JP2744258B2 - Reinforcing material comprising wholly aromatic polyester fiber and method for producing the same - Google Patents

Reinforcing material comprising wholly aromatic polyester fiber and method for producing the same

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JP2744258B2 JP63288597A JP28859788A JP2744258B2 JP 2744258 B2 JP2744258 B2 JP 2744258B2 JP 63288597 A JP63288597 A JP 63288597A JP 28859788 A JP28859788 A JP 28859788A JP 2744258 B2 JP2744258 B2 JP 2744258B2
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【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明はコンクリート及びプラスチツク等に埋設され
る補強筋、及びプレストレスコンクリート用抗張材、送
電線や光フアイバー通信ケーブル等の補強材等に用いる
補強筋及び抗張材に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial application field> The present invention relates to reinforcing bars buried in concrete and plastics, tensile materials for prestressed concrete, reinforcing materials for transmission lines and optical fiber communication cables, and the like. The present invention relates to reinforcing bars and tensile members used.

<従来技術および発明が解決しようとする課題> 従来からコンクリートの補強にはJIS G3112、3117に
規定される各種鉄筋が用いられている。またプレストレ
スコンクリート用の抗張材としては、PC鋼材としてJISG
2536、3109、3538他に規定された各種が用いられてい
る。これらは鉄を主成分とした素材であるため錆を発生
する。この錆は、コンクリートの炭酸化や、ひび割れに
よる水の浸入と空気中の酸素により発生すると言われて
おり、これを防止するために一定以上の厚さ(カブリ厚
さと称す)にすることが定められている。しかしコンク
リート中の塩類、イオンや、環境内の電気的作用により
内部電池をつくり、錆を発生させる原因とも言われ鉄筋
の腐触の原因である錆の発生に対しては大きな欠点とな
つている。特に海洋構造物、沿岸構造物、建築物に対す
る錆発生に対しては無力である。さらに鉄の特長である
通電性があること、磁性を帯びることが一方では大きな
欠点となつている。その一つに通信信号の漏洩や短絡を
起すこと、外部磁界により起電し、錆の発生の原因とな
ること、更には外部磁界の影響を大きく作用する等磁界
を用いる構造材には不適当である。加うるに鉄は重いた
めに作業性を悪くし、防錆のためのカブリ厚さをとる必
要に加え、構造体自身重量の大きなものにせざるを得な
い欠点を有している。
<Related Art and Problems to be Solved by the Invention> Conventionally, various reinforcing bars specified in JIS G3112 and 3117 have been used for reinforcing concrete. As tensile material for prestressed concrete, JISG is used as PC steel.
Various types specified in 2536, 3109, 3538 and others are used. Since these are materials containing iron as a main component, they generate rust. It is said that this rust is generated by carbonation of concrete, water intrusion due to cracking, and oxygen in the air. To prevent this, it is required to make the thickness more than a certain thickness (referred to as fog thickness). Have been. However, it is a major drawback against rust, which is said to cause rust, which is said to be the cause of rust, which is caused by the formation of internal batteries due to salts and ions in concrete and the electrical action in the environment. . In particular, it is powerless against rusting of marine structures, coastal structures and buildings. On the other hand, the fact that iron has the electrical conductivity and magnetism, which are characteristics of iron, are also major drawbacks. One of them is that it is not suitable for structural materials that use magnetic fields, such as causing leakage or short-circuit of communication signals, generating electromotive force due to external magnetic fields, causing rust, and greatly affecting external magnetic fields. It is. In addition, since iron is heavy, it deteriorates workability. In addition to the necessity of taking a fog thickness for rust prevention, there is a drawback that the structure itself must be heavy.

これら鉄を用いた鉄筋、PC鋼材の新たな技術として合
成繊維を用いて鉄の欠点を改良する研究がなされてい
る。例えば第6回コンクリート工学年次講演会論文集
(1984 369−372頁)や第8回コンクリート工学年次講
演会論文集(1986 657−660頁、661−664頁)には抗張
材としてガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維、そして
その接着剤としてアクリルエポキシ樹脂、ビニルエステ
ル樹脂を用いた研究発表があり、また強化プラスチツク
(1988 36巻6号 9−17頁)にはコンクリート補強用格
子材料、土木技術(13巻12号88頁)にはコンクリート補
強用各種ロツドについての検討がなされている。さらに
特開昭62−260947号公報、62−288248号公報、さらに63
−139735号公報には、繊維強化補強筋があり、特開昭62
−288248にはPC鋼線代替の組紐状物が示されている。補
強筋や抗張体として必要な要件は、高強力高ヤング率
の合成繊維であり、その合成繊維が耐アルカリ性であ
ること、非磁性であること、通電性がないこと、
荷重に対しクリープ現象の少ないことが必要である。ま
た補強筋及び抗張材として利用する場合、繊維の強力利
用率を高めるため、繊維が一定以上ひきそろえられて
成形されていること、繊維成形体に加わる応力が繊維
に伝播するに足りる繊維と樹脂の接着力を有し、かつ
セメント用に用いる場合の樹脂は耐アルカリ性を有する
ものでなければならない。更には工業材料として用い
られる経済性を有し、大量の給供の可能性のあるもので
あることである。
As a new technique for these iron-based rebars and PC steels, studies have been made to improve the defects of iron using synthetic fibers. For example, the 6th Annual Conference on Concrete Engineering (1984 pp. 369-372) and the 8th Annual Conference on Concrete Engineering (1986 657-660, 661-664) contain glass as a tensile material. Research presentations using acrylic epoxy resin and vinyl ester resin as fibers, aramid fibers, carbon fibers, and their adhesives. Reinforced plastic (1988 36-6 pp. 9-17) has concrete reinforcement grid materials, In civil engineering technology (13:12, p.88), various rods for concrete reinforcement have been studied. Further, JP-A-62-260947, JP-A-62-288248, and 63
Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-139735 discloses a fiber reinforced reinforcing bar.
At −288248, a braided material as an alternative to a PC steel wire is shown. The necessary requirements for reinforcing bars and tensile members are synthetic fibers with high strength and high Young's modulus, and the synthetic fibers must be alkali-resistant, non-magnetic, not conductive,
It is necessary that the creep phenomenon be small with respect to the load. In addition, when used as reinforcing bars and tensile materials, in order to increase the strength utilization rate of fibers, the fibers must be aligned and molded more than a certain amount, and fibers that are sufficient to transmit the stress applied to the fiber molded body to the fibers The resin must have the adhesive strength of the resin and must have alkali resistance when used for cement. Furthermore, it is economical to be used as an industrial material and has the potential to be supplied in large quantities.

