JP6567231B1 - 炭素繊維強化プラスチック製補強板、補強板付き部材、ホーム柵、及び炭素繊維強化プラスチック製補強板の製造方法 - Google Patents

Abstract

炭素繊維強化プラスチック製補強板は、補強板本体を有している。補強板本体には、炭素繊維と樹脂との両方を分断する複数のスリットが設けられている。複数のスリットは、複数の第１のスリットと、複数の第２のスリットとを含んでいる。各第１のスリットは、補強板本体の幅方向の第１の端部から幅方向の中央部までの範囲に設けられている。各第２のスリットは、第１のスリットに対して間隔をおいて、補強板本体の幅方向の第２の端部から幅方向の中央部までの範囲に設けられている。

Description

この発明は、炭素繊維強化プラスチック製補強板、その補強板を有する補強板付き部材、その補強板付き部材を用いたホーム柵、及び炭素繊維強化プラスチック製補強板の製造方法に関するものである。

炭素繊維強化プラスチック、即ちＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）は、軽量で剛性が高い材料である。このため、ＣＦＲＰ製の補強板を、被補強部材の剛性を高めるために、被補強部材に貼り付けることがある。被補強部材としては、例えば金属製の梁又は金属製の柱が挙げられる。

しかし、高剛性となるように調整されたＣＦＲＰ製の補強板は、金属製の被補強部材に比べて、繊維方向の線膨張率が低い。このため、温度変化を受けた場合に、熱応力により補強板が損傷することが問題となる。

これに対して、熱可塑性樹脂成形体の成形前の中間体であるプリプレグに切り込みを入れ、強化繊維を切断することで、熱応力を逃がす方法が提案されている。また、その切り込みのパターンも、いくつか挙げられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７−１４４５６７号公報

特許文献１に示された従来の熱可塑性樹脂成形体では、プリプレグの状態のときに切り込みを入れるため、プリプレグを用いない成形方法、例えば、大量生産性に優れた引き抜き成形法には適用できないという課題がある。

また、特許文献１のようなスリットを、成形後のＣＦＲＰに機械加工で設けると、補強板が分割され、被補強部材への貼り付け工程が増加するため、生産性が低い。

また、補強板を分割しないように、補強板の縁部以外の内部のみにスリットの始点と終点とを設けると、三次元加工機等の複雑な機構の加工装置が必要となり、生産性が低い。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、生産性の低下を抑制しつつ、熱応力による損傷を抑制することができる炭素繊維強化プラスチック製補強板及びその製造方法を得ることを目的とする。

この発明に係る炭素繊維強化プラスチック製補強板は、複数の炭素繊維と樹脂とを含み、少なくとも一部の炭素繊維が長手方向に沿って配置されている補強板本体を備え、補強板本体には、炭素繊維と樹脂との両方を分断する複数のスリットが設けられており、複数のスリットは、補強板本体の幅方向の第１の端部から幅方向の中央部までの範囲に設けられている複数の第１のスリットと、第１のスリットに対して間隔をおいて、補強板本体の幅方向の第２の端部から幅方向の中央部までの範囲に設けられている複数の第２のスリットとを含んでおり、複数の第１のスリットは、補強板本体の長手方向に対して、同じ方向へ傾斜しており、複数の第２のスリットは、補強板本体の長手方向に対して、第１のスリットとは反対側へ傾斜している。

この発明の炭素繊維強化プラスチック製補強板及びその製造方法によれば、生産性の低下を抑制しつつ、熱応力による損傷を抑制することができる。

この発明の実施の形態１による補強板付き部材を示す平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 図１の補強板本体のＩＩＩ部を拡大して示す平面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 実施の形態１のＣＦＲＰ製補強板を製造する装置の一部を示す側面図である。 図５の切断機により切断された中間体を示す平面図である。 図６の中間体に第１及び第２のスリットを形成するための加工開始時の状態を示す平面図である。 図７の回転砥石を中間体の幅方向の中間部まで前進させた状態を示す平面図である。 図８の回転砥石を中間体の外まで後退させた状態を示す平面図である。 実施の形態１の補強板付き部材の第１の適用例であるホーム柵を示す斜視図である。 図１０の上部パイプの長手方向に直交する断面を示す断面図である。 図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う断面図である。 実施の形態１の補強板付き部材の第２の適用例であるホーム柵を示す正面図である。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による補強板付き部材を示す平面図である。また、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。実施の形態１の補強板付き部材は、炭素繊維強化プラスチック製補強板１、被補強部材２、及び接着剤３を有している。

