JP2869931B2 - 一方向配列強化繊維シート及びその製造方法 - Google Patents

一方向配列強化繊維シート及びその製造方法

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JP2869931B2 JP2019927A JP1992790A JP2869931B2 JP 2869931 B2 JP2869931 B2 JP 2869931B2 JP 2019927 A JP2019927 A JP 2019927A JP 1992790 A JP1992790 A JP 1992790A JP 2869931 B2 JP2869931 B2 JP 2869931B2
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、繊維強化プラスチックにより橋梁や高架道
路などを初めとする構築物の補強をするに際し、補強現
場で施行性良く補強を行なうことができ且つ補強強度も
向上することを可能とした一方向配列強化繊維シート及
びその製造方法に関する。
従来の技術 橋梁や高架道路などの橋脚を繊維強化プラスチックに
より補強することが行なわれている。
その補強の仕方として、従来、 (1)硬化した繊維強化プラスチックを橋脚の補強箇所
に貼り付ける方法、 (2)橋脚の補強箇所にプリプレグを貼り付け、その上
に加熱硬化時の変形を防止するための押さえテープを巻
回して、加熱硬化することにより繊維強化プラスチック
と為す方法、 (3)橋脚の補強箇所に強化繊維のクロスを巻き付け
て、それに室温硬化型のマトリクス樹脂を含浸させ、押
さえテープを巻回後に放置して硬化させることにより、
繊維強化プラスチックと為す方法、 が知られている。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記(1)の方法では、橋脚の補強箇
所に対する補強の効率は良好であるが、湾曲した補強箇
所では実施できないという大きな欠点がある。
(2)の方法では、橋脚の補強箇所に貼り付けたプリ
プレグを現場で加熱硬化しなければならないので、加熱
硬化の作業が容易でない欠点がある。又、プリプレグ
は、強化繊維に樹脂が予め含浸されているので保存安定
性に問題がある。
(3)の方法では、強化繊維を平織、綾織等によりク
ロスにして用いているため、強化繊維はその縦糸と横糸
とが交わる箇所で強度が弱く、これが原因で繊維強化プ
ラスチックとしたときに十分な補強硬化が得られない欠
点がある。
上記以外に、橋脚の補強箇所に現場でフィラメントワ
ィンディング法により樹脂を含浸させた強化繊維の糸を
巻き付け、その後硬化して繊維強化プラスチックと為す
方法も考えられているが、補強対象が限られる上に設備
コストが高い等の欠点があり、実用的でない。
従って本発明の目的は、上述の現状に鑑み、保存性が
良く、繊維強化プラスチックにより橋梁や高架道路など
を初めとする構築物の補強をするに際し、補強現場で施
行性良く補強を行なうことができ且つ補強強度も向上す
ることを可能とした一方向配列強化繊維シート及びその
製造方法を提供することである。
課題を解決するための手段 上記目的は本発明に係る一方向配列強化繊維シートに
て達成される。要約すれば本発明は、接着剤層を設けた
支持体シートと、前記接着剤層を介して前記支持体シー
ト上に一方向に配列して接着した強化繊維とからなるこ
とを特徴とする一方向配列強化繊維シート、および支持
体シート上に接着剤層を設けて、前記シート上に前記接
着剤層を介して強化繊維を一方向に配列して接着したこ
とを特徴とする一方向配列強化繊維シートの製造方法で
ある。本発明の一態様によれば、前記シートが樹脂浸透
性を有する。
実施例 以下、本発明の実施例について説明する。
第1図は、本発明の一方向配列強化繊維シートの一実
施例を示す断面図である。
本発明の一方向配列強化繊維シート1は、接着剤層3
を設けた支持体シート2と、接着剤層3を介して支持体
シート2上に一方向に配列して接着した強化繊維4とか
らなり、橋梁や高架道路などの補強現場で強化繊維4に
マトリクス樹脂を含浸させて、補強に使用できるように
してある。
上記支持体シート2としては、スクリムクロス、ガラ
スクロス、離型紙、ナイロンフィルム等が使用される。
通常は支持体シート2は樹脂浸透性を有することを要し
ないが、マトリクス樹脂をシート2側から強化繊維4に
含浸できるようにしたい場合には、シート2に上記のス
クリムクロス、ガラスクロス等が使用される。支持体シ
ート2の厚みとしては、可撓性を有し且つ強化繊維4を
支持可能な強度を備える観点から、1〜500μm、好ま
しくは5〜100μm程度あればよい。
接着剤層3を形成する接着剤としては、原則として支
持体シート2上に強化繊維4を少なくとも一時的に接着
できるものならば何でもよいが、マトリクス樹脂による
強化繊維4の補強効果と同様な効果を接着剤層3にも与
えるようにすれば好ましい。その観点から接着剤はマト
リクス樹脂との相溶性のよい樹脂を使用することが好ま
