JPH11158764A

JPH11158764A - 強化繊維シート

Info

Publication number: JPH11158764A
Application number: JP9325518A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tanaka; 博田中
Original assignee: Nippon Resibon Corp
Current assignee: Nippon Resibon Corp
Priority date: 1997-11-27
Filing date: 1997-11-27
Publication date: 1999-06-15

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の強化繊維糸３が一方向に引き揃えられ且
つシート状に広がってなる強化繊維シートにおける強化
繊維糸の保持力を高めて、毛羽立ちを防止するととも
に、強化繊維糸のずれを防止する。【解決手段】シート状強化繊維糸群２の表裏の各面に、
該強化繊維糸群を解けないように保持する保持用繊維糸
４，５が複数の強化繊維糸３に交差するように重ねて接
着されている。表裏の保持用繊維糸４，５は互いに異な
る方向に延びて上記強化繊維糸３に交差している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、橋梁や高架道路を
はじめとする各種構造物の補強に用いられる強化繊維シ
ートに関する。

【０００２】

【従来の技術】強化繊維シートは、複数の強化繊維糸が
一方向に引き揃えられ且つ平面的に広がるように繊維糸
方向と直交する横方向に配列されたものである。構造物
を補強する場合は、該構造物の補強すべき箇所にプライ
マーを塗布し、その上から当該強化繊維シートを貼り、
さらにその上からエポキシ樹脂等のマトリクス樹脂を塗
布してシートに含浸させ、ローラで加圧して気泡を除去
してから該樹脂を硬化させることになる。

【０００３】このような強化繊維シートの一例が特開平
３−２２２７３４号公報に記載されている。それは、支
持体シートの上に多数の強化繊維糸を一方向に配列して
接着剤によって接着したものである。また、特開平８−
１５８６６５号公報には、偏平な強化繊維糸と縦方向補
助糸とを交互に配置したものをたて糸とし、横方向補助
糸をよこ糸として、すだれ織にした強化繊維シートが記
載されている。このシートの強化繊維糸と横方向補助糸
とは低融点ポリマーによって接着されている。また、特
開平９−５７８８２号公報には、強化繊維糸をたて糸と
しホットメルト型接着剤によって処理した繊維糸をよこ
糸としてすだれ織にし、当該接着剤によって縦横の繊維
糸を接着してなる強化繊維シートが記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、支持体シート
の上に多数の強化繊維糸を一方向に配列して接着してな
る強化繊維シートの場合、強化繊維糸列は支持体シート
によって解けないように保持されているが、支持体シー
トとは反対側の面は保持されていないため、取扱い時に
繊維糸の毛羽立ちを生じ易い。特に強化繊維糸に対して
事前に樹脂を含浸させていないドライタイプの場合にそ
の傾向が大きい。また、このような強化繊維シートは、
構造物に貼りマトリクス樹脂を塗布した後に脱泡のため
にローラによって加圧した際に強化繊維糸がずれ易くな
る。

【０００５】また、強化繊維糸をたて糸として保持用の
よこ糸によってすだれ織にした強化繊維シートの場合、
よこ糸による強化繊維糸の保持力は高くなるが、すだれ
織のために製造装置が大掛かりになり生産性も低くな
る。また、強化繊維シートを積層して使用すると、上下
の強化繊維シートの表裏の同方向に延びた保持用繊維糸
同士が重なってマトリクス樹脂を横断したようになるこ
とがある。この保持用繊維糸の弾性率はマトリクス樹脂
よりも高いのが通常であるから、上記重なりによって弾
性率の変化した部分が線状に現れることになり、外力が
加わった際にその部分に応力が集中して破損し易くな
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、一方
向に引き揃えられたシート状強化繊維糸群を保持するた
めの繊維糸を該強化繊維糸群の表裏両面に強化繊維糸と
交差するように重ねて接着することにより、強化繊維糸
群の保持力を簡単に確保することができるようにするも
のである。また、表裏の保持用繊維糸の方向を互い異な
るものとすることによって、強化繊維シートを積層して
使用する場合でも、保持用繊維糸同士の線状の重なりを
生じないようにするものである。

【０００７】すなわち、この出願の発明は、強化繊維シ
ートに関するものであって、複数の強化繊維糸が一方向
に引き揃えられ且つその繊維糸方向と直交する横方向に
配列されてシート状に広がってなる強化繊維糸群を備
え、上記強化繊維糸群の表裏の各面に、該強化繊維糸群
を解けないように保持する保持用繊維糸が複数の強化繊
維糸に交差するように重ねて接着されていることを特徴
とする。

