JPH07156280A - 螺旋溝付き繊維強化プラスチック製ロッドの連続引抜成形方法及びその装置 - Google Patents

螺旋溝付き繊維強化プラスチック製ロッドの連続引抜成形方法及びその装置

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JPH07156280A
JPH07156280A JP5303993A JP30399393A JPH07156280A JP H07156280 A JPH07156280 A JP H07156280A JP 5303993 A JP5303993 A JP 5303993A JP 30399393 A JP30399393 A JP 30399393A JP H07156280 A JPH07156280 A JP H07156280A
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利治 安部川
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修司 下薗
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 外周面が平滑で、螺旋溝のピッチが変動する
ことなく、補強繊維がきれいに引き揃えられて樹脂の含
浸が均一に行なわれると共に繊維がねじれることがない
ようにする。 【構成】 複数の補強繊維を張力を与えながら引き揃
え、この補強繊維に熱硬化性樹脂を含浸し、その後、こ
の未硬化樹脂が含浸した繊維束に、樹脂含浸性を有する
と共に、伸縮性を有するテープを螺旋状に巻き付け、つ
いで、このテープを巻き付けた繊維束を、実質的に成形
ロッドと同一断面形状を有する加熱金型内を通して加熱
硬化し、その後、テープを巻き取るようにした

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンクリート用筋材の
うち、特に螺旋溝付き繊維強化プラスチック（以下ＦＲ
Ｐと略称する）製ロッドの連続引抜成形方法及びその装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、コンクリート用の筋材として用い
られてきた鋼材がコンクリートに混ざっている海砂の塩
分のため、また厳しい塩分環境でコンクリートのひび割
れにより鋼材が塩分にさらされる等による鋼材の腐食が
問題となっている、そこで鋼材の代替として耐腐食性に
優れたＦＲＰ製のロッドを筋材として使用することが検
討されてきている。ＦＲＰ製の筋材は、鋼材と同様にコ
ンクリートとの結合力を強くする必要があり、その１つ
としてＦＲＰ製の筋材の外周に溝を設けているものがあ
る。そしてＦＲＰ製筋材の成形方法としての引抜成形法
としては、繊維を長手方向に移動させながら筋材を成形
する方法がある。
【０００３】従来の螺旋溝付きＦＲＰ製ロッドを形成す
る方法及び装置としては、例えば、特公昭５７−１８４
８４号公報、特開平３−３３０４５号公報、特開平４−
１２８２８５号公報、特開平５−１２４１１６号公報に
示されたものが知られている。
【０００４】この各従来の技術において、特開昭５７−
１８４８４号公報のものは図１に示すようになってい
て、マンドレルａの表面に熱硬化性樹脂ｂを含浸したガ
ラス繊維ｃを引き揃え、加熱金型ｄを通過させて半硬化
状態とし、その後、この表面に離型剤を塗布、あるいは
被覆した金属線条ｅを連続して螺旋状に巻き付け、加熱
炉ｆで加熱硬化し、ついで金属線条ｅを取り外してガラ
ス繊維補強樹脂体ｇの表面に螺旋溝ｈを形成するように
している。
【０００５】また特開平３−３３０４５号公報のもの
は、図２に示すようになっていて、線状の繊維基材ｃ′
に熱硬化性樹脂ｂを含浸させ、プリフォーム金型ｉに通
し、樹脂を未硬化もしくは半硬化状態にさせ、繊維基材
ｃ′の表面に靭性線条体ｅ′を所定の間隔で螺旋状に巻
き付け、さらに、上記靭性線条体ｅ′が巻き付けられて
いない部分の繊維表面を被覆するようにして耐熱性テー
プｊを螺旋状に巻き付け、この状態で加熱炉ｆで加熱硬
化し、その後、靭性線条体ｅ′と耐熱テープｊを除去し
て螺旋溝付きロッドを成形するようにしている。
【０００６】また特開平４−１２８２８５号、特開平５
−１２４１１６号の各公報に示されたものは、図３に示
すようになっていて、硬化前のＦＲＰ製ロッドｋに帯状
体ｍを巻き付け、、加熱炉ｆでの硬化後、これを巻き取
ることによって螺旋溝ｈを形成するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術によ
