JPH09100356A - Molded item contaning conductive powder and detecting method for load - Google Patents

Molded item contaning conductive powder and detecting method for load

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JPH09100356A
JPH09100356A JP7255197A JP25519795A JPH09100356A JP H09100356 A JPH09100356 A JP H09100356A JP 7255197 A JP7255197 A JP 7255197A JP 25519795 A JP25519795 A JP 25519795A JP H09100356 A JPH09100356 A JP H09100356A
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conductive
load
molded body
powder
conductive powder
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Hiromichi Kondou
寛通 近藤
Kitaro Kumazaki
幾太郎 熊崎
Hideaki Matsubara
秀彰 松原
Masayuki Takada
真之 高田
Hiroaki Yanagida
博明 柳田
Norio Muto
範雄 武藤
Minoru Sugita
稔 杉田
Hiroshi Takagi
宏 高木
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Shimizu Construction Co Ltd
Chubu Electric Power Co Inc
Sohgo Security Services Co Ltd
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Tokyo Seiko Co Ltd
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FINE CERAMICS CENTER
Shimizu Construction Co Ltd
Chubu Electric Power Co Inc
Sohgo Security Services Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a molded item which has a function to detect a low load applied to itself or to a structure using it. SOLUTION: A conductive phase 20 contg. a conductive powder 30 dispersed in such a manner as to make the state of electrical continuity capable of being measured is formed integrally with a molded item 10. When a load is applied to the item 10, the state of contact between particles of the powder 30 changes, changing the state of electrical continuity and thus enabling the detection of the change in load as the change in the state of electrical continuity.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、破壊検知機能や
荷重履歴検知機能を有する成形体及び荷重検知方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a molded product and a load detecting method having a breakage detecting function and a load history detecting function.

【0002】プラスチック材等をはじめとする各種成形
体は、様々な成形材料から様々な形態、大きさに成形さ
れて、各種部材や構造体として用いられている。かかる
成形体の材料は、近年、材料の複合化がすすみ、繊維等
の強化材を含有させることにより、高強度を有する構造
体等として、広い用途がある。しかし、各種の成形材料
からなる成形体は、その破壊に際しては多くの因子が作
用する。したがって、破壊に対する強度が特に必要とさ
れる構造材としての用途を拡大するには、その成形体を
用いた構造体の強度等に対する信頼性を確保する必要が
ある。そこで、近年、成形体自体にセンサー機能を付与
することにより、成形体、もしくはこの成形体を含む構
造体の破壊に先立つ何らかの信号を検知することが行わ
れている。例えば、コンクリート構造体において、鉄筋
の代替物としてガラス繊維炭素繊維強化プラスチック成
形体を用いて、この成形体中の炭素繊維の電気抵抗をセ
ンサーとして利用しようとする技術がある。この技術
は、コンクリート構造体に荷重がかかり、埋め込まれた
プラスチック成形体が変形すると、成形体中の炭素繊維
が切れるため、その抵抗値が変化することを利用するも
のである。
Various molded products such as plastic materials are molded from various molding materials into various shapes and sizes and used as various members and structures. In recent years, the material of such a molded body has been widely used as a structure having high strength by incorporating a reinforcing material such as a fiber into a composite material. However, a molded body made of various molding materials is affected by many factors when it is broken. Therefore, in order to expand the use as a structural material that particularly requires strength against breakage, it is necessary to secure the reliability of the strength and the like of the structure using the molded body. Therefore, in recent years, by imparting a sensor function to the molded body itself, it has been performed to detect some signal prior to the destruction of the molded body or a structure including the molded body. For example, in a concrete structure, there is a technique in which a glass fiber carbon fiber reinforced plastic molded body is used as a substitute for a reinforcing bar and an electric resistance of carbon fiber in the molded body is used as a sensor. This technique utilizes the fact that when a load is applied to a concrete structure and the embedded plastic molded body is deformed, the carbon fibers in the molded body are broken, and the resistance value changes.

【0003】この技術によると、コンクリート構造体
に、低荷重時には、抵抗値はそれほど変化せず、さらに
力を加えた段階で、肉眼で容易に観察できるクラックが
発生して初めて、炭素繊維が切れ始め、抵抗値が急激に
増加するのであった。すなわち、抵抗値の測定により、
コンクリート構造体の破壊の前兆を検知できるものの、
それを検知できたのは、クラックの発生時であった。
According to this technique, the resistance value does not change so much in a concrete structure under a low load, and the carbon fiber is not cut until a crack that can be easily observed with the naked eye is generated when a force is applied. At the beginning, the resistance value suddenly increased. That is, by measuring the resistance value,
Although it can detect the precursor of the destruction of the concrete structure,
It could be detected when a crack occurred.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、肉眼で
観察できる程度のクラック発生と同時にしか、抵抗値の
変化として検知できないのは、構造体の信頼性向上のた
めのセンサーとして不十分である。すなわち、センサー
としては、クラック発生等よりも早期に、すなわち、低
荷重において、構造体における荷重やひずみを検知でき
るようにする必要がある。そこで、本発明は、成形体あ
るいは成形体を用いた構造体にかかる低い荷重を検知で
きる機能を、成形体自身に付与することを目的とする。
However, it is not sufficient as a sensor for improving the reliability of a structure that it can be detected as a change in resistance value only at the same time as cracks that can be visually observed are generated. That is, it is necessary for the sensor to be able to detect the load and strain in the structure earlier than the occurrence of cracks, that is, under a low load. Therefore, it is an object of the present invention to provide the molded product itself with a function of detecting a low load applied to the molded product or a structure using the molded product.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ため、本発明者らは、各種成形材料からなる成形体に一
体に、導電性粉末を含んでなる導電性相を形成すると、
成形体にかかる荷重によって導電性相の通電状態が変化
することを見いだし、本発明を完成した。すなわち、請
求項1に記載の発明は、通電状態を測定可能に導電性粉
末を含んでなる導電性相が、成形体に一体に設けられて
いることを特徴とする導電性粉末含有成形体である。ま
た、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の導電性
粉末含有成形体において、前記導電性粉末は、炭素粉末
及び/又はセラミックス粉末であることを特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載
の導電性粉末含有成形体において、前記成形体は、プラ
スチック材であることを特徴とする。また、請求項4に
記載の発明は、請求項1〜3の導電性粉末含有成形体に
おいて、前記導電性相に沿って繊維束が配設されている
ことを特徴とする。また、請求項5に記載の発明は、請
求項1〜4の導電性粉末含有成形体を含んでなることを
特徴とするコンクリート材である。また、請求項6に記
載の発明は、通電状態を測定可能に導電性粉末を含んで
なる導電性相を、ガラス繊維束に沿って一体に有するこ
とを特徴とするコンクリート補強用ガラス繊維プラスチ
ック材である。また、請求項7に記載の発明は、請求項
1〜4に記載の導電性粉末含有成形体あるいは、請求項
1〜4に記載の導電性粉末成形体を含む構造体の、前記
導電性相の通電状態を測定することを特徴とする成形体
又は構造体の荷重検知方法である。また、請求項8に記
載の発明は、請求項5に記載のコンクリート材の、前記
導電性相の通電状態を測定することを特徴とするコンク
リート材の荷重検知方法である。また、請求項9に記載
の発明は、請求項6に記載のコンクリート補強用ガラス
繊維プラスチック材を含んでなるコンクリート材の、前
記導電性相の通電状態を測定することを特徴とするガラ
ス繊維補強コンクリート材の荷重検知方法である。
In order to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention form a conductive phase containing a conductive powder integrally with a molded body made of various molding materials.
The present invention has been completed by discovering that the energized state of the conductive phase changes depending on the load applied to the molded body. That is, the invention according to claim 1 is a conductive powder-containing molded product, characterized in that the conductive powder-containing conductive phase capable of measuring an energized state is provided integrally with the molded product. is there. The invention described in claim 2 is the conductive powder-containing molded product according to claim 1, wherein the conductive powder is carbon powder and / or ceramic powder.
The invention described in claim 3 is the conductive powder-containing molded product according to claim 1 or 2, wherein the molded product is a plastic material. The invention according to claim 4 is the conductive powder-containing molded body according to claims 1 to 3, characterized in that a fiber bundle is arranged along the conductive phase. Further, the invention according to claim 5 is a concrete material comprising the conductive powder-containing molded body according to claims 1 to 4. Further, the invention according to claim 6 is characterized in that a conductive phase containing a conductive powder capable of measuring an energized state is integrally provided along a glass fiber bundle, and the glass fiber plastic material for concrete reinforcement. Is. Further, the invention according to claim 7 is the conductive phase of a molded body containing the conductive powder according to claims 1 to 4 or a structure including the conductive powder molded body according to claims 1 to 4. Is a method for detecting a load on a molded body or a structure. The invention described in claim 8 is a method for detecting a load on a concrete material, which comprises measuring the energization state of the conductive phase of the concrete material according to claim 5. Further, the invention according to claim 9 is characterized in that the conductive state of the conductive phase of a concrete material containing the glass fiber plastic material for concrete reinforcement according to claim 6 is measured. This is a method for detecting the load on a concrete material.