炭素繊維強化プラスチック製補強板１、即ちＣＦＲＰ製補強板１は、短冊状の補強板本体４を有している。この例では、ＣＦＲＰ製補強板１は、補強板本体４のみにより構成されている。補強板本体４は、接着剤３により、被補強部材２に貼り付けられている。

図１及び図２において、Ｘ軸方向は、補強板本体４及び被補強部材２の幅方向である。また、Ｙ軸方向は、補強板本体４及び被補強部材２の長手方向である。また、Ｚ軸方向は、補強板本体４及び被補強部材２の厚さ方向である。補強板本体４の厚さは、補強板本体４の全体で同じである。また、補強板本体４の幅も、補強板本体４の全体で同じである。

補強板本体４には、直線状の複数のスリット４ａ，４ｂが設けられている。複数のスリット４ａ，４ｂは、複数の第１のスリット４ａと、複数の第２のスリット４ｂとを含んでいる。

各第１のスリット４ａは、補強板本体４の幅方向の第１の端部４ｃから幅方向の中央部までの範囲に連続して設けられている。各第２のスリット４ｂは、補強板本体４の幅方向の第２の端部４ｄから幅方向の中央部までの範囲に連続して設けられている。

この例では、第１及び第２のスリット４ａ，４ｂは、補強板本体４の幅方向の中心まで設けられている。このため、補強板本体４の幅方向の中心のＹＺ面に平行な断面には、第１及び第２のスリット４ａ，４ｂの両方が存在している。

また、各第２のスリット４ｂは、第１のスリット４ａに対して間隔をおいて配置されている。また、複数の第１のスリット４ａ及び複数の第２のスリット４ｂは、補強板本体４の長手方向の第１の端部から第２の端部へ向けて、交互に、かつ等ピッチで配置されている。

被補強部材２の長手方向に直交する断面形状は、矩形である。また、被補強部材２は、中空の角パイプである。また、被補強部材２は、アルミニウム合金により構成されている。補強板本体４は、被補強部材２の４つの外面のうちの１面である被接着面２ａに、被接着面２ａ全体を覆うように貼り付けられている。

図３は、図１の補強板本体４のＩＩＩ部を拡大して示す平面図である。また、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。補強板本体４は、複数の炭素繊維５と、マトリックス樹脂としての樹脂６とを含んでいる。少なくとも一部の炭素繊維５は、補強板本体４の長手方向に沿って配置されている。複数のスリット４ａ，４ｂは、炭素繊維５と樹脂６との両方を分断している。

複数の第１のスリット４ａは、補強板本体４の長手方向に対して、同じ方向へ同じ角度だけ傾斜している。図３では、各第１のスリット４ａは、補強板本体４の長手方向から、反時計回りを正方向とした角度θだけ傾斜している。

複数の第２のスリット４ｂは、補強板本体４の長手方向に対して、第１のスリット４ａとは反対側へ、第１のスリット４ａと同じ角度だけ傾斜している。図３では、各第２のスリット４ｂは、補強板本体４の長手方向から、反時計回りを正方向とした角度−θだけ傾斜している。

角度θは、０度よりも大きく、９０度よりも小さい角度である。また、角度θは、次式を満たしている。なお、ｗは補強板本体４の幅、ｔは各第１及び第２のスリット４ａ，４ｂの幅、ｌは補強板本体４の長手方向の第１及び第２のスリット４ａ，４ｂのピッチである。