る螺旋溝付きＦＲＰ製ロッドの連続引抜成形方法及び装
置によれば次のような問題点がある。
【０００８】特公昭５７−１８４８４号公報では、樹脂
ｂを含浸したガラス繊維ｃを半硬化状とした後、溝形成
用の金属線条ｅを巻き付け、加熱硬化している。この場
合、特に言及していないが図面によれば、加熱炉ｆと樹
脂含浸繊維とは隙間を有して硬化が行われている。すな
わち、炉の内面と繊維表面は非接触であるので、熱の交
換が効率よく行われず、成形品表面の平滑性が良くな
い。また、金属線条ｅの断面形状について、特に言及し
ていないが線条体の代わりにスパイラル状凸起を有する
回転金型内を通過させることによって溝を設けるという
他の実施例によれば、凸起の形状は円弧状であり、成形
品の溝の断面形状も円弧状となる。ここで、コンクリー
ト用筋材の要求特性としては、高強度かつ高コンクリー
ト付着力が挙げられる。高強度を得るためには溝の深さ
をなるべく浅くし、繊維の配向角を小さくする必要があ
り、次に高コンクリート付着力を得るためには、溝深さ
を深くするか、溝の表面積を大きくするかのどちらかの
方法を取らなければならない。従って、高強度かつ高付
着力を得るためには溝の表面積を大きくすることが望ま
しい。しかし、溝断面形状が円弧状の場合、溝の深さを
抑え、溝表面積を増やすには限界がある。また、金属線
条体の巻き付け、巻き取りに関する方法及び装置につい
ては概念的記載にとどまっており、具体性がない。
【０００９】特開平３−３３０４５号公報のものでは、
靭性線条体ｅ′を使用しており、実施例にはその断面形
状が円形の金属線や樹脂線が示されており、上記従来例
と同様、高強度、高いコンクリート付着力を同時に満足
する筋材が得られない。また、断面形状円形の線条体を
その直径の半分が樹脂含浸繊維に食い込む程度に巻き付
けており、従って、繊維表面にはその靭性線条体ｅ′の
直径の半分が出っ張ることになり、その外側をさらに耐
熱性テープｊで被覆して加熱硬化させている。従って、
この場合も上記従来例同様、加熱炉内面と繊維とは非接
触である。また、材質については樹脂や金属があげられ
ている。さらに靭性線条体ｅ′の巻き付け・巻き戻しに
関する方法及び装置についての具体的な開示はない。
【００１０】特開平４−１２８２８号、特開平５−１２
４１１６号の各公報では、溝を形成する材料として、ロ
ープ状合成樹脂などの帯状体ｍを使用し、金型内で硬化
と成形を同時に行っているが、その帯状体ｍの具体的形
状についてはなんら述べられていない。さらに、帯状体
ｍの巻戻しは成形速度と連動させて一定回転とするた
め、巻戻し時に不具合が生じる。すなわち、巻き付ける
時は、巻き付け回転速度を一定に設定しおいても問題は
ないが、巻き取る際には、巻き取り回転速度を一定にす
ると、成形において、成形ロッド引き取り速度、帯状体
巻き付け速度を一定に設定しても、成形ロッド引取機、
帯状体巻き付け装置のモーターの回転速度の精度等によ
り若干の速度のずれが起こり、帯状体ｍのピッチが微妙
に変化する。たとえば、直径８ｍｍのロッド表面に４ｍ
ｍ幅の溝を交差螺旋状に形成する場合、ピッチを４０ｍ
ｍにすべく引き取り速度と巻き付け回転速度を設定して
も、上記の理由により３９ｍｍにずれてしまった場合、
成形品としては、溝の表面積が３６．０％から３６．２
％にずれるぐらいであるからコンクリート付着力には影
響を与えない。そして実際の成形では引抜き成形が連続
的に行なわれていく間に、少しづつピッチがずれること
が多いが成形品特性に影響を与えない。しかし、実際に
連続成形を行う場合、巻き取り位置に着目すると、この
１ｍｍのピッチのずれが１００ｍ成形後には巻き取り位
置が成形開始時に比べると２５０ｃｍずれることにな
る。これでは巻き取り機の巻取り速度を一定にしている
とテープを巻き取れないことになる。
【００１１】本発明は上記のことにかんがみなされたも
ので、外周面が平滑であり、螺旋溝のピッチが長手方向
で変動することなく、また、補強繊維がきれいに引き揃
えられて、樹脂の含浸が均一に行なわれると共に、テー
プ巻き付け時における繊維のねじれが無くなるようにし
た螺旋付きＦＲＰ製ロッドの連続引抜成形方法及びその
装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る螺旋溝付きＦＲＰ製ロッドの連続引抜
き成形方法は、複数の補強繊維を引き揃え、この補強繊
維を張力を与えた状態において熱硬化性樹脂を含浸し、
その後、この未硬化樹脂が含浸した繊維束に、樹脂含浸