【0006】本発明は、成形体自体に、破壊を予め検知
できる信号を発する機能を付与することにより、かかる
成形体、及びこの成形体を含んだ構造体の破壊に対する
信頼性の向上を図るものである。
According to the present invention, the molded product itself is provided with a function of emitting a signal capable of detecting the breakage in advance, thereby improving the reliability of the molded product and the structure including the molded product against the damage. Is.

【0007】本発明の成形体は、導電性粉末が付与され
ており、この導電性粉末により形成される導電性相を有
する。導電性相は、成形体に一体に設けられている。す
なわち、導電性相は、成形体の内部、あるいは表面に、
強固に結合した状態となっている。
The molded product of the present invention is provided with a conductive powder, and has a conductive phase formed by this conductive powder. The conductive phase is provided integrally with the molded body. That is, the conductive phase is, on the inside or surface of the molded body,
It is in a tightly bound state.

【0008】導電性相は、導電性粉末から、あるいは、
導電性粉末を含んで通電状態を測定可能に構成されてい
る。すなわち、導電性相では、導電性粉末の個々の粒子
が接触することにより導電路が形成されている。なお、
導電性相の通電状態を測定可能にするには、成形体マト
リックスが絶縁体か、導電性相よりも低導電性である
か、あるいは、導電性相が、何らかの手段により成形体
から電気的に絶縁状態に置かれていることが必要であ
る。本発明においては、この導電性相、さらには導電路
は、成形体に一体に設けられているため、成形体に荷重
がかかって、応力が発生し、成形体にひずみが生じる
と、その影響を受けて、互いに接触する粒子の距離が変
化したり、粒子の接触が分断されたりする。すなわち、
成形体にかかる荷重により導電性粒子の接触状態が変化
し、部分的に導電路の断面積が変化したり、導電路の長
さが変化したりする。したがって、導電性粒子の接触状
態によって、導電路の通電状態が変化する。すなわち、
成形体にかかる荷重によって、導電路における通電状態
が変化することになる。
The conductive phase can be from a conductive powder, or
It is configured to include a conductive powder so that the energized state can be measured. That is, in the conductive phase, the conductive paths are formed by contacting individual particles of the conductive powder. In addition,
In order to be able to measure the current-carrying state of the conductive phase, the molded body matrix must be an insulator, have a lower conductivity than the conductive phase, or the conductive phase must be electrically isolated from the molded body by some means. It must be in an insulated state. In the present invention, since the conductive phase, and further the conductive path is provided integrally with the molded body, a load is applied to the molded body, stress is generated, and strain occurs in the molded body, the effect In response to this, the distance between particles that are in contact with each other is changed, or the contact of particles is broken. That is,
The load applied to the molded body changes the contact state of the conductive particles, so that the cross-sectional area of the conductive path changes partially or the length of the conductive path changes. Therefore, the conduction state of the conductive path changes depending on the contact state of the conductive particles. That is,
The load applied to the molded body changes the energized state in the conductive path.

【0009】ここに、導電性粒子が接触する状態により
導電路が形成されていると、炭素繊維等の連続糸で導電
路が形成されている場合に比較して、個々の粒子の接触
状態が変化されるだけで、通電状態が変化する。したが
って、成形体にわずかなひずみや応力しか生じない程度
の荷重がかかっても、そのひずみを粒子の接触状態の変
化を介して通電状態の変化として検知することができ
る。また、繊維状体からなる導電路は、成形体にかかる
荷重と通電状態の関係において、繊維状体の弾性、限界
伸び等の影響を強く受ける。しかし、粒子からなる導電
路では、弾性や限界伸び等の影響を考慮する必要がほと
んどないため、成形体にかかる荷重が、そのような因子
の影響をほとんど受けることなく、より直接的に通電状
態の変化として現わされる。このため、わずかのひずみ
しか生じないような荷重でも、通電状態の変化として検
知できる。
When the conductive path is formed by the state in which the conductive particles are in contact with each other, the contact state of the individual particles is smaller than that in the case where the conductive path is formed by continuous yarn such as carbon fiber. Only when it is changed, the energized state changes. Therefore, even if a load that causes only a slight strain or stress to be applied to the compact, the strain can be detected as a change in the energized state through a change in the contact state of the particles. Further, the conductive path formed of the fibrous body is strongly affected by elasticity of the fibrous body, critical elongation, etc. in the relationship between the load applied to the molded body and the energized state. However, in a conductive path consisting of particles, it is almost unnecessary to consider the effects of elasticity and critical elongation, so that the load applied to the molded product is more directly affected by such factors without being affected by such factors. Appears as a change in. Therefore, even a load that causes only a slight strain can be detected as a change in the energized state.

【0010】さらに、電気的性質において同一の導電性
材料の繊維状体(連続糸)で導電路を形成した場合と、
粒子状体が接触する状態により導電路を形成した場合で
は、本来、後者の方が電気伝導性は低くなり、電気抵抗
が高くなる。すなわち、粒子状態が接触してなる導電路
では、もともと電気の伝導されにくい状態にあるため、
この状態で導電路を形態変化させ、粒子の接触状態を変
化させることにより、大きな電気抵抗変化量を得ること
ができる。したがって、電気抵抗の変化を検出すること
が容易である。
Further, in the case where a conductive path is formed by a fibrous body (continuous yarn) of the same conductive material in terms of electrical properties,
In the case where the conductive path is formed by the state in which the particles come into contact with each other, originally, the latter has lower electric conductivity and higher electric resistance. That is, in the conductive path in which the particle states are in contact with each other, it is originally difficult to conduct electricity,
By changing the form of the conductive path in this state and changing the contact state of the particles, a large amount of change in electric resistance can be obtained. Therefore, it is easy to detect a change in electrical resistance.

