JP7055314B1 - 筋金棒体の製造方法およびこれに使用する浸漬器 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱可塑性樹脂材が強化繊維材内に十分に含浸してこれと一体化し、十分な強度を発揮する筋金棒体の製造方法に使用する浸漬器を提供する。【解決手段】熱可塑性樹脂を貯留した箱状の浸漬器１の空間内に、強化繊維材Ｆｂの通過方向へ複数のガイド板４Ａ～４Ｃを設置して、ガイド板４Ａ,４Ｃの通孔４１で強化繊維材Ｆｂを外方位置へ案内するとともに、ガイド板４Ａ，４Ｃ間に位置するガイド板４Ｂの通孔４２で強化繊維材Ｆｂを内方位置へ案内する。【選択図】 図４
Description
本発明はコンクリートの補強等に好適に使用できる筋金棒体を製造する方法およびこれに使用する浸漬器に関するものである。
この種の筋金棒体として従来の鉄製のものに代えて、錆を生じずコンクリートの強度を長く維持できるバサルト繊維を使用したものが注目されている。このような筋金棒体として、例えば特許文献１に示されているように、バサルト繊維の束を芯材としてその周囲を所定厚さの熱可塑性樹脂層で覆った構造のものが提案されている。そして芯材の周囲に樹脂層を形成する方法としては従来、上記特許文献１に示されているように芯材を樹脂の溶融溶液やエマルジョン中に通すディップ法が多用されている。
しかし、ディップ法を使用した場合に、強化繊維材であるバサルト繊維への熱可塑性樹脂材の含浸が不十分だと十分な強度の筋金棒体が得られないという問題があった。
そこで本発明はこのような課題を解決するもので、熱可塑性樹脂材が強化繊維材内に十分に含浸してこれと一体化し、十分な強度を発揮する筋金棒体の製造方法およびこれに使用する浸漬器を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本第1発明は、強化繊維材内に熱可塑性樹脂材が含浸して一体化した筋金棒体を製造する方法であって、液状の熱可塑性樹脂材が貯留された貯留槽内に複数本の強化繊維材を通過させ、これら強化繊維材を、前記貯留槽内を通過する間に、その通過方向で径方向の外方位置から径方向の中心位置へ、周方向へ振れることなく収束させることと、径方向の中心位置から径方向の外方位置へ、周方向へ振れることなく拡散させることを少なくとも一回繰り返すようにし、かつ複数ある前記外方位置を、前記中心位置から径方向外方の同一距離に設定したことを特徴とする。
本第1発明の製造方法によれば、液状の熱可塑性樹脂材中を通過する強化繊維をその通過方向で外方位置へ拡散させることと内方位置へ収束させることを少なくとも一回繰り返すことによって強化繊維中への熱可塑性樹脂の含侵が促進されて十分なものになり、強化繊維と熱可塑性樹脂が一体化した十分な強度の筋金棒体を得ることができる。
本第２発明では、前記強化繊維材を貯留槽内に通過させるのに先立って嵩高（bulky）加工を施す。
本第２発明においては、嵩高加工された強化繊維材に熱可塑性樹脂がより効率的に含侵させられる。
本第３発明では前記貯留槽を箱状の浸漬器（１）で構成し、当該浸漬器（１）の空間内に、前記強化繊維材（Ｆｂ）の通過方向へ複数のガイド部材（４Ａ,４Ｂ）を設置して、一の前記ガイド部材（４Ａ）で前記強化繊維材（Ｆｂ）を前記外方位置へ案内するとともに、隣接する他の前記ガイド部材（４Ｂ）で前記強繊維材（Ｆｂ）を前記中心位置へ案内する。
本第３発明の浸漬器を使用することによって本第1発明の製造方法を容易に実現することができる。
本第４発明では、前記一のガイド部材（４Ａ）には前記強化繊維材（Ｆｂ）を通過させる通孔（４１）を前記外方位置に形成し、前記他のガイド部材（４Ｂ）には前記強化繊維材（Ｆｂ）を通過させる通孔（４２）を前記中心位置に形成する。
本第４発明によれば、通孔によって強化繊維の内外方向への案内を簡易に行うことができる。
上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を参考的に示すものである。
以上のように本発明によれば、熱可塑性樹脂材が強化繊維内に十分に含浸してこれと一体化し、十分な強度を有する筋金棒体を得ることができる。
なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。