性を有すると共に、伸縮性を有するテープを、その巻き
付け角度がロッド軸方向に対する溝の角度とほぼ同一に
なるように螺旋状に巻き付け、ついで、このテープを巻
き付けた繊維束を、実質的に成形ロッドと同一断面形状
を有する加熱金型内を通して加熱硬化し、その後、テー
プを巻き取るようにした。また上記連続引抜成形方法に
おいて、未硬化樹脂が含浸した繊維束を加熱硬化させる
際に、入口側を拡開状にしたテーパを有する加熱金型を
通過させて硬化するようにした。また、本発明に係る螺
旋溝付きＦＲＰ製ロッドの連続引抜成形装置は、供給さ
れる複数の繊維に所定の張力を与える機構を有する繊維
供給部と、この繊維供給部より張力を与えられて供給さ
れる繊維に熱硬化性樹脂を含浸させる樹脂含浸部と、テ
ープに張力を与える機構と、上記繊維束のテープ巻き付
け角度を一定にする機構を有して、上記繊維束に所定の
ピッチでテープを巻き付けるテープ巻き付け装置部と、
成形ロッドと実質的に同一断面形状を有する加熱金型よ
りなる加熱硬化部と、テープの巻き取り位置を略一定と
させる制御機構を有するテープ巻き取り装置部と、成形
されたロッドを引き取るロッド引き取り装置とからなっ
ている。そして上記加熱硬化部が、入口部に溝成形用の
テープの厚さの程度のテーパを形成した加熱金型となっ
ている。
【００１３】
【作 用】補強繊維は所定の張力を与えられて未硬化
樹脂に浸漬されて含浸されて繊維束に引き揃えられる。
そしてこの繊維束に巻き付けられるテープには上記未硬
化樹脂が含浸される。このテープはテープ巻き付け装置
部にて所定のピッチの螺旋状に巻き付けられていき、巻
き取り装置部にて順次巻き取られていく。このとき巻き
取り位置は略一定となるように制御される。
【００１４】
【実 施 例】本発明の実施例を図４以下に基づいて説
明する。図１は本発明装置の一例を示すもので、装置の
作業ラインの上流側から、ロービングラック１、レジン
バス装置２、テープ巻き付け装置３、加熱金型装置４、
テープ巻き取り装置５、ロッド引き取り装置６が順次直
線状に配置されている。
【００１５】ロービングラック１は多数本の補強繊維７
を、これに張力を与えながら引き出されるようになって
いる。この張力を与える手段としては、図５に示すよう
に、補強繊維７を巻いているボビン８の回転支持部にト
ルクリミッタ９を介装して、このトルクリミッタ９の回
転抵抗に抗してボビン８が回転するようになっている。
上記トルクリミッタ９の他例として図６に示すように、
ボビン８の側板８ａと押え板９ａの間にばね９ｂを介装
して、このばね９ｂにより必要な抵抗力を与えるように
してもよい。このときの押え力は押え板９ａの位置を変
えることにより調節される。
【００１６】レジンバス装置２は、溶融状態の熱硬化製
樹脂１０を溜めておくレジンバス１１と、上記ロービン
グラック１から引き出された多数本の補強繊維７をこの
レジンバス１１内に案内する複数の案内部材１２ａ，１
２ｂ，１２ｃ，…と、出口側に設けて補強繊維７を繊維
束１３に束ねると共に、余分な樹脂を落とす作用を行な
うためのスクイーズ部材１４とからなっている。
【００１７】テープ巻き付け装置３はスクイーズ部材１
４にて束ねられて引き出される未硬化樹脂を含浸した繊
維束１３の周囲に螺旋状にテープ１５を巻き付けるもの
で、図４に示すように、上記繊維束１３が貫通する回転
板１６と、テープボビン１７と、このテープボビン１７
から繰り出されるテープ１５をガイドするテープガイド
１８及びこの繰り出されるテープ１５に所定の張力を与
えるトルクリミッタ１９とからなっている。このテープ
巻き付け装置３は図７に示すように、繊維束１３の引き
出し速度に対応して巻き付け角度θ1 が一定になるよう
に、対繊維束角度θ2 が制御されるようになっている。
【００１８】なおこのテープ巻き付け装置３はそれぞれ
巻き方向を逆にして２組配置してあり、２組同時に、あ
るいは１組ずつ選択的に用いることができるようになっ
ている。
【００１９】成形金型装置４は上記繊維束１３が通る間
にこれを加熱してこの繊維束１３に含浸された未硬化樹
脂を加熱硬化するようになっている。図８はこの成形金
型装置４の筒状の成形型４ａを示すもので、この成形型
４ａの入口角部は円弧状になっていると共に、入口側が
大径となるゆるいテーパー状になっており、他の部分の
内径は成形しようとするロッド径となっている。そし
て、入口側の開口径Ｄは、半径寸法で上記テープ１５の
厚さ分、例えば０．１ｍｍだけ大きくなっており、この
テーパー長さは成形しようとするロッド径が８ｍｍの場