【０００８】従って、この強化繊維シートの場合、シー
ト状強化繊維糸群の表裏の各面に強化繊維糸と交差する
保持用繊維糸が接着されているから、該強化繊維糸群の
保持力が高まり、その毛羽立ちが防止されるとともに、
ローラによって加圧した際に強化繊維糸がずれることを
避けることができる。また、上記保持用繊維糸はシート
状強化繊維糸群に対して重ねればよく、従って、当該強
化繊維シートの製作に織機は不要であるから、製造設備
の簡素化ないしは生産性の向上に有利になる。

【０００９】上記表裏の保持用繊維糸は、互いに異なる
方向に延びて上記強化繊維糸に交差していることが好ま
しい。すなわち、このようにすれば、強化繊維シートを
積層して使用した場合でも、上下の強化繊維シートの表
裏の保持用繊維糸は必ず交差することになって線状の重
なりはなくなる、つまり、弾性率が変化した部分が線状
に現れることがなくなって、応力集中を軽減するうえで
有利になるからである。

【００１０】上記強化繊維としては、カーボン繊維、芳
香族ポリアミド（アラミド）繊維、ガラス繊維などを用
いることができ、高弾性率の繊維であればその種類は問
わない。かかる強化繊維を集束してなる強化繊維糸の形
態は実質的に断面円形のものであっても、断面が偏平に
なったものであってもよい。保持用繊維としては、ビニ
ロン繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ア
クリル繊維、ナイロン繊維等を用いることができ、その
種類は問わない。また、表裏の保持用繊維の種類を異な
るものにすることもできる。強化繊維シートを施工する
際のマトリクス樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポ
リエステル、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、ポ
リイミド等を採用することができ、その種類は問わな
い。

【００１１】

【発明の効果】このように本発明によれば、シート状強
化繊維糸群の表裏の各面に保持用繊維糸を複数の強化繊
維糸に交差するように重ねて接着したから、強化繊維糸
群の保持力を高めて毛羽立ちを防止することができ、ま
た、施工時の強化繊維糸のずれを避けることができて、
その取扱いが容易になるとともに、その製作も容易にな
る、という効果が得られる。

【００１２】また、表裏の保持用繊維糸が互いに異なる
方向に延びているものによれば、弾性率が変化した部分
が線状に現れることを避け、外力が加わった際の応力集
中を軽減することができ、補強効果が高くなる。

【００１３】

【発明の実施の形態】＜強化繊維シートの構造＞図１に
本形態に係る強化繊維シート１が示されている。該強化
繊維シート１において、２は複数の偏平状強化繊維糸３
によって構成された強化繊維糸群であり、複数の偏平状
強化繊維糸３は、一方向に引き揃えられ且つ繊維糸方向
と直交する横方向（偏平な広がり方向）に配列されてシ
ート状に広がっている。そして、このシート状強化繊維
糸群２の表裏の各面に、複数の保持用繊維糸４，５が複
数の該強化繊維糸３に交差するように重ねられて接着さ
れており、この表裏の保持用繊維糸４，５によって強化
繊維糸群２が解けないように保持されている。さらに、
表裏の保持用繊維糸４，５は互いに異なる方向に延びて
上記強化繊維糸３に交差している。

【００１４】偏平状強化繊維糸３は、直径数μｍの強化
繊維を数百本乃至数千本集束してなるものであり、糸幅
は数ｍｍ乃至十数ｍｍ、厚みは糸幅の１／２０以下にな
っている。保持用繊維糸４，５は、５０〜７００デニー
ル程度の細い糸によって形成されており、且つこの糸に
強化繊維糸３と接着するためのホットメルト型接着剤
（熱接着性樹脂）がコーティングされている。この樹脂
コート繊維糸４，５の直径は１００〜３００μｍであ
る。上記表裏の各面における相隣る保持用繊維糸４，４
の間隔、保持用繊維糸５，５の間隔は、数ｍｍ乃至十数
ｍｍである。

【００１５】上記表裏の保持用繊維糸４，５は、図２に
も示すように、強化繊維糸方向Ａに対して互いに逆方向
に斜めに延びている（シート状強化繊維糸群２を斜めに
横切っている）。また、強化繊維シート１の片面には剥
離紙６が貼られている。