図１には、浸漬器１を備えた、本発明の筋金棒体の製造方法を実施するための装置の全体構成を示す。図１において、公知構造の押出機２が設けられて、その一端上面に設置された投入ホッパ２１から押出機２内へ熱可塑性樹脂材としてのポリプロピレン（ＰＰ）樹脂Ｒｔが供給されている。ＰＰ樹脂Ｒｔは押出機２内で所定温度へ加熱されて溶融状態となり、内設されたスクリューによって押出機２の他端に結合された、詳細を以下に説明する浸漬器１内へ供給される。
浸漬器１の詳細構造を図２に示す。浸漬器１の本体１１は上方へ開放する角型の箱状をしており、その一方の端壁１２には押出機２の他端２２（図１）に結合される連結金具３が固定されている。連結金具３は円柱状の基部３１とこれの一端に形成された大径のフランジ３２よりなり、基部３１の中心には貫通穴３１１が形成されて、当該貫通穴３１１内を押出機２から出力されたＰＰ樹脂Ｒｔが流通する。連結金具３はそのフランジ３２の外周部に形成された取付穴３１２にボルトを挿入して本体１１の端壁１２に結合されるとともに、フランジ３２の内周部から筒壁内に貫設された取付穴３１３にボルトを挿入して押出機２に結合される。
本体１１の端壁１２には連結金具３の筒内に連通する小径の貫通穴１２１が円形領域に多数形成されており（図５参照）、押出機２から出力されたＰＰ樹脂Ｒｔがこれら貫通穴１２１を経て整流された状態で本体１１内に流入して当該本体１１内に貯留される。
浸漬器１の本体１１の対向する側壁１４，１５には、端壁１２側から端壁１３側へ間隔をおいて上下方向へ底壁まで延びるガイド溝１４１，１５１がそれぞれ対向させて複数（本実施形態では３つ）形成されており、これらガイド溝１４１，１５１にそれぞれガイド板４Ａ，４Ｂ，４Ｃが上方から差し込んで装着されている。これらガイド板４Ａ～４Ｃは押出機２から浸漬器１内に供給され貯留されたＰＰ樹脂Ｒｔ内に浸漬されている。
浸漬器１の本体１１の端壁１３には円柱形の成形型５が固定されている。成形型５の詳細を図３に透視図で示す。成形型５には中心に成形用の貫通穴５１が形成されており、貫通穴５１は基端側から漸次縮径して先端側は最終製品としての筋金棒体の外径に等しくなっている。成形型５は貫通穴５１の周囲に複数（本実施形態では４つ）貫通形成された取付穴５２内にボルトを挿入して浸漬器１の端壁１３に結合されている。浸漬器１の端壁１３に固定された状態で、上記成形型５の貫通穴５１は端壁１３に形成された貫通穴１３１（図２）に連通している。
なお、浸漬器１の本体１１底壁には複数位置に、側方へ開放する一端閉鎖の横穴１６（図２）が形成されており、これら横穴１６内にはＰＰ樹脂Ｒｔを所定温度に維持するための棒状ヒータが挿入される。
図４には浸漬器１の本体１１内に配設されたガイド板４Ａ～４Ｃの詳細を示す。ガイド溝１４１，１５１(図２)に装着されたガイド板４Ａ～４Ｃのうち、各端壁１１，１２に近い側に位置する二枚のガイド板４Ａ，４Ｃは同一形状で、その板面には正方形領域Ａｓの各コーナに小径の通孔４１が形成されている。そして両ガイド板４Ａ，４Ｃの中間に位置するガイド板４Ｂには上記正方形領域の中心に対応する位置に、に大径の通孔４２が形成されている。
図２において、浸漬器１の箱状本体１１には上方から長板状と方形状の二枚の蓋板１７，１８が互いに接して覆着されている。そして蓋板１７にはその長手方向、すなわち浸漬器の幅方向へ等間隔で複数個所（本実施形態では４カ所）に繊維通過穴１７２が形成してある。なお、蓋板１７，１８はこれに設けた取付穴１７１，１８１に挿入したボルトによって、浸漬器１の箱状本体１１の端壁１２，１３および側壁１４，１５の上端面に固定されている。
筋金棒体を製造する場合には、図１に示すように、コイル６１からそれぞれ引き出した強化繊維材としてのバサルト繊維束Ｆｂを、浸漬器１に供給し、浸漬器１から後段の冷却装置６４の冷却水中に通し、その後、最後段の引取りベルト６５に上下から挟持させる。なお、バサルト繊維束Ｆｂの太さの一例は４８００ＴＥＸである。
