JPH0243032A - 繊維強化複合材料よりなる成形体及びその製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野コ 本発明はｍ維強化複合材料よりなる成形体及びその製造
方法に係り、特にプレストレストコンクリート用の高耐
圧支圧板等の構成材料等として好適な繊維強化複合材料
よりなる成形体及びその製造方法に関する。

［従来の技術］ プレストレストコンクリートは、周知の如く、圧縮荷重
をかけであるコンクリート製品である。

この圧縮荷重をかける方法として、長平方向に貫通孔が
設けられたコンクリート体の該貫通孔に鋼などの線材を
挿通し、この線材を緊張せしめた後、線材の両端をコン
クリート体の両端に定着具、支圧板を用いて定着させる
方法がある。

この定着具や支圧板の構造ないし構成には、極めて多数
種類のものが知られているが、高い強度を必要とすると
ころから材質的には、鋼が広く用いられている。

銅製の定着具や支圧板は、通常の使用環境下においては
、相当の耐久性を有しているのであるが、腐食性の強い
環境下では錆を発生させ、それ自身の強度低下が生じる
と共に、錆の発生により、周囲のコンクリートの劣化が
進行する。（例えば、錆の発生時には体積膨張が伴うか
ら、これによってコンクリートに細かなりラックが生じ
たりする。） そのため、例えば海洋構造物あるいは海岸の近くの構造
物に、従来のプレストレストコンクリートを用いると、
比較的早期にプレストレスが低下する弊害が生じ易かっ
た。

かかる対策として、定着具や支圧板をステンレス鋼製と
することもあり、相応の耐久性の向上が実現されている
が、やはり、塩害等の強い環境下での耐食性は不十分で
ある。

このようなことから、最近になって、プレストレストコ
ンクリートの定着具としてＦＲＰ等の繊維強化樹脂製の
ものを採用する提案がなされている（特開昭６０−２０
５１１７号）。

ところで、従来のＦＲＰは、各種補強用繊維、例えはガ
ラス繊維、カーボンＩａ維等を織り、クロスとしたもの
に、プラスチックス、即ちポリエステル樹脂等の熱硬化
性樹脂を塗布し、積層、成形したものである。その成形
の際に加える圧力は、形を整えるために手で押す程度か
ら、型枠成形により機械的な圧力を加えるなど様々であ
るが、型枠成形であっても、数十ｇ　ｆ　／　ｃ　ｍ”
から数ｋｇｆ／　ｃ　ｒｎ’程度の成形圧力を加える程
度である。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のＦＲＰは、補強繊維がガラス繊維等を織ったクロ
スであり、またその成形圧力が比較的低いことから、繊
維糸の撚りのために、補強繊維とプラスチックスとの接
合が必ずしも十分ではなく、両者の接着にムラができた
り、成形体内に微細なエアが残留したりして、圧縮強度
、引張強度、フープ強度等の機械的特性が十分に高いＦ
ＲＰが得られない。特に、従来のＦＲＰの耐圧強度は１
００〜８００ｋｇｆ／ｃｒｄ程度であり、プレストレス
トコンクリートの支圧板等の高耐圧強度を要求される部
材の材料としては、使用することができない。

［課題を解決するための手段］ 請求項（１）の繊維強化複合材料よりなる成形体は、ロ
ービングクロスと、ロービングを渦巻き状に周回したシ
ート状物（以下、「ロービングシートＪと称す。）とを
交互に積層した積層体に、熱硬化性樹脂を充填した材料
よりなる。

請求項（２）の繊維強化複合材料よりなる成形体の製造
方法は、ロービングクロスと、ロービングシートとを交
互に積層し、得られた積層体に、熱硬化性樹脂を振動充
填した後、３０〜３００ｋ　ｇ　ｆ　／　ｃ　ｒｎ’で
加圧成形すると共に熱硬化処理するものである。

以下に本発明について図面を参照して詳細に説明する。

第１図は、本発明で使用されるロービングクロスの概略
的な斜視図、第２図は同ロービングシートの概略的な斜
視図である。

本発明において用い得る熱硬化性樹脂として、特に制限
はないが、プレストレストコンリートの支圧板の構成材
料として適用する場合には、外部応力に対する変形が小
さく耐候性、耐薬品性との優れたものが好適であり、具
体的には、エポキシアクリレート樹脂、フェノール樹脂
、アミノ樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられる。

ロービングクロス１及びロービングシート２を構成する
補強用繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維等を用いる
ことができる。ガラス繊維としては、直径が１０〜２０
μｍ程度のものが好適である。また、炭素繊維としては
、直径が５〜１０μｍ程度のものが好適である。ガラス
繊維、炭素繊維ともに、その直径が上記範囲よりも細い
ものは、コスト高であり、また太いものは可撓性が乏し
くなる。