（ｗ−ｔ×ｃｏｓθ）／ｌ≦ｔａｎθ≦（ｗ＋ｔ×ｃｏｓθ）／ｌ ・・・（１）

この場合、図４に示すように、長手方向に直交する断面では、長手方向のいずれの位置においても、第１及び第２のスリット４ａ，４ｂのうちのどちらかが１つ含まれる。

スリット幅ｔを十分に小さくした場合、次式の関係となり最も良い。

ｔａｎθ＝ｗ／ｌ ・・・（２）

このようなＣＦＲＰ製補強板１では、全ての第１及び第２のスリット４ａ，４ｂが、補強板本体４の幅方向の中央部で止まっている。即ち、補強板本体４は、複数に分断されることなく、繋がっている。このため、被補強部材２に貼り付ける工程は、１回でよく、複数に分断される場合に比べて生産性に優れている。

また、第１及び第２のスリット４ａ，４ｂが炭素繊維５を分断しているので、ＣＦＲＰ製補強板１と被補強部材２との熱膨張率差による熱応力を低減できる。

また、第１及び第２のスリット４ａ，４ｂが樹脂６も分断しているので、補強板本体４の成形後に第１及び第２のスリット４ａ，４ｂを設けることができ、生産性に優れている。

一方、被補強部材２にスリットを設け、ＣＦＲＰ製補強板１にスリットを設けない場合でも、同様に熱応力を低減できる。しかし、この場合、補強板付き部材の熱膨張がＣＦＲＰ製補強板１に近くなる。このため、被補強部材２を他の金属部材に取り付けると、熱応力が発生してしまう。

これに対して、第１及び第２のスリット４ａ，４ｂを補強板本体４に設ける場合、補強板付き部材の熱膨張が、金属製の被補強部材２の熱膨張に近くなる。このため、被補強部材２を他の金属部材に取り付けても、熱応力が低減される。

また、実施の形態１のＣＦＲＰ製補強板１では、プリプレグを用いない成形方法、例えば大量生産性に優れた引き抜き成形法で成形された補強板本体４を用いることができる。

また、第１及び第２のスリット４ａ，４ｂは、補強板本体４の幅方向の端部から形成されている。このため、三次元加工機を必要とせず、第１及び第２のスリット４ａ，４ｂを、二次元の加工方法で設けることができ、生産性に優れている。

このように、実施の形態１のＣＦＲＰ製補強板１及び補強板付き部材によれば、生産性の低下を抑制しつつ、熱応力による損傷を抑制することができる。

また、一般に、補強板にスリットを設けると、スリットの部分では補強効果が得られず、スリットを引き裂く方向の剛性が低くなる。このため、スリットを長手方向に対して一定の角度で傾けると、補強板付き部材が外力を受けたときにねじり変形が起こってしまう。

これに対して、実施の形態１では、全ての第１のスリット４ａが同じ方向へ傾斜しており、全ての第２のスリット４ｂが第１のスリット４ａとは反対側へ傾斜している。このため、ねじり変形が打ち消され、補強板付き部材の対称性を維持することができる。

また、各第１のスリット４ａの傾斜角度がθであり、各第２のスリット４ｂの傾斜角度が−θである。このため、補強板付き部材のねじり変形をより確実に打ち消すことができる。

また、θは、上記の式（１）を満たしているため、ＣＦＲＰ製補強板１の長手方向の全体で、被補強部材２を均等に補強することができ、局所的な変形の発生を抑制することができる。

一方、ｔａｎθが（ｗ−ｔ×ｃｏｓθ）／ｌよりも小さいと、第１のスリット４ａと第２のスリット４ｂとが同一断面に含まれることになる。このため、補強板付き部材の剛性が損なわれる。

また、ｔａｎθが（ｗ＋ｔ×ｃｏｓθ）／ｌよりも大きいと、第１及び第２のスリット４ａ，４ｂのどちらも含まない断面が存在することになる。このため、変形が均等ではなくなり、破壊の起点となる箇所が生じる。

また、スリット幅ｔを加味した式（２）を満たすことで、高い加工精度は不要となり、生産性がさらに向上する。

また、全ての第１及び第２のスリット４ａ，４ｂは、補強板本体４の幅方向の端部から直線状に形成されている。このため、第１及び第２のスリット４ａ，４ｂを、機械加工で容易に形成することができる。また、工具の大きさを第１及び第２のスリット４ａ，４ｂの長さ以下に制限する必要がなく、生産性に優れている。

