JP2022115068A

JP2022115068A - 筋金棒体の製造方法

Info

Publication number: JP2022115068A
Application number: JP2021206703A
Authority: JP
Inventors: 裕茂中川; Hiroshige Nakagawa; 敬章中川; Takaaki Nakagawa
Original assignee: Nakagawa Sangyo Co Ltd
Current assignee: Nakagawa Sangyo Co Ltd
Priority date: 2021-01-27
Filing date: 2021-12-21
Publication date: 2022-08-08
Anticipated expiration: 2041-12-21
Also published as: JP7118381B2

Abstract

【課題】熱可塑性樹脂材が強化繊維材内に十分に浸透してこれと一体化し十分な強度を発揮する筋金棒体の製造方法を提供する。
【解決手段】バサルト繊維Ｆｂ内にポリプロピレン（ＰＰ）樹脂が含浸されて一体化した筋金棒体Ｓｃを製造する方法であって、液状の熱可塑性樹脂材が貯留された貯留槽２内に非扁平な束状のバサルト繊維Ｆｂを通過させるとともに、通過する非扁平な束状のバサルト繊維Ｆｂを貯留槽２内で扁平状態に圧し拡げてバサルト繊維Ｆｂ間にＰＰ樹脂を浸透させ、ＰＰ樹脂が浸透した扁平なバサルト繊維Ｆｂを再び非扁平な束状に収束成形する。
【選択図】図４

Description

本発明はコンクリートの補強等に好適に使用できる筋金棒体を製造する方法に関するものである。

この種の筋金棒体として従来の鉄製のものに代えて、錆を生じずコンクリートの強度を長く維持できるバサルト繊維を使用したものが注目されている。このような筋金棒体として、例えば特許文献１に示されているように、バサルト繊維の束を芯材としてその周囲を所定厚さの熱可塑性樹脂層で覆った構造のものが提案されている。そして芯材の周囲に樹脂層を形成する方法としては従来、上記特許文献１に示されているように芯材を樹脂の溶融溶液やエマルジョン中に通すディップ法が多用されている。

特開２０１２－２５１３７８

しかし、ディップ法を使用した場合に、強化繊維材であるバサルト繊維への熱可塑性樹脂材の浸透が不十分だと十分な強度の筋金棒体が得られないという問題があった。

そこで本発明はこのような課題を解決するもので、熱可塑性樹脂材が強化繊維材内に十分に浸透してこれと一体化し十分な強度を発揮する筋金棒体の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第1発明では、強化繊維材（Ｆｂ）内に熱可塑性樹脂材が含浸されて一体化した筋金棒体（Ｓｃ）を製造する方法であって、液状の熱可塑性樹脂材が貯留された貯留槽（２）内に非扁平な束状の前記強化繊維材（Ｆｂ）を通過させるとともに、通過する前記非扁平な束状の強化繊維材（Ｆｂ）を貯留槽（２）内で扁平状態に圧し拡げて強化繊維材（Ｆｂ）間に熱可塑性樹脂材を浸透させ、熱可塑性樹脂材が浸透した扁平な強化繊維材（Ｆｂ）を再び非扁平な束状に収束成形する。

本第1発明においては、束状の強化繊維材が貯留槽内で扁平に圧し拡げられることによって、強化繊維材内へ熱可塑性樹脂材が十分に浸透するから、これを再び非扁平な束状に収束成形して得られる筋金棒体は十分な強度を発揮する。

本第２発明では、前記貯留槽（２）内に複数の棒体（２１～２３）を横設して、前記非扁平な束状の強化繊維材（Ｆｂ）をこれら棒体（２１～２３）の間に圧接状態で懸架し通過させることによって当該強化繊維材（Ｆｂ）を扁平状態に圧し拡げるようにする。

本第２発明においては、簡易な構成で束状の強化繊維材を扁平に圧し拡げることができる。

本第３発明では、収束成形された前記強化繊維材（Ｓｔ）の外周を他の熱可塑性樹脂材により所定の締め付け力で被覆する。

本第３発明においては、強化繊維材の外周が他の熱可塑性樹脂材で被覆されているから、手触りも良く、耐薬品性に優れるとともに、強化繊維材の外周が所定の締め付け力で被覆されているから、強化繊維材の強度が大幅に上昇する。

