開繊工程に供される集束剤除去処理後のガラス単繊維塊の中間供給筒、１５はガラス単繊維の開繊装置、１６はガラス単繊維塊の押圧シリンダを示す。ガラス単繊維塊の供給筒１４の上方には回転カートリッジ式の繊維塊供給装置１７が配置される。回転カートリッジ式の繊維塊供給装置１７の構成については後述する。

攪拌手段１２は液状塗材槽１０に収容したアクリル系塗材やウレタン系塗材等の液状塗材の攪拌を行うものであり、回転軸１２−１と回転羽根１２−２とを備え、回転軸１２−１は図示しない回転駆動モータにベルト連結される。回転羽根１２−２は２枚羽根の軸流スクリュー型のものが図示されている。
図１の液状塗材槽１０中矢印に示すように液状塗材槽１０に収容された液状塗材の底部中心から上方、塗材表面から外周、外周部において底部に向かい、回転羽根１２−２に循環する縦方向及び径方向（勿論円周方向も）の塗材の循環流を構成する。そして後述のように、塗材表面に吹き付けられてその粘性によって貼り付けられたガラス単繊維を液状塗材と均一混合・分散し、ガラス単繊維を液状塗材中に均等分散させ、スラリ状塗材とすることができる。
２枚羽根の代わりに３枚羽根の軸流スクリューでも良いし、アクリル系塗材やウレタン系塗材の粘稠な液状塗材に適したものとしてアンカー翼やリボン翼のものも同様に採用することができる。回転羽根１２−２の回転速度としては３００〜１，４００回転／分程度であるがスラリは中心軸で１，０００回転／分とすると、外周で１５０回転／分に減じている。

図４は供給筒１４に充填された、ガラス繊維チョップドストランドを紡糸集束剤を除去すべく溶剤に浸漬・乾燥後のガラス単繊維塊を開繊装置１５にて開繊し、液状塗材の表面に付着させるための本発明の構成が模式的に示される。
ガラス繊維チョップドストランドは、この実施形態では、フィラメント本数２００で単一フィラメント径１０μｍのガラス繊維マルチフィラメントを１３ｍｍの長さにカットしたものである。紡糸ノズルからのマルチフィラメントには紡糸ノズル直下において集束剤が付与されているため、１片のチョップドストランドを構成する個々のガラス単繊維は一体に膠着されており、チョップドストランドは柔軟性は全く欠如した性状のものである。
チョップドストランドから個々のガラス単繊維とするため特許文献３に記載のようにチョップドストランドはトルエンのような溶剤中に浸漬される。すると、チョップドストランドから集束剤成分が溶剤に溶解され、チョップドストランドから集束剤を実質的に完全に除去することができる。この状態でも単一フィラメント径１０μｍという個々のガラス単繊維の柔軟性は顕現され、特許文献３に開示したようにウレタン系塗材中に分散させスラリ状とすることで、コンクリートといった凹凸ある表面に塗布した場合において凹凸ある表面に追従させたガラス繊維強化皮膜を構成することは一応は可能である。
しかしながら、溶剤に対しチョップドストランドを浸漬するのみでは、ガラス単繊維同士の部分的な膠着・交絡はどうしても残留し、ガラス単繊維同士の部分的な膠着・交絡部分は極端な場合は毛玉状を呈することもあり、紡糸集束剤を除去しただけのガラス単繊維は完全に一本一本に分離した状態にはなっていない。
本実施形態では、図４の構成により、チョップドストランドからの溶剤除去後のガラス単繊維を実質的に完全に１本１本となるように開繊し、開繊されたガラス単繊維を塗材中に均等分散させることでより理想的なスラリ状態に調製することを意図とするものである。