【００１６】＜強化繊維シートの使用＞構造物の補強す
べき箇所にプライマーを塗布し、その上から上記強化繊
維シート１を貼り、剥離紙６の上からローラによって強
化繊維糸方向に擦ってから、該剥離紙６を剥がす。そし
て、強化繊維シート１の上からマトリクス樹脂（常温硬
化型低粘度液状のエポキシ樹脂等）を塗布し、その上か
らローラで加圧することによって、該シート１にマトリ
クス樹脂を含浸させるとともに、内部の気泡を除去す
る。そして、このマトリクス樹脂をそのまま硬化させ
る。上記プライマーにはマトリクス樹脂と同じ樹脂を使
用する。補強度を高める場合には、上記強化繊維シート
１を複数枚重ねることになる。

【００１７】従って、上記強化繊維シート１は、シート
状強化繊維糸群２の表裏の各面に保持用繊維糸４，５が
設けられているから、該強化繊維糸群２の保持力が高ま
り、その毛羽立ちが防止されるとともに、ローラによっ
て加圧した際に強化繊維糸３がずれることが避けられ
る。

【００１８】また、複数の繊維強化シート１を積層した
場合、下層シートの表面側の保持用繊維糸４と上層シー
トの裏面側の保持用繊維糸５とが重なることになるが、
両者は互いに逆方向に斜めに延びているから、その重な
りは互いの交差点のみで生じ、線状の重なりは生じな
い。従って、マトリクス樹脂と保持用繊維糸４，５との
互いの弾性率が相違する場合でも、上下のシート状強化
繊維糸群２，２の間には弾性率が急変した場所が線状に
現れることはなく、外力が加わった際の応力集中を避け
ることができる。

【００１９】＜表裏の保持用繊維糸の他の態様＞図３に
示す態様は、表面側の保持用繊維糸４が強化繊維糸方向
Ａと直交するように延びている一方、裏面側の保持用繊
維糸５が左右にジグザグに折れ曲りながら強化繊維糸方
向Ａに延びている。従って、この態様の場合も、複数の
強化繊維シートを積層したときには、上下のシートの保
持用繊維糸４，５は互いの交差点のみで重なることにな
り、線状の重なりは生じない。

【００２０】図４に示す態様は、図２に示す態様と略同
様にシート状強化繊維糸群の表裏の各面に互いに逆方向
に斜めに延びる保持用繊維糸４，５が設けられたものに
おいて、さらに、裏面側の保持用繊維糸５に強化繊維糸
方向Ａに延びる保持用繊維糸７が交差している場合であ
る。この場合、強化繊維糸方向Ａに延びる保持用繊維糸
７はシート状強化繊維糸群の側に配置され、その上に保
持用繊維糸５が重なっている。強化繊維糸方向Ａに延び
る保持用繊維糸７は、当該裏面側におけるシート状強化
繊維糸群の保持を強化する働きをするが、後述する加熱
加圧ローラによる加圧によってシート状強化繊維糸群に
埋没する。よって、複数の強化繊維シートを重ねて使用
する場合でも、上下のシート状強化繊維糸群の間に弾性
率の異なる部分を多く生ずることはない。

【００２１】図５に示す態様は、図３に示す態様と略同
様にシート状強化繊維糸群の表面側に横方向に延びる保
持用繊維糸４が設けられ、裏面側にジグザグの保持用繊
維糸５が設けられたものにおいて、裏面側の保持用繊維
糸５に強化繊維糸方向Ａに延びる保持用繊維糸７が交差
している場合である。この保持用繊維糸７もシート状強
化繊維糸群の側に配置され、その上にジグザグ保持用繊
維糸５が重なっている。この場合も保持用繊維糸７はシ
ート状強化繊維糸群に埋没し、上下のシート上記強化繊
維糸群の間に弾性率が変化した部分を多くつくることは
ない。

【００２２】＜強化繊維シートの製法＞図６に上記強化
繊維シート１を製造するための装置の全体構成が示され
ている。同図において、１１，１２は上下に相対して配
置された前側の加熱加圧ローラ、１３，１４は同じく上
下に相対して配置された後側加熱加圧ローラであり、シ
ート状強化繊維糸群２は、この前後の加熱加圧ローラ１
１，１２及び１３，１４の各々の間に通されるものであ
る。

【００２３】前側加熱加圧ローラ１１，１２の手前には
シート状強化繊維糸群２の表裏に保持用繊維糸４，５を
供給する糸供給装置１５，１６が設けられ、前側加熱加
圧ローラ１１，１２の各々の上下には該加熱加圧ローラ
１１，１２の手前側でシート状強化繊維糸群２の表裏に
剥離紙６，６を供給する剥離紙供給ローラ１７，１８が
設けられている。後側加熱加圧ローラ１３の上方にはシ
ート状強化繊維糸群２の表面側に供給された剥離紙６を
巻き取る剥離紙巻取ローラ１９が設けられ、さらに、後
側加熱加圧ローラ１３，１４の先方には最終的に得られ
る強化繊維シート１を巻き取るシート巻取ローラ２０が
設けられている。