本第４発明では、前記収束成形した強化繊維材（Ｆｂ）の外周に前記他の熱可塑性樹脂材の所定幅のフィルム材（Ｌｈ）を所定の締め付け力で巻いて被覆する。

本第４発明においては、収束成形した強化繊維材をフィルム材で所定の締め付け力で巻くから、その外形を全体断面が見栄えの良い円形に近いものとできるとともに、フィルム材を所定の締め付け力で巻くことによって強化繊維材の強度が大幅に上昇する。

本第５発明では、前記他の熱可塑性樹脂材による被覆前に、前記収束成形された強化繊維材（Ｓｔ）の外周の少なくとも一カ所に、当該強化繊維材（Ｓｔ）の長手方向へ延びる、引張強度に優れた長尺体（４）を一体的に溶着させる。前記長尺体（４）としては糸状体が使用できる。

本第５発明においては、収束成形した強化繊維材の引張強度が大きく向上する。

本第６発明では、前記他の熱可塑性樹脂材によって被覆した前記強化繊維材（Ｓｔ）の端部に連結具を溶着する。

本第６発明においては、一定長の強化繊維材を互いに連結して所定長の筋金棒体とすることができる。

上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を参考的に示すものである。

以上のように、本発明の製造方法によれば、熱可塑性樹脂材が強化繊維材内に十分に浸透してこれと一体化し十分な強度を発揮する筋金棒体を製造することができる。

本発明の製造方法を実施する製造装置の部分斜視図である。製造装置の部分拡大図である。製造装置の要部拡大図である。溶融した樹脂を貯留していない状態での貯留槽内部の斜視図である。貯留槽の概念的断面図である。原棒体の断面図である。巻付け機の斜視図である。作動時の巻付け機の斜視図である。筋金棒体の断面図である。筋金棒体の耐アルカリ性を示す図である。筋金棒体の耐温水性を示す図である。筋金棒体の暖気下での引張強度変化を示す図である。他の実施形態における貯留槽の概念的断面図である。さらに他の実施形態における筋金棒体の断面図である。

なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。

本発明方法を実施する製造装置の一例を以下に説明する。図1は製造装置の上流側を見たもので、熱可塑性樹脂材としてのポリプロピレン（ＰＰ）樹脂を供給するホッパ１１を備えた公知の構造の押出機１が設けられており、その出口側には押出機１から出力される加熱溶融されたＰＰ樹脂を貯留する貯留槽２が連結されている。

強化繊維材としてのバサルト繊維は本実施形態ではそれぞれ直径１７μｍの素線を４０００本束ねた略円形の非扁平なロービングとして４本のボビン（図示略）から引き出されており、引き出された４本のバサルト繊維は、押出機１の筐体上面に設けられた整線具３に供給されている。整線具３は、図２に示すように、大径リング３１と小径リング３２を交互に並べたもので、４本のバサルト繊維はそれぞれ整線具３の大径リング３１の外周穴と小径リング３２の中心穴に交互に通されて直線状に引き揃えられる。

引き揃えられた各バサルト繊維は水平姿勢で設けた４本の筒状の加熱ヒータ５にそれぞれ通されて、後段の貯留槽２に貯留された溶融したＰＰ樹脂と同程度の温度まで加熱される。加熱されたバサルト繊維Ｆｂは、図３に示すように、プーリー６１によって水平から下方へ向きを変えて、断熱性の筒状ガイド６２を経て下方の貯留槽２内へ供給される。このように、加熱したバサルト繊維を貯留槽２内へ供給したから、冷えたバサルト繊維の周囲でＰＰ樹脂が固まってしまう不具合が生じない。

貯留槽２内には、図４に示すように、溶融した液状のＰＰ樹脂内に圧接部材としての三本の丸棒体２１，２２，２３が略等間隔で略水平に横設されており、本実施形態では三本の丸棒体２１～２３のうち、図５に示すように、供給されたバサルト繊維Ｆｂが中央の丸棒材２２とこれの下流側に位置する丸棒材２３に懸架されて下流方向へ引き出される。丸棒体２２，２３に懸架されて引き出される間に、略円形の非扁平な束状バサルト繊維Ｆｂはこれら丸棒材２２，２３の周面に圧接して扁平状態に拡げられる（図４参照）。そして扁平に拡げられたバサルト繊維Ｆｂの各素線間に、溶融したＰＰ樹脂が効率的に十分浸透させられる。

