JPH1037051A

JPH1037051A - 補強繊維シート

Info

Publication number: JPH1037051A
Application number: JP18589996A
Authority: JP
Inventors: Morihiko Sugimoto; 守彦杉本; Takeshi Motogami; 健本上
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1996-07-16
Filing date: 1996-07-16
Publication date: 1998-02-10

Abstract

(57)【要約】【課題】補強繊維シートとして、補強繊維のシート内
における目ずれが少なく、繊維の配列方向におけるタフ
ネスが高くかつ繊維間の空隙が大きく、接着剤の浸透性
が良好な、補強繊維シートを提供する。【解決手段】補強繊維が並列に配列された繊維群を一
単位として、それが間隔をもって、畝状に配列された補
強繊維シートにおいて、該繊維シートの少なくとも一表
面には、各畝状繊維群と交差する被覆補助繊維が、該繊
維群の長さ方向に配置され、かつ該被覆補助繊維は、隣
り合う繊維群の畝間で、からみ補助繊維により経編組織
で結束されていることを特徴とする補強繊維シート。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は補強繊維シートに関
し、更に詳細には、一般的な構造物のみならず高架の橋
脚や床版、建物の柱・壁などの補強用として最適な補強
繊維シートに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、地震による橋の破壊、コンクリー
トの中性化による補強筋の錆の発生、交通量の急激な増
加に伴う鉄筋の疲労などセメント系構造体の脆弱性や耐
久性が社会問題となっている。勿論新たな物に更新すれ
ば良いわけであるが、莫大な費用を要する問題がある。

【０００３】その対策として、例えば高架の橋脚の場合
に、コンクリートからなる柱状体に、鋼板を接着剤で接
着させる補強方法や炭素繊維素材を含むシート状補強層
を接着させて補強させる方法が採られている。特に後者
の方法は、補強効果が高く耐久性も優れており、また補
強作業が簡単であることから最近採用され始めている。
上記炭素繊維素材を含むシート状補強層においては、炭
素繊維が一方向または二方向に並列に多数本配列されて
いる。例えば特開平５―３３２０３１号公報、特開平７
―２４３１４９号公報には炭素繊維が一方向に配列され
た補強繊維シートが提案されている。前者によれば、多
数本収束された炭素繊維束が、補助シート上に、接着剤
層を介して一方向に配列されている。後者によれば炭素
繊維を一方向に互いに並列かつシート状に引き揃えてシ
ート面を形成し、該シート面の両側に位置するよこ方向
補助糸群と、炭素繊維と並行するたて方向補助糸群とで
織組織を形成し、上記一方向に配列したシート状炭素繊
維群を保持している。

【０００４】また、特公昭５７―５２２２１号公報、特
公平８―２３０９６号公報には炭素繊維が二方向に配列
された補強繊維シートが提案されている。

【０００５】前者によれば、一方向に互いに並行かつシ
ート状に引き揃えてなる炭素繊維の２個の糸条群が、互
いに対向して二方向性シート面を形成し、該シート面
は、これら２個の糸条群と並行する、たて方向補助糸と
よこ方向補助糸とによって織組織されて一体的に保持さ
れている。後者によれば、たて方向の炭素繊維群と該た
て糸群に対して、斜めに延びているよこ方向の炭素繊維
群とによってバイアス織物を形成し、炭素繊維はバイア
スで二方向に配列されている。

【０００６】これら一方向または二方向補強繊維シート
は、炭素繊維の有する繊維軸方向の優れた高強力、高弾
性率を最大限に発揮するためになされたものであり、炭
素繊維以外の補助シートや補助糸を使用して、炭素繊維
を一体的に保持して、目ずれの少ない補強繊維シートを
得ている。即ち、一般に織物は経糸と緯糸とを互いに交
錯させて作られたものであるので、目ずれは少ないが経
糸と緯糸の交錯点において構成繊維が大きく屈曲してお
り、そのため該織物に応力が加わるとその応力が上記屈
曲部に集中して、本来有している高強力、高弾性率を発
揮できないからである。

