JP2020183115A - 構造体の補修方法および構造補修成形体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1) 構造体をFRP材で補修する方法であって、前記構造体に対して前記FRP材を構成する強化繊維基材を積層して、該強化繊維基材にマトリックス樹脂を注入するとともに、該マトリックス樹脂の余剰分を排出口から排出するに際し、前記強化繊維基材の前記構造体に対向する面とは反対側に複数の樹脂拡散基材を積層し、かつ、該複数の樹脂拡散基材を、前記排出口に近い側の端部が前記排出口から離れる方向に前記強化繊維基材の端部とずらして配置することを特徴とする構造体の補修方法。
(2) 前記構造体と前記強化繊維基材との間に、前記複数の樹脂拡散基材とは別の樹脂拡散基材を配する、前記(1)に記載の構造体の補修方法。
(3) 前記マトリックス樹脂は、前記強化繊維基材の長手方向および/または幅方向の中心線上の複数箇所から注入する、前記(1)または(2)に記載の構造体の補修方法。
(4) 前記マトリックス樹脂を真空吸引により前記強化繊維基材に含浸せしめる、前記(1)〜(3)のいずれかに記載の構造体の補修方法。
(5) 前記強化繊維基材を複数積層し、かつ、該複数の強化繊維基材を、前記マトリックス樹脂の排出口に近い側の端部が前記構造体に対してテーパー部を形成するようにずらして積層する、前記(1)〜(4)のいずれかに記載の構造体の補修方法。
(6) 前記構造体の表面粗さRz値が20um以上である、前記(1)〜(5)のいずれかに記載の構造体の補修方法。
(7) 前記構造体が既存の船舶、車両、建築物・橋梁、建築部材、地下設備、高所設備、航空機、鉄道車両、高速車両、風車ブレードおよび高欄のいずれかである、前記(1)〜(6)のいずれかに記載の構造体の補修方法。
(8) 前記(1)〜(7)のいずれかに記載の補修方法により前記構造体の表面にFRP材を有する構造補修成形体を得る構造補修成形体の製造方法。
ISO4287(1997)に準拠して鋼材の表面粗さを12点で測定し、その算術平均値をRz値として採用した。なお、表面粗さ測定器としては、株式会社ミツトヨ製小型表面粗さ測定機サーフテストSJ−210を用い、測定ヘッドは、表面処理の際に“Bristle Blaster”によってケレンした操作方向と平行となるように走査した。また、測定条件は、測定ストローク17.5mm、測定速度0.5mm/s、カットオフ値0.3mm、フィルタ種別ガウシアン、傾斜補正無しであった。
マトリックス樹脂(2液混合型エポキシ樹脂)を注入口から真空吸引を利用して注入し、排出口1kに樹脂が確認されるまで注入を継続した。このときの樹脂の進行状況を、アクリル製テーブルの上面側からは直接観察して、また下面側からはビデオカメラで撮影して、確認した。強化繊維基材の上下面の一方の側のみでマトリックス樹脂が先に排出口側端部に到達した場合を、「先回り」と判断し、先回りが発生しなかった場合をA、先回りが発生した場合をFとした。また、マトリックス樹脂が排出口1kに到達するまでにかかった時間を「含浸時間」として測定し、その時間が15分未満をA、15分以上30分未満をB、30分以上60分未満をC、60分以上をFとした。
成形体から、ウォータージェット加工により、幅25mmの短冊状の試験片を5つ切り出し、それぞれについて、MTS社製引張り試験機 810 Material Test Systemを用いて引き剥がし強度を測定した。試験速度は1mm/minとした。5つの試験片の平均値が50kN以上の場合をA、20kN以上50kN未満をB、10kN以上20kN未満をC、10kN未満をFとした。
マトリックス樹脂注入評価における樹脂注入時の樹脂粘度を確認するため、リオン株式会社製ビスコテスタVT−06を用いて、樹脂粘度を測定した。すなわち、樹脂注入開始1分後にビスコテスタVT−06に付属の3号カップに樹脂を入れて、3号ロータを用いて実験室内にて測定した。
まず、マトリックス樹脂の含浸状態を下方から観察するために、透明なアクリル製のテーブル上に離型フィルムを固定し、その上に、補修対象である構造体1aおよびプライマー層1bを除く他は、図1に示す通りに、各基材を積層した。
第1の樹脂拡散基材層を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。すなわち、マトリックス樹脂の注入口と排出口とを結ぶ線に交差する方向に関して、強化繊維基材の端部から樹脂拡散基材の端部までの距離Aが5mmの距離となるようにした。結果を表1に示す。