また、第１及び第２のスリット４ａ，４ｂを形成する際、始点及び終点で工具を多軸方向に動かす必要がなく、生産性に優れている。

また、補強板本体４の厚さは、補強板本体４の全体で同じである。このため、補強板本体４は、断面を変化させることのできない成形方法で成形することができる。

また、補強板本体４の幅も補強板本体４の全体で同じであり、補強板本体４の長手方向に直交する断面の形状は、補強板本体４の全体で同じである。このため、引き抜き成形法を適用することができ、生産性に優れている。

また、補強板本体４の外形が短冊形状であるため、梁、リブ、柱等の被補強部材２の剛性を、より長い距離で向上させることができる。

なお、各炭素繊維５は、必要な機械特性に応じて選定すればよいが、ここではピッチ系炭素繊維が用いられている。

また、各炭素繊維５の縦弾性率は、６００ＧＰａである。縦弾性率が９００ＧＰａよりも大きいピッチ系炭素繊維では、引き抜き成形の工程で繊維折れが発生することがあり、生産性が低くなる。

また、縦弾性率を４００ＧＰａ未満とした場合、一方向ＣＦＲＰ板としたときの弾性率が鉄の弾性率を下回り始める。このため、被補強部材自体の厚さを増大させた場合に比べて、生産性が低く、ＣＦＲＰ製補強板を使用する利点が損なわれる。

また、縦弾性率を２００ＧＰａ未満とした場合、一方向ＣＦＲＰ板としたときの比剛性が鉄の比剛性を下回り始めるため、さらに好ましくない。

従って、各炭素繊維５の縦弾性率は、４００ＧＰａ以上、９００ＧＰａ以下とすることが好適である。これにより、一方向ＣＦＲＰとしたときに、鉄よりも高い剛性が得られる。

また、樹脂６としては、エポキシ、ビニルエステル、不飽和ポリエステル、フラン、ポリウレタン、ポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、アクリロニトリル、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、ポリカーボネイト、アクリロニトリルタジエンスチレン、アクリロニトリルスチレン、変性ポリフェニレンエーテル、ポリエチレン、ポリアセタール等が挙げられる。

樹脂６として、これらの樹脂のいずれかを用いることによって、炭素繊維５と樹脂６とを良好に密着させることができる。

また、樹脂６としては、機械特性に優れる熱硬化性樹脂が適している。特に、ガラス転移温度Ｔｇが１３０℃のエポキシ樹脂を用いた場合、十分な剛性を確保でき、かつクリープ変形を小さく抑えることができる。また、ビニルエステル、及び不飽和ポリエステルも、同様の理由で好ましい。また、樹脂６にフィラーを含有させて、弾性率、熱膨張率、及び難燃性の少なくともいずれか１つを調整してもよい。

また、補強板本体４は、一方向材で構成することが好ましい。一方向材は、全ての炭素繊維５が補強板本体４の長手方向に沿って配置されているため、機械特性に優れており、高い剛性を実現できる。

また、一方向材は、引き抜き成形法で製造できるため、生産性にも優れている。なお、一方向材における各炭素繊維５の方向には、±５度程度の加工誤差が含まれてもよい。

また、補強板本体４は、一方向材以外の例えば直交積層材、斜交積層材、又は疑似等方積層材により構成してもよい。この場合の成形方法としては、オートクレーブ法、ＲＴＭ（Resin Transfer Molding）法、ＶａＲＴＭ（Vacuum assisted Resin Transfer Molding）法、プレス成形法等が挙げられる。

接着剤３としては、アクリル系接着剤が最も良く、次いでエポキシ系接着剤が良い。アクリル系接着剤又はエポキシ系接着剤を用いた場合、被補強部材２と補強板本体４との間で十分なせん断力を伝達できる。