本実施形態による開繊及び開繊されたガラス単繊維の塗材表面への供給方法についてより詳細に説明すると、図４において、供給筒１４にはガラス繊維チョップドストランドを溶剤に浸漬し集束剤を溶解せしめた後のガラス単繊維が収容される。ガラス単繊維は塊状（ガラス単繊維塊をＧにて表す）又は束状をなして供給筒１４に充填されている。供給筒１４でのガラス単繊維塊は重量０．６ｋｇ〜０．８ｋｇが約４リットル中に充填されている。また、ガラス単繊維塊の連続供給のため、供給筒１４の上端側には後述のピストン等のガラス単繊維塊の供給用加圧装置としての押圧シリンダ１６（図３）が設置されている。
図４の開繊装置１５は供給筒１４の下方に設置されており、上側に位置する第１回転体１８（本実施形態の繊維束掻取部材）と、第１回転体１８の斜め下に位置する第２回転体２０（本実施形態の繊維束係合部材）とを備える。
図５に示すように、第１回転体１８は、回転軸１８−１上に多数のディスク１８−２を図示しない周知の周り止め用のキー（図４にキー収容のためディスク１８−２に設けられるキー溝１８−２Ａが示される）を嵌挿して構成され、隣接するディスク１８−２間にスペーサ１８−３が嵌挿され、隣接するディスク１８−２間に所定の隙間１８−４が残されるようにされる。
このディスク１８−２とスペーサ１８−３との回転軸１８−１上の交互配列は両端よりねじ式等の締結具１８−６，１８−８により締結されることで、第１回転体１８として組み立てられる。個々のディスク１８−２は図４に示すように外周に円周方向に等間隔をなして突起部１８−２Ｂを備え、突起部１８−２Ｂは回転方向（矢印ａ）の前面１８−２Ｂ’がスムースに湾曲しつつ尖端部１８−２Ｃまで延びている。
第１回転体１８は回転軸１８−１上に多数のディスク１８−２を軸方向に間隔をおいて構成しているため、突起部１８−２Ｂは円周方向のみならず軸方向にも間隔をおいて配置され、換言すれば、第１回転体１８はその外周面において円周方向及び軸方向の突起部１８−２Ｂの列を備えることになる。
ここに第１回転体１８の回転方向ａは図４の時計方向であり、機能的には後述のように供給筒１４のガラス単繊維塊からガラス単繊維を束状に掻き取り、掻き取られたガラス単繊維束を供給筒１４内において第２回転体２０に向け移送する方向である。

第２回転体２０の構造は第１回転体１８と基本的には同様であり、図５に示すように、回転軸２０−１上に多数のディスク２０−２をキー（キー溝を図４に２０−２Ａにて示す）により周り止め可能に嵌挿して構成され、隣接するディスク２０−２間にスペーサ２０−３が嵌挿され、隣接するディスク２０−２間に所定の隙間２０−４が残されるように構成している。そして、個々のディスク２０−２は図４に示すように外周に円周方向に等間隔をなして突起部２０−２Ｂを備える。
第２回転体２０のディスク２０−２における突起部２０−２Ｂは第１回転体１８のディスク１８−２の突起部１８−２ｂとは形状が異なり、殆ど対称形状の回転方向の前面及び後面を有しているが、回転方向（矢印ｂ）における前面において突起部２０−２Ｂにおける尖端部２０−２Ｃの少し内径側に窪み部２０−２Ｄを形成している。
ここに、第２回転体２０の回転方向ｂは図４の反時計方向（第１回転体１８の回転方向ａと反対方向）であり、第１回転体１８により運ばれてきたガラス単繊維束を開繊し、開繊されたガラス単繊維を遠心力下で塗材液面に吹き付ける方向である。
第１回転体１８と同様に第２回転体２０は回転軸２０−１上に多数のディスク２０−２を軸方向に間隔をおいて構成しているため、突起部２０−２Ｂは円周方向のみならず軸方向にも間隔をおいて配置され、換言すれば、第１回転体１８と同様第２回転体２０もその外周面において円周方向及び軸方向の突起部２０−２Ｂの列を備えることになる。
図４に示すように、第２回転体２０は第１回転体１８に近接して斜め下方に配置される。そして、図５に示すように第１回転体１８の隣接するディスク１８−２間の隙間１８−４に対して第２回転体２０のディスク２０−２の突起部２０−２Ｂが延出し、逆に、第２回転体２０の隣接するディスク２０−２間の隙間２０−４に対して第１回転体１８のディスク１８−２の突起部１８−２Ｂが延出し、換言すれば、第１回転体１８のディスク１８−２と第２回転体２０のディスク２０−２とは軸方向に沿って突起部１８−２Ｂ及び２０−２Ｂを交互に相手方に向け突出し合うように位置する。
図５のＡ部拡大図に示すように第１回転体１８と第２回転体２０とでディスク１８−１，２０−１の対向面間に隙間（軸方向隙間）δが残され、この軸方向隙間δの大きさは０．０３〜０．０６ｍｍの大きさであり、後述の開繊作用にて説明するように、開繊時にこの軸方向隙間δをガラス単繊維が通過し、第１回転体１８と第２回転体２０との大きな速度差により軸方向隙間δにおいてガラス単繊維は強い開繊作用を受け、ガラス単繊維の膠着や交絡を解除し、ガラス単繊維は１本１本に開繊される。
他方、第１回転体１８の突起部１８−２Ｂの先端１８−２Ｃと第２回転体２０の対向面（スペーサ２０−３）との間及び第２回転体２０の突起部２０−２Ｂの先端１８−２Ｃと第１回転体１８の対向面（スペーサ１８−３）との間は第１、２の回転体１８，２０の相互の回転のため無接触で隙間は均等に０．５ｍｍ程度に設定される。

