JPH02154052A - 補強された網状管状体による立体構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ａ、産業上の利用分野 本発明は、高弾性率繊維の管状網状体よりなる立体構造
体で、ＦＲＰ、ＦＲＭやコンクリートなどの立体構造物
の補強体に使用される。

ｂ、従来技術及び本発明が解決しようとする問題点従来
プラスチックやコンクリートなどの立体構造物を補強す
る手段として、ガラス繊維や炭素繊維の短繊維を、樹脂
やコンクリートなどのマトリックスに混入する手段が一
般に行われているが、短繊維なので繊維の黴の割には補
強効果が小さい。

そこで、近年３次元織物が注目を集めてきたが、この３
次元織物は、生産速度が極端に遅く、産業資材として多
量に安く使用するには不適である。

また装置が複雑で大型の製品を製造するには、装置費も
高過ぎる。出来た製品も、糸を複雑に絡ましであるので
糸の直線性を保てず、せっかく弾性率の大きな繊維を使
用しても、製品の曲げ弾性率などに効果が小さい。３次
元織物や短繊維を、ＦＲＰなとのマトリックスに親和性
を持たせるためには、繊維表面をアンカー処理をする必
要がある場合が多い。そのため糸の段階か、または製品
の段階でアンカー剤をコートする工程が必要であり、工
程が煩雑になるばかりでなく、製造コストも高くなる。

本発明者らは、上記の問題点を解決すべく検討して、高
弾性繊維よりなる粗目管状体を形成させ、それを刊み合
わせた立体的補強構造体を提案した（特願昭６３−１８
８０７９号、以下先願発明と略称する）。本発明はこの
先願発明の追加的発明で′ある。この先願発明は、簡単
な構造で、安く、大型の補強体も簡単に出来、しかもマ
トリックスとの親和性も良い構造体にすることができた
。しかし、先願の管状体単体では、コンクリートのよう
な高粘度マトリックスを含浸していくときに、この粘度
による外圧のために、管が潰れたり曲がったりしてしま
うことがあった。本発明は、この問題点を解決すると同
時に、管状体そのものも、さらに補強された構造体にす
ることを目的としている。

Ｃ１問題点を解決するための手段 本発明は、粗目管状体へのマトリックスの侵入圧に耐え
られる構造にすること、管そのものの剛性を高めるべく
鋭意研究した結果、管に竹の節のような構造を持たせる
ことにより、画期的効果を上げることが出来ることを見
いだした。

管状体は、マトリックスの侵入が容易なように粗目であ
る必要がある。管を構成する糸の少なくとも一部が、引
張弾性率２０００　ｋ　ｇ／ｍｍ２以上の高弾性率の糸
でないと、補強効果が少ないことも実験の結果確認した
。この高弾性率の糸が管状体のタテ方向に配置されてい
ると、補強効果が著しいことも確認できた。このような
管状体を補強し、マトリックスの外圧に耐えられるよう
にする２方法を提案する。その一つは管の内部に、圧縮
強度の高い板状体やリング状物体が、管壁に内接して配
置されている構造体にすることである。この内接する物
体は、金属でもプラスチックでも、ある程度の剛性があ
れは使用できる。紙や布、不縁布なとでも、樹脂含浸し
て剛性を持たせれば使用することができる。内接する物
体が板であるなら、穴を開けてマトリックスの貫通を良
くする必要はある。２番目の方法は、網状管状体の外部
に、圧縮強度の高いリング状物体が、管状体に外接する
形で接合されている構造にする方法である。リングの材
質は、方法１と同様に剛性があれば種々の物体が使用で
きるが、マトリックスと親和性があることが望ましい。

例えば、マトリ・ンクスがコンクリートであれば、鉄は
良い材料で、鉄は剛性が高いので、薄くて細くても良い
。

本発明の内接または外接している物体の設置個数は、も
ちろん、多ければ多いほど補強効果はあるが、経済性や
作業性よりあまり多いのは得策ではない。実験の結果、
管の直径に密接な関係があることが判った。管の直径の
５倍以上ではあまり効果がなく、理ｄ的には２倍以内で
あれば効果が顕著である。