ＰＰ樹脂が十分浸透したバサルト繊維Ｆｂは丸棒体２３の下流側に設けられたガイド板２４の中心穴内に通されてここで再び収束され、さらに貯留槽２出口の筒状成形型２５の貫通穴に通されて異形の非扁平な原棒体Ｓｔに成形される。

原棒体Ｓｔの断面形状の一例を図６に示す。原棒体Ｓｔでは、バサルト繊維の素線内に十分良好にＰＰ樹脂が浸透している一方、原棒体Ｓｔの外周にはバサルト繊維のヒゲ状突起が生じており、手触りが悪いとともにコンクリートの補強用として使用した場合には化学反応による劣化が懸念される。

そこで、成形型から引き出されて下流側へ移動する原棒体Ｓｔの外周に、図７に示すような巻付け機７によって他の熱可塑性樹脂材としての所定幅の熱可塑性樹脂（本実施形態ではＰＰ樹脂）フィルムＬｈを巻き付ける。巻付け機７は回転体７１の外周に水平に突設した保持アーム７２を備え、これにロール状の上記ＰＰ樹脂フィルムＬｈを保持させたもので、図８に示すように、ＰＰ樹脂フィルムＬｈの先端を原棒体Ｓｔに止着して回転体を回転させることによって、移動する原棒体Ｓｔの外周に所定の締め付け力でＰＰ樹脂フィルムＬｈが互いに一定の重なりを有しつつ螺旋状に巻かれる。ＰＰ樹脂フィルムＬｈのフィルム厚の一例は４０μｍであり、２０μｍ厚～１００μｍ厚のものを使用するのが好ましい。

巻き付けられたＰＰ樹脂フィルムＬｈは原棒体Ｓｔの熱を受けてその内周部が溶融して原棒体Ｓｔの外周に密着し、滑らかな外表面を有する被覆層となってひげ状突起を覆うとともにＰＰ樹脂フィルムＬｈで原棒体Ｓｔの全周が締め付けられることによって、全体断面が円形に近いものとなる。このようにして最終製品としての筋金棒体Ｓｃが得られる。その断面の一例を図９に示し、図中のＳｙが被覆層である。

このような筋金棒体Ｓｃは、冷却装置で冷却された後、一対の引取りベルトに挟持されて引き出される。以上の方法によって製造された筋金棒体Ｓｃは、バサルト繊維Ｆｂの素線間に十分なＰＰ樹脂が浸透しており、しかも筋金棒体Ｓｃの全周がＰＰ樹脂フィルムＬｈの被覆層で締め付けられているから、十分な強度を発揮する。加えて被覆層Ｓｙが形成されていることにより、手触りも良く、耐薬品性に優れる上に、断面が円形に近いものとなるために見栄えも良い。

以上の工程で製造された筋金棒体を３０本束ねて直径１３ｍｍの大径筋金棒体とした場合、ＪＩＳＡ１１９２により測定した引張強度の一例は１２５ｋＮ以上が得られる。従来のディップ法により、上記と同径で同様の構造の大径筋金棒体で得られる引張強度は９０ｋＮ程度であることを考えると、引張強度が１．４倍ほども大きくなっている。また、コンクリートの補強筋として使用した場合に問題となる耐アルカリ性についても、上記筋金棒体Ｓｃを３０本束ね(引張強度約１３０kＮ、引張応力約２２４０ＭＰa)、アルカリ液（通常のコンクリートのＰＨ１２～１３）に浸して７日経過、２８日経過の結果を図１０に示すように、その引張強度は初期の１１９．１ｋＮから１０７．１ｋＮ、１０６．０ｋＮへとやや低下するものの１００ｋＮ以上を維持している。