これらの点から鑑み、ガラス繊維は耐アルカリガラス
繊維といえども耐久的な使用には不適当である。またカ
ーボン繊維は通電性、樹脂と接着性の点から好ましくな
い。さらに形態状の違いでは組紐状のものは綾が生じ、
繊維の引き揃えの点から繊維強力が充分発揮されないの
みならず、時間経過によるクリープ現象が起こり、補強
筋及び抗張材の本来の実力を発揮することができない欠
点を有している。本発明者らはこれら問題を解決すべく
鋭意研究の結果本発明に到達した。
In view of these points, glass fibers are not suitable for durable use even though they are alkali-resistant glass fibers. Further, carbon fibers are not preferable in terms of electrical conductivity and adhesiveness to resin. Furthermore, in the form difference, the braided shape has a twill,
In addition to the fact that the fiber strength is not sufficiently exhibited from the viewpoint of fiber alignment, a creep phenomenon occurs with the lapse of time, and the reinforcing bars and the tensile material have the disadvantage that they cannot exhibit their original abilities. The present inventors have intensively studied to solve these problems and arrived at the present invention.

<課題を解決するための手段> 本発明は、繊度が1〜3000デニールで引張り強度が15
g/dr以上、ヤング率が300g/dr以上の全芳香族ポリエス
テル系合成繊維が60体積%以上と熱硬化性樹脂からな
り、かつ該全芳香族ポリエステル系合成繊維の50%以上
が繊維集合体の引き抜き方向に引き揃えられ実質的に撚
が付与されることなくストレートな状態で存在している
棒状の補強材であり、そして、その好適な製造方法とし
て、引張り強度が15g/dr以上、ヤング率が300g/dr以
上、単繊維の繊度が1〜3000デニールの全芳香族ポリエ
ステル合成繊維を熱硬化性樹脂に含浸し、延伸率を0.05
〜2%となるような張力を与えながらその繊維含有率が
60体積%以上となるように加熱成型することを特徴とす
る、該全芳香族ポリエステル系合成繊維の50%以上が繊
維集合体の引き抜き方向に揃えられ実質的に撚が付与さ
れることなくストレートな状態で存在している棒状補強
材の製造方法を用いるものである。本発明者らは高強
度、高ヤング率の全芳香族ポリエステル系合成繊維を用
いることにより、驚くべきことに鉄筋の欠点をカバーし
更に耐久性、耐クリープ性を賦与した抗張材を発明する
に到つた。
<Means for Solving the Problems> The present invention has a fineness of 1 to 3000 denier and a tensile strength of 15
g / dr or more, a wholly aromatic polyester synthetic fiber having a Young's modulus of 300 g / dr or more is composed of a thermosetting resin in an amount of 60% by volume or more, and 50% or more of the wholly aromatic polyester synthetic fiber is a fiber aggregate. It is a rod-shaped reinforcing material that is aligned in the pulling direction and is present in a straight state without being substantially twisted, and as a preferable manufacturing method, has a tensile strength of 15 g / dr or more, Young The rate is 300 g / dr or more, the fineness of a single fiber is impregnated with a thermosetting resin with a wholly aromatic polyester synthetic fiber having a denier of 1 to 3000 denier, and the stretching rate is 0.05
The fiber content is increased while giving a tension of ~ 2%.
Characterized in that it is heat-molded so as to have a volume of 60% by volume or more, wherein 50% or more of the wholly aromatic polyester-based synthetic fibers are aligned in the drawing direction of the fiber aggregate and straight without substantially twisting. The method uses a method of manufacturing a rod-shaped reinforcing material that exists in a proper state. The present inventors have invented a tensile material surprisingly covering defects of the reinforcing bar and further imparting durability and creep resistance by using a high-strength, high Young's modulus wholly aromatic polyester-based synthetic fiber. Reached.