上記の管状体に内接または外接する物体の杉状は、本発
明の重要な点であるので、図面の説明で詳述する。内接
または外接して固定する方法は、接着または粘着固定が
一般的だが、内接または外接する物体に切り欠き溝を設
けて、管状体の糸の一部をここに物理的にはめ込んでも
良い。また、他の固定金具なとで固定しても良い。

本発明の補強物は管に外接する物と内接する物とを適宜
組み合わせて使用しても良い。

本発明の網状管状体としては、糸による粗目の直交積層
不織布もしくは斜交不織布、多軸不織布を、丸めるか折
り曲げて円筒または角柱状に形成された管状体が特に適
する。丸めるか折り曲げるかにより、断面が円弧と直線
の組合せになるような形状の管に形成させても良い。直
交積層不織布や斜交不織布などが本発明の管状体に適す
る理由は、ヤーンやロービングを原料とした経緯直交不
織布（特公昭５１−９０６７、特公昭５３−３８７８３
）や、斜交３軸不織布（特公昭６２−５４９０４〉や多
軸不織布またはフィラメントワインディング法等（以下
糸の交差不織布と略す）は、糸が実質的に直線的に配置
されており、これらを原料とした管状体は、いずれも良
い補強効果を示す、これらの糸の交差不織布は、タテ、
ヨコまたは斜交の相互の糸が接着剤で固定されており、
このＩａ着剤を硬いものにすることにより、管状体とし
て自立性のある構造体にすることが可能になった。また
、この接着剤を適当に選択することにより、マトリック
スと親和性を増す糸にすることが出来、マトリックスの
補強効果を一層高めることが出来る。織物や編物を原料
にしたものは、管状体に自立性を持たせることも困難で
あるばかりでなく、マトリックスに親和性のあるアンカ
ーコート削で処理しないと、補強材として使用できない
場合が殆とである。但し、一般の織物や編物を管状体に
したものは、ヤーンが屈曲してしまい、補強効果は少な
いが、織物や編物でも、管状体のタテ方向に配置される
糸が高弾性率繊維よりなり、他の糸は比較的細い糸か又
は柔らかい糸よりなり、タテに配置される糸の直線性を
妨げないようにし、織り方も、絡み織りなどで粗目の織
物となし、しかも目出剤などで硬く仕上げた場合は、本
発明の網状体として使用可能である。

先述のような、圧縮強度が大きく、剛性のある物体で内
接、または外接されている網状管状体は、単独でもマト
リックスの補強に使用されるが、効果的な立体補強構造
体にするために、２つの方法がある。その一つは、網状
管状体のタテ方向が並列するように複数個配列されてお
り、それらの管状体のヨコ方向に高弾性率を持つように
、高弾性率の物体で連結されている複数個の網状管状体
よりなるマトリックス補強用構造体である。ヨコ方向に
補強する弾性率の高い物体としては、やはり高弾性率繊
維よりなる糸や粗目交差不織布、また鉄筋や金属の板や
バイブまたは高弾性率繊維よりなるローブも使用される
。糸や布状体では、並列している管状体の全体を一体化
するように、ヨコ方向に巻き付ける構造にすることが出
来る。巻き付ける糸や粗目布は、あらかじめ接着剤が付
いているか、または巻き付けた後で接着固定することが
望ましい。鉄筋またはローブは、粗目の網目を通して、
管状体をヨコ方向に貫通させて一体化させる構造体にな
る。鉄筋、鉄板やバイブなとは、並列管状体のヨコ方向
に並べて、並列管状体と、接着剤や、固定具、糸などで
固定されている構造体になる。並列した管状体は、かな
らずしも同一平面内にある必要はなく、円筒形なと湾曲
した配列していても、管状体の軸芯方向が互いに平行で
、かつこの管状体の並列配室された形態を取り、それを
高弾性率物体で連結してあれば良い。上記の説明で、タ
テ方向、ヨコ方向と述べているのは、あくまでも相対的
な問題で、管の長さ方向を便宜的にタテとして述べたも
のである。管をヨコに積み重ねてタテに高弾性物質で補
強しても良い。