第1の樹脂拡散基材層を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。すなわち、マトリックス樹脂の排出口側となる端部において、強化繊維基材の端部から1枚目の樹脂拡散基材端部までの距離aが30mmの距離となるように1枚目の樹脂拡散基材をずらして配置し、続けて2枚目の樹脂拡散基材を、1枚目の樹脂拡散基材の端部と2枚目の樹脂拡散基材の端部の距離bが20mmとなるように、さらに3枚目の樹脂拡散基材を、2枚目の樹脂拡散基材の端部と3枚目の樹脂拡散記載の端部の距離cが20mmとなるように、ずらして配置した。また、マトリックス樹脂の注入口と排出口とを結ぶ線に交差する方向に関しては、強化繊維基材の長手辺縁部から樹脂拡散基材の辺縁部までの距離Aが5mmの距離となるようにした。結果を表1に示す。
マトリックス樹脂の注入口を以下のようにした以外は実施例1と同様にした。すなわち、マトリックス樹脂の注入を、図4に示すように強化繊維基材の中心から行った。そのため、注入口となるプラスチックチューブの軸方向に切り目を入れて三方へ開いたチューブを樹脂拡散基材上にテープで固定し、樹脂の流動路を形成した。結果を表1に示す。
マトリックス樹脂の注入口を以下のようにした以外は実施例3と同様にした。すなわち、マトリックス樹脂の注入を、図4に示すように強化繊維基材の中心から行った。そのため、注入口となるプラスチックチューブの軸方向に切り目を入れて三方へ開いたチューブを樹脂拡散基材上にテープで固定し、樹脂の流動路を形成した。結果を表1に示す。
以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。すなわち、強化繊維基材1dについては、7層分の基材各層のずれが5mmずつ、テーパー部1d´が30mmとなるように、カット・積層し、その上からアイロンを押しつけて、散布された熱可塑性粒子を融着させることによって、仮固定した。さらに第1の樹脂拡散基材層については、マトリックス樹脂の排出口側となる端部において、強化繊維基材の端部から1枚目の樹脂拡散基材端部までの距離aが35mmの距離となるように1枚目の樹脂拡散基材をずらして配置し、続けて2枚目の樹脂拡散基材を、1枚目の樹脂拡散基材の端部と2枚目の樹脂拡散基材の端部の距離bが20mmとなるように、さらに3枚目の樹脂拡散基材を、2枚目の樹脂拡散基材の端部と3枚目の樹脂拡散記載の端部の距離cが20mmとなるように、ずらして配置した。また、マトリックス樹脂の注入口と排出口とを結ぶ線に交差する方向に関しては、強化繊維基材の長手辺縁部から樹脂拡散基材の辺縁部までの距離Aが10mmの距離となるようにした。結果を表1に示す。
以下のようにした以外は、実施例6と同様にした。すなわち、強化繊維基材1dについては、7層分の基材各層のずれが10mmずつ、テーパー部1d´が60mmとなるように、カット・積層し、その上からアイロンを押しつけて、散布された熱可塑性粒子を融着させることによって、仮固定した。さらに第1の樹脂拡散基材層については、マトリックス樹脂の排出口側となる端部において、強化繊維基材の端部から1枚目の樹脂拡散基材端部までの距離aが60mmの距離となるように1枚目の樹脂拡散基材をずらして配置し、続けて2枚目の樹脂拡散基材を、1枚目の樹脂拡散基材の端部と2枚目の樹脂拡散基材の端部の距離bが20mmとなるように、さらに3枚目の樹脂拡散基材を、2枚目の樹脂拡散基材の端部と3枚目の樹脂拡散記載の端部の距離cが20mmとなるように、ずらして配置した。また、マトリックス樹脂の注入口と排出口とを結ぶ線に交差する方向に関しては、強化繊維基材の長手辺縁部から樹脂拡散基材の辺縁部までの距離Aが10mmの距離となるようにした。結果を表1に示す。
以下のようにした以外は、実施例6と同様にした。すなわち、強化繊維基材1dについては、7層分の基材各層のずれが20mmずつ、テーパー部1d´が120mmとなるように、カット・積層し、その上からアイロンを押しつけて、散布された熱可塑性粒子を融着させることによって、仮固定した。さらに第1の樹脂拡散基材層については、マトリックス樹脂の排出口側となる端部において、強化繊維基材の端部から1枚目の樹脂拡散基材端部までの距離aが70mmの距離となるように1枚目の樹脂拡散基材をずらして配置し、続けて2枚目の樹脂拡散基材を、1枚目の樹脂拡散基材の端部と2枚目の樹脂拡散基材の端部の距離bが20mmとなるように、さらに3枚目の樹脂拡散基材を、2枚目の樹脂拡散基材の端部と3枚目の樹脂拡散記載の端部の距離cが20mmとなるように、ずらして配置した。また、マトリックス樹脂の注入口と排出口とを結ぶ線に交差する方向に関しては、強化繊維基材の長手辺縁部から樹脂拡散基材の辺縁部までの距離Aが10mmの距離となるようにした。結果を表1に示す。