ここで云う全芳香族ポリエステルとは一種以上の芳香
族ヒドロキシ酸の、場合によつては芳香族ジオール及び
/又は芳香族二酸との縮合による溶融加工可能な芳香族
ポリエステルであつて、存在する各成分の少くとも一個
の芳香環が重合体主鎖に寄与しているという意味におい
て全芳香族と称される全芳香族ポリエステルであつて、
異方性溶融相を形成しうるいわゆるサーモトロピツク液
晶性全芳香族ポリエステルを意味する。
A wholly aromatic polyester as used herein is an aromatic polyester which can be melt-processed by condensation of one or more aromatic hydroxy acids, optionally with aromatic diols and / or aromatic diacids. A wholly aromatic polyester, referred to as wholly aromatic in the sense that at least one aromatic ring of each component contributes to the polymer backbone,
It refers to a so-called thermotropic liquid crystalline wholly aromatic polyester capable of forming an anisotropic molten phase.

これらの全芳香族ポリエステルのうち、ヒドロキシ安
息香酸、特にp−ヒドロキシ安息香酸と6−ヒドロキシ
−2−ナフトエ酸とのポリエステル、又更にこれらにp,
p′−ビスフエノールを第3成分として共重合させたポ
リエステルの他、p−ヒドロキシ安息香酸、p,p′−ビ
フエニール、テレフタール酸及び/又はイソフタル酸か
ら成るポリエステルが有用であるが、それらに限定され
るものではなく、本発明の目的を阻害しない限りにおい
て、他の成分のポリマーへの導入を妨げるものではな
い。
Of these wholly aromatic polyesters, hydroxybenzoic acid, especially a polyester of p-hydroxybenzoic acid and 6-hydroxy-2-naphthoic acid, and further, p,
Polyesters comprising p-hydroxybenzoic acid, p, p'-biphenyl, terephthalic acid and / or isophthalic acid, in addition to polyesters copolymerized with p'-bisphenol as the third component, are useful, but are not limited thereto. It does not hinder the introduction of other components into the polymer, as long as the object of the present invention is not hindered.

一般的にこれらの全芳香族ポリエステル繊維は以下の
様な物性を有する。
Generally, these wholly aromatic polyester fibers have the following physical properties.

特に単量体としてp−ヒドロキシ安息香酸と6,2−ヒ
ドロキシナフトエ酸の共重合体を主成分としたものは以
下の様な物性を有する。
Particularly, a monomer mainly composed of a copolymer of p-hydroxybenzoic acid and 6,2-hydroxynaphthoic acid has the following physical properties.