【０００７】しかしながら上記の補強繊維シートの改良
にも拘らず、補強繊維のシート内における目ずれが少な
く、一方向または二方向にタフネスが高く、かつ補強繊
維間の空隙の大きな粗目の補強繊維シートが得られてい
ないのが現状である。上記補強繊維シートを使用して、
例えばコンクリートからなる柱状体を補強するには、ま
ず被補強体であるコンクリートに接着剤を塗布し、その
後補強繊維シートを押圧しながら捲付け、更に接着剤を
塗布し補強層を形成するが、この際補強繊維シートにお
いて、繊維群内及び繊維群間の繊維と繊維との間に接着
剤が充分浸透することが補強層としての役割を果たすた
めに重要である。そのためには、補強繊維シートにおい
て、構成する補強繊維間（即ち繊維群内及び繊維群間の
繊維と繊維との間）に接着剤が浸透できる空隙が必要で
ある。一般に補強繊維シートにおいて繊維間の空隙が大
きくなると、繊維間の目ずれが大きく、また繊維の配列
方向のタフネスが低下する問題がある。従って補強繊維
シートとして上記３点の要件を充分具備することにより
始めて、被補強体の補強層としての役割を発揮するので
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の有する問題点を解消し、一般的な構造物のみ
ならず、高架の橋脚や床版、建物の柱、壁などの補強繊
維シートとして、補強繊維のシート内における目ずれが
少なく、繊維の配列方向（一方向又は二方向）における
タフネスが高く、かつ繊維間の空隙が大きく、接着剤の
浸透性が良好であると共に、施工時の取扱性や補強層の
軽量性をも有する補強繊維シートを提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために、補強繊維のシート内における目ず
れ防止、繊維の配列方向における高タフネス、大きな繊
維間空隙の３要件を同時に満足すべく鋭意検討の結果、
特定の経編組織を採用することにより、始めて上記課題
が達成できることを究明した。即ち本発明によれば、下
記の繊維補強シートが提供される。

【００１０】（１）補強繊維が並列に配列された繊維群
を一単位として、それが間隔をもって、畝状に配列され
た補強繊維シートにおいて該繊維シートの少なくとも一
表面には、各畝状繊維群と交差する被覆補助繊維が、該
繊維群の長さ方向に配置され、かつ該被覆補助繊維は、
隣り合う繊維群の畝間で、からみ補助繊維により経編組
織で結束されていることを特徴とする補強繊維シート。

【００１１】（２）被覆補助繊維が、繊維シートの両面
に配置されている上記（１）記載の補強繊維シート。

【００１２】（３）繊維シートの一表面には被覆補助繊
維がからみ補助繊維により経編組織で配置され、他方の
表面には被覆補助繊維として、同種の補強繊維群が畝状
に緯糸として挿入されている上記（１）記載の補強繊維
シート。

【００１３】（４）繊維群の経密度が３〜１８本／イン
チである上記（１）〜（３）のいずれかに記載の補強繊
維シート。

【００１４】（５）経編組織の緯密度が３〜２５コース
である上記（１）〜（４）のいずれかに記載の補強繊維
シート。

【００１５】（６）補助繊維の繊度が５０〜１０００デ
ニールである上記（１）〜（５）のいずれかに記載の補
強繊維シート。

【００１６】（７）補助繊維の引張強度が３．０ｇ／ｄ
ｅ以上である上記（６）記載の補強繊維シート。

【００１７】（８）補強繊維の引張強度が２０ｇ／ｄｅ
以上である上記（１）〜（７）のいずれかに記載の補強
繊維シート。

【００１８】（９）補強繊維からなる繊維群の繊度が１
０００〜５００００デニールである上記（１）〜（８）
のいずれかに記載の補強繊維シート。

【００１９】（１０）補強繊維の単糸繊度が０．１〜
２．０デニールである上記（１）〜（９）のいずれかに
記載の補強繊維シート。

【００２０】（１１）補強繊維がアラミド繊維である上
記（１）〜（１０）のいずれかに記載の補強繊維シー
ト。

【００２１】（１２）補強繊維がコポリパラフェニレン
―３，４′―オキシジフェニレンテレフタラミドからな
るアラミド繊維である上記（１１）記載の補強繊維シー
ト。

【００２２】（１３）繊維シートが３パー以上で構成さ
れている上記（１）〜（１２）のいずれかに記載の補強
繊維シート。

【００２３】（１４）繊維シートの目付が１００〜２０
００ｇ／ｍ²である上記（１）〜（１３）のいずれかに
記載の補強繊維シート。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら、本発明
を更に詳細に説明する。図１は本発明の、補強繊維が一
方向に配列した補強繊維シートの拡大部分模式図であり
（Ａ）はおもて面（Ｂ）はうら面である。図２は本発明
の、補強繊維が二方向に配列した補強繊維シートの拡大
部分模式図であり（Ａ）はおもて面（Ｂ）はうら面であ
る。図１及び図２において、１，２は補強繊維よりなる
補強繊維群、６はからみ補助繊維、３，４は被覆補助繊
維である。