【0011】このように、成形体に設けた導電路の通電
状態の変化を測定することにより、成形体にかかる荷重
の検知が可能となる。したがって、予め、成形体にかか
った荷重と、例えば電気抵抗の変化を測定し、両者の関
係を確認しておくことにより、成形体からなる構造体、
あるいは成形体を含んでなる構造体における導電性相の
電気抵抗の変化を測定すれば、成形体からなる構造体に
かかっている荷重を検知することができる。また、成形
体にかかる荷重と通電状態とひずみとの関係を確認して
おけば、成形体に発生したひずみを検知することができ
る。
As described above, by measuring the change in the energized state of the conductive path provided in the molded body, the load applied to the molded body can be detected. Therefore, in advance, by measuring the load applied to the molded body and, for example, the change in electrical resistance, and confirming the relationship between the two, a structure composed of the molded body,
Alternatively, by measuring the change in the electrical resistance of the conductive phase in the structure including the molded body, the load applied to the structure including the molded body can be detected. Further, by confirming the relationship between the load applied to the molded product, the energized state, and the strain, the strain generated in the molded product can be detected.

【0012】さらに、導電路の粒子の接触状態が荷重に
より一旦変化されると、荷重が除かれた場合にでも、完
全にもとの状態に戻ることはなく、通電状態も初期状態
と同一とはならない。このため、過去に受けた荷重が通
電状態の変化として記録される。したがって、成形体あ
るいは成形体を含む構造体の荷重履歴を推定することが
できる。
Further, once the contact state of the particles in the conductive path is changed by the load, it does not return to the original state even when the load is removed, and the energized state is the same as the initial state. Don't Therefore, the load received in the past is recorded as a change in the energized state. Therefore, the load history of the molded body or the structure including the molded body can be estimated.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。本発明における成形体は、その形態
や用途を問わない。具体的には、コンクリート材、プラ
スチック材、ガラス材、木材の集成体や積層体、天然の
あるいは合成のファイバやチップの成形体、粉体の成形
体等を挙げることができる。なお、これらの成形体は、
同時に構造体でもある。特に、本発明の成形体は、破壊
を予め検知する必要がある構造体としての成形体に有用
である。例えば、かかる成形体として、コンクリート
材、プラスチック材、木材の集成材を挙げることができ
る。特に、プラスチック材は、ガラス繊維等の繊維材料
の複合化による強化が可能であるために構造材料として
の用途が広く、しかも導電性相の一体的付与が容易であ
るため、本発明の成形体として適している。
Embodiments of the present invention will be described below in detail. The form and use of the molded product of the present invention are not limited. Specific examples include concrete materials, plastic materials, glass materials, aggregates and laminates of wood, molded bodies of natural or synthetic fibers and chips, and molded bodies of powder. In addition, these molded bodies,
It is also a structure at the same time. In particular, the molded product of the present invention is useful as a molded product as a structure that needs to detect breakage in advance. For example, as the molded body, a laminated material of concrete material, plastic material, or wood can be cited. In particular, the plastic material has a wide range of applications as a structural material because it can be reinforced by compounding a fiber material such as glass fiber, and since it is easy to integrally add a conductive phase, the molded article of the present invention Suitable as

【0014】また、本発明の成形体は、他の材料に一体
に含まれた状態で、あるいは混合された状態の骨格材あ
るいは充填材として使用することもできる。かかる成形
体として具体的には、プラスチック材等を挙げることが
できる。特に、破壊を予め検知する必要がある構造体の
骨格材として、本発明の成形体は有用である。このよう
な成形体として、例えば、コンクリート材からなる構造
体の筋材として用いる、繊維強化プラスチック材等の各
種複合プラスチック材を挙げることができる。
The molded product of the present invention can also be used as a skeleton material or a filler in a state of being integrally contained in another material or in a mixed state. Specific examples of such a molded body include a plastic material and the like. In particular, the molded body of the present invention is useful as a skeleton material for a structure that needs to be detected in advance for breakage. As such a molded body, for example, various composite plastic materials such as fiber reinforced plastic materials used as a reinforcing material of a structure made of a concrete material can be cited.

【0015】このように、本発明の成形体としてのプラ
スチック材は、各種構造体そのものとして、また、構造
体に含まれる材料として、いずれにおいても有用であ
る。また、プラスチック材は、比重が小さく、耐食性に
優れた材料であるとともに、複雑な形状に対しても十分
に対応できる優れた成形・加工性を有する材料である
点、及びプラスチック材は、繊維等の強化材の複合化が
容易である点においても本発明において有用である。
As described above, the plastic material as the molded body of the present invention is useful both as various structures themselves and as materials contained in the structures. In addition, the plastic material is a material that has a low specific gravity and excellent corrosion resistance, and also has excellent moldability and processability that can sufficiently cope with complicated shapes. It is also useful in the present invention in that it is easy to compound the reinforcing material.

【0016】なお、本発明の成形体としてのプラスチッ
ク材におけるプラスチックの種類は特に問わない。成形
体の用途により、その用途に応じて選択することができ
る。例えば、コンクリート材に混合して用いる筋材のプ
ラスチックは、耐アルカリ性に優れるビニルエステル樹
脂が好ましい。なお、成形体を構成するプラスチックが
導電性高分子体である場合には、導電性相の導電性に比
して相対的に低い導電性を有するものを使用すれば、導
電性相の導電性を測定することができる。
The type of plastic in the plastic material as the molded article of the present invention is not particularly limited. It can be selected depending on the application of the molded product. For example, the plastic of the reinforcing material used by mixing with the concrete material is preferably a vinyl ester resin having excellent alkali resistance. In addition, when the plastic constituting the molded body is a conductive polymer, if the one having a conductivity relatively lower than that of the conductive phase is used, the conductivity of the conductive phase is reduced. Can be measured.

【0017】本発明において用いる導電性粉末は、導電
性を有する粒子の集合物である。かかる粒子は、成形体
内部あるいは表面に分散させうるものであり、導電性を
有するものであれば、その材質を問わない。具体的に
は、炭素粉末、酸化物、窒化物、炭化物等のセラミック
ス粉末、金属粉末等を挙げることができるが、構成粒子
の破断伸びが小さいことが好ましい。粒子の破断伸びが
小さいと、低荷重において粒子と粒子との接触が分断さ
れて電気抵抗が変化し、低荷重においても成形体に生じ
た荷重やひずみを検知できるからである。粒子の形態と
しては、球状、フレーク状、ウィスカ状等を挙げること
ができる。また、粒子の大きさは、特に問わないで用い
ることができる。このような導電性粉末としては、例え
ば、炭素粉末や、炭化チタンや窒化チタン等のセラミッ
クス粉末を挙げることができる。
The conductive powder used in the present invention is an aggregate of particles having conductivity. Such particles can be dispersed inside or on the surface of the molded body, and the material thereof is not limited as long as it has conductivity. Specific examples thereof include ceramic powders such as carbon powders, oxides, nitrides, and carbides, metal powders, and the like, but the breaking elongation of constituent particles is preferably small. This is because if the breaking elongation of the particles is small, the contact between the particles is divided under a low load to change the electric resistance, and the load or strain generated in the molded body can be detected even under a low load. The form of the particles may be spherical, flake-shaped, whisker-shaped or the like. The size of the particles can be used without any particular limitation. Examples of such conductive powder include carbon powder and ceramic powder such as titanium carbide and titanium nitride.

【0018】ここに、成形体にかかる荷重としては、曲
げ荷重、引張り荷重、圧縮荷重等を挙げることができ
る。
Here, examples of the load applied to the molded body include bending load, tensile load, compression load and the like.