図３には第１回転体１８及び第２回転体２０の駆動部が模式的に示され、第１回転体１８の回転軸１８−１の端部に従動プーリ２２がベルト２３により回転駆動軸２４上の駆動プーリ２５に連結される。回転駆動軸２４は図示しないインバータ式等の回転数制御可能式の第１回転体駆動モータに連結される。他方、第２回転体２０の回転軸２０−１も図示しないインバータ式等の回転数制御可能式の第２回転体駆動モータ（ボックス２６内に設置される）に連結される。
第１、２の回転体１８，２０の独立駆動により回転体１８，２０間の所期の回転速度差（第１回転体１８の回転速度＜＜第２回転体２０の回転速度）が適宜得られるようにされる。第１回転体１８と第２回転体２０との回転速度差は、例えば、第１回転体１８を５０〜１３０回転／分としたとき第２回転体２０を１，５００〜３，０００回転／分とする程度であり、速度比としては２０〜３０程度である。第１回転体１８及び第２回転体２０の回転速度は所期の開繊のためには微妙な調整が必要であり、このような独立駆動構成が好適である。

次に、開繊装置１５による開繊動作を説明すると、ガラス単繊維は塊状をなして供給筒１４に充填されている。第１回転体１８は図４において矢印ａ方向に回転し、この回転方向ａは供給筒１４に充填された繊維塊Ｇの下面に作用して繊維塊Ｇの下面より繊維束を掻き取る。
掻き取られた繊維束を供給筒１４の底部において（供給筒１４から外にこぼすことなく）第２回転体２０に向けて供給する。即ち、第１回転体１８を構成するディスク１８−２の突起部１８−２Ｂの回転方向前面１８−２Ｂ’が回転方向と反対方向に湾曲した形状をなすことから、矢印ａ方向の回転は繊維塊Ｇと係合するとき、ガラス単繊維を束状に掻き取り、ガラス単繊維束は突起部１８−２Ｂに係合したまま供給筒１４の底面に沿って矢印方向ａの回転により第２回転体２０の方向に移送される。
第１回転体１８と第２回転体２０とは図５を参照して説明するようにそのホイール１８−２，２０−２の突起部１８−２Ｂ，２０−２Ｂ同士が互いに入り込み合う位置関係にあり、第１回転体１８のホイール１８−２の突起部１８−２Ｂに係合することにより掻き取られたガラス単繊維束は、第１回転体１８の隣接するホイール１８−２間の隙間１８−４において回転（矢印ｂ方向）する第２回転体２０の突起部２０−２Ｂに係合する。
第１回転体１８に対する第２回転体の高速による突起部１８−２Ｂ及び突起部２０−２Ｂ間の大きな速度差故に、第１回転体１８の突起部１８−２Ｂに保持された繊維束は隙間２０−４の部位に次々と入って来る第２回転体２０の突起部２０−２Ｂとの係合による強烈な開繊作用を受け、繊維束におけるガラス単繊維間の膠着・交絡は解除され、ガラス単繊維は１本１本に開繊される。
開繊されたガラス単繊維は高速回転する第２回転体２０の遠心力により飛散されつつ大方接線方向に矢印Ｆのように噴出され、液状塗材の塗材表面Ｐに指向される。塗材表面に吹き付けられることによりその粘性によって貼り付けられる。
そして、上述のように液状塗材は攪拌羽根１２−２により攪拌を受けているため、塗材表面に貼り付けられたガラス単繊維は液状塗材と均一混合・分散し、ガラス単繊維を液状塗材中に均等分散させ、スラリ状塗材とすることができる。