合で約２０ｍｍ程度となっている。ここでいうテーパー
とは、除々に入口側の断面積が入口側に行くに従って大
きくなればよく、直線的、あるいは放物線状でもよい。
【００２０】テープ巻き取り装置５は成形金型装置４に
て成形されて引き出される成形ロッド１３ａからテープ
１５を引きはがして巻き取るもので、回転板２０にテー
プ巻き取りボビン２１が設けてあり、回転板２０がテー
プ巻き取り装置３と逆方向に回転するようになってい
る。このテープ巻き取り装置５は上記テープ巻き付け装
置３と対応して、それぞれ巻き取り方向を逆にして２組
配置してあり、２組同時に、あるいは１組ずつ選択的に
用いることができるようになっている。
【００２１】図９は上記テープ巻き取り装置５の巻き取
りガイド部の一例を示すもので、ガイド部２２が角度セ
ンサ２３を設けたフリーガイド２４と固定ガイド２５と
からなっており、これのセンサ付きのフリーガイド２４
は成形ロッド１３ａに巻き付けたテープ１５の巻き取り
位置が軸方向に、例えば５ｍｍ下流側（ａ方向）、ある
いは上流側（ｂ方向）にずれたときに、これを検知して
巻き取り回転速度を速く、あるいは遅くするようになっ
ている。なおこのとき、角度センサ２３付きのフリーガ
イド２４のガイド部と成形ロッド１３ａとの距離は約１
０ｍｍが適当である。
【００２２】図１０は上記巻き取りガイド部の他例を示
すもので、角度センサ２３の替りにフリーガイド２４′
の両方向の移動限界位置を、それぞれレーザ発信部２６
ａとレーザ受信部２６ｂとからなる一対のセンサ２７
ａ，２７ｂで検出するようになっている。フリーガイド
２４′はこれの中間部が支持体２８に枢支されていて、
テープ１５の巻き取り位置に応じて揺動するようになっ
ていて、成形ロッド１３ａの引き出し方向に一定量のず
れ（例えば５ｍｍ）が生じると一方のセンサ２７ａ（２
７ｂ）のレーザビームを横切ってこれが検出され、巻き
取り速度が速く（あるいは遅く）なるようになってい
る。
【００２３】なお上記例に限らず、ロッド成形速度、テ
ープ１５の巻き付け回転速度、巻き取り回転速度を旨く
制御することにより、同一ピッチの巻き付けのまま、巻
き取り位置の制御を行なうことができる。
【００２４】ロッド引き取り装置６は、上記成形ロッド
１３ａを狭持してこれを引き取り方向に付勢するもの
で、ロービングラック１よりの強化繊維７の引出し力は
実質的にこの引取り装置６の引っぱり力によって発生す
る。
【００２５】このロッド引取り装置６は図４に示すよう
にベルト式のものが用いられるが、図１１の各図
（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、２組のクランプ
装置２９，３０をそれぞれ引き出し方向に離間し、かつ
引き出し方向に往復動可能に設け、交互にクランプ、ア
ンクランプを繰り返しながら引き出し作動するようにし
てもよい。
【００２６】次に上記装置を用いて直径８ｍｍの交差溝
付きのＦＲＰ製ロッドを成形する方法を説明する。ロッ
ド引き取り装置６の駆動に従ってロービングラック１か
ら多数本の補強繊維（カーボン繊維、東レ社製、Ｔ−７
００Ｓの１２Ｋ）７が、これのトルクリミッタ９により
４００〜５００ｇの張力を与えながら引き出される。こ
れにより、補強繊維７には合計３０ｋｇの張力がかけら
れる。
【００２７】補強繊維７はレジンバス装置２にてエポキ
シ樹脂（シェル社製、Ｓｈｅｌｌ９４００）に浸漬さ
れ、スクイーズ部材１４にてスクイーズされて、未硬化
のマトリックスレジンが含浸された繊維束１３に束ねら
れて成形ロッド状にプリフォームされる。
【００２８】テープ巻き付け装置５によるテープ１５の
巻き付けは図７に示すように繊維束１３に対してθ2 の
角度にてテープ１５を繰出していくが、この繰出し角度
θ2は繊維束１３への巻き付け角度θ1 と同一になるよ
うにする。この両角度θ1 ，θ2 が違う場、巻き付けピ
ッチにずれが生じたり、またそのために巻き付けたテー
プ１５がゆがんでしまい、成形品の性状に異常や連続成
形性を損なうことになる。
【００２９】このとき、溝形状が深さ０．１２ｍｍ、溝
比表面積３６％、ピッチ４０ｍｍのロッドを得るため
に、テープとしてテトロン製のテープ（紡織繊維とし
て、縦糸：１００Ｄ／より糸３１本、横糸：１００Ｄ×
２、横糸密度：３８本／３ｃｍを使用した平織りテー
プ）で、厚さ０．１２ｍｍ、幅４ｍｍのものを使用し、
テープ巻き付け速度を１２．５ｒ．ｐ．ｍ．テープ引張
り力を２００ｇに設定し、未硬化樹脂を含浸した繊維束
１３にこのテープを２組のテープ巻き付け装置５，５に