【0019】成形体に導電性粉末を分散させる場合、導
電性の粒子が接触して導電路を形成するようにする。導
電路が形成される限り、導電性相における導電性粒子の
密度(含有量)は問わない。導電路は、導電性粉末の粒
子が、部分的かつ連続的に接触することにより形成され
ていることが好ましい。部分的かつ連続的に接触すると
は、隣あう粒子同志が、完全な密着状態でなく、粒子の
ある部分において、他の粒子と接触し、このような接触
状態が連続することをいう。導電性粉末粒子をかかる状
態で分散させると、導電路の形態が、成形体にかかる荷
重の影響を受けやすく、荷重を電気抵抗の変化として検
知しやすいからである。なお、導電性相における導電性
粒子の含有量が高ければ、各粒子間の距離が短く、ま
た、各粒子の密着度が高いため、一定の荷重による導電
路の形態変化が少なくなり、電気抵抗の変化の程度が小
さくなりやすい。一方、導電性粒子の含有量が低けれ
ば、反対に、荷重による導電路の形態変化が大きく、電
気抵抗の変化の程度は大きくなりやすい。
When the conductive powder is dispersed in the compact, the conductive particles are brought into contact with each other to form a conductive path. The density (content) of the conductive particles in the conductive phase does not matter as long as the conductive paths are formed. The conductive paths are preferably formed by the particles of the conductive powder contacting each other partially and continuously. The term “partially and continuously contacting” means that adjacent particles do not come into perfect contact with each other, but come into contact with other particles at a certain part of the particle, and such contacting state continues. This is because when the conductive powder particles are dispersed in such a state, the shape of the conductive path is easily affected by the load applied to the molded body, and the load is easily detected as a change in electric resistance. If the content of the conductive particles in the conductive phase is high, the distance between the particles is short, and because the adhesion of the particles is high, the morphological change of the conductive path due to a constant load is reduced and the electrical resistance is reduced. The degree of change of is likely to be small. On the other hand, when the content of the conductive particles is low, on the contrary, the morphological change of the conductive path due to the load is large, and the degree of change of the electric resistance is likely to be large.

【0020】導電性粉末を成形体に付与して、成形体に
一体に導電性相を形成するには、導電性粉末を直接的に
成形体に付与する場合と、導電性粉末を何らかの担体に
保持させて間接的に成形体に付与する場合とがある。直
接的に、導電性粉末を成形体に付与するには、例えば、
成形体の成形に際して、導電性粉末を成形材料に混合し
て成形体を得ることができる。具体的には、成形体がプ
ラスチック材の場合には、導電性粉末をプラスチック材
料に混合し、あるいは、成形材料の成形型への充填途中
に硬化する前の成形材料表面に導電性粉末を付与し、そ
の後そのまま硬化させるか、さらにその上に成形材料を
付与した後、硬化させる。なお、表面に導電性粉末を付
与した場合には、導電性粉末の脱離を避けるために、皮
膜等を施すことができる。同様に、成形体がコンクリー
ト材や、ガラス材、ファイバ、チップ等の成形体の場合
においても、直接的に導電性粉末を付与することができ
る。また、成形体が、積層体の場合には、積層材間に導
電性粉末を介在させて付与することができる。
In order to form the conductive phase integrally with the molded body by applying the conductive powder to the molded body, the conductive powder may be directly applied to the molded body or the conductive powder may be applied to some carrier. In some cases, it is held and indirectly applied to the molded body. To directly apply the conductive powder to the molded body, for example,
At the time of molding the molded body, the conductive powder can be mixed with the molding material to obtain the molded body. Specifically, when the molded body is a plastic material, the conductive powder is mixed with the plastic material, or the conductive powder is applied to the surface of the molding material before curing while the molding material is being filled in the mold. Then, it is cured as it is, or further, a molding material is further applied thereto and then cured. In addition, when conductive powder is applied to the surface, a film or the like can be applied to avoid detachment of the conductive powder. Similarly, when the molded body is a molded body such as a concrete material, a glass material, a fiber, or a chip, the conductive powder can be directly applied. Further, when the molded body is a laminated body, it can be provided by interposing a conductive powder between the laminated materials.

【0021】また、間接的に、導電性粉末を成形体に付
与するには、一定の形態を有する担体を利用し、この担
体に導電性粉末を担持させ、この担体を成形体に付与す
ることにより行う。かかる担体は、成形体の種類等に応
じて、棒状、シート状、繊維状等の各種形態を選択でき
る。担体の材料としては、担体の形態等を考慮してプラ
スチック、天然あるいは合成繊維等から1種類あるいは
複数種類を選択することができる。また、担体は、導電
性を有しないか、あるいは、用いる導電性粉末よりも低
い導電性のものであることが必要である。導電性粉末担
持担体は、成形体中に分散、混合させたり、介在させた
り、あるいはその表面に付着等させたりして、成形体に
応じた状態で一体に付与する。
Further, in order to indirectly apply the conductive powder to the molded body, a carrier having a certain shape is used, the conductive powder is supported on the carrier, and the carrier is applied to the molded body. By. Such a carrier can be selected from various shapes such as a rod shape, a sheet shape and a fibrous shape depending on the type of the molded body. As the material of the carrier, one kind or a plurality of kinds can be selected from plastics, natural or synthetic fibers, etc. in consideration of the form of the carrier. Further, it is necessary that the carrier does not have conductivity or has conductivity lower than that of the conductive powder used. The conductive powder-supporting carrier is dispersed, mixed, intervened, or attached to the surface of the molded body so as to be integrally provided in a state suitable for the molded body.

【0022】担体が、プラスチック材からなる場合、プ
ラスチック材の内部、あるいは表面に導電性粉末を混
合、付着等させて、導電性粉末担持担体を形成すること
ができる。また、担体がプラスチック材の場合、成形・
加工性の点から、導電性粉末担持担体の形態の自由度が
大きく、また、プラスチックは強度も有するため成形体
において導電性相を一定の形態で含ませることが容易に
できて都合がよい。さらに、担体の状態で、荷重をかけ
ることにより、導電性相の電気抵抗を測定することも可
能であるため、担体の段階で荷重と電気抵抗等の関係を
測定することができる。
When the carrier is made of a plastic material, the conductive powder-carrying carrier can be formed by mixing and adhering the conductive powder to the inside or the surface of the plastic material. Also, if the carrier is a plastic material,
From the viewpoint of workability, the conductive powder-supporting carrier has a large degree of freedom in the form, and since the plastic also has strength, it is easy and convenient to include the conductive phase in a fixed form in the molded body. Furthermore, since it is possible to measure the electric resistance of the conductive phase by applying a load in the state of the carrier, the relationship between the load and the electric resistance can be measured at the stage of the carrier.

【0023】また、担体が、ガラス繊維、セルロース繊
維等の繊維からなる場合、繊維の材料に導電性粉末を含
有させたり、あるいは、繊維表面に導電性粉末を付着さ
せたり、導電性粉末を分散させた液(例えばビニルアル
コール溶液等の接着剤の液)を繊維に含浸させたりし
て、繊維状あるいはシート状の導電性粉末担持担体を形
成することができる。担体が、特にガラス繊維や炭素繊
維、セラミックス繊維からなる場合、成形体に対して繊
維による強化も同時に可能である。
When the carrier is composed of fibers such as glass fiber and cellulose fiber, the material of the fiber contains conductive powder, or the conductive powder is attached to the surface of the fiber, or the conductive powder is dispersed. Fibers or sheet-like conductive powder-supporting carriers can be formed by impregnating fibers with the liquid thus obtained (for example, an adhesive liquid such as a vinyl alcohol solution). When the carrier is made of glass fiber, carbon fiber, or ceramic fiber, the molded body can be simultaneously reinforced with fibers.