液状塗材槽１０における塗材液面Ｐは開繊装置１５との接触は不可であるが、あまり離れてしまうと、開繊装置１５からの開繊されたガラス単繊維流Ｆの速度が低下し、好ましくなく最適な液面位置に維持する必要がある。そのため、塗材液面Ｐの監視のためのセンサ１１が設置されている（図１参照）。

図６は開繊装置１５による上記説明の開繊作用をより分かりやすくなるように極度に模式化して示すものである。集束剤溶解除去後のガラス単繊維塊から第１回転体１８の突起部１８−２Ｂにより掻き取られかつ保持されつつ第２回転体２０との会合部位まで低速ａにて運ばれてきた繊維束をｆにて示す。集束剤は溶解除去されていても繊維束ｆには部分的な膠着や交絡が残っており、完全には１本１本に分離された状態にはない。
第２回転体２０の突起部２０−２Ｂは高速ｂにて突起部１８−２Ｂ間の狭い隙間１８−４（図５）に入り（第１回転体１８の突起部１８−２Ｂは突起部２０−２Ｂ間の隙間２０−４に入る）、突起部１８−２Ｂに保持された繊維束ｆに高速回転する突起部２０−２Ｂに、特にその回転方向前面の凹部２０−２Ｄを中心に、係合される。突起部１８−２Ｂに対する突起部２０−２Ｂの圧倒的な速度差によって一つの突起部１８−２Ｂに保持された繊維束ｆは次々と回転して来る突起部２０−２Ｂと係合される。
このように突起部１８−２Ｂ及び２０−２Ｂ間の隙間で生ずる一つの突起部１８−２Ｂに保持された繊維束ｆに対する突起部２０−２Ｂの次から次ぎへの係合は対向面間の隙間δが狭いこともあって、一つの突起部１８−２Ｂに保持された繊維束ｆに対する強烈な開繊作用となり、最終的には完全に１本１本に分離されたガラス単繊維ｆ´となる。
突起部２０−２Ｂを離れると、第２回転体２０の遠心力により飛散しながら液状塗材面Ｐを指向する完全に開繊されたガラス単繊維の流れＦとなる。

第１回転体１８における突起部１８−２Ｂ及び第２回転体２０における突起部２０−２Ｂは円周方向及び軸方向列として構成されているため、供給筒１４からの繊維塊をくまなく開繊装置１５による開繊作用を受けさせることができる。即ち、図３に示すように供給筒１４は上端部は円形断面であるが、下端部は矩形断面を呈しており、供給筒１４における繊維塊にことごとく開繊作用を受けさせるため、第１回転体１８及び第２回転体２０はその繊維塊掻き取り機能及び開繊機能を達成するディスク１８−２，２０−２の設置部分の軸長は開繊装置の軸方向に沿った供給筒１４の幅に準じたものとなっている。
そして、図４に示すように供給筒１４は第２回転体２０側の側面１４−１が第１回転体１８側に曲折され、第１回転体１８と第２回転体２０との会合部は狭隘なスロート部２１を形成し、スロート部２１の下方に第２回転体２０が位置している。そのため、供給筒１４内のガラス単繊維塊は第１回転体１８による掻き取り作用を受けた後、第２回転体に２０に効率的に引き渡され、開繊が行われ、塗材面に指向される開繊されるガラス単繊維の高速流Ｆ（図４及び図６）が形成される。