すなわち、各コイル６１から引き出されたバサルト繊維束Ｆｂは途中それぞれノズル６２に通されて、これに供給されたエアによって嵩高加工される。嵩高加工されたバサルト繊維束Ｆｂはテンションローラ６３を経て浸漬器１の蓋板１７（図２）の各繊維通過穴１７２に通される。繊維通過穴１７２を通過した各バサルト繊維束Ｆｂは図４に示すように、本体１１に供給貯留されたＰＰ樹脂Ｒｔ中に浸漬されているガイド板４Ａの、正方形領域Ａｓの各コーナに形成された通孔４１内にそれぞれ通されて外方位置へ拡散された状態となり、続いてガイド板４Ｂの、上記正方形領域Ａｓの中心に対応する位置に形成された通孔４２に通されて内方位置へ収束された状態となる。そしてさらにガイド板４Ｃの、正方形領域Ａｓの各コーナに形成された通孔４１内にそれぞれ通されて外方位置へ拡散された状態となり、その後、上記正方形領域Ａｓの中心に対応する位置に形成された、本体１１の端壁１３の貫通穴１３１に通されて内方位置へ収束された状態となる。
このようにバサルト繊維束ＦｂはＰＰ樹脂Ｒｔ中を通過する間にその通過方向で外方位置へ拡散させられることと内方位置へ収束させられることを本実施形態では二回繰り返し、これによってバサルト繊維束Ｆｂ内にＰＰ樹脂Ｒｔが十分含侵させられる。そして貫通穴１３１を経てこれに連通する成形型５の貫通穴５１（図３）に至り、ここで最終製品としての筋金棒体の外径まで漸次縮径させられる。その後、前述のように冷却装置６４(図１)で冷却されて、バサルト繊維Ｆｂとこれに十分含侵させられたＰＰ樹脂Ｒｔが強固に一体化した十分な強度を有する筋金棒体が得られる。
なお、ガイド板４Ａ，４Ｃの貫通穴４１は必ずしも正方形領域Ａｓのコーナに形成される必要はなく、またガイド板４Ｂの貫通穴４２は必ずしも正方形領域Ａｓの中心に対応する位置に形成される必要はない。
（第２実施形態）
図５に本発明の第２実施形態における浸漬器１を示す。浸漬器１の本体１１は第１実施形態と同様の箱状であり、本体１１の一端に結合される連結金具３も、その中心の円形領域に多数の小径の貫通穴３１４が形成されている以外は第１実施形態と同様である。これら貫通穴３１４は、浸漬器１の本体１１の端壁１２に形成された多数の貫通穴１２１にそれぞれ連通して、押出機２（図１）から出力されたＰＰ樹脂Ｒｔがこれら貫通穴３１４，１２１を経て整流された状態で本体１１内に流入する。また浸漬器１の本体１１の端壁１３に結合される成形型５や本体１１に覆着される蓋板１７，１８の構造も第１実施形態と同一である。したがって、第１実施形態と同一の部材には同一符号を付す。
図５に本発明の第２実施形態における浸漬器１を示す。浸漬器１の本体１１は第１実施形態と同様の箱状であり、本体１１の一端に結合される連結金具３も、その中心の円形領域に多数の小径の貫通穴３１４が形成されている以外は第１実施形態と同様である。これら貫通穴３１４は、浸漬器１の本体１１の端壁１２に形成された多数の貫通穴１２１にそれぞれ連通して、押出機２（図１）から出力されたＰＰ樹脂Ｒｔがこれら貫通穴３１４，１２１を経て整流された状態で本体１１内に流入する。また浸漬器１の本体１１の端壁１３に結合される成形型５や本体１１に覆着される蓋板１７，１８の構造も第１実施形態と同一である。したがって、第１実施形態と同一の部材には同一符号を付す。
本実施形態では浸漬器１の本体１１内に案内体７が設置されている。案内体７の詳細を図６に示す。案内体７は浸漬器１の本体１１の底壁に固定される長尺の基台７１を備えており、当該基台７１は図５に示すように本体１１の端壁１２側から端壁１３側へ向けて設置されている。基台７１上には長手方向へ端壁１２に近い位置から所定間隔をおいて順次ガイド部材７２，７３，７４，７５が立設されている。
ガイド部材７２，７４は同形で、全体がリング状に形成され、そのリング部７２１，７４１には周方向へ間隔をおいて複数個所（本実施形態では５カ所）に小径の通孔７２２，７４２が形成されている。またガイド部材７３は板状の支持部７３１上に、中心に大径の通孔７３３を有するリング部７３２を形成したものである。ガイド部材７５は壁状の支持部７５１上にリング状の保持部７５２を形成したもので、保持部７５２内には所定径の通孔７５４を有する筒体７５３が着脱可能に保持されている。なお、ガイド部材７２，７４のリング部７２１，７４１の中心とガイド部材７３，７５の各通孔７３３，７５４の中心は同一線上に位置している。