【0024】また、担体として、2種類以上の材料を同
時に用いることもできる。例えば、プラスチックと繊維
を用いることができる。この場合、例えば、導電性粉末
を分散させた硬化前のプラスチック液やゾルを、繊維
(連続糸)が束ねられてなる繊維束に含浸させ硬化させ
ることにより、繊維とプラスチックを担体の材料とした
導電性粉末担持担体を形成することができる。この担体
によれば、担体に一定の形態を付与して成形体において
導電性相を一定の形態で含ませることが可能であるとと
もに、担体自体の繊維束による強化が可能である。ま
た、この担体の場合、担体において繊維束に沿って導電
性粉末が付与されているため、成形体においても繊維束
による強化方向に沿って導電性相が形成されていること
になる。さらに、比較的短い繊維と導電性粉末をともに
分散させた状態のプラスチック材を導電性粉末担持担体
として使用することもできる。
Further, as the carrier, two or more kinds of materials can be used at the same time. For example, plastics and fibers can be used. In this case, for example, by impregnating and curing a pre-cured plastic liquid or sol in which conductive powder is dispersed into a fiber bundle formed by bundling fibers (continuous yarn), the fibers and the plastic are used as a carrier material. A conductive powder carrying carrier can be formed. According to this carrier, it is possible to give the carrier a certain shape so that the molded body can contain the conductive phase in a certain shape, and at the same time, to reinforce the carrier itself by the fiber bundle. Further, in the case of this carrier, since the conductive powder is applied along the fiber bundle in the carrier, the conductive phase is also formed in the formed body along the direction of reinforcement by the fiber bundle. Further, a plastic material in which both relatively short fibers and conductive powder are dispersed can be used as the conductive powder carrying carrier.

【0025】特に、プラスチックと同時に、ガラス繊維
やセラミック繊維さらにはこれらの繊維束を担体材料と
して使用して得た導電性粉末担持担体によれば、成形体
への導電性相の形成と同時に成形体の強度向上が容易に
おこなえる。また、担体において繊維束の方向に沿って
導電性相が設けられる場合には、繊維束の配設方向、す
なわち、繊維束による強化の方向、に沿って発生したひ
ずみや、荷重変化を検知することができる。
In particular, according to the conductive powder-supporting carrier obtained by using glass fiber, ceramic fiber and fiber bundles thereof as the carrier material at the same time as the plastic, it is possible to mold the molded body at the same time as forming the conductive phase. You can easily improve the strength of your body. Further, when the conductive phase is provided along the direction of the fiber bundle in the carrier, the strain generated along the arrangement direction of the fiber bundle, that is, the direction of reinforcement by the fiber bundle, and load change are detected. be able to.

【0026】このようにして、成形体に付与した導電性
相の存在形態としては、成形体の全体が導電性相である
場合、導電性相が部分的に分布する場合等がある。導電
性相が部分的に形成される場合、導電性相は、層状、あ
るいは、チューブ状等とすることができ、また、導電性
相が担体により付与されている場合は、担体の形態に沿
うものとなる。なお、導電性相の存在形態は、荷重やひ
ずみにより影響を受けやすい形態であり、また、導電性
相の成形体における存在位置は、荷重やひずみにより影
響を受けやすい存在位置であることが好ましい。かかる
存在形態や存在位置は、成形体の用途や、配設位置によ
り、適宜選択することが必要である。例えば、引張り荷
重や圧縮荷重に対しては、導電性相は、その荷重の方向
に沿う長い形態を有して、しかも、その荷重のかかる方
向に沿って存在することが好ましい。また、曲げ荷重に
対しては、荷重を検知しやすいように、長い形態を有し
て、しかも、荷重のかかる方向に直交するように存在す
ることが好ましい。
As a form of existence of the conductive phase imparted to the molded body in this manner, there are a case where the entire molded body is a conductive phase and a case where the conductive phase is partially distributed. When the conductive phase is partially formed, the conductive phase may be in the form of a layer, a tube, or the like, and when the conductive phase is provided by a carrier, it follows the form of the carrier. Will be things. The existence form of the conductive phase is a form that is easily affected by load and strain, and the existence position in the molded body of the conductive phase is preferably the existence position that is easily affected by load and strain. . It is necessary to appropriately select the existing form and the existing position depending on the use of the molded product and the position where the molded product is provided. For example, with respect to a tensile load or a compressive load, it is preferable that the conductive phase has a long form along the direction of the load and is present along the direction in which the load is applied. Further, with respect to bending load, it is preferable to have a long form so that the load can be easily detected, and to exist so as to be orthogonal to the direction in which the load is applied.

【0027】成形体に一体に設けた導電性相の通電状態
を測定するとは、導電性相の電気抵抗、電圧、電流、導
電率等、一般に通電状態を知るのに必要なパラメータを
測定することをいう。かかるパラメータのうちいずれを
測定するかは、用いる測定機器等に応じて適宜選択する
ことができる。なお、成形体に設けた導電性相の両端側
に端子やリード線を、予め成形体に一体に設けておくこ
とが好ましい。
To measure the energized state of the conductive phase provided integrally with the molded body means to measure parameters such as electric resistance, voltage, current, and conductivity of the conductive phase, which are generally necessary for knowing the energized state. Say. Which of these parameters is to be measured can be appropriately selected according to the measuring device used. It is preferable that terminals and lead wires are previously provided integrally with the molded body on both ends of the conductive phase provided on the molded body.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明によれば、成形体にかかる荷重の
増大に応じて、成形体に一体に設けた導電性相の通電状
態が変化するため、この導電性相の通電状態を測定する
ことにより、成形体あるいはこの成形体を含む構造体に
おける荷重の変化を確実に通電状態の変化として検知で
きる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, the energized state of the conductive phase integrally provided in the molded body changes according to an increase in the load applied to the molded body. As a result, it is possible to reliably detect a change in load on the molded body or a structure including the molded body as a change in the energized state.

【0029】[0029]

【実施例】以下、本発明を具現化した実施例について図
1〜図5に基づいて説明する。本実施例では、導電性粉
末として、粒径30nmの炭素粉末を用い、成形体の材
料をビニルエステル樹脂とし、ガラス繊維束で強化する
こととした。また、炭素粉末を成形体に付与するための
担体として、強化に用いたのと同一のガラス繊維束(旭
ファイバーグラス製 R2220)を用いた。表1には、使用
したガラス繊維束の組成を示し、表2には、ガラス繊維
束の特性を示し、表3には、ビニルエステル樹脂の特性
を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to FIGS. In this example, carbon powder having a particle diameter of 30 nm was used as the conductive powder, the material of the molded body was vinyl ester resin, and the glass fiber bundle was reinforced. Further, the same glass fiber bundle (R2220 manufactured by Asahi Fiber Glass) used for reinforcement was used as a carrier for applying carbon powder to the molded body. Table 1 shows the composition of the glass fiber bundle used, Table 2 shows the characteristics of the glass fiber bundle, and Table 3 shows the characteristics of the vinyl ester resin.