第１回転体１８及び第２回転体２０の回転速度差如何であるが、処理速度は第１回転体１８の回転速度に依存し、開繊効率は第１回転体１８に対する第２回転体２０の速度比に依存する。しかし、過大な速度比は繊維に対する過大な損傷が懸念されることから、所望の処理速度及び開繊が得られるように適宜決定する必要がある。供給筒１４内におけるガラス単繊維塊の密度（繊維塊重量／体積）を０．２とした場合、第１回転体１８の速度を約１００ｒｅｖ／ｍｉｎ、第２回転体２０の速度を約２，５００ｒｅｖ／ｍｉｎとするのが概ね妥当であった。

上記のように開繊装置１５により１本１本に開繊されたガラス単繊維は第２回転体２０の高速回転による遠心力下で図４及び図６の矢印Ｆのように塗材液面Ｐに吹きつけられる。塗材はその粘度が５０，０００ｍＰａ・ｓ前後といった粘稠な性状のものであるため、塗液面にその粘性下で捕捉され、塗材は図１に示すように攪拌羽根１２−２による縦方向及び回転方向の攪拌を受けているため、ガラス単繊維を塗材中に均等分散させ、スラリ状塗材とすることができる。

次に、供給筒１４に対するガラス単繊維の導入装置について説明すると、スラリ状塗材におけるガラス単繊維の重量比は、補強性からすれば大きければ大きいほど良いことになるが、劣化コンクリート等の被補修構造体への塗装性（塗装作業の効率）からするとあまり大きな重量比はこれを損なうことになり、０．５〜１０％が妥当である。他方、液状塗材槽１０は通常のドラム缶程度（２００リットル）の大きさのもので、約１５０ｋｇの塗材を収容することができる。
従って、１バッチで液状塗材槽１０に供給・混合すべきガラス単繊維は１．５ｋｇ〜１５ｋｇとなる。然るに、集束剤除去後のガラス単繊維塊はふわふわの嵩高な性状のものであり、相当に圧縮しても１リットルで２００ｇ程度の重さにしかならず、液状塗材槽１０に供給すべき１バッチのガラス単繊維塊の容積は７．５〜７５リットルになり、軽量ではあるがふわふわで嵩のあるガラス単繊維塊の効率的な導入方式が必要とされる。
回転カートリッジ式の繊維塊供給装置１７はこの要求を達成し得るものであり、以下その構成について説明する。回転カートリッジ式の繊維塊供給装置１７は、１本１本のカートリッジ３０（その寸法は例えば１００ｍｍφで長さ５０ｃｍで容積は約４リットル）からそこに充填された集束剤除去後のガラス単繊維塊を必要量供給筒１４に連続的に送り込むものであり、繊維塊供給装置１７自体は昇降用回転モータ３２によって図１の上下に昇降可能となっている。
昇降用回転モータ３２は昇降台３４に設けられ、昇降台３４が繊維塊供給装置１７の機枠組立体３５に連結されるが、昇降台３４と案内ロッド３３（支柱１３に取り付けられる）との間には縦溝と縦方向突起からなる縦方向摺動部（図示せず）を備えている。また、モータ３２の回転軸に連結されるギヤ（図示せず）が昇降台３４に設けられたラック（図示せず）と係合する等の回転運動−上下運動変換手段が設けられ、モータ３２の回転により繊維塊供給装置１７を支柱１３に沿って適宜に昇降させることができるようになっている。
図７及び図８に示すように繊維塊供給装置１７の機枠組立体３５は上下の円板状枠３６，３７を円周方向に等間隔に配置された８本の連結ロッド３８にて連結して構成された籠状構造を呈する。
上下の円板状枠３６，３７の夫々の内面側にはカートリッジ保持円板４０，４２が固定される。カートリッジホルダ４４は４個のカートリッジ３０をリボルバ式に保持するためのものである。カートリッジホルダ４４は、その回転下、機枠内側において上下のカートリッジ保持円板４０，４２（固定側）と摺接するように設けられ、外周に９０度毎４箇所に半月状のカートリッジ受溝４５を形成したカートリッジ受板４６，４８と、上下のカートリッジ受板４６，４８を連結し、回転籠状に構成する４本のロッド４９と、機枠組立体３５（上下の円板状枠３６，３７）に対し回転可能な回転軸５０と、回転軸５０のための上下の玉軸受５１，５２と、上下のカートリッジ受板４６，４８の夫々において円周方向に離間して、夫々のカートリッジ受溝４５の内周に沿うように４個設けられた円弧状のカートリッジ押圧部材５３，５４と、４対の上下のカートリッジ押圧部材５３，５４を回転自在とする夫々のピン５６と、カートリッジ押圧部材５３，５４の夫々の上下対をピン５６を中心に図の反時計方向に回動付勢するスプリング５８と、回転軸５０の上端に自在継手等の連結手段を介して連結され、回転軸５０、即ち、カートリッジホルダ４４を回転駆動するカートリッジホルダ駆動モータ６０とから構成される。上下のカートリッジ保持円板４０，４２には、半月状のカートリッジ受溝４５と同芯であるが、内径がカートリッジ３０の外径より小さな円形開口６４（後述のガラス単繊維塊供給ステーションＳＢに設置）を備えており、カートリッジ３０は落下することなく下側カートリッジ支持円板４２に係合保持されると共にガラス単繊維塊供給ステーションＳＢにて各カートリッジ３０より繊維塊押圧シリンダ１６により、ガラス単繊維塊を供給筒１４に供給することができる。また、後述空カートリッジ排出ステーションＳＣにおいて、カートリッジ保持円板４０，４２の上下内面側に空カートリッジストッパ６６が固定され、空カートリッジストッパ６６の肉厚はカートリッジ保持円板４０，４２のそれに拮抗しており、また、カートリッジ保持円板４０，４２の回転を阻害することがないように内周側でカートリッジ保持円板４０，４２と摺接する円弧板形状をなす。空カートリッジストッパ６６の端縁６６Ａは後述排出ステーションＳＣにおけるカートリッジ受板４６，４８の半月状のカートリッジ受溝４５の回転方向下流側の接線方向に延設位置し、排出ステーションＳＣにおける空カートリッジのストッパ機能を果たすことができる。