【００２５】図１（Ａ）の一方向性補強繊維シートにお
いては、補強繊維が配列された繊維群（１）を１単位と
して、それが間隔（５）をもって畝状に配列されており
（１，１′，１″…）、該繊維シートの表面には、各畝
状繊維群（１）と交差する被覆補助繊維（３）が、該繊
維群の長さ方向に配置され、かつ該被覆補助繊維（３）
は、隣り合う繊維群の畝間（５）でからみ補助繊維
（６）により、経編組織で結束されている。一方、図１
（Ｂ）に示される、上記図１（Ａ）のうら面において
は、各畝状繊維群（１）の、うら面で交差するもう一つ
の被覆補助繊維（４）が、隣り合う繊維群の畝間（５）
で、おもて面と共通するからみ補助繊維（６）により、
おもて面と共通する経編組織で結束されている。

【００２６】即ち、図１に示される補強繊維シートにお
いては補強繊維群は、被覆補助繊維（３）（４）と、か
らみ補助繊維（６）とからなる袋網状経編組織内に、あ
たかもたて挿入されているような組織になっており、補
強繊維群はこれら袋網状経編組織により、シート内にお
ける目ずれ防止が図られ、また隣り合う補強繊維群の畝
間（５）が存在することより、樹脂の含浸性も良好で、
かつ、繊維群（１，１′，１″…）が畝状に配列されて
いるので、配列方向における強力も極めて高いのであ
る。

【００２７】次に図２（Ａ）に示される二方向性補強繊
維シートのおもて面においては、補強繊維よりなる補強
繊維群（１，１′，１″…）、その表面の被覆補助繊維
（３）、繊維群の畝間（５）に位置するからみ補助繊維
（６）及び補助繊維（３）と（６）における経編組織は
図１（Ａ）と同様である。一方そのうら面においては、
図１（Ｂ）における被覆補助繊維（４）の役割を果たす
繊維として、上記補強繊維群（１，１′，１″…）を構
成する補強繊維と同種の補強繊維よりなる補強繊維群が
畝状に緯糸として挿入されており（２，２′，２″，
２′″，２″″…）、その緯糸挿入された繊維群は、お
もて面と共通するからみ補助繊維（６）により、おもて
面と共通する経編組織で結束されている。

【００２８】即ち、図２に示される補強繊維シートにお
いては、被覆補助繊維（３）とからみ補強繊維（６）と
からなる経編組織に、補強繊維群があたかもたて（１，
１′，１″…）及びよこ（２，２′，２″，２′″，
２″″…）挿入されているような組織になっていて、２
個の繊維群（１…，２…）が互いに対向して二方向性シ
ート面を形成している。

【００２９】それ故、二方向の繊維群よりなるシートは
シート内においても、繊維群の目ずれが防止され、また
繊維群の空隙があって、樹脂の含浸性が良好であり更に
二方向において補強繊維の強力が充分に発揮されるので
ある。

【００３０】本発明における補強繊維シートは、上述し
た如き、特定の経編組織を必須要件としているが、更に
補強繊維、補助繊維、経編組織及び繊維シートとして、
次の構成要件が好ましく適宜選定される。

【００３１】補強繊維が並列に配列された繊維群におい
て、補強繊維の引張強度は、２０ｇ／ｄｅ以上のものが
補強繊維シートの強力の点で好ましく、またその単糸繊
度は０．１〜２．０デニールのものが補強繊維シートへ
の樹脂含浸性の点で好ましく、これらの要件を満足すれ
ば、各種の繊維、例えばポリエチレン繊維、炭素繊維、
ガラス繊維、アラミド繊維などを選定できるが、特にア
ラミド繊維が好ましく、なかでもコポリパラフェニレン
―３，４′―オキシジフェニレンテレフタラミド（帝人
株式会社製“テクノーラ”（登録商標））が強力のみな
らず伸度も大きいので、特に好ましい。また一単位の繊
維群を構成する繊度は１０００〜５００００デニールが
強力の面で好ましく、更に該繊維群の繊維シートの巾方
向の畝の本数、即ち経密度は３〜１８本／インチである
と、強力及び樹脂の含浸性の面から好ましい。

【００３２】更に補強繊維の目ずれ防止を図るために使
用される経編組織を構成する補助繊維（被覆補助繊維及
びからみ補助繊維とも）の繊度は５０〜１０００デニー
ルで、引張強度は３．０ｇ／ｄｅ以上であると製編性が
良好で、シート内における補強繊維の目ずれ防止効果の
みならず施工時の補助繊維の破断防止の点で好ましい。

【００３３】この要件を満足すれば、天然繊維、半合成
繊維、合成繊維のなかから適宜選択可能であるが、ポリ
ビニルアルコール系繊維及びポリエステル系繊維が特に
好ましい。

