JP2888600B2 - Skeleton-like fiber structure, method for producing the same, and fiber-reinforced composite material using the same - Google Patents

Skeleton-like fiber structure, method for producing the same, and fiber-reinforced composite material using the same

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、コンクリートやモルタル等の補強材料とし
て、或いは、合成樹脂の補強材料等として用いられるス
ケルトン状繊維構造体とその製造方法および同構造体を
用いた繊維補強複合材料に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a skeleton-like fiber structure used as a reinforcing material such as concrete or mortar, or a reinforcing material of a synthetic resin, a method of manufacturing the same, and a method of manufacturing the same. The present invention relates to a fiber-reinforced composite material using a body.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、コンクリート等の補強材料として、鉄筋や鋼材
が使用されてきたが、これらは、重量が大であり、ま
た、塩化物や炭酸ガスの侵入等による塩分腐食や電気腐
食等による劣化がある。
Conventionally, reinforcing bars and steel materials have been used as reinforcing materials for concrete and the like, but these are heavy and deteriorate due to salt corrosion or electric corrosion due to intrusion of chloride or carbon dioxide gas.

そこで、コンクリート等の補強に繊維材料を使用すれ
ば、上記の問題点が解決できるとの認識のもとに種々の
試みがなされている。
Therefore, various attempts have been made based on the recognition that the use of a fiber material for reinforcing concrete or the like can solve the above problems.

例えば、繊維材料を、チョップ状、網状、三次元織物
状として使用することが提案されている。
For example, it has been proposed to use a fiber material as a chop, a net, or a three-dimensional woven fabric.

しかし、チョップ状の繊維で補強した複合材料は、繊
維の長さが制限されることと、混入できる繊維の量に限
界があるため、高い耐力と変形能力を有する材料を得る
ことが難しい。
However, in the case of a composite material reinforced with chopped fibers, it is difficult to obtain a material having high proof stress and deformability because the length of the fibers is limited and the amount of fibers that can be mixed is limited.

また、網状の織編物を用いた複合材料は、チョップ状
の繊維より良好であるが、網と網との間にクラックや界
面剥離の発生があった。
Further, the composite material using the net-shaped woven or knitted fabric was better than the chopped fibers, but cracks and interfacial peeling occurred between the nets.

これに対して、三次元織物を用いた場合は、上記問題
点が改善される。但し、三次元織物は、組織が緻密すぎ
ると、織物の両側間のコクリートの結合力が低下し、界
面剥離の原因ともなるため、或る程度、粗目の組織でな
ければならない。このような観点から、従来、例えば、
特開昭63−159558号、特開平1−317152号、特開平2−
38038号等の提案がなされている。これらの概要は次の
通りである。
On the other hand, when a three-dimensional fabric is used, the above problem is improved. However, if the texture is too dense, the three-dimensional fabric must have a coarse texture to a certain extent because the cocrete bonding force between both sides of the fabric is reduced, which may cause interfacial delamination. From such a viewpoint, conventionally, for example,
JP-A-63-159558, JP-A-1-317152, JP-A-2-
Proposals such as 38038 have been made. These are outlined below.

先ず、特開昭63−159558号は、ダブルラッセル機で、
頭初から完成品形状を目差して編立てる方式である。
First, JP-A-63-159558 discloses a double Russell machine.
It is a method of knitting by comparing the shape of the finished product from the beginning.

次に、特開平1−317152号は、樹脂を含浸した連続繊
維を一方向及びこれに直交する方向へ交差させて軸筋及
び剪断補強筋を有する籠状の補強筋を一体に整形し、こ
の籠状補強筋の両端にプラスチック製の定着ブロックを
形成した上で、籠状補強筋をコンクリート型枠内に配置
し、定着ブロックを介してジャッキで軸筋に緊張力を付
与した状態でコンクリートを打設し、硬化させて製造し
たプレストレスコンクリー部材自体とその製造方法及び
装置を提案しているものである。
Next, JP-A-1-317152 discloses that a continuous reinforcing fiber impregnated with a resin intersects in one direction and a direction orthogonal thereto to integrally shape a cage-shaped reinforcing bar having an axial bar and a shear reinforcing bar. After forming a plastic anchoring block at both ends of the cage reinforcing bar, the cage reinforcing bar is placed in the concrete formwork, and concrete is applied to the shaft bar with the tension applied to the shaft via the fixing block. The present invention proposes a prestressed concrete member itself manufactured by casting and curing, and a method and an apparatus for manufacturing the same.

さらに、特開平2−38038号は、網状構造不織布を複
数枚平行に並べ、その間を波形、山形、コの字形等に屈
曲させた網状構造の不織布又は糸条物によって結合して
成層構成した立体的網状構造体を提案しているものであ
る。
Further, JP-A-2-38038 discloses a three-dimensional structure in which a plurality of nonwoven fabrics having a network structure are arranged in parallel, and the nonwoven fabrics having a net structure bent in a corrugated shape, a chevron shape, a U-shape, or the like are connected to each other with a layered structure. It proposes a dynamic network structure.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

特開昭63−159558号は、ダブルラッセル機で、頭初か
ら完成品形状を目指して編立てるものであるが、三次元
織編物の製織は困難で効率の低いものであり、その形状
は用途間の互換性や設計の自由度がなく、前以て量産準
備しておくこともできないため、補強材料の製造コスト
が高価となり、納期も長くなるのみならず、製造できる
大きさも機械幅等に制約されて自ずから限度があり、し
かも、建設現場へ機械を持ち込んで製造することも困難
である。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-159558 discloses a double Russell machine for knitting from the beginning to the shape of a finished product, but weaving a three-dimensional woven or knitted fabric is difficult and inefficient, and the shape is not suitable for use. Since there is no compatibility between them and the degree of freedom of design, and it is not possible to prepare for mass production in advance, the production cost of reinforcing materials becomes expensive, not only the delivery time becomes long, but also the size that can be produced is limited to the machine width etc. It is naturally limited due to restrictions, and it is also difficult to bring a machine to a construction site for manufacturing.