以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。すなわち、強化繊維基材1dについては、積層数を5層とし、基材各層のずれはなく、0mmとなるように、カット・積層し、その上からアイロンを押しつけて、散布された熱可塑性粒子を融着させることによって、仮固定した。さらに第1の樹脂拡散基材層については、実マトリックス樹脂の排出口側となる端部において、強化繊維基材の端部から1枚目の樹脂拡散基材端部までの距離aが50mmの距離となるように1枚目の樹脂拡散基材をずらして配置し、続けて2枚目の樹脂拡散基材を、1枚目の樹脂拡散基材の端部と2枚目の樹脂拡散基材の端部の距離bが30mmとなるように、さらに3枚目の樹脂拡散基材を、2枚目の樹脂拡散基材の端部と3枚目の樹脂拡散記載の端部の距離cが30mmとなるように、ずらして配置した。また、マトリックス樹脂の注入口と排出口とを結ぶ線に交差する方向に関しては、強化繊維基材の長手辺縁部から樹脂拡散基材の辺縁部までの距離Aが10mmの距離となるようにした。結果を表2に示す。
強化繊維基材1dについて、積層数を7層とした以外は、実施例9と同様にした。
強化繊維基材1dについて、積層数を9層とした以外は、実施例9と同様にした。
強化繊維基材1dについて、積層数を11層とした以外は、実施例9と同様にした。
第1の樹脂拡散基材層を以下のようにした以外は、実施例10と同様にした。すなわち、マトリックス樹脂の注入口と排出口とを結ぶ線に交差する方向に関して、強化繊維基材の端部から樹脂拡散基材の端部までの距離Aが5mmの距離となるようにした。結果を表2に示す。
第1の樹脂拡散基材層を以下のようにした以外は、実施例10と同様にした。すなわち、マトリックス樹脂の排出口側となる端部において、強化繊維基材の端部から1枚目の樹脂拡散基材端部までの距離aが30mmの距離となるように1枚目の樹脂拡散基材をずらして配置し、続けて2枚目の樹脂拡散基材を、1枚目の樹脂拡散基材の端部と2枚目の樹脂拡散基材の端部の距離bが20mmとなるように、さらに3枚目の樹脂拡散基材を、2枚目の樹脂拡散基材の端部と3枚目の樹脂拡散記載の端部の距離cが20mmとなるように、ずらして配置した。また、マトリックス樹脂の注入口と排出口とを結ぶ線に交差する方向に関しては、強化繊維基材の長手辺縁部から樹脂拡散基材の辺縁部までの距離Aが5mmの距離となるようにした。結果を表2に示す。
マトリックス樹脂の注入口を以下のようにした以外は実施例10と同様にした。すなわち、マトリックス樹脂の注入を、図4に示すように強化繊維基材の中心から行った。そのため、注入口となるプラスチックチューブの軸方向に切り目を入れて三方へ開いたチューブを樹脂拡散基材上にテープで固定し、樹脂の流動路を形成した。結果を表2に示す。
マトリックス樹脂の注入口を以下のようにした以外は実施例14と同様にした。すなわち、マトリックス樹脂の注入を、図4に示すように強化繊維基材の中心から行った。そのため、注入口となるプラスチックチューブの軸方向に切り目を入れて三方へ開いたチューブを樹脂拡散基材上にテープで固定し、樹脂の流動路を形成した。結果を表2に示す。
第1の樹脂拡散基材層を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。すなわち、マトリックス樹脂の排出口側となる端部において強化繊維基材とのずれがないように、かつ、マトリックス樹脂の注入口と排出口とを結ぶ線に交差する方向に関しても強化繊維基材とのずれがないようにした。結果を表3に示す。
第1の樹脂拡散基材層を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。すなわち、第1の樹脂拡散基材層を樹脂拡散基材1枚で構成するとともに、マトリックス樹脂の排出口側となる端部において強化繊維基材とのずれがないように、かつ、マトリックス樹脂の注入口と排出口とを結ぶ線に交差する方向に関しても強化繊維基材との間にずれがないようにした。結果を表3に示す。