【００２４】従って、シート状強化繊維糸群２は、供給
装置（図示省略）によってその繊維糸方向に供給され、
前側加熱加圧ローラ１１，１２の手前で糸供給装置１
５，１６から表裏に保持用繊維糸４，５の供給を受け、
さらに剥離紙供給ローラ１７，１８から保持用繊維糸
４，５の上に剥離紙６，６の供給を受ける。そして、こ
のシート状強化繊維糸群２と保持用繊維糸４，５と剥離
紙６，６とが重なった状態で前側加熱加圧ローラ１１，
１２の間に供給され、さらに後側加熱加圧ローラ１６，
１７間に供給されて、加熱加圧されることによって、保
持用繊維糸４，５のホットメルト型接着剤が溶融し、該
接着剤によってシート状強化繊維糸群２と保持用繊維糸
４，５とが接着する。シート状強化繊維糸群２の表面側
の剥離紙６は後側加熱加圧ローラ１３，１４を通過した
後に剥離紙巻取ローラ１９に巻き取られ、強化繊維シー
ト１が裏面側の剥離紙６と共にシート巻取ローラ２０に
巻き取られることになる。

【００２５】図７以下には保持用繊維糸供給装置の具体
例に示されている。図７に示す糸供給装置において、２
１はホットメルト型接着剤がコーティングされた保持用
繊維糸４を巻いたホビン、２２，２３は前側加熱加圧ロ
ーラ１１の手前に左右に間隔をおいて配置された糸ガイ
ドである。ホビン２１より繰り出される保持用繊維糸４
は左右の糸ガイド２２，２３に通されて前側加熱加圧ロ
ーラ１１の手前側でシート状強化繊維糸群２をその上方
位置で横切るように左右に張られる。糸ガイド２２，２
３は下方に開口した二股状の金具によって形成されてお
り、支柱２４に支持されている。

【００２６】糸ガイド２２，２３の手前側には棒状のフ
ィーダガイド２５がシート状強化繊維糸群２をその上方
位置で左右に横切るように設けられており、このフィー
ダガイド２５にホビン２１から繰り出される保持用繊維
糸４を上記糸ガイド２２，２３に通すように左右に往復
動するフィーダ２６が支持されている。後側加熱加圧ロ
ーラ（図示省略）とシート巻取ローラ２０との間には、
シート状強化繊維糸群２の両側に飛び出た保持用繊維糸
４の耳を切断するカッター２７，２７が配置されてい
る。

【００２７】従って、保持用繊維糸４をシート状強化繊
維糸群２の上に供給するには、シート巻取ローラ２０を
回転駆動することによってシート状強化繊維糸群２を繊
維糸方向に移動させながら、フィーダ２６を一方へ移動
させることになる。これにより、保持用繊維糸４は、シ
ート状強化繊維糸群２の上に既に載っている部分が前側
加熱加圧ローラ１１の下に挟み込まれて引き下げられる
ことよって糸ガイド２２，２３から離脱し、シート状強
化繊維群２の上にこれを横切るように載り、加熱加圧ロ
ーラ１１の下に挟み込まれていく。

【００２８】次にフィーダ２６を他方へ移動させると、
保持用繊維糸４はシート状強化繊維糸群２の外側で折り
返されて糸ガイド２２，２３に張られ、先の場合と同様
に該ガイド２２，２３から離脱してシート状強化繊維糸
群２の上に載る。

【００２９】以上の繰り返しによって、保持用繊維糸４
はシート状強化繊維糸群２の上に交互に折り返しながら
これを横切るように載り、加熱加圧されてシート状強化
繊維糸群２に接着する。そして、カッター２７，２７に
よって耳が切断されてシート巻取ローラ２０に巻き取ら
れることになる。

【００３０】図８に示す糸供給装置は、糸ガイド３１が
前側加熱加圧ローラ１１の両側に該ローラ１１と同軸で
同期して回転するように設けられた歯車によって構成さ
れたものであり、他の構成は図７のものと同じである。
すなわち、保持用繊維糸４は、フィーダ２６の往復動に
よって、回転する左右の歯車状糸ガイド３１，３１の左
右に相対する歯に順次掛けられていって、該ガイド３
１，３１に交互に折り返した状態に張設されていくもの
である。そして、この糸ガイド３１，３１が回転してそ
の下側に移動した保持用繊維糸４が該ガイド３１，３１
から離脱してシート状強化繊維糸群２の上に交互に折り
返した状態に載ることになる。