特開平1−317152号は、補強材料の形状が籠状補強筋
という1種類の形状のみに限定され、他の各種形状への
変更ができず、設計の自由度がないため、前記提案と同
様に製造コストが高価となる。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-317152 discloses that the shape of the reinforcing material is limited to only one type of cage reinforcing bar, and cannot be changed to other various shapes, and there is no design flexibility. In addition, the production cost is high.

また、特開平2−38038号は、設計の自由度という点
では、前記したいずれの提案よりもやや優れているが、
あくまでも網状構造不織布を複数枚平行に並べ、その間
を別の網状構造不織布又は糸条物によって結合して成層
構成した立体的網状構造体であるから、設計の自由度が
あると云っても、平行配置される網状構造不織物の配設
枚数、即ち、成層数と層間隔とを選択できるにすぎない
ため、形状のバリエーションがそれ程豊富ではない。
JP-A-2-38038 is slightly superior to any of the above proposals in terms of design flexibility.
To the last, a plurality of net-structured non-woven fabrics are arranged in parallel, and a three-dimensional net-like structure formed by laminating the non-woven fabrics with a non-woven-structured non-woven fabric or a thread between them is used. Since only the number of the nonwoven fabrics to be arranged, that is, the number of layers and the layer interval, can be selected, the variation of the shape is not so rich.

本発明は、従来の補強材料の上記問題点に鑑みて提案
されたものであり、その目的とするところは、生産性の
向上及び量産が可能な形状構造を開発し、低コストで設
計の自由度が大きく、かつ、生産設備の簡略化、小規模
化を図り、工場生産或いは現場生産を可能としたスケル
トン状繊維構造体とその製造方法及び同構造体を用いた
繊維補強複合材料を提供しようとするものである。
The present invention has been proposed in view of the above-described problems of the conventional reinforcing material. The object of the present invention is to develop a shape and structure capable of improving productivity and mass-producing, reducing design costs at low cost. To provide a skeleton-like fibrous structure having a high degree of simplicity, miniaturization of production equipment, and factory or on-site production, a method of manufacturing the same, and a fiber-reinforced composite material using the same. It is assumed that.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的を達成するため、本発明の1つは、並列配置
した複数本の線状体に結束糸を捲回し、接着剤で固着し
て形成した略梯子形状のモジュールを基本単位とし、該
モジュールを複数個、所定の形状に繋止し、これを結束
糸で捲回し、接着剤で固着してブロックを形成し、該ブ
ロックを複数個または前記モジュールを複数個最終の所
定形状に配置構成し、結束糸を捲回し、接着剤で固着し
てスケルトンとなしたスケルトン状繊維構造体を提供す
るものである。
In order to achieve the above object, one aspect of the present invention is to provide, as a basic unit, a substantially ladder-shaped module formed by winding a binding yarn around a plurality of linear bodies arranged in parallel and fixing them with an adhesive. A plurality of blocks are fixed in a predetermined shape, wound with a binding yarn, and fixed with an adhesive to form a block, and the blocks are arranged in a plurality or a plurality of modules in a final predetermined shape. The present invention provides a skeleton-like fiber structure in which a binding yarn is wound and fixed with an adhesive to form a skeleton.

また、本発明の他の1つは、下記(a)(b)また
は、(a)(b)(c)の工程よりなるスケルトン状繊
維構造体の製造方法である。
Another aspect of the present invention is a method for producing a skeleton-like fiber structure including the following steps (a), (b), or (a), (b), and (c).

(a)複数本の線状体を並列状態で保持し、結束糸を一
端から他端まで螺旋状に捲回し、両者を接着剤で固着し
てモジュールを形成する工程。
(A) a step of holding a plurality of linear bodies in a side-by-side state, spirally winding a binding yarn from one end to the other end, and fixing the both with an adhesive to form a module;

(b)複数のモジュールを所定形状に繋止し、両端部を
把持し結束糸を外周に捲回して後、接着剤にて両者を固
着してブロックを形成する工程。
(B) A step of fixing a plurality of modules in a predetermined shape, gripping both ends, winding a binding yarn around the outer periphery, and fixing both with an adhesive to form a block.

(c)複数のブロックを最終の所定形状に配置構成し、
結束糸で捲回して後、両者を接着剤で固着させてスケル
トンを形成する工程。
(C) arranging and configuring a plurality of blocks in a final predetermined shape;
A step of forming a skeleton by winding with a binding yarn and then fixing both with an adhesive.

さらに、本発明の1つは、下記(a)(b)または、
(a)(b)(c)の工程よりなるスケルトン状繊維構
造体の製造方法である。
Further, one aspect of the present invention is the following (a) (b) or
(A) A method for producing a skeleton-like fibrous structure comprising the steps (b) and (c).