第1の樹脂拡散基材層を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。すなわち、第1の樹脂拡散基材層を樹脂拡散基材1枚で構成するとともに、マトリックス樹脂の排出口側となる端部において強化繊維基材の端部から該樹脂拡散基材縁部までの距離aが50mmの距離となるように樹脂拡散基材をずらして配置した。結果を表3に示す。
第1の樹脂拡散基材層を以下のようにした以外は、実施例2と同様にした。すなわち、第1の樹脂拡散基材層を樹脂拡散基材1枚で構成するとともに、マトリックス樹脂の排出口側となる端部において強化繊維基材の端部から該樹脂拡散基材縁部までの距離aが50mmの距離となるように樹脂拡散基材をずらして配置した。結果を表3に示す。
第1の樹脂拡散基材層を以下のようにした以外は、実施例6と同様にした。すなわち、マトリックス樹脂の排出口側となる端部において、強化繊維基材の端部から1枚目の樹脂拡散基材端部までの距離aが0mmの距離となるように1枚目の樹脂拡散基材をずらさず配置し、続けて2枚目の樹脂拡散基材を、1枚目の樹脂拡散基材の端部と2枚目の樹脂拡散基材の端部の距離bが20mmとなるように、さらに3枚目の樹脂拡散基材を、2枚目の樹脂拡散基材の端部と3枚目の樹脂拡散記載の端部の距離cが20mmとなるように、ずらして配置した。また、マトリックス樹脂の注入口と排出口とを結ぶ線に交差する方向に関しては、強化繊維基材の長手辺縁部から樹脂拡散基材の辺縁部までの距離Aが10mmの距離となるようにした。結果を表3に示す。
1b プライマー層
1c 第2の樹脂拡散基材層
1d 強化繊維基材
1e ピールクロス層
1f 第1の樹脂拡散基材層
1g バッグフィルム
1h 密着性軟質シールテープ
1i 注入口(スパイラルチューブ)
1j 真空ポンプ
1k 排出口
1m 排出口の吸引端面
2 腐食等による減肉部
Claims (8)
- 構造体をFRP材で補修する方法であって、前記構造体に対して前記FRP材を構成する強化繊維基材を積層して、該強化繊維基材にマトリックス樹脂を注入するとともに、該マトリックス樹脂の余剰分を排出口から排出するに際し、
前記強化繊維基材の前記構造体に対向する面とは反対側に複数の樹脂拡散基材を積層し、
かつ、該複数の樹脂拡散基材を、前記排出口に近い側の端部が前記排出口から離れる方向に前記強化繊維基材の端部とずらして配置する
ことを特徴とする構造体の補修方法。 - 前記構造体と前記強化繊維基材との間に、前記複数の樹脂拡散基材とは別の樹脂拡散基材を配する、請求項1に記載の構造体の補修方法。
- 前記マトリックス樹脂は、前記強化繊維基材の長手方向および/または幅方向の中心線上の複数箇所から注入する、請求項1または2に記載の構造体の補修方法。
- 前記マトリックス樹脂を真空吸引により前記強化繊維基材に含浸せしめる、請求項1〜3のいずれかに記載の構造体の補修方法。
- 前記強化繊維基材を複数積層し、かつ、該複数の強化繊維基材を、前記マトリックス樹脂の排出口に近い側の端部が前記構造体に対してテーパー部を形成するようにずらして積層する、請求項1〜4のいずれかに記載の構造体の補修方法。
- 前記構造体の表面粗さRz値が20um以上である、請求項1〜5のいずれかに記載の構造体の補修方法。
- 前記構造体が既存の船舶、車両、建築物・橋梁、建築部材、地下設備、高所設備、航空機、鉄道車両、高速車両、風車ブレードおよび高欄のいずれかである、請求項1〜6のいずれかに記載の構造体の補修方法。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の補修方法により、前記構造体の表面にFRP材を有する構造補修成形体を得る構造補修成形体の製造方法。
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WO2021230343A1 (ja) * | 2020-05-14 | 2021-11-18 | 学校法人金沢工業大学 | フローメディア、frp成形品及びfrp成形品の製造方法 |
-
2020
- 2020-04-16 JP JP2020073251A patent/JP2020183115A/ja active Pending
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