次に上記熱処理条件について詳細に述べると、まず熱
処理温度としては全芳香族ポリエステルの融点と融点よ
り50℃低い温度の範囲が好ましい。全芳香族ポリエステ
ルの融点は熱処理の進行に伴なつて上昇する。したがつ
て熱処理の進行に伴なつて熱処理温度を高める方法が用
いられることもある。熱処理時間としては1分〜100時
間、特に5〜50時間が好ましい。熱処理は、ボビンに巻
いた状態で行なつても、またネツト状物上にフリーな状
態で置いて行なつても、さらには加熱ローラー上を走行
させる方法で行なつてもよい。繊度1〜3000デニールと
いう条件は、高強度及び高ヤング率の繊維を製造する好
適条件であるうえに、繊維の表面積を大きくとることに
より樹脂との接着力を高めるために必要である。表面積
の点からは1デニール未満の細デニールの方がより好ま
しいものの、紡糸条件に問題があり更に引抜き成型時の
繊維の引き揃え及び樹脂含浸後の繊維の体積%を低下さ
せ好ましくない。一方3000デニールを越えては高強度、
高ヤング率の繊維は得られないこと、及び樹脂との接着
面積が減少するため充分な補強筋又は抗張材が得られな
いこととなる。熱硬化性樹脂は、種々選択することがで
きるが、セメントコンクリート用に用いる補強筋及びプ
レストレスコンクリート用抗張材はセメントアルカリ中
で使用するものであるから、接着剤がアルカリ劣化した
り、繊維との接着界面で剥離するものは使用できない。
又送電線や光フアイバー通信用ケーブルの補強材用には
耐熱性のある樹脂を用いる必要があり、これらの点で、
さらに繊維を集束した時の集束体としての力を充分に発
揮できる点で、熱硬化性樹脂が用いられ、なかでもセメ
ントコンクリート用補強材または抗張材用には、エポキ
シ系樹脂が好適であり、なかでもグリコール類、ポリオ
ール類にエピクロルヒドリンを反応して得られるポリグ
リシジルエーテル化合物、又はフエノール類、アルコー
ル類とエピクロルヒドリンを反応して得られるモノグリ
シジルエーテル化合物、代表的にはビスフエノールAと
エピクロルヒドリンとの縮合反応から得られるグリシジ
ルエーテルが用いられる。また、メラミン−ホルマリン
系、フエノール系、尿素系の熱硬化性樹脂を用いること
ができる。またケーブル等の補強用には前述の樹脂に加
え、不飽和ポリエステル系、全芳香族ポリエステル系の
樹脂を用いることができる。樹脂中の繊維含有体積が60
%以上であらねばならないが、その理由は補強材として
繊維の力を発揮するためであり、連続繊維を用いた複合
則よりマトリツクス成分である樹脂が少い方が複合材の
引張り強度、ヤング率は高まることは明らかである。本
発明において、複合材における繊維の占める体積が60%
以上でないと繊維の強力、ヤング率等の機械的性能を低
下してしまい意味がない。また、引抜き成形においては
繊維が引抜きノズル内を通過する時空気のだき込みをお
さえ、かつ潤滑に成型するためには樹脂は多い方が好ま
しいにもかかわらず、複合体の機械的性質を満足するた
めには40%以下の樹脂量にする必要がある。複合体の中
の繊維集合体の形態は補強筋ないしは抗張材として用い
る場合重要な意味を有する。即ち引抜き成形した棒状物
中の繊維の配向が50%以上好ましくは70%以上繊維方向
に引き揃えられていなければ、どんなに接着が完全であ
つてもその繊維の集合体にかかる引張り応力を単繊維各
々に分担しても繊維一本一本が受ける応力が異るため繊
維集合体が100%の力を発揮せず、30〜50%の力しか発
揮することができなくなるためと考えられる。
Next, the heat treatment conditions will be described in detail. First, the heat treatment temperature is preferably in the range of the melting point of the wholly aromatic polyester and a temperature 50 ° C. lower than the melting point. The melting point of the wholly aromatic polyester increases as the heat treatment proceeds. Accordingly, a method of increasing the heat treatment temperature as the heat treatment proceeds may be used. The heat treatment time is preferably 1 minute to 100 hours, particularly preferably 5 to 50 hours. The heat treatment may be carried out in a state of being wound on a bobbin, in a free state on a net-like material, or by a method of running on a heating roller. The condition of a fineness of 1 to 3000 deniers is a preferable condition for producing a fiber having a high strength and a high Young's modulus, and is necessary for increasing the surface area of the fiber so as to enhance the adhesive force with the resin. From the viewpoint of surface area, fine denier of less than 1 denier is more preferable, but there is a problem in spinning conditions, and further, it is not preferable because the fiber alignment during drawing and the volume% of the fiber after resin impregnation are reduced. On the other hand, over 3000 denier, high strength,
A fiber having a high Young's modulus cannot be obtained, and a sufficient reinforcing bar or a tensile material cannot be obtained due to a decrease in the adhesive area with the resin. A variety of thermosetting resins can be selected, but the reinforcing bars used for cement concrete and the tensile material for prestressed concrete are used in cement alkali. It cannot be used if it peels off at the bonding interface with it.
In addition, it is necessary to use a heat-resistant resin for reinforcing materials of transmission lines and optical fiber communication cables.
In addition, thermosetting resin is used in that it can sufficiently exert the force as a bundle when the fibers are bundled, and among them, epoxy resin is preferable for a cement concrete reinforcing material or a tensile material. Among them, glycols, polyglycidyl ether compounds obtained by reacting epichlorohydrin with polyols, or phenols, monoglycidyl ether compounds obtained by reacting alcohols with epichlorohydrin, typically bisphenol A and epichlorohydrin The glycidyl ether obtained from the condensation reaction is used. In addition, melamine-formalin-based, phenol-based, and urea-based thermosetting resins can be used. In addition, in order to reinforce a cable or the like, an unsaturated polyester resin or a wholly aromatic polyester resin can be used in addition to the above-mentioned resins. Fiber content volume in resin is 60
%, Because the strength of the fiber is used as a reinforcing material, and the smaller the resin that is a matrix component, the less the tensile strength and Young's modulus of the composite It is clear that will increase. In the present invention, the volume occupied by the fibers in the composite material is 60%
Otherwise, the mechanical properties such as the fiber strength and Young's modulus are reduced, and it is meaningless. In addition, in the draw molding, the resin is more desirable for suppressing the infiltration of air when the fiber passes through the inside of the drawing nozzle and for forming the lubrication, but satisfies the mechanical properties of the composite. Therefore, it is necessary to reduce the resin amount to 40% or less. The form of the fiber aggregate in the composite has important significance when used as reinforcement or tensile material. That is, if the orientation of the fibers in the pultruded rod is not 50% or more, preferably 70% or more, in the fiber direction, no matter how perfect the bonding is, the tensile stress applied to the aggregate of the fibers is reduced to a single fiber. It is considered that the stress received by each fiber is different even if they are allotted to each other, so that the fiber aggregate does not exert 100% force, but can exert only 30 to 50% force.

従来技術として、繊維を撚り合わせて集束化したの
ち、接着剤樹脂を含浸することにより補強用繊維束を製
造する方法は公知である。この方法で得られる繊維束で
は、一般に単繊維は撚により繊維束方向にストレートに
伸びていない。したがつてこのような繊維束では、繊維
の強度を十分に発揮すること、特にクリープを抑えるこ
とができない。本発明では、繊維集合体の引き抜き方向
に繊維が実質的に撚が付与されずにストレートな状態で
存在していることが重要である。換言すれば、繊維の50
%以上が実質的に完全に引きそろえられていることが大
切である。
As a conventional technique, a method of producing a reinforcing fiber bundle by twisting fibers to form a bundle and then impregnating with an adhesive resin is known. In a fiber bundle obtained by this method, a single fiber generally does not extend straight in the fiber bundle direction due to twisting. Therefore, with such a fiber bundle, it is not possible to sufficiently exhibit the strength of the fiber, and particularly to suppress creep. In the present invention, it is important that the fibers exist in a straight state without substantially twisting in the drawing direction of the fiber assembly. In other words, 50 of the fibers
It is important that more than one percent are substantially completely aligned.

