JP2748307B2 - コンクリート補強用鋼繊維の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコンクリート補強用鋼繊
維の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンクリートは土木建築分野など
で広く使用されているが、圧縮強度は高いものの引っ張
り強度は圧縮強度の約１／１０程度と低いことから、通
常は鉄筋や鋼線がその補強材として使用される。さら
に、近年になって、直径０．４〜１．０ｍｍ、長さ２５
〜８０ｍｍの鋼繊維を、対コンクリート容積比で０．３
〜５％程度コンクリートに混入させた鋼繊維補強コンク
リート（ＳＦＲＣ）が使用されるようになっている。こ
のようなコンクリート補強用鋼繊維は、コンクリートと
の付着性を向上させるために、その両端部を曲げたり、
波型に曲げ加工を施して使用されている。しかしなが
ら、従来の鋼繊維は通常平面板または偏平面と垂直方向
に曲げ(横曲げ部)が施されているため、付着性が向上す
る反面分散性が悪く鋼繊維同士が絡み合う、いわゆるフ
ァイバーボール現象を起こしやすくなり、また、断面二
次モーメントが小さいため、変形抵抗が小さいという問
題点があった。

【０００３】そこでこれら問題点を解消するため、本発
明者は断面が縦長偏平状をなし、かつ両端又は全長に偏
平面と同一な面内で曲げ部(縦曲げ部)を有するものを創
案した。この構造は左右面が偏平であるため分散性が良
好であり、コンクリートとの混練時の絡み合いによりフ
ァイバーボールが生じにくくなり、また幅・厚み比が大
きく、断面二次モーメントが大きくなることと曲げ部が
縦曲げであることとにより変形抵抗が極めて大きく、補
強効果が高くなるという特性が得られる。しかしながら
製造上では問題がある。すなわち、曲げ部が偏平面に対
して垂直つまり厚さ方向に突出するようなタイプの鋼繊
維の場合には、ロールとの接触面積が広いため、凹部と
凸部をそれぞれ形成した対ロールのロールギャップに鋼
繊維素材を通すことにより簡単に製造することができる
が、上記補強用鋼繊維は幅／厚みが２以上でかつ曲げ部
が偏平面と同一面上のいわば縦曲げであるため、ロール
に対する接触面積が非常に狭く、したがってこの条件下
で縦曲げ加工を行うことが難しく、バラツキや不良品の
発生率が高くなる。このため、プレス成形といった高価
な設備で低い能率で製造するほかなく、補強特性やワー
カビリティはよい反面、製造コストが高価になるという
問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする技術的課題】本発明は、前記
したような問題点を解消するために創案されたもので、
その目的とするところは、分散性が良好で変形抵抗も極
めて大きくすぐれた補強効果が得られるコンクリート補
強用鋼繊維を簡単な設備で安価に量産することができる
方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、断面が縦長偏平状をなしかつ偏平面と同一面
内で複数の曲げ部を有するコンクリート補強用鋼繊維を
製造するにあたり、原料鋼線を円周上に複数の凹凸部を
所要間隔で有しそれら凹凸部が互いに噛み合う一対のく
せ付けロールにより曲げ部を成形し、次いで曲げ部を成
形した原料鋼線をくせ付けロールの軸線と直交する軸線
上で一対からなる圧延ロールにより偏平状に圧延したの
ち所要長さに切断する構成としたものである。凹凸部は
全周に等間隔で設けられているものを使用したもよい
し、突部が複数個を１組として円周上に一定間隔ごとに
設けられているものを使用してもよい。また本発明は、
原料鋼線を複数本同時にくせ付けロールに供給してそれ
ぞれ曲げ部を成形し、圧延ロールで偏平状に圧延するこ
とを含む。本発明で製造する補強用鋼繊維の好適な仕様
は、幅/厚みが２〜８、長さ／幅が２０〜４５のもので
ある。