(a)複数本の線状体を並列状態で保持して連続的に走
行させ、走行方向と交差方向に結束糸を捲回し、次いで
接着剤を含浸硬化させ、所定の寸法に切断して所望の略
梯子形状のモジュールを連続的に製造する工程。
(A) A plurality of linear bodies are held in a parallel state and run continuously, a binding yarn is wound in a direction intersecting with the running direction, then an adhesive is impregnated and cured, and cut into predetermined dimensions to obtain a desired one. Continuously manufacturing a substantially ladder-shaped module.

(b)複数のモジュールを所定形状に繋止し、両端部を
把持し結束糸を外周に捲回して後、接着剤にて両者を固
着してブロックを形成する工程。
(B) A step of fixing a plurality of modules in a predetermined shape, gripping both ends, winding a binding yarn around the outer periphery, and fixing both with an adhesive to form a block.

(c)複数のブロックを最終の所定形状に配置構成し、
結束糸で捲回して後、両者を接着剤で固着させてスケル
トンを形成する工程。
(C) arranging and configuring a plurality of blocks in a final predetermined shape;
A step of forming a skeleton by winding with a binding yarn and then fixing both with an adhesive.

本発明のさらに他の1つは、並列配置した複数本の線
状体に結束糸を捲回し、接着剤で固着して形成した略梯
子形状のモジュールを基本単位とし、該モジュールを複
数個、所定の形状に繋止し、これを結束糸で捲回し、接
着剤で固着してブロックを形成し、該ブロックを複数個
または前記モジュールを複数個最終の所定形状に配置構
成し、結束糸を捲回し、接着剤で固着してスケルトンと
なしたスケルトン状繊維構造体を、セメント系材料また
は合成樹脂材料内に補強材料として埋設してある繊維補
強複合材料である。
Still another aspect of the present invention is to provide a substantially ladder-shaped module formed by winding a binding yarn around a plurality of linear bodies arranged in parallel and fixing with an adhesive, and a plurality of such modules. It is fixed in a predetermined shape, wound with a binding yarn, fixed with an adhesive to form a block, a plurality of blocks or a plurality of the modules are arranged and arranged in a final predetermined shape, and a binding yarn is formed. It is a fiber reinforced composite material in which a skeleton fiber structure wound and fixed with an adhesive to form a skeleton is embedded as a reinforcing material in a cement-based material or a synthetic resin material.

〔作用〕[Action]

上記のように構成されたスケルトン状繊維構造体の製
造方法によれば、モジュール自体及びブロック並びにス
ケルトンが、編織機を不要化した結束糸の捲回と接着剤
による固着とによって形成されているため、生産設備の
簡略化及び小規模化が図れ、生産性の向上及び量産が可
能となり、低コストで提供できる。また、小形のものか
ら大形のものまで自由に形成でき、しかも、必要な強度
を維持させることが容易であるため、設計の自由度が拡
大する。
According to the manufacturing method of the skeleton-like fiber structure configured as described above, the module itself, the block, and the skeleton are formed by winding the binding yarn, which eliminates the need for a weaving machine, and fixing by the adhesive. In addition, production equipment can be simplified and downsized, productivity can be improved and mass production can be performed, and it can be provided at low cost. In addition, since it can be formed freely from small to large, and it is easy to maintain the required strength, the degree of freedom of design is expanded.

上記製造方法で製造されたスケルトン状繊維構造体及
び同構造体を用いた繊維補強複合材料は、軽量かつ安価
であり、必要とされる形状及び強度を有すると共に、塩
分腐食や電気腐食等による劣化がない。
The skeleton-like fiber structure manufactured by the above manufacturing method and a fiber-reinforced composite material using the structure are lightweight and inexpensive, have a required shape and strength, and are deteriorated by salt corrosion, electric corrosion, and the like. There is no.

〔実施例〕 第1図〜第4図は、本発明の製造方法の一具体例を示
す説明図であって、本発明は、先ず、連続繊維(マルチ
フィラメント、モノフィラメント、紡績糸)を複数本合
糸、撚糸等により併合して接着剤を含浸させ、硬化させ
て線状体(1)を作成する。
[Example] FIGS. 1 to 4 are explanatory views showing a specific example of the production method of the present invention. First, in the present invention, a plurality of continuous fibers (multifilament, monofilament, spun yarn) are used. The adhesive is impregnated with a plying yarn, a twisting yarn, and the like, and is cured to form a linear body (1).

この線状体(1)を構成する繊維は、連続繊維であれ
ばよく、その併合状態は問わないもので、例えば、マル
チフィラメント、トウ、ストランド、ロービング等の合
撚、引揃え、組紐等のいずれの状態でもよい。
The fibers constituting the linear body (1) may be continuous fibers, and may be in any combination state. For example, multifilaments, tows, strands, rovings, etc., twisted, aligned, braided, etc. Either state may be sufficient.

使用する繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊
維、ポリエステル繊維、ビニロン繊維等がある。
The fibers used include glass fibers, carbon fibers, aramid fibers, polyester fibers, vinylon fibers and the like.

上記繊維に含浸させ、硬化させる接着剤としては、合
成樹脂系の接着剤、水ガラス等の無機系の接着剤、シリ
コン等のゴム系の接着剤があり、合成樹脂系では、例え
ばエポキシ系、不飽和ポリエステル等がある。
The adhesive to be impregnated into the fiber and cured is a synthetic resin adhesive, an inorganic adhesive such as water glass, a rubber adhesive such as silicon, and the like. And unsaturated polyester.