筋金棒体の製造時には、蓋板１７の繊維通過穴１７２（図５）を通過した各バサルト繊維束Ｆｂは図７に示すように、ＰＰ樹脂Ｒｔ中に浸漬されたガイド部材７２のリング部７２１に形成された通孔７２２内にそれぞれ通されて外方位置へ拡散された状態となり、続いてガイド部材７３の通孔７３３に通されて内方位置へ収束された状態となる。そしてさらにガイド部材７４のリング部７４１に形成された通孔７４２内にそれぞれ通されて外方位置へ拡散された状態となり、その後、ガイド部材７５の通孔７５４（図６）に通されて内方位置へ収束された状態となる。なお、図７では理解を容易にするために案内体７及びこれに対応する本体端壁１３の貫通穴１３１の位置を実際よりも上方に描いてある。
このように本実施形態においても、バサルト繊維束ＦｂはＰＰ樹脂Ｒｔ中を通過する間にその通過方向で外方位置へ拡散させられることと内方位置へ収束させられることを二回繰り返し、この間にバサルト繊維Ｆｂ内にＰＰ樹脂Ｒｔが十分含侵させられる。そして本体端壁１３の貫通穴１３１を経てこれに連通する成形型５の貫通穴５１（図５）に至り、ここで最終製品としての筋金棒体の外径まで漸次縮径させられて、この間にバサルト繊維Ｆｂとこれに十分含侵させられたＰＰ樹脂Ｒｔが一体化し、冷却装置６４（図１）で冷却されて十分な強度の筋金棒体となる。ここで、筋金棒体の直径の一例は約５ｍｍ、実現された筋金棒体の引張強度は１５ｋＮ程度である。
なお、ガイド部材７２，７４のリング部７２１，７４１の中心とガイド部材７３，７５の各通孔７３３，７５４の中心は必ずしも同一線上に位置している必要はない。
上記各実施形態では、バサルト繊維の外方位置への拡散と内方位置への収束を二回繰り返したが、バサルト繊維へのＰＰ樹脂の含侵状態に応じて一回ないし三回以上としても良い。
上記各実施形態ではバサルト繊維を解繊した後に浸漬器へ供給したが、これは必ずしも必須の加工ではない。
上記各実施形態では通孔によってバサルト繊維を外方位置ないし内方位置に案内するようにしたが、通孔以外の構造で案内するようにしても良い。
上記各実施形態における熱可塑性樹脂材としてはＰＰ樹脂以外にポリエチレン樹脂、ナイロン樹脂、ポリエステル樹脂等が使用できる。また強化繊維としてはバサルト繊維以外にガラス繊維、炭素繊維等の無機繊維やアラミド繊維、アクリル繊維等の有機繊維が使用できる。
上記各実施形態ではバサルト繊維を解繊した後に浸漬器へ供給したが、これは必ずしも必須の加工ではない。
上記各実施形態では通孔によってバサルト繊維を外方位置ないし内方位置に案内するようにしたが、通孔以外の構造で案内するようにしても良い。
上記各実施形態における熱可塑性樹脂材としてはＰＰ樹脂以外にポリエチレン樹脂、ナイロン樹脂、ポリエステル樹脂等が使用できる。また強化繊維としてはバサルト繊維以外にガラス繊維、炭素繊維等の無機繊維やアラミド繊維、アクリル繊維等の有機繊維が使用できる。
１…浸漬器、３…連結金具、４Ａ，４Ｂ，４Ｃ…ガイド板（ガイド部材）、４１，４２…通孔、５…成形型、７…案内体、７２，７３，７４，７５…ガイド部材、７２２，７３３，７４２，７５４…通孔、Ｆｂ…バサルト繊維（強化繊維材）、Ｒｔ…ポリプロピレン樹脂（熱可塑性樹脂材）。
Claims (4)
- 強化繊維材内に熱可塑性樹脂材が含浸して一体化した筋金棒体を製造する方法であって、液状の熱可塑性樹脂材が貯留された貯留槽内に複数本の強化繊維材を通過させ、これら強化繊維材を、前記貯留槽内を通過する間に、その通過方向で径方向の外方位置から径方向の中心位置へ、周方向へ振れることなく収束させることと、径方向の中心位置から径方向の外方位置へ、周方向へ振れることなく拡散させることを少なくとも一回繰り返すようにし、かつ複数ある前記外方位置を、前記中心位置から径方向外方の同一距離に設定したことを特徴とする筋金棒体の製造方法。
- 前記強化繊維材を貯留槽内に通過させるのに先立ってバルキ加工を施した請求項１に記載の筋金棒体の製造方法。
- 前記貯留槽を箱状の浸漬器で構成し、当該浸漬器の空間内に、前記強化繊維材の通過方向へ複数のガイド部材を設置して、一の前記ガイド部材で前記強化繊維材を前記外方位置へ案内するとともに、隣接する他の前記ガイド部材で前記強化繊維材を前記中心位置へ案内するようにした、請求項１に記載の筋金棒体の製造方法に使用する浸漬器。
- 前記一のガイド部材には前記強化繊維材を通過させる通孔を前記外方位置に形成し、前記他のガイド部材には前記強化繊維材を通過させる通孔を前記中心位置に形成した請求項３に記載の浸漬器。
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