【０００６】

【作用】本発明は原料鋼線を圧延してから圧延された面
と同一面内で曲げ加工するのでなく、円周上に複数の凹
凸部を所要間隔で有しそれら凹凸部同士が噛み合う一対
のくせ付けロールにより曲げ成形し、その後にくせ付け
ロールの軸線と直交する軸線上で一対の圧延ロールによ
り幅/厚みが２〜８の偏平状に圧延する。したがって偏
平面と同一面内で曲げ部を有する形状であるにもかかわ
らず、曲げ部成形時の加工に要する力が少なくて済み、
これにより加工限界を高くとることができるとともに曲
げ部の形状の自由度が高くなり、複雑な形状でも簡単に
作ることができ、その変更も容易である。また、曲げ部
成形用のロールも製造が容易であると共に加工力が小さ
くて済むため寿命も長くなり、また、偏平化のための圧
延も容易である。クセ付けロールとして凹凸を等間隔で
全周に配設すれば、全長にわたって曲げ部を有する鋼繊
維を得ることができ、また複数個の凹凸部を１組として
円周上に一定間隔ごとに配したくせ付けロールを使用す
れば、両端に１つ以上の曲げ部を有する鋼繊維を作るこ
とができる。これらはくせ付けロールを交換し、あるい
はロール本体に嵌合溝を定間隔で設けておき、それらを
選択して突部付きの成形コマを取り付けることにより容
易に実現することができる。また、原料鋼線を平行状に
くせ付けロールに供給しそれを圧延ロールに供給するこ
とにより原料鋼線から一貫連続してまた同時に多数本の
補強用鋼繊維を作ることができるためさらに生産性を向
上することができる。幅/厚みが２〜８、長さ／幅が２
０〜４５の仕様の補強用鋼繊維であるため、分散性と変
形抵抗とをバランスよく実現することができ、前者は圧
延工程での圧下率により、後者は成形切断ロールの径や
切断刃部の位置によって設定することができる。

【０００７】

【実施例】以下本発明の実施例を添付図面に基いて説明
する。図１ないし図３は本発明によるコンクリート補強
用鋼繊維の製造方法の第１実施例を示している。図１に
おいて、１ａは鋼繊維原料としての複数本の鋼線であ
り、一般に図３（ａ）のように断面円形のもの（丸鋼
線）が用いられる。かかる鋼線１ａはボビンに巻収され
てサプライヤ（スイフタ）１０に取り付けられる。１１
は曲げ加工用のくせ付けロールであり、いずれか一方が
駆動回転される１対のロール１１ａ，１１ｂからなって
おり、それらロール１１ａ，１１ｂの外周面には全周に
わたって互いに噛み合う多数の凹凸部が等間隔で設けら
れている。この凹凸部はロール表面１１１に図２（ａ）
のように凸部１１０ａ，１１０ｂを形成し、各凸部１１
０ａ，１１０ｂには、曲げ型部として機能するとともに
鋼線１ａを偏平化を防止しつつ円滑に誘導するための溝
１１２が形成されている。１２は前記くせ付けロール１
１の下流に配置された圧延ロールであり、前記くせ付け
ロール１１のロール軸線と直交する関係で配置された一
対のロール１２ａ，１２ｂからなっている。１３は前記
圧延ロール１２の下流に配された切断手段であり、この
実施例では一対の直線刃１３ａ，１３ｂが用いられてい
るが、円周上に刃を一定間隔で設けた回転刃であっても
よい。