線状体(1)の作成方法は、第1図に示す様な合成樹
脂(2)の供給ホッパ(3)を有する加熱ダイス(4)
内を、連続繊維の併合体(1a)を引抜き通過させ、硬化
させるプルトルージョン法で作成するのが好ましいが、
他の方法によることも可能である。
The method for producing the linear body (1) is as follows: a heating die (4) having a supply hopper (3) for a synthetic resin (2) as shown in FIG.
It is preferable that the inside is made by a pultrusion method in which the combined body of continuous fibers (1a) is drawn out and hardened.
Other methods are also possible.

上記のようにして作成した剛直な線状体(1)は、所
定長さに切断した2本または、2本以上の複数本のもの
を、一定の間隔を保って並列に配置させ、その両端を第
2図に示す様に、フィラメントワインディング装置等に
チャック手段(5)(5)を用いて保持させておく。そ
して、チャック手段(5)(5)を、軸(6)(6)を
中心として回転させ、線状体(1)の張設方向に沿って
結束糸(7)の捲付ヘッド(8)を平行移動させ得るよ
うに設置する。このようにしておくことによって、例え
ば、2本の線状体(1)(1)の周囲に結束糸(7)を
螺旋状に捲回するものである。線状体(1)を2本以上
の複数本用いる場合も同様に実施するものである。尚、
螺旋状の捲回は、捲付ヘッド(8)を固定させておき、
チャック手段(5)(5)を回転させつつ平行移動させ
てもよいし、また、チャック手段(5)(5)を固定さ
せておき、捲付ヘッド(8)を回転させつつ平行移動さ
せてもよい。
As the rigid linear body (1) created as described above, two or a plurality of two or more pieces cut to a predetermined length are arranged in parallel at a predetermined interval, and both ends thereof are arranged. As shown in FIG. 2, the filament is held by a filament winding device or the like using chuck means (5) and (5). Then, the chuck means (5) and (5) are rotated about the shafts (6) and (6), and the winding head (8) of the binding yarn (7) is stretched along the stretching direction of the linear body (1). Is installed so that can be translated. By doing so, for example, the binding yarn (7) is spirally wound around the two linear bodies (1) and (1). The same applies to the case where two or more linear bodies (1) are used. still,
For the spiral winding, the winding head (8) is fixed,
The chuck means (5) and (5) may be moved in parallel while rotating, or the chuck means (5) and (5) may be fixed and moved in parallel while rotating the winding head (8). Is also good.

上記結束糸(7)は、線状体(1)と同様な連続繊維
の併合物を使用するもので、合成樹脂を含浸させないも
の或いは、プリプレグ状態で使用するものである。この
合成樹脂は、前述したものと同一のものを使用する。
The binding yarn (7) uses a combination of continuous fibers similar to the linear body (1), and is used without being impregnated with a synthetic resin or in a prepreg state. The same synthetic resin as described above is used.

上記結束糸(7)を2本または2本以上の線状体
(1)(1)の周囲に螺旋状に捲回した後、合成樹脂の
槽に浸漬するか、又は、合成樹脂を吹き付けて硬化させ
ることによって、2本または2本以上の線状体(1)
(1)と結束糸(7)との接点を固着し、かつ、結束糸
(7)に合成樹脂を含浸硬化させ、同時に、2本または
2本以上の線状体(1)(1)の表面にも合成樹脂を付
着硬化させて第2a図に示すような略梯子形状のモジュー
ル(A)を形成させるものである。
The binding yarn (7) is spirally wound around two or more linear bodies (1) and (1), and then immersed in a synthetic resin tank or sprayed with a synthetic resin. By curing, two or more linear bodies (1)
The contact point between (1) and the binding yarn (7) is fixed, and the binding yarn (7) is impregnated and cured with a synthetic resin. At the same time, two or more linear bodies (1) and (1) are formed. A substantially ladder-shaped module (A) as shown in FIG. 2a is formed by attaching and curing a synthetic resin also on the surface.

長尺のモジュール(A)を製作する場合、上記結束糸
(7)の捲回工程では、2本または2本以上の線状体
(1)(1)の間に、スペーサー治具を適宜間隔で配設
して、2本または2本以上の線状体(1)(1)の撓み
を防止させることが望ましい。
When manufacturing the long module (A), in the winding step of the binding yarn (7), a spacer jig is appropriately spaced between two or more linear bodies (1) and (1). It is desirable to prevent the bending of two or more linear bodies (1) and (1).

上記スペーサー治具は、プラスチック板等を使用し、
後で除去するか、または、そのまま残存させてもよい。
The spacer jig uses a plastic plate or the like,
It may be removed later or left as it is.

結束糸(7)の螺旋状の捲回は、第2図に示すような
一方向だけの場合と、これにクロスする2方向に捲回し
た場合とがあり、いずれでもよい。上記した第2図は、
モジュール(A)をバッチ方式で製造する場合である
が、連続方式で製造することもできる。
The helical winding of the binding yarn (7) may be performed in one direction as shown in FIG. 2 or in two directions crossing the same, and either may be used. In FIG. 2 described above,
Although the case where the module (A) is manufactured by a batch method, it can also be manufactured by a continuous method.