本発明において、補強用繊維としては、ガラス繊維又は
炭素繊維のいずれか一方のみを用いても、両繊維を併用
して用いても良い。例えば、ガラス繊維（又は炭素繊維
）製ロービングクロスと炭素繊維（又はガラス繊維）製
ロービングシートを用いたり、両ｕａ維より製造された
ロービングクロス及びロービングシートを用いたりする
こともできる。

本発明において、ロービングクロス１としては、ガラス
繊維等のロービングを定法により織機して得られたロー
ビングクロスを用いることができる。また、ロービング
シート２としては、ガラス繊維等のロービングを、シー
トの中心と渦巻きの中心が一致するように渦巻き状に周
回して得られたものを用いることができる。

ロービングクロス１及びロービンシート２のロービング
密度、即ちクロスの織りやシートの周回の密度等には特
に制限はないが、本発明において、繊維強化複合材料の
クロス及びシートのロービング総量と熱硬化性樹脂との
比率は、重量比で８５：１５〜６０　：　４０程度が好
ましいことから、このような比率の繊維強化複合材料が
得られるように、ロービングクロスの織り密度やロービ
ングシートの周回密度を適宜調整する。ロービング総量
と熱硬化製樹脂との配合比率を上記範囲とすることによ
り、極めて高強度の樹脂成形体を得ることが可能とされ
る。

なお、本発明においては、強度を損ねない範囲で、顔料
や粉末充填材等を熱硬化性樹脂に混入しても良い。

次に請求項（２）の製造方法について説明する。

本発明の方法においては、まず、第１図に示すようなロ
ービングクロス１と第２図に示すようなロービングシー
ト２とを交互に積層して積層体を形成する。ロービング
クロス１及びロービングシート２の積層枚数は製造する
製品の大きさ等によっても異なるが、通常の場合、１０
〜２０枚とする。

次いで、この積層体に熱硬化性樹脂を振動充填により充
填する。この充填に際して、熱硬化性樹脂とロービング
クロス１又はロービングシート２との間にエア（気泡）
が入るのを防止すると共に、撮動充填効率を高めるため
に、充填する熱硬化性樹脂は粘度が比較的小さいものが
好ましい、本発明において、一般には、熱硬化性樹脂の
粘度は、２０００〜１００００　ｃ　ｐ　ｓ程度とする
のが好適である。粘度が２０００ｃｐｓ未満では、粘度
が低過ぎて成形性が損なわれる場合がある。

粘度が１００００ｃｐｓを超えるとエアの混入を十分に
防止し、高い充填効率を得ることが難しい。

積層体に熱硬化性樹脂を充填した後は、次いでこれを型
枠内にて加圧成形する。本発明においては、この加圧成
形圧力は、３０〜３００ｋｇｆ／ｃｍ’とする。成形圧
力が３０　ｋ　ｇ　ｆ　／　ｃ　ｒｎ’未満では、ロー
ビングクロス及びロービングシートと熱硬化性樹脂とを
、エアの混入を防止して、高度な密着性にて接着した成
形体を得ることができない。一方、成形圧力が３００　
ｋ　ｇ　ｆ　／　ｃ　ｒｎ”を超えても効果に差異はな
く、加圧成形コストが高騰することなどから工業的には
不利である。この加圧成形の処理温度は５０〜８０℃と
するのが好ましい。

得られた成形体は、更に５０〜１００℃で５〜２０分程
度加熱し硬化させる。

なお、本発明においては、加圧成形とこの加熱処理とを
同時に行なうようにしても良い。

本発明の方法に従って、繊維強化補強材料よりなる製品
を製造するには、予め製造された成形体を所望形状に加
工するようにしても良いが、好ま、くは、所望形状の成
形型を用い、型内にロービングクロスとロービングシー
トを積層した後、熱硬化性樹脂を振動充填し、次いで該
型内で加圧成形した後加熱処理することにより、所望形
状の製品を製造するのが有利である。

本発明は、プレストレストコンクリートの支圧板に通用
するのに好適である。この支圧板には、定着具の先端部
と嵌合する形式のものと、表面が平坦な形式のものの二
種類がある。前者の一例について第３図（断面図）及び
第４図（支圧板の斜視図）を参照して説明する。第３図
及び第４図において、１１は支圧板、１２は定着具の外
側コーン、１３は同内側コーン、１４は線材である。支
圧板１１の上面には定着具嵌合用の凹部１１ａが形成さ
れ、また中心部には線材挿通用の孔１１ｂが設けられて
いる。定着具の外側コーン１２は、テーバ形状の内孔を
有しており、この内孔に切頭円錐形状の内側コーン１３
が嵌合している。そして、内側コーン１３の等径の中心
孔及び支圧板の孔１１ｂに線材１４が挿通され、定着さ
れてぃる、この外側コーン１２及び内側コーン１３より
なる定着具の先端部は、支圧板１１の凹部１１ａに嵌合
し、支圧板１１により定着具が支持されている。