なお引抜き成型体の任意の部分を1cm長にとり繊維軸
方向に平行に切断して、切断平面中の繊維成型軸方向の
引揃え本数を顕微鏡で計数することにより引き揃えられ
ている割合を求めることができる。繊維の引き揃えをコ
ントロールすること及び負荷後のクリープを最少限にす
るため樹脂含浸後に延伸率が0.05〜2%となるような成
形ノズルでの張力を与えつつ引抜き成型を行うことによ
つて50%以上の繊維が引き揃えられながら成形すること
が可能となつた。
In addition, take an arbitrary part of the pultruded molded product with a length of 1 cm, cut it in parallel to the fiber axis direction, and count the number of alignments in the fiber molding axis direction in the cutting plane with a microscope to determine the ratio of alignment by drawing Can be. In order to control the fiber alignment and to minimize the creep after loading, the resin is impregnated by applying a tension with a molding nozzle so that the elongation ratio becomes 0.05 to 2% after impregnating the resin. % Of the fibers can be formed while being aligned.

成形体の表面はプレストレスコンクリート用抗張材、
送電ケーブルや光フアイバーケーブル等の補強材は直径
1mm〜10mm、好ましくは3〜9mmで表面凹凸のないまゝ巻
取つて使用することができる。一方コンクリート用鉄筋
代替としては直径6〜60mmでコンクリートとの接着性を
機械的に付与するため異形鉄筋と同様に棒状表面に突起
物を生じせしめる必要がある。本発明者らは成型棒状体
成型時の全繊度の1〜5%のデニールの太さが必要で、
異形性を高めるために1m当り50〜200回の撚を付与した
全芳香族ポリエステル系合成繊維、ポリビニルアルコー
ル系合成繊維、アラミド系合成繊維よりなり、引き抜き
成型時に用いた樹脂を含浸したものを、引抜き成型後の
棒状物に軸線方向に対し40〜50゜の角度をもつて斜めふ
しをつけるように2本のコードで巻きつけ熱処理して接
合する方法により異型棒状体を得ることができることを
見付けた。巻き付けピツチは斜めふし間隔と呼ばれ、ふ
しの平均間隔を棒状態の直径で割つた値が0.6〜0.8が好
ましく、最も好ましくは0.7程度のピツチがよい。
The surface of the molded body is a tensile material for prestressed concrete,
Reinforcing materials such as power transmission cables and optical fiber cables have diameters
It can be wound up to 1 mm to 10 mm, preferably 3 to 9 mm without any surface irregularities. On the other hand, as a substitute for a reinforcing steel bar for concrete, it is necessary to form protrusions on the rod-like surface in the same manner as the deformed reinforcing steel bar in order to mechanically impart adhesiveness to concrete with a diameter of 6 to 60 mm. The present inventors need a denier thickness of 1 to 5% of the total fineness at the time of molding a molded rod,
Consisting of wholly aromatic polyester-based synthetic fibers, polyvinyl alcohol-based synthetic fibers, and aramid-based synthetic fibers with 50-200 twists per meter to enhance deformability, and those impregnated with the resin used at the time of pultrusion molding, It is found that a deformed rod can be obtained by a method of winding and heat-treating and joining two rods so that the rod after drawing is obliquely inclined at an angle of 40 to 50 ° with respect to the axial direction. Was. The winding pitch is called a diagonal pitch, and the value obtained by dividing the average pitch of the pitch by the diameter of the rod is preferably 0.6 to 0.8, and most preferably about 0.7.

次に本発明の製造方法は、p−ヒドロキシ安息香酸と
6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸との共重合体からなる
溶融液晶ポリマーを用いて溶融紡糸して1〜3000drの紡
糸原糸を得て、更に290℃の空気中で24時間以上熱処理
を行うことにより強度15g/dr以上、伸度4%以下、ヤン
グ率300g/dr以上の全芳香族ポリエステル繊維を得るこ
とができる。
Next, the production method of the present invention uses a molten liquid crystal polymer composed of a copolymer of p-hydroxybenzoic acid and 6-hydroxy-2-naphthoic acid to perform melt spinning to obtain a spun yarn of 1 to 3000 dr. Further, by performing a heat treatment in air at 290 ° C. for 24 hours or more, a wholly aromatic polyester fiber having a strength of 15 g / dr or more, an elongation of 4% or less, and a Young's modulus of 300 g / dr or more can be obtained.