第3図は連続方式の製造工程のブロック図を示してお
り、ロービングラック(9)からプルトルージョン装置
(10)により連続的に引き出して作製した複数本の線状
体(1)の外周に結束糸捲回装置(11)で結束糸(7)
を螺旋状に捲回し、樹脂加工装置(12)で樹脂含浸さ
せ、加熱硬化装置(13)で加熱硬化させてモジュール
(A)を作製し、これを引張装置(14)で連続的に引き
出して所定長さ毎に切断装置(15)で切断し、倉庫等へ
保管させるようにして、モジュール(A)を連続的に製
造するようにしたものである。
FIG. 3 is a block diagram showing a continuous manufacturing process, in which a plurality of linear bodies (1) manufactured by continuously pulling out from a roving rack (9) by a pultrusion device (10) are bound. Bundling yarn (7) with yarn winding device (11)
Is spirally wound, impregnated with a resin by a resin processing device (12), and heat-cured by a heat-curing device (13) to produce a module (A), which is continuously pulled out by a tension device (14). The module (A) is continuously manufactured by being cut by a cutting device (15) at predetermined intervals and stored in a warehouse or the like.

上記プルトルージョン装置(10)は、例えば第1図に
示した如き装置を複数個並設したものである。
The pultrusion device (10) is, for example, a plurality of devices as shown in FIG. 1 arranged side by side.

また、結束糸捲回装置(11)は、例えば、結束糸
(7)を捲き付けたスプールを収容するシャトルを、複
数本の線状体(1)の進行方向を横断する両側に対向し
て配置したシリンダーの交互作動により往復と昇降動作
を組合せて、複数本の線状体(1)の外周に結束糸
(7)を螺旋状に捲回させるものである。この場合、シ
ャトルの往路と復路とは、複数本の線状体(1)の上側
の面と下側の面とに異ならせて、いわゆるスクエア運動
させることにより、結束糸(7)を線状体(1)の外周
に捲回することが可能となる。
In addition, the binding yarn winding device (11) faces a shuttle accommodating a spool around which the binding yarn (7) is wound, for example, on both sides crossing the traveling direction of the plurality of linear bodies (1). The reciprocating operation and the elevating operation are combined by the alternate operation of the arranged cylinders, and the binding yarn (7) is spirally wound around the outer periphery of the plurality of linear bodies (1). In this case, the forward path and the return path of the shuttle are different from each other on the upper surface and the lower surface of the plurality of linear bodies (1), and are subjected to a so-called square motion, so that the binding yarn (7) is linear. It can be wound around the outer periphery of the body (1).

上記結束糸捲回装置(11)は、結束糸(7)のスプー
ルを複数本の線状体(1)の外周で旋回させる方式であ
ってもよい。
The binding yarn winding device (11) may be of a type in which a spool of the binding yarn (7) is turned around the outer periphery of the plurality of linear bodies (1).

さらに、樹脂加工装置(12)は、浸漬、ローラ塗布、
噴霧のいずれの方式であってもよい。また、樹脂の代わ
りに、水ガラス等の無機系の接着剤やシリコン等のゴム
系の接着剤で実施してもよい。
Furthermore, the resin processing device (12)
Any type of spraying may be used. Further, instead of the resin, an inorganic adhesive such as water glass or a rubber adhesive such as silicon may be used.

加熱硬化装置(13)は、上記樹脂加工装置(12)で樹
脂加工された結束糸(7)および線状体(1)と結束糸
(7)との接触点を固着させてモジュール(A)を形成
させるものである。尚結束糸(7)にプリプレグ状のも
のを使用した場合、樹脂加工装置(12)を省略し、加熱
硬化装置(13)の部分で、半硬化の樹脂を加熱硬化させ
ると共に、加圧して線状体(1)と結束糸(7)との接
触点を確実に接着させるものである。
The heat-curing device (13) fixes the binding point of the binding yarn (7) resin-processed by the resin processing device (12) and the contact point between the linear body (1) and the binding yarn (7) to fix the module (A). Is formed. When a prepreg-shaped material is used for the binding yarn (7), the resin processing device (12) is omitted, and the semi-cured resin is heated and cured at the heating and curing device (13), and the wire is pressed under pressure. The contact point between the state body (1) and the binding yarn (7) is securely bonded.

このように、モジュール(A)は、バッチ方式と連続
方式のいずれで製作してもよい。
As described above, the module (A) may be manufactured by either a batch method or a continuous method.

上記モジュール(A)を複数個用意し、第4図のよう
に適当間隔で平行に並べて両端を治具(図示省略)で把
持させ、フィラメントワインディング装置(図示省略)
にセットし、外周に結束糸(7a)を螺旋状に捲回する。
この捲回手段は、モジュール(A)の場合と同様な手段
で行うものである。
A plurality of the modules (A) are prepared, arranged in parallel at appropriate intervals as shown in FIG. 4, and both ends are gripped by jigs (not shown), and a filament winding device (not shown).
And the binding yarn (7a) is spirally wound around the periphery.
This winding means is performed by the same means as in the case of the module (A).

上記のように結束糸(7a)を螺旋状に捲回した後、フ
ィラメントワインディング装置から取り外し、接着剤を
含浸硬化させてブロック(B)を形成する。この場合、
結束糸(7a)及び接着剤は前述のものと同一のものを使
用する。
After the binding yarn (7a) is spirally wound as described above, it is removed from the filament winding device and impregnated and cured with an adhesive to form a block (B). in this case,
Use the same binding yarn (7a) and adhesive as described above.