【0030】[0030]

【表1】 [Table 1]

【表2】 [Table 2]

【0031】[0031]

【表3】 [Table 3]

【0032】I.実施例の試験片の調製 〔炭素粉末担持ガラス繊維束の調製〕20%ポリビニルア
ルコール(中京油脂製 WF804)水溶液40mlに
炭素粉末を10gの割合で均一に分散させた懸濁液を調
製し、長さ120mmに調整したガラス繊維束に、この
懸濁液を含浸させた。含浸後のガラス繊維束は束状の形
態を維持して硬化し、この結果、ガラス繊維束に沿って
導電性粉末たる炭素粉末が付与された炭素粉末担持ガラ
ス繊維束が形成された。この炭素粉末担持ガラス繊維束
の各端部側には、表面に銀ペーストを塗布し、さらに、
これらの各端部と接続させるリード線とをアルミニウム
フィルムで一体にかしめた。この際、この炭素粉末担持
ガラス繊維束におけるガラス繊維の含有量は、約60 vol
%とした。 〔樹脂含浸ガラス繊維束の調製〕長さ120mmに調整
したガラス繊維束に、ビニルエステル樹脂:硬化剤=1
00:1の割合で混合した樹脂液を含浸させた。なお、
この際、この樹脂含浸ガラス繊維束におけるガラス繊維
の含有量は、約45vol %とした。
I. Preparation of Test Specimen of Example [Preparation of Carbon Powder-Supporting Glass Fiber Bundle] A suspension in which carbon powder was uniformly dispersed at a ratio of 10 g in 40 ml of a 20% polyvinyl alcohol (WF804 manufactured by Chukyo Yushi Co., Ltd.) aqueous solution was prepared. This suspension was impregnated into a glass fiber bundle adjusted to a length of 120 mm. The impregnated glass fiber bundle was maintained in a bundle form and hardened, and as a result, a carbon powder-supported glass fiber bundle to which carbon powder as conductive powder was applied was formed along the glass fiber bundle. On each end side of this carbon powder carrying glass fiber bundle, a silver paste is applied to the surface, and further,
The lead wire to be connected to each of these end portions was integrally crimped with an aluminum film. At this time, the glass fiber content in the carbon powder-supporting glass fiber bundle was about 60 vol.
%. [Preparation of resin-impregnated glass fiber bundle] A glass fiber bundle adjusted to a length of 120 mm, vinyl ester resin: curing agent = 1
The resin liquid mixed at a ratio of 00: 1 was impregnated. In addition,
At this time, the glass fiber content in the resin-impregnated glass fiber bundle was set to about 45 vol%.

【0033】〔試験片の調製〕所定の大きさの成形型内
において、調製した前記樹脂含浸ガラス繊維束を、複数
束(5束)配設するとともに、1束の炭素粉末担持ガラ
ス繊維束を、成形表面から約2mmの位置となるように
配設し、さらに、重ねて複数束(15束)の樹脂含浸ガ
ラス繊維束を並べて配置し、樹脂液を注入した。成形型
内を樹脂液で満たした結果、左右及び上下に複数層にガ
ラス繊維束を配置した状態となった。この後、樹脂液の
硬化を待って成形型から脱型して、成形体を取り出し、
加工して長さ120mm ×幅10mm×厚み5mm の試験片を得
た。なお、この試験片は、本発明における成形体であ
る。この試験片においては、炭素粉末は、約0.5 vol
%含まれており、炭素粉末担持ガラス繊維束が一方の成
形表面から約2mmの位置に配設され、長手方向の両端
部には、リード線が導出されている。このようにして調
製した試験片の一部分の断面構造を示す模式図を図1に
示す。この模式図において、試験片10においては、炭
素粉末担持ガラス繊維束20と樹脂含浸ガラス繊維束2
2が一体に設けられている。炭素粉末担持ガラス繊維束
20には、ガラス繊維束の内部及び外周部に一体に、炭
素粉末の粒子30を含んだ層40が形成されている。ま
た、この試験片の外観を図2に示す。図2に示すよう
に、試験片10の2つの端縁部から、試験片10の内部
にある端子50からリード線60が延出された状態とな
っている。
[Preparation of Test Pieces] A plurality of (5) resin-impregnated glass fiber bundles thus prepared are arranged in a molding die of a predetermined size, and one bundle of carbon powder-supporting glass fiber bundles is arranged. The resin liquid was injected by arranging the resin impregnated glass fiber bundles such that the resin impregnated glass fiber bundles of a plurality of bundles (15 bundles) were arranged side by side and arranged so as to be at a position of about 2 mm from the molding surface. As a result of filling the inside of the molding die with the resin liquid, the glass fiber bundle was placed in a plurality of layers on the left, right, and top and bottom. After this, wait for the resin liquid to harden, remove from the mold, take out the molded body,
After processing, a test piece having a length of 120 mm, a width of 10 mm and a thickness of 5 mm was obtained. The test piece is the molded product of the present invention. In this test piece, carbon powder was about 0.5 vol.
%, The carbon powder-supporting glass fiber bundle is arranged at a position of about 2 mm from one molding surface, and lead wires are led out to both ends in the longitudinal direction. FIG. 1 is a schematic view showing a sectional structure of a part of the test piece prepared in this manner. In this schematic diagram, in a test piece 10, a carbon powder-supporting glass fiber bundle 20 and a resin-impregnated glass fiber bundle 2
2 are provided integrally. In the carbon powder-supporting glass fiber bundle 20, a layer 40 containing carbon powder particles 30 is integrally formed inside and around the glass fiber bundle. The appearance of this test piece is shown in FIG. As shown in FIG. 2, the lead wires 60 are extended from the two end edge portions of the test piece 10 to the terminals 50 inside the test piece 10.

【0034】II.比較例の試験片の調製 また、実施例と同一のガラス繊維束及びビニルエステル
樹脂を用いた成形体に導電性材料として2種類の炭素繊
維束を付与することにより、比較例1及び2の試験片を
調製した。すなわち、実施例における炭素粉末担持ガラ
ス繊維束に代えて炭素繊維束(長さ120mm)を用い
る以外は、実施例と同様の方法により樹脂含浸ガラス繊
維束を調製し、さらに実施例と同様の方法により比較例
1及び2の試験片を調製した。比較例1の炭素繊維束
は、東レ トレカT−400HB(弾性率250GPa、破断
伸び1.8 % )を用い、1 試験片中の炭素繊維束の導入量
は0.23vol %であった。また、比較例2の炭素繊維
束は、東邦レーヨン、ベスファイトUM63−12k−
H50(弾性率617GPa、破断伸び0.6 %) を用い、1 試
験片中の炭素繊維束の導入量は0.93 vol%であっ
た。
II. Preparation of Test Pieces of Comparative Example Further, tests of Comparative Examples 1 and 2 were carried out by adding two kinds of carbon fiber bundles as conductive materials to a molded body using the same glass fiber bundle and vinyl ester resin as those in Examples. Pieces were prepared. That is, a resin-impregnated glass fiber bundle was prepared by the same method as in Example except that the carbon fiber bundle (length 120 mm) was used in place of the carbon powder-supporting glass fiber bundle in Example, and the same method as in Example. The test pieces of Comparative Examples 1 and 2 were prepared according to. As the carbon fiber bundle of Comparative Example 1, Toray Trading Card T-400HB (modulus of elasticity 250 GPa, elongation at break 1.8%) was used, and the introduction amount of the carbon fiber bundle in one test piece was 0.23 vol%. Moreover, the carbon fiber bundle of Comparative Example 2 was manufactured by Toho Rayon, Vesfite UM63-12k-.
Using H50 (elastic modulus 617 GPa, elongation at break 0.6%), the amount of carbon fiber bundles introduced into one test piece was 0.93 vol%.