該繊維は250〜5000デニールのヤーン又はモノフイラ
メントとしてチーズ状に巻き取られ、送り出し張力一定
装置のついたボビンクリールにセツトし、ヤーンは引き
出され樹脂含浸槽へ導びかれデイツプされ、引抜き成型
ノズルへ導びかれ樹脂の付着と脱泡を行いつつ引き抜か
れ130〜250℃の加熱炉中を通る、加熱により樹脂が硬化
し成型される。樹脂含浸槽と加熱引抜き時の間の糸のひ
き揃えは完全なものではなくてはならず、又引き抜き時
のひき揃えを50%以上とするためには繊維に0.05〜2%
の延伸を与えるような張力をかけつつ成型する必要があ
る。またこれは繊維のクリープを抑える効果を与える。
異型性の付与は加熱硬化後樹脂デイプコードを同一工程
内で行つてもよいし、別工程として行つてもよい。
The fiber is wound in a cheese form as a yarn or monofilament of 250 to 5000 denier, set on a bobbin creel equipped with a constant feeding tension device, the yarn is drawn out, guided to a resin impregnation tank, dipped, and a drawing molding nozzle. The resin is pulled out while adhering and defoaming while passing through a heating furnace at 130 to 250 ° C. The resin is cured and molded by heating. The thread alignment between the resin impregnation tank and the hot drawing must be perfect, and 0.05 to 2% of the fiber must be used to achieve a 50% or more drawing alignment at the time of drawing.
It is necessary to mold while applying a tension to give a stretching. This also has the effect of reducing fiber creep.
The application of the deformability may be performed in the same step as the resin dip code after the heat curing, or may be performed as a separate step.

<作 用> 本発明による補強材としてモルタルコンクリートの鉄
筋代替品として機械的強度、耐久性、経済性の点からあ
らゆる部材に利用することが出来る。特にリニヤモータ
ーカー用の非磁性、非電導性の特殊補強筋として利用で
きる。一方PC鋼線、送電線ケーブル、光フアイバー通信
用ケーブルの抗張材、補強材として引張り強度はもとよ
りクリープ(リラクゼーシヨン)の少ない線材として利
用できる。また棒状物はネジ切を加えることにより発錆
のない繊維補強ボルト、木ネジなどにも利用することが
できる。以下実施例で説明する。
<Operation> As a reinforcing material according to the present invention, it can be used as a reinforcing steel substitute for mortar concrete for all members in terms of mechanical strength, durability and economy. In particular, it can be used as a non-magnetic, non-conductive special reinforcement for linear motor cars. On the other hand, it can be used as a tensile material and a reinforcing material for PC steel wire, power transmission cable and optical fiber communication cable, as well as a wire material having low creep (relaxation) as well as tensile strength. The rod-shaped material can also be used for fiber-reinforced bolts, wood screws, and the like that do not rust by being threaded. Hereinafter, an embodiment will be described.

次に本発明を具体的に実施例と比較例で示す。 Next, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples.

実施例1 p−ヒドロキシ安息香酸と6−ヒドロキシ−2−ナフ
トエ酸との共重合体からなる溶融液晶ポリマーを用い、
溶融紡糸して紡糸原糸1500d/300fを得た。更に290℃で2
4時間空気中で熱処理を行い1500d/300fの熱処理糸を得
た。その単繊維デニールは5デニール、引張り強度24.3
g/dr、伸度3.4%、ヤング率600g/drであつた。
Example 1 Using a molten liquid crystal polymer comprising a copolymer of p-hydroxybenzoic acid and 6-hydroxy-2-naphthoic acid,
Melt spinning was performed to obtain a spinning original yarn of 1500d / 300f. 2 at 290 ° C
Heat treatment was performed in air for 4 hours to obtain a heat treated yarn of 1500d / 300f. The single fiber denier is 5 denier, tensile strength 24.3
g / dr, elongation 3.4%, Young's modulus 600g / dr.

該る繊維160チーズを張力制御装置付クリールに取り
つけ全デニールを240000デニールとしエポキシ樹脂(油
化シエルエポキシ社製エピコート828)含浸槽内にトウ
が乱れないように回転デイツプロール中に注意深く導入
した。樹脂の付着率は30%となるように絞り、繊維の体
積%は70%であつた。引抜き成型ノズル直径は6mmの円
形のものを用いた。樹脂の硬化温度は180℃とし、毎分3
mで成形を行つた。更に加熱硬化後の引抜きロールはデ
イツプロールの0.7%の速度差をつける引抜き張力であ
つた。成型棒状体を1cm切り取り繊維の引き揃えを顕微
鏡で見ると平均85%以上は繊維軸方向に引き揃えられて
いることが観察された。
The 160 cheese fiber was attached to a creel equipped with a tension controller, and the total denier was set to 240,000 denier. The denier was carefully introduced into a rotary dipping roll so that the tow was not disturbed in an epoxy resin (Epicoat 828 manufactured by Yuka Ciel Epoxy) impregnation tank. The resin adhesion was reduced to 30%, and the volume% of the fiber was 70%. A pultruding nozzle having a circular diameter of 6 mm was used. The curing temperature of the resin is 180 ° C, 3 minutes per minute
Molding was performed with m. Further, the drawing roll after heat curing had a drawing tension giving a speed difference of 0.7% of that of the date roll. The molded rod was cut out 1 cm, and the alignment of the fibers was observed under a microscope. It was observed that an average of 85% or more was aligned in the fiber axis direction.