カートリッジホルダ４４はモータ６０により回転駆動され、かつカートリッジ供給ステーションＳＡと、各カートリッジ３０からの集束剤除去後のガラス単繊維塊を供給筒１４に供給するガラス単繊維塊供給ステーションＳＢと、空となったカートリッジの排出ステーションＳＣにて停止することができる。

回転カートリッジ式の繊維塊供給装置１７の動作を説明すると、ガラス繊維チョップドストランドを浸漬し、紡糸集束剤を溶解除去したガラス単繊維はカートリッジ３０に０．２といった所定密度にて充填され、このようなカートリッジ３０が必要数準備される。カートリッジ３０は供給シュート７０を介し、カートリッジ供給ステーションＳＡにてカートリッジホルダ４４に移送される。即ち、カートリッジはカートリッジ供給ステーションＳＡにて停止しているカートリッジ保持円板４０，４２の一つのカートリッジ受溝４５に当接するまで押し込まれる（矢印ｈ）。このとき、カートリッジ押圧部材５３，５４はスプリング５８により内面（凹面）においてカートリッジ３０の外周に軽く押し付けられ、カートリッジ３０が保持される。カートリッジ３０は上下でカートリッジ保持円板４０，４２により規制される。

モータ６０の回転によりカートリッジホルダ４４は回転し、カートリッジ保持円板４０，４２により上下を摺接規制されながら、カートリッジ３０は円周方向（矢印ｇ）に移動され、ガラス単繊維塊供給ステーションＳＢにてカートリッジホルダ４４は停止する。停止位置ではカートリッジ３０が上下のカートリッジ保持円板４０，４２の円形開口６４と整列するが、円形開口６４の内径はカートリッジ３０の外径より小さくカートリッジ３０はガラス単繊維塊供給ステーションＳＢに保持される。
そして、押圧シリンダ１６に空気圧が導入されることでそのピストンロッド１６−１が伸張され、ピストンロッド１６−１の先端のピストン１６−２（外径は円形開口６４の内径よりやや小さい）は上側カートリッジ保持円板４０の開口６４よりカートリッジ３０内に導入され、内部に充填されたガラス単繊維塊を下方に押圧し、下側カートリッジ保持円板４２の開口６４を介して繊維塊は供給筒１４に供給され、そのカートリッジ３０は空となる。
その後、ピストン１６−２はカートリッジホルダ４４の回転動作の支障とならない位置まで上昇後退する。押圧シリンダ１６の動作制御のためリミットスイッチやエア方向切替弁等よりなる制御機構が適宜設けられる。