シアネート樹脂は、温度変化に対して剥離を生じ易く、接着剤３としては適さない。シリコーン樹脂及び変性シリコーン樹脂は、荷重伝達が悪く、接着剤３としては適さない。

また、補強板本体４の被補強部材２に接着する面の全体に接着剤３が付着していることが好ましく、補強板本体４と被補強部材２との間の荷重伝達を良好にすることができる。

接着剤３としてアクリル系接着剤を用いる場合、ピッチｌを２００ｍｍとすると、荷重伝達が良好で、温度変化に対しても剥離が生じず、最も良い。

ピッチｌを１００ｍｍ未満とした場合、補強効果が損なわれる。また、ピッチｌを２５０ｍｍよりも大きくした場合、温度変化により剥離が生じ易くなる。なお、ここでは−３０℃から＋６０℃までの温度変化を想定している。

従って、ピッチｌは、１００ｍｍ以上、２５０ｍｍ以下とすることが好ましい。これにより、屋外の大気環境での温度変化に対して、熱膨張差による剥離の発生を抑制することができる。

また、スリット幅ｔは、目的の剛性と生産性とを考慮して設定すればよいが、０．６ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下が望ましく、ここでは１．０ｍｍである。

また、補強板本体４の幅ｗは、目的に応じて設定すればよいが、ここでは３０ｍｍである。

次に、ＣＦＲＰ製補強板１の製造方法について説明する。図５は、実施の形態１のＣＦＲＰ製補強板１を製造する装置の一部を示す側面図である。

図５の装置は、レジンバス２１、成形型２２、引き取り装置２３、及び切断機２４を有している。レジンバス２１には、未硬化の樹脂６が溜められている。成形型２２は、キャビティ及び加熱機構を有している。キャビティの断面形状は、目的の補強板本体４の長手方向に直交する断面形状と同じである。

引き取り装置２３は、補強板本体４の中間体１３を掴んで成形型２２から引き取る。切断機２４は、中間体１３を目的の長さに切断する。

複数のボビン１１は、図示しないラックに配置されている。各ボビン１１には、炭素繊維束１２が巻き取られている。各炭素繊維束１２は、目的の断面形状と炭素繊維含有率とを満足するように、複数本の炭素繊維５で構成されている。

ボビン１１から引き出された炭素繊維束１２は、レジンバス２１に送られる。レジンバス２１では、炭素繊維束１２に未硬化の樹脂６が含浸される。この後、炭素繊維束１２は、成形型２２のキャビティに引き込まれる。成形型２２では、加熱機構により未硬化の樹脂６が加熱され硬化される。これにより、中間体１３が成形される。

中間体１３は、引き取り装置２３により引き取られる。中間体１３の成形は、引き取り装置２３により中間体１３を一定速度で連続的に引き取りながら行うことができる。また、中間体１３の成形は、引き取り装置２３による引き取りと停止とを繰り返して、間欠的に行ってもよい。いずれの場合も、樹脂６が成形型２２の中で適正に硬化される時間を確保する必要がある。

ここまでの工程を、ここでは成形工程と呼ぶ。中間体１３の断面形状は、目的に応じた形状にすればよいが、ここでは長方形断面である。また、成形された中間体１３は帯状であり、全ての炭素繊維５は、中間体１３の長手方向に沿って引き揃えられている。

この後、中間体１３は切断機２４に送られ、目的の長さに切断される。図６は、図５の切断機２４により切断された中間体１３を示す平面図である。

図７は、図６の中間体１３に第１及び第２のスリット４ａ，４ｂを形成するための加工開始時の状態を示す平面図である。第１及び第２のスリット４ａ，４ｂは、中間体１３に対して、円板状の回転砥石２５を相対的に移動させることにより形成される。

一定速度で回転している回転砥石２５を、中間体１３の幅方向の端部から、前述した角度で直線的に前進させる。そして、図８に示すように、回転砥石２５の先端が中間体１３の幅方向の中間部まで進むと、図９に示すように、回転砥石２５をそのまま後退させる。これにより、複数の炭素繊維５と樹脂６との両方が同時に研削され、図９では第２のスリット４ｂが形成されている。