比較例1として、アラミド繊維(Dupon′t社製ケプ
ラー29,1500dr/1000f)繊度15デニール、引張り強度21g
/dr、伸度3.9%、ヤング率470g/drを168チーズ用い実施
例1と全く同様の方法で成型した。なお異形性を付与す
るために、実施例1及び比較例1はポリビニルアルコー
ル繊維からなる1500デニールのヤーンを2本用い1m当り
120回の撚りをかけ引抜き成型品と同一のエポキシ樹脂
に含浸し、軸線方向に対しピツチ8.5mm間隔で時計まわ
り方向と反時計まわり方向にまきつけ、更に180℃にて
熱接着した。
As Comparative Example 1, aramid fiber (Dupont's Kepler 29,1500dr / 1000f) fineness 15 denier, tensile strength 21 g
/ dr, 3.9% elongation, and 470 g / dr of Young's modulus were molded in exactly the same manner as in Example 1 using 168 cheese. In order to impart deformability, Example 1 and Comparative Example 1 used two 1500 denier yarns made of polyvinyl alcohol fiber, and
The same epoxy resin as that of the pultruded product was impregnated 120 times, and was wrapped clockwise and counterclockwise at intervals of 8.5 mm with respect to the axial direction, and further thermally bonded at 180 ° C.

実施例1、比較例1で得た棒状物の物性値を表−1に
示めす。
Table 1 shows the physical properties of the rods obtained in Example 1 and Comparative Example 1.

なお実施例1、比較例1に用いる繊維のクリープ性能
をJIS−L−1017に準じて調らべた。初荷重は破断強度
の1/30荷重,荷重は破断強力の1/3.5とし、試長1m、室
温25℃、相対湿度60%中に放置した。そのクリープ(リ
ラクゼーシヨン率)性能を表−2に示した。
The creep performance of the fibers used in Example 1 and Comparative Example 1 was measured according to JIS-L-1017. The initial load was 1/30 of the breaking strength and the load was 1 / 3.5 of the breaking strength. The specimen was left in a test length of 1 m, room temperature of 25 ° C, and relative humidity of 60%. The creep (relaxation rate) performance is shown in Table-2.

実施例1は比較例1のクリープ率の大きいものに比し
大変小さく、瞬時にしてクリープが止まるという大きな
特徴を有している。比較例1は高強度、高ヤング率繊維
であるにもかかわらず、長時間にわたつて応力緩和が起
つており、抗張材、補強材として好ましくない。
Example 1 is very small as compared with Comparative Example 1 having a large creep rate, and has a great feature that creep stops instantaneously. Although Comparative Example 1 is a fiber having high strength and high Young's modulus, stress relaxation occurs for a long time, which is not preferable as a tensile material or a reinforcing material.

実施例2、比較例2〜7 セメントマトリツクスに補強筋として実施例1で作製
した異型筋(実施例2、3)と、比較のために比較例1
で作製した異型筋を用いて(比較例2、3)更に比較例
4、5として市販のD6異型筋を用い、配筋率0.28%とし
て補強効果を調らべた。また配筋しないプレーンのもの
を比較例6、7とした。
Example 2, Comparative Examples 2 to 7 The deformed muscle (Examples 2 and 3) prepared in Example 1 as a reinforcing bar in a cement matrix and Comparative Example 1 for comparison.
(Comparative Examples 2 and 3) Using commercially available D6 atypical muscles as Comparative Examples 4 and 5, the reinforcing effect was examined at a bar arrangement ratio of 0.28%. The planes with no reinforcement were used as Comparative Examples 6 and 7.

実施例2、比較例2、4、6に用いたセメントモルタ
ル配合は早強セメント(アサノ早強セメント)100重量
部(以下全て重量部)、珪砂(硯珪砂6.5号)300部、砂
利(岡山旭川5mm粒径以下)150部を計量し、オムニミキ
サーにてドライミツクス1分間実施後、水52部、減水剤
(花王マイテイ150)2.5部添加し、2分間混合してモル
タルを得た。
The cement mortar used in Example 2 and Comparative Examples 2, 4, and 6 was 100 parts by weight of early-strength cement (Asano early-strength cement) (hereinafter, all parts by weight), 300 parts of quartz sand (Inkstone silica sand No. 6.5), and gravel (Okayama). 150 parts of Asahikawa (5 mm or less in particle diameter) were weighed, and dry mixing was performed for 1 minute with an omni mixer, and then 52 parts of water and 2.5 parts of a water reducing agent (Kao Mighty 150) were added and mixed for 2 minutes to obtain a mortar.

実施例3、比較例3、5、7に用いた軽量セメントモ
ルタルの配合は早強セメント(アサノ早強セメント)10
0部、微粉パーライト(宇部1型)10部、膨張材(電気
化学社製#20)を加え、オムニミキサーにて1分間ドラ
イミツクスし、起泡剤(ハマノ工業社製フオーミツクス
C2)3部、減水剤1部を加えオムニミキサーにて2分間
混合しモルタルを得た。
The blending of the lightweight cement mortar used in Example 3 and Comparative Examples 3, 5, and 7 was made of an early-strength cement (Asano early-strength cement).
0 parts, 10 parts of fine powder pearlite (Ube 1 type), expander (# 20 manufactured by Denki Kagaku Co., Ltd.) are added, and dry-mixed with an omni mixer for 1 minute, and a foaming agent (formix manufactured by Hamano Industry Co., Ltd.)
C2) 3 parts and 1 part of a water reducing agent were added and mixed with an omni mixer for 2 minutes to obtain a mortar.