【００３４】また経編組織における緯密度（即ち補強繊
維群の長さ方向に配置される被覆補助繊維のインチ当り
のループ数）は３〜２５コースであると、補強繊維の目
ずれ防止と樹脂の含浸性の点から好ましい。

【００３５】更に該繊維シートは３バー以上で構成され
ていて、その目付は１００〜２０００ｇ／ｍ²であると
強力、取扱性、軽量性の点で好ましい。

【００３６】因みに図１の繊維シートは４バー構成の経
編機で製造されたものであり、図２の繊維シートは３バ
ー構成の経編機に緯糸挿入をして製造されたものであ
る。また繊維シートは、その厚さ方向に１層以上積層さ
れたものでもよく、例えば図２に図１が組み込まれた組
織、即ち補強繊維は、経方向・緯方向・経方向と３層の
シート面を構成し、その際被覆補助繊維は第１層と第３
層の表面に配置され、かつからみ補助繊維により、該第
１層と第３層の被覆補助繊維は経編組織で結束され、緯
方向の補強繊維はサンドイッチ状の中身になっている。
この際、経編機の構成は５バーで、それに緯糸が挿入さ
れている。

【００３７】本発明の補強繊維シートは、一般的なラッ
シェル経編の改良により容易に製造される。被覆補助繊
維とからみ補助繊維との経編組織の形成は、例えば「新
しい繊維の知識」（鎌倉書房発行、１９９４年改訂第３
版、Ｐ１０４〜Ｐ１０７）に準じて行われる。例えば図
１の補強繊維シートは、経編機へのクリールとして、上
からからみ補助繊維（６）被覆補助繊維（３）、補強繊
維（１）及び被覆補助繊維（４）を編成し、ラッシェル
経編機に供給することにより容易に製造される。

【００３８】本発明の補強繊維シートは、樹脂を含浸さ
せ補強層として一般的な構造物のみならず、高架の橋脚
や床版、建物の柱、壁などの補強用として最適である。
その際、該シートは目ずれがなく軽量で取扱性が良好
で、かつ樹脂の含浸性が優れており、補強強力も高く極
めて補強用部材として有用である。

【００３９】

【発明の効果】本発明の補強繊維シートは、高強力の補
強繊維が、補助繊維による特定の経編組織によって、該
シート内に空隙をもって配列されているために、補強繊
維のシート内での目ずれがなく、繊維間の空隙により樹
脂の含浸性がよく、かつ繊維の配列方向に充分な強力を
発揮できる。それ故、該シートに樹脂を含浸させ、補強
層として一般的な構造物のみならず、高架の橋脚や床
版、建物の柱・壁などの補強に有用であり、特に施工時
に取扱性、軽量性に優れ、また引張強力、剪断強力も高
いので補強用部材として他の素材にはみられない極めて
工業的価値の高いものである。

【００４０】

【実施例】以下実施例を挙げて本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるもので
はない。なお、実施例中のシート特性の評価は、以下の
基準に基づいて行った。

【００４１】・製編性１００ｍ当たりの停台回数で評価した。５回未満 ◎ ５〜１０回 ○ １０〜３０回 △ ３０回以上 ×

【００４２】・シート品位２５ｍ²当たりの欠点（目
ずれ、毛羽、糸切れ）の個数で評価した。１０ケ未満 ◎ １０〜２０ケ ○ ２０〜４０ケ △ ４０ケ以上 ×

【００４３】・樹脂含浸性ヘンケル白水社製Ｄｅｒ
ｆｉｔＥ５Ｊ３０８（商品名）を用いエポキシ樹脂：
硬化剤＝２：１の割合とし、コンクリートとの付着強度
が３０ｋｇｆ／ｃｍ²（ＪＩＳＡ６９１６に準拠）に
なる付着量で評価した。

【００４４】［実施例１〜１０］補強繊維として、コポ
リパラフェニレン―３，４′―オキシジフェニレンテレ
フタラミド繊維（帝人株式会社製“テクノーラ”（登録
商標））のうち単糸デニールが１．５デニール、強度が
２８ｇ／ｄｅのものを用い、表１記載の補強繊維群の繊
度とした。また被覆補助繊維及びからみ補助繊維とし
て、ポリエチレンテレフタレート繊維（帝人株式会社製
“テトロン”（登録商標））のうち強度５．０ｇ／ｄｅ
のもので、表１記載の繊度を有するものを用いた。上記
からみ補助繊維、被覆補助繊維、補強繊維及び被覆補助
繊維を、上からこの順序でクリール編成しラッシェル経
編機（４バー構成）に供給し、この際補強繊維群の経密
度及び目付を表１記載の如く変更して補強繊維シートを
作成した。得られた繊維シートは図１に示す組織を構成
し、補強繊維は一方向に１層のみに配列していた。繊維
シートの製編性、目ずれなどのシート品位及びエポキシ
樹脂の含浸性の評価結果を表１に示した。