このような工程を、中間体１３を長手方向に送りながら、又は中間体１３の長手方向の回転砥石２５の位置を変えながら、繰り返し行うことで、全ての第２のスリット４ｂを形成することができる。

また、同様の工程を、中間体１３を裏返して行うか、又は中間体１３の幅方向の反対側へ回転砥石２５を移動させて行うことにより、図１に示すように、全ての第１のスリット４ａを形成することができる。

また、中間体１３の幅方向の両側に一対の回転砥石２５を配置しておくことで、複数の第１のスリット４ａを形成する工程と、複数の第２のスリット４ｂを形成する工程とを同時に実施することもできる。

回転砥石２５の砥石幅は、目的のスリット幅に応じて選定すればよいが、砥石幅を小さくした方が、優れた補強効果が得られる。但し、砥石幅が小さ過ぎると、回転砥石２５の耐久性に問題が生じる。

従って、砥石幅は０．５ｍｍ以上、１．８ｍｍ以下が好ましい。目的のスリット幅が１．０ｍｍである場合、砥石幅は０．９ｍｍが最も良い。

ここでは、成形工程、切断工程、スリット形成工程の順で説明したが、成形工程、スリット形成工程、切断工程の順で行ってもよい。

このように、実施の形態１のＣＦＲＰ製補強板１の製造方法は、中間体１３を成形する成形工程と、第１及び第２のスリット４ａ，４ｂを形成するスリット形成工程と、中間体１３を目的の長さに切断する切断工程とを含んでいる。

このような製造方法によれば、成形後のＣＦＲＰからなる中間体１３に第１及び第２のスリット４ａ，４ｂを形成するため、プリプレグを用いない引き抜き成形であっても、生産性高くＣＦＲＰ製補強板１を製造できる。

また、未硬化の樹脂６を含浸させた炭素繊維束１２を、成形型２２に引き込み、未硬化の樹脂６を加熱硬化させるので、連続で大量のＣＦＲＰ製補強板１を生産することができる。

また、第１及び第２のスリット４ａ，４ｂは、中間体１３に対して回転砥石２５を相対的に移動させて形成される。このため、マシニングセンタ等の多軸加工機を必要とせず、生産性が高い。

次に、図１０は、実施の形態１の補強板付き部材の第１の適用例であるホーム柵を示す斜視図である。第１の適用例のホーム柵は、フレーム３１とホームドア３２とを有している。フレーム３１は、プラットホーム上に立てて設置されている。フレーム３１内には、戸袋が形成されている。

ホームドア３２は、フレーム３１に対して水平方向へ移動可能である。ホームドア３２が戸袋に収容されることで、ホーム柵の開口部が開放され、駅に停車した列車への乗降が可能となる。また、ホームドア３２により開口部を閉鎖することで、プラットホーム上の人の軌道への転落、及びプラットホーム上の人の列車との接触が防止される。

ホームドア３２は、フレーム３１により片持ちで支持されている。また、ホームドア３２は、上部パイプ３３、下部パイプ３４、及び平板状のドアパネル３５を有している。上部パイプ３３及び下部パイプ３４は、ホームドア３２の構造部材である。

下部パイプ３４は、上部パイプ３３の真下に配置されている。上部パイプ３３及び下部パイプ３４は、互いに平行、かつ水平に配置されている。ドアパネル３５は、上部パイプ３３と下部パイプ３４との間に固定されている。

図１１は、図１０の上部パイプ３３の長手方向に直交する断面を示す断面図である。また、図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う断面図である。上部パイプ３３及び下部パイプ３４としては、それぞれアルミニウム合金製の角パイプが用いられている。

上部パイプ３３の内面には、図１に示したＣＦＲＰ製補強板１が貼り付けられている。即ち、第１の適用例では、上部パイプ３３が被補強部材である。また、上部パイプ３３とＣＦＲＰ製補強板１とを組み合わせることで、第１の適用例における補強板付き部材が構成されている。