モータ６０、即ち、カートリッジホルダ４４（上下のカートリッジ受板４６，４８）は再び回転を開始し、空カートリッジ３０は円周方向下流側に送られ、空カートリッジの排出ステーションＳＣの部位ではカートリッジホルダ４４の回転（矢印ｇ）は継続する。
空カートリッジ３０は空カートリッジストッパ６６の縁部６６Ａに当接し、この位置を越えて回転方向には移動できないが、カートリッジ受板４６，４８の回転の継続はカートリッジ押圧部材５３，５４がスプリング５８によりピン５６を中心に反時計方向に回動されることから、カートリッジ押圧部材５３，５４の先端に係合する空カートリッジ３０はカートリッジ押圧部材５３，５４により排出シュート７２に押し出される（矢印ｊ）。
上下のカートリッジ受板４６，４８の回転継続により空カートリッジ３０の押し出しを行ったカートリッジ押圧部材５３，５４が空カートリッジ３０から離れても、次に回転して来るカートリッジ押圧部材５３，５４の背面（凸面）により空カートリッジ３０はカートリッジホルダ４４から排出シュート７２に完全に送り出されることになる。

以上の動作の繰り返し及び継続により必要な数の満カートリッジ３０よりガラス単繊維塊を供給筒１４に充填し、所望の量のガラス単繊維が供給筒１４に供給され、図４−図６にて説明したように開繊され、液状塗材と混合・分散され、所期の開繊ガラス単繊維を含有したスラリ状塗材を得ることがでる。

本実施形態においては、アクリル系やウレタン系塗材等の液状塗材に混合分散しスラリ状塗材となるガラス単繊維は、ガラス繊維チョップドストランドを溶剤に浸漬し、紡糸集束剤を溶解除去後、ガラス単繊維間の部分的膠着若しくは交絡状態を解消するべく実質的に１本１本に完全に開繊を受けたものである。
ガラス単繊維は実質的に１本１本に完全に開繊を受けたものであるため、液状塗材における分散度及びガラス単繊維と液状塗材との接触面積を最大限まで高め、固化後の塗膜のフレキシビリティを損なうことがない。また塗膜が薄くても十分な補強効果を達成し、被補強構造物、例えば、劣化コンクリートに対してもその表面に微妙な凹凸に追従させ、最大限の補強効果を発揮させることができる。即ち、本実施形態のガラス繊維チョップドストランドを溶剤に浸漬し、紡糸集束剤を溶解除去後、１本１本に開繊されたガラス単繊維は所定量がアクリル系やウレタン系塗材等の液状塗材に所定量混合され、スラリ状塗材とされる。
劣化コンクリートの要補修面に本発明のスラリ状塗材が塗布され、必要な厚みの塗膜を形成することで劣化コンクリートの強固な補強が可能である。即ち、本実施形態ではガラス単繊維は開繊により完全にガラス単繊維１本１本に分離されているため、塗材とガラス単繊維との極限までの接触面積の増大を図り、乾燥後の塗膜の柔軟性は維持され、その薄さに係らず所期の補強効果を得ることができる。

ところで、東日本大震災契機に、建物の耐震化診断、耐震補強の動きがホットになってきている。特に、被害の大きかった天井について、国交省からは、「建築基準法に基づく天井脱落対策の規制強化」や「防災拠点施設など特に早急に改善すべき建築物について改修の行政指導」が通達され、文科省からは、「学校施設における天井等落下防止対策の推進による総点検の実施」が通達されている。
このような状況においても本発明によるスラリ状塗材は、天井構造の大幅の改修工事を必要とすることなく、短期の作業期間、少ない作業工数にての補修作業が可能となる。即ち、本発明スラリ状塗材を天井全面に塗布することにより、天井構造の耐震補強を、圧倒的に短い期間、少ない工数で実施できる。