もう一つの管状体の組み合わせ方として、この複数個の
管状体を、斜交または直交させて朝み合せる方法である
。これは丸太小屋や校倉造り、合掌造りなと、丸木や角
材を組み合わせた構造のように、管状体を朝み合わせる
方法である。もっと複雑な構造としては、ヨコ方向に水
平に一定間ｊｌで並列して多数本並べ、その上の段はそ
れと直角方向に多数本一定間隔で並列して置く。これを
繰り返して、出来た立体構造体の一定間隔の隙間に、垂
直方向に管状体を入れて行くことにより、管状体の立体
積層構造体にすることも可能である。これらの管状体相
互が接する部分は、凹部を設けて、交差がより一体化し
やすい構造にすると、より補強効果のある構造体となる
。矧み合わせた後は、そのままでも良いが、接着固定や
、継ぎ金具、糸なとで結んで、相互に固定しても良い。

管状体の直交や斜交される部分に凹部を設けて、交点が
一体化可能にすることも、構造体の補強効果を上げる有
効な手段である。

使用した管状体の端部な板状体やリングで固定して、そ
れに張力を掛け、管状体のタテ方向にある糸に張力を働
かせて糸の持つ弾性率をより有効に働く構造にする事は
、少ない繊維量で、より補強効果を出させるためにも有
効な手段である。本発明では、内接または外接した補強
物体があるので、管の両端近くにある補強物体に管状体
を強固に固定して、これに張力を掛けることができるの
で、非常に都合が良い。

本発明に使用される２　０００　ｋ、　ｇ／ａＩｍ２以
上の弾性率を持つ繊維としては、超延伸ポリエチレン繊
維、高弾性率ポリビニルアルコール系繊維（ビニロンな
ど）、高弾性率ポリアクリルニトリル、高弾性率ポリエ
ステル、ガラスａ維、炭素繊維、アラミド繊維（ケプラ
ーなど）等では、いずれも補強効果があった。また、ス
チールファイバーやアモルファス金属繊維などの金属繊
維、アルミナ繊維などのセラミック繊維なとも使用可能
である。

これらの繊維は単独で使用されるばかりでなく、違う１
類の繊維（かならずしも高弾性率繊維でなくとも良い）
を合わせたり、混ぜて使用することも出来る。糸の形態
的な種類としては、モノフィラメント、マルチフィラメ
ント、紡績糸、フラットヤーン、ロービング、紐、ロー
ブなどが使用できる。

本発明の構造体で補強されるマトリックスとしては、エ
ポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹
脂、ポリプロピレン樹脂やフッ化樹脂、液晶樹脂、ポリ
イミド樹脂などの熱可塑性樹脂、また土壌やアスファル
ト、石膏、コンクリートなどの土木建築資材、カーボン
なとのセラミック、アルミニウムなどの金属などの補強
用として使用される。この構造に特に重要なマトリック
スとしては、コンクリート補強がある。コンクリートは
砂利や砕石が使用されるので、管状体の網目は、少なく
とも１０ｗ以上ある必要がある。これらのマトリックス
の種類により、管状体を形成する高弾性ｗＡ維には、マ
トリックスに親和性のある物体で処理しておく必要はあ
る。

上記のマトリックスは、樹脂やコンクリート単体だけで
なく、短繊維状の高弾性率繊維やマイカやシリカなどの
無機フィラー、砂ｆｉｌや小石や鉄屑などを混入させて
も良い。

これらのユニットになる、補強体を内接または外接され
た管状体の製法として、（イ）！！袋機における連続胴
貼法のように、原料である網拭く不織）布を、連続的に
管に成形する過程で、一定ピツチごとに内接する物体を
挿入していく方法。

（ロ）網状（不縁）布を、海苔巻のように一定長さ毎に
管状体に仕上げる過程で、その芯に一定ピッチごとに内
接する物体を設置しておく、（ハ）特願昭６３−１８７
２８３号の両端にビンのあるフィラメントワインディン
グ法において、その芯に一定ピッチで内接する物体を配
置しておく方法もある。補強リングを管に外接させる方
法も、種々考えられるが、単純に、出来た管に後でリン
グを外接させ、接着固定する方法でも良い、前述のくイ
）の方法で、刺貼機のガイドバイブ上に外接する補強物
体を１１数個設置しておき、管状体が形成されるにした
がい、順次−個づつ一定ピッチごとに外接させる方法も
ある。