このような使用状態においては、支圧板１１には、その
中心部において圧縮力（矢印Ａ）が、外周部においては
中心部の圧縮力の反力である上向きの曲がり応力（矢印
Ｂ）が、更に、中心部より外周へ向けてフープ応力（矢
印Ｃ）が加えられる。このように、支圧板１１には、こ
れらの応力が同時に加えられるため、支圧板の構成材料
としては、圧縮強度及び引張強度が高い材料が必要とさ
れる。本発明をこの支圧板１１に通用すると、かかる要
求特性がすべて満足される。この場合、ロービングクロ
ス及びロービングシートは、当然ながら支圧板１１の主
板面（底面又は上面）と平行方向となるように積層され
る。

なお、本発明の繊維補強材料によりプレストレストコン
クリートの支圧板を成形する場合には、支圧板の中心に
ロービングシートのロービングの渦巻きの中心が一致す
るようにして成形するのが好適である。このようにして
得られる支圧板は、著しく圧縮圧力、引張応力、フープ
応力に対する耐久性に優れたものとなる。

［作用］ 本発明においては、補強繊維として、ロービングクロス
と、ロービングシート、即ちロービングを渦巻き状に周
回したシート状物とを交互に積層してなる積層体を用い
る。この積層体は、ロービングシートがロービングクロ
ス間に介在されることにより、極めて圧縮圧力、引張応
力、フープ応力に対する補強効果の高いものである。

また、請求項（２）の方法により、このような積層体に
熱硬化性樹脂を振動充填することにより、エアの混入等
を防いで、高い充填効率で樹脂を充填することができる
。更にこれを３０〜３００　ｋ　ｇ　ｆ　／　ｃ　ｒｎ
”で加圧成形することにより、補強繊維と積層体とが高
い密着性で成形された成形体が得られる。

［実施例］ 以下、実施例及び比較例について説明する。

実施例１ 下記仕様のロービングクロスとロービングシートをそれ
ぞれ１０枚交互に積層して得られた積層体に、下記配合
の熱硬化性樹脂を縦横の振動を加えながら振動充填した
。なお、ガラス繊維含有量は５０重量％となるようにし
た。

次いで６０℃、１００ｋｇｆ／ｃｒｎ’にて１０分間加
圧成形し、得られた成形体を７０℃で１０分間加熱する
ことにより硬化させた。

ロービングクロス ガラス繊維ロービングのクロス（１０μｍのガラス繊維
を２００本集束したロービングのクロス） 大きさ：９ｃｍＸ１２ｃｍＸ０．２ｃｍ厚さ重　　量＝
４ｇ ロービングシート １０μｍのガラス繊維を２００本集束したロービングを
渦巻状に周回してなるシート大きさ：９ｃｍｘ１２ｃｍ
Ｘ０．２ｃｍ厚さ！！　　量：３ｇ 熱　化性樹脂配合（重量部） エポキシアクリレート樹脂（昭和高分子株式会社製の商
品名「リポキシＪ）：２０部硬化剤＝０．２部 得られた繊維強化複合材料よりなる成形体の圧縮強度及
び引張強度を第１表に示す。

比較例１ ０−ピングシートを用いずにロービングクロスのみを２
０枚積層したこと以外は、実施例１と同様にして繊維強
化複合材料よりなる成形体を製造し、その強度を測定し
た。結果を第１表に示す。

第１表 第１表より、本発明によれば、極めて機械的特性に優れ
た繊維強化複合材料が得られることが明らかである。

［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明の繊維強化複合材料は、補強
繊維と熱効果性樹脂との接着が良好で、接着ムラやエア
の残留等がないため、機械的強度が著しく高い。

このような繊維強化複合材料は、本発明の製造方法によ
り工業的有利に製造される。

特に本発明の繊維強化複合材料は、プレストレストコン
クリートの支圧板の構成材料として極めて有効であり、
従来の鋼製の支圧具よりも高強度であると共に高耐食性
で耐久性も著しく優れる支圧板が提供される。このよう
な支圧板は海洋構造物や海岸の近くに設置される構造物
など、腐食性の強い環境下においても、長期にわたって
安定して使用し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で使用されるロービングクロスの斜視図
、第２図は同ロービングシートの斜視図である。第３図
はプレストレストコンクリートの定着具及び支圧板を説
明する断面図、 圧板の斜視図である。 １・・・ロービングクロス、 ２・・・ロービングシート。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロービングクロスと、ロービングを渦巻き状に周
   回させたシート状物とを交互に積層した積層体に、熱硬
   化性樹脂を充填した繊維強化複合材料よりなる成形体。
2. （２）ロービングクロスと、ロービングを渦巻き状に周
   回したシート状物とを交互に積層し、得られた積層体に
   熱硬化性樹脂を振動充填した後、３０〜３００ｋｇｆ／
   ｃｍ＾２で加圧成形すると共に硬化熱処理することを特
   徴とする繊維強化複合材料の製造方法。