本発明において、防火、難燃性能を付加した、屋内用液状塗材に調製ため、供給筒１４中の紡糸集束剤を溶解除去後のガラス単繊維塊、又は上流側の各カートリッジ３０にハロゲン化合物等の難燃剤を適宜の割合で混入することができる。

補強工事は、通常は本発明によるスラリ状塗材を補修部分表面に塗布することにより行うが、スラリ状塗材の塗布に先だって、ガラス繊維マルチフィラメントストランドをすだれ状に形成したもの若しくはガラス繊維マルチフィラメントストランドよりメッシュ状に製織してなるウエブを下地層として使用することもできる。即ち、かかるすだれ状体やウエブを被補修構造物、例えば劣化コンクリート構造物の要補修面にプライマーと共に貼着し、その上から本発明のスラリ状塗材を塗布する。これにより、厚みのある塗膜をあまり時間をかけずに得ることができるとともに、塗膜のより一層の軽量化を実現可能である。
ガラス繊維マルチフィラメントストランドをすだれ状に形成したもの若しくはガラス繊維マルチフィラメントストランドよりメッシュ状に製織してなる織布（クロス）は各社よりシングルフィラメントの太さやフィラメント本数や織布の目付け（すき目の大きさ）をいろいろに変えたものが販売されており（大抵はＦＲＰ製品（例えばＦＲＰ船舶）用）、本発明の趣旨に適合したものを適宜採用することができる。

１０…液状塗材槽
１２…攪拌手段
１４…中間供給筒
１５…開繊装置
１６…押圧シリンダ
１７…回転カートリッジ式繊維塊供給装置
１８…第１回転体（本発明の繊維束掻取部材）
１８−２…ディスク
１８−２Ｂ…突起部
１８−３…スペーサ
２０…第２回転体（本発明の繊維束係合部材）
２０−２…ディスク
２０−２Ｂ…突起部
２０−３…スペーサ
３０…カートリッジ
３２…昇降用回転モータ
３５…機枠組立体
４０，４２…カートリッジ保持円板
４４…カートリッジホルダ
４６，４８…カートリッジ受板
５０…回転軸
５３，５４…カートリッジ押圧部材
５８…スプリング
６０…カートリッジホルダ駆動モータ
６４…円形開口
６６…空カートリッジストッパ

Claims (6)

1. ガラス単繊維を液状塗材に分散させてなるスラリ状塗材の製造方法であって、
   前記ガラス単繊維が塊状又は束状になったガラス単繊維塊又はガラス単繊維束から前記ガラス単繊維を掻き取りつつ攪拌中の前記液状塗材の表面に付着させ、該液状塗材の表面に付着した前記ガラス単繊維を前記液状塗材の攪拌により該液状塗材中に分散させる、スラリ状塗材の製造方法。
2. 前記ガラス単繊維塊からガラス単繊維束を掻き取り、次いで、該ガラス単繊維束を開繊して前記ガラス単繊維を前記液状塗材の表面に付着させる、請求項１に記載のスラリ状塗材の製造方法。
3. 攪拌中の前記液状塗材を、液状塗材槽内で周方向に循環させるとともに、前記塗材表面で中心から外周部へ向かい且つ外周部において底部に向かう流れを形成して縦方向及び径方向に循環させる、請求項１又は２に記載のスラリ状塗材の製造方法。
4. 前記液状塗材の粘度が２０，０００ｍＰａ・ｓ〜８０，０００ｍＰａ・ｓである、請求項１乃至３の何れかに記載のスラリ状塗材の製造方法。
5. 前記ガラス単繊維の太さが３μｍから３０μｍである、請求項１乃至４の何れかに記載のスラリ状塗材の製造方法。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載の方法により製造された前記スラリ状塗材を、被補強構造物の表面に塗布して固化させる被補強構造物の補強方法。

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