成型は10cm×10cm×40cmの標準型枠を用い、かぶり厚
土が1cmとなるように長さ方向2本(配筋率0.28%)を8
cmの間隔に固定した。配筋しないものは10cm×10cm×40
cmの型わくそのままを用いた。
For molding, use a standard formwork of 10cm x 10cm x 40cm, and apply two pieces in the longitudinal direction (bar arrangement ratio 0.28%) so that the cover thick soil becomes 1cm.
The distance was fixed at cm. 10cm × 10cm × 40 for those not arranging
The cm frame was used as is.

実施例2、比較例2、4、6のセメントモルタル及び
実施例3、比較例3、5、7の軽量セメントモルタルを
流し込み成型を行なつた。
The cement mortar of Example 2, Comparative Examples 2, 4, and 6, and the lightweight cement mortar of Example 3, Comparative Examples 3, 5, and 7 were cast and molded.

養成は、実施例2、比較例2、4、6については室温
中に一昼夜放置硬化後脱型して4週間水中養生を行つ
た。また長期安定性をみるため海水中に放置し、1年後
の変化を観察した。
As for the training, in Example 2, Comparative Examples 2, 4 and 6, curing was allowed to stand at room temperature all day and night, followed by demolding and curing in water for 4 weeks. In addition, they were left in seawater to observe long-term stability, and changes after one year were observed.

実施例3、比較例3、5、7については室温中に一昼
夜放置後脱型してその後気中放置にて4週間養生した。
Example 3 and Comparative Examples 3, 5, and 7 were left at room temperature for 24 hours, then removed from the mold, and then left to stand in the air for 4 weeks.

測定は島津製万能試験機にて曲げ強度を測定した。ス
パン長30cmとし中央載荷方式により最大破壊荷重と、そ
のたわみを測定した。曲げ強度は断面係数と2次モーメ
ントの比から (但し、Pは荷重、Lはスパン長、bは部材の巾、tは
部材の厚さ)より求めた。それらを表−3に示す。
The bending strength was measured by a universal tester manufactured by Shimadzu. The maximum breaking load and its deflection were measured by a central loading method with a span length of 30 cm. The bending strength is calculated from the ratio between the section modulus and the second moment. (Where P is the load, L is the span length, b is the width of the member, and t is the thickness of the member). They are shown in Table-3.

セメントモルタルの補強について実施例2は比較例6
に比し5倍以上の補強性と比較例2、4よりも優れ、か
つ耐久性も優れている。軽量セメントモルタルの補強に
おいても実施例3は他の比較例に比べ優れている。
Example 2 is Comparative Example 6 for reinforcement of cement mortar
5 times or more as compared to Comparative Examples 2 and 4, and also excellent in durability. Example 3 is superior to other comparative examples also in reinforcing lightweight cement mortar.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−288248(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-62-288248 (JP, A)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】繊度が1〜3000デニールで引張り強度が15
g/dr以上、ヤング率が300g/dr以上の全芳香族ポリエス
テル系合成繊維が60体積%以上と熱硬化性樹脂からな
り、かつ該全芳香族ポリエステル系合成繊維の50%以上
が繊維集合体の引き抜き方向に引き揃えられ実質的に撚
が付与されることなくストレートな状態で存在している
棒状の補強材。
(1) a fineness of 1 to 3000 denier and a tensile strength of 15
g / dr or more, a wholly aromatic polyester synthetic fiber having a Young's modulus of 300 g / dr or more is composed of a thermosetting resin in an amount of 60% by volume or more, and 50% or more of the wholly aromatic polyester synthetic fiber is a fiber aggregate. A bar-shaped reinforcing material that is aligned in the drawing direction of the rod and exists in a straight state without substantially being twisted.
【請求項2】引張り強度が15g/dr以上、ヤング率が300g
/dr以上、単繊維の繊度が1〜3000デニールの全芳香族
ポリエステル合成繊維を熱硬化性樹脂に含浸し延伸率を
0.05〜2%となるような張力を与えながら、その繊維含
有率が60体積%以上となるように加熱成型することを特
徴とする、該全芳香族ポリエステル系合成繊維の50%以
上が繊維集合体の引き抜き方向に揃えられ実質的に撚が
付与されることなくストレートな状態で存在している棒
状補強材の製造方法。
2. A tensile strength of 15 g / dr or more and a Young's modulus of 300 g.
/ dr or more, monofilament fineness is impregnated with a thermosetting resin with a wholly aromatic polyester synthetic fiber with a denier of 1 to 3000
The fiber is heat-molded so that the fiber content is 60% by volume or more while giving a tension of 0.05 to 2%, wherein 50% or more of the wholly aromatic polyester-based synthetic fibers are fiber aggregates. A method for producing a rod-shaped reinforcing material which is aligned in the body-drawing direction and exists in a straight state without substantially twisting.
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