【0035】次に、これらの試験片について、3点曲げ
試験を行うと同時に、導電性相の電気抵抗を測定した。
なお、3点曲げ試験及び電気抵抗の測定は以下の方法に
従って行った。 〔3点曲げ試験〕実施例においては、試験片内の炭素粉
末担持ガラス繊維束が引っ張り面から2mmの位置に配
置されるように、試験片を3点曲げ試験機にセットし、
スパン50mm、クロスヘッドスピード1mm/min
で試験を行い、初期状態からクラックが発生するまでの
荷重(kgf)とひずみ(たわみ)(mm)を測定し
た。なお、使用した曲げ試験機は、株式会社島津製作所
製、コンピュータ計測制御式精密万能試験機、島津オー
トグラフAG−10TBを用いた。また、比較例におい
ては、炭素繊維担持ガラス繊維束が引っ張り面から2m
mの位置に配置されるように、試験片を3点曲げ試験器
にセットし、その他は実施例と同様の条件で試験した。
Next, these test pieces were subjected to a three-point bending test, and at the same time, the electric resistance of the conductive phase was measured.
The three-point bending test and the measurement of electric resistance were performed according to the following methods. [Three-Point Bending Test] In the examples, the test piece was set in a three-point bending tester so that the carbon powder-supporting glass fiber bundle in the test piece was placed at a position 2 mm from the tensile surface,
Span 50mm, Crosshead speed 1mm / min
The load (kgf) and strain (deflection) (mm) from the initial state to the occurrence of cracks were measured. The bending tester used was a Shimadzu Autograph AG-10TB computer-controlled precision universal tester manufactured by Shimadzu Corporation. Further, in the comparative example, the carbon fiber-supported glass fiber bundle is 2 m from the pulling surface.
The test piece was set in a three-point bending tester so that the test piece was placed at the position m, and the other conditions were the same as those of the examples.

【0036】〔電気抵抗の測定〕横河電気株式会社製デ
ィジタルマルチメーター Model 7561を用い、測定は2
端子法で行った。
[Measurement of Electrical Resistance] Using a digital multimeter Model 7561 manufactured by Yokogawa Electric Co., Ltd., the measurement was 2
The terminal method was used.

【0037】実施例の結果を図3に、比較例の結果を図
4〜図5にそれぞれ示す。図3〜5には、横軸にたわみ
をとり、左縦軸に荷重、右縦軸に電気抵抗値(変化量)
をとり、それぞれ実施例、比較例における荷重−たわみ
−電気抵抗値(変化量)の関係が示されている。図3に
示すように、実施例の結果からは、荷重の変化に伴っ
て、電気抵抗値が著しく増大されていた。すなわち、試
験片にかかる荷重の増大に比例するように、導電路の炭
素粉末の粒子の接触が徐々に分断されたためである。し
たがって、この実施例の試験片においては、荷重の変化
量に対する電気抵抗値の変化量が大きく、荷重の増大を
電気抵抗の変化として検知するのが容易であり、電気抵
抗値の測定結果から、試験片にかかっている荷重やひず
みを検知することが容易である。また、電気抵抗値の増
大は、低荷重レベルから高荷重レベルにいたる範囲にお
いて、荷重に対して比例的であり、低荷重レベルでも荷
重の変化を高感度に検知することができる。
The results of the examples are shown in FIG. 3, and the results of the comparative examples are shown in FIGS. 3 to 5, the horizontal axis is the deflection, the left vertical axis is the load, and the right vertical axis is the electrical resistance value (change amount).
The relationship between load-deflection-electrical resistance value (change amount) in Examples and Comparative Examples is shown. As shown in FIG. 3, according to the results of the example, the electric resistance value was remarkably increased with the change of the load. That is, this is because the contact of the carbon powder particles in the conductive path was gradually divided in proportion to the increase in the load applied to the test piece. Therefore, in the test piece of this example, the change amount of the electric resistance value with respect to the change amount of the load is large, it is easy to detect an increase in the load as a change in the electric resistance, and from the measurement result of the electric resistance value, It is easy to detect the load and strain applied to the test piece. Further, the increase of the electric resistance value is proportional to the load in the range from the low load level to the high load level, and the change in the load can be detected with high sensitivity even at the low load level.

【0038】これに対して、比較例1においては、図4
に示すように、荷重の増大により、徐々に少しづつ電気
抵抗値が変化するものの、実施例に比して著しく小さい
変化量であった。そして、さらに荷重が増大してクラッ
クが入る時点で急激に電気抵抗値が増大した。すなわ
ち、クラックが入った時点で、炭素繊維の断裂が生じ
て、電気抵抗値が急激に増大した。したがって、この比
較例の試験片をセンサとして用いても、電気抵抗値の増
大から、容易に試験片にかかる荷重を検知することがで
きず、また低荷重レベルでの電気抵抗値の変化が少ない
ため、低荷重レベルでの荷重の変化を検知することが困
難である。
On the other hand, in Comparative Example 1, FIG.
As shown in, the electric resistance value gradually changed with the increase of the load, but the change amount was significantly smaller than that in the example. Then, when the load further increased and cracks occurred, the electric resistance value rapidly increased. That is, when a crack was formed, the carbon fiber was fractured and the electric resistance value was rapidly increased. Therefore, even if the test piece of this comparative example is used as a sensor, the load applied to the test piece cannot be easily detected from the increase of the electric resistance value, and the change of the electric resistance value at a low load level is small. Therefore, it is difficult to detect a change in load at a low load level.

【0039】また、比較例2においては、図5に示すよ
うに、初期の荷重においては、電気抵抗値はほとんど変
化せず、たわみが約2mmとなった時点で急激に増大し
た。すなわち、この比較例においては、この時点(たわ
みが約2mmとなった時点)で、炭素繊維束に断裂が生
じた。この図5から明らかなように、この比較例では、
たわみが2mmに達する前とその後では、荷重の増大を
電気抵抗値の増大としては検知することが不可能であっ
た。すなわち、たわみが2mmに達する前には、電気抵
抗値の変化が小さすぎてほとんど検出できず、また、2
mmを越えた直後に、電気抵抗値は無限大に増加してし
まっているため、その後の荷重変化を電気抵抗値の変化
として検出することができなかった。したがって、破断
伸びが小さい炭素繊維束を用いる場合には、低荷重で繊
維束が分断されるものの、繊維束の断裂時においてのみ
電気抵抗値が変化する点において、比較例1と共通して
いた。このため、比較例1と同様、本試験片をセンサと
して用いて、電気抵抗値を測定して、試験片にかかる荷
重の変化を検知することは困難である。
In Comparative Example 2, as shown in FIG. 5, the electric resistance value hardly changed at the initial load, and the deflection increased sharply when the deflection became about 2 mm. That is, in this comparative example, the carbon fiber bundle was fractured at this point (when the deflection became about 2 mm). As is clear from FIG. 5, in this comparative example,
Before and after the deflection reached 2 mm, it was impossible to detect an increase in load as an increase in electric resistance. That is, before the deflection reaches 2 mm, the change in the electric resistance value is too small to be detected, and
Immediately after exceeding mm, the electric resistance value increased to infinity, so that the subsequent load change could not be detected as a change in the electric resistance value. Therefore, when a carbon fiber bundle having a small elongation at break is used, the fiber bundle is divided under a low load, but the electrical resistance value changes only when the fiber bundle is broken, which is common to Comparative Example 1. . Therefore, as in Comparative Example 1, it is difficult to measure the electric resistance value using the test piece as a sensor to detect the change in the load applied to the test piece.