なお、６０℃のアルカリ液と温水にそれぞれ浸して７日経過した場合の強度低下は図１１に示すようにほぼ同様の傾向を示しており、強度低下の影響はアルカリではなく温水にあると思われる。そこで、図１２に示すように、温水に代えて、６０℃の空気環境下で引張強度の変化を測定すると、時間の経過にしたがって引張強度は向上する。この間の筋金棒体Ｓｃの重量は減っており、水分が抜けて絶乾状態になると引張強度が向上すると考えられる。したがって、水分を含むと上記筋金棒体Ｓｃの引張強度は一時的にやや低下するものの、乾燥するにつれて再び回復することを示している。

（他の実施形態）
貯留槽内で、図１３に示すように、バサルト繊維を上流側に位置する二つの丸棒体に圧接させるようにすれば、バサルト繊維の扁平状態への圧し拡げをより効果的に行うことができる。なお、圧接部材は必ずしも丸棒体で構成する必要はなく、また棒体である必要もない。

原棒体外周に被覆層を形成する方法は前述したＰＰ樹脂フィルムを巻く方法以外に、例えば被覆層となるＰＰ樹脂を原棒体の周囲に筒状に押し出す方法や熱収縮性の樹脂チューブを被せる方法等が採用できる。

熱可塑性樹脂材としてはＰＰ樹脂以外にポリエチレン樹脂、ナイロン樹脂、ポリエステル樹脂等が使用できる。また強化繊維材としてはバサルト繊維以外に、ガラス繊維、炭素繊維等の無機繊維やアラミド繊維、アクリル繊維等の有機繊維が使用できる。

原棒体Ｓｔの外周に被覆層Ｓｙを形成する前に、図１４にその断面を示すように、原棒体Ｓｔの外周の径方向対称位置にそれぞれ引張強度に優れた綿糸等の糸状体４を一体的に溶着しても良い。すなわち、成形型から引き出されて未だ高温で溶融状態の原棒体Ｓｔの外周にその長手方向へ沿わせるように糸状体４を繰り出すと、糸状体４は原棒体Ｓｔに良好に溶着してこれと一体化する。その後、糸状体４が一体となった原棒体Ｓｔを被覆層Ｓｙで覆って冷却し、筋金棒体Ｓｃとする。このような筋金棒体Ｓｃは引張強度がさらに充分に向上する。

糸状体４としては、綿糸以外に、ビニロン糸、ナイロン糸、ＰＰ糸、ナイロンテグス糸、ナイロンロープ等が使用できる。なお必ずしも糸状体に限られず、原棒体の長手方向へ延びる引張強度に優れた長尺体であれば良い。また、長尺体は原棒体の径方向対称位置の外周に一対設ける必要はなく、外周の一カ所、あるいは３カ所以上の複数個所に設けるようにしても良く、その設置間隔も周方向等間隔である必要はない。

上記長尺体として導電性に優れた銅等の金属棒あるいは金属帯を使用することができる。

被覆層を形成した一定長の原棒体の端部外周に、被覆層を形成した一定長の他の原棒体を連結するための連結具を溶着するようにしても良い。この連結具は被覆層の外周に覆着されて溶融状態の当該被覆層に溶着される筒状部を有するようなものが好適であり、筒状部の内周にはねじ部が形成されているとさらに好適である。

上記実施形態において、被覆層の形成は必ずしも必要ではなく、原棒体を最終製品の筋金棒体としても良い。

１…押出機、２…貯留槽、２１，２２，２３…棒体、３…整線具、４…糸状体（長尺体）、７…巻付け機、Ｆｂ…強化繊維材、Ｌｈ…フィルム材、Ｓｃ…筋金棒体、Ｓｔ…原棒体、Ｓｙ…被覆層。

そこで、成形型２５から引き出されて下流側へ移動する原棒体Ｓｔの外周に、図７に示すような巻付け機７によって他の熱可塑性樹脂材としての所定幅の熱可塑性樹脂（本実施形態ではＰＰ樹脂）フィルムＬｈを巻き付ける。巻付け機７は回転体７１の外周に水平に突設した保持アーム７２を備え、これにロール状の上記ＰＰ樹脂フィルムＬｈを保持させたもので、図８に示すように、ＰＰ樹脂フィルムＬｈの先端を原棒体Ｓｔに止着して回転体を回転させることによって、移動する原棒体Ｓｔの外周に所定の締め付け力でＰＰ樹脂フィルムＬｈが互いに一定の重なりを有しつつ螺旋状に巻かれる。ＰＰ樹脂フィルムＬｈのフィルム厚の一例は４０μｍであり、２０μｍ厚～１００μｍ厚のものを使用するのが好ましい。