【００４５】

【表１】

【００４６】［実施例１１〜１６］実施例３において、
補強繊維よりなる繊維群の特性（繊度及び密度）又は経
編の緯密度を表２記載の如く変更し、補強繊維シートを
得、実施例３と同様の評価を行い得られた結果を表２に
記載した。

【００４７】［実施例１７〜１９］実施例３において使
用した、補強繊維、補助繊維をからみ補助繊維、被覆補
助繊維及び補強繊維の順序で上方からクリール編成して
ラッシェル経編機（３バー構成）に供給した。この際第
２の被覆補助繊維として、上記補強繊維からなり繊度が
４５００ｄｅの繊維群を緯糸挿入した。得られた繊維シ
ートは図２に示す組織を構成し、繊維群の密度及び経編
の緯密度の変更に伴う繊維シートの評価結果を表２に併
記した。

【００４８】

【表２】

【００４９】実施例１〜１９の評価結果より、本発明の
補強繊維シートは、その製編性、シートの品位、含浸性
を総合的に満足するには、特に補強繊維の繊維群の繊度
が１０００〜５００００デニール、その経密度が３〜１
８本／インチ、補助繊維の繊度が５０〜１０００デニー
ル、経編組織の緯密度が３〜２５コース及び繊維シート
の目付が１００〜２０００ｇ／ｍ²であることが好まし
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の、補強繊維が一方向に配列した繊維補
強シートの拡大部分模式図であり、（Ａ）はおもて面、
（Ｂ）はうら面である。

【図２】本発明の、補強繊維が二方向に配列した繊維補
強シートの拡大部分模式図であり、（Ａ）はおもて面、
（Ｂ）はうら面である。

【符号の説明】

１，２補強繊維３，４被覆補助繊維５畝間隔６からみ補助繊維

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】補強繊維が並列に配列された繊維群を一
単位として、それが間隔をもって、畝状に配列された補
強繊維シートにおいて該繊維シートの少なくとも一表面
には、各畝状繊維群と交差する被覆補助繊維が、該繊維
群の長さ方向に配置され、かつ該被覆補助繊維は、隣り
合う繊維群の畝間で、からみ補助繊維により経編組織で
結束されていることを特徴とする補強繊維シート。
【請求項２】被覆補助繊維が、繊維シートの両面に配
置されている請求項１記載の補強繊維シート。
【請求項３】繊維シートの一表面には被覆補助繊維が
からみ補助繊維により経編組織で配置され、他方の表面
には被覆補助繊維として、同種の補強繊維群が畝状に緯
糸として挿入されている請求項１記載の補強繊維シー
ト。
【請求項４】繊維群の経密度が３〜１８本／インチで
ある請求項１〜３のいずれかに記載の補強繊維シート。
【請求項５】経編組織の緯密度が３〜２５コースであ
る請求項１〜４のいずれかに記載の補強繊維シート。
【請求項６】補助繊維の繊度が５０〜１０００デニー
ルである請求項１〜５のいずれか記載の補強繊維シー
ト。
【請求項７】補助繊維の引張強度が３．０ｇ／ｄｅ以
上である請求項６記載の補強繊維シート。
【請求項８】補強繊維の引張強度が２０ｇ／ｄｅ以上
である請求項１〜７のいずれかに記載の補強繊維シー
ト。
【請求項９】補強繊維からなる繊維群の繊度が１００
０〜５００００デニールである請求項１〜８のいずれか
に記載の補強繊維シート。
【請求項１０】補強繊維の単糸繊度が０．１〜２．０
デニールである請求項１〜９のいずれかに記載の補強繊
維シート。
【請求項１１】補強繊維がアラミド繊維である請求項
１〜１０のいずれかに記載の補強繊維シート。
【請求項１２】補強繊維がコポリパラフェニレン―
３，４′―オキシジフェニレンテレフタラミドからなる
アラミド繊維である請求項１１記載の補強繊維シート。
【請求項１３】繊維シートが３バー以上で構成されて
いる請求項１〜１２のいずれかに記載の補強繊維シー
ト。
【請求項１４】繊維シートの目付が１００〜２０００
ｇ／ｍ²である請求項１〜１３のいずれかに記載の補強
繊維シート。