【0040】この結果から明らかなように、実施例によ
れば、試験片にかかる荷重の増大により比例的に、しか
も大きく電気抵抗値が増大されるため、低荷重の時点に
おいても、容易に電気抵抗値の変化として検出すること
ができる。また、高荷重レベル時においても同時に、電
気抵抗値の測定により、荷重レベルを検知することがで
きる。したがって、実施例の試験片をセンサとして構造
体そのものとして、あるいは構造体の一部に用いること
により、破壊に対する危険度を広い荷重の範囲で、高感
度に検知し、きめの細かい破壊予防対策が可能となる。
As is clear from this result, according to the example, since the electric resistance value is increased proportionally and largely due to the increase in the load applied to the test piece, the electric resistance can be easily increased even when the load is low. It can be detected as a change in resistance value. Further, even at a high load level, the load level can be detected at the same time by measuring the electric resistance value. Therefore, by using the test piece of the example as a sensor as the structure itself or as a part of the structure, the risk of destruction is detected in a wide load range with high sensitivity, and fine-grained destruction prevention measures can be taken. It will be possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例の試験片の一部の断面構造の模式図であ
る。
FIG. 1 is a schematic view of a partial cross-sectional structure of a test piece of an example.

【図2】実施例の試験片の全体を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an entire test piece of an example.

【図3】実施例の荷重−たわみ−電気抵抗変化曲線を示
すグラフ図である。
FIG. 3 is a graph showing a load-deflection-electric resistance change curve of an example.

【図4】比較例1の荷重−たわみ−電気抵抗変化曲線を
示すグラフ図である。
FIG. 4 is a graph showing a load-deflection-electrical resistance change curve of Comparative Example 1.

【図5】比較例2の荷重−たわみ−電気抵抗変化曲線を
示すグラフ図である。
5 is a graph showing a load-deflection-electric resistance change curve of Comparative Example 2. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 試験片 20 炭素粉末担持ガラス繊維束 30 炭素粉末の粒子 10 test piece 20 carbon powder carrying glass fiber bundle 30 particles of carbon powder

───────────────────────────────────────────────────── 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 H01B 1/00 7310−4F B29C 67/18 // B29K 105:20 (71)出願人 000002299 清水建設株式会社 東京都港区芝浦一丁目2番3号 (71)出願人 000003528 東京製綱株式会社 東京都中央区日本橋室町2丁目3番14号 (72)発明者 近藤 寛通 愛知県名古屋市東区東新町1番地 中部電 力株式会社内 (72)発明者 熊崎 幾太郎 愛知県名古屋市東区東新町1番地 中部電 力株式会社内 (72)発明者 松原 秀彰 愛知県名古屋市熱田区六野二丁目4番1号 財団法人ファインセラミックスセンター 内 (72)発明者 高田 真之 愛知県名古屋市熱田区六野二丁目4番1号 財団法人ファインセラミックスセンター 内 (72)発明者 柳田 博明 東京都調布市佐須町1丁目3番9 (72)発明者 武藤 範雄 東京都港区元赤坂一丁目6番6号 綜合警 備保障株式会社内 (72)発明者 杉田 稔 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 高木 宏 東京都中央区日本橋室町二丁目三番十四号 東京製綱株式会社内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number for FI Technical indication H01B 1/00 7310-4F B29C 67/18 // B29K 105: 20 (71) Applicant 000002299 Shimizu Corporation 1-3-2 Shibaura, Minato-ku, Tokyo (71) Applicant 000003528 Tokyo Rope Co., Ltd. 2-3-14, Nihombashi Muromachi, Chuo-ku, Tokyo (72) Inventor Hiromichi Kondo Higashi-ku, Higashi-ku, Nagoya, Aichi Shinmachi No. 1 Chubu Electric Power Co., Inc. (72) Inventor Ikutaro Kumazaki Higashi-ku, Nagoya, Aichi Prefecture Higashi Shinmachi No. 1 Chubu Electric Power Co., Inc. No. 1 Fine Ceramics Center Foundation (72) Inventor Masayuki Takada 2-4-1 Rokuno, 4-chome, Atsuta-ku, Nagoya, Aichi Prefecture Fine Ceramics Foundation (72) Inventor Hiroaki Yanagida 1-3-9, Sasu-cho, Chofu-shi, Tokyo (72) Inventor Norio Muto 1-6-6 Moto-Akasaka, Minato-ku, Tokyo Comprehensive Security Co., Ltd. (72) Invention Minoru Sugita 1-3-2 Shibaura, Minato-ku, Tokyo Shimizu Construction Co., Ltd. (72) Inventor Hiroshi Takagi 2-3-3, Nihombashi Muromachi, Chuo-ku, Tokyo Tokyo Tuna Steel Co., Ltd.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】通電状態を測定可能に導電性粉末を含んで
なる導電性相が、成形体に一体に設けられていることを
特徴とする導電性粉末含有成形体。
1. A molded body containing conductive powder, wherein a conductive phase containing conductive powder is provided integrally with the molded body so as to be able to measure the energized state.
【請求項2】請求項1に記載の導電性粉末含有成形体に
おいて、前記導電性粉末は、炭素粉末及び/又はセラミ
ックス粉末であることを特徴とする導電性粉末含有成形
体。
2. The conductive powder-containing compact according to claim 1, wherein the conductive powder is carbon powder and / or ceramic powder.
【請求項3】請求項1又は2に記載の導電性粉末含有成
形体において、前記成形体は、プラスチック材であるこ
とを特徴とする請求項1〜2に記載の導電性粉末含有成
形体。
3. The electroconductive powder-containing compact according to claim 1 or 2, wherein the compact is a plastic material.
【請求項4】請求項1〜3に記載の導電性粉末含有成形
体において、前記導電性相に沿って繊維束が配設されて
いることを特徴とする導電性粉末含有成形体。
4. The conductive powder-containing molded body according to claim 1, wherein a fiber bundle is arranged along the conductive phase.
【請求項5】請求項1〜4に記載の導電性粉末含有成形
体を含んでなることを特徴とするコンクリート材。
5. A concrete material comprising the conductive powder-containing compact according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】通電状態を測定可能に導電性粉末を含んで
なる導電性相を、ガラス繊維束に沿って一体に有するこ
とを特徴とするコンクリート補強用ガラス繊維プラスチ
ック材。
6. A glass fiber plastic material for concrete reinforcement, comprising a conductive phase containing a conductive powder that can be measured in an energized state integrally along a glass fiber bundle.
【請求項7】請求項1〜4に記載の導電性粉末含有成形
体、あるいは、請求項1〜4に記載の導電性粉末成形体
を含む構造体の、前記導電性相の通電状態を測定するこ
とを特徴とする成形体又は構造体の荷重検知方法。
7. A conductive state of the conductive phase of the conductive powder-containing molded body according to claim 1 or the structure containing the conductive powder molded body according to claim 1 to 4 is measured. A load detecting method for a molded body or a structure, comprising:
【請求項8】請求項5に記載のコンクリート材の、前記
導電性相の通電状態を測定することを特徴とするコンク
リート材の荷重検知方法。
8. A method for detecting a load on a concrete material as claimed in claim 5, which comprises measuring the energized state of the conductive phase.
【請求項9】請求項6に記載のコンクリート補強用ガラ
ス繊維プラスチック材を含んでなるコンクリート材の、
前記導電性相の通電状態を測定することを特徴とするガ
ラス繊維補強コンクリート材の荷重検知方法。
9. A concrete material comprising the glass fiber plastic material for concrete reinforcement according to claim 6,
A method for detecting a load on a glass fiber reinforced concrete material, which comprises measuring an electrified state of the conductive phase.
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