JPH0765379B2 - 自己補強型構造物材料 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は外力を受ける構造材料に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、構造物を設計する場合に、強度計算を行い、外力
や自重に対して耐え得る材料定数を有する材料が選定使
用される。しかし、強度計算には多くの仮定が含まれて
おり、実際の場合には計算値よりもはるかに小さな外力
で破損を生じる場合がある。このような事故を避けるた
めに、一般に強度計算では安全定数を乗じて、構造物の
みかけの強度を計算値よりも小さく見積って設計が行わ
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上述べたように従来の設計方法によれば材料の強度を
十分に安全側に見積って破損が生じないように構造物を
つくることができる。

しかしながら、このような設計方法では、使用する材料
が過剰になる場合があり、ときとしてはそのために自重
に対して強度変更を生じたり、構造設計まで変更しなけ
ればならない場合がでてくるという欠点があった。

本発明の目的はこのような従来の欠点を除去し、構造物
が受けた外力に応じて自動的に材料自身が補強されるよ
うな自己補強性を有する構造物材料を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は多液混合硬化性樹脂の各成分液をそれぞれ別個
に充填した多数のマイクロカプセルを基本材料の母材中
に分散させて内装したことを特徴とする自己補強型構造
物材料である。

〔作用〕

本発明において、材料が外力を受けるとそれによって材
料内部に生じる応力状態に応じてマイクロカプセルが破
壊される。カプセルに充填された成分液が基本材（母材
樹脂）中で混合されて硬化することにより、応力状態に
適応した補強が自律的に行われる。

〔実施例〕

次に第１図，第２図を参照して本発明の実施例について
説明する。

第１図は母材１中に二液混合硬化型樹脂の各成分液を入
れたガラスマイクロカプセル２を分散して内装した状態
を示している。カブセル２中には各々第１成分液３、第
２成分液４が充填されており、各カプセル２は十分近
接、あるいは相互に接触させて母材１中に内装してあ
る。また、各成分液はカプセル２が破壊したとき、十分
混合されるように適当な流動性を保持している。例えば
母材１をエポキシ樹脂とし、カプセル２にガラスを、カ
プセル２中に充填する液に別種のエポキシ樹脂の成分液
あるいはα−シアノアクリレートと水など、使用目的や
補強程度によって母材１とカプセル充填材料を選ぶ。

本発明は各カプセルを内装した母材を構造物材料として
用いるものである。

第２図は材料を構造物のはりに用いた場合に材料が外力
Ｐを受けて曲げ変形を生じている状態を示している。母
材１の中立軸の外側の引っ張り側および内側の圧縮側に
最大の応力が生じ、内部応力の大きさに応じてカプセル
２が破壊される。カプセルが破壊されると、その後、外
力Ｐが除去されても、破壊されたカプセル５内の各液は
拡散により互いに混合し、反応硬化する。このため硬化
終了後には以前に受けた外力に十分耐えるだけの弾性率
や強度を持つようになる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば外力の程度に応じて母材
（母材樹脂）に内装したカプセルを破壊し、カプセル内
の反応硬化型樹脂を混合して硬化させるため、反応硬化
型樹脂の特性、カプセルの材質、硬度を選定して組合せ
ることにより、材料が受けた外力に適合して補強させる
ことができる。これにより、外力に対して材料自身が強
度や形状を変化させて適合していくため、強度設計にお
ける安全係数に見られるような不安要素を材料の側から
軽減することができ、最適設計に対して信頼性を高める
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明の材料がその特性を発現する機構を示す図である。 １…母材樹脂、２…ガラスマイクロカプセル ３…第１成分液、４…第２成分液 ５…破壊時のマイクロカプセル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多液混合硬化性樹脂の各成分液をそれぞれ
   別個に充填した多数のマイクロカプセルを基本材料の母
   材中に分散させて内装した自己補強型構造物材料であっ
   て、前記構造物に加えられる外力に応じた前記構造物の
   変形により、前記構造物の内部において内装された前記
   マイクロカプセルが破壊され、別個に充填されていた前
   記成分液が混合され硬化されることにより、前記構造物
   の前記外力を受けた箇所が前記外力の強さに応じて自己
   補強されることを特徴とする自己補強型構造物材料。