原棒体Ｓｔの外周に被覆層Ｓｙを形成する前に、図１４にその断面を示すように、原棒体Ｓｔの外周の径方向対称位置にそれぞれ引張強度に優れた綿糸等の糸状体４を一体的に溶着しても良い。すなわち、成形型２５（図５）から引き出されて未だ高温で溶融状態の原棒体Ｓｔの外周にその長手方向へ沿わせるように糸状体４を繰り出すと、糸状体４は原棒体Ｓｔに良好に溶着してこれと一体化する。その後、糸状体４が一体となった原棒体Ｓｔを被覆層Ｓｙで覆って冷却し、筋金棒体Ｓｃとする。このような筋金棒体Ｓｃは引張強度がさらに充分に向上する。

上記目的を達成するために、本第1発明では、強化繊維材（Ｆｂ）内に熱可塑性樹脂材が含浸されて一体化した筋金棒体（Ｓｃ）を製造する方法であって、液状の熱可塑性樹脂材が貯留された貯留槽（２）内に非扁平な束状の前記強化繊維材（Ｆｂ）を通過させるとともに、通過する前記非扁平な束状の強化繊維材（Ｆｂ）を貯留槽（２）内で扁平状態に圧し拡げて強化繊維材（Ｆｂ）間に熱可塑性樹脂材を浸透させ、熱可塑性樹脂材が浸透した扁平な強化繊維材（Ｆｂ）を再び非扁平な束状に収束成形するとともに、収束成形された前記強化繊維材（Ｆｂ）の外周を他の熱可塑性樹脂材により所定の締め付け力で被覆して被覆層（Ｓｙ）とし、当該被覆層（Ｓｙ）はその内周部が前記強化繊維材に密着しているとともに前記内周部以外は滑らかな外表面を形成して前記所定の締め付け力によって全体断面を円形に近いものに維持している。

本第1発明においては、束状の強化繊維材が貯留槽内で扁平に圧し拡げられることによって、強化繊維材内へ熱可塑性樹脂材が十分に浸透するから、これを再び非扁平な束状に収束成形して得られる筋金棒体は十分な強度を発揮する。そして強化繊維材の外周が他の熱可塑性樹脂材で被覆されているから、手触りも良く、耐薬品性に優れるとともに、強化繊維材の外周が所定の締め付け力で被覆されているから、強化繊維材の強度が大幅に上昇する。

本第３発明では、前記収束成形した強化繊維材（Ｆｂ）の外周に前記他の熱可塑性樹脂材の所定幅のフィルム材（Ｌｈ）を所定の締め付け力で巻いて被覆し前記被覆層とする。

本第３発明においては、収束成形した強化繊維材をフィルム材で所定の締め付け力で巻くから、その外形を全体断面が見栄えの良い円形に近いものとできるとともに、フィルム材を所定の締め付け力で巻くことによって強化繊維材の強度が大幅に上昇する。

本第４発明では、前記他の熱可塑性樹脂材による被覆前に、前記収束成形された強化繊維材（Ｓｔ）の外周の少なくとも一カ所に、当該強化繊維材（Ｓｔ）の長手方向へ延び、その引張強度を向上させる長尺体（４）を一体的に溶着させる。前記長尺体（４）としては糸状体が使用できる。