【００３１】図９に示す糸供給装置は、保持用繊維糸４
をシート状強化繊維糸群２の上にこれを斜めに横切るよ
うに供給するものである。同図において、４１，４２は
前側加熱加圧ローラ１１の両端部と剥離紙供給ローラ１
７の両端部とに巻き掛けられた左右のピン付きベルトで
あり、これはベルト本体の外周にピンが一定間隔をおい
て全周にわたり突設されたものである。フィーダガイド
４３は、先の糸供給装置とは違って、ピン付きベルト４
１，４２の手前側を斜め下方へ傾斜した状態に配置され
ている。

【００３２】従って、この糸供給装置の場合、保持用繊
維糸４は、左右のピン付きガイド４１，４２の高さが異
なるピンに交互に掛けられることによって、斜めに交互
に折り返した状態になってシート状強化繊維糸群２の上
に供給されることになる。

【００３３】図１０に示す糸供給装置は、シート状強化
繊維糸群２の上に複数本の保持用繊維糸５をジグザグに
供給するためのものであり、また、保持用繊維糸をシー
ト状強化繊維糸群２の繊維糸方向に供給するためにも使
用できるものである。

【００３４】すなわち、同図において、５１は保持用繊
維糸５を巻いたホビン、５２は前側加熱加圧ローラ１１
の手前側に設けられた糸ガイドである。この糸ガイド５
２は、各ホビン５１から繰り出される保持用繊維糸５を
通す複数の通し環５３を左右に間隔をおいて備えてい
て、駆動手段（図示省略）によって左右に所定ストロー
ク（シート状強化繊維糸群２の幅よりも小さく強化繊維
糸の配列ピッチよりも大きいストローク）で往復動され
るものである。

【００３５】従って、シート状強化繊維糸群２を走行さ
せながら、糸ガイド５２を左右に繰り返し往復動させる
と、複数本の保持用繊維糸５がそれぞれジグザグ模様を
描きながらシート状強化繊維糸群２の上に載り、加熱加
圧ローラ１１の下に挟み込まれていくことになる。ま
た、糸ガイド５２を定位置に保持すれば、図４及び図５
に示す強化繊維糸方向Ａに延びる保持用繊維糸７を形成
することができることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る強化繊維シートの一部を示す斜視
図。

【図２】上記強化繊維シートの表裏の保持用繊維糸の配
向（同図の（ａ）が表側、（ｂ）が裏面側）を示す平面
図。

【図３】表裏の保持用繊維糸の配向に関する他の例（同
図の（ａ）が表側、（ｂ）が裏面側）を示す平面図。

【図４】表裏の保持用繊維糸の配向に関するさらに他の
例（同図の（ａ）が表側、（ｂ）が裏面側）を示す平面
図。

【図５】表裏の保持用繊維糸の配向に関するさらに他の
例（同図の（ａ）が表側、（ｂ）が裏面側）を示す平面
図。

【図６】本発明に係る強化繊維シートの製造装置を示す
側面図。

【図７】上記装置における保持用繊維糸供給装置の一例
を示す斜視図。

【図８】上記装置における保持用繊維糸供給装置の他の
例を示す斜視図。

【図９】上記装置における保持用繊維糸供給装置のさら
に他の例を示す斜視図。

【図１０】上記装置における保持用繊維糸供給装置のさ
らに他の例を示す斜視図。

【符号の説明】

１強化繊維シート２シート状強化繊維糸群３強化繊維糸４，５，７保持用繊維糸６剥離紙１１，１２前側加熱加圧ローラ１３，１４後側加熱加圧ローラ１５，１６保持用繊維糸供給装置１７，１８剥離紙供給ローラ１９剥離紙巻取ローラ２０シート巻取ローラ２１，５１保持用繊維糸ホビン２２，２３糸ガイド２４支柱２５フィーダガイド２６フィーダ２７カッター３１，５２糸ガイド４１，４２ピン付きベルト４３フィーダガイド５２糸ガイド５３糸通し環

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ２９Ｋ 105:08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の強化繊維糸が一方向に引き揃えら
れ且つその繊維糸方向と直交する横方向に配列されてシ
ート状に広がってなる強化繊維糸群を備え、上記強化繊維糸群の表裏の各面に、該強化繊維糸群を解
けないように保持する保持用繊維糸が複数の強化繊維糸
に交差するように重ねて接着されていることを特徴とす
る強化繊維シート。
【請求項２】請求項１に記載されている強化繊維シー
トにおいて、上記表裏の保持用繊維糸は、互いに異なる方向に延びて
上記強化繊維糸に交差していることを特徴とする強化繊
維シート。