しく、例えばマトリクス樹脂としてエポキシ樹脂を使用
するときには、エポキシ系の接着剤を用いることがよ
い。接着剤層3の厚みとしては、強化繊維4を一時的に
接着できればよいことから、5〜100μm、好ましくは1
0〜30μm程度あればよい。
強化繊維4は、これをフィラメントとして収束剤で多
数本収束した繊維束または軽度に撚りをかけて収束した
繊維束を接着剤層3上に並べて上方から押し潰すことに
より軽度にバラされ、これにより強化繊維4は収束剤ま
たは撚りによる結合により複数層に積層した状態で、支
持体シート2上に接着剤層3を介して一方向に配列して
接着され、かくして所望の強化繊維シート1が得られ
る。
この場合、複数層の強化繊維4は、第2図(a)に示
すように、繊維束4Aを接着剤層3を介して支持体シート
2上に密に一方向に並べて、繊維束4Aを上から押し潰す
ことにより繊維束4Aの下部を接着剤層3に接着して、第
2図(b)に示すように、支持体シート2上に横方向に
間隔を置かずに密に設けてもよく、或いは、第3図
(a)に示すように、繊維束4Aを接着剤層3を介して支
持体シート2上に横方向に間隔を開けて一方向に並べ
て、同様に繊維束4Aを上から押し潰すことにより繊維束
4Aの下部を接着剤層3に接着して、第3図(b)に示す
ように、支持体シート2上に横方向に間隔を置いて疎に
設けてもよい。
繊維束4Aは、繊維4同士の間、即ちフィラメント同士
の間の開繊を行ったものでも、行わないものでもどちら
でも使用することができる。繊維束4Aの押し潰しの程度
は、これによって配列した複数層の繊維4の層に得たい
層厚にもよるが、炭素繊維の場合を示すと、直径5〜15
μmの炭素繊維フィラメントを12000本程度収束した炭
素繊維束のとき、これを横方向の幅が5mm程度になるよ
うに押し潰すことが一例として挙げられる。
以上のような本発明の一方向配列強化繊維シート1
は、例えば第4図に示すようにして製造することができ
る。
即ち、シート供給ロール6から供給された支持体シー
ト2上に接着剤塗布ロール7で接着剤を塗布して接着剤
層3を設けた後、シート2を一対の加圧ローラ8a、8bが
設けられた加圧部8へ送り込み、同時に加圧部8へ強化
繊維4の繊維束4Aと離型紙ロール10からの離型紙9とを
送り込んで、シート2上の接着剤層3上に繊維束4Aを一
方向に並べ、その上に離型紙9を重ねる。そしてその状
態で加圧ローラ8a、8bと図示しない支持板とで加圧し、
繊維束4Aを押し潰すと同時に、これにより軽度にバラさ
れた強化繊維4を接着剤層3を介してシート2上に接着
する。その後、離型紙9を離型紙巻取りロール11で巻き
取り、必要に応じてフィルム供給ロール12から供給した
カバーフィルム13をシート2上の強化繊維4上に被せ、
これにより支持体シート2上の接着剤層3を介して強化
繊維4を一方向に配列して接着してなる一方向配列強化
繊維シート1が得られる。得られたシート1はシート巻
取りロール14に巻き取られる。
本発明の一方向配列強化繊維シート1は、補強現場で
強化繊維4にマトリクス樹脂を含浸させて使用される
が、補強箇所へのシート1の貼り付け後にそのまま放置
することにより、マトリクス樹脂を硬化することができ
るようにするために、マトリクス樹脂は室温硬化型の樹
脂を使用する。しかしながら、本発明は、加熱硬化によ
ってマトリクス樹脂の硬化の促進を図ることを妨げられ
るものではない。
室温硬化型樹脂としては、硬化剤の配合を調節して室
温で硬化するようにしたエポキシ樹脂等が挙げられる。
一方向配列強化繊維シート1上の強化繊維4へのマト
リクス樹脂の含浸は、シート1を補強箇所周囲に貼り付
ける前に行っても、シート1の支持体シート2を樹脂含
浸性として置いて、シート1を補強箇所の周囲に貼り付
けたのち支持体シート2側から行ってもよく、或いは補
強箇所の周囲にマトリクス樹脂を塗布し、その上からシ
ート1を貼り付けて押し付けることによりマトリクス樹
脂を強化繊維に含浸させてもよい。
一方向配列強化繊維シート1を補強箇所の周囲に貼り
付けたのち、支持体シート2側から強化繊維4にマトリ
クス樹脂を含浸する場合、第5図に示すように、補強箇
所15の周囲表面上にプライマー16としてマトリクス樹脂
と同系の樹脂を塗布し、その上からシート1を貼り付け
て所望の数だけ積層し、その後外層のシート1の支持体
シート2上からローラ等によりマトリクス樹脂を塗布し
てシート2を通って浸透させ、マトリクス樹脂を強化繊
維4に含浸させるようにする。
以上のいずれかの方法によって強化繊維4にマトリク
ス樹脂を含浸させられ且つ補強箇所の周囲に貼り付けら
れた一方向配列強化繊維シート1は、その上に押さえテ
ープを巻回するなどしてカバーを行い、その後そのまま
放置してマトリクス樹脂を硬化させ、繊維強化プラスチ
ックと為せばよい。これにより繊維強化プラスチックに
よる補強が行われる。
本発明の一方向配列強化繊維シート1は以上のように
構成される。これによれば、繊維強化プラスチックによ
り橋梁や高架道路などを初めとする構築物の補強をする
に際し、補強現場で強化繊維4にマトリクス樹脂を含浸