【０００８】この第１実施例においては、スイフト１０
から鋼線１ａは引き出され、くせ付けロール１１に供給
される。このくせ付けロール１１の一対のロール１１
ａ，１１ｂにはロール表面１１１に凸部１１０ａ，１１
０ｂが設けられており、一方のロール１１ａの凸部１１
１ａが他方のロール１１ｂの凸部間（凹部）に噛み合う
ようにロール１１ａ，１１ｂが回転している。このた
め、鋼線１ａは凸部１１０ａ，１１０ｂに設けられてい
る溝１１２，１１２でガイドされながら前記噛み合いに
よって溝底とロール表面間のギャップにおいて軸線と直
角方向に屈曲され、２次元的な曲げ部２が形成される。
そして凸部１１０ａ，１１０ｂがロール全周に等間隔で
配設されているため、曲げ部２は図１と図３（ｂ）のよ
うに連続した波状に作られる。前記した曲げ部２，２の
高さｈは、鋼線１ａの幅ｗの１／２以上であることが好
ましく、これに則するように凸部１００ａ，１１０ｂの
突出寸法(ロール表面から溝底までの高さ)を設定すれば
よい。

【０００９】このように曲げ部２を加工した鋼線１ｂは
続いて圧延ロール１２に送り込まれて圧延される。この
圧延工程では図３に示すように鋼線１ｃの幅ｗ／厚みｔ
が２以上となるように圧下することが必要である。これ
はｗ／ｔが２を下回る比ではコンクリートとの混練時に
ファイバーボールが発生しやすくなるため不可である。
しかし、あまりｗ／ｔが大きくなるとコンクリートとの
混練時に曲りなどの変形を起こすため、ｗ／ｔの上限は
一般に８程度、もっとも好ましくは２．５〜５である。
この圧延工程において、圧延ロール１２の１対のロール
１２ａ，１２ｂの軸１２３はくせ付けロール１１のロー
ル軸１１３，１１３と直交しているため、曲げ部２と直
交する方向から圧下が加えられる。このため前工程で作
られた曲げ部２，２は潰されず、図１と図３（ｃ）のよ
うに曲げ部２，２は圧下により形成された偏平面３，３
と同一面内に形成される。

【００１０】上記のようにして幅ｗ／厚みｔが２以上で
かつ曲げ部２，２が偏平面３，３と同一面内に形成され
た鋼線１ｃは続いて切断手段１３で所定長さごとに切断
され、目的の補強用鋼繊維４となる。この補強用鋼繊維
４は、長さｌ／幅Ｗすなわち幅アスペクト比で２０〜４
５の範囲が好ましい。これは、長さ／幅が２０を下回る
と繊維長さが短すぎ補強効果が低下し、長さ／幅が４５
を超えると、絡み合い性が生じやすくなるからである。
これは、切断手段１３をこの条件に合致するように鋼線
１ｃが所定の長さ移送されるごとに作動させればよい。

【００１１】かくして製造された補強用鋼繊維４は、切
断手段１３の下流位置に配された磁気整列装置５を介し
て収納容器６に収納される。磁気整列装置５は、収納容
器６を挟んで対向配設される磁石５ａ，５ｂよって構成
されており、自由落下された補強用鋼繊維４は一対の磁
石５ａ，５ｂによる磁力が与えられていることから収容
方向が１方向に揃えられる。あとはこの収容容器６を梱
包すればよい。このようにコンクリート補強用鋼繊維の
繊維方向を揃えて収容することにより、収容容器６に所
定量のコンクリート補強用鋼繊維を常に収容することが
可能となり、またコンクリート補強用鋼繊維をコンクリ
ートへ投入する際の作業性を高め、かつコンクリート補
強用鋼繊維のファイバーボール化現象を防止することが
可能となる。