本第４発明においては、収束成形した強化繊維材の引張強度が大きく向上する。

本第５発明では、前記他の熱可塑性樹脂材によって被覆した前記強化繊維材（Ｓｔ）の端部に連結具を溶着する。

本第５発明においては、一定長の強化繊維材を互いに連結して所定長の筋金棒体とすることができる。

上記目的を達成するために、本第1発明では、強化繊維材（Ｆｂ）内に熱可塑性樹脂材が含浸されて一体化した筋金棒体（Ｓｃ）を製造する方法であって、溶融した熱可塑性樹脂材が貯留された貯留槽（２）内に非扁平な束状の前記強化繊維材（Ｆｂ）を通過させるとともに、通過する前記非扁平な束状の強化繊維材（Ｆｂ）を貯留槽（２）内で扁平状態に圧し拡げて強化繊維材（Ｆｂ）間に熱可塑性樹脂材を浸透させ、熱可塑性樹脂材が浸透した扁平な強化繊維材（Ｆｂ）を再び非扁平な束状に収束成形して原棒体（Ｓｔ）とし、収束成形された冷却前の前記原棒体（Ｓｔ）の外周を他の熱可塑性樹脂材よりなる被覆層（Ｓｙ）で所定の締め付け力で被覆し、前記被覆層（Ｓｙ）はその内周部が前記原棒体（Ｓｔ）の外周に密着しているとともにか前記所定の締め付け力によって前記原棒体（Ｓｔ）の全体断面を円形に近いものに維持している。

本第1発明においては、束状の強化繊維材が貯留槽内で扁平に圧し拡げられることによって、強化繊維材内へ熱可塑性樹脂材が十分に浸透するから、これを再び非扁平な束状に収束成形して得られる原棒体すなわち筋金棒体は十分な強度を発揮する。そして原棒体の外周が被覆層で被覆されているから、手触りも良く、耐薬品性に優れるとともに、原棒体の外周が所定の締め付け力で被覆されているから、原棒体の強度が大幅に上昇する。

本第３発明では、前記冷却前の原棒体（Ｓｔ）の外周に前記他の熱可塑性樹脂材の所定幅のフィルム材（Ｌｈ）を所定の締め付け力で巻いて被覆し前記被覆層とする。

本第３発明においては、原棒体をフィルム材で所定の締め付け力で巻くから、その外形を全体断面が見栄えの良い円形に近いものとできるとともに、フィルム材を所定の締め付け力で巻くことによって原棒体（Ｓｔ）の強度が大幅に上昇する。

本第４発明では、前記被覆層（Ｓｙ）による被覆前に、前記原棒体の外周の少なくとも一カ所に、当該強化繊維材（Ｓｔ）の長手方向へ延び、その引張強度を向上させる長尺体（４）を一体的に溶着させる。前記長尺体（４）としては糸状体が使用できる。

本第４発明においては、原棒体の引張強度が大きく向上する。

本第５発明では、前記被覆層（Ｓｙ）によって被覆した前記原棒体（Ｓｔ）の端部に連結具を溶着する。

本第５発明においては、一定長の原棒体を互いに連結して所定長の筋金棒体とすることができる。

Claims

強化繊維材内に熱可塑性樹脂材が含浸されて一体化した筋金棒体を製造する方法であって、液状の熱可塑性樹脂材が貯留された貯留槽内に非扁平な束状の前記強化繊維材を通過させるとともに、通過する前記非扁平な束状の強化繊維材を貯留槽内で扁平状態に圧し拡げて当該強化繊維材間に熱可塑性樹脂材を浸透させ、熱可塑性樹脂材が浸透した扁平な強化繊維材を再び非扁平な束状に収束成形したことを特徴とする筋金棒体の製造方法。
前記貯留槽内に複数の棒体を横設して、前記束状の強化繊維材をこれら棒体の間に圧接状態で懸架し通過させることによって当該強化繊維材を扁平状態に圧し拡げるようにした請求項１に記載の筋金棒体の製造方法。
収束成形された前記強化繊維材の外周を他の熱可塑性樹脂材により所定の締め付け力で被覆した請求項１に記載の筋金棒体の製造方法。
前記収束成形した強化繊維材の外周に前記他の熱可塑性樹脂材の所定幅のフィルム材を所定の締め付け力で巻いて被覆した請求項３に記載の筋金棒体の製造方法。
前記他の熱可塑性樹脂材による被覆前に、前記収束成形された強化繊維材の外周の少なくとも一カ所に、当該強化繊維材の長手方向へ延びる、引張強度に優れた長尺体を一体的に溶着させた請求項３又は４に記載の筋金棒体の製造方法。
前記長尺体として糸状体を使用した請求項５に記載の筋金棒体の製造方法。
前記他の熱可塑性樹脂材によって被覆した前記強化繊維材の端部に連結具を溶着した請求項３ないし７のいずれかに記載の筋金棒体の製造方法。