上記ブロック(B)を複数個使用し、第5図に示す様
な形状に配置し、前述したフィラメントワインディング
装置(図示省略)により、その外周に結束糸(図示省
略)を螺旋状に捲回し、上記装置から取り外してまたは
機上で接着剤を含浸硬化させ、または、機上で接着剤を
噴霧してスケルトン(C)を形成する。この場合の結束
糸及び接着剤は前述のものと同一のものを使用する。
A plurality of the blocks (B) are used, arranged in a shape as shown in FIG. 5, and a binding yarn (not shown) is spirally wound around its outer periphery by the above-described filament winding device (not shown), The skeleton (C) is formed by removing the above-mentioned apparatus or impregnating and curing the adhesive on the machine, or spraying the adhesive on the machine. In this case, the same binding yarn and adhesive as described above are used.

上記スケルトン(C)は、種々の形状とすることがで
き、例えば、第6図に示す様に、モジュール(A)を放
射状に配列してフィラメントワインディング装置によ
り、外周に結束糸(図示省略)を螺旋状に捲回し、接着
剤を含浸硬化させる。
The skeleton (C) can be made into various shapes. For example, as shown in FIG. 6, the modules (A) are arranged radially and a binding yarn (not shown) is formed on the outer periphery by a filament winding device. It is spirally wound and impregnated and hardened with an adhesive.

この場合、内部に案内用の管を設け、この管に最初に
結束糸(7)を螺旋状に捲回し、モジュール(A)は、
この内部の螺旋状に捲回した結束糸(7)にも接着す
る。
In this case, a guide tube is provided inside, and the binding yarn (7) is first spirally wound around this tube.
It also adheres to the helically wound binding yarn (7) inside.

また、第7図に示すような中空四角柱状のスケルトン
(C)を形成する場合では、第8図に示すようにモジュ
ール(A)を台形状に組合せたブロック(B)を4個使
用する。
In the case of forming a hollow square pillar-shaped skeleton (C) as shown in FIG. 7, four blocks (B) obtained by combining modules (A) in a trapezoidal shape are used as shown in FIG.

このように、ブロック(B)およびスケルトン(C)
は、最終形状によってモジュール(A)またはブロック
(B)を種々の形状とするもので、例えば、第9図に示
すようなモルタル製の中空スラブ(D)からなる複合材
料を製造する場合を説明する。
Thus, the block (B) and the skeleton (C)
Describes the case where a module (A) or a block (B) is formed into various shapes depending on the final shape. For example, a case in which a composite material made of a hollow slab (D) made of mortar as shown in FIG. 9 is described. I do.

この中空スラブ(D)は、幅1m、長さ6m、厚さ130mm
であり、長手方向の貫通穴は、幅70mm、高さ80mmであ
る。
This hollow slab (D) is 1m wide, 6m long, 130mm thick
The through hole in the longitudinal direction has a width of 70 mm and a height of 80 mm.

この場合、第10図に示すフランジ部分のブロック
(B1)と、第11図に示すウェブ部分のブロック(B2)と
を第2a図のモジュール(A)を用いて形成し、これらを
第12図のように組合せてスケルトン(C1)を形成する。
In this case, a block (B 1 ) of the flange portion shown in FIG. 10 and a block (B 2 ) of the web portion shown in FIG. 11 are formed by using the module (A) of FIG. A skeleton (C 1 ) is formed by combining as shown in FIG.

上記スケルトン(C1)の貫通穴に棒状の発泡スチロー
ル(図示省略)を挿入し、この発泡スチロール部が、モ
ルタル硬化後、スラブ(D)の中空穴となるように発泡
スチロール棒を所定の位置に固定する。そして、この発
泡スチロール棒を含むスケルトン(C1)を第13図に示す
ように型枠(16)内の所定位置に固定し、モルタルを流
し込み、モルタルの硬化後、スラブ(D)を脱形し、発
泡スチロールをアセトンで溶解除去して貫通穴を形成さ
せたものである。
A styrofoam rod (not shown) is inserted into the through hole of the skeleton (C 1 ), and the styrofoam rod is fixed at a predetermined position so that the styrofoam portion becomes a hollow hole of the slab (D) after mortar hardening. . Then, the skeleton (C 1 ) including the styrofoam rod is fixed at a predetermined position in the mold (16) as shown in FIG. 13, the mortar is poured, and after the mortar is hardened, the slab (D) is removed. And styrene foam dissolved and removed with acetone to form through holes.

上記モジュール(A)、ブロック(B1)(B2)及びス
ケルトン(C1)に用いた連続繊維は、PAN系の炭素繊維
である。
The continuous fibers used in the module (A), the blocks (B 1 ) and (B 2 ), and the skeleton (C 1 ) are PAN-based carbon fibers.

スケルトン(C1)の容積は、フランジ部分でモルタル
体積の3%、ウェブ部分でモルタル体積の2%である。
The volume of the skeleton (C 1 ) is 3% of the mortar volume at the flange portion and 2% of the mortar volume at the web portion.

上記実施例は、スケルトン(C)(C1)の形状とし
て、中空スラブ用のものと中空円柱用のものおよび中空
四角柱状のものを例示しているが、モジュール(A)の
組合せ、ブロック(B)の組合せ、これらの混合した組
合せにより、3〜8角形形状、その他の多角形柱状、楕
円柱状、断面L形、断面H形、その他各種の形状を構成
することができる。
In the above embodiment, the shapes of the skeletons (C) and (C 1 ) are illustrated for the hollow slab, the hollow cylinder, and the hollow quadrangular prism, but the combination of the module (A) and the block ( Combinations of B) and combinations of these can form triangular to octagonal shapes, other polygonal column shapes, elliptical column shapes, L-shaped cross-sections, H-shaped cross-sections, and other various shapes.