させて使用するようにしているので、室温硬化型のマト
リクス樹脂を使用して、強化繊維4にマトリクス樹脂を
含浸させたシート1を補強箇所の周囲に貼り付けてその
まま放置することにより、マトリクス樹脂を硬化させて
シート1を繊維強化プラスチックと為すことができ、補
強現場でのマトリクス樹脂の加熱硬化という面倒な作業
を行うことなく、施行性良く繊維強化プラスチックによ
る補強を行なうことができる。また強化繊維4を一方向
に配列しているので、これをクロスにしたときのような
繊維強化プラスチックの強度低下がなく、従って補強強
度を向上することができる。更にシート1を補強箇所の
周囲に貼り付けた後にマトリクス樹脂を硬化させるの
で、湾曲した補強箇所でも補強の実施をすることができ
る。
以上の実施例では、一方向配列強化繊維シート1を用
いてこれを繊維強化プラスチックと為すことにより、橋
梁や高架道路の橋脚など構築物を補強する場合を例にと
って説明したが、本発明はこれに限定されず、航空機や
機械等の繊維強化プラスチック製の高強度部材、或いは
繊維強化プラスチック製の高強度容器、ハウジング、機
械部品等各種の製品の製造にも適用可能である。
発明の効果 以上説明したように、本発明の一方向配列強化繊維シ
ートは、接着剤層を設けた支持体シートと、前記接着剤
層を介して前記支持体シート上に一方向に配列して接着
した強化繊維とからなり、強化繊維にマトリクス樹脂を
予め含浸していないシートであることから保存安定性が
良く、又、室温硬化型のマトリクス樹脂を用いて、補強
現場で強化繊維にマトリクス樹脂を含浸させて使用でき
るようにしているので、強化繊維にマトリクス樹脂を含
浸させた強化繊維シートを補強箇所の周囲に貼り付けて
そのまま放置することにより、補強現場でのマトリクス
樹脂の加熱硬化という面倒な作業を行うことなく、マト
リクス樹脂を硬化させて繊維強化プラスチックと為し
て、施工性よく補強を行わせることができる。また強化
繊維を一方向に配列しているので、得られる繊維強化プ
ラスチックによる補強強度を向上することができる。ま
た補強箇所が湾曲していても補強の実施を行うことがで
きる。
更にまた本発明の一方向配列強化繊維シートは、橋梁
や高架道路の橋脚など構築物を補強するだけでなく、航
空機や機械等の繊維強化プラスチック製の高強度部材、
或いは繊維強化プラスチック製の高強度容器、ハウジン
グ、機械部品等各種の製品の製造にも使用することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一方向配列強化繊維シートの一実施
例を示す断面図である。 第2図(a)は、第1図の強化繊維シートでの強化繊維
の繊維束の並べ方の一態様を示す断面図である。 第2図(b)は、第2図(a)の繊維束から得られる強
化繊維の配列を示す断面図である。 第3図(a)は、第1図の強化繊維シートでの強化繊維
の繊維束の並べ方の他の態様を示す断面図である。 第3図(b)は、第3図(a)の繊維束から得られる強
化繊維の配列を示す断面図である。 第4図は、第1図の強化繊維シートの製造法の一例を示
す説明図である。 第5図は、第1図の強化繊維シートの強化繊維へのマト
リクス樹脂の含浸のさせ方の一例を示す断面図である。 1:強化繊維シート 2:支持体シート 3:接着剤層 4:強化繊維 4A:繊維束 15:補強箇所 16:プライマー 17:マトリクス樹脂
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−48343(JP,A) 特開 昭58−29651(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B32B 5/08 B32B 17/12 E01D 19/02

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】接着剤層を設けた支持体シートと、前記接
    着剤層を介して前記支持体シート上に一方向に配列して
    接着した強化繊維とからなることを特徴とする一方向配
    列強化繊維シート。
  2. 【請求項2】前記支持体シートが樹脂浸透性を有する請
    求項1記載の一方向配列強化繊維シート。
  3. 【請求項3】前記支持体シートが厚み100μm以下のガ
    ラスクロスである請求項1又は2記載の一方向配列強化
    繊維シート。
  4. 【請求項4】支持体シート上に接着剤層を設けて、前記
    シート上に前記接着剤層を介して強化繊維を一方向に配
    列して接着したことを特徴とする一方向配列強化繊維シ
    ートの製造方法。
  5. 【請求項5】前記強化繊維の繊維束を前記接着剤層上に
    間隔を開けてまたは間隔を開けずに一方向に並べて、前
    記繊維束を上方から押し潰してバラすことにより、前記
    強化繊維が前記シート上に接着される請求項4記載の一
    方向配列強化繊維シートの製造方法。
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