て交差状に巻き付けて加熱金型装置４に導いた。
【００３０】加熱金型装置４では、これの入口の角部が
円弧状になっていることと、テーパ状になっていること
により上記繊維束１３はスムーズに金型内部へ引き込ま
れていく。そして繊維束１３に巻き付けられたテープ１
５はテーパに沿って漸次押圧されながら繊維束１３の表
面に食い込んでいき、ついにはテープ表面が繊維束１３
の表面と略等しくなって金型内面を移動し、テープ１５
はこれの巻き付け位置を変動することなく確実にテープ
１５による賦形が行なわれ、同時に金型内面に沿って繊
維束１３の表面が移動して未硬化樹脂の硬化が効率的に
行なわれる。
【００３１】加熱金型装置４にて加熱硬化されて出てき
た成形ロッド１３ａより、テープ巻き取り装置５にて順
次テープ１５を巻き取って剥がしていき、これにより成
形品であるＦＲＰ製ロッドを得た。このとき、巻き取ら
れていくテープ１５はフリーガイド２４，２４′にてガ
イドされ、これの巻き取り位置が例えば５ｍｍずれると
角度センサ２３，２７ａ，２７ｂが働き、巻き取り回転
速度がこれに適応して制御され、例えば図９において、
角度センサ２３によりフリーガイド２４の位置がａ側に
５ｍｍずれたことを感知すると、角度センサ２３からの
信号により巻き取り回転速度が速くなり、ｂ側に５ｍｍ
ずれたことを感知すると回転速度が遅くなり、フリーガ
イド２４が常時プラス、マイナス５ｍｍの範囲に収まる
ように位置の補正が行なわれる。
【００３２】以上の方法により、成形速度５０ｃｍ／ｍ
ｉｎで交差螺旋溝付きコンクリート補強材を成形したと
ころ、樹脂を定時間毎に継ぎ足すだけで、一昼夜かけ
て、１０００ｍを連続成形しても、全く不具合を生じる
ことなく、成形を行うことができた。また、成形品の特
性は初めから終わりまで変わることがなかった。その平
均値を示すとロッドの引張強度１２ｔｏｎ、コンクリー
ト付着力は８５ｋｇ／ｃｍ2 （コンクリート圧縮強度３
６８ｋｇ／ｃｍ2 ）であった。
【００３３】上記成形時において、補強繊維７は張力が
与えられていることにより、レジンバス装置２内できれ
いに引き揃えられ、レジンバス１１内での繊維７のから
みがなくなり、また樹脂の含浸も均一に行なわれる。そ
してスクイーズ部材１４にて未硬化樹脂を含浸した繊維
束１３の毛羽の発生が抑えられると共に、過剰樹脂が除
かれる。また、この張力により、テープ１５の巻き付け
時に繊維束１３のたわみやぶれ及び巻き付けによる補強
繊維７のねじれを防止できる。なお、上記補強繊維７の
全張力は常に一定ではなく、ロッドの径、溝形状、テー
プ１５の巻き付け張力、成形速度等の諸条件の変化に対
応させて調節する。
【００３４】本発明における「テープ」とは、形状が偏
平で以下の機能を有するものをいう。 （１）樹脂が含浸するもの、すなわち、内部空隙部に未
硬化樹脂が含浸する特性をもつもの、（２）伸縮性があ
り、巻き付け時に繊維束１３にフィットするもの、
（３）材料の体積率が小さく、金型加熱によりテープに
シワが生じないもので、例えば、 １）織物のように連続繊維を製織したもの、 ２）不織布、紙、マットの様に単繊維や長繊維と入った
不連続繊維をランダムに集合させたもの、 ３）連続繊維に不連続繊維を絡めたもの等、があげられ
る。 ここで、繊維は綿や麻等の天然繊維、ポリエステルやビ
ニロン等の合成繊維、アセテート系等の半合成繊維、レ
ーヨン系等の再生人造繊維、金属やガラス等の無機繊維
が使用される。 ４）スポンジ状のものも使用可能である。
【００３５】上記スポンジ状テープとはここでは連続気
泡フォームのテープを指し、気泡が連続状で流体が自由
に通過できる材質の物をいう。必要により補強材を混入
させる場合もある。そしてスポンジの製造方法は （１）熱や副成分等により、ガス化しやすい膨張剤や発
泡剤を混合する、（２）プラスチック製造の際に発生す
るガスを利用、（３）ガスを吹き込む、（４）機械的、
電気的に穴を開ける、が挙げられる。またスポンジテー
プの成形方法は （１）カレンダー、押し出し、コンベアベルトキャステ
ィング等の連続成形方法、（２）キャスティング、射
出、熱間プレス等のバッチ式成形方法、が挙げられる。
上記のような一般的な方法により製造される物ならすべ
て採用される。
【００３６】上記螺旋溝付きロッドを構成する材料とし
ては、補強繊維として、カーボン繊維、ガラス繊維等の
無機繊維や、アラミド繊維等の有機繊維が用いられ、マ
トリックス樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエ
ステル、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が用いられ、
本願でもこれを使用した例を示したが、状況に応じて、
ナイロン、ポリエステル等の熱可塑性樹脂を用い、加熱
硬化の代わりに、冷却硬化させて成形する場合もある。
偏平状のテープを用いることで以下のことが可能とな
る。例えば直径８ｍｍの溝深さ０．１２ｍｍ、溝の比表
面積３６％の交差螺旋溝ロッドを得ようとした場合、テ
ープの厚さ０．１２ｍｍ、幅４ｍｍの繊維加工品テープ
を使用するとピッチ４０ｍｍとすれば良い。
【００３７】しかし、上記した従来の技術での成形方法
で溝形成用に直径０．２４ｍｍの線状体を使用する場合
においては、直径０．２４ｍｍ線条体をロッドを半分埋
めるとすると、上記溝の表面積を得るには、ピッチは
１．３ｍｍとなる。かかる非常に小さいピッチでは、線
条体の巻き付け、巻き取りで成形されるロッド内の繊維
の配向に乱れが生じ、強度低下を起こすことがわかって
いる。また、このような非常に小さいピッチでの生産は
現実的ではない。したがって、大きな溝比表面積を得ら
れる断面形状の平たいテープを使用することが望ましい
のである。
【００３８】また、同じ平たいテープを用いるばあいで
もフィルム状のテープを使用した場合、わずかな角度の
ずれにより、図１２に示すように、フィルム３１の片面
が浮き上がってしまいがちである。しかし、本発明に示
すテープ１５を使用した場合、溝角度θ1 と巻き付け角
度θ2 が多少ずれを起こしてもフィルム状のもののよう
に浮き上がることがない。すなわち、テープ１５は収縮
性を有するためせん断変形が大きく、未硬化樹脂が含浸
した繊維束１３とテープ１５がフィットしやすくなる。
従って、テープ使用の場合は巻付け角度θ2 の調整があ
る程度ラフでよいが、フィルム等使用の場合は巻付け角
度θ2 の調整に厳密さを要求される。
【００３９】また、テープ供給用のボビンから引き出さ
れる際、図１３、図１４に示すように、フィルム状のも
のだと左右の巻き返し部分でしわにならないようにする
ため同心円形（バームクーヘン状）に巻き付けておかな
ければならず、テープ長さが制限される。
【００４０】また、本発明に関し円形断面状ロッドの例
で説明を行なってきたが、これに限定されるものではな
い。９０°以下の角度を一辺でも有する断面形状（例え
ば三角、四角、Ｔ字状等）ではこの角に繊維加工品テー
プを巻き付けると、テープはかなり深く食い込むので不
適であるが、六角形、楕円等の形状の物は、テープの食
い込みが上記形状に比べ小さいので必要により適用する
ことができる。
【００４１】本発明により、成形されるロッドは要求さ
れる強度やコンクリート付着力により補強繊維の数（Ｖ
ｆ）、ロッドの径、溝の深さ、溝の面積等を任意に選
ぶ。すなわち、要求強度に対応するロッド径、Ｖｆ、溝
深さはある程度規定されるので、溝の表面積を要求コン
クリート付着力に対応されるように、テープ厚さ、テー
プ本数を選択し、引き抜き速度、巻き付け回転速度（テ
ープが複数本であればすれぞれの回転速度）、巻き付け
回転方向を設定する。
【００４２】本発明方法及び装置にて成形されるロッド
の例を図１５を参照しながら以下に示す。 （１）一条溝（図１５（ａ））。これの幅及びピッチは
種々変えられる。 （２）ピッチが除々にずれていく一条溝（図１５
（ａ））、 （３）交差溝（図１５（ｃ））。これの各溝の幅及びピ
ッチはそれぞれ種々に変えられる。 （４）上記各溝を軸方向に混在させてあるもの。
【００４３】次に本発明の上記実施例に対する比較例を
以下に示す。 （比較例１）ロービングラック１内の繊維７の張力を解
除した他は実施例とまったく同じ方法で成形を行った。
その結果 （１）プリフォーム部でカーボン繊維束が大きく膨らみ
毛羽が発生するし、（２）巻付け部で織物繊維の巻付け
により、カーボン繊維束１３が大きく振られカーボン繊
維束１３がねじれる といった不具合が発生した。そして、５０ｍ程成形を行
ったところで、ついにプリフォーム部でカーボン繊維が
つまり成形不能となった。
【００４４】（比較例２）テープ巻付け時のテープに張
力をかけないこと以外は、実施例とまったく同じ方法で
成形を行った。その結果、成形開始時から金型入口でテ
ープがゆるみ、溝の形状が一定しない成形品ができた。
【００４５】（比較例３）テープの代わりに、径が１ｍ
ｍのテトロンコード（テトロン繊維を丸く編んだ紐）を
使用した他は実施例とまったく同じ方法で成形を行っ
た。その結果、（金型入口テーパーが小さいために）１
０ｍ程成形を行ったところでテトロンコードが金型入口