４１図面による説明 本発明の構造体の例を図面により示す。

第１図は、格子状直交不織布を丸めた管状体ｌの内部に
板状の板２−１．２−２を内接した場合を示す。この例
では板は穴が問いていない０図では２個しか示していな
いが、長さ方向に数段、管の直径の３〜５倍以内に一個
、理想的には直径の２倍以内に一個設置することが望ま
しい。第２図は、内接する物体が、穴の問いる例で、上
は平面図、下は側面図を示す、（イ）は、ドーナッツ型
のリング状物体で、マトリックスが粘度が高く、板状体
ではエアーが残留したりする場合に有効である。

（ロ）は、板状体であるが、ところどころ穴の問いてい
る例である。（ハ）は、板をドーナッツ状に打ち抜いた
板に、直交不織布の縦糸に相当する位置に切り欠きを設
けて、管状体と板を物理的にはめ込めるようにした例で
ある。第３図は、斜交３軸不織布を丸めた管３に、板を
トーナッツ状に打ち抜いたリング４−１．４−２が外接
している例を示した。

ｅ、効果 産業界では、簡単な構造で、大型の製品を品質（補強効
果）良く、しかもコストの安い立体補強体が求められて
いる。本発明では、網状管状体で、しかも、それを内部
または外部より補強することにより、それを達成するこ
とができた。以下本発明の効果を具体的に述べる。

従来の網状管状体だけでは、補強効果の少ない場合でも
、本発明の補強材が接合されていることにより、補強性
能が向上した。さらに良いことは、これらの補強された
管状体で、マトリックス補強する場合、マトリックスの
粘度や浸漬圧力、浸漬時間などを考慮することなく、現
場操業しても問題が少ないことである。すなわち、高い
粘度のマトリックスを、高い圧力で、短時間に浸漬して
も良いので、作業性が良いばかりでなく、現場コストが
大幅に削減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、管状体に内接している板状体を図示し、第２
図は、内接する物体の他の例を示し、上は平面図、下は
側面図である。第３図は、管状体にリング状物体が外接
した例を示す。 出願人　株式会社　高分子加工研究所 （′０） （ハ） Ｃ＝二二二二二〇 二二二二：＝＝コ ニコニコニコニコ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．構成する糸の少なくとも一部が引張弾性率２０００
   ｋｇ／ｍｍ＾２以上の糸よりなる、網状管状体の内部に
   、圧縮強度の高い板状体やリング状物体が、管壁に内接
   して配置されている補強された網状管状体による立体構
   造体。
2. ２．構成する糸の少なくとも一部が引張弾性率２０００
   ｋｇ／ｍｍ＾２以上の糸よりなる、網状管状体の外部に
   、圧縮強度の高いリング状物体が、管状体に内接する形
   で接合されている補強された網状管状体による立体構造
   体。
3. ３．請求項１の板状体に穴が開いている補強された網状
   管状体による立体構造体。
4. ４．請求項１、２の内接または外接する物体が管の直径
   の５倍以内に一個、望ましくは２倍以内に１個接合して
   いる補強された網状管状体による立体構造体。
5. ５．請求項１、２の網状管状体が、糸による粗目の直交
   積層不織布もしくは斜交不織布、多軸不織布を、丸める
   か折り曲げるかにより、円筒、角柱または断面が円弧と
   直線の組合せになるような形状の管に形成されている補
   強された網状管状体による立体構造体。
6. ６．請求項１、２の網状管状体のタテ方向が並列するよ
   うに複数個配列されており、それらの管状体のヨコ方向
   に高弾性率を持つように高弾性率の物体で連結されてい
   る、複数個の補強された網状管状体による立体構造体。
7. ７．請求項１、２網状管状体を、複数個相互に直交また
   は斜交させて組合わせてなる、補強された網状管状体よ
   りなる立体構造体。
8. ８．請求項１、２、６、７の構成している管状体の端部
   を板状体やリングで固定して、管状体のタテ方向に張力
   を掛けてある補強された網状管状体よりなる立体構造体
   。