上部パイプ３３の下面には、ホームドア３２の開閉動作を案内するガイドレール３６が固定されている。

このようなホーム柵では、上部パイプ３３にＣＦＲＰ製補強板１が固定されているので、ホームドア３２の軽量化を図りつつ、ホームドア３２の強度を向上させることができる。

また、上部パイプ３３の自重による変形を抑制しつつ、広い開口部を開閉するホームドア３２を実現することができる。

また、ＣＦＲＰ製補強板１を上部パイプ３３の内面に貼り付けたので、上部パイプ３３の外面にガイドレール３６等の金属部材を直接取り付けることができる。

次に、図１３は、実施の形態１の補強板付き部材の第２の適用例であるホーム柵を示す正面図である。第２の適用例のホーム柵は、フレーム４１とホームドア４２とを有している。

フレーム４１は、第１の縦パイプ４３、第２の縦パイプ４４、第１の横パイプ４６、及び第２の横パイプ４７を有している。第１及び第２の縦パイプ４３，４４は、互いに間隔をおいて、プラットホーム上に立てて設置されている。

第１の横パイプ４６は、第１の縦パイプ４３の上端部と第２の縦パイプ４４の上端部との間に水平に固定されている。第２の横パイプ４７は、第１の縦パイプ４３の中間部と第２の縦パイプ４４の中間部との間に水平に固定されている。

ホームドア４２の外形は、Ｕ字形である。ホームドア４２の第１の端部は、第１の横パイプ４６に挿入されている。ホームドア４２の第２の端部は、第２の横パイプ４７に挿入されている。ホームドア４２は、フレーム４１に対して水平方向へ移動可能である。

第１の縦パイプ４３、第２の縦パイプ４４、第１の横パイプ４６、及び第２の横パイプ４７としては、それぞれアルミニウム合金製の角パイプが用いられている。図示は省略するが、第１の縦パイプ４３、第２の縦パイプ４４、第１の横パイプ４６、及び第２の横パイプ４７の内面には、それぞれ図１と同様のＣＦＲＰ製補強板１が貼り付けられている。

即ち、第２の適用例では、第１の縦パイプ４３、第２の縦パイプ４４、第１の横パイプ４６、及び第２の横パイプ４７のそれぞれが被補強部材である。

このようなホーム柵では、フレーム４１の軽量化及び高強度化を図ることができる。

なお、図１０のフレーム３１及び下部パイプ３４の少なくともいずれか一方を被補強部材としてもよい。また、図１３のホームドア４２を被補強部材としてもよい。また、第１の縦パイプ４３、第２の縦パイプ４４、第１の横パイプ４６、及び第２の横パイプ４７の全てではなく、一部のみを被補強部材としてもよい。即ち、ホーム柵において、フレーム及びホームドアの少なくとも一部に、補強板付き部材を適用することで、ホーム柵の軽量化及び高強度化を図ることができる。

また、補強板本体の厚さ及び幅は、効率的に材料を使用するために、設計に応じて適宜変化させてもよい。

また、補強板本体の外形は、被補強部材の形状に応じて適宜変更可能である。

また、補強板本体は、炭素繊維以外の繊維、例えばガラス繊維を含んでもよい。

また、必ずしも全ての第１のスリットの傾斜角度を同じにしなくてもよい。同様に、必ずしも全ての第２のスリットの傾斜角度を同じにしなくてもよい。

また、第１のスリット及び第２のスリットは、補強板本体の長手方向の第１の端部から第２の端部へ向けて、２つ以上ずつ交互に配置してもよい。また、第１のスリット及び第２のスリットは、必ずしも同数ずつ交互に配置しなくてもよい。

また、被補強部材は、パイプではなく、中空部を持たない部材であってもよい。

また、被補強部材は、梁及び柱以外の部材、例えばリブであってもよい。

また、被補強部材の材料は、アルミニウム合金に限定されない。

また、実施の形態１では、回転砥石を用いた研削加工により第１及び第２のスリットを形成したが、加工方法はこれに限定されない。例えば、切削加工、又はウォータージェット加工でも、第１及び第２のスリットを生産性高く形成することができる。