また、複合材料として、スケルトン(C)(C1)をモ
ルタル中に埋設した場合を例示しているが、コンクリー
トや合成樹脂中に埋設することも可能である。
Further, the case where the skeleton (C) (C 1 ) is buried in the mortar as the composite material is illustrated, but it is also possible to bury the skeleton in concrete or synthetic resin.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

請求項1の発明によれば、三次元形状の繊維構造体を
極て低密度に、かつ、圧縮、引張、剪断、曲げおよび剥
離等の各方向の応力に対向し得るスケルトン状繊維構造
体を提供することができ、特に、設計の自由度が大きい
ため、多種類の形状のものをモジュールの組合せ、また
は、ブロックの組合せ等によって容易に得ることができ
る。
According to the invention of claim 1, a skeleton-like fiber structure capable of opposing stress in each direction such as compression, tension, shearing, bending, and peeling of a three-dimensional fiber structure at extremely low density is provided. Since it can be provided, and particularly, the degree of freedom of design is large, various shapes can be easily obtained by combining modules or blocks.

請求項2の発明によれば、スケルトン状繊維構造体の
生産性を向上させ、量産が可能となり、生産設備の簡略
化、小規模化が図れ、工場生産或いは現場生産または両
者併用のいずれでも実施でき、必要な強度及び形状をも
つスケルトン状繊維構造体を安価に製造することができ
る。
According to the invention of claim 2, the productivity of the skeleton-like fiber structure is improved, mass production becomes possible, the production equipment can be simplified and downsized, and it can be carried out either in factory production or on-site production or in a combination of both. A skeleton-like fiber structure having the required strength and shape can be manufactured at low cost.

請求項3の発明によれば、モジュールを連続的に製作
できるため、請求項2の発明と同等以上のコストダウン
が可能となる。
According to the third aspect of the present invention, the module can be manufactured continuously, so that the cost can be reduced at least equivalent to that of the second aspect.

請求項4の発明によれば、スケルトン状繊維構造体で
セメント系材料や合成樹脂材料を補強した複合材料を製
造することにより、従来の三次元織物で補強した複合材
料と同等の性能の建設用材料を高い効率で低コストで生
産することが出来る。
According to the fourth aspect of the present invention, by manufacturing a composite material in which a cement-based material or a synthetic resin material is reinforced with a skeleton-like fiber structure, a construction material having the same performance as a composite material reinforced with a conventional three-dimensional woven fabric is used. Materials can be produced with high efficiency and low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図〜第5図は本発明の製造方法の一具体例を示す説
明図であって、その第1図は線状体を作成するプルトル
ージョン装置の要部断面図、第2図はモジュール作成用
フィラメントワインディング装置の一例を示す概略図、
第2a図は同装置で作製したモジュールを示す正面図、第
3図は長尺のモジュールの連続製造工程のブロック図、
第4図はブロックの形成例を示す斜視図、第5図はスケ
ルトンの形成例を示す斜視図である。第6図はスケルト
ンの他の形成例を示す斜視図、第7図はスケルトンのさ
らに他の形成例を示す斜視図、第8図は第7図のスケル
トンを形成する場合に用いるブロックの斜視図、第9図
は複合材料の一例を示す斜視図、第10図及び第11図は第
9図の複合材料を形成するための2種類のブロックを示
す斜視図、第12図は上記2種類のブロックを組合せたス
ケルトンの斜視図、第13図は上記スケルトンを型枠内に
配設した状態を示す斜視図である。 (1)……線状体、(7)(7a)……結束糸、(A)…
…モジュール、(B)(B1)(B2)……ブロック、
(C)(C1)……スケルトン。
1 to 5 are explanatory views showing a specific example of the manufacturing method of the present invention. FIG. 1 is a sectional view of a main part of a pultrusion apparatus for producing a linear body, and FIG. Schematic diagram showing an example of a filament winding device for making,
FIG. 2a is a front view showing a module manufactured by the same apparatus, FIG. 3 is a block diagram of a continuous manufacturing process of a long module,
FIG. 4 is a perspective view showing an example of forming a block, and FIG. 5 is a perspective view showing an example of forming a skeleton. 6 is a perspective view showing another example of forming the skeleton, FIG. 7 is a perspective view showing still another example of forming the skeleton, and FIG. 8 is a perspective view of a block used when forming the skeleton of FIG. , FIG. 9 is a perspective view showing an example of the composite material, FIGS. 10 and 11 are perspective views showing two types of blocks for forming the composite material of FIG. 9, and FIG. FIG. 13 is a perspective view of a skeleton in which blocks are combined, and FIG. 13 is a perspective view showing a state where the skeleton is disposed in a mold. (1) ... linear body, (7) (7a) ... binding thread, (A) ...
… Module, (B) (B 1 ) (B 2 ) …… Block,
(C) (C 1 ) ... Skeleton.