で完全に緩み、ピッチが一定でない溝を有する成形品と
なってしまった。
【００４６】（比較例４）入口にテーパーを設けず、半
径３ｍｍの加工だけを施した金型を使用した他は実施例
とまったく同じ方法で成形を行った。その結果、５ｍ程
成形を行ったところでテトロンテープが金型入口で完全
に緩み、ピッチが一定でない溝を有する成形品となって
しまった。また、テーパー付きでない金型の場合、巻き
付けたテープがずれていき、この巻き付けたテープが極
端にずれれば、ロッドの形状が乱れ、また、連続成形に
より、このテープのずれがひどくなりテープが金型入口
で未硬化樹脂含浸繊維束より浮いてしまいテープが溜っ
て、ロッドに一定の形状の溝を施さなくなる。
【００４７】
【発明の効果】本発明によれば、溝を形成するための手
段として、未硬化樹脂を含浸させた繊維束１３に、樹脂
含浸性を有すると共に伸縮性を有する偏平状のテープ１
５を巻き付けて賦形するようにしたことにより、上記繊
維束１３にテープ１５を巻き付けたまま、実質的に繊維
強化プラスチック製のロッドと同一断面形状を有する加
熱金型内で成形と硬化が同時に可能となり、テープ１５
を巻き付けないで行なう成形と同様に仕上がり面の平滑
な成形品を得ることができると共に、螺旋溝のピッチが
長手方向に不用意に変動することが防止される。
【００４８】そして特に、上記テープ１５が伸縮性を有
していることにより、成形中の多少のピッチの変化に対
応できると共に、テープ１５にシワが生じることがなく
なって成形品の溝成形を良好に行なうことができ、また
樹脂含浸性を有していることにより、繊維束１３に巻き
付けられたテープに樹脂が含浸され、その樹脂が加熱硬
化部で硬化するので、テープの強度は樹脂含浸のため向
上し、テープ１５は破断することなく巻き取ることがで
きる。またこのようにテープ１５の表面に樹脂層が形成
されて硬化すると、成形品の表面は通常の引き抜き成形
と同様に平滑性に優れたものとなる。
【００４９】また、補強繊維７を供給する際に張力が与
えられることにより、この補強繊維７がきれいに引き揃
えられて、レジンバス装置２内での繊維のからみがなく
なり、レジンバス装置２内での樹脂の含浸が均一に行な
われ、さらに、スクイーズ部材１４によるスクイーズ時
に、繊維束１３の毛羽の発生が抑えられ、過剰樹脂だけ
が除かれる。またテープ１５の巻き付け時に、繊維束１
３のたわみやぶれ、繊維のねじれ等が防止される。
【００５０】また、未硬化樹脂を含浸させると共にテー
プ１５を巻き付けた繊維束１３を加熱硬化する際に、入
口部をテーパ状に大径にした加熱金型を通過させて硬化
させるようにすることにより、テープ１５を巻き付けた
未硬化樹脂を含浸させた繊維束１３がスムーズに金型内
に引き込まれ、テープ１５が入口で緩むことがない。ま
た、繊維束１３の表面に巻き付けられたテープはテーパ
ーに沿って漸次押圧されながら繊維束１３の表面に食い
込み、ついにはテープ表面が繊維束１３の表面とほぼ等
しくなって、金型内面を移動するため、テープの巻き付
け位置を変動することなく確実に賦形がなされ、同時に
金型内面が繊維束１３の表面を摺動して未硬化樹脂の硬
化が効率的に行われる。
【００５１】さらにテープ巻取り装置部にテープ１５の
巻き取り位置を制御する制御機構を備えたことにより、
テープの巻き取りをスムーズに行なうことができて、長
時間にわたる連続引抜き成形が可能になった。
【００５２】また、成形品の表面が平滑であることか
ら、成形品をコンクリート緊張材として使用する場合、
くさび型の定着体で狭持して緊張を与えるときに、成形
品にかかる応力の集中を緩和することができる。
【００５３】また、テープ巻き付け装置に張力を与える
機構を備えたことにより、未硬化樹脂含浸繊維束にテー
プを巻き付けたものが金型に挿入される際テープはこの
繊維束によく密着し、ゆるみがなく一定ピッチの成形品
を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の従来例を示す説明図である。
【図２】第２の従来例を示す説明図である。
【図３】第３の従来例を示す説明図である。
【図４】本発明方法及び装置の実施例を示す概略的な説
明図である。
【図５】ロービングラックの要部を示す説明図である。
【図６】ロービングラックの要部の他例を示す説明図で
ある。
【図７】テープの巻き付け状態を示す説明図である。
【図８】金型の入口部を示す断面図である。
【図９】テープ巻き取り部の要部を示す説明図である。
【図１０】テープ巻き取り部の要部の他例を示す説明図
である。