また、被補強部材は、ホーム柵の部材に限定されず、この発明の炭素繊維強化プラスチック製補強板は、あらゆる用途に適用できる。

１ 炭素繊維強化プラスチック製補強板、２ 被補強部材、３ 接着剤、４ 補強板本体、４ａ 第１のスリット、４ｂ 第２のスリット、５ 炭素繊維、６ 樹脂、１３ 中間体、２５ 回転砥石、３１，４１ フレーム、３２，４２ ホームドア。

Claims (10)

1. 複数の炭素繊維と樹脂とを含み、少なくとも一部の前記炭素繊維が長手方向に沿って配置されている補強板本体
   を備え、
   前記補強板本体には、前記炭素繊維と前記樹脂との両方を分断する複数のスリットが設けられており、
   前記複数のスリットは、
   前記補強板本体の幅方向の第１の端部から幅方向の中央部までの範囲に設けられている複数の第１のスリットと、
   前記第１のスリットに対して間隔をおいて、前記補強板本体の幅方向の第２の端部から幅方向の中央部までの範囲に設けられている複数の第２のスリットと
   を含んでおり、
   前記複数の第１のスリットは、前記補強板本体の長手方向に対して、同じ方向へ傾斜しており、
   前記複数の第２のスリットは、前記補強板本体の長手方向に対して、前記第１のスリットとは反対側へ傾斜している炭素繊維強化プラスチック製補強板。
2. 前記第１のスリット及び前記第２のスリットは、前記補強板本体の長手方向の第１の端部から第２の端部へ向けて、交互に配置されている請求項１記載の炭素繊維強化プラスチック製補強板。
3. 前記複数の第２のスリットは、前記補強板本体の長手方向に対して、前記複数の第１のスリットと同じ角度だけ前記複数の第１のスリットとは反対側へ傾斜しており、
   前記複数の第１のスリット及び前記複数の第２のスリットは、前記補強板本体の長手方向に等ピッチで配置されている請求項１又は請求項２に記載の炭素繊維強化プラスチック製補強板。
4. 前記補強板本体の幅をｗ、前記補強板本体の長手方向に対する各前記第１のスリットの傾斜角度をθ、各前記第１及び第２のスリットの幅をｔ、前記補強板本体の長手方向の前記第１及び第２のスリットのピッチをｌとしたとき、
   （ｗ−ｔ×ｃｏｓθ）／ｌ≦ｔａｎθ≦（ｗ＋ｔ×ｃｏｓθ）／ｌ
   を満たしている請求項３記載の炭素繊維強化プラスチック製補強板。
5. 前記補強板本体の長手方向の前記第１及び第２のスリットのピッチは、１００ｍｍ以上、２５０ｍｍ以下である請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の炭素繊維強化プラスチック製補強板。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の炭素繊維強化プラスチック製補強板、
   被補強部材、及び
   前記炭素繊維強化プラスチック製補強板を前記被補強部材に接着している接着剤
   を備えている補強板付き部材。
7. 前記接着剤は、アクリル系接着剤又はエポキシ系接着剤であり、
   前記炭素繊維は、ピッチ系炭素繊維であり、
   前記炭素繊維の縦弾性率は、４００ＧＰａ以上、９００ＧＰａ以下である請求項６記載の補強板付き部材。
8. フレーム、及び
   前記フレームに対して移動可能なホームドア
   を備え、
   前記フレーム及び前記ホームドアの少なくとも一部に、請求項６又は請求項７に記載の補強板付き部材が用いられているホーム柵。
9. 複数の炭素繊維と樹脂とを含み、少なくとも一部の前記炭素繊維が長手方向に沿って配置されている中間体を成形する工程と、
   前記中間体の幅方向の第１の端部から幅方向の中央部までの範囲に複数の第１のスリットを設けるとともに、前記第１のスリットに対して間隔をおいて、前記中間体の幅方向の第２の端部から幅方向の中央部までの範囲に、複数の第２のスリットを設ける工程と
   を含む
   請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の炭素繊維強化プラスチック製補強板の製造方法。
10. 前記中間体に対して回転砥石を相対的に移動させることにより、前記中間体に前記第１及び第２のスリットを設ける請求項９記載の炭素繊維強化プラスチック製補強板の製造方法。

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