フロントページの続き (72)発明者 大野 定俊 大阪府南河内郡美原町木材通3―1―18 株式会社竹中工務店技術研究所大阪支 所内 (72)発明者 井上 一宏 兵庫県加西市中富町938 (72)発明者 岩田 康男 滋賀県近江八幡市中小森町276―3 (72)発明者 佐近上 秀樹 滋賀県犬上郡多賀町久徳564―16 (56)参考文献 特開 平2−41455(JP,A) 特開 昭63−159558(JP,A) 特開 平2−38038(JP,A) 特開 平1−317152(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B28B 23/02 C04B 32/02 Continued on the front page. (72) Inventor, Sadatoshi Ohno, 3-1-18 Mokudori, Mihara-cho, Minamikawachi-gun, Osaka, Japan Inside the Osaka Branch of Technical Research Institute, Takenaka Corporation (72) Inventor, Kazuhiro Inoue 938 Nakatomicho, Kasai-shi, Hyogo (72) Inventor Yasuo Iwata 276-3 Nakakomori-cho, Omihachiman-shi, Shiga Prefecture (72) Inventor Hideki Sakinami 564-16 Kutoku, Taga-cho, Inoue-gun, Shiga Prefecture (56) References JP-A-2-41455 (JP, A JP-A-63-159558 (JP, A) JP-A-2-38038 (JP, A) JP-A-1-317152 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) B28B 23/02 C04B 32/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】並列配置した複数本の線状体に結束糸を捲
回し、接着剤で固着して形成した略梯子形状のモジュー
ルを基本単位とし、該モジュールを複数個、所定の形状
に繋止し、これを結束糸で捲回し、接着剤で固着してブ
ロックを形成し、該ブロックを複数個または前記モジュ
ールを複数個最終の所定形状に配置構成し、結束糸を捲
回し、接着剤で固着してスケルトンとなしたことを特徴
とするスケルトン状繊維構造体。
1. A substantially ladder-shaped module formed by winding a binding yarn around a plurality of linear bodies arranged in parallel and fixed with an adhesive as a basic unit, and connecting a plurality of such modules into a predetermined shape. Stop, winding this with a binding yarn, fixing with an adhesive to form a block, arranging and configuring a plurality of the blocks or a plurality of the modules in a final predetermined shape, winding the binding yarn, adhesive A skeleton-like fibrous structure characterized by being fixed to form a skeleton.
【請求項2】下記(a)(b)または、(a)(b)
(c)の工程よりなるスケルトン状繊維構造体の製造方
法。 (a)複数本の線状体を並列状態で保持し、結束糸を一
端から他端まで螺旋状に捲回し、両者を接着剤で固着し
てモジュールを形成する工程。 (b)複数のモジュールを所定形状に繋止し、両端部を
把持し結束糸を外周に捲回して後、接着剤にて両者を固
着してブロックを形成する工程。 (c)複数のブロックを最終の所定形状に配置構成し、
結束糸で捲回して後、両者を接着剤で固着させてスケル
トンを形成する工程。
(2) The following (a) (b) or (a) (b)
A method for producing a skeleton-like fiber structure, comprising the step (c). (A) a step of holding a plurality of linear bodies in a side-by-side state, spirally winding a binding yarn from one end to the other end, and fixing the both with an adhesive to form a module; (B) A step of fixing a plurality of modules in a predetermined shape, gripping both ends, winding a binding yarn around the outer periphery, and fixing both with an adhesive to form a block. (C) arranging and configuring a plurality of blocks in a final predetermined shape;
A step of forming a skeleton by winding with a binding yarn and then fixing both with an adhesive.
【請求項3】下記(a)(b)または、(a)(b)
(c)の工程よりなるスケルトン状繊維構造体の製造方
法。 (a)複数本の線状体を並列状態に保持して連続的に走
行させ、走行方向と交差方向に結束糸を捲回し、次いで
接着剤を含浸硬化させ、所定の寸法に切断して所望の略
梯子形状のモジュールを連続的に製造する工程。 (b)複数のモジュールを所定形状に繋止し、両端部を
把持し結束糸を外周に捲回して後、接着剤にて両者を固
着してブロックを形成する工程。 (c)複数のブロックを最終の所定形状に配置構成し、
結束糸で捲回して後、両者を接着剤で固着させてスケル
トンを形成する工程。
3. The following (a) (b) or (a) (b)
A method for producing a skeleton-like fiber structure, comprising the step (c). (A) A plurality of linear bodies are continuously run while being held in a parallel state, a binding yarn is wound in a direction crossing the running direction, then impregnated and cured with an adhesive, and cut into predetermined dimensions to obtain a desired one. Continuously manufacturing a substantially ladder-shaped module. (B) A step of fixing a plurality of modules in a predetermined shape, gripping both ends, winding a binding yarn around the outer periphery, and fixing both with an adhesive to form a block. (C) arranging and configuring a plurality of blocks in a final predetermined shape;
A step of forming a skeleton by winding with a binding yarn and then fixing both with an adhesive.
【請求項4】並列配置した複数本の線状体に結束糸を捲
回し、接着剤で固着して形成した略梯子形状のモジュー
ルを基本単位とし、該モジュールを複数個、所定の形状
に繋止し、これを結束糸で捲回し、接着剤で固着してブ
ロックを形成し、該ブロックを複数個または前記モジュ
ールを複数個最終の所定形状に配置構成し、結束糸を捲
回し、接着剤で固着してスケルトンとなしたスケルトン
状繊維構造体を、セメント系材料または合成樹脂材料内
に補強材料として埋設してあることを特徴とする繊維補
強複合材料。
4. A substantially ladder-shaped module formed by winding a binding yarn around a plurality of linear bodies arranged in parallel and being fixed with an adhesive as a basic unit, and connecting a plurality of such modules into a predetermined shape. Stop, winding this with a binding yarn, fixing with an adhesive to form a block, arranging and configuring a plurality of the blocks or a plurality of the modules in a final predetermined shape, winding the binding yarn, adhesive A fiber-reinforced composite material, wherein a skeleton-like fiber structure fixed to form a skeleton is embedded in a cement-based material or a synthetic resin material as a reinforcing material.
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