【００１２】図４は本発明の第２実施例を示しており、
この実施例ではくせ付けロール１１の１対のロール１１
ａ，１１ｂの凹凸部が全周に等間隔で設けられておら
ず、複数で１組となった凹凸部が円周上で一定の間隔ご
とに配設されている。この例では２つの凸部１１０ａ，
１１０ａを１組とし、各組を円周上に４組配置してい
る。 この実施例２においては、鋼線１ａは一定の長さ
ごとに凹凸部の噛み合いにより３つの曲げ部２，２，２
が連続して形成され、これを１組とする曲げ領域以外は
直線部７のままとなる。この曲げ加工鋼線１ｂは前記の
ような圧延ロール１２に送り込まれ、曲げ部と直交する
方向から偏平状に圧延され、幅ｗ／厚みｔが２以上でか
つ曲げ部２，２，２が偏平面３，３と同一面内に形成さ
れた鋼線１ｃとなる。そして、この鋼線１ｃは切断手段
１３に送り込まれ、ここで中間の曲げ部の位置で切断さ
れる。これにより図５（ｂ）に示すように長手方向両端
に曲げ部２，２を有する補強用鋼繊維４が得られる。な
お、くせ付けロール１１の１対のロール１１ａ，１１ｂ
の１組の凹凸部の数を増せば、図５（ｃ）のように両端
にそれぞれ複数の曲げ部２，２を有する補強用鋼繊維４
が得られる。

【００１３】第１実施例と第２実施例において、好まし
くは生産性を高くするため、図２（ｂ）のようにくせ付
けロール１１を構成する１対のロール１１ａ，１１ｂの
凸部１１０ａ，１１０ｂに複数本の溝１１２を平行に設
け、それら各溝１１２，１１２，１１２にそれぞれ鋼線
１ａ，１ａ，１ａを送り込み、そのまま圧延ロール１２
に挿入するようにする。こうすれば、複数本の鋼線１
ａ，１ａ，１ａは同時に曲げ部２，２，２が加工され、
その状態で圧延ロール１２において複数本の鋼線１ａ，
１ａ，１ａが同時に曲げ部と直交する方向から偏平状に
圧延され、切断手段１３により切断されるため、多数本
の補強用鋼繊維を能率よく得ることができる。

【００１４】図６は図５に示すような各種の鋼繊維４を
ロール１１ａ，１１ｂの交換を行わずに加工するのに適
した実施例を示しており、ロール本体１１５の外周付近
に等間隔で切欠き溝１１６を形成し、それら切欠き溝１
１６に凸部１１０ａ，１１０ｂを有する成形コマ１１７
を選択的に嵌着するようにしたものである。この構造を
用いれば、図５（ａ）のような全長にわたって凸部２，
２のある鋼繊維４を作るときには成形コマ１１７を全て
の切欠き溝１１６に嵌着し、図５（ｂ）（ｃ）のような
両端にだけ曲げ部２，２のある鋼繊維を作るときには、
所定間間隔ごとにだけ成形コマ１１７を取付け、他の切
欠き溝１１６にはロール表面１１１と面一な平坦面を持
つ予備コマ１１８を嵌着すればよい。なお、いずれの態
様においても、凸部凸部１１０ａ，１１０ｂは台形状、
山状、円弧状など任意であり、この形状によって所望の
曲げ部形状を作ることができる。

【００１５】なお、本発明において、圧延ロール１２と
切断手段１３の間で鋼線１ｃの巻取り工程を介在させて
もよいが、好適には成形−圧延−切断を一貫連続して行
う。それは、成形と圧延と切断を独立した別工程とし、
圧延後一旦ボビンに巻取るようにすると、掛け変えなど
の手間がかかって作業性を低下させ、その上、巻取りボ
ビンから引き出す関係から切断速度を早くするとボビン
からの鋼線の引出不良が多発し、断線などが発生するか
らである。また、図１ではくせ付けロール１１が横ロー
ル，圧延ロール１２が縦ロールとなっているが、これに
限定されるものでなく、くせ付けロール１１が縦ロー
ル，圧延ロールが横ロールとなってもよい。