【図１１】ロッド引取り装置の他例を示すもので、
（ａ），（ｂ），（ｃ）はその作用を示す説明図であ
る。
【図１２】フィルムを巻き付けたときの不具合を示す説
明図である。
【図１３】フィルムの巻き付け状態を示す正面図であ
る。
【図１４】フィルムの巻き付け状態を示す平面図であ
る。
【図１５】（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明方法にて製
造される螺旋溝付き繊維強化プラスチック製ロッドの例
を示す正面図である。
【符号の説明】
１…ロービングラック、２…レジンバス装置、３…テー
プ巻き付け装置、４…加熱金型装置、４ａ…成形型、５
…テープ巻き取り装置、６…ロッド引き取り装置、７…
補強繊維、８…ボビン、９，１９…トルクリミッタ、１
０…熱硬化性樹脂、１１…レジンバス、１２ａ〜１２ｅ
…案内部材、１３…繊維束、１３ａ…成形ロッド、１４
…スクイーズ部材、１５…テープ、１６，２０…回転
板、１７…テープボビン、１８…テープガイド、２２…
ガイド部材、２３…角度センサ、２４，２４′…フリー
ガイド、２５…固定ガイド、２６ａ，２６ｂ…レーザ発
信部、受信部、２７ａ，２７ｂ…センサ、２８…支持
体、２９，３０…クランプ装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２９Ｋ 101:10 105:08 Ｂ２９Ｌ 31:06 (72)発明者 住谷 明 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内 (72)発明者 秋元 治人 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内 (72)発明者 安部川 利治 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内 (72)発明者 須田 江利 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内 (72)発明者 下薗 修司 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内 (72)発明者 小沢 延行 千葉県市原市潤井戸2082番地

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の補強繊維を引き揃え、この補強繊
    維を張力を与えた状態において熱硬化性樹脂を含浸し、
    その後、この未硬化樹脂が含浸した繊維束に、樹脂含浸
    性を有すると共に、伸縮性を有するテープを、その巻き
    付け角度がロッド軸方向に対する溝の角度とほぼ同一に
    なるように螺旋状に巻き付け、ついで、このテープを巻
    き付けた繊維束を、実質的に成形ロッドと同一断面形状
    を有する加熱金型内を通して加熱硬化し、その後、テー
    プを巻き取るようにしたことを特徴とする螺旋溝付き繊
    維強化プラスチック製ロッドの連続引抜成形方法。
  2. 【請求項２】 未硬化樹脂が含浸した繊維束を加熱硬化
    させる際に、入口側を拡開状にしたテーパを有する加熱
    金型を通過させて硬化するようにしたことを特徴とする
    請求項１記載の螺旋溝付き繊維強化プラスチック製ロッ
    ドの連続引抜成形方法。
  3. 【請求項３】 供給される複数の繊維に所定の張力を与
    える機構を有する繊維供給部と、この繊維供給部より張
    力を与えられて供給される繊維に熱硬化性樹脂を含浸さ
    せる樹脂含浸部と、テープに張力を与える機構と、上記
    繊維束へのテープ巻き付け角度を一定にする機構を有し
    て、上記繊維束に所定のピッチでテープを巻き付けるテ
    ープ巻き付け装置部と、成形ロッドと実質的に同一断面
    形状を有する加熱金型よりなる加熱硬化部と、テープの
    巻き取り位置を略一定とさせる制御機構を有するテープ
    巻き取り装置部と、成形されたロッドを引き取るロッド
    引き取り装置とからなることを特徴とする螺旋溝付き繊
    維強化プラスチック製ロッドの連続引抜成形装置。
  4. 【請求項４】 加熱硬化部が、入口部に溝成形用のテー
    プの厚さ程度のテーパを形成した加熱金型であることを
    特徴とする請求項３記載の螺旋溝付き繊維強化プラスチ
    ック製ロッドの連続引抜成形装置。
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