【００１６】本発明は上記のように断面が円形の鋼線１
ａを曲げ加工を行い、それから曲げと直交する方向から
圧延する工程を採用している。このため、曲げ部２，２
が偏平面（圧延された面）と同一平面内にあるという特
殊な形状の鋼繊維であっても、曲げ加工に要する力が少
なくて済むとともに曲げ加工限界が高くなり、曲げ高さ
ｈの大きなまた曲げ形状が任意の鋼繊維を簡単に作るこ
とができる。したがってまた、曲げ加工用のロールも強
度は小さくて済むため寿命が長くなりみ、製造も容易で
あるから製造コストを低減することができる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明した請求項１によれば、丸鋼線
鋼線を先に曲げ加工しそれから圧延するため、分散性が
良好で変形抵抗も極めて大きくすぐれた補強効果が得ら
れるコンクリート補強用鋼繊維を簡単な設備で安価に量
産することができるというすぐれた効果が得られる。請
求項２によれば、偏平面と同一面内の曲げ部を全長にわ
たって有する鋼繊維を簡単に製造できるというすぐれた
効果が得られる。請求項３によれば、両端にだけ偏平面
と同一面内の曲げ部を有する鋼繊維を簡単に製造できる
というすぐれた効果が得られる。請求項４によれば、全
長に曲げ部を有する鋼繊維と両端にだけ曲げ部を有する
鋼繊維の生産をロールの交換なしに簡単におこなえると
いうすぐれた効果が得られる。請求項５によれば生産性
をより高くすることができるというすぐれた効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるコンクリート補強用鋼繊維の製造
方法の工程を模式的を示す説明図である。

【図２】本発明に使用するくせ付けロールの部分的斜視
図である。

【図３】本発明による鋼繊維製造過程の鋼線断面を段階
的に示す斜視図である。

【図４】本発明における第２実施例を模式的に示す説明
図である。

【図５】本発明による鋼繊維を例示する斜視図である。

【図６】本発明に使用されるくせ付けロールの他の例を
示す断面図である。

【符号の説明】

１ａ 鋼線 １ｂ 曲げ加工された鋼線 １ｃ 曲げ加工され皿に圧延された鋼線 ２ 曲げ部 ４ 鋼繊維 １１ くせ付けロール １１ａ，１１ｂ ロール １１０ａ，１１０ｂ 曲げ用の凸部 １２ 圧延ロール １３ 切断手段 １１６ 切欠き溝 １１７ 成形コマ

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】断面が縦長偏平状をなしかつ偏平面と同一
   面内で複数の曲げ部２，２を有するコンクリート補強用
   鋼繊維４を製造するにあたり、原料鋼線１ａを円周上に
   複数の凹凸部を所要間隔で有しそれら凹凸部が相互に噛
   み合う一対のロールからなるくせ付けロール１１により
   曲げ部２，２を成形し、次いで該曲げ部を成形した原料
   鋼線１ｂをくせ付けロール１１の軸線と直交する軸線上
   で一対からなる圧延ロール１２により偏平状に圧延した
   のち、所要長さに切断することを特徴とするコンクリー
   ト補強用鋼繊維の製造方法。
2. 【請求項２】凹凸部が全周に等間隔で設けられているも
   のを使用する請求項１に記載のコンクリート補強用鋼繊
   維の製造方法。
3. 【請求項３】凹凸部が複数個を１組として全周に所定間
   隔ごとに設けられているものを使用する請求項１に記載
   のコンクリート補強用鋼繊維の製造方法。
4. 【請求項４】くせ付けロール１１として、円周上に等間
   隔で切欠き溝１１６を有し、それら切欠き溝１１６に凸
   部を有するコマ１１７が選択的に取り付けられるように
   なっているものを使用する請求項２または請求項３に記
   載のコンクリート補強用鋼繊維の製造方法。
5. 【請求項５】複数本の原料鋼線１ａ，１ａが同時にくせ
   付けロール１１で曲げ部２，２が成形され、圧延ロール
   １２で偏平状に圧延されることを含む請求項１ないし請
   求項４のいずれかに記載のコンクリート補強用鋼繊維の
   製造方法。
6. 【請求項６】コンクリート補強用鋼繊維が幅/厚みが２
   〜８、長さ／幅が２０〜４５である請求項１ないし請求
   項４に記載のコンクリート補